多层框架房屋建筑结构设计问题探讨

刘炯

（中土大地国际建筑设计有限公司，河北石家庄 050000）

0 引言

当今社会，城市建设节奏持续加快，多层框架房屋结构凭借着出色的应用优势与价值取得了广泛普及。当前形势下，必须精准把握多层框架房屋建筑结构设计的关键要点，从参数选择、薄弱层设计、支撑荷载等方面做出改进与优化，提高多层框架房屋建筑发展质量。本文就此展开了探讨。

1 多层框架房屋建筑结构的优缺点分析

1.1 优点

现代房屋建筑结构设计对灵活性与适用性的要求更高，如何通过采取科学合理的建筑结构设计类型，优化建筑结构设计方法，提高房屋建筑结构质量，一直以来都是房屋建筑设计的焦点课题所在。与传统砖混结构相比，多层框架房屋建筑结构的应用优势极为显著，主要表现在：首先，结构整体性强，不仅可以有效整合各个结构模块之间的关系，确保不同维度与层次之间的衔接性效果，而且还可优化结构抗震效果[1]。其次，标准化程度高，多层框架结构可根据建筑平面布置需求，构建形成相对开阔空间的结构形式，延展性较好，适用于标准化的构造设计流程，符合当前房屋建筑结构设计的整体需求与趋向。再次，经济性较强，多层框架房屋建筑结构可为适度压缩工期、降低工程造价提供极大便利，助推获取更多经济效益。

1.2 缺点

在当前基础理论研究中，多层框架房屋建筑结构属于柔性结构理念范畴，在整体承载性能方面存在一定短板，若不注重其设计技术参数指标的合理选择与优化选取，则难以有效消解外来多余应力。正是由于上述特点的存在，使多层框架房屋建筑结构难以有效抵御强烈地震波的作用。同时，尽管多层框架房屋建筑结构在设计阶段表现出诸多优势，但在后期施工环节却相对复杂，由于其设计构件相对较多，零散性较强，往往需要循环往复多次吊装才能完成，因此，对各类构件资源要素的整合要求相对较高。同时，多层框架房屋建筑结构还容易受外界环境的影响，框架整体承载力以及刚度均较低，对于高层房屋建筑工程来说却并不适用[2]。

2 多层框架房屋建筑结构设计问题研究

2.1 设计要点

2.1.1 抗震设计

抗震设计是多层框架房屋建筑结构设计的常见难点问题之一。在此过程中，应根据房屋建筑实际需求，合理核算校对梁结构刚度，按照最大化原则，对构件要素进行准确计量，确保多层框架结构具备足够的抗弯与抗压能力。而在梁负筋设计中，则应充分考量梁结构的负筋值，防止负筋值过大或过小而造成的多层框架房屋建筑结构失衡失稳现象[3]。在地震波的影响作用下，梁结构梁端塑性变化较为显著，因此应充分提高跨中配筋宽度与刚度，并在特定比例范围约束下进行配筋强化。

2.1.2 配筋结构设计

配筋结构设计需要充分考虑多层框架房屋建筑结构的所处环境，包括地质条件等。在传统挑梁设计中，不仅面临建筑功能的影响，而且框架梁与挑梁断面之间容易出现相对偏移，因此应将主筋进行有效延伸，使其应力作用于挑梁上，方可形成较为稳定的配筋结构模式。在配筋结构设计中，应对双向偏心压力进行合理控制，将箍筋设计为井字形或菱形，这样即便对于地质条件相对失衡、土质环境条件较差的房屋建筑同样可获得良好效果。同时，还应对角柱、边柱的纵筋截面进行精准校核。

2.1.3 地基设计

地基是房屋建筑结构的核心构造所在。在多层框架房屋建筑结构设计中，应充分分析地质勘探数据，全面掌握项目所处地域的客观环境条件，在条形地基模式、独立地基模式等方面进行合理选择。对于基础截面而言，则应全面考虑地基形变的潜在诱因，对地基承载力进行强化，确定最终地基尺寸。在此过程中，应将结构设计的造价摆在更加重要的位置，避免盲目追求房屋建筑结构的承载性而忽视经济因素，结合房屋建筑结构上部特点，构造稳定可靠的持力层，选择最佳的地基处理方式[4]。

