多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理

文/罗绿敏 北京中元工程设计顾问有限公司 浙江宁波 315000

钢结构设计在建筑设计领域的一直有着重要的地位，较传统的混凝土结构和砌块结构来说，钢结构建筑的结构性能更好，经济效益更大，并且在生态环境保护方面也具有更大的优势。然而，由于投资方的观念禁锢，钢结构住宅并没有被广泛应用，再加上钢结构住宅体系的相关标准不够健全，以及缺少专业的技术人员，钢结构建筑的推广受到了重重阻碍，发展缓慢。

1、多层工程框架结构设计缺陷

（1）计算简图不科学。就实际情况来说，多层工程结构规划中存在的最大问题在于设计简图的计量不科学。计算简图属于框架结构设计的前提，计算简图不科学，在框架结构成型中必定会存在问题，而框架自身的结构外形针对受力、荷载都会有差别，因此不科学的计算简图会导致框架结构压力和实际要求不相符，如此一来，框架结构的应用效果就会大幅度降低，必定无法提高结构质量。建筑物设计还应当注重其平、立、剖面与部件分布不规则对防震性能的干扰。由此优选选用规则的形体，其防侧力建立的平面分布宜规则对称、边侧刚度顺着竖向宜均匀改变。由于震害显示，简洁、对称的结构在地震时难以被损坏。（2）配筋调整不当。在多层工程框架结构规划中，配筋起到了显著作用，由于其可以有效补充建筑的完整性，还能够针对具体的受力进行调整，所以，科学的调整配筋能够完善框架结构。但当前多层工程框架结构规划中，配筋的调整不仅有针对性弱的现象，而且还有较大的随意性，因此整个利用性出现了明显的下降。

2、多层钢结构建筑结构设计要点

2.1 平面布置

在结构平面布置中，可以通过调整次梁荷载传递方向的方式满足不同的设计要求。沿短向布置会使主梁截面加大，导致楼层净高减少，不利于顶层边柱的受力分布，而将次梁支撑在长度较短的主梁上，对主梁和柱来说比较有利。

2.2 主要构件设计

在多层民用钢结构建筑结构设计处理中，针对具体构件进行有效设计同样也是比较关键的内容，如果具体构件设计不合理，必然会影响到最终整体结构的设计效果，尤其是对于整个钢结构的尺寸而言，从具体构件入手进行设计是比较关键的手段。结合这些主要构件的设计进行分析，其需要在整体钢结构体系明确的基础上进行细化，确保相应构件可以体现出较强的适应性，能够较好支持钢结构的布置。比如对于柱、梁以及楼面屋盖构件的具体设计，都需要体现出较强的精确度，如此才能够有效支持最终整体结构设计方案。针对这些基本构件的具体形式进行详细分析同样比较关键，设计人员应该详细分析不同类型的构件在具体多层民用钢结构建筑中的应用效果，进而选择较为适宜的钢结构构件，促使其截面形状比较理想，可以在强度、韧度以及稳定性方面具备理想优势表现。在具体构件的设计处理中，除了要关注于尺寸指标方面的精确度之外，还需要充分考虑到具体构件的优化处理效果，能够针对构件的防腐处理等优化手段进行详细分析，确保构件材料能够在实际操作中体现出更强的实际应用价值。

2.3 建筑物防震设计

防震性能设计属于现代化建筑物设计的重难点，在实际设计中，设计师要明确梁高度数据的精准性与适用性，若设计与计算存在问题时，通常要坚持最大值原则，以防止因为梁刚度过小而产生太高的防弯安全储备，从而引起安全故障。另外，在梁端负筋规划中，就要遵守最小值原则，设计师要尽量选用最小负筋值，从而保证梁端塑性铰的产生，同时，在设计中，设计师还应确保梁端负筋量不大于需求值，针对跨中配筋能够适当极大其宽度。需要注意的是，为便于建设框架结构，能够将和配筋相差5%的梁规划为类配筋，进而简化施工工序。

2.4 节点设计

对于多层民用钢结构建筑设计工作的落实而言，关注各个节点的有效设计同样也是比较重要的一点，节点的稳定性需要采取恰当的处理方式得到较好满足。当前针对多层民用钢结构建筑进行节点处理的方式有很多，应该结合不同节点类型进行恰当选择，比如焊接方式的应用可以表现出较强的稳定性，但是可能会出现焊缝，焊缝也会对于钢结构的稳定性产生影响，应该结合具体钢结构不同区域进行灵活运用；螺栓连接也是比较常用的基本手段，其可以借助于高强度螺栓进行整体结构的优化控制，确保其体现出理想的稳定性能，自攻螺丝在其中也可以发挥固定连接效果；连接板在钢结构中的一些特定节点中也可以表现出理想的应用效果，应该结合不同应用需求合理设计。

2.5 结构分析

①荷载，在进行安装荷载验算时，风的组合值系数可以取0.25。在计算框架梁及其连接以及楼层抗侧力构件的强度时，需要用到楼层附加荷载，它是由框架柱的安装偏斜产生的。②多遇地震作用下结构构件内力调整，在进行钢框架-支撑结构设计时，斜杆部分的计算按端部铰接杆处理，框架部分的内力计算要先调整地震作用下的内力，再将调整后的内力同其他荷载产生的内力进行组合。注意应用强柱弱梁原理，从而改善框架的耗能能力。

结语：

综上所述，多层框架结构在当前的建筑项目中得到了普遍应用，该种结构的受力很繁琐，因为未保证其稳固性，通常会以框架结构进行建设，由于该种结构能够调整繁琐的受力，进而减小施工难度，提高建筑质量。为提高框架结构的使用效率，研究目前设计中潜在的隐患，并进行解决，如此就能够及时实现设计优化目的。