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摘要：基于我国经济的快速增长，使得建筑行业得到了飞速发展，对此，人们也越来越注重建筑工程实用性，为了更好的满足人们对建筑的多样化需求，就必须要提升对高层建筑框架结构的设计水准，实现建筑的实用性与美观性都能跟得上时代的发展。在实际的工程建设中，框架结构的设计是整个建筑工程中最基础，也是最重要的一项工作，要想确保后期工程施工的安全性，就必须要提前打好稳固的基础。对此本文主要针对高层建筑工程的框架结构设计进行了充分且深入的探究。
关键词：框架结构设计;建筑结构设计;应用
0 引言
框架剪力墙结构是建筑工程中常见的结构形式，常用于抗震建筑、高层建筑中，如办公建筑、高层住宅建筑等。在框架剪力墙建筑中，由框架梁、剪力墙组成结构支撑体系，框架梁结构厚度较大，局部存在露柱、露梁等问题，即房间内局部梁、柱凸出，该问题在大户型建筑中影响较小。在中小户型建筑中，由于其面积小、层高小，框剪结构凸出的梁柱不仅占用了室内使用空间，而且影响了室内装修和房间布置，降低了框剪结构建筑空间利用率，且一定程度上影响了室内空间舒适度和空间格局美观性。结合该问题，本文以某建筑工程为例，深入研究了高层建筑框剪结构设计优化策略，以期提高住宅建筑结构设计科学性、合理性。
1 混凝土框架结构设计概述
在进行混凝土框架结构设计时，要求设计人员始终持以认真、细致的工作态度，降低在设计环节中发生问题的概率。从综合角度来分析，在具体设计的过程中，混凝土与钢材均是工程建设中的主要材料。相关人员在具体设计时，要严格掌控工程建构的承载力，分析施工周边的生态环境、气象条件与抗震能力、抗腐蚀性与耐久性等情况。在面对不同混凝土工程时，诸多建筑行业会依照工程承载规范予以计算，可以针对其实施分类处理，将各项数据进行整合处理。依据所得混凝土承载结构选择混凝土构件截面数值，若无法与数值标准匹配，要及时调整整体构件。
2 建筑工程框架结构工程的主要特征
近几年，随着城市人口的急剧增加，高层建筑拔地而起，对此，建筑工程中的竖向构件所要承受的外在荷载也在逐年增加，所以，施工单位要不断加大建筑工程的墙体尺寸与柱体尺寸，这样才能达到提升其承重力的目的。另外，建筑工程中的构件还需要承受外界风力与地震带来的荷载，不管是哪种荷载都是以竖向方式分布的，对建筑工程的总体高度有较高的敏感度，如，地震荷载。在建筑工程的总体高度较低时，对于荷载的设计只需要考虑部分动荷载与恒定荷载，并且对于建筑工程中的柱体以及墙体等结构都没有太高的要求。在进行框架支撑系统的设计过程中，在没有特殊的承载要求时，就可以不用增加梁以及柱体的尺寸，一般只增加板就可以了。在进行高层建筑的墙体、柱体以及梁等结构的设计时，要对其结构布局以及特殊性材料的应用进行综合考虑。在进行框架结构的施工时，可以采用刚接方式以及铰接方式来连接工程中的柱与梁，这样不仅可以增加高层建筑的承重能力，同时还能有效抵抗高层建筑在使用过程中的竖向荷载与水平荷载。
3 框架结构设计的基本原则
在进行框架结构设计时，设计师要遵循好以下三个原则：第一，刚柔适度原则。如果建筑工程框架结构的刚度过大，那么其柔韧度就会受到影响；反之，如果柔韧度过大时，建筑工程的框架就会容易发生变形。对此，设计人员要严格确保刚柔设计的科学性与合理性，避免其因设计不合理，使建筑质量受到影响。第二，主次分明原则。在建筑工程的整体框架中，不同的构件多表现出的作用也存有差异，对此，设计人员要深入分析设计重点，并遵照主次分明原则，在保证整体结构具有统一性与协调性的基础上，来提升其应对外力的抵抗能力。第三，多道防线设计的原则。多层建筑物在建好以后会面临外力的侵袭，为保证建筑物的安全，在框架结构安全体系构建中，要进行层层设防，采取多道防线设计的原则，以保证所有抵抗外力的结构能够充分发挥抵抗外力的作用。
