刍议多层框架结构的优化设计

苏东进

摘 要：合理进行多层框架结构优化设计，可以提升建筑结构的强度、质量和抗震性能，但其作用力在合理设计多层框架结构的前提下才能实现，所以做好多层框架结构优化设计十分重要。简单阐述了多层框架结构的基本特点，重点分析了优化多层框架结构设计的有效策略，以供后期参考。

关键词：多层；框架结构；优化；设计

中图分类号：TU375.4 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0027-02

1 多层框架结构的基本特点

多层框架结构是目前国内外建筑行业广泛应用的结构形式，尤其是在办公楼、住宅楼和旅馆等楼层较多的建筑中应用更多，其在实践中已逐渐形成一种工业化生产新型模式，能够满足建筑行业的功能需求。多层框架结构在建筑行业中起步相对较晚，具有较大的适用性和发展空间，在应用中具有鲜明的特点，主要表现在基础简单、地震作用性小、建筑表现力强、设计理念具有创新性、节约钢材且整体效果美观，符合我国现代建筑的设计理念。基于多层框架结构在建筑设计中的优越性，其将来很有可能成为建筑的主要结构设计形式，促进建筑行业的进一步发展。

2 多层框架结构体系类型概述

2.1 框架结构体系

框架结构体系指的是建筑物的纵向、横向在设计中均采用框架作为抗侧力和承重的主要结构构建。在建筑中利用该框架，则钢柱与钢梁的连接应是半刚接、刚接或者铰接，不适合选择全面铰接。框架结构体系在平面布置中具有灵活性和多样性的特点，在应用中不需要承载墙体的重力，可以为建筑创造更大的室内空间。另外，框架结构体系易于标准化生产，在施工中应用较为方便，且刚度在框架各结构分布较均匀，自振周期较长，因此具有一定的抗震性能。

2.2 框架支撑体系

所谓的框架支撑体系主要是以框架为建筑的基本结构，其在应用中会沿着建筑物的横向、纵向和建筑中其他主轴方向设置一定数量的支撑桁架结构体系。它和框架结构体系具有一定的共同点，即框架支撑体系也具备灵活多样的特点，且在设计、生产和施工环节都比较方便；不同的是框架支撑体系比框架结构的抗侧能力更强，可以与框架体系进行协同性工作，在建筑中应用刚度比较大的支撑桁架，可以帮助结构体系减少水平剪力，减少建筑结构侧移。

2.3 框架剪力墙体系

框架剪力墙体系是指在建筑框架结构中设置一定的剪力墙，保证其与框架结构可以一同工作。在多层建筑结构设计中，将多种结构体系有效融合在一起，可以共同抵抗建筑中的水平荷载。框架剪力墙体系主要承载竖向荷载，同时也会承担少量的水平荷载。将框架剪力墙体系应用到多层结构设计中，可以承担80%以上的水平剪力，大大提高建筑结构的侧向刚度。该体系是一种双重抗侧力体系，不仅可以实现剪力墙与框架的协同工作，同时还能够合理控制建筑层间的位移，降低非结构构件在地震灾害破坏时的强度。

2.4 框架核心筒体系

框架核心筒体系即在剪力墙结构内筒四周设置筒体，使之形成一个封闭的核心筒体。该体系是现代高层建筑中经常采用的结构形式，近年来在多层建筑结构中也得到了充分的应用。它具有抗扭能力强、抗侧刚度大等优势，主要应用在建筑中的楼梯间、电梯间和卫生间等区域。采用框架核心筒体系，不仅能够使建筑材料得到合理利用，同时还能够达到理想的建筑效果。但是这种体系延性较差，因此在常发生地震的地区应采取一定的防护措施。

3 优化多层框架结构设计的有效策略

目前，多层框架结构已被我国大部分建筑企业采用，但在多层框架结构设计中所遵循的理念大多都是照搬其他国家建筑行业的优秀设计理念和成熟经验，缺乏创新性，因此导致多层框架结构设计无法满足多层建筑的实际需求。特别是进入建筑施工阶段后会暴露诸多问题，这对多层框架结构设计的长远发展十分不利。为了改变这一现状，笔者提出了优化多层框架结构设计的有效策略。

3.1 借鉴国外经验，结合实际需求创新

国外一些发达国家对多层框架结构设计的研究比较深入，在长期研究和具体实践中已形成了一套相对较为完善的多层框架结构设计理念和方法；而相比而言，我国还存在一定的不足。为了使多层框架结构设计更加完善和合理，我国建筑设计单位应积极借鉴国外优秀设计经验，而并不是照搬照抄，应结合多层建筑结构设计实际需求进行相关设计。在多层框架结构设计过程中，需要全面分析国外多层框架结构设计理念方法等内容，看其是否和建筑需求具有一致性，合理借鉴优秀设计方法及理念，并科学融入我国多层结构设计的创新元素，从而推动多层框架结构优化设计的进一步实现。

3.2 总结设计经验，优化设计理念

多层框架结构设计形式虽然在我国起步相对较晚，但在近几年的多层框架结构设计中，我国设计单位和人员在实践中也积累了一定的经验。工作经验可以说是一笔宝贵的财富，因为它是亲身经历总结的经验。设计人员要提升自身多层框架结构的设计水平，就要通过实践活动不断总结不同建筑物的多层框架结构的设计经验；在设计中，要紧跟时代潮流，将具有时代气息的设计理念合理地融入到多层框架结构的设计中，为多层框架结构设计注入新的源泉，从而达到优化多层框架结构设计的目的。

3.3 定期培训，提升设计人员综合素质

多层框架结构设计要求设计人员不仅要具备较高的专业素养，同时还要具备丰富的设计经验。然而，我国多层框架结构设计人员普遍缺乏全面、系统的专业知识和具有时代气息的先进设计理念，这是无法实现多层框架结构优化设计的主要障碍之一。必须解决这一问题，才能从根本上实现多层框架结构的优化设计，这就要提升设计人员的专业素养和设计创新意识。设计单位应定期开展培训工作，实时掌握多层框架结构设计的新要求、新方法，使多层框架结构设计满足建筑要求，在实现多层框架结构优化设计的同时，提升设计人员的综合素质。

4 结束语

多层框架结构设计是建筑工程项目建设中的一项重要内容，其设计效果与建筑项目的整体效益有着直接性联系，在建筑工程中占据举足轻重的地位。在实践中，不断创新多层框架结构的设计理念和方法，可以实现多层框架结构的优化设计，从而保证后期建筑施工的顺利开展。

参考文献

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[3]张红，王新贵，杜传金.多层轻钢框架结构的特点及优化设计[J].城市建设理论研究（电子版），2013（06）.

〔编辑：李珏〕