多层框架结构设计分析
摘 要：多层框架结构建筑是钢筋混凝土浇筑的承重梁柱，以预制的膨胀珍珠岩、加气混凝土、浮石等一些轻质砌块或板材作为分隔墙的建筑。其施工操作便于工业化、大规模化进行，效率高，质量好，在建筑工程中有着广泛的应用。本文针对多层框架结构进行了全面设计讨论。
关键词：建筑；多层框架；结构设计
一、多层框架结构设计的原则分析
1、短柱构造的设计分析
加强短柱构造对建筑而言意义重大，对多层框架工程体而言，柱间填充墙的存在，填充墙中开门窗洞，很容易形成框架柱净高和截面高度之比小于4的短柱，短柱一般刚度大、易裂缝、易发生脆性错段等状况，增大了地震作用下建筑结构破坏的几率，严重时甚至会发生倒塌事故，为此，重视框架柱的合理设计具有重大意义。
另一方面，为了满足多层框架底层侧向刚度要求，采用短柱基础减小首层柱计算长度是可行的。但不能仅按上、下柱的刚度比来确定短柱截面尺寸，并按以短柱顶为嵌固端进行简化计算，这样会导致梁及柱上端截面偏不安全。如果短柱高度与截面长边之比不大于 1，可近似按以短柱顶为嵌固端进行计算。
2、框架结构类型的一致性要求
框架结构需要从结构一致性出发进行设计。建筑采取多层框架形式时，需要充分加强该目标的落实，加强相关原则、结构一致性考虑，避免多种结构共存状况的发生，尤其是针对电梯、楼梯区域中的设计，再者如类似结构中的特殊构造，避免中部、局部突出等采取砖墙处理的形式。原因在于：框架结构属于柔性结构，砖墙属于刚性结构，二者融合程度差，无法保证后期协调共存的状况，易发生变形危害。混合建筑体中，需要加强结构的一致性控制，避免整体建筑的危害导致后期质量缺陷、安全隐患问题。
3、框架梁的合理设计分析
为了保证合理的框架结构，需要进行梁的科学设计。现代建筑中，框架梁外挑为常见形式，为了保证满足工程实际需求，需要对钢筋混凝土柱结构进行合理设计控制，针对其中的施工环节进行结构优化，提高多层框架体的稳定性。框架梁的计算分析中，由于柱为偏心受压构件，所以务必要对悬臂梁梁端的协调变形状况进行考虑。对竖向构件参与结构进行整体的分析，对梁跟柱之间的节点关系进行合理的处理，以便从根本上将安全隐患消除，避免建筑发生意外。所以，在设计建筑多层框架结构时，务必要选用专业的设计人员，切忌出现滥竽充数的问题。合理的对框架梁进行设计是建筑多层框架结构的根本所在，更是建筑业安全的根本。
二、多层框架结构设计注意事项分析
1、地基基础的设计
多层建筑的结构设计中，设计人员需要从实际工程勘察资料、地质水文条件等出发考虑，分析对应地基变形、承载控制要求等要素，针对天然地基，需要加强浅地基的合理应用。持力层设计前需要分析基础、上部结构的合理性，加强影响要素的分析，如载荷、土层物性、力学要求等，再者針对建筑结构类型、地下水、以及建筑体型等各方面因素也需要加强考虑。综合各个影响要素再进行分析计算，对后期设计工作、建筑的合理性具有重大意义。
针对现代施工而言，对于民用及工用的建筑，其均会将独立或者条形基础作为框架结构的基础，设计人员在对基础进行设计时，有必要根据地基承载力及变形的要求，计算出基础底面尺寸，在此基础上，计算出基础截面，布置好承重框架，根据承重框架布置的方向不同，可分为：横向布置（a）；纵向布置（b）；纵横双向混合布置（c）。
2、抗震性的设计分析
抗震设计需要综合建筑结构类型、地理地势条件、高度功能等进行处理。根据《建筑工程抗震设防分类标准》，民宅以及办公楼等普通建筑归属于丙类建筑，因此需根据丙类建筑的要求开展建筑结构设计，振型组合数；振型组合数和结构层数之间存在正比关系，其同样为建筑项目结构设计的重要组成参数。
建筑的框架结构中，一般需要设置填充墙，导致计算刚度偏小状况较为多见。此外，计算周期过长的状况也存在一定影响，地震设计是建立在计算周期的基础之上，导致抗震性能较预期偏低。为此，为了提高建筑体的抗震性能，需要降低计算周期、增加结构强度。另一方面，需要加强基础拉梁、比例控制的设计，保证多层框架结构具有合理的拉梁设计。对于建筑埋设深度过高的状况，需要进行短柱设计，提高抗震性能。埋设深度浅的工程可借助主轴方向拉梁设计提高抗震效果。
再者，从抗震区域的传力体系、布置均匀度出发，需要借助以“强柱弱梁、强剪弱弯”等概念设计原则，预判塑性铰的大致位置。框架结构中，塑性铰若在柱体中发生，对应破坏作用强、变形小、抗震效果差。若布置与梁体的端部，可吸收部分地震能量，借助变形增加了结构的延展效果，降低破坏程度。
影响“强柱弱梁”的主要因素包括柱梁抗弯承载力比、梁端钢筋超配、现浇楼板和材料强度的离散性等。根据“强柱弱梁”机制的结构受力特点，采用合理简化结构模型，通过 20 条强震记录的弹塑性时程分析，对柱梁抗弯承载力比需求η及其分布进行了分析研究，指出柱梁抗弯承载力比需求η 随地震强度的增加而增大，并根据分析结果给出了不同抗震等级框架结构柱梁抗弯承载力比的设计建议。
3、调整框架柱配筋的设计分析
为了提高框架结构稳固度，需要对框架柱配筋进行调整。框架柱地震作用下，角柱等位置受到的扭转作用力较强，双向偏心作用下增加了扭转效应，对内力影响大，横梁约束效果差、导致框架柱体的受危害程度过高。为此，需要加强不利方向的框架计算处理，提高其横向配筋、纵向配筋的合理控制效果。
针对配筋计算中，需要加强下述问题控制，在地震的影响之下，抗震墙端柱、角柱以及边柱极易出现偏心受拉，就此柱内纵筋总截面需超过计算值的25%；另外框架柱的配筋需根据实际情况增大至计算值的1.2～1.6倍，一般中柱需要增大至计算值的1.2倍，边柱要增大至1.3倍，角柱要增大至1.4倍。此外，为了保证浇筑混凝土具有良好的约束限制能力，需要对框架柱的箍筋机械井字形设计处理；焊接方式采取二级、三级底部结构。保证纵向钢筋设计的配筋率高于3%，箍筋直径需要大于8mm。
三、结语
综上分析，建筑多层框架的结构设计需要考虑多方影响因素，保证系统完整性、结构稳定性，具有创新思维和严谨的工作态度。设计中需要相关作业人员具有专业能力强、实践经验丰富的要求，可充分应对多种工程地质条件进行处理。建筑中，需要保证设计质量、结构安全等要素的优化调整，促进建筑体后期应用功能的完整控制。
参考文献
[1]赵雅梅.谈对建筑框架结构设计的认识[J].山西建筑，2014，（6）：42-43.
[2]舒兴平，邹浩，袁智深.钢框架风荷载作用下侧移限值研究综述[J].建筑结构学报，2011，（12）：71-78.
[3]顾道生.提高多层框架结构教学楼抗震能力的设计构思[J].山西建筑，2011，（33）.
（作者单位：广东凯兴达建筑科技有限公司）