芻議多層框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計

蘇東進

摘 要：合理進行多層框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，可以提升建筑結(jié)構(gòu)的強度、質(zhì)量和抗震性能，但其作用力在合理設計多層框架結(jié)構(gòu)的前提下才能實現(xiàn)，所以做好多層框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計十分重要。簡單闡述了多層框架結(jié)構(gòu)的基本特點，重點分析了優(yōu)化多層框架結(jié)構(gòu)設計的有效策略，以供后期參考。

關(guān)鍵詞：多層；框架結(jié)構(gòu)；優(yōu)化；設計

中圖分類號：TU375.4 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0027-02

1 多層框架結(jié)構(gòu)的基本特點

多層框架結(jié)構(gòu)是目前國內(nèi)外建筑行業(yè)廣泛應用的結(jié)構(gòu)形式，尤其是在辦公樓、住宅樓和旅館等樓層較多的建筑中應用更多，其在實踐中已逐漸形成一種工業(yè)化生產(chǎn)新型模式，能夠滿足建筑行業(yè)的功能需求。多層框架結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)中起步相對較晚，具有較大的適用性和發(fā)展空間，在應用中具有鮮明的特點，主要表現(xiàn)在基礎簡單、地震作用性小、建筑表現(xiàn)力強、設計理念具有創(chuàng)新性、節(jié)約鋼材且整體效果美觀，符合我國現(xiàn)代建筑的設計理念。基于多層框架結(jié)構(gòu)在建筑設計中的優(yōu)越性，其將來很有可能成為建筑的主要結(jié)構(gòu)設計形式，促進建筑行業(yè)的進一步發(fā)展。

2 多層框架結(jié)構(gòu)體系類型概述

2.1 框架結(jié)構(gòu)體系

框架結(jié)構(gòu)體系指的是建筑物的縱向、橫向在設計中均采用框架作為抗側(cè)力和承重的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)建。在建筑中利用該框架，則鋼柱與鋼梁的連接應是半剛接、剛接或者鉸接，不適合選擇全面鉸接?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系在平面布置中具有靈活性和多樣性的特點，在應用中不需要承載墻體的重力，可以為建筑創(chuàng)造更大的室內(nèi)空間。另外，框架結(jié)構(gòu)體系易于標準化生產(chǎn)，在施工中應用較為方便，且剛度在框架各結(jié)構(gòu)分布較均勻，自振周期較長，因此具有一定的抗震性能。

2.2 框架支撐體系

所謂的框架支撐體系主要是以框架為建筑的基本結(jié)構(gòu)，其在應用中會沿著建筑物的橫向、縱向和建筑中其他主軸方向設置一定數(shù)量的支撐桁架結(jié)構(gòu)體系。它和框架結(jié)構(gòu)體系具有一定的共同點，即框架支撐體系也具備靈活多樣的特點，且在設計、生產(chǎn)和施工環(huán)節(jié)都比較方便；不同的是框架支撐體系比框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)能力更強，可以與框架體系進行協(xié)同性工作，在建筑中應用剛度比較大的支撐桁架，可以幫助結(jié)構(gòu)體系減少水平剪力，減少建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移。

2.3 框架剪力墻體系

框架剪力墻體系是指在建筑框架結(jié)構(gòu)中設置一定的剪力墻，保證其與框架結(jié)構(gòu)可以一同工作。在多層建筑結(jié)構(gòu)設計中，將多種結(jié)構(gòu)體系有效融合在一起，可以共同抵抗建筑中的水平荷載。框架剪力墻體系主要承載豎向荷載，同時也會承擔少量的水平荷載。將框架剪力墻體系應用到多層結(jié)構(gòu)設計中，可以承擔80%以上的水平剪力，大大提高建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。該體系是一種雙重抗側(cè)力體系，不僅可以實現(xiàn)剪力墻與框架的協(xié)同工作，同時還能夠合理控制建筑層間的位移，降低非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震災害破壞時的強度。

2.4 框架核心筒體系

框架核心筒體系即在剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)筒四周設置筒體，使之形成一個封閉的核心筒體。該體系是現(xiàn)代高層建筑中經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)形式，近年來在多層建筑結(jié)構(gòu)中也得到了充分的應用。它具有抗扭能力強、抗側(cè)剛度大等優(yōu)勢，主要應用在建筑中的樓梯間、電梯間和衛(wèi)生間等區(qū)域。采用框架核心筒體系，不僅能夠使建筑材料得到合理利用，同時還能夠達到理想的建筑效果。但是這種體系延性較差，因此在常發(fā)生地震的地區(qū)應采取一定的防護措施。

