楊國(guó)君

山西筑城建筑設(shè)計(jì)有限公司（030006）

多層框架結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)和應(yīng)用，很好地提升了房屋建筑的穩(wěn)定性及安全性，保證了房屋建筑的建設(shè)價(jià)值。不過多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜性高，要想確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，就需要做好細(xì)致的分析和思考，合理規(guī)劃布局，以提高房屋建筑建設(shè)的質(zhì)量，推動(dòng)城市建設(shè)的發(fā)展。

1 多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)成及特點(diǎn)

1.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)成

框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，梁結(jié)構(gòu)為水平布設(shè)，柱結(jié)構(gòu)則以垂直布設(shè)方式為主?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)置中，因考慮到屋面排水及與其他部分的有效連接，還會(huì)根據(jù)建筑特點(diǎn)進(jìn)行斜梁的設(shè)置，以提高建筑的穩(wěn)定性?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的連接方式采用剛性連接，通過半鉸節(jié)點(diǎn)的科學(xué)設(shè)置及多層框架的規(guī)劃處理，保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量和安全，降低材料的過多損耗。在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還會(huì)添加橫向梁結(jié)構(gòu)，以提升結(jié)構(gòu)間的連接效果[1]。

框架結(jié)構(gòu)可分為等跨和不等跨兩種形式，會(huì)根據(jù)層高、內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)等的變化而出現(xiàn)不同形態(tài)，設(shè)計(jì)中要根據(jù)實(shí)際情況做好工藝技術(shù)的選擇及內(nèi)容設(shè)計(jì)，提高框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。需注意的是，如果設(shè)計(jì)中采用的是高次超靜定結(jié)構(gòu)，則要做好豎向荷載及側(cè)向作用力的處理，以減少壓力增大對(duì)結(jié)構(gòu)帶來的影響。

1.2 多層框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.2.1 滿足建筑的功能需求

多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要從建筑功能性角度進(jìn)行分析和考量，提高其功能性和舒適性。多層建筑是目前城市中較常出現(xiàn)的建筑類型，也是人們生活和工作的重要場(chǎng)所，所以在設(shè)計(jì)中要考慮到人們的需求，從功能上進(jìn)行優(yōu)化處理，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。如要根據(jù)用戶生活所需進(jìn)行空間區(qū)域劃分，做好起居、飲食、盥洗等的合理劃分，減少時(shí)間消耗，提升生活的舒適性。在多層框架結(jié)構(gòu)規(guī)劃中，考慮私密性特點(diǎn)，應(yīng)營(yíng)造獨(dú)立、安全的居住場(chǎng)所[2]。

1.2.2 滿足用戶的心理和生理需求

多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮舒適性、安全性、寬敞性、精致性的要求，提高居住環(huán)境質(zhì)量，滿足不同層次用戶的需求。

2 多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

首先，做好前期地質(zhì)勘察，了解建筑所在區(qū)域地質(zhì)地貌特征及存在的自然資源，獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)資料，為多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)和資料，保證設(shè)計(jì)的合理性。

其次，多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多是采用條形或獨(dú)立型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況確定結(jié)構(gòu)形態(tài)，再根據(jù)變形參數(shù)、承載力要求等對(duì)尺寸進(jìn)行計(jì)算和確定，并通過接觸截面驗(yàn)算確定最終效果，保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

再次，在變形及承載力需求確定后，要從成本角度進(jìn)行綜合考量，做好基礎(chǔ)選型，為后續(xù)建設(shè)提供保障。

最后，還要綜合地基上部結(jié)構(gòu)、持力層、荷載分布要求的外在環(huán)境條件等因素進(jìn)行分析研究，保證基礎(chǔ)的穩(wěn)固性和安全性。結(jié)合現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)做好水文地質(zhì)的分析工作，科學(xué)規(guī)劃基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容，提高總體設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.2 抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗震性能的提升是非常必要的，這也是保證建筑安全的關(guān)鍵。多層框架房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，要從高度取值、抗彎矩取值、負(fù)筋取值這幾方面進(jìn)行綜合考量[3]。

高度取值合理性關(guān)系著梁結(jié)構(gòu)的剛度大小，影響抗震性能。如果在設(shè)計(jì)中無法準(zhǔn)確確定取值內(nèi)容，一般會(huì)選擇最大值。在進(jìn)行梁的負(fù)彎矩計(jì)算中，計(jì)算結(jié)果要大于實(shí)際值，這樣才能提高梁的抗彎型，在壓力荷載加大的情況下，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性。負(fù)筋取值計(jì)算過程中，一般以最小值為主，用以保證兩端塑性鉸設(shè)置的合理性。

