多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中框架結(jié)構(gòu)的問題分析

賈鴻遠(yuǎn)，劉璇

（南京金宸建筑設(shè)計有限公司，江蘇 南京 210019）

當(dāng)前，框架結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)發(fā)展過程中是一種比較常見的建筑結(jié)構(gòu)形式，憑借其本身所具有的一系列優(yōu)點而被廣泛地應(yīng)用到建筑施工中，諸如靈活性強(qiáng)、整體性好、抗震性能高、滿足人們的個性化需求等，在多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中也逐漸成為一種重要的結(jié)構(gòu)形式。同時，隨著建筑規(guī)模的擴(kuò)大，多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計日益增多且漸趨復(fù)雜，在這種情況下所造成的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題逐漸增多。

1 框架結(jié)構(gòu)概述

1.1 框架結(jié)構(gòu)的基本概念

框架結(jié)構(gòu)是由梁和柱共同組成的框架來承受房屋全部荷載的結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)體系是利用梁柱組成的縱橫兩個方向的框架形成的結(jié)構(gòu)體系。它同時承受豎向荷載和水平荷載。其主要優(yōu)點是建筑平面布置靈活，可形成較大的建筑空間，建筑立面處理比較方便。主要缺點是橫向剛度小，當(dāng)層數(shù)較多時，會產(chǎn)生過大的側(cè)移，易引起非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件（如隔墻，裝飾等）破壞進(jìn)而影響使用。當(dāng)前，在許多結(jié)構(gòu)中的主要承重結(jié)構(gòu)就在于框架結(jié)構(gòu)，承重墻不再選擇建筑墻體，以此可以確保建筑墻體具有更加靈活的功能，其主要包括圍墻、隔墻與其他墻體等。同時，具體在設(shè)計框架結(jié)構(gòu)時，因為墻體不再選作承重墻，因此可以更靈活地使用材料，裝修方面也極具靈活性。諸如，通過新型墻體材料、保溫材料的應(yīng)用，能夠幫助建筑最大限度地降低自身重力，從而可以最大限度地滿足建筑本身的需求，能夠進(jìn)一步提高建筑整體的穩(wěn)定性與美觀性。

1.2 框架結(jié)構(gòu)特性分析

第一框架結(jié)構(gòu)在實際施工、運營過程中有助于減少墻體重量，致力于原有建筑材料的節(jié)省，這對于提高施工企業(yè)的運營效率和強(qiáng)化控制工程造價至關(guān)重要。第二，基于框架結(jié)構(gòu)本身的靈活性，能夠在設(shè)計過程中為整個建筑框架質(zhì)量提供充足的保障。第三，基于框架結(jié)構(gòu)承重墻本身所具有的功能，在實際設(shè)計過程中能夠有效避免承重墻在中原地區(qū)的位置限制，便于實現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模化、施工標(biāo)準(zhǔn)化，從而能夠推動建筑行業(yè)的發(fā)展。第四，與其他建筑結(jié)構(gòu)相比，框架結(jié)構(gòu)的施工效率高，能夠充分滿足建筑結(jié)構(gòu)在整體性與剛度方面的要求，為進(jìn)一步提高建筑整體的安全性、穩(wěn)定性，就需要將混凝土澆筑技術(shù)結(jié)合起來。

2 多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中框架結(jié)構(gòu)問題分析

2.1 不重視縱向框架結(jié)構(gòu)

基于建筑抗震性能方面的要求，為了更好地承擔(dān)水平地震作用，框架結(jié)構(gòu)有必要結(jié)合兩個主軸方向的抗側(cè)力，但是，設(shè)計人員在設(shè)計多層建筑結(jié)構(gòu)時側(cè)重于縱向連續(xù)梁的設(shè)計，導(dǎo)致框架縱梁、梁柱節(jié)點與建筑框架抗震需求之間存在很大差距。同時，在建筑其他方面存在不少問題，為此設(shè)計人員在框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中必須高度重視縱向、橫向框架的設(shè)計。

2.2 不重視框架結(jié)構(gòu)薄弱層的設(shè)計工作

在實際設(shè)計過程中，一些設(shè)計人員對框架中的薄弱層問題缺乏足夠的重視。也正因如此，極易對建筑物本身的抗側(cè)移剛度、抗震性造成很大影響。而建筑出現(xiàn)薄弱層的一個重要原因就在于豎向連續(xù)性抗側(cè)力的缺失。

2.3 施工圖與相關(guān)規(guī)定要求不符

設(shè)計人員設(shè)計制作的施工圖紙通常比較簡單、粗糙，圖紙類型單一，缺少相關(guān)大樣詳圖，導(dǎo)致無法完全地反映工程。同時，施工圖紙在實際設(shè)計過程中許多問題沒有交代清楚，設(shè)計依據(jù)缺失，設(shè)計參數(shù)與安全等級也沒有明確標(biāo)明。

2.4 短柱問題

針對縱向框架設(shè)計、橫向框架設(shè)計，必須引起設(shè)計人員的高度重視，但是，實際設(shè)計時一些人員側(cè)重于縱向普通連續(xù)梁的設(shè)計，導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)本身的抗震性能無法得到充分滿足，再加上梁支座負(fù)筋配置不足，極易造成短柱問題。之所以造成這種情況，原因主要在于：建筑結(jié)構(gòu)局部存在錯層，相應(yīng)的會減小框架梁的框架柱凈高；設(shè)計人員不能科學(xué)地設(shè)置填充墻，在框架柱兩側(cè)一部分存在填充墻一邊沒有的情況，導(dǎo)致二者存在一定凈高差而形成短柱。

