王海东

【摘要】框架結构可提高建筑整体质量，优化内部空间结构，在多层房屋建筑领域得到广泛应用。本文介绍多层框架房屋建筑结构特点，重点分析建筑结构设计要点及设计问题的处理方式，提高多层框架房屋建筑结构设计水平。

【关键词】框架结构;结构设计;短柱问题

建筑结构设计是确保多层房屋建筑质量、功能、使用体验达标的基础，框架结构能够充分利用各类建筑材料的性能优势，其结构自重较轻，非常适用于多层建筑项目当中，有必要对结构设计中存在的问题及处理措施进行总结。

1、多层框架房屋建筑结构设计问题

1.1设计要点

1.1.1抗震设计

抗震设计是多层框架房屋建筑结构设计的难点之一，要求合理选择梁结构刚度，若准确计量的难度较大，要求按照最大化原则，适当提高刚度值以确保梁结构有足够的抗弯能力。梁负筋的设计则需依照最小化的原则，尽可能降低梁结构负筋值，以形成可靠的梁端塑性铰，可适当提高跨中配筋宽度。为方便后期施工，可将5%的配筋设计为类配筋进行强化[1]。

1.1.2配筋结构设计

结构中挑梁的设计易受建筑占地面积、建筑功能的影响，常选择将挑梁设计在框架梁端。该设计手法的缺陷在于，框架梁与挑梁断面存在明显差异，将框架梁的主筋延伸至挑梁会对建筑整体质量造成严重影响。因此在设计过程中，需准确分析框架外挑梁受力情况，适当配筋，确保其有足够的承载力。

框架柱的配筋设计要求相对较低，主要需考虑地震现象对结构稳定性的影响。地震过程中，框架柱承担较大剪力和双向偏心压力，更容易被破坏，因此框架柱的配筋设计需满足以下要求：第一，若建筑所在地地质条件较差、土质松软，可适当增加框架柱配筋。第二，框架柱位置的箍筋可设计为井字形或菱形，可靠钳制混凝土结构。第三，地震发生后，框架柱受多方冲击的影响，对角柱、边柱的纵筋截面可在计算值的基础上提高25%左右。

1.1.3地基设计

多层框架房屋建筑结构地基设计要点有四：（1）正式设计之前，详细研究施工现场勘察报告及相关施工资料，充分掌握项目所在地的地质条件。（2）结合以往设计经验，多层框架房屋建筑项目地基多为条形或独立存在，在选择基础截面时，需充分考虑地基形变程度及承载力要求，合理确定地基尺寸。（3）除形变及承载力要求外，地基的浅基础设计还需考虑工程造价控制，结合上部结构特点设计持力层建设方案，并将地下水对结构稳定性的影响考虑其中。（4）结合以往设计经验及项目所在地的地质水文情况，选择最佳的地基处理方式。

以钢筋混凝土为主材的多层框架房屋建筑，其基础设计一般使用柱下独立基础的形式，随着建筑标高的提升，地基条件也会发生一定变化。按照钢混多层框架结构的设计规范，当房屋建筑地基承力范围内无软土、粘性土等特殊土层条件，且建筑标高不超过25m时，地基设计过程可简化抗震承载力计算流程。

1.2常见问题及处理措施

1.2.1短柱问题

短柱问题在多层房屋建筑框架结构设计中最为常见，框架结构中的梁、柱等构件采取统一施工的方式，但受到外部因素的影响常发生短柱现象。短柱的抗剪能力、抗变形能力一般无法达到多层建筑施工质量的要求，地震时，短柱易遭到脆性破坏，影响框架结构整体的抗震线性和承载能力。

框架结构中出现短柱的原因有二。第一，受楼梯井半休息平台及结构分层的影响，框架柱在两框架梁间的净高降低。第二，填充墙结构配置不到位，部分楼层框架柱两侧不存在填充墙，标准框架柱净高与两侧不存在填充墙的框架柱的截面比≤4，导致短柱的出现。

短柱的判别标准为柱标高≤4或剪跨比≤2，其处理主要是提高抗剪能力和承载能力，防止受到外力作用时出现过度形变。例如，对称布置短柱的纵向配筋，要求两侧配筋率在1.2%以内，或在短柱外增加钢板及X形配筋。

1.2.2薄弱层问题

薄弱层问题主要是由于设计过程中对板的受力状况了解不全面，按单向板的方式计算双向板，从而导致框架结构薄弱层被忽视。薄弱层问题主要影响建筑抗侧移刚度，结构纵向上出现不连续抗侧力，进而导致建筑抗震性能降低。

薄弱层问题关系到建筑抗震能力，在多层框架房屋建筑结构设计中应予以高度关注。框架结构薄弱层的指定可采用人员指定、计算指定或强制指定的方式。其中，设计人员指定即依靠其以往的设计经验及有关设计规范，直接找出结构薄弱层;计算指定利用专业软件分析设计数据，通过数据对比找出抗侧移刚度未达到相关指标要求的数据点，该数据点存在的位置即被划定为结构薄弱层;强制指定是当结构中竖向抗侧力构件不连续，或荷载能力不达标时，将其强制认定为结构薄弱层。

无论采取何种指定方式，一旦判断框架结构中存在薄弱层后，需采取一定的补救措施，计算并验证薄弱层的屈服强度，若强度系数未达到相关标准的要求，需对结构设计方案做适当调整，消除薄弱层。

1.2.3内力分析问题

多层框架房屋建筑结构内部竖向荷载与水平荷载间存在显著差异，依照国家及行业质量标准的要求，构件截面设计需结合不同情况下结构内力分析计算结果进行。

其中，竖向内力的计算多采用分层法或弯矩二次分配法。分层法中，将上下层两侧弹性支撑转换为固定，以0.9的系数乘框架柱线刚度，得到其内力值。相对而言，弯矩二次分配法的测量精度更高，可取地柱弯矩传递系数为1/3、底层柱与各层梁的弯矩传递系数为0.5。弯矩二次分配法可用以弯矩不平衡节点处的弯矩充分新配，并完成数据传递。分层法及弯矩二次分配法的有效应用均有利于框架结构稳定性和质量的提高，使其达到多层房屋建筑建设质量标准。

水平内力的计算主要采用D值法和反弯点法。D值法的计算精度更高，其结果贴近真实值，主要是由于D值法在计算过程中将框架梁刚度视为有限，在梁柱发生转动的情况下得出计算结果[2]。但D值法不适用于梁、柱刚度较大的情形，此时可选择反弯点法。

结论：

多层框架房屋建筑结构设计中的问题会随相关技术的发展及建筑需求的变化而改变，因此要求不断总结结构设计新问题，加强结构设计的细节把控，制定出一套内容完整的框架结构设计理论体系，不断扩大框架结构性能优势。

参考文献：

[1]蒋欣咏.多层建筑框架结构设计的相关探讨[J].建材与装饰，2019（33）：115-116.