多层框架结构设计要点分析

近年来，随着建筑行业的快速发展，多层框架结构作为一种重要的建筑结构类型，在我国得到了广泛的应用。但是由于多层框架结构具有抗侧刚度弱、楼层地震剪力大等特点，因此在设计过程中，需要充分考虑到这些因素，采取合理的措施进行抗震设计，从而保证建筑结构的安全性。

一、多层框架结构概述及其设计原则

1.1 多层框架建筑概述

框架结构是由梁、柱和楼、屋面板组成的框架体系，是用钢筋混凝土建造的，现浇或预制钢筋混凝土板。框架结构的优点是：这种结构具有较好的整体性，由于梁、柱都能承担来自上部竖向荷载产生的拉力和压力，因此能较好地适应地基不均匀沉降和温度变化等引起的位移变形，抗震性能较好；但其平面布置灵活性较差且成本较高，这一点在大空间时表现得尤为突出【1】。

1.2 多层框架结构设计原则

框架结构设计时，在确保其平面及空间刚度、承载力和变形能力符合相关标准的前提下，应该注意以下几点原则：在进行框架结构设计时，应该确保其平面及空间刚度和承载力达到相关标准的要求，因此在进行框架结构设计时，应该对平面及空间刚度进行详细的计算，如果存在薄弱层的时候，还应该采取措施进行加强；框架结构设计时，应根据实际情况对结构的抗震等级进行明确的划分，抗震等级为一、二级时，其抗震设防烈度应为6 度、7 度和8 度。

二、多层框架房屋建筑结构设计方法

2.1 多层框架地基设计

框架结构地基设计在建筑工程中具有重要的地位，其设计的质量直接影响到整个建筑工程的质量，因此要做好地基设计。框架结构地基设计主要包括基础设计和上部结构设计两部分，地基基础设计的内容包括：确定地基处理方案、确定基底压力计算参数、确定基底反力、确定沉降量和上部结构荷载等。

2.2 配筋结构设计

钢筋混凝土结构设计的时候，如果采用的是梁板结构，那么应该从纵筋、箍筋和板的厚度方面进行全面分析，然后根据不同的需求来设置钢筋；如果采用的是框架结构，那么应该从梁柱、柱和楼板三个方面来进行分析，然后根据不同的需求来设置钢筋；如果是多层框架结构，那么应该从楼层刚度和配筋之间进行分析。

2.3 房屋建筑抗震设计

我国是一个地震多发的国家，每年都会发生很多地震，地震会导致房屋倒塌，所以房屋建筑的抗震设计尤为重要。我国现在的抗震设计主要是按照设防标准进行设计，并根据《建筑抗震设计规范》中规定的抗震设防烈度确定设防类别和抗震等级。如果在设计的时候没有按照规范进行设计，或者没有按照烈度来进行设计，那么在地震发生时，就会出现结构破坏、倒塌等情况。如果发生地震时房屋建筑中的一些构件破坏严重，或者倒塌后造成了人员伤亡和财产损失，那么这种房屋建筑就是不合格的。所以房屋建筑的抗震设计需要按照《建筑抗震设计规范》进行【2】。

2.4 设计荷载取值

荷载是设计的依据，首先应注意其取值，即按照国家标准《建筑结构荷载规范》、《建筑抗震设计规范》等进行设计。在建筑中，还有一些特殊的荷载，如风荷载、地震作用、雪荷载等，其取值要按国家或行业标准执行。在实际设计中，要特别注意安全问题，防止因超载而造成的破坏。

2.5 建筑物内力分析

建筑物内力分析是根据构件的内力和变形情况，利用数学方法计算结构在各种荷载作用下的内力和位移。通常在结构分析时，首先根据设计的要求进行平面结构分析，然后利用结构计算程序进行三维计算，最后对结果进行比较分析。框架房屋建筑的内力分析中，应考虑以下几方面内容：框架房屋建筑在地震力作用下，其内力和位移的分布有以下规律：框架房屋建筑在水平荷载作用下，其受力特点是由水平荷载引起的轴力、弯矩和剪力均以竖向荷载为主。水平荷载主要包括自重、风荷载、雪荷载和地震作用。竖向荷载以重力为主，且与竖向荷载的分布相反。

三、工程实例

3.1 工程概况

某食堂建筑为三层框架结构，主要功能为餐厅、厨房、淋浴，框架抗震等级三级，层高均为4.5m，一层平面布置图如下。

3.2 材料设计

（1）填充墙：采用非承重煤矸石空心砖，非承重煤矸石空心砖外墙及室内潮湿环境中强度不小于 MU5.0N/mm² ，其余部位强度不低于 MU3. 5N/mm² ，砌块的容重小于 10KN/m3。蒸压加气混凝土砌块强度不小于 A3.5N/ mm² ，砌块的容重小于 6KN/m3。

（2）钢筋 :HRB400 fy=360N/mm² （3）混凝土强度等级：C30。

3.3 基础设计

采用独立基础形式，基础持力层为 ② 层粘土夹粉质粘土，承载力特征值fak=200KPa, 压缩模量 Es=10.0MPa 。

3.4 结构计算分析

本工程使用结构分析程序 YJK 分析设计软件进行结构分析【3】。地震作用和风荷载按两个主轴方向及作用进行计算。地震作用计算采用振型分解反应谱法，计入双向地震作用下的扭转影响。并考虑 ±5% 的偶然偏心的影响。主要计算结果如下：

活载产生的总质量 (t):  972.455，恒载产生的总质量 (t): 9998.833。各层侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度 70% 的比值均大于 1.0。各层侧移刚度与上三层平均侧移刚度 80% 的比值均大于 1.0。X 向最小刚重比 Di*Hi/Gi=37.403，Y 向最小刚重比 Di*Hi/Gi= 40.469。该结构刚重比 Di*Hi/Gi 大于10，能够通过高规 (5.4.4) 的整体稳定验算；该结构刚重比 Di*Hi/Gi 大于 20，可以不考虑考虑重力二阶效应。X 方向最小楼层抗剪承载力之比 : 1.00 层号 :5 。Y 方向最小楼层抗剪承载力之比:1.00 层号: 5，底层柱最大轴压比：0.66。

结论

总之，多层框架结构设计必须紧密结合工程实际，只有明确设计需求和结构特征，才能开展工程施工，从而提升其使用安全性和可靠性。在设计框架结构时，要遵循刚柔结合、层层保护、抓大放小等原则，保证多层框架在设计总不会发生问题，进而保证建筑的安全性，为多层框架的推广使用开辟更广阔的空间。

参考文献：

[1] 徐畅 , 谭江慧 . 多层框架住宅结构设计及其要点的讨论 [J]. 低碳世界 ,2014,(13):240-241.

[2] 龚克勤 . 多层框架结构设计的问题分析 [J]. 中华民居 ( 下旬刊 ),2013,(10):39-40.

[3] 张 文 涛 . 多 层 框 架 房 屋 建 筑 结 构 设 计 方 法 [J]. 房 地 产 世界 ,2024,(05):35-37.