建筑框架結構的設計

摘要：隨著時代的發(fā)展，經(jīng)濟水平不斷的提高，人們對建筑物的質量要求越來越高。建筑框架結構設計是影響建筑工程質量的重要因素之一。本文主要是分析了建筑框架結構設計遵循的原則，以及相關的處理措施，以供參考。

關鍵詞：框架結構設計；原則；問題

1建筑框架結構設計遵循的原則

隨著城市化發(fā)展進程速度的不斷加快，城市里的高層建筑物越來越多，建筑結構方面的變化也越來越多，新時代的特征在設計中不斷涌現(xiàn)。質量安全與時代創(chuàng)新理念的結合是當下框架結構設計的難點和重點。框架結構在設計中也必須牢牢把握設計的基本原則，使得結果更加合理、規(guī)范，具體說來其設計原則包括以下幾個方面：

1.1抓大放小，保全重要結構

“強柱弱梁”“強剪弱彎”，這是一個基本的理論。強柱強梁肯定會比強柱弱梁要更加結實，更加安全。但是如果所有的結構構件都強了就不好了，將會存在非常大的安全隱患。我們知道絕對安全的結構在這個世界上是不存在的，無論哪種結構體系都不能在任何情況都可抵御各種外界的破壞。每個構件的作用都不同，整個結構體系就是由這眾多的構件協(xié)調組合而成，并依據(jù)其重要性來區(qū)分輕重。每個結構構件共同抵抗外力的目的，就是為了在遭遇強大的外界破壞力時，能夠保住其中最重要的部件不受損壞或者至少是最后才遭遇摧毀，這就是要做出取舍的時候了。所以最明智的選擇就是在建筑框架結構設計之初就先衡量孰輕孰重，哪部分是主要構件，哪部分是次要構件，當強大的破壞力來臨時，首當其沖的應該是次要的構件，在設計中各個部件千萬不可平均受力，那樣將損失慘重。我們知道在框架的結構設計中，如果柱不幸倒塌，梁也不可能存在，而如果梁倒了的話，柱依然可能存在，這也就說明了柱起到的作用要比梁大。所以在建筑框架結構設計過程中，為了保證柱免遭摧毀或者至少是最后才遭摧毀，這就要把梁放在相對比較薄弱的環(huán)節(jié)上，使其能夠承受大部分外來破壞力，盡可能阻擋對柱的破壞，使損失降至最低。而如果把梁和柱都設計在主要環(huán)節(jié)上，則有可能使梁和柱遭到同樣的破壞。

1.2剛柔并濟，平衡結構體系

在工程建設中，建筑框架必須遵循好剛柔并濟的設計原則，這是因為大家都明白的道理：過剛則難變形，過柔則會太脆弱。因為，當建筑框架結構要承受的破壞力比較大時，并且是在一瞬間就產(chǎn)生了，這必然導致結構部件部分受損或者全部損壞。在面對這個問題的時候，設計人員設計時一定不能使建筑結構太剛。那么在建筑框架結構設計的過程中是不是越軟越好呢，當然不是。結構柔一些是可以削弱外力，但缺點是容易變形缺乏支柱，必然導致全體傾覆。所以在建筑框架結構的設計中，一定要控制好結構設計的剛度，既不能太剛也不宜太柔。這個問題也正是設計人員正在探索并密切關注的問題，現(xiàn)在的規(guī)定只是一個籠統(tǒng)的范圍，至于誰多誰少，目前尚沒有準確定論。

1.3多道防線，降低結構風險

總所周知，一根筷子能承擔的壓力遠遠小于一捆筷子所承受的壓力，層層設防也是遵循這個原理，這種策略能夠盡可能的降低結構體系的風險，當突發(fā)狀況發(fā)生的時候，所有抵抗外力的結構都在聯(lián)合抵抗，同時相互支撐，這就好比一個物體從高處掉下來，如果經(jīng)過一層層障礙物的阻礙，緩沖其速度，那么當這個物體掉下來時可能就比沒有障礙物阻礙的物體或者障礙物少的受損度小很多。這個時候，我們不能把結構重心全部寄托在單一的構件上，在土建結構中我們知道多肢墻要比單片的墻好，而框架剪力墻要比純框架好，我們知道鳥巢外形結構的設計，是多道防線設計思路的最好體現(xiàn)。

