多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理 刘锋1

发表时间:2021/6/8   来源:《基层建设》2021年第4期   作者:刘锋1 张爽2
[导读] 摘要:在现阶段的部分结构中,更多的是以框架结构作为承重的主体,相应的建筑墙面不再作为承重墙来进行设计。
        1山东华科规划建筑设计有限公司  山东聊城  252000 2聊城市安科安全生产教育科技中心  山东聊城  252000
        摘要:在现阶段的部分结构中,更多的是以框架结构作为承重的主体,相应的建筑墙面不再作为承重墙来进行设计。从而在建筑的墙体上可以有效地分为围墙,分隔墙以及其他墙体等更为灵活的作用。同时在框架结构的设计中,墙体由于不再担任承重墙的地位,在其材料使用以及装饰方面就有了更大的灵活性。因此,本文结合当前建筑工程中多层结构设计中存在的问题,在设计原则和一般设计程序的基础上,解决多层结构设计中存在的问题,以此提升建筑工程质量。下面笔者就对此展开探讨。
        关键词:多层建筑;结构设计;框架结构;问题;
        1 多层建筑框架结构概述
        多层建筑框架结构的主要结构构件为框架柱、框架梁以及楼板。竖向荷载首先作用在板面上,然后通过板传递到框架梁,再由框架梁传递到框架柱,最后传递给基础,传力路径清晰。非框架结构布置较为灵活轻巧,因地制宜地进行结构设计。与传统的砌体结构和框架结构化相比:多层建筑结构框架结构比砌体结构整体性好,比框架结构造型更为美观。近些年,城镇化快速发展,业主对建筑的外形、立面效果等提出了更高的设计要求,多层建筑框架结构的使用更为频繁。多层建筑框架结构与普通框架结构的区别在于结构布置上。多层建筑框架结构在进行结构布置的过程中,在轴线的设置上与普通的框架结构存在较大的差异,多层建筑框架结构根据建施图确定轴线的具体位置,结构布置较为灵活,容易适应结构出现分缝、转角、曲线等复杂情况,满足建筑使用功能的需求。但多层建筑框架结构的受力较为复杂,各方向刚度不一致,结构构件容易出现受扭破坏等情况。结构为适应场地变化,建筑体型往往会呈“L形”、“圆弧形”等形状,这就对结构设计的合理性提出了更高的要求,也是笔者着重阐述的重点。
        2 多层建筑框架结构布置
        结构布置是多层建筑框架结构设计中的重要一环。结构构件的布置:①满足结构的受力要求,②满足建筑功能的要求。框架柱的布置首先要考虑建筑使用功能的要求,满足净高、开洞、大空间的使用需求。多层建筑框架结构布置,柱距应以6~8m为宜,过大则影响结构的安全性,过小则不经济。中柱的截面大小主要由轴压比控制,边柱和角柱的截面大小主要由侧向刚度控制。边柱和角柱的布置要均匀、规则、对称。框架梁宽度不小于250mm,高宽比不易大于4。混凝土板厚一般不小于100mm,采用全屋刚性楼板假定。合理的结构布置将会对后期的结构分析提供极大地便利,并且受力明确,施工方便,降低造价。例如在墙体上使用新型材料和保温材料,在一定程度上降低了建筑自身的重力,满足了人们对于建筑物的更大需求。而且在建筑整体的稳定性、美观性有着更大的提升。
        3 多层建筑结构设计原则
        3.1 刚柔并济
        所谓的建筑结构刚柔并济,就是在原有的体系设计上需要做好科学性与合理性的设计工作。在结构的刚性与柔性间达成相应的平衡,以现代化的商场为例(如下图1所示)。其在刚性要求,以相应的钢质结构框架为主体,为建筑提供相应的承重,同时加装一些铝合金、硅酸盐以及二氧化硅等柔性材料实现了对建筑物整体美观性及设计性的优化。同时相应的钢制框架在受到外力作用的过程中,会有所运动,从而抵消相应的作用力;但对于建筑整体不会造成相应的影响。
       
        图1 商场框架图
        3.2 多层设防
