多层框架房屋建筑结构设计问题分析
摘 要：本文介绍了多层框架结构的组成和布置，阐述了多层框架结构设计的原则，对多层框架房屋建筑结构设计的主要问题解决措施进行分析，以供参考。
关键词：房屋建筑；多层框架；结构设计
1 前言
随着我国社会经济快速发展，人们的生活水平不断得到提高，多层框架结构的建筑开始兴起。在现代房屋建筑中，对多层框架房屋建筑结构的研究得到极大的完善，人们对建筑的造型与功能要求越来越高，其形式也变得更复杂和趋向多元化，尤其是房屋建筑业主对建筑更追求个性化和实用化等功能。多层框架房屋建筑的安全性和舒适性成为人们越来越备受关注的问题。
2 多层框架结构的组成和布置
框架结构是由梁、柱组成的，要垂直布置框架柱，水平布置框架梁及次梁。屋面要考虑到建筑专业排水或者立面外檐的要求，可以设置成斜梁。为了符合施工要求，梁和柱的连接方式一般是刚性连接。可以将多层建筑节点做成半铰节点，当梁、柱之间的连接方式为铰接时，就是多层排架，采用刚性的方式要比普通的连接方式要节约材料，构造的横向连接方式强度比较好，横梁的高度设置也比较合理，可以有效增加房屋的净高，是一种比较经济的构造方式，柱支座一般为固定支座，也可以进行铰支座设计。框架分为等跨和不等跨两种，层高可以相等也可以不相等。在满足建筑工艺要求的基础上进行框架结构设计，当框架的结构为高次超静定结构时，既要承受竖向荷载，也要承受侧向作用力。有利于接受的受力、框架对直，使梁柱在同一水平面上，有时因为建筑功能的特殊要求，框架的结构也可以做成抽柱、转换等。
3 多层框架结构设计的原则
3.1 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。房屋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、结构一致性的考虑，尤其是针对电梯、楼梯区域中的设计，避免中部、局部突出等采取砖墙处理的形式。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，易出现裂缝和变形。
3.2 短柱构造的设计分析
加强短柱构造对房屋建筑而言意义重大，对多层框架结构而言，为了控制工程成本，柱体填充墙的处理中，一般无法达到顶棚，会出现墙面开孔、凿洞等状况，类似施工属于不规则的形式，期间发生短柱问题，短柱一般刚度大、易裂缝、易发生脆性破坏等状况，增加了后期建筑结构破坏的风险，严重时甚至会发生倒塌事故，为此，加强短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。
3.3 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。现代房屋建筑中，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分析，对梁跟柱之间的节点关系进行合理处理，以便从根本上将安全隐患消除，确保房屋建筑的质量。
4 多层框架房屋建筑结构设计的主要问题
4.1 建筑基础设计问题
对于钢筋混凝土多层框架结构设计，其基础设计通常都是采用柱下独立基础方式进行设计。针对这种形式的房屋结构基础设计，具体设计中存在的问题会随着楼层高度以及地基条件的不同而出现变化。对于钢筋混凝土多层框架结构设计，有相关设计规范指出，如果建筑地基的受力范围内不存在软弱粘性土层情况时，建筑楼层高度在七层及七层以下时，其基础设计过程中不需要进行建筑基础的变形验算。
4.2 建筑抗震设计问题
在多层框架房屋建筑工程设计中，建筑房屋相关设计规范指出应用计算机实现设计结构方案。为了增强工程结构设计的质量和水平，需要在分析确认计算机结构抗震参数结果之后才能够进行后续结构计算。这种结构计算通常包括抗震参数的设计以及建筑楼层的地震剪力系数设计，因此，在抗震参数的确定过程中往往会出现参数确定不合理等多种问题，影响到建筑结构设计效率。
5 多层框架房屋建筑结构设计问题的解决措施
5.1 加强建筑结构的选型
建筑结构是形成一定空间结构，并且能够承受人为和自然界施加给建筑物的荷载，从而能够确保建筑物得以安全使用。因此，建筑物的结构选型需要根据建筑设计方案以及设计资料进行选择，选择适当的结构体系。结构选型应该遵循一定的选型原则，首先应该适应建筑功能的要求，满足建筑造型的需要；其次应该促进建筑自身结构优势的發挥，考虑到建筑施工材料和具体的施工条件；最后，还应该遵循造价合理的原则。
5.2 合理布置建筑结构
建筑结构的布置需要确定柱在平面上的排列方式，一般柱网有两种形式，其中一种是内廊式的形式，还有一种是等跨式的形式。承重方案的选择过程中需要考虑到框架结构平面布置的灵活性，按照不同的承重方式可以将框架结构分为不同的类别，分别是横向框架承重方案，纵向框架承重方案以及纵横向框架混合承重方案。加强结构构件的合理布置，需要确定材料的强度等级以及构件的截面尺寸等。此外，建筑结构的设计过程中还需要考虑到自然因素对建筑结构的影响，因此，在设计中需要注重应用抗震设计方法，确定合理的建筑抗震参数，从而提升建筑的结构性能，确保建筑结构的稳定性。
5.3 加强建筑结构内力分析
建筑结构的内在竖向荷载和水平荷载下会出现不同的变化，根据现行国家设计规范要求，需要对建筑结构的内力进行计算，通过不同荷载下建筑结构内力分析，从而完成构件截面设计。在竖向荷载内力计算中，可以采用分层法、弯矩二次分配法等计算结构内力。通过分层法在分层计算时，可以将上下层两端的弹性支撑改为固定端，同时将各层柱的线刚度乘以系数0.9，柱底的弯矩传递系数改为1/3，保持底层柱的刚度和各个层梁的刚度不变，并且底层柱和各层梁的弯矩传递系数仍然为1/2，在这样的情况下，计算的内力数值精确度较高。与分层法不同，弯矩二次分配法主要是对各节点的不平衡弯矩进行重新分配，然后进行相关数据的传递，这两种方法在工程设计中的应用都可以增强设计的力度，更好的满足工程设计的要求。此外，水平荷载作用下的内力计算可以采用反弯点法以及D 值法等一些简单的方法进行计算。其中，D 值法的计算精度相对较高，但是，如果出现梁和柱线刚度较大时，反弯点法的计算精度会较好。采用D 值法计算的数据更加接近实际情况，主要因为D 值是在考虑框架梁为有限刚度，梁柱阶段有转动的情况下得到的。可以根据建筑工程的实际情况选择具体的内力计算方法，从而为结构布置提供精确的数据。
6 结束语
综上所述，多层框架结构具有很多优点，所以被广泛的应用于现代房屋建筑中。虽然，多层框架结构组成比较简单，但是在设计中还是经常会出现一些失误。因此，对多层结构的设计必须要进行综合考虑，以保证建筑结构的设计质量。
参考文献：
[1] 李国栋，李亚桂.多层框架建筑结构设计要点分析[J].江西建材，2015（7）.