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浅谈建筑结构设计中框架结构设计探讨

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：万华

[导读] 摘要：在框架结构设计中，还应认识到结构设计一旦出现问题，将导致工程整体结构稳定性、安全性受到较大影响。

        咸宁市勘察建筑设计院湖北咸宁 437100
        摘要：在框架结构设计中，还应认识到结构设计一旦出现问题，将导致工程整体结构稳定性、安全性受到较大影响。为保证结构安全，还应掌握框架结构特点，遵循结构设计原则，采取科学方法进行框架结构设计，使结构配筋、中板设计等问题得到妥善处理，继而为工程的可持续发展提供保障。
        关键词：建筑结构设计；框架结构；设计
        1、引言
        建筑工程结构设计师遵循刚柔适度原则、主次分明原则以及多道防线原则，通过科学设置基础系梁、判定处理结构薄弱层、注重楼板开洞结构、处理框架梁柱偏心问题以及合理选用计算参数的主要策略，可以让建筑工程中框架结构设计工作得以高质量完成。
        2、现代建筑中框架结构特点
        着建筑行业的快速发展，框架结构建筑数量逐渐增多，人们对框架结构建筑工程的关注度也在不断提升。通过对框架结构进行合理应用，可以让建筑工程空间得以节省，同时对室内设计具有积极影响。现代建筑中框架结构特点可以归纳为以下几个方面。
        （1）现代建筑框架结构施工中原材料使用相对较少，可以让施工成本得到有效降低，并可以让建筑空间得到灵活划分。（2）可以让建筑平面布置的灵活性、协调性得到保证，在一些空间相对较大建筑工程中，框架结构设计优势较为明显。（3）梁柱结构标准化程度容易实现，可以在建筑工程质量得到保证的同时，缩短施工工期，进而保证施工进度计划全面落实。（4）现浇混凝土框架结构建筑工程具有较高的整体性、刚性，利用科学设计方法可以多样化改造梁柱截面形状，让人们对结构设计多样化需求得到满足。
        3、建筑框架结构设计原则
        3.1、刚柔适度
        在建筑框架结构设计中，需要做到刚柔适度。如果柔度过大，结构容易发生较大变形，出现整体倾覆危险。如果刚度过大，将造成结构整体柔韧度不足，在遭受外力破坏时容易发生严重损坏。在结构体系建设中，应做到弹性适中，在所有构件达到一定强度的同时，能够保持结构相互协调，促使建筑延性得到增强。所谓的延性，就是结构在承载较大环境中发生的最大限度变形。
        3.2、多道防线
        在结构设计中，需要根据设防层数确定结构体系的安全水平。发生灾难后，应保证各种构件能够合作提供抵抗力，确保建筑物维持稳定。如果仅依靠单个构件，容易导致结构发生损坏。如在土建结构设计中，相较于单墙，多肢墙可以发挥更大作用。完成多道设防，在结构因承载力发生事故的情况下，在一个构件发生损坏后，还有其他构件能够对压力进行承载，因此保证结构安全。
        3.3、分清主次
        在框架结构中，容易发生强剪弱弯、强柱弱梁现象，因此需要做好钢结构设计，以便使结构稳固性得到增强。做到分清主次，就是合理进行梁、柱强度设计，做到取大舍小。因为从本质上来讲，建筑结构设计无法做到绝对安全，只能尽可能保证主体结构不发生破坏。对梁和柱的主次地位进行区分，能够保证在框架结构受损后，即便梁倒塌柱也不会倒塌，而并非是梁倒塌后柱随之倒塌。柱之所以比梁要达到更大强度，主要是为了增强结构抵抗外力的能力。
        4、建筑结构设计中框架结构设计策略
        4.1、框架结构基础设计
        在框架结构基础设计上，通常需考虑地基承载力等因素，针对软弱地基可采用柱下条形基础,提高软弱下卧层的承载力。当柱下扩展基础宽度超过4m时，需做好基础部位的适当加宽设计，并且对连接部位适当加强。针对新建钢筋混凝土框架结构，应将新旧基础间的净距控制在基础间高度差的2倍左右，或采用打抗滑桩的方式做好基础的加固，并通过调节基底附加应力的方式保障新旧钢筋混凝土框架结构在高度、层数上的一致性。
        4.2、截面尺寸的选择
        梁柱截面尺寸是混凝土框架结构设计的基础，应依托梁端塑性铰的形成保障梁体延性，确保柱端在屈服后的非弹性变形能力可有效抵抗地震作用，使节点保持弹性工作状态。基于此，应严格依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2019）进行梁、柱截面尺寸的选择，确保柱与梁的线刚度比值大于1，柱端截面抗弯能力大于梁端，使强震作用下柱端截面屈服产生的塑性转动小于梁端，防止形成层侧移机构，以此增加延性，满足强柱、弱梁、强节点的构造要求。
        4.3、加强配筋设计
        框架结构主要采用钢筋混凝土材料，钢筋用于对一定范围拉力进行承载，混凝土用于承载压力。在框架结构设计过程中，还应做好结构配筋设计，以便使结构的稳定性得到增强，能够更好抵抗外部作用力。按照《混凝土结构设计规范》，需要加强框架结构中梁、柱等结构的配筋管理，保证结构配筋率合理，以便使结构变形、裂缝等问题得到防治。实际在结构设计过程中，可以采用TAM、SATWE等软件完成结构配筋计算，对梁、柱等结构的刚度、柔度、强度等进行分析，保证结构设计的合理性。框架柱的配筋率一般较低，纵向受力钢筋配筋率在1%~3%之间，梁配筋率在0.4%~1.5%范围。

                                  图1框架梁外挑情况
        4.4、重视结构抗震
        在框架结构中，想要使结构质量得到增强，还要重视结构抗震设计。目前为满足装修施工等需要，通常在建筑顶部设置吊顶等结构，使得柱间填充墙无法达到顶部。此外，在墙上任意位置进行门窗洞口设置，也将引起同样问题，最终导致结构出现短柱构造。而一旦发生地震，短柱拥有较大刚度，容易对地震作用进行吸收，导致结构受剪。在结构抗剪强度不足的情况下，就容易发生脆性错断或交叉裂缝，继而导致结构破坏，严重时将引起倾覆。针对这一问题，还要加强框架结构抗震分析，使短柱楼层约束得到尽可能减弱，如采用铰接方式加强梁柱连接，并通过增加箍筋保证结构稳固，应尽量选择螺旋箍筋、复合箍筋等性能优良的箍筋，使结构受力性能得到增强。
        5、结束语
        建筑行业对我国经济发展有着较大的推动力，其中建筑设计在整个建筑工程中占据着十分重要的地位，只有做好建筑的结构设计，才能够保证建筑最终的可使用性，一旦工程进入施工阶段，设计就无法更改，因此，设计师需要根据实际的建筑情况和准确的数据进行建筑框架结构设计，以此减少人力、物力及资金的浪费。除此之外，为了提高工用与民用建筑高层框架结构设计的合理性、科学性，设计师需要不断提升自己的专业能力，强化自己的技能，为我国城市化发展作出贡献。
        参考文献
        [1]范熠.现代建筑中框架结构设计[J].建材与装饰,2019(29):107-108.
        [2]马捷.框架结构设计在建筑结构设计中的应用探讨[J].住宅与房地产,2019(28):68.