4 混凝土框架结构设计过程常见问题
4.1 基础结构损害
在具体进行混凝土框架结构设计环节，一般会忽视整体建筑物沉降而引发的附加应力方面的影响，从而使得混凝土框架结构出现不规则沉降或发生非常规变形。依照有关调查可以得知，地下室混凝土框架结构一般会发生柱下承台方面的问题。基地地模构造相对繁杂，因其具备数量较大的放坡与阴阳角，会加大钢筋混凝土结构设计方面的难度。配筋与断面要在原本的设计基础上予以设计，但截面高度的计算的标准为柱中心距的1/12-1/18。在计算拉力的阶段中，要以纵向钢筋衔接的柱子为准，柱子可以承受最大轴力的10%运用在拉力计算中。另外计算底层位移与高度，设计师则要设计一个基础拉梁。在设计的基础上拉梁应为高层楼房一层的输入，那么可把基础拉梁顶面到基础顶面的高度当作底层高计算的准则。
4.2 上部结构缺陷
在工程项目中，框剪混合结构布置以及剪力墙布置，均要达到科学合理性与均匀性的标准，然而在具体设计时，设计均匀性不够或基础结构损害问题层出不穷，导致混凝土框架结构出现集中承重的情况。若承重指标大于设计标准范围，会加大安全隐患。在框剪衔接方面，由于基础结构设计难度变大，且均匀布置效果不佳、刚度条件不够，难以有效连接两者，在框剪混合结构设计时，要达到多道防护的标准。
5 建筑框架结构设计的基本要点
5.1 边柱节点设计
随着城镇化建设的不断加快，不论是民用建筑还是工用建筑，大部分都是以高层或多层的形式出现，也正是因为建筑工程高度的增多，才使得建筑工程的内部结构压力逐步增加。边柱节点的设计在建筑工程的框架结构设计中始终都属于比较繁杂的一项设计工作，尤其是对高层建筑的框架结构中顶层风荷载力的设计。在大多数的高层建筑的最顶端，都会出现房柱偏离中心的现象，从而致使高层建筑的最顶层的边柱节点偏离中心只有0.5倍的柱截面高度。
一旦出现此类问题，相关人员就需要结合着建筑工程的实际情况进行整改。通常情况下，在高层建筑的顶层框架中，必须要有两根以上的柱与梁，并且要求柱的宽度要远超于梁的宽度。
5.2 严格控制混凝土框架结构尺寸
在工程实施的过程中，合理控制施工环境温度，过低或过高的施工温度会在不同程度上影响施工材料的性能。施工材料在完成施工后，由于外部荷载等方面的因素，会发生一定的形变问题，导致混凝土框架结构不稳，甚至发生混凝土开裂的情况。为了预防各类问题的出现，确保混凝土框架结构设计的精准性与科学合理性，尤其要严格掌控建筑结构尺寸。重视结构中涉及的非线性设计内容，简化其中过于冗杂的结构，提升整个建筑受力的稳定性与均匀性。
5.3 梁体与柱体中心线重合
在进行混凝土框架结构设计时，务必要确保梁体与柱体中心的重合性，若出现柱体与中心线并未重合的情况，设计人员要采取相应对策来调整，预防工程结构中出现的质量问题。在设计工作中要考虑工程建设施工条件，避免影响工程周期，从设计层面上分析，框架结构的梁体与柱体中心线能否重合，关乎建筑结构的稳定性。因此，设计人员要依照建筑构成选择适宜的设计方式，科学设定中心线偏心距，提升混凝土框架结构的安全可靠性。
5.4 框架柱调整优化
