多層框架房屋建筑結構設計問題探討

劉炯

（中土大地國際建筑設計有限公司，河北石家莊 050000）

0 引言

當今社會，城市建設節(jié)奏持續(xù)加快，多層框架房屋結構憑借著出色的應用優(yōu)勢與價值取得了廣泛普及。當前形勢下，必須精準把握多層框架房屋建筑結構設計的關鍵要點，從參數選擇、薄弱層設計、支撐荷載等方面做出改進與優(yōu)化，提高多層框架房屋建筑發(fā)展質量。本文就此展開了探討。

1 多層框架房屋建筑結構的優(yōu)缺點分析

1.1 優(yōu)點

現代房屋建筑結構設計對靈活性與適用性的要求更高，如何通過采取科學合理的建筑結構設計類型，優(yōu)化建筑結構設計方法，提高房屋建筑結構質量，一直以來都是房屋建筑設計的焦點課題所在。與傳統(tǒng)磚混結構相比，多層框架房屋建筑結構的應用優(yōu)勢極為顯著，主要表現在：首先，結構整體性強，不僅可以有效整合各個結構模塊之間的關系，確保不同維度與層次之間的銜接性效果，而且還可優(yōu)化結構抗震效果[1]。其次，標準化程度高，多層框架結構可根據建筑平面布置需求，構建形成相對開闊空間的結構形式，延展性較好，適用于標準化的構造設計流程，符合當前房屋建筑結構設計的整體需求與趨向。再次，經濟性較強，多層框架房屋建筑結構可為適度壓縮工期、降低工程造價提供極大便利，助推獲取更多經濟效益。

1.2 缺點

在當前基礎理論研究中，多層框架房屋建筑結構屬于柔性結構理念范疇，在整體承載性能方面存在一定短板，若不注重其設計技術參數指標的合理選擇與優(yōu)化選取，則難以有效消解外來多余應力。正是由于上述特點的存在，使多層框架房屋建筑結構難以有效抵御強烈地震波的作用。同時，盡管多層框架房屋建筑結構在設計階段表現出諸多優(yōu)勢，但在后期施工環(huán)節(jié)卻相對復雜，由于其設計構件相對較多，零散性較強，往往需要循環(huán)往復多次吊裝才能完成，因此，對各類構件資源要素的整合要求相對較高。同時，多層框架房屋建筑結構還容易受外界環(huán)境的影響，框架整體承載力以及剛度均較低，對于高層房屋建筑工程來說卻并不適用[2]。

2 多層框架房屋建筑結構設計問題研究

2.1 設計要點

2.1.1 抗震設計

抗震設計是多層框架房屋建筑結構設計的常見難點問題之一。在此過程中，應根據房屋建筑實際需求，合理核算校對梁結構剛度，按照最大化原則，對構件要素進行準確計量，確保多層框架結構具備足夠的抗彎與抗壓能力。而在梁負筋設計中，則應充分考量梁結構的負筋值，防止負筋值過大或過小而造成的多層框架房屋建筑結構失衡失穩(wěn)現象[3]。在地震波的影響作用下，梁結構梁端塑性變化較為顯著，因此應充分提高跨中配筋寬度與剛度，并在特定比例范圍約束下進行配筋強化。

2.1.2 配筋結構設計

配筋結構設計需要充分考慮多層框架房屋建筑結構的所處環(huán)境，包括地質條件等。在傳統(tǒng)挑梁設計中，不僅面臨建筑功能的影響，而且框架梁與挑梁斷面之間容易出現相對偏移，因此應將主筋進行有效延伸，使其應力作用于挑梁上，方可形成較為穩(wěn)定的配筋結構模式。在配筋結構設計中，應對雙向偏心壓力進行合理控制，將箍筋設計為井字形或菱形，這樣即便對于地質條件相對失衡、土質環(huán)境條件較差的房屋建筑同樣可獲得良好效果。同時，還應對角柱、邊柱的縱筋截面進行精準校核。

2.1.3 地基設計

地基是房屋建筑結構的核心構造所在。在多層框架房屋建筑結構設計中，應充分分析地質勘探數據，全面掌握項目所處地域的客觀環(huán)境條件，在條形地基模式、獨立地基模式等方面進行合理選擇。對于基礎截面而言，則應全面考慮地基形變的潛在誘因，對地基承載力進行強化，確定最終地基尺寸。在此過程中，應將結構設計的造價擺在更加重要的位置，避免盲目追求房屋建筑結構的承載性而忽視經濟因素，結合房屋建筑結構上部特點，構造穩(wěn)定可靠的持力層，選擇最佳的地基處理方式[4]。

2.2 常見問題及處理措施

2.2.1 短柱問題

短柱問題是多層框架房屋建筑結構設計中有關于梁柱銜接等方面的常見問題。部分情況下，多層框架房屋建筑結構設計容易將梁柱結構予以淡化，采取相對欠妥的構造設計方法，不僅難以形成穩(wěn)定的整體性結構特點，而且還容易降低短柱的抗剪能力。對此，可通過判斷分析結構分層的相對位置與作用力，調整框架柱在兩框架梁間的凈高，并對填充墻結構進行優(yōu)化配置，明確短柱標高，防止外力作用過度集中而導致的結構性形變，或在短柱外額外增設超強度鋼板或交叉形配筋，控制調整兩側配筋率。