在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員必須確保梁端負(fù)筋配置量不能超過需求量，應(yīng)當(dāng)對(duì)跨中配筋合理放寬。為便于多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)的施工，設(shè)計(jì)人員可以把配筋相差小于5%的梁設(shè)計(jì)成一類配筋。需注意的是，施工材料與梁鉸負(fù)筋之間存在直接聯(lián)系，材料的變化會(huì)使梁鉸負(fù)筋出現(xiàn)改變，所以在設(shè)計(jì)中要做好調(diào)整和控制，避免變量出現(xiàn)的可能。

2.3 配筋設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.3.1 柱配筋

框架柱的配筋率相對(duì)較低，在地震作用力的影響下，很容易出現(xiàn)較大的扭轉(zhuǎn)問題，且在雙向彎矩影響下，橫梁約束力降低，抵抗外界荷載能力下降，導(dǎo)致地震發(fā)生后存在較大損傷，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要對(duì)框架柱的配筋率進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，并根據(jù)結(jié)構(gòu)承載力情況，合理設(shè)計(jì)柱筋所在位置?？蚣苤浣钣?jì)算中，設(shè)計(jì)人員要先對(duì)柱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，準(zhǔn)確了解邊柱、角柱、抗震墻等位置受拉情況，并進(jìn)行科學(xué)計(jì)算和處理[4]。設(shè)計(jì)中，一般情況下，會(huì)將縱筋總截面面積比計(jì)算值大25%。為提高箍筋對(duì)混凝土的約束，設(shè)計(jì)人員還可以將框架柱箍筋設(shè)計(jì)成井字形或者菱形。當(dāng)多層框架建筑結(jié)構(gòu)的地基處于軟弱土層時(shí)，設(shè)計(jì)人員還可以適當(dāng)?shù)卦龃罂蚣苤呐浣睢?/p>

2.3.2 外挑梁配筋

多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為降低建筑功能、占地面積等方面因素的影響，會(huì)在梁端設(shè)計(jì)中增加挑梁結(jié)構(gòu)。將梁結(jié)構(gòu)主筋延伸搭接到外挑梁上，但因?yàn)橥馓袅撼惺艿暮奢d壓力、斷面尺寸等均與梁結(jié)構(gòu)間存在較大差異，所以延伸接入的方式很可能會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成影響，致使出現(xiàn)質(zhì)量問題。因此，在框架外挑梁配筋計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)人員要認(rèn)真分析框架外挑梁的受力情況，合理配置配筋，進(jìn)而為多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)的承載力提供保障。

2.3.3 邊柱柱頂配筋

多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，頂層結(jié)構(gòu)承受的風(fēng)力荷載較大，且荷載在傳遞過程中對(duì)邊柱柱體結(jié)構(gòu)影響較大。隨著荷載增加及時(shí)間延長(zhǎng)，柱頂偏心問題會(huì)越來越嚴(yán)重，這不利于頂層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提升。按照框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，在實(shí)際作業(yè)中，要確保橫梁上部的鋼筋全部進(jìn)入柱中，并且延伸到橫梁的下邊。柱中的鋼筋，有一部分需要延伸到柱頂，并一部分需要延伸到橫梁中。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，很容易將邊柱柱角的鋼筋延伸到梁內(nèi)，這就會(huì)對(duì)多層框架建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載造成一定的影響。所以設(shè)計(jì)人員要做好進(jìn)一步的觀察和了解，及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量和效果。

3 多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題及處理措施

3.1 基礎(chǔ)連系梁

對(duì)于基礎(chǔ)埋設(shè)深度較大的房屋建筑，會(huì)通過增加基礎(chǔ)連系梁的方式提高基礎(chǔ)質(zhì)量?；A(chǔ)連系梁的出現(xiàn)可縮短底層柱設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，下層柱結(jié)構(gòu)也可通過短柱的有效利用提升結(jié)構(gòu)質(zhì)量，減少不穩(wěn)定事故發(fā)生的可能。設(shè)計(jì)過程中，基礎(chǔ)連系梁結(jié)構(gòu)一般是沿著主軸的兩個(gè)方向展開設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)基礎(chǔ)連系梁配筋數(shù)量及受力情況進(jìn)行分析和計(jì)算，確定梁標(biāo)高高度。此外，在后期的施工中，還要做好混凝土澆筑作業(yè)，加強(qiáng)基礎(chǔ)連系梁與其他結(jié)構(gòu)間的有效連接，提高密封性和整體性。在設(shè)計(jì)過程中，如果設(shè)計(jì)人員采用基礎(chǔ)連系梁對(duì)柱底彎矩進(jìn)行平衡，設(shè)計(jì)人員需要按照框架梁設(shè)計(jì)基礎(chǔ)連系梁的截面尺寸和配筋，并保證基礎(chǔ)連系梁的縱筋在框架柱中的錨固、加密都和上部框架梁一樣。

