建筑设计中多层框架的结构设计

文/ 宋永帅、林孝和、程宽、陈洪 中国联合工程公司 浙江杭州 310052

近年来，随着城市化与城镇化建设速度的不断加快，多层建筑物越来越多。框架结构是多层建筑常用的一种结构形式，在我国建筑设计的应用最普遍，其设计工作受到的关注自然很高。为了优化多层建筑框架结构设计，提高建筑结构设计质量，下面从钢筋混凝土框架结构的优缺点入手面，对多层钢筋混凝土框架结构建筑设计要点进行了分析，对丰富多层框架结构设计实践经验有积极的实践意义。

1、钢筋混凝土框架结构优缺点

1.1 优点

钢筋混凝土框架结构在建筑工程结构设计中的应用较多，其优点大家有目共睹。从总体上看，钢筋混凝土框架结构优点主要包括[1]：1）重量轻，空间布置灵活，可节省材料；2）建筑平面可以布置较大的空间，方便构建大的建筑空间；3）结构构件标准化、定型化，可以采用装配式结构；4）结构刚度好，整体性好，梁柱可以浇筑成各种形状；等等。

1.2 缺点

钢筋混凝土框架结构优点虽然很突出，但是实际应用中依然表现出了一些缺点，主要包括[2]：1）框架节点应力集中显著，结构侧向刚度小，受地震等地质灾害影响下，可产生结构性的重大破坏，地震活动比较活跃的地带不适合采用这种建筑结构；2）钢筋、混凝土的用量都比较大，构件多，工序多，吊装多，存在一定的人力浪费等问题。

2、多层钢筋混凝土结构框架设计要点

经过多年应用实践，对多层钢筋混凝土结构框架设计有了系统性认识，总结了诸多的设计经验和教训。结合这些经验和教训，分析了多层钢筋混凝土结构框架设计要点。

2.1 基础设计

第一，认真进行地质勘测，了解施工区域范围内的地质条件，掌握与工程基础设计相关的信息，如水文情况、持力层情况、抗剪切强度等，并以此为依据，拟建多层钢筋混凝土框架结构建筑。

第二，基础可采用条形基础或独立基础。确立基础类型后，根据地基变形、承载力等情况确定地基尺寸，并验算地基截面，以确保地基设计合理。

第三，在同时满足变形好承载力需求等方面情况下，最好选择成本低的浅基础，这类地基以天然地基为基础，对土层原结构稳定性破坏小，可提高地基稳定性。与此同时，根据上部结构自重、地下水位等实际情况，合理选取地基持力层，保证地基承载力，控制基础不均匀沉降。

第四，地基处理时，要综合考虑地质勘察报告、当地水文情况，以及以往的同类工程设计经验，根据实际情况选择适合的地基处理方式，减少地基处理的盲目性。

2.2 抗震设计

第一，梁的高度取值确定。由于钢筋混凝土框架结构本身的抗震性不太好，为了提高并使多层钢筋混凝土框架结构设计符合抗震性要求，设计人员要认真考虑梁的高度取值问题，必须保证这一取值的正确性和客观性。如果没有办法确定具体的合理取值，最好选择较大的数值，避免梁的刚度过小，满足不了抗震性要求。

第二，梁端负弯矩取值确定。在垂直荷载条件下，梁端负弯矩取值要大于计算值，虽然能增加梁端负弯矩配筋量，但也很容易造成抗弯储备过高，一旦遭受地震等地质灾害，就会引发不安全因素。为此，计算梁端负弯矩配筋时，最好选择较小的负筋值，同时放宽跨中配筋。为了提高框架结构抗震性，可以将配筋相差不超过5%的梁配筋级别定为一级。

第三，如果施工过程中，材料出现了变化，相应的梁铰负筋也要重新设计，不能采用原来的配置量。

2.3 配筋设计

2.3.1 框架外挑梁配筋

在多层钢筋混凝土框架结构建筑设计时，受建筑占地面积、使用功能等多方面影响，挑梁一般设置在梁端[3]。由于挑梁荷载与框架梁荷载是不一样的，它们的断面尺寸自然也不一样，所以设计人员应该针对框架外挑梁实际受力情况确定其断面尺寸，以及配筋量，不能采用将框架梁配筋延伸至外挑梁的配筋设置方法，这样做会降低框架外挑梁施工质量。要求设计人员对框架外挑梁受力的实际情况进行准确分析，以便合理确定配筋量。

2.3.2 框架柱配筋

从以往的框架结构建筑配筋设计情况看，框架柱配筋数量相对不多，一旦遭受地震等地质灾害，框架柱就会受到较大的扭转剪力，同时承受双向弯矩作用。由于横梁对框架柱的约束力较小，如果框架柱遭受双向弯矩，势必产生非常严重的损坏，破坏框架整体结构的稳定性，危及人的生命安全。为此，对框架柱配筋进行设计，必须选取最不利的方向进行配筋数量计算。

具体设计工作中，为了使框架柱强度符合承载力及抗震性要求，其配筋计算或设计应当注意以下几点内容：第一，当多层钢筋混凝土结构建筑地基不是坚硬土层时，设计人员要在原来配筋量基础上给予适当的增量设计，增加框架柱配筋，一定程度上能增加框架柱本身的承载力；第二，为提高箍筋对混凝土的制约力，设计人员可以将框架柱箍筋设计成井字形和菱形；第三，在遭受地震等地质灾害情况下，多层钢筋混凝土框架结构建筑的抗震墙、边柱等重心都会发生偏移，为最大程度的提高这些部位的抗受拉能力，必须确保纵筋截面设计大于计算值的1/4。

结论：

综上所述，通过本文论述，对多层钢筋混凝土框架结构建筑的优缺点有了更深入的认识。由于多层框架结构的抗震性不是很好，进行多层钢筋混凝土框架结构建筑设计时，要特别注重抗震设计、配筋设计及基础设计，想法设法的提高框架结构的抗震性能，增强多层框架结构安全性，使之适用性范围得以拓宽。在今后工作中，还要加强多层框架结构工程设计实践分析，总结经验，吸取教训，不断优化多层框架结构设计。

[1]马雪梅.多层框架房屋建筑结构设计要点探析[J].低碳世界，2016，（25）：188-189.

[2]伍杨勋，刘其福.民用建筑多层框架结构设计问题探讨[J].科技创新与应用，2016，（30）：255.

[3]于海立.多层框架房屋建筑结构设计问题分析[J].四川水泥，2016，（12）：51.