高宝宇

（双鸭山市建筑设计院，黑龙江 双鸭山 155100）

多层钢结构一般采用框架类结构体系，因此也称为多层钢框架结构。多层钢结构是工业与民用建筑中常用的结构形式，在工业建筑中用作矿井地面建筑、石油焦化结构和电子工业、机械工业的多层厂房等；在民用建筑中用于停车场、办公楼等建筑。

1 多层钢结构类型

1.1 柱一支律体系

多层框架梁柱节点均为铰接，而在纵向与横向沿柱高设置竖向柱间支撑，其空间刚度及抗侧力承载力均由支撑提供，适用于柱距不大而又允许双向设置支撑的建筑物，其特点是设计、制作及安装简单，承载功能明确，侧向刚度较大，用于抗侧力的钢耗量较少。

1.2 纯框架体系

多层框架在纵、横两个方向均为多层刚接框架，其承载能力及空间刚度均由刚接框架提供，适用于柱距较大而又无法设置支撑的建筑物，其特点为节点构造较复杂、结构用钢量较多，但使用空间较大。

1.3 框架一支撑体系

该体系为多层框架在一个方向(多为纵向)为柱一支撑体系，另一方向(多为横向)为纯框架体系的混合体系;其特点为一个方向无支撑便于生产或人流、物流等建筑功能的安排，又适当考虑了简化设计、施工及用钢量等要求，为实际工程中较多采用的体系。

2 多层框架结构的组成与布置

2.1 多层框架结构的组成

框架结构由柱和梁组成。一般柱子垂直布置，梁水平布置。屋面由于排水或其它方面的要求，也可布置成斜梁。梁柱连结处一般为刚性连接。有时为便于施工或由于其它构造要求，也可将部分节点做成铰节点或半铰节点。当梁、柱之间全部为铰接时，也称为多层排架。刚性连接的梁比普通梁式结构要节约材料，构的横向刚度较好，横梁的高度也较小，因而可增加房屋的净空，是一种比较经济的的结构形式。柱支座一般为固定支座，必要时也可设计成铰支座。

框架可以是等跨或不等跨，层高可以相等或不完全相等。有时因工艺要求而在某层抽柱或缺梁形成复式框架。框架结构为高次超静定结构，既承受竖向荷载，又承受侧向作用力 (风荷载或地震作用等)。为利于结构受力，框架梁宜拉通、对直，框架柱宜上、下对中，梁柱轴线宜在同一竖向平面内。有时由于使用功能或建筑造型上的要求，框架结构也可做成抽梁、抽柱、内收、外挑等。

框架结构有实腹式、格构式以及横梁为格构式、柱为实腹式的混合式框架。实腹框架梁的横截面一般为矩形或梯形截面。混凝土框架柱的截面形式常为矩形或正方形，有时由于建筑上的要求，也可设计成圆形、八角形、T 形等。钢框架柱的截面形式常采用H 形或箱形。实腹式框架外形简捷美观，制造和施工简单，安装省工，但材料利用率低。当结构跨度较大时，可采用格构式框架。格构式框架刚度较大，用钢省，其外形与净空布置比实腹式框架灵活，但制造加工和安装较为复杂。混合式框架的目的主要是减轻横梁自重，增加结构刚度。当楼盖为现浇板时，可将楼板的一部分作为框架梁的翼缘予以考虑，即框架梁截面为T 或r 形;当采用预制板楼盖时，为减小楼盖结构高度，增加建筑净空，混凝土框架梁截面常为十字形或花篮形;这时也可将预制梁做成T 形截面，在预制板安装就位以后，再现浇部分混凝上，使后浇混凝土与预制梁共同工作即成为叠合梁，这样一方面保证了梁的有效高度和承载力，另一方面可将梁板有效地连成整体，改善结构的抗震(振)性能。预制梁可以是钢筋混凝土梁，也可以是钢梁。

