框架结构问题在多层建筑结构设计中的分析与处理

框架结构问题在多层建筑结构设计中的分析与处理

发布时间：2022-08-03T02:31:47.664Z 来源：《建筑实践》2022年第41卷6期作者：朱晓峰

[导读] 在建筑工程领域中，多层建筑结构设计是一项非常重要的工作

朱晓峰

武汉平安建设工程项目管理有限公司

摘要：在建筑工程领域中，多层建筑结构设计是一项非常重要的工作，而多层建筑框架结构设计则是建筑结构设计中的一个基础性的重要工作，设计人员应当根据现有的规范标准制作科学合理的框架结构设计。本文就多层建筑结构设计中框架结构设计时遇到的问题进行分析，并依此探讨相应的具体解决问题的措施，为今后的研究提供参考。

关键词：框架结构；多层建筑；结构设计；问题分析

随着社会经济的发展，人们的生活水平显著提高，对建筑功能和设计的要求不断提高。越来越多的高层建筑工程出现，这就要求人们越来越重视多层建筑结构的设计。在当前的建筑设计中，关键问题是结构和体系的设计，而结构和体系的设计是不断变化的。基于此，本文将结合实践经验，对多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理进行研究，希望能为相关从业人员提供参考。

1 框架结构的概述

1.1 框架结构的概念

框架结构是由梁和柱通过刚性连接或铰链组成的建筑承重体系结构，即由梁和柱组成的框架在使用过程中共同承受水平荷载和竖向荷载。在建筑结构中，建筑物的墙体不是用来承受荷载的，而是起到围护和分隔的作用。另外，从降低建筑自身承受的重力角度来看，如果墙体充分利用新型保温材料，有利于建筑整体减重保温、节能和建筑整体框架结构[1]。

1.2 框架结构的特点

在实际工程中，框架结构由于能进行大规模的工业建设，造价效率高，工程质量有保障，所以有着多种类型和广泛的应用。框架结构的主要特点是：成本低、用料少、有效降低了建筑物的承载力和灵活的分隔空间；本实用新型与建筑平面布置协调灵活，有利于大空间建筑结构的布置；框架结构的梁、柱构件易于实现标准化和定型，易于采用拼装式整体结构，可有效缩短工期，确保工程按期完工；现浇混凝土框架的使用可以满足结构整体性和刚度的要求，通过良好的设计可以使梁柱截面形状多样化[2]。

1.3 框架结构的原则

首先，要注意刚度和柔度的匹配的原则。在实际应用中，框架结构的刚度和柔度应适当，以避免因弹性过大导致建筑物过度变形而导致整体倾覆的风险，或因刚度过大导致建筑物整体变形能力不能满足要求。在瞬时破坏力巨大的情况下，如果柔度不够，整个建筑都会受到破坏。第二，多通道防御设计的原则。这栋多层建筑建成后，将面临外部袭击。为了保证建筑物的安全，在框架机构安全体系的建设中，必须加强层次性，采用多渠道防御设计的原则，确保所有抵抗外力的结构都能充分发挥抵抗外力的作用。最后，抓住重点，区分主次原则。框架结构中每个结构的功能是不同的。设计师要区分主次，善于把握重点，形成协调统一的整体。当建筑物受到外力袭击时，各建筑物能有效发挥自身作用，充分配合，共同抵御入侵，确保建筑物安全。

2 多层建筑结构设计中框架结构的设计问题与处理

2.1 基础系梁设计问题与处理

在多层建筑的设计过程中，多层建筑的基础部分容易出现问题，在基础、梁、柱、板等方面，有必要做好这一部分的设计，解决设计问题，由于多层基础梁的设计中最关键的问题和地基的埋深是梁的埋深，必须保证梁的埋深不是太浅或太深。从实际施工情况出发，详细分析了具体问题，并按一层框架梁标准进行了设计。同时，将预埋件视为短柱。同时，为了保证多层建筑的抗震能力，一般而言，需要在设计中沿建筑物主体的两个轴线方向设置基础梁，以确保截面高度为柱的中心距的1/5。此外，在设计中，还需要综合考虑楼梯梁和基础梁在填充墙上的承载能力，适当增加梁的截面[3]。在浇筑基础梁之前，基础梁与锥形边坡之间的间隙应用混凝土填充。

2.2 薄弱层设计问题与处理

多层建筑框架结构薄弱层的设计问题主要分为如何判断薄弱层和如何处理薄弱层层的两个方面。由于软弱层的出现会严重影响多层建筑的抗震性能，在实际施工中，在一定条件下，可以增加软弱层的侧向刚度，改变薄弱层的高度或减小地基的埋深。从而有效避免软弱层的出现。因此，在框架结构设计过程中，应尽量避免薄弱层的出现。通常有三种方法来判断薄弱层[4]：（1）人员配备。设计人员可以结合自己的工作经验和相关标准规范，在设计软件中直接指定。（2）计算推理。结合现行规范，利用该软件设置相应的判断标准，如楼板支撑突然变化或结构横向刚度不规则等。由于它们满足薄弱楼层的要求，因此可以自动将其识别为薄弱楼层。（3）强制识别。如果楼板承载力不符合相关标准，或竖向抗侧力构件不连续，则可强行判定为软弱楼板。当然，如果无法避免软弱层，则需要严格按照相关规定采取补救措施。一般来说，需要检查薄弱层的屈服强度系数，并结合检查结果判断其是否正确不，应检查弹塑性变形系数。如果弹塑性变形验算不符合规定的标准，设计师应重新调整框架结构的布局。

2.3纵向框架的设计问题及处理

从多层建筑的抗震设计要求出发，在框架结构设计过程中，必须把纵向框架设计和横向框架设计放在同等重要的位置，寻求两者之间的协调。如果设计人员仅仅依靠纵向普通连续梁结构的设计，就会导致多层建筑框架结构难以满足抗震要求，稳定性不足的问题。梁支座的负配筋忽略了跨度中部的纵向钢筋。因此，为了加强纵向框架结构的设计，设计人员需要在设计过程中保证纵向框架和横向框架的共同作用，从而提高多层建筑的抗震能力和稳定性。

2.4 短柱设计问题与处理

短柱是由柱净高与柱截面高度的比值（≤4）或剪跨比值（≤2）决定的，设计中应当尽量避免短柱形成，实践中，其形成有两个方面的原因：一个是两个框架梁之间的框架柱净高较小，另一个则是填充墙设置不当。一般来说，短柱在地震作用下容易发生脆性破坏，因为短柱的抗剪承载力和变形能力较弱，会导致建筑物的损坏，所以在设计中需要避免。短列通常有两个原因。一种是楼梯的半休息平台或结构的局部错层，这导致两个框架梁之间的框架柱子的净高太小；其次，填料设置存在问题，导致一层框架柱两侧无填充墙，另一层无填充墙。因此，在短柱设计中，应重点提高柱的抗剪承载力和变形能力。通常，可以使用复合箍筋。同时，短柱纵向钢筋应对称分布，每侧纵