        这对待外部的作用力分担在结构的多层面上,从而提升了外力抵抗的优势。例如在市场的部分多层设防的建筑框架设计中用多层框架的设置,在一定程度
        上实现了外部作用的分层抵挡工作,而且多层框架的设置可以在建筑整体的稳定方面做好平衡,在一定程度上增添了单框架建筑结构的安全性和稳定性。同时利用多层的设防工作将,原有的压力,进行相应的分摊与缓解,从而在一定程度上提升,多层建筑结构设计的合理性与科学性。
        3.3 主次分明
        在进行建筑设计与规范的过程中,不可能存在绝对安全的建筑结构,因此在框架结构的设计过程中需要根据设计建筑的用途以及构建的作用重要程度进行相应的设计。对于无关紧要的次要问题则可在一定程度上选择忽视,抓好相应的主体部分,从而构建更加稳固的建筑框架结构。
        4 多层建筑结构设计中框架结构的问题与处理措施
        4.1 基础系梁的设置问题
        在对基础系梁的设计过程中需要做好吸纳更多埋设深度工作,尤其是对于多层建筑来说其基础系梁的设置问题,对于建筑的称重、结构方面都有着一定的影响,所以就这一点而言需要按照实际的情况做出分析与设计。例如在基础系梁埋设较深的状况时,可以利用基础系梁减少底层柱的长度来计算系梁的埋深深度,一般在0刻度的位置进行系梁的埋设。为了保证多层建筑的抗震能力可以在建筑主体的主次轴方面分别设置好基础梁,实际高度在中心距的1/5处。同时考虑到础梁与锥形斜坡之间的空隙,在实际的建设过程中可以利用混凝土进行填充,从而在一定程度上对其进行加固处理。
        4.2 层建筑结构薄弱层的判定及处理
        (1)薄弱层的判定一般状况下,推框架式结构的薄弱层判断可以从以下几个方式进行。首先是个人指定,即在建筑结构软件中设计人员依据相应规范,对建设中的薄弱层进行直接指定,从而进行处理。其次在进行薄弱层判定的过程中,可以通过数据计算来完成。最后是经过实地走访的模式进行判断,通过敲击以及专业设备的测定来完成薄弱层的判断。(2)薄弱层的处理框架结构中薄弱层的存在,会在一定程度上2对于建筑结构的抗震性能以及稳定性能造成巨大的隐患。因此在建筑结构设计过程中需要进行相应的处理,常见的方式是添加该层柱截面梁截面以及减重墙的厚度。如果在构建多层建筑结构设计过程中难以避免薄弱层的出现,就需要对其屈服强度系数进行二次验证,如果验证的结果小于0.5,则需要对框架结构进行二次调整,从而保证建筑的使用安全性。
        4.3 纵向框架设计问题
        除去横向宽大的设计问题,纵向框架的设计也需要做好相应的构建。经过实践分析,纵向普通的连续梁对于多层建筑的设计建造工作以及抗震性能难以有效满足。为了更好地克服这一问题,就需要在主梁上部筋,次梁上部筋方面做好系梁的吊筋以及柱间结构。同时也可以将横纵梁进行相应的穿插,从而将纵向产生的力与横向能力进行有机缓冲与综合,继而完成了对整体作用力的分散与缓冲。从而保证纵向和横向的框架设计,从而提升建筑的抗震能力和稳定性。
        结束语
        综上所述,在现代化城市建设的过程中,多层建筑的发展趋势是未来发展的主体。但是多层建筑结果在自身复杂性和多样性上存在一定的设计阻碍,相应设计人员需要做好薄弱层、基础系量以及纵向框架的设计工作。从而最大限度的提升多层建筑框架结构的稳定性,继而为整体建筑的安全性做出保障。
        参考文献:
        [1]吴敦军,赵学斐,周健.某底部错层、顶部收进超限高层剪力墙结构抗震性能研究[J].建筑结构,2020,50(14):181-185.
        [2]季伟,吴鑫龙,何平.超高层悬挑结构分区域错层流水施工技术[J].建材与装饰,2019(36):150-151.
        [3]董静萍.民用建筑多层框架结构设计及注意事项分析[J].低碳世界,2020,10(02):133-135.
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