框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

李銀玲

摘 要：框架結(jié)構(gòu)是指由梁和柱以剛接或者鉸接相連接而構(gòu)成承重體系的結(jié)構(gòu)，即由梁和柱組成框架共同抵抗使用過(guò)程中出現(xiàn)的水平荷載和豎向荷載。本文就框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，并依此探討相應(yīng)的具體解決問(wèn)題的措施，為今后的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：多層建筑；框架結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 引言：框架結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，利于安排需要較大空間的建筑結(jié)構(gòu)；框架結(jié)構(gòu)的梁、柱構(gòu)件易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化，便于采用裝配整體式結(jié)構(gòu)，以縮短施工工期；采用現(xiàn)澆混凝土框架時(shí)，結(jié)構(gòu)的整體性、剛度較好，設(shè)計(jì)處理好也能達(dá)到較好的抗震效果，而且可以把梁或柱澆注成各種需要的截面形狀。在建筑領(lǐng)域中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要工作，而建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要工作，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制作科學(xué)合理的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 框架結(jié)構(gòu)的概述

2.1 框架結(jié)構(gòu)的概念

實(shí)踐中，框架結(jié)構(gòu)由于能夠進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化施工，成本低效率高且工程質(zhì)量有保障，所以其類型多、應(yīng)用也比較廣泛。框架結(jié)構(gòu)，由梁和柱以剛接或者鉸接相連接而成，構(gòu)成建筑的承重體系結(jié)構(gòu)，即由梁和柱組成框架共同抵抗使用過(guò)程中出現(xiàn)的水平荷載和豎向荷載。在建筑結(jié)構(gòu)中，建筑的墻體不用于承擔(dān)負(fù)荷，只是發(fā)揮圍墻和分割的作用。如果墻體充分使用新型的保溫材料，則有利于建筑整體減重和保溫，有利于節(jié)約能源和建筑的整體框架結(jié)構(gòu)。

2.2 框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要有：成本低，用料少，有效的減輕建筑的自重，可以進(jìn)行靈活的分隔空間；具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點(diǎn)，有利于安排需要較大空間的建筑結(jié)構(gòu)；框架結(jié)構(gòu)的梁、柱構(gòu)件易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、定型化，且因?yàn)樗軌蚍奖悴捎醚b配整體式結(jié)構(gòu)，所以能夠有效的縮短施工工期，保證工程按期竣工；運(yùn)用現(xiàn)澆混凝土框架能夠滿足結(jié)構(gòu)的整體性、剛度的需求，而且通過(guò)良好的設(shè)計(jì)，梁和柱的截面形狀可以多樣化。

2.3 框架結(jié)構(gòu)的原則

首先，剛?cè)岫冗m合的原則。實(shí)踐中，框架結(jié)構(gòu)的的剛?cè)岫纫盐蘸线m，避免太柔引起建筑物變形過(guò)大而出現(xiàn)整體傾覆的危險(xiǎn)，或因太剛，使得建筑物整體變形能力達(dá)不到要求，在出現(xiàn)瞬間的巨大破壞力時(shí)，柔韌度不夠而全部毀壞的情形。其次，多道防線設(shè)計(jì)的原則。多層建筑物在建好以后會(huì)面臨外力的侵襲，為保證建筑物的安全，在框架結(jié)構(gòu)安全體系構(gòu)建中，要進(jìn)行層層設(shè)防，采取多道防線設(shè)計(jì)的原則，以保證所有抵抗外力的結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮抵抗外力的作用。最后，抓重點(diǎn)，分清主次原則。框架結(jié)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)建的作用不盡相同，設(shè)計(jì)人員要分清主次，善于抓住重點(diǎn)，構(gòu)成協(xié)調(diào)統(tǒng)一的整體。當(dāng)建筑受到外力侵襲時(shí)，各個(gè)構(gòu)件能夠有效發(fā)揮各自的作用并充分協(xié)作，合力抵抗侵襲，保障建筑的安全。比如，在實(shí)踐中，多層建筑的柱承受的責(zé)任大于梁，所以，在承受外力時(shí)，柱必須是最后一個(gè)倒下的，所以在設(shè)計(jì)梁的時(shí)候，可以把梁設(shè)計(jì)的稍微薄弱一些，已達(dá)到保全柱和整個(gè)建筑的目的。

