多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理

李乐

（山西中方森特建筑工程设计研究院，山西太原030000）

21世纪现代社会正处于快速发展时期，无论是从国外的发展环境还是从国内的发展环境来看，这都是一个发展时期，要抓住时代赋予的机会。因此，在这种背景下，我国建筑业发展迅速。多层框架结构在建筑领域得到广泛的应用。虽然在设计过程中看似不难，但涉及很多重要环节，如果在多层框架结构设计过程中不能很好地把握相关因素，会出现很多问题。因此，在多层框架建筑结构设计过程中，应注意各环节的重点和难点，采取合理有效的措施，做好多层框架建筑的结构设计工作，从而促进多层框架结构在建筑领域得到更好的应用。

1 框架结构概述

1.1 框架结构的基本概念

所谓框架结构，是指施工组织中的梁、柱及连接的结构形式。在现阶段的一些结构中，多采用框架结构作为主要承重结构，相应的建筑墙体不再设计为承重墙。从而在建筑墙体上可分为围墙、隔墙和其他墙体等更灵活的功能。同时，在框架结构的设计中，由于墙体不再作为承重墙，在材料的使用和装修上都有较大的灵活性。比如采用新型墙体材料和保温材料，在一定程度上降低建筑自身的重力，满足建筑的更大需求。在建筑的整体稳定性上，美感有很大的提高。

1.2 框架结构特性分析

首先，在实际施工和运营过程中，框架结构可以减少墙体重量材料的使用，节省原有建筑材料的投入，在一定程度上有助于施工企业提高运营效率和加强对工程造价的控制。其次，框架结构的灵活性，在设计过程中可以保证整个建筑框架的质量，因此在整个建筑的重量分配中不需要进行相应的设计和规划工作。再次，框架结构承重墙的功能，在设计过程中可以避免承重墙在中原地区位置的限制，实现规模化生产和标准化施工，对建筑未来的发展具有积极而深远的意义。最后，相比其他建筑结构，在施工效率和施工效率方面，框架结构能在一定程度上满足结构整体性和刚度的要求，结合混凝土浇筑技术，以保证建筑的整体安全性，使其得到稳定的提升。

2 多层框架结构设计中存在的问题

2.1 忽视了框架结构薄弱层的设计

在设计过程中，由于对板的受力状态认识不全面，将双向板作为单向板进行计算，忽略了框架中薄弱层的问题。在实际建筑中，忽略软弱层问题会影响建筑的抗侧刚度，削弱建筑的抗震能力，软弱层出现的主要原因是不连续的侧向力。

2.2 抗震设计中的问题

在多层框架结构的设计中，有关标准和规范规定可以采用计算机进行方案设计。为了保证建筑物的安全和工程质量，在计算完计算机的抗震指标后，应进行以下结构的计算。计算一般包括剪力系数设计和建筑物抗震设计。因此，在确定多层框架结构抗震参数的过程中，会出现参数设置不合理等各种问题，严重影响建筑设计的安全性。

2.3 忽略垂直框架设计

对于满足抗震设计要求的建筑物，建筑设计应在两条主轴线的框架内，主要承受方向的侧向力，以抵抗水平地震力。然而，许多设计人员在设计建筑框架时简化计算，只设计纵向连续梁，使纵向框架的配筋量不足，一个节点梁不能满足框架的抗震要求。当纵向框架设计缺失时，纵向框架梁会产生负向加固，纵向配筋量不足，难以保证建筑物在地震作用下的稳定性。

2.4 计算图表不合理

框架结构设计在应用中存在一个突出的问题，即设计图纸计算不合理，给技术队伍带来很大的麻烦。框架结构设计是基于网络的，利用技术模块来模拟框架结构的设计过程。在实际测试中，框架结构会受到许多外部因素的影响。虽然理论上影响不大，但在现实生活中，哪怕是一点点影响，谁也不能保证这些影响对建设项目的整体质量有多大，所以谁也不敢打赌。只有在实际操作前，做好这方面的准备，及时避免外界因素的影响。当然，方案计算的不合理也会对建筑本身的整体质量产生同样大的影响。

