談建筑工程中框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造與設(shè)計(jì)

張春富 樊慶玲

【摘要】框架結(jié)構(gòu)是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基本的結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)在建筑工程中具有效率高、質(zhì)量好、適用能力好等優(yōu)點(diǎn)。但是在框架結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中仍然存在著許多問(wèn)題。因此本文就框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與設(shè)計(jì)進(jìn)行全面分析，使設(shè)計(jì)者了解框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論與原則，為日后建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；框架結(jié)構(gòu)；類型；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的工作環(huán)節(jié)，其占有的比例非常大?？蚣芙Y(jié)構(gòu)如同整個(gè)建筑工程的靈魂，是建筑達(dá)到美觀、經(jīng)濟(jì)、使用的關(guān)鍵部位。由此可見(jiàn)，框架結(jié)構(gòu)在建筑工程中占有非常重要的地位。在其設(shè)計(jì)過(guò)程中，一旦設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)建筑工程存在安全隱患。為了保證建筑工程的整體性能，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要考慮到其抗震性能、抗雷擊性能以及抗風(fēng)性能等。

一、框架結(jié)構(gòu)的主要類型

框架結(jié)構(gòu)主要是由梁與柱兩個(gè)部分構(gòu)成的，其主要目的是為了承載水平及垂直方向的荷載。但是需要設(shè)計(jì)者清楚的是，梁與柱是相互聯(lián)系而存在的，只有兩者結(jié)合在一起才能夠有效的提高其穩(wěn)定性與承載能力。在連接梁與柱的過(guò)程中，設(shè)計(jì)者一般會(huì)采用剛性連接的方式，這是當(dāng)前應(yīng)用最廣的一種。

1、根據(jù)框架結(jié)構(gòu)承載能力的不同，我們可以將其分為以下三種類型：1）底層框架結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用在平面空間大或者對(duì)建筑物外觀要求高的建筑物中，在其設(shè)計(jì)與建造過(guò)程中，設(shè)計(jì)者一般會(huì)在上層采用混合結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，這樣整體結(jié)構(gòu)也就具有下柔上剛的特點(diǎn)，因此在實(shí)際工作中可以有效的節(jié)約施工成本，但是這種結(jié)構(gòu)的抗震能力相對(duì)較弱。2）內(nèi)框架結(jié)構(gòu)。在內(nèi)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，設(shè)計(jì)者一般會(huì)將鋼筋混凝土材料以及磚塊應(yīng)用在其中，在較大荷載作用的情況下，鋼筋混凝土及磚塊的連接剛性也就相對(duì)較大，在建筑結(jié)構(gòu)中不易造成變形，也就是說(shuō)其抗震能力相對(duì)比較弱，在抗震要求高的建筑工程中，這一結(jié)構(gòu)具有一定的限制性。3）全框架結(jié)構(gòu)。相對(duì)于前兩種框架結(jié)構(gòu)類型而言，這種框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用能夠有效的提高建筑工程的整體性能，可以有效的提高其抗震能力。

2、根據(jù)其施工方法的不同，我們可以將框架結(jié)構(gòu)分為幾種類型：1）裝配式框架結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)組成之前，設(shè)計(jì)者首先需要將材料置于預(yù)制場(chǎng)進(jìn)行預(yù)制，然后在運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。這種結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中可以有效的縮短施工工期，節(jié)約施工材料。但是我們也需要清楚的知道，這一結(jié)構(gòu)的抗震性能相對(duì)比較弱，整體結(jié)構(gòu)也不夠高，在地震帶建設(shè)建筑工程的過(guò)程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)盡量避免這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2）裝配整體式框架結(jié)構(gòu)。裝配整體式框架結(jié)構(gòu)是將現(xiàn)澆式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)與裝配式框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)的一種結(jié)構(gòu)形式，其應(yīng)用范圍相對(duì)比較廣泛，但是施工程序極其復(fù)雜，需要技術(shù)能力高、經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。3）半現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)是需要經(jīng)過(guò)預(yù)制來(lái)完成其施工的。在設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，這種結(jié)構(gòu)可以有效的減少混凝土的澆筑量，節(jié)約施工成本；但是在實(shí)際工作中，這一結(jié)構(gòu)很難使其抗震性能以及整體結(jié)構(gòu)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4）全現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)。與前述的裝配式框架結(jié)構(gòu)恰巧相反。在該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，施工者需要在施工現(xiàn)場(chǎng)直接對(duì)梁、柱、樓板等各個(gè)部位進(jìn)行施工。這一結(jié)構(gòu)能夠有效的提高建筑工程的抗震性能以及整體性能，但是在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，會(huì)耗費(fèi)大量的施工材料，并且會(huì)延長(zhǎng)施工工期。

二、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)

