对多层框架建筑结构设计的分析

黄金明

【摘要】多层建筑框架结构是一项复杂繁琐的设计系统，任何一项组成部分都可能影响到整体建筑结构的安全性和质量。文章重点分析了多层框架建筑结构的地基基础设计、配筋设计、抗震设计等设计要点，并介绍了多层框架建筑结构设计的问题及处理措施，从而为同行研究提供参考！

【关键词】多层框架；建筑结构；设计要点

引言

随着我国城市化进程的加快，现代多层建筑的规模也在不断的扩大，作为城市建筑过程中的最主要的建筑形式，多层建筑的使用优势还是十分明显的，要想对其结构的有效规划就必须要实现对其框架结构的合理设计，下面就多层框架建筑结构设计要点进行分析。

一、多层框架建筑结构的地基基础设计

①在进行多层框架建筑结构地基基础设计时，首先要对工程地质报告进行认真的分析，根据工程的实际情况，在满足地基变形及承载力的要求下，尽量利用天然地基上的浅基础；②在确定地基持力层时，要对地基基础及上部结构进行全面分析，并对土层物理力学性质、建筑结构类型、建筑体型、荷载大小、地下水等各种因素进行全面分析，确保设计的地基基础满足施工需求；③一般情况下，多层框架建筑结构会采用独立基础或者条形基础，在进行基础设计时，首先要根据地基承载力及变形，将基础底面尺寸计算出来，然后再将基础截面计算出来；③在计算基础底面尺寸时，要对覆土重力、地面以下基础等进行分析；④在进行多层框架建筑结构地基基础设计时，还要根据工程地质报告选用合理的方法对地基进行处理，从而确保地基满足施工需求。

二、多层框架建筑结构配筋设计

1、框架柱配筋的调整

一般情况下，框架柱的配筋率比较低，在地震作用下，框架柱会受到大的扭转剪力，同时还会受到双向弯矩的作用，由于框架柱的横梁约束比较小，在双向偏心受压状态下工作时，地震作用力会对内柱产生大的损害，因此在进行框架建筑结构配筋计算时，要选择最不利的方向进行。在配筋计算过程中，为确保框架柱的强度符合相关要求，设计人员要注意：由于在地震作用下，边柱、角柱、抗震墙等会出现偏心受拉的现象，因此，对于这些部分要保证纵筋总截面面积比计算值大25%；为提高箍筋对混凝土的约束，可以将框架柱箍筋形式设计成井字形或者菱形；当多层框架建筑结构的地基处于软弱土层时，可以适当的增大框架柱的配筋。

2、框架外挑梁配筋

在多层框架建筑结构设计中，受建筑使用功能、占地面积等因素的影响，经常会在框架的梁端设计挑梁。由于外挑梁实际荷载和框架梁的荷载有一定的差异，使得外挑梁和框架梁断面尺寸也有所不同，所以在设计过程中，不允许将框架梁的部分主筋延伸到外挑梁上，这会对建筑工程的施工质量造成很大的影响。因此，在进行框架外挑梁配筋计算时，设计人员要认真分析框架外挑梁的受力情况，根据实际情况，合理的配置配筋，从而多层框架建筑结构的承载力提供保障。

3、框架边柱柱顶配筋

在多层框架建筑结构设计中，水平荷载是设计控制的关键因素，由于框架顶层的风力荷载比较大，建筑结构荷载传递到边柱的作用力要远远大于传递到楼层边柱的作用力，因此，柱顶有明显的偏心问题！根据框架结构的要求，横梁上部的钢筋需要全部进入柱中，并且延伸到横梁的下边，而柱中的钢筋，有一部分需要延伸到柱顶，并一部分需要延伸到横梁中，设计人员在进行设计时很容易将边柱柱角的钢筋延伸到梁内，这就会对多层框架建筑结构的水平荷载造成一定的影响！因此，在实际设计过程中，设计人员要特别注意这类问题，从而为多层框架建筑结构的设计质量提供保障。