3.2 薄弱層設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)薄弱層指的是在地震力的作用下發(fā)生塑性變形或位移的結(jié)構(gòu)組織。多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)薄弱層的出現(xiàn)是不可避免的，且因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)薄弱層承載能力較差，在地震作用下最容易發(fā)生問題，很難滿足結(jié)構(gòu)抗震要求，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和安全性。所以在設(shè)計(jì)中，要盡可能對(duì)薄弱層進(jìn)行處理，以多種措施手段，提高結(jié)構(gòu)薄弱層的抵抗能力。例如，采用加大薄弱層梁截面和柱截面的方式，來增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震側(cè)移剛度。如果無法避免結(jié)構(gòu)薄弱層的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員就要盡量減少基礎(chǔ)的埋深或降低結(jié)構(gòu)薄弱層的層高，并制訂合理的加強(qiáng)措施，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)薄弱層，為多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提供保障。

3.3 結(jié)構(gòu)梁設(shè)計(jì)

多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要對(duì)橫向鋼筋進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，保證其設(shè)計(jì)質(zhì)量，才能保證梁截面高度的合理性、承載能力的可靠性，減少因集中負(fù)荷而導(dǎo)致不安全事故的發(fā)生。設(shè)計(jì)人員要做好橫向鋼筋中箍筋和吊筋的處理，做好主次梁搭接等工作，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總說明處畫一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在次梁兩側(cè)增加3 個(gè)主梁箍筋，從而進(jìn)行補(bǔ)充。當(dāng)框架梁和次梁相交后，可以按照簡(jiǎn)支梁的方式對(duì)梁端支座進(jìn)行處理，對(duì)于梁端箍筋，必須對(duì)其進(jìn)行加密處理。

3.4 結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì)

框架結(jié)構(gòu)柱的設(shè)計(jì)要對(duì)地上和地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，如果上部結(jié)構(gòu)為圓柱形，下部結(jié)構(gòu)盡可能以矩形為主，以保證上部穩(wěn)固性，降低施工工序繁雜帶來的影響?？蚣苤浣钤O(shè)計(jì)中，一般配筋量在8 根以上，并結(jié)合螺旋箍筋的應(yīng)用來提升柱結(jié)構(gòu)的承載能力和強(qiáng)度，保證上層建筑的質(zhì)量。地下矩形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可利用井字復(fù)合箍的方式進(jìn)行箍筋設(shè)置，提高結(jié)構(gòu)抗震性能。同時(shí)，按照多層建筑抗震規(guī)范要求進(jìn)行加密處理，保證地下結(jié)構(gòu)的整體性，減少地震力作用帶來的威脅和影響。在框架柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，截面邊長(zhǎng)也是需要重點(diǎn)把控的內(nèi)容，按照現(xiàn)有規(guī)范要求，截面邊長(zhǎng)尺寸限定為：非抗震要求下，框架結(jié)構(gòu)柱截面邊長(zhǎng)要控制在250 mm 以上；在四級(jí)抗震要求下，框架柱截面邊長(zhǎng)要在300 mm 以上；在四級(jí)以下抗震要求下，框架柱截面邊長(zhǎng)要控制在400 mm 以上。

4 結(jié)語

多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除要求設(shè)計(jì)人員具備專業(yè)的知識(shí)技能外，還應(yīng)具備豐富的經(jīng)驗(yàn)，能夠結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，科學(xué)選擇框架結(jié)構(gòu)形態(tài)，做好各方面的分析和研究工作，掌握受力分布特點(diǎn)、抗震要求、材料規(guī)劃及不良因素影響等，以此保證設(shè)計(jì)的合理性，發(fā)揮框架結(jié)構(gòu)的功能與優(yōu)勢(shì)，提高房屋建筑的穩(wěn)定性，保證建筑的整體質(zhì)量。