1、框架結(jié)構(gòu)組成構(gòu)成中需設(shè)置安全措施

在對(duì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)者必須要建立一套完善的安全結(jié)構(gòu)體系，然后通過(guò)該體系來(lái)對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，這樣可以有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的整體性能與抗震性能，能夠避免突發(fā)事件對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成傷害。在建筑工程建設(shè)過(guò)程中，如果設(shè)計(jì)者只在其中設(shè)置一道安全防線或者安全結(jié)構(gòu)體系，那么建筑結(jié)構(gòu)的安全性將無(wú)法得到保證，我們必須要在其中設(shè)置多道安全設(shè)施，以提高建筑工程的安全性。

2、注意保護(hù)重點(diǎn)結(jié)構(gòu)

在一個(gè)工程的整體性的構(gòu)建中，每一個(gè)構(gòu)件的性質(zhì)都具有很大的區(qū)別。每一個(gè)構(gòu)件的發(fā)揮的作用也具有天壤之別，有的構(gòu)件發(fā)揮的作用大，有的構(gòu)件發(fā)揮的作用相對(duì)較小。因此在組織框架結(jié)構(gòu)時(shí)需要抓住重點(diǎn)結(jié)構(gòu)以及重點(diǎn)結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，就是所謂的“弱梁強(qiáng)柱”，“強(qiáng)剪弱彎”，只有如此，才能使建筑工程在面對(duì)突發(fā)性強(qiáng)大破壞時(shí)，以犧牲一些相對(duì)次要的構(gòu)件來(lái)減少重點(diǎn)部件遭到破壞，從而防止整個(gè)框架的結(jié)構(gòu)遭到徹底的摧毀，盡量減少災(zāi)難帶來(lái)的毀滅性后果。

3、柔中帶剛，剛?cè)峤Y(jié)合

每一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建工作都應(yīng)該遵循剛?cè)峤Y(jié)合的原則。因?yàn)槿绻ㄖ慕Y(jié)構(gòu)過(guò)于剛化，將會(huì)大大降低其抵抗外部作用的能力，一旦遭遇強(qiáng)大的外力來(lái)襲可能會(huì)因?yàn)槿狈Ρ匾淖冃文芰?，而?dǎo)致整個(gè)框架的結(jié)構(gòu)徹底被摧毀破壞。因此，建筑工程的框架構(gòu)建要?jiǎng)側(cè)岵?jì)，合理處理好剛和柔的關(guān)系。

三、框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案

1、框架結(jié)構(gòu)使用高度設(shè)計(jì)

為了保持建筑工程既具有安全性又具有經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外的眾多專家都爭(zhēng)相投入到地震的危害與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系研究工作中。經(jīng)過(guò)多年的研究發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土建筑物的樓層設(shè)計(jì)是不可以過(guò)分強(qiáng)調(diào)高度的。樓層越多的建筑物在水平負(fù)荷壓力下，產(chǎn)生水平位移的可能性會(huì)增大，而且框架的層數(shù)增多會(huì)加劇框架的內(nèi)力，當(dāng)層數(shù)達(dá)到一定的節(jié)點(diǎn)時(shí)，建筑水平負(fù)荷所產(chǎn)生的內(nèi)力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于豎向負(fù)荷所產(chǎn)生的內(nèi)力。一般情況下，建筑高度增加，其寬度和高的數(shù)值也在不斷的增大，由此帶來(lái)的是水平負(fù)荷與豎向負(fù)荷內(nèi)力的增大，而且框架結(jié)構(gòu)本身也具有很大的柔韌性的特點(diǎn)，水平的力和豎向的壓力不平衡就會(huì)導(dǎo)致建筑物的偏移。因此，當(dāng)建筑物達(dá)到一定的高度時(shí)，增加建筑下面的梁柱承載面積，保證框架結(jié)構(gòu)的剛性和硬度是控制整個(gè)建筑位移的最主要措施。

2、框架結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)

同樣等級(jí)的地震強(qiáng)度下，結(jié)構(gòu)類型不同的鋼筋混凝土建筑具有不同的抗震要求。建筑抗震級(jí)數(shù)的設(shè)計(jì)是按照國(guó)家抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)的，由于房屋建筑的結(jié)構(gòu)類型、抗烈度以及高度的不同。將框架抗震墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)分別劃分為1-4級(jí)，同時(shí)還規(guī)定不同抗震級(jí)數(shù)的抗震結(jié)構(gòu)應(yīng)采用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析方法。另外需要強(qiáng)調(diào)的是，設(shè)計(jì)抗震級(jí)數(shù)時(shí)，為了提高建筑的抗震能力，要區(qū)別規(guī)則和不規(guī)則結(jié)構(gòu)方法，如果忽視了對(duì)不規(guī)則設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題的妥善解決，可能會(huì)產(chǎn)生不好的影響，嚴(yán)重的可能會(huì)造成難以估量的損失。

四、結(jié)語(yǔ)

建筑工程框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造與設(shè)計(jì)是整個(gè)工程建筑的重要組成部分，它的實(shí)施效果關(guān)系著整個(gè)建筑的抗震性能、整體性能以及經(jīng)濟(jì)效益，所以在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與構(gòu)造中多層框架結(jié)構(gòu)因?yàn)槠渚哂姓w性能好、設(shè)計(jì)靈活、抗震效果好的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到高層建筑中。

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