许智豪

摘要：近年来，多层建筑结构设计中的框架结构得到了业内的广泛关注，研究其过程中的问题与处理有着重要意义。本文首先介绍了框架结构在多层建筑结构中的优越性，并结合相关实践经验，分别从基础系梁的设置、对框架结构薄弱层的判定和处理，以及楼板开大洞结构的计算等多方面，研究了多层建筑框架结构设计常见问题和相应措施、

关键词：多层建筑；结构设计；框架结构；问题；处理

前言

作为多层建筑结构设计中的重要模式，框架结构的优势特点不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对框架结构设计问题的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与方法，进一步优化其在实际应用中的整体效果。

一、框架结构在多层建筑结构中的优越性

一般来说，框架结构的优点是设计较为简便、科学，同时由于不再是传统的砖墙承载楼板等的荷载力，使得墙体的布置有了空前的灵活性和可变性，这对于一些大空间需求的建筑来说是大有裨益的，空间不再受限于传统的墙体，功能也不再需要去满足于结构，而是反过来结构去服务于空间、满足于空间。构架结构不仅仅只是以上提出的优点，其中还存在很多的缺点，例如：框架节点的应力比较集中、框架结构属于柔性的、框架结构的侧向刚度较小等缺点，在地震发生的时候，框架结构就会发生水平位移的移动，移动的幅度较大就会造成结构上的破坏，钢材和水泥用量较大，构件的节点和杆件总数量多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大；框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚度都较低，特别是水平方向的（即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度，但也是有限的），它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，其总体水平位移上大下小，但相对于各楼层而言，层间变形上小下大，设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素，目前来看，钢筋混凝土框架中，由于其高度较大、层数又较多，其底部各层的柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加，从而造成了截面尺寸和配筋的不断增大，在建筑平面的空间处理与布置方面就会造成严重的影响，在一定程度上造成建筑空间的不合理性以及材料浪费、造价不合理等问题。

二、多层建筑框架结构设计常见问题和相应措施

1.基础系梁的设置问题

当基础埋置深度较深时，可用基础系梁减少底层柱的计算长度。系梁宜按一层框架梁进行设计，同时系梁以下的柱应当按短柱处理。如果工程条件符合相关规定，应当设基础系梁。为满足抗震要求，可以沿着两个主轴方向设构造基础系梁。对于构造基础系梁纵向受力钢筋，可以按照连接柱的最大轴力设定值的10%，按拉力或者压力进行计算。如果是构造配筋，应当满足最小配筋率。

如果基础系梁上作用有来自填充墙或楼梯柱等的荷载，应该和所连接柱子的最大轴力设定值的10%进行叠加计算。基础系梁截面也应当适当地增加，计算出来的配筋，应当充分满足受力要求以及构造配筋要求。对于构造基础系梁顶标高，它一般都和基础顶标高保持一致。为了使基础系梁计算跨度减少，可以采取把基础梁下和独立基础台阶或者锥形斜坡间的那些空隙部分，用素混凝土浇筑，直到和基础顶面保持平齐，然后再进行基础系梁的浇筑。

当用基础系梁平衡柱底弯矩时，其截面尺寸和配筋，需要按照框架梁来设计。拉梁正弯矩钢筋，应当全部都拉通，而负弯矩钢筋则至少应该在二分之一跨拉通，基础系梁的纵筋在框架柱内的锚固、箍筋的加密及其余抗震构造要求，应当和上部框架梁保持一致，而且此时拉梁应当设在基础顶部。

2.对框架结构薄弱层的判定和处理

所谓薄弱层，就是强烈地震作用下，结构发生较大的弹塑性位移的那些部位，它们承载力需要满足抗震承载力要求，在地震烈度不小于7度的地区才会发生。

有三种方式可判断薄弱层，分别是个人指定、计算判定以及强制认定。在PKPM的SATWE软件里，可以根据相关规范规定或是技术人员的个人经验，直接指定薄弱层，此为个人指定。软件计算时，当结构的抗侧移刚度出现不规则现象，某层的抗侧移刚度比相邻上一层的70%小，或比其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%小，或是楼层承载力发生突变，软件将自动指定该层为薄弱层，此为计算判定。当结构存在转换层，也就是竖向抗侧力构件不连续，不管该层刚度或楼层承载力如何，该层都将被强制认为薄弱层，此为强制认定。

薄弱层，大大不利于抗震，建筑中原則上应当避免薄弱层的存在，最基本的办法是加大该层的抗侧移刚度，也就是加大这层的柱截面或者梁截面。在条件允许下，可通过改变该层的层高或是减少基础埋置的深度，来实现。

3.楼板开大洞结构计算时应注意的问题

楼板开洞的结构比较普通，如果开洞面积大于该层楼面面积的30%，就属于平面不规则，计算时必须进行处理。以PKPM软件为例，TAT和SATWE分别采用了两种方式处理。TAT软件中，无楼板的节点被定义为弹性节点，该节点。即梁柱交点，不受刚性楼板假定的限制，其平动自由度独立。SATWE软件中，所有楼板被定义为弹性膜，软件真实计算楼板的平面内刚度，对楼板的片面外刚度则忽略处理。当某层洞口面积为楼层面积的30%以上时，应当把全楼所有楼板都定义为弹性膜，或者也可以不考虑楼板的刚度，把该层洞口边缘节点定义为弹性节点，当屋面是钢结构网架时，应当输入板厚，将其定义为弹性膜，真实计算楼板的平面内刚度，这样和实际比较相符。

4.短柱问题

框架结构中，所谓短柱，其柱净高与柱截面高度比不大于4，或者剪跨比不大于2。地震作用容易导致短柱的脆性破坏。短柱的受剪承载力和变形能力，严重不足，容易引发建筑物严重破坏，设计时需要尽可能避免短柱。

短柱的形成成因主要有两个：一是，楼梯间的半休息平台或者结构局部错层，导致两个框架梁间的框架柱净高比较小；二是，填充墙的设置不正确，造成某层的框架柱的两侧中一部分没有填充墙，另部分有填充墙，而没有填充墙的那侧，柱净高与柱截面之比通常不大于4，从而形成短柱。

5.使用平法图集时应当注意的问题

一是框架柱，若用剖面列表法来表示配筋，应当注意每一层的楼面标高以下的箍筋加密区的长度，必须是框架梁高和规范要求的箍筋加密区长度之和，规范要求的加密区长度在1/6柱净高、柱截面高度、500mm三个数值中取较大值。由于PKPM软件出图的时候，加密区长度并没有把梁高包含在内，容易造成施工错误，导致箍筋加密区的高度不够。

二是一层建筑地面，在浇筑主体结构浇筑结束之后才开始施工，若一层地面是刚性地面，根据相关规定，柱箍筋应当在刚性地面上下各500mm范围内进行加密，而这一点容易被忽视，设计图纸中最好对此有明确交待。

三是当梁截面过于小，或者承载力比较大的时候，框架梁如果需要设置三排纵筋的话，建议可以对梁截面或是纵筋直径进行调整，改为两排。如果没有采取此种措施，那么对于第三排纵筋的外伸长度，应当做出明确交待。

三、结束语

综上所述，加强对多层建筑结构设计中框架结构问题的研究分析，对于其良好设计效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的多层建筑结构设计过程中，应该加强对框架结构问题的重视程度，并注重其具体处理措施的科学性。

参考文献：

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[2]赵子龙，王雯鑫.多层建筑结构设计中框架结构的问题与处理[J].商品与质量·建筑与发展.2015（02）：115-116.

[3]马榕.多层建筑结构设计中框架结构的问题与处理[J].城市建筑.2014（09）：88-89.