3 多层建筑框架结构设计要点

3.1 薄弱层

由于框架结构中薄弱层的存在会影响建筑物的抗震能力，因此在框架结构设计中应注意薄弱层的存在。一般来说，判断薄弱层的方法有以下几种：①设计人员在框架结构设计中，根据有关规定和自己以往的经验，直接指出薄弱层；②通过计算和设计，利用软件对框架结构设计的相关数据进行分析，并与相关数据规定进行比较，如，当结构抗侧移刚度不满足规范要求或楼层荷载突变数据符合薄弱层特征时，软件自动将其识别为薄弱层。当楼板竖向横向构件不连续或承载力不能满足设计要求时，将其视为薄弱层。当存在软弱层时，必须采取相应的补救措施，如验算软弱层的屈服强度系数，如果弹性强度系数不符合要求，则根据验算结果判断是否需要验算弹性强度系数，框架结构的设计必须作相应的调整。

3.2 短柱

框架结构中，栓钉净高小于或等于4，剪跨比小于或等于2。短柱在地震作用下易发生脆性破坏。由于短柱的抗剪承载力和变形能力较差，会对建筑物造成严重破坏，在设计中应尽量避免。造成短柱的主要原因可能是：①楼梯的半休息平台和部分结构层，两框架梁之间框架柱的净高较小；②填充墙设置不好，某层框架柱两侧无填充墙，另一侧为空填充墙。柱的净高与无填充墙柱截面的比值通常小于或等于4，从而形成短柱。短柱处理的主要目的是提高柱的抗剪承载力和变形能力。短柱纵筋应对称布置，两侧纵筋配筋率不大于1.2%。也可采用复合钢板、x型钢筋等进行处理。

3.3 水平荷载作用下内力计算

采用D值法和拐点法计算了框架结构在水平荷载作用下的内力。这两种方法有效地保证了计算的准确性。在D值法中，当柱水平移动时，D值用作水平剪力。该方法在框架结构柱间的横向位移和剪力计算中有很好的应用价值，D值非常接近现实。在水平荷载作用下计算内力时，圆柱两端的约束条件对圆柱的角度和高度有很大影响。在这种情况下，拐点将随着角度的增加而横向移动。根据该规律，确定了D值法的拐点位置。在水平荷载作用下，框架结构将产生层间剪力和倾覆力矩。梁和柱在层间剪切作用下会发生不同程度的变形。在倾覆力矩作用下，框架柱会产生轴向张力和轴向压缩变形。因此，当框架结构高度较大或较大时，必须考虑柱的轴向变形对框架结构横向运动的影响，保证结构的刚度。

3.4 抗震设计

首先，确定梁的高度。为了改进和使多层钢筋混凝土框架结构的设计满足抗震要求，设计人员应认真考虑梁的高度，因为钢筋混凝土框架结构的抗震性能不太好，必须保证其值的正确性和客观性。如果不能确定具体的合理值，最好选择较大的值，避免梁的刚度过小，满足抗震要求。其次，确定梁端负弯矩的取值。在竖向荷载作用下，梁端的负弯矩大于计算值。虽然钢筋的数量可以增加，但抗弯储备过高。因此，在负弯矩钢筋计算中，宜选择较小的负弯矩钢筋值，并对跨内钢筋进行松弛。为了提高框架结构的抗震性能，梁的配筋等级差小于5%，可作为一级钢筋。最后，施工过程中材料发生变化时，应重新设计相应的梁铰负筋，不能采用原有配置。

3.5 提高设计专业性

在队伍建设中，缺乏有效的职业化水平，这是当前高频率出现的问题之一。框架结构设计队伍的专业化水平普遍不高，严重影响工程建设的质量管理，必须提高其专业化水平。针对专业人才缺乏的情况，我们可以对团队内部人员进行定期、定期的岗位培训，有效提高框架结构设计团队的专业水平，在招聘团队成员时，我们可以引进专业人才，有效提高框架结构设计团队内部成员的专业水平。在实践中，框架设计团队成员可以不断地训练到专业化水平，有效缓解框架设计团队成员专业化水平的不足。

4 结论

综上所述，随着我国建筑设计行业的快速发展，多层建筑框架结构设计中遇到的问题也在逐渐发生变化，在设计过程中需要及时收集新的问题，为保证多层建筑框架结构设计的合理性和科学性，应把加强这些环节作为设计的重点，同时根据自己的工作经验和现行标准评价框架结构的设计方案，保证设计质量而多层建筑的安全性，必须先确认其正确性，才能投入施工。