3 優(yōu)化多層框架結(jié)構(gòu)設計的有效策略

目前，多層框架結(jié)構(gòu)已被我國大部分建筑企業(yè)采用，但在多層框架結(jié)構(gòu)設計中所遵循的理念大多都是照搬其他國家建筑行業(yè)的優(yōu)秀設計理念和成熟經(jīng)驗，缺乏創(chuàng)新性，因此導致多層框架結(jié)構(gòu)設計無法滿足多層建筑的實際需求。特別是進入建筑施工階段后會暴露諸多問題，這對多層框架結(jié)構(gòu)設計的長遠發(fā)展十分不利。為了改變這一現(xiàn)狀，筆者提出了優(yōu)化多層框架結(jié)構(gòu)設計的有效策略。

3.1 借鑒國外經(jīng)驗，結(jié)合實際需求創(chuàng)新

國外一些發(fā)達國家對多層框架結(jié)構(gòu)設計的研究比較深入，在長期研究和具體實踐中已形成了一套相對較為完善的多層框架結(jié)構(gòu)設計理念和方法；而相比而言，我國還存在一定的不足。為了使多層框架結(jié)構(gòu)設計更加完善和合理，我國建筑設計單位應積極借鑒國外優(yōu)秀設計經(jīng)驗，而并不是照搬照抄，應結(jié)合多層建筑結(jié)構(gòu)設計實際需求進行相關(guān)設計。在多層框架結(jié)構(gòu)設計過程中，需要全面分析國外多層框架結(jié)構(gòu)設計理念方法等內(nèi)容，看其是否和建筑需求具有一致性，合理借鑒優(yōu)秀設計方法及理念，并科學融入我國多層結(jié)構(gòu)設計的創(chuàng)新元素，從而推動多層框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的進一步實現(xiàn)。

3.2 總結(jié)設計經(jīng)驗，優(yōu)化設計理念

多層框架結(jié)構(gòu)設計形式雖然在我國起步相對較晚，但在近幾年的多層框架結(jié)構(gòu)設計中，我國設計單位和人員在實踐中也積累了一定的經(jīng)驗。工作經(jīng)驗可以說是一筆寶貴的財富，因為它是親身經(jīng)歷總結(jié)的經(jīng)驗。設計人員要提升自身多層框架結(jié)構(gòu)的設計水平，就要通過實踐活動不斷總結(jié)不同建筑物的多層框架結(jié)構(gòu)的設計經(jīng)驗；在設計中，要緊跟時代潮流，將具有時代氣息的設計理念合理地融入到多層框架結(jié)構(gòu)的設計中，為多層框架結(jié)構(gòu)設計注入新的源泉，從而達到優(yōu)化多層框架結(jié)構(gòu)設計的目的。

3.3 定期培訓，提升設計人員綜合素質(zhì)

多層框架結(jié)構(gòu)設計要求設計人員不僅要具備較高的專業(yè)素養(yǎng)，同時還要具備豐富的設計經(jīng)驗。然而，我國多層框架結(jié)構(gòu)設計人員普遍缺乏全面、系統(tǒng)的專業(yè)知識和具有時代氣息的先進設計理念，這是無法實現(xiàn)多層框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的主要障礙之一。必須解決這一問題，才能從根本上實現(xiàn)多層框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計，這就要提升設計人員的專業(yè)素養(yǎng)和設計創(chuàng)新意識。設計單位應定期開展培訓工作，實時掌握多層框架結(jié)構(gòu)設計的新要求、新方法，使多層框架結(jié)構(gòu)設計滿足建筑要求，在實現(xiàn)多層框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的同時，提升設計人員的綜合素質(zhì)。

4 結(jié)束語

多層框架結(jié)構(gòu)設計是建筑工程項目建設中的一項重要內(nèi)容，其設計效果與建筑項目的整體效益有著直接性聯(lián)系，在建筑工程中占據(jù)舉足輕重的地位。在實踐中，不斷創(chuàng)新多層框架結(jié)構(gòu)的設計理念和方法，可以實現(xiàn)多層框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計，從而保證后期建筑施工的順利開展。

參考文獻

[1]宣翔.多層框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略及算法實現(xiàn)[J].商品與質(zhì)量：建筑與發(fā)展，2012（05）.

[2]邵珍奇.多層鋼框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計分析[D].西安：西安建筑科技大學，2009.

[3]張紅，王新貴，杜傳金.多層輕鋼框架結(jié)構(gòu)的特點及優(yōu)化設計[J].城市建設理論研究（電子版），2013（06）.

〔編輯：李玨〕