高寶宇

（雙鴨山市建筑設計院，黑龍江 雙鴨山 155100）

多層鋼結構一般采用框架類結構體系，因此也稱為多層鋼框架結構。多層鋼結構是工業(yè)與民用建筑中常用的結構形式，在工業(yè)建筑中用作礦井地面建筑、石油焦化結構和電子工業(yè)、機械工業(yè)的多層廠房等；在民用建筑中用于停車場、辦公樓等建筑。

1 多層鋼結構類型

1.1 柱一支律體系

多層框架梁柱節(jié)點均為鉸接，而在縱向與橫向沿柱高設置豎向柱間支撐，其空間剛度及抗側力承載力均由支撐提供，適用于柱距不大而又允許雙向設置支撐的建筑物，其特點是設計、制作及安裝簡單，承載功能明確，側向剛度較大，用于抗側力的鋼耗量較少。

1.2 純框架體系

多層框架在縱、橫兩個方向均為多層剛接框架，其承載能力及空間剛度均由剛接框架提供，適用于柱距較大而又無法設置支撐的建筑物，其特點為節(jié)點構造較復雜、結構用鋼量較多，但使用空間較大。

1.3 框架一支撐體系

該體系為多層框架在一個方向(多為縱向)為柱一支撐體系，另一方向(多為橫向)為純框架體系的混合體系;其特點為一個方向無支撐便于生產(chǎn)或人流、物流等建筑功能的安排，又適當考慮了簡化設計、施工及用鋼量等要求，為實際工程中較多采用的體系。

2 多層框架結構的組成與布置

2.1 多層框架結構的組成

框架結構由柱和梁組成。一般柱子垂直布置，梁水平布置。屋面由于排水或其它方面的要求，也可布置成斜梁。梁柱連結處一般為剛性連接。有時為便于施工或由于其它構造要求，也可將部分節(jié)點做成鉸節(jié)點或半鉸節(jié)點。當梁、柱之間全部為鉸接時，也稱為多層排架。剛性連接的梁比普通梁式結構要節(jié)約材料，構的橫向剛度較好，橫梁的高度也較小，因而可增加房屋的凈空，是一種比較經(jīng)濟的的結構形式。柱支座一般為固定支座，必要時也可設計成鉸支座。

框架可以是等跨或不等跨，層高可以相等或不完全相等。有時因工藝要求而在某層抽柱或缺梁形成復式框架?？蚣芙Y構為高次超靜定結構，既承受豎向荷載，又承受側向作用力 (風荷載或地震作用等)。為利于結構受力，框架梁宜拉通、對直，框架柱宜上、下對中，梁柱軸線宜在同一豎向平面內。有時由于使用功能或建筑造型上的要求，框架結構也可做成抽梁、抽柱、內收、外挑等。

框架結構有實腹式、格構式以及橫梁為格構式、柱為實腹式的混合式框架。實腹框架梁的橫截面一般為矩形或梯形截面?；炷量蚣苤慕孛嫘问匠榫匦位蛘叫危袝r由于建筑上的要求，也可設計成圓形、八角形、T 形等。鋼框架柱的截面形式常采用H 形或箱形。實腹式框架外形簡捷美觀，制造和施工簡單，安裝省工，但材料利用率低。當結構跨度較大時，可采用格構式框架。格構式框架剛度較大，用鋼省，其外形與凈空布置比實腹式框架靈活，但制造加工和安裝較為復雜?；旌鲜娇蚣艿哪康闹饕菧p輕橫梁自重，增加結構剛度。當樓蓋為現(xiàn)澆板時，可將樓板的一部分作為框架梁的翼緣予以考慮，即框架梁截面為T 或r 形;當采用預制板樓蓋時，為減小樓蓋結構高度，增加建筑凈空，混凝土框架梁截面常為十字形或花籃形;這時也可將預制梁做成T 形截面，在預制板安裝就位以后，再現(xiàn)澆部分混凝上，使后澆混凝土與預制梁共同工作即成為疊合梁，這樣一方面保證了梁的有效高度和承載力，另一方面可將梁板有效地連成整體，改善結構的抗震(振)性能。預制梁可以是鋼筋混凝土梁，也可以是鋼梁。