三、多层框架建筑结构抗震设计

为满足建筑结构的抗震要求，在进行多层框架建筑结构设计时，设计人员要保证梁的刚度取值准确、客观，如果取值无法确定时，要尽量取比较大的值，避免梁的刚度过小，在垂直荷载下，梁端负弯矩计算结果比实际值大，从而增大了梁端负弯矩配筋量，使得抗弯安全储备偏高，在地震作用下，就会引起一些不安全因素！对于梁端负筋，在设计过程中，设计人员要尽量取小的负筋计算值，这样才能为梁端塑性铰的及时出现提供保障。在进行设计时，设计人员要保证梁端负筋配置量低于需求量，或者正好等于需求量，并适当的放宽跨中配筋，对于多层框架建筑结构，为方便施工，设计人员可以将配筋相差在5%以内的梁设置成一种配筋，同时在进行施工时要特别注意，如果施工需要改变材料，要注重对梁铰负筋进行密切的关注，避免因材料的改变，从而引起配置量的改变。

四、多层框架建筑结构设计的问题及处理措施

1、基础联系梁的设计

对于基础埋设比较深的建筑，可以采用基础联系梁，从而有效地减少底层柱的计算长度，联系梁以下的柱，可以利用短柱对其进行加强处理！对于有抗震设计要求的建筑，在基础部分，可以沿着两个主轴的方向，设计基础联系梁，同时要保证基础联系梁的配筋满足梁受力要求。一般情况下，基础联系梁的标高要和基础顶端标高保持一致，如果建筑结构为独立扩展基础时，在施工过程中施工人员要利用混凝土将基础联系梁和独立基础之间的缝隙密封好，然后才能对基础联系梁进行浇筑。在设计过程中，如果设计人员采用基础联系梁对柱底弯矩进行平衡，则设计人员需要按照框架梁设计基础联系梁的截面尺寸和配筋，同时还要保证基础联系梁的纵筋在框架柱中的锚固、加密都和上部框架梁一样。

2、结构薄弱层设计

结构薄弱层是指在强震下，建筑结构最容易发生塑性位移的部位，在进行多层框架建筑结构设计时，设计人员必须保证这些结构薄弱层的承载力，满足抗震需求。由于结构薄弱层对建筑结构的综合性能有很大的影响，因此，设计人员在设计多层框架建筑结构时，要尽量避免结构薄弱层的出现，例如采用加大薄弱层梁截面和柱截面，从而增强结构的抗震侧移刚度。如果无法避免结构薄弱层的出现，设计人员要尽量减少基础的埋深或者降低结构薄弱层的层高，同时要制定合理的加强措施，对结构薄弱层进行加强，从为多层框架建筑结构的稳定性提供保障。

3、框架结构梁的设计

在进行多层框架建筑结构设计时，处于梁截面高度范围或者梁下部范围的集中荷载，全部是由横向钢筋承受的，因此，在设计过程中需要对附加箍筋及吊筋进行认真的考虑，在主梁和次梁的搭接处，设计人员要在结构设计总说明处，画出一个节点，并在次梁两侧增加3个主梁箍筋，从而进行补充。当框架梁和次梁相交后，可以按照简支梁的方式对梁端支座进行处理，对于梁端箍筋，必须对其进行加密处理。

4、框架结构柱的设计

在进行框架结构柱设计时，如果地上部分設计是圆柱，那么就要尽量将地下部分设计成矩形，这样在施工过程中，能有效地减少施工工序。对于地上部分的圆柱配筋需要保证其最少在8根以上，同时为有效地增加结构的整体性和结构柱的承载力，要尽量采用螺旋式箍筋！对于地下部分的矩形柱，要尽量采用井字复合箍的方式进行箍筋，如果建筑结构对抗震有要求，就要严格的按照抗震设计规范对其进行加密处理，从而确保框架结构柱的抗震性能满足相关规定。一般情况下，框架结构柱的截面需要满足以下要求：对于非抗震要求，框架结构柱的截面边长不能小于250mm；对于四级抗震要求的建筑结构，框架结构柱的截面边长不能小于300mm；对于一、二、三级抗震要求的建筑结构，框架结构柱的截面边长不能小于400mm。

五、总结

多层框架建筑结构的设计比较复杂，涉及到各种力学知识，同时对设计人员的设计经验有很高的要求，因此，在进行多层框架建筑结构设计时，设计人员要对各种影响因素进行全面分析，从而高质量的完成设计任务。

参考文献：

（1）马榕.多层建筑结构设计中框架结构的问题与处理[J].城市建筑，2013.