2.2.2 薄弱層問題

由于多層框架房屋建筑結構構件之間存在不同間隙，若對這些不同類型的間隙處理不當，則極易形成薄弱層問題。薄弱層問題的存在，成為制約多層框架結構穩(wěn)定性與安全性的關鍵，必須通過側移強度、非連續(xù)抗側力的控制優(yōu)化改進房屋建筑抗震性能。現代軟件技術的快速發(fā)展，為薄弱層問題的控制與分解提供了更為豐富的技術手段，使傳統(tǒng)構造方式下難以完成的薄弱層控制任務具備了更大的可行性，因此可通過運用軟件建模的方式對薄弱層的受力狀態(tài)進行模擬，通過數據比對分析計算抗側移剛度，驗證屈服強度，消除薄弱層[5]。

2.2.3 內力分析問題

受豎向載荷與水平載荷等作用力的影響，多層框架房屋建筑結構同樣面臨內力分析問題，這需要在行業(yè)標準與規(guī)范條件的約束下，對構建截面進行優(yōu)化處理，形成相應的內力分析結果。在豎向內力分析計算中，可采用彎矩二次分配法或層次分析法進行校核，通過運用框架柱線剛度，固化兩側彈性支撐，提高框架結構穩(wěn)定性。同時，在框架結構內力分析中，還可采用D 值法和反彎點法，分配梁、柱剛度。

2.3 結構計算中重要參數選取問題

在當前技術條件下，部分多層框架房屋建筑結構具有特定的抗震設防等級，需要根據抗震技術規(guī)范與標準，設置相應的框架結構類型，而部分建筑則屬于丙類或乙類建筑，則需要根據相關技術標準作出合理處理，以設置最為符合房屋建筑結果實際的計算參數。以地震力的振型組合數為例，盡管無須進行扭轉耦聯計算，但也不可隨意選取陣型數，應通過結構周期折減系數等，對砌體填充墻、地震剪力、計算周期、橫梁設計等作出優(yōu)化調整，防止基礎梁和填充墻之間出現顯著孔隙，以免影響多層框架建筑結構穩(wěn)定性。

3 優(yōu)化多層建筑框架結構設計效果的策略分析

3.1 明確多層建筑框架結構設計的指導思想

現代多層建筑框架結構設計所面臨的影響要素日漸多樣化，部分隱性影響要素的辨識與管控具有較大難度，只有明確未來設計指導思想，才能全面確保框架結構設計始終朝著正確的方向發(fā)展。一方面，要遵循集約利用設計空間的原則，運用精細化設計理念，提高多層建筑框架結構設計資源的利用率，推動傳統(tǒng)粗放式的多層建筑框架結構向集約化方向發(fā)展。從宏觀指導思想的角度，將多層建筑框架結構設計的目標任務、方式方法、設計要點等固定下來，立足多層房屋建筑結構實際需求，實現良性互助。

3.2 提高設計人員專業(yè)素養(yǎng)

在多層框架房屋建筑結構設計中，設計人員始終扮演著不可替代的關鍵角色，是掌握運用框架結構設計標準，優(yōu)化框架結構設計效果的直接實施者與操作者，其專業(yè)素養(yǎng)的高低與框架結構設計效果的好壞密切相關。因此，應定期組織框架結構設計人員參加專項培訓與學習，由業(yè)內專業(yè)人士為其講解新形勢下框架結構設計的最新要求，將框架結構設計的新策略、新方法與新理念融入框架結構設計全過程，在外挑梁配筋規(guī)劃與柱配筋規(guī)劃等方面實現新的突破。

3.3 注重多層建筑框架結構設計的優(yōu)化

將可持續(xù)發(fā)展理念融入多層建筑框架結構設計全過程，明確結構設計的未來發(fā)展方向，將單一化資源要素與多元化資源要素結合起來，協調推進結構設計優(yōu)化，引導多層建筑框架結構設計進入良性循環(huán)。根據未來多層建筑結構實際狀況，充分考量空間結構調整與完善的可能性、必要性與必然性，為高效利用構件資源要素預留充足空間。

4 結語

綜上所述，多層框架房屋結構在現代建筑工程實踐領域具有諸多應用優(yōu)勢，在提升房屋建筑安全性與穩(wěn)定性等方面扮演著關鍵作用。因此，設計人員應該從當前房屋建筑結構設計的客觀實際需求出發(fā)，緊緊把握多層框架結構設計的關鍵步驟與核心節(jié)點，優(yōu)化設計計算參數配置，合理控制多層框架結構的設計優(yōu)化過程，為提升房屋建筑結構整體設計質量奠定基礎，推動現代房屋建筑事業(yè)邁向更高層次。