摘要：随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化,无论是工业建筑还是民用建筑,在结构设计中遇到的各种难题也日益增多,因而作为一个结构设计者在遵循各种规范、大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点的同时,还必须注意一些在框架结构具体设计过程看似简单,却容易忽视的一些注意点。为此本文针对多层框架房屋结构设计中的相关问题进行讨论，希望通过本文的论述，对提高多层框架结构设计的合理性有所帮助。
关键词：多层框架；房屋建筑；结构基础；结构设计
一、多层框架结构的组成
对于框架结构来讲，由于其构件截面不大，这也使框架结构自身的承载力和刚度都不大，因此当楼层越高时，框架需要承受来自于纵向和横向两个方向较大的水平力。这也决定了框架结构属于柔性结构的特征，在合理的设计下，框架结构具有非常好的延展性，具有较强的抗震性能。框架结构由柱和梁组成，通常柱子垂直进行布置，梁水平进行布置。由于排水的需要，可将屋面布置成斜梁的形式。梁与柱的连结处通常是刚性连接，不过有时为了施工方便，可以考虑将一部分节点做成半铰节点或铰节点。若梁、柱之间全都是铰接，则称之为多层排架。采用刚性连接的梁比较节约材料，并且可以保证构件的横向刚度，横梁的高度也比较小，结构形式相对经济。柱支座通常是固定支座，如有必要也可设计成铰支座。框架可以等跨也可以不等跨，层高也没有硬性规定，可以相等或者不完全相等。框架结构是高次超静定结构，既受竖向荷载作用，也受到侧向作用力的作用。为便于结构受力，框架梁适宜拉通、对直，框架柱上下进行对中，梁柱轴线保持在同一个竖向平面内。有时出于建筑造型或使用功能上的考虑，也可将框架结构做成抽梁、抽柱、外挑、内收等结构形式。
框架结构一般有三种，格构式、实腹式以及混合式框架。实腹框架梁的横截面通常是矩形截面或者梯形截面。实腹式框架具有外形美观，制造简单和施工方便以及安装省工的优点，但是其材料的利用率偏低。若结构跨度比较大，使用格构式框架。格构式框架的刚度相对较大，用钢量较省，但其制造加工与安装较复杂。混合式框架的横梁是格构式、柱是实腹式，其目的主要是为了减轻横梁的自重，增加结构的刚度。
在框架结构当中，常常由于功能的需要而设置位置比较固定、用砌体填充的非承重隔墙。如果考虑到建筑功能可能发生的变化，也可以用轻质分隔墙进行灵活分隔。在框架施工完后才能砌砌体填充墙，并且砌体填充墙顶部和框架梁底部之间的缝隙必须用砌块“塞紧密封”。对墙与框架柱进行连接的方法如下：（1）在柱和墙之间留缝，用钢筋进行柔性连接，计算的时候认为填充墙不会对框架抗侧刚度造成影响；（2）进行刚性连接，在常见水平地震的作用下，框架发生侧向变形的时候，填充墙相当于斜压杆，间接提高框架抗侧移的能力，在罕遇的水平地震作用下，填充墙对防止倒塌也能起到一定的作用。
二、多层框架房屋结构基础设计分析
在满足承载力要求和变形要求的前提下，尽可能选择较为经济的天然地基上的浅基础。地基基础及上部结构的整体性作为进行地基持力层选择的出发点，并对场地中土层的分布情况及稳定性、土层的应力、应变等物理力学性质，建筑物的外形、结构类型以及荷载分布的情况进行综合考虑，还要对地下水的影响加以考虑。