在框架结构中，常因功能需要而设置非承重隔墙。隔墙位置较为固定并常采用砌体填充墙。当考虑建筑功能可能变化时，也可采用轻质分隔墙，灵活分隔。砌体填充墙是在框架施工完后砌筑的，砌体填充墙的上部与框架梁底之间必须用砌块“塞紧”。墙与框架柱有两种连接方法，一种是柱与墙之间留缝，并用钢筋柔性连接，计算时不考虑填充墙对框架抗侧刚度的影响;另一种是刚性连接，在多遇水平地震作用下，框架侧向变形时，填充墙起着斜压杆的作用，从而提高了框架的抗侧移能力，在罕遇水平地展作用下，填充墙也能对防止倒塌起积极的作用。

2.2 框架结构分类

框架结构按所用材料的不同，可分为钢结构、混凝土结构和钢骨混凝土结构。钢框架结构一般是在工厂预制钢梁、钢柱，运送到施工现场再拼装连接成整体框架，具有自重轻，抗震(振)性能好，施工速度快，机械化程度高等优点，但用钢量稍大，耐火性能差，后期维修费用高，造价略高于混凝土框架。目前钢框架在我国应用还不多。随着我国钢材产量的迅速增加，品种增多，钢结构设计和施工技术的不断提高，钢框架的运用将有良好的前景。混凝土框架结构由于其取材方便，造价低廉，耐久性好，可模性好等优点，在我国得到了广泛的应用。目前我国绝大部分框架结构均为钢筋混凝土结构。为节省材料、减小梁高，可对框架梁施加预应力，也可对整个框架结构整体施加预应力。此外，还可采用钢骨混凝土梁、柱构件组成组合框架结构。在结构受力较大，尤其是抗震区的多高层框架结构中，钢管混凝土以其良好的受力性能日益受到工程师的瞩目。

3 多层框架房屋结构设计中需要注意的问题

3.1 独立基础设计荷载取值

通常情况下,多层框架房屋采用的是柱下独立基础的形式,而《抗震规范》中明确指出,在地基的主要持力层没有软弱粘性土层的情况下,当建筑高度在25米以内且层数在8层以内的一般民用建筑,可以不对地基和基础的抗震承载力进行验算。但是在进行基础设计时应该要将风荷载考虑进去。所以，不能因为一般建筑在地震区风荷载不是控制荷载而忽略了。还有些设计师在进行独立基础设计时，柱脚内力设计值取值不合理，只对轴力与弯曲采取了设计值，而未能考虑剪力，还有些甚至只取了轴力设计值。若独立基础的设计荷载取值不合理，将会导致建筑结构的不安全或者材料浪费。

3.2 基础拉梁层的计算模型问题

基础拉梁层进行框架整体计算一般都是采用TAT 或者SATWE 等程序，由于基础拉梁层无楼板，因此计算时楼板厚度应取零，并且定义弹性节点，分析计算式应该采用总刚分析方法。另外尤其是要注房屋平面不规则这一点。

3.3 框架结构带楼电梯小井筒

井筒将会吸收地震剪力，以至于框架结构承受的地震剪减小。因此框架结构应该尽可能的不要设置钢筋砼楼电梯小井筒。若实在不可避免时，应该适当的减薄井筒的壁厚，并且可以通过竖缝，结构洞等方法将其刚度减弱。计算时，除按框架计算外，还应该按照带井筒的框架进行复核，并且将与井墙连接的柱子的配筋进行加强。另外，尤其要注意，出屋顶的楼电梯间与水箱间等结构物的承重结构必须采用框架梁结构，而不能采用砌体墙;雨篷等构件不能够从承重墙挑出，而是应该从承重梁上挑出;楼梯梁与夹层梁等不可以支承于填充墙上，而应该由承重柱来支承。

结束语

随着我国经济的高速发展，建筑行业的发展前景也十分广阔，多层框架结构许多优点，因此被广泛的应用于现代建筑中。虽然，其结构形式看上去比较简单，但是设计时若考虑不周全、不仔细就会出现这样或者那样的错误，因此我们在进行设计时，必须思虑细密，多方面考虑，确保建筑结构设计质量。

[1] 邱洪兴.建筑结构设计[M].东南大学出版社，2002.

[2] 陈志华.建筑钢结构设计[M].天津大学出版社，2004.

[3] 李凤兰.作用与结构设计方法[M].郑州大学出版社，2010.