框架结构设计在建筑结构设计中的应用研究张欣

发表时间:2020/6/8   来源:《科学与技术》2020年第4期   作者:张欣
[导读] 框架结构是指以梁和柱为主要组成单元构成结构承重体系

         摘要:框架结构是指以梁和柱为主要组成单元构成结构承重体系,来抵抗水平荷载和竖向荷载。在目前的建筑结构设计中应用十分广泛。但实际上在设计、施工时仍有许多问题存在,本文就框架结构设计在建筑结构设计中所遇到的一些问题进行探究,并给出相应的具体解决途径。
         关键词:框架结构;建筑结构设计;承重体系
1.引言
         框架结构具有很多空间上和结构上的设计优点,非常适合于设计一些需要较大自由空间的建筑结构体系。框架结构的梁和柱构件易于预先设计制作,具有标准性。经常在工厂中先做出预制构件,在采用装配整体式结构安装,大大地缩短了施工工期,提高了施工效率。例如使用现浇混凝土框架结构时,它的整体性能良好,刚度大,经过设计后也有一定的抗震效果。且对于一些特殊的设计,梁和柱的浇注可以实现制作成各种理想的截面形状。框架结构是建筑结构设计中非常重要的一个环节,也是最基础的环节。设计人员应当根据有关规定和规范标准进行科学合理的框架结构设计。
2.框架结构概述
2.1框架结构的概念
         建筑框架结构是一种由梁和柱用刚接或铰接的方式连接起来形成的建筑承重结构,用以抵抗建筑在使用时产生的水平应力与竖向荷载[1]。而建筑结构中的墙体、楼板仅仅起到分割空间的作用,并不承担水平载荷或应力。所以可以选择使用一些清洁原料来制作墙体或楼板,一方面降低了建筑整体的重量。另一方面也实现了能源的节约。由于框架结构的材料是可以进行预生产、规模化生产的,生产成本较低且效率高。而在工程应用中的质量也能得到保障。因此在建筑工程中框架结构得到了较为广泛的应用。
2.2框架结构的特点
         材料用量少,框架结构主单元受力而墙体不受力,可以更加灵活地调配空间布置和平面布置。采用整体装配式施工可以大幅度缩短施工时间。在确保工程施工质量的同时,能够保障整个工程能够按期完工。由于现场浇注的特点,可以使得梁、柱在截面形状、相关尺寸、外观造型等方面有着良好的多样性,适合一些创新型的建筑,而对于传统建筑也能游刃有余。
         高层建筑框架结构的设计,有关规范虽已有详细规定,但在对高层建筑实施框架结构设计过程中,必须要基于理论基础,通过具体框架设计设施实践,从中汲取实践经验,不断丰富高层框架结构设计知识,提升设计水平,为高质量的建筑工程建设打下良好的基础[2]。
3.建筑结构设计中框架结构设计流程
3.1选择合适的截面尺寸进行结构设计
         在《混凝土结构设计规范》的规定范围内,对混凝土框架结构进行合理的截面尺寸设计。既要确保梁端有较强的塑性,也要确保柱端在非弹性状况下能具备较强的抗震能力。总的来说,也就是要做好强柱、弱梁、强节点的截面设计。同样也可以按照具体施工要求或用户要求做一些艺术化处理,提高美观程度。


3.2 合理调配梁柱配筋率
         对于框架结构设计,梁和柱的配筋应当合理地把控一个合适的范围。确保整体的配筋率要在《混凝土结构设计规范》的最大配筋率和最小配筋率范围之内。在结构整体受力体系中,梁和柱的配筋率将影响到混凝土整体结构的轴心位置与梁和柱的抗拉强度,影响框架结构整体的抗震等级。因此,在设计梁和柱的配筋率时,必须按照《混凝土结构设计规范》的相关要求进行合理的调配。
4.建筑结构设计中框架结构存在的问题以及处理方法
4.1框架结构薄弱层的设计
         在框架结构的设计过程中常常会出现薄弱层。薄弱层的存在将会降低整体建筑结构的抗震性能。通常可以利用降低基础埋深,改变薄弱层相连接的层高或者是提升框架结构薄弱层抗侧移刚度的方法来避免出现薄弱层。而一旦出现了薄弱层,则应该按照相关规定去补救。
         判断薄弱层也是预防薄弱层的一个重要方法,对可能是薄弱层的楼层做好预先处理,这对之后的施工有益。判断薄弱层出现的三种方法如下:1.经过计算来判断。通过一些相关分析软件结合现行标准,依据这些判别标准在软件中进行预先设置。如经计算发现结构的抗侧移刚度出现不均匀现象,或是楼层的承载力发生突然变化,这些都说明此层为薄弱层。2.由设计人员指出。设计人员结合以往的设计经验,参照相关的规范要求及规定,在设计的过程中直接指明哪一层是薄弱层。3.强制认定的方法。如果框架结构的垂直抗侧力构件设置的不连贯。或是楼层承载力不符合标准的要求,则将该层强制认定为薄弱层。
4.2基础梁的设计问题
         在基础梁的设计过程中梁的位置设置是极为关键的一个步骤。在埋设深度方面必须要确保达到一个非常合适的程度。不能太深,也不能太浅。在实际设计过程中,如果基础的埋深过深,造成首层计算高度过大时,基础梁可以设置在正负零处,按增加一层的框架梁来展开设计工作。埋设部分则应当采取其他的方式来进行预处理,确保建筑结构能拥有良好的抗震能力。由于基础梁会承担后期楼梯柱、墙体等荷载,因此在实际设计的过程中应适当的增加梁截面的大小和配筋。提升它自身的承载能力,防止后期产生承载力不足的意外。
4.3纵向框架的设计问题
         在框架结构设计的过程中,基于对提高整体抗震性能的考虑,应当重视纵向框架的设计问题,将其看作与横向框架一样重要。而在许许多多的实际设计案例中,设计人员都只是按纵向普通的连续梁进行了有关设计,而对梁的跨中、支座处的配筋等方面明显没有用心设计,这大大降低了整体建筑结构的抗震性能。因此设计人员在设计框架结构时,应对纵向框架也给予充分的重视,使得纵向框架与横向框架能够更好的合作抵抗外部荷载,全面提升建筑结构的抗震性能。
总结:在当前建筑行业整体欣欣向荣,发展前景良好的状态下,提高施工效率的同时保证整体结构强度十分重要。可以看出,框架结构是十分适合于高层建筑的建设的。未来的建筑行业必定趋向于多样化发展,也会对工期有更加严格的要求。顺应时代的发展必定是对的发展,在框架结构的基础上,可以有很多新的思想理念产生,促进建筑行业向未来大踏步发展。
参考文献:
[1]李翔.框架结构设计在建筑结构设计中的应用研究[J].《城市建筑》,2019,016(011):87-88
[2]宋小娟.框架结构设计在建筑结构设计中的应用研究[J].《商品与质量》,2019,000(018):278
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