辛国林1李冠群2
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摘要:在社会经济水平显著提升的背景下,我国建筑行业发展迅速,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
引言
框架结构作为常见的建筑结构类型,采用的原材料量较少,同时能够实现建筑平面的灵活布置,提高梁、柱结构的标准化程度,促使结构整体性能得到提升。但伴随着建筑业的不断发展,建筑结构形式日渐复杂,使得框架结构设计容易出现各种问题,从而导致结构稳固性、安全性受到影响。因此,还应加强框架结构设计原则和方法研究,以便使结构得到科学设计。
1现代建筑中框架结构特点
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。
2框架结构设计原则
2.1刚柔度适合原则
在建筑框架结构设计过程当中,工作人员一定要严格把控好框架结构的刚柔度,如果柔度过大很可能导致框架结构发生变形,而刚度过大则会导致建筑工程的整体柔韧度不足,只有确保刚柔度设计的科学性和合理性才能避免建筑物在受到外界巨大破坏力的情况下,不会因为柔韧度不足而造成严重的损坏。
2.2多层防线
设置多道防线可有效增强结构的稳定性及安全性。在框架结构设计中,设计人员要始终坚持多道防线的原则,如发生突发状况,多道防线能够共同承担外部压力带来的负面影响,相互补充和支撑,进而提高结构的安全性和稳定性。
2.3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。使框架结构设计做到强柱弱梁,能够为人们争取更多逃生时间。所谓的强剪弱弯,则是从抗震设计角度出发,确保结构在地震作用下先发生弯曲破坏,之后发生剪切破坏,确保结构整体安全。
3建筑框架结构设计的基本要点
3.1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。对此,框架结构的设计人员在进行实际的建筑框架设计时,要将主钢筋塞入到建筑内部的边柱柱角中,另外,还需要结合着建筑工程的施工情况进行整改与完善,值得注意的是,一定要切合实际。
3.2注重楼板开洞结构
在该工程项目中,设计师对楼板开洞结构计算工作给予了高度重视。现阶段,楼板开洞结构在我国建筑工程框架结构中得到了广泛使用,如果开洞面积在楼层面积的1%~30%,那么可以判定其为平面不规则形式,对此,应在计算时对软件进行合理选择。如在使用PKPM软件时,针对SAT、TAT、IVE,就可以利用两种方式开展具体处理工作,TAT软件应用中,会定义无楼板节点为弹性节点,说明此节点不会受到剐性楼板假定限制。通过对平面内刚度进行计算,可以保证结构设计与实际情况高度相符,在具体计算中,首先应对弹性膜或弹性节点予以正确定义,然后在后续计算工作中利用总刚计算法。
3.3薄弱层设计
薄弱层是地震灾害情况下最容易受到破坏的,想要避免或者是降低损坏程度,设计人员就需要注意,尽量避免在两个相邻楼层之间出现刚度突变情况,通过这种方式提升薄弱层的抗侧移刚度。在具体操作过程中,通常情况下都是通过适当扩大柱截面和梁截面来实现的,所以在实际施工过程中想要很好地解决这一问题并不是非常简单的一件事,相关工作人员必须要严格按照相关规定和标准对结构参数做出准确计算,并综合考虑多方面影响因素,确保设计的科学性和合理性。
3.4短柱设计
框架结构中,若柱净高与柱截面高度不足4或剪跨比不足2,则可判定其为短柱。短柱受到地震作用后,容易出现脆性破坏。由于短柱所承受的承载力和变形能力有限,会导致十分严重的建筑物损坏问题。因此在设计中,设计者务必采取有效的规避措施。短柱形成的原因主要有两类:①楼梯间半休息平台或结构某一位置出现错层问题,使两个框架梁间的框架柱净高无法满足设计要求。②填充墙设置不科学不合理,使框架柱两侧出现未设置填充墙的问题。部分虽然有填充墙,但其柱净高与柱截面面积的比值不足4,从而造成短柱现象。对此,设计人员应当结合实际提高柱的抗剪承载力,增强其变形能力。此外,还要采用复合箍筋,箍筋需沿着全高加密,注重结构布置的对称性。且每一侧纵向钢筋的配筋率应在1.2%以内,这里可采用外包钢筋等多种处理方式。
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要严格结合好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。另外,要想高效更高效的提升建筑工程中框架结构设计的科学性与合理性,还需要设计人员勇于学习,敢于创新,用较为专业的知识素养来提升自己的专业技能,为建筑事业的发展贡献自己的力量。
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