首先，现行抗震规范设计相关标准明确规定：当建筑工程地基的主要受力层范围并非集中在软弱粘性土层，并且建筑施工项目层数≤8层，总层高≤25m的情况下，这部分民用建筑工程在实际施工过程中可不必进行地基基础抗震承载力的验算。从这一角度看，对于抗震等级为7级以上的地震施工建设区域而言，这部分多层框架房屋结构在进行基础设计的过程中虽不必进行抗震承载力的分析计算，但这部分房屋结构所受到的风力荷载作用力对于基础设计的影响却不得不加以关注。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆建筑施工实际作业中，相关工作人员不得因一般风荷载不起控制作用就在软件分析计算过程中对相关参数不做输入处理；其次，在对多层框架房屋结构柱下独立基础的设计阶段，作用于基础顶面的外荷载载力只取弯矩以及轴力设计值进行判定，忽略剪力设计值的影响。更有甚者，部分房屋结构基础设计在外荷载确定中只考虑轴力设计参数，忽略弯矩以及剪力设计值参数。这两种外荷载确定方式均会在不同程度上导致基础设计尺寸较小的问题，并且配筋比例不合理，对基础以及整个多层框架房屋上部结构的稳定性与安全性造成严重影响。
三、多层框架房屋建筑结构设计的问题及处理措施
3.1 基础连系梁的设计问题及处理对策
如果建筑的基础埋置相对较深时，应当利用基础连系梁来降低底层柱的计算长度。同时，应当在±0.00之下设计连系梁，从而组成有效的框架，而位于连系梁之下的柱应当利用短柱来对其实施加强处理。倘若基础连系梁受到楼梯柱或填充墙等荷载作用时，在进行计算时，应当与所连柱的最大轴力设计值的 10％进行叠加，基础连系梁的配筋应当与梁的受力需求相符合。倘若有抗震设防需求时，基础间应当顺着两个主轴的方向来对基础连系梁进行设计。另外，基础连系梁的项标高应当等同于基础的顶端标高。如果基础形式是桩基础时，应当将系梁设计于单桩承台两个相互垂直的方向；应当将梁设计于两桩承台的短向。如果基础形式是独立扩展基础时，在进行施工的过程中，首先应当利用混凝土来浇筑独立基础与基础连系梁之间的空隙部分，直到与基础顶面齐平为止，之后再对基础连系梁进行浇筑。如此一来，可以使基础连系梁的计算跨度得以有效的降低。倘若利用基础连系梁来协调柱底的弯矩，则应当根据框架梁来对基础连系梁的配筋及截面尺寸进行设计。此时，应当将梁正弯矩钢筋全部拉通，同时负弯矩钢筋在1/2跨拉通，此外，基础连系梁的纵筋在框架柱内箍筋加密、锚固以及其他抗震结构都应当与上部的框架梁保持相同。
3.2 框架结构柱的设计问题及处理对策
倘若框架结构柱位于地上的部分是圆柱时，那么就应当将地下的部分尽可能地做成矩形柱，这样能够使施工的工序得以有效的减少。同时，应当确保圆柱的纵筋根数不少于8根，且应当将螺旋式作为圆柱箍筋的首选，这样能够使柱子的承载力、刚度以及结构的整体性得以极大的提升，施工图纸中应当将柱子端部一圈半的水平段明确标注出来；矩形柱应当将井字复合箍的箍筋方式当作首选，对于有抗震设防需求的，必须严格根据建筑抗震设计规范来对其实施加密设计。另外，应当在不超出全柱高范围的情况下对楼梯间与角柱间的梯柱及框架柱实施加密处理。此外，通常情形下，框架结构柱的截面必须与如下几个要求相符：针对一、二、三级抗震需求的建筑结构，框架结构柱的截面边长必须大于400mm；针对四级抗震需求的建筑结构，框架结构柱的截面边长必须大于300mm；而针对非抗震需求的建筑结构，其框架结构柱的截面边长必须大于250mm。
结束语
建筑房屋结构设计的科学性与合理性对房屋建筑质量与使用性能有着决定性的影响，为此若想促进多层框架房屋结构在我国建筑施工领域的健康发展，必须确保多层框架房屋结构设计的科学性，在实施设计时设计工作人员需要对工程设计各个环节存在的不利影响因素进行全面的分析，通过提高建筑结构设计的质量，以此来提高多层框架房屋建筑结构的质量，提高建筑结构的使用性能。
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论文作者:王浩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/28
标签：框架论文; 基础论文; 框架结构论文; 多层论文; 结构设计论文; 荷载论文; 结构论文; 《基层建设》2017年第36期论文;