2從概念設計上應解決的問題

1）“強柱弱梁”節(jié)點的控制措施。我們強調的強柱弱梁節(jié)點的作用是為了在碰到罕見的大地震時，可以讓梁端在外力作用下形成塑性鉸，柱端不屈服，并且還可位于非彈性的狀態(tài)，節(jié)點仍然可以在彈性的狀態(tài)當中。設計經(jīng)驗告訴我們，在建筑結構許可的情況下，應該要把柱的截面尺寸盡可能做大些，讓柱的線剛度要比梁的線剛度之間的比值大于1，柱子的軸壓比一定要滿足規(guī)定的規(guī)范。在設計中要充分注意節(jié)點構造，盡量讓塑性鉸要向著梁跨內(nèi)移。強柱弱梁節(jié)點問題的解決是至關重要的。

2）“強剪弱彎”的實施。保證構件延性，防止脆性破壞是建筑框架結構設計的重要環(huán)節(jié)，而保障這個環(huán)節(jié)的主要措施就是“強剪弱彎”的實施?！皬娂羧鯊潯敝饕菫榱嗽诮Y構部件遭遇強大的罕見地震時，可以保證脆性剪切不會失效。

3設計構造中的常見問題及處理措施

3.1嚴格控制框架節(jié)點核芯區(qū)箍筋配置

設計人員應該嚴格按GB 50011-2010建筑抗震設計規(guī)范中的規(guī)定來控制框架節(jié)點核芯區(qū)配箍特征值及體積配箍率，這方面很多設計者往往會忽略，特別是不能滿足對柱軸壓比不大時（這個規(guī)定是為了保證節(jié)點核芯區(qū)延性的重要構造措施）的要求。對于這一點問題設計者以后應該充分考慮到，以防止出現(xiàn)不必要的損失。

3.2底層框架柱箍筋加密區(qū)的范圍不能滿足.

在設計中，設計人員要留意在GB 50011-2010建筑抗震設計規(guī)范中有規(guī)定：“底層柱，柱根處箍筋加密區(qū)的范圍應不小于柱凈高的1/3”，這是一新增加的規(guī)范要求，大多設計者可能都不太了解，以后設計過程中應該注意這個問題的解決。

3.3框架梁上部縱筋端部水平錨固長度不能滿足

GB 50010—2010混凝土結構設計規(guī)范中有規(guī)定：“框架端節(jié)點的地方，一旦框架梁上部縱筋的水平直線段錨固長度不足的時候，應該向下彎曲并且伸到柱的外邊，控制好彎折前水平投影的長度一定要等于或者大于0.4LaE”，一旦框架柱的截面尺寸在400 mm×400 mm以下的時候，框架梁就易出現(xiàn)問題，這就會埋下一個很嚴重的安全隱患。

對于以建筑框架結構設計中出現(xiàn)的問題，往往是設計者忽視的問題，只要設計者在設計之初能夠做好前期準備，重視這些問題，并按照國家規(guī)定來設計建筑，那么上述問題也就會隨之消失，建筑框架的結構也就會符合標準。

4結語

文章主要闡述了建筑框架結構設計遵循的原則，從概念設計和構造設計方面分析了框架結構設計中存在的問題，并提出了解決對策與處理措施，從而保證框架結構設計滿足規(guī)范要求。自改革開放以來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，建筑設計水平也在逐年提升，隨著建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化，這就要求建筑框架結構設計在遵循原則下有更高層次的水平來滿足這些要求。

綜上所述，隨著經(jīng)濟發(fā)展，我國的建筑數(shù)量必然會繼續(xù)上升，但從建筑質量安全的角度來講還需要引起重視。在建筑結構設計中要牢牢把握新時代的發(fā)展趨勢以及結構設計的新規(guī)范，做出合理的方案選擇，提高實際建筑的安全性能。工程設計人員要不斷革新自我的設計意識和理念，用認真負責的態(tài)度進行建筑結構設計，結合自身工作經(jīng)驗，明確建筑結構設計的需求，設計出安全、出色，具有優(yōu)秀品質的建筑。

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