在工程商业建筑中，框架剪力墙角柱、边柱向内形成凸角，影响商业建筑平面布置和通行安全，业主提出结构优化要求。经与业主沟通，在结构体系保持不变的情况下，保持一定截面的框架剪力墙角柱、边柱有利于结构安全和结构经济性，过度减小柱截面将导致工程成本大幅增加，并影响建筑结构抗震性能，因此，在原结构设计上以适当缩小边柱、角柱凸出部位截面面积为主,通过增加型钢、提高混凝土强度和改变柱截面尺寸实现框架柱结构优化，即不改变原结构体系前提下，仍采用框架剪力墙柱结构，保证框架二道防线作用，保证合理框架倾覆力矩占比，以满足建筑结构安全和抗震性能实现要求。（a）以型钢柱取代框架柱。将原框架柱变更为型钢柱，在保障结构抗震性能和承载力的基础上，最大限度减小凸出柱体体积。（b）提高混凝土强度。在保留合理柱截面尺寸和柱刚度的情况下，通过提高框架柱混凝土强度和配筋，混凝土强度由C30提高为C40，配筋由1.0调整为1.2，可满足原结构设计抗剪力和承载力性能要求。
5.5 提高设计人员专业素质
重视人才引进，充实力量，打造一支具有专业技术和专业水平的建筑设计团队，从根本上提高房屋设计的能力与水平。通过培训提高建筑设计师的专业素质，通过制度规范设计人员的执业行为。建立相应的标准体系，规范设计，提高设计人员的专业素质。设计人员要客观严谨地分析项目的结构特点和结构构件的功能，提高工程设计质量意识，认真进行设计工作。社会也要尊重设计师的专业意见，理解他们从事的工作的特殊性。企业可以采取奖励的方式，对设计人员建立奖惩制度，有效提高设计人员的责任心和积极性，激励设计师认真开展设计工作，从而保证设计质量。
5.6 施工图纸设计必须科学合理
图纸是建造房屋的重要基础。设计房屋时，必须注意图纸设计的质量。通过图纸设计，建筑物满足了结构的功能需求，注重建筑结构的设计，形成了科学合理的城市规划，完成了图纸的实施，提高了建筑质量。工程图的设计必须遵循国家规范和标准，正确使用尺寸，线条类型和图例等元素，并讲好工程语言的“普通话”。必须通过规范科学的验证公式，提高数据应用技能，并对房屋结构进行相关分析，以确保建筑图纸的设计更加科学有效。工程图的设计应与项目现场相协调，充分考虑当地的自然环境，气候条件，地质和水文学，周围土壤的形状，房屋的位置和其他因素，并结合详细的研究数据，为施工提供科学依据。
5.7 结合相关参数进行结构设计优化
房屋建筑结构设计优化工作具体过程可通过建立结构设计优化模型、计算方案选择、程序创新及结果分析几个方面进行具体实施。具体而言，在结构设计优化时，可建立相关函数模型，以提高结构设计优化的有效性。对于钢结构的优化设计，可通过函数模型中分析其截面尺寸等参数，从而实现对钢结构施工成本的控制。此外，对于结构的稳定性和耐久性，设计人员可从房屋的尺寸、结构的牢固性等多方面加以考虑，从而实现设计优化。
5.8 科学设计结构缝
房屋结构间隙的设计是房屋的重点，结构间隙设计水平的提高可以保证房屋的强度，刚度和稳定性，增加房屋的空间。因此，必须结合自然条件，地理因素和施工技术来设计合理的结构间隙，使房屋的安全性得到改善。以质量为基础，提高综合实力，确保设计效果。在当前的设计运营中，公司必须确保房屋质量并提高设计结构缝的能力，以有效地确保房屋的稳定性并避免房屋建设项目的崩溃。相关设计师应以现场为基础，在项目现场查看各种深入的数据，进行相关的调查和分析，并在拥有大量建筑物的前提下捕获建筑物的布局并设计结构节点。
6 结语
综上所述，建筑行业的快速发展能够有效的推动我国的经济发展，然而，建筑设计又是建筑工程施工中最重要的组成部分，只有完善好建筑工程中的结构设计，才能最大限度的确保建筑工程投入使用的可靠性与安全性，我们都知道，只要一个工程开始了施工的第一步，那么前期的结构设计将无法更改，对此，就需要相关的设计人员严格结合建筑的实际情况与最为精准性的数据来完成相关结构的设计工作，这样的工程流程对于减少人力、物力、财力等具有非常重要作用。
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