3 多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中框架結(jié)構(gòu)問題的解決

3.1 優(yōu)化縱向框架設(shè)計

在設(shè)計多層建筑框架結(jié)構(gòu)時，有必要按照建筑物本身的抗震性能，對橫向框架、縱向框架進(jìn)行協(xié)調(diào)配合。同時，設(shè)計人員需要強(qiáng)化設(shè)計縱向框架，還需要將其與橫向框架結(jié)合起來，確保二者能夠形成一種合理性，這對于建筑物整體穩(wěn)定性、抗震性能的提升十分有幫助。

3.2 優(yōu)化處理薄弱層

受框架結(jié)構(gòu)中薄弱層的影響，相應(yīng)的會直接影響建筑物本身的抗震性能，為此在框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計過程中必須對薄弱層進(jìn)行優(yōu)化處理。在確定薄弱層時，有必要將框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范、工作經(jīng)驗結(jié)合起來。關(guān)于框架結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)的分析需要借助工作軟件來完成，然后，對相關(guān)數(shù)據(jù)（結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度、樓層承載力等）進(jìn)行科學(xué)的比較、分析，借助軟件將薄弱層確定下來。若樓層豎向抗側(cè)力構(gòu)件不具備連續(xù)性、建筑荷載力與相關(guān)要求不符，依然可以確定薄弱層。隨著薄弱層的出現(xiàn)，設(shè)計人員必須及時采取一系列切實可行的補(bǔ)救措施，不僅需要對薄弱層的屈服強(qiáng)度系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的驗算，而且需要驗算結(jié)果設(shè)計彈性強(qiáng)度系數(shù)，若這一系數(shù)與工作要求不符，則需要有針對性地進(jìn)行調(diào)整。

3.3 完善建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖紙

設(shè)計人員在設(shè)計多層建筑框架結(jié)構(gòu)時，有必要充分考慮工程施工中那些細(xì)枝末節(jié)的數(shù)據(jù)信息，在設(shè)計圖紙中明確的標(biāo)示清楚，不能為了方便而將某些信息省略掉。究其原因就在于：必須嚴(yán)格根據(jù)多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙開展建筑工程的施工操作，一旦出現(xiàn)某些數(shù)據(jù)信息不明確、不清晰的情況，就會直接影響整個工程。同時，在圖紙設(shè)計過程中要求設(shè)計人員的工作態(tài)度必須嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真，不得馬虎將就，即便是已經(jīng)完工的設(shè)計圖紙也需要進(jìn)行反復(fù)的檢查與考證，以此才能獲得準(zhǔn)確的圖紙信息，且能夠及時發(fā)現(xiàn)其中的問題，及時地查漏補(bǔ)缺，從而可以為整個建筑工程的施工質(zhì)量提供充足的保障。

3.4 優(yōu)化短柱設(shè)計

短柱問題一旦發(fā)生在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，受地震作用的影響，導(dǎo)致短柱出現(xiàn)脆性破壞的可能性比較大，這是由于隨著短柱抗剪承載力、變形能力的缺失，極易對建筑物的整體性造成很大的破壞，這也說明短柱問題在多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中無法避免。關(guān)于短柱問題的處理，需要設(shè)計人員適當(dāng)?shù)脑黾又旧淼目辜舫休d力，這對于提升其變形能力至關(guān)重要；在加密處理箍筋時可以借助復(fù)合箍筋，將鋼筋縱向?qū)ΨQ的布置在短柱上，要求縱向配筋率必須控制在1.2%以內(nèi)，然后，結(jié)合實際情況來確定應(yīng)用具體采用哪種處理方式，諸如外包鋼板、X形配筋等。

除此之外，有必要強(qiáng)化抗震設(shè)計。（1）確定梁的高度。為保證多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計與相關(guān)抗震要求相符，設(shè)計人員需要對梁的高度進(jìn)行充分考慮，如果一時不能將具體合理值確定下來，則最好選擇較大地值，防止造成梁剛度過小的情況。（2）確定梁端負(fù)彎矩取值。該負(fù)彎矩在豎向荷載的作用下一般比計算值要大，盡管可以增加鋼筋數(shù)量，但是，極易造成抗彎儲備過高的情況。為此，在具體計算過程中有必要選擇小的負(fù)彎矩鋼筋值，并松弛跨內(nèi)鋼筋。鑒于當(dāng)前設(shè)計隊伍的專業(yè)化水平較低，為進(jìn)一步提高工程建設(shè)質(zhì)量，就必須致力于其專業(yè)化水平的不斷提高。為此，有必要定期組織團(tuán)隊內(nèi)部人員開展崗位培訓(xùn)，在招聘團(tuán)隊成員時，需重視專業(yè)人才的引進(jìn)，同時，在實踐過程中加強(qiáng)訓(xùn)練。

4 結(jié)語

總之，多層建筑在現(xiàn)代化城市建設(shè)過程中是一種重要的發(fā)展趨勢，但是，由于其本身存在一定復(fù)雜性、多樣性，導(dǎo)致在設(shè)計方面經(jīng)常會出現(xiàn)這樣或那樣的問題，為此相關(guān)設(shè)計人員有必要針對這些問題，制定一系列切實可行的處理措施，確保能夠促進(jìn)多層建筑框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的不斷提升，從而可以充分保證整體建筑的安全性。