在框架結構中，常因功能需要而設置非承重隔墻。隔墻位置較為固定并常采用砌體填充墻。當考慮建筑功能可能變化時，也可采用輕質分隔墻，靈活分隔。砌體填充墻是在框架施工完后砌筑的，砌體填充墻的上部與框架梁底之間必須用砌塊“塞緊”。墻與框架柱有兩種連接方法，一種是柱與墻之間留縫，并用鋼筋柔性連接，計算時不考慮填充墻對框架抗側剛度的影響;另一種是剛性連接，在多遇水平地震作用下，框架側向變形時，填充墻起著斜壓桿的作用，從而提高了框架的抗側移能力，在罕遇水平地展作用下，填充墻也能對防止倒塌起積極的作用。

2.2 框架結構分類

框架結構按所用材料的不同，可分為鋼結構、混凝土結構和鋼骨混凝土結構。鋼框架結構一般是在工廠預制鋼梁、鋼柱，運送到施工現(xiàn)場再拼裝連接成整體框架，具有自重輕，抗震(振)性能好，施工速度快，機械化程度高等優(yōu)點，但用鋼量稍大，耐火性能差，后期維修費用高，造價略高于混凝土框架。目前鋼框架在我國應用還不多。隨著我國鋼材產(chǎn)量的迅速增加，品種增多，鋼結構設計和施工技術的不斷提高，鋼框架的運用將有良好的前景。混凝土框架結構由于其取材方便，造價低廉，耐久性好，可模性好等優(yōu)點，在我國得到了廣泛的應用。目前我國絕大部分框架結構均為鋼筋混凝土結構。為節(jié)省材料、減小梁高，可對框架梁施加預應力，也可對整個框架結構整體施加預應力。此外，還可采用鋼骨混凝土梁、柱構件組成組合框架結構。在結構受力較大，尤其是抗震區(qū)的多高層框架結構中，鋼管混凝土以其良好的受力性能日益受到工程師的矚目。

3 多層框架房屋結構設計中需要注意的問題

3.1 獨立基礎設計荷載取值

通常情況下,多層框架房屋采用的是柱下獨立基礎的形式,而《抗震規(guī)范》中明確指出,在地基的主要持力層沒有軟弱粘性土層的情況下,當建筑高度在25米以內且層數(shù)在8層以內的一般民用建筑,可以不對地基和基礎的抗震承載力進行驗算。但是在進行基礎設計時應該要將風荷載考慮進去。所以，不能因為一般建筑在地震區(qū)風荷載不是控制荷載而忽略了。還有些設計師在進行獨立基礎設計時，柱腳內力設計值取值不合理，只對軸力與彎曲采取了設計值，而未能考慮剪力，還有些甚至只取了軸力設計值。若獨立基礎的設計荷載取值不合理，將會導致建筑結構的不安全或者材料浪費。

3.2 基礎拉梁層的計算模型問題

基礎拉梁層進行框架整體計算一般都是采用TAT 或者SATWE 等程序，由于基礎拉梁層無樓板，因此計算時樓板厚度應取零，并且定義彈性節(jié)點，分析計算式應該采用總剛分析方法。另外尤其是要注房屋平面不規(guī)則這一點。

3.3 框架結構帶樓電梯小井筒

井筒將會吸收地震剪力，以至于框架結構承受的地震剪減小。因此框架結構應該盡可能的不要設置鋼筋砼樓電梯小井筒。若實在不可避免時，應該適當?shù)臏p薄井筒的壁厚，并且可以通過豎縫，結構洞等方法將其剛度減弱。計算時，除按框架計算外，還應該按照帶井筒的框架進行復核，并且將與井墻連接的柱子的配筋進行加強。另外，尤其要注意，出屋頂?shù)臉请娞蓍g與水箱間等結構物的承重結構必須采用框架梁結構，而不能采用砌體墻;雨篷等構件不能夠從承重墻挑出，而是應該從承重梁上挑出;樓梯梁與夾層梁等不可以支承于填充墻上，而應該由承重柱來支承。

結束語

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，建筑行業(yè)的發(fā)展前景也十分廣闊，多層框架結構許多優(yōu)點，因此被廣泛的應用于現(xiàn)代建筑中。雖然，其結構形式看上去比較簡單，但是設計時若考慮不周全、不仔細就會出現(xiàn)這樣或者那樣的錯誤，因此我們在進行設計時，必須思慮細密，多方面考慮，確保建筑結構設計質量。

[1] 邱洪興.建筑結構設計[M].東南大學出版社，2002.

[2] 陳志華.建筑鋼結構設計[M].天津大學出版社，2004.

[3] 李鳳蘭.作用與結構設計方法[M].鄭州大學出版社，2010.