多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理

多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理【内容摘要】在我国建筑工程项目中，多层建筑结构设计工作是一项十分重要的工作内容，在建筑工程项目中占有十分重要的地位和作用。多层建筑框架结构设计是建筑结构设计中较为基础并且重要的形式，在设计过程中，应根据相关规范作科学合理的设计。本文就建筑框架结构设计中经常遇到的问题进行分析，并提出具体处理措施，希望对以后的相关研究提供参考和借鉴。

【关键词】框架结构；结构设计；处理措施

1引言

近年来，随着建筑功能和建筑造型要求日趋多样化，建筑结构设计已经原来越引起人们的重视。建筑框架结构设计作为现行比较常用的模式，已经广泛应用在各类建筑中，目前，我国多层建筑的框架结构设计工作中，逐步实现了与国外先进理念的融合与接轨，建筑框架结构的体系与模式也呈现出了多渠道发展的新态势。建筑竖向体形和平面布置也越来越复杂，给建筑结构设计人员带来了许多新的问题，给多层建筑结构设计提出了更高的要求。多层建筑结构设计采用框架结构形式，可形成内部大空间，同时也能进行灵活的建筑平面布置。因此，框架结构体系在结构设计中应用甚广，特别是在高度不超过50m的多层建筑结构中，其优势更为突出。与此同时，多层建筑框架结构设计过程中的一些现实问题却往往被忽视，给建设工程质量留下了安全隐患。

2框架结构设计原则

（1）刚柔相济

建筑物框架结构不宜太柔，太柔的结构由于变形能力强，可以很好的抵御和削减外力，但是如果外力持续袭来，则会导致变形过大而使全体倾覆；也不宜太刚，太刚会导致结构变形能力差，如果承受瞬间巨大破坏力，容易使局部受损进而导致全部毁坏。

（2）层层设防

结构安全体系需要层层设防，当强大的外力袭来，所有抵抗外力的结构通力合作抵御外力。如果把抵御外力的任务寄托在一个结构上，是非常危险的。如土建结构中多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。

（3）抓大放小

绝对安全的结构是没有的。各个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分，他们共同构成协调统一的整体。一旦巨大的破坏力量突然袭来，各个构件协作抵抗的目的，就是为了保住最重要的构件免遭摧毁。例如，在钢框架结构中，柱承担的责任比梁大，柱不能先倒。为了保证柱是在最后失效，我们故意把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏在先，以最大限度减少可能出现的损失。

3框架结构的设计要点

（1）楼板开大洞计算问题

楼板开洞是建筑结构设计中比较常见的问题，如果开洞面积大于该层楼面面积的30％，就属于平面不规则了，计算时必须进行处

理。

（2）短柱问题

在框架结构中，如果剪跨比小于等于2，或者柱净高与柱截面高度小于等于4，那么该柱为短柱。因为短柱的受剪承载力及变形能力不足，在地震作用下，容易发生脆性破坏，从而引起建筑物的严重破坏，设计上应尽量避免短柱形成。短柱的形成主要有以下两种原因：①填充墙设置不当，造成某层的框架柱两侧一部分有填充墙，一部分没有填充墙，无填充墙的柱净高与柱截面之比往往小于等于4，形成短柱；②由于结构局部或者楼梯间半休息平台错层造成两个框架梁之间的框架柱净高较小，因此产生短柱。

（3）薄弱层判定问题

在强烈地震下，结构首先屈服并产生较大弹塑性位移的部位就是薄弱层，一般情况下，这些部位的承载力是满足设计地震作用下抗震承载力要求的，只有在地震强度大于等于7度的地区才可能出现问题。

①如果结构存在转换层，即竖向抗侧力构件不连续, 那么不管该层刚度与上层或上三层的比值是否满足规范要求，或楼层承载力是否满足规范要求，必须强制认为该层为薄弱层；

②如果结构的抗侧移刚度不规则。某层的抗侧移刚度小于相邻上一层的70％, 或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80％，或楼层承载力突变，可以将该层指定为薄弱层。

（4）梁、板和柱的强度设置问题

在施工过程中，梁、板和柱常常采用不同等级的混凝土，从受力特征来看，这样处理比较经济合理，然而，从实际效果来看，往往不尽如人意。梁、板和柱如若采用三种等级的混凝土，将会使施工工序变得复杂，延长施工工期，增加施工难度。除此之外，还可能出现高强度的梁或节点浇筑低强度混凝土或者低强度等级的梁或节点浇筑高强度混凝土等不合理现象。给施工造成严重质量和安全隐患。

（5）框架结构设计管理问题

虽然我国多层建筑框架结构设计起步比较晚，但是经过长期的施工实践活动，我们也逐渐掌握了一些技术和管理经验，然而，相对于国外发达国家而言，我国现行的多层建筑框架结构设计技术仍然比较陈旧和落后，难以满足我国多层建筑框架结构的设计要求和我国现代化建设的飞速发展。

4框架结构的处理措施

（1）楼板开大洞计算处理措施。以pkpm 软件为例来说，sat 和tat、ive分别采用了两种方式进行处理。sat—we软件是将所有楼板定义为弹性膜，由软件真实地计算楼板的平面内刚度，忽略楼板的片面外刚度；tat软件是将无楼板的节点定义为弹性节点，也就是表明该节点不受剐性楼板假定的限制，其平动自由度独立。

（2）短柱的处理措施。短柱的处理可以采用配x形钢筋和外包钢板的方式；也可以采用复合箍筋，并使箍筋沿全高加密的方式增加柱的抗剪承载力来改善其变形能力，保证短柱的纵向钢筋对称布

置，且每侧的纵向钢筋配筋率不宜大于1.2％的方式处理。

（3）薄弱层的处理措施。薄弱层处理的最基本方式就是加大该层梁截面或柱截面，如果有条件，还可以通过改变层高或减少基础埋置深度。当无法避免会出现薄弱层的时候，我们可以在结构计算和出图时采取必要的补救措施，比如，除对薄弱层的地震剪力乘以1.15倍的放大系数外，还应对结构的楼层屈服强度系数进行验算。

（4）梁、板和柱的强度设置处理措施。结构设计时最好采用统一的强度等级；或柱采用一种混凝土强度等级，梁和板采用另一种混凝土强度等级，并且只在节点处采取特殊措施，以简化施工工艺，提高施工效率，保证施工质量。

（5）框架结构设计管理的强化措施。多层建筑的框架结构技术管理，并不是单纯照搬国外的技术管理经验，而是要在原有技术管理经验的基础上，进行重新改进，以逐步形成适合我国现代多层建筑框架结构设计的技术管理的理论和观念。框架结构设计的技术管理涉及到很多方面，而且相对复杂、多样，以及难以具体操作和进行。只有加强了多层建筑框架结构设计的技术管理，才能有效提高现代建筑工程的技术要求。

5结语

本文主要阐述了多层框架结构在设计过程中的基本问题，当然实际工程可能会遇到更多问题，在此不再赘述。设计单位和设计人员要积极运用科学化的设计方法与理念，首先判断结构方案的可行性，对可能碰到的问题提前采取措施予以解决，并对所有框架结构