2.2 常见问题及处理措施

2.2.1 短柱问题

短柱问题是多层框架房屋建筑结构设计中有关于梁柱衔接等方面的常见问题。部分情况下，多层框架房屋建筑结构设计容易将梁柱结构予以淡化，采取相对欠妥的构造设计方法，不仅难以形成稳定的整体性结构特点，而且还容易降低短柱的抗剪能力。对此，可通过判断分析结构分层的相对位置与作用力，调整框架柱在两框架梁间的净高，并对填充墙结构进行优化配置，明确短柱标高，防止外力作用过度集中而导致的结构性形变，或在短柱外额外增设超强度钢板或交叉形配筋，控制调整两侧配筋率。

2.2.2 薄弱层问题

由于多层框架房屋建筑结构构件之间存在不同间隙，若对这些不同类型的间隙处理不当，则极易形成薄弱层问题。薄弱层问题的存在，成为制约多层框架结构稳定性与安全性的关键，必须通过侧移强度、非连续抗侧力的控制优化改进房屋建筑抗震性能。现代软件技术的快速发展，为薄弱层问题的控制与分解提供了更为丰富的技术手段，使传统构造方式下难以完成的薄弱层控制任务具备了更大的可行性，因此可通过运用软件建模的方式对薄弱层的受力状态进行模拟，通过数据比对分析计算抗侧移刚度，验证屈服强度，消除薄弱层[5]。

2.2.3 内力分析问题

受竖向载荷与水平载荷等作用力的影响，多层框架房屋建筑结构同样面临内力分析问题，这需要在行业标准与规范条件的约束下，对构建截面进行优化处理，形成相应的内力分析结果。在竖向内力分析计算中，可采用弯矩二次分配法或层次分析法进行校核，通过运用框架柱线刚度，固化两侧弹性支撑，提高框架结构稳定性。同时，在框架结构内力分析中，还可采用D 值法和反弯点法，分配梁、柱刚度。

2.3 结构计算中重要参数选取问题

在当前技术条件下，部分多层框架房屋建筑结构具有特定的抗震设防等级，需要根据抗震技术规范与标准，设置相应的框架结构类型，而部分建筑则属于丙类或乙类建筑，则需要根据相关技术标准作出合理处理，以设置最为符合房屋建筑结果实际的计算参数。以地震力的振型组合数为例，尽管无须进行扭转耦联计算，但也不可随意选取阵型数，应通过结构周期折减系数等，对砌体填充墙、地震剪力、计算周期、横梁设计等作出优化调整，防止基础梁和填充墙之间出现显著孔隙，以免影响多层框架建筑结构稳定性。

3 优化多层建筑框架结构设计效果的策略分析

3.1 明确多层建筑框架结构设计的指导思想

现代多层建筑框架结构设计所面临的影响要素日渐多样化，部分隐性影响要素的辨识与管控具有较大难度，只有明确未来设计指导思想，才能全面确保框架结构设计始终朝着正确的方向发展。一方面，要遵循集约利用设计空间的原则，运用精细化设计理念，提高多层建筑框架结构设计资源的利用率，推动传统粗放式的多层建筑框架结构向集约化方向发展。从宏观指导思想的角度，将多层建筑框架结构设计的目标任务、方式方法、设计要点等固定下来，立足多层房屋建筑结构实际需求，实现良性互助。

3.2 提高设计人员专业素养

在多层框架房屋建筑结构设计中，设计人员始终扮演着不可替代的关键角色，是掌握运用框架结构设计标准，优化框架结构设计效果的直接实施者与操作者，其专业素养的高低与框架结构设计效果的好坏密切相关。因此，应定期组织框架结构设计人员参加专项培训与学习，由业内专业人士为其讲解新形势下框架结构设计的最新要求，将框架结构设计的新策略、新方法与新理念融入框架结构设计全过程，在外挑梁配筋规划与柱配筋规划等方面实现新的突破。

3.3 注重多层建筑框架结构设计的优化

将可持续发展理念融入多层建筑框架结构设计全过程，明确结构设计的未来发展方向，将单一化资源要素与多元化资源要素结合起来，协调推进结构设计优化，引导多层建筑框架结构设计进入良性循环。根据未来多层建筑结构实际状况，充分考量空间结构调整与完善的可能性、必要性与必然性，为高效利用构件资源要素预留充足空间。

4 结语

综上所述，多层框架房屋结构在现代建筑工程实践领域具有诸多应用优势，在提升房屋建筑安全性与稳定性等方面扮演着关键作用。因此，设计人员应该从当前房屋建筑结构设计的客观实际需求出发，紧紧把握多层框架结构设计的关键步骤与核心节点，优化设计计算参数配置，合理控制多层框架结构的设计优化过程，为提升房屋建筑结构整体设计质量奠定基础，推动现代房屋建筑事业迈向更高层次。