3 房屋建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

3.1 選擇截面尺寸

截面尺寸的選擇是混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提基礎(chǔ)。為實(shí)現(xiàn)在梁端形成塑性鉸的情況下，柱端的非彈性狀態(tài)不會(huì)屈服于罕遇地震作用，從而節(jié)點(diǎn)仍舊處于彈性工作的狀態(tài)的目標(biāo)，在進(jìn)行梁、柱界面尺寸的選擇時(shí)不僅要滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的取值范圍，而且要最大程度地保證柱與梁的線剛度比值大于1，也就是說(shuō)要強(qiáng)柱、弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)。

3.2 掌握梁、柱的適宜配筋率

在設(shè)計(jì)框架梁的配筋時(shí)，應(yīng)該充分把握“適中”的原則。當(dāng)然，無(wú)論如何增大或者減小，都應(yīng)該滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中所要求的最大或者最小配筋率。另外，根據(jù)《規(guī)范》可知，梁的最小配筋率不僅與框架的抗震等級(jí)有關(guān)，而且與混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度和鋼筋抗拉強(qiáng)度的比值有關(guān)，因此，梁的最小配筋的確定一定要依據(jù)《規(guī)范》的規(guī)定。

4 多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中框架結(jié)構(gòu)的問(wèn)題分析與處理

4.1 基礎(chǔ)系梁的設(shè)置問(wèn)題

在這一問(wèn)題上，對(duì)于基礎(chǔ)也是很重要的即梁埋設(shè)的深度問(wèn)題，所以要保證埋設(shè)的深度合適，不能過(guò)深也不宜太淺。實(shí)踐中，如果埋設(shè)的過(guò)深了，則要具體情況具體分析，可以按照一層框架梁的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，埋設(shè)的部分按照短柱來(lái)處理。為了保證建筑的抗震能力，一般情況下應(yīng)該沿建筑主體的兩個(gè)軸方向設(shè)置基礎(chǔ)梁?？紤]到基礎(chǔ)梁要承擔(dān)樓梯柱、填充墻等的荷載，在實(shí)際設(shè)計(jì)中會(huì)適當(dāng)增加梁的截面。

4.2 框架結(jié)構(gòu)薄弱層的設(shè)計(jì)

實(shí)踐中，可以通過(guò)加大薄弱層的抗側(cè)移剛度、在特定條件下改變薄弱層層高或減少基礎(chǔ)埋設(shè)深度的方法，來(lái)避免薄弱層的出現(xiàn)，因?yàn)楸∪鯇拥某霈F(xiàn)會(huì)對(duì)建筑的抗地震性能產(chǎn)生不利的影響。所以，在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)盡量避免薄弱層的出現(xiàn)。一般通過(guò)三種方法來(lái)判斷薄弱層：一是，設(shè)計(jì)人員指定。設(shè)計(jì)人員可以直接根據(jù)相關(guān)規(guī)范或個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)軟件中直接指定；二是，計(jì)算判斷。軟件根據(jù)現(xiàn)有規(guī)定設(shè)置相應(yīng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，比如：機(jī)構(gòu)的抗側(cè)移剛度不規(guī)則或樓層承載了突變符合薄弱層的規(guī)定，則自動(dòng)指定該層為薄弱層。第三，強(qiáng)制認(rèn)定。在豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)或樓層承載力沒(méi)有達(dá)到相關(guān)規(guī)范的要求下，則強(qiáng)制認(rèn)定為薄弱層。當(dāng)不可避免的遇到薄弱層時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)根據(jù)相關(guān)的規(guī)定采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

4.3 縱向框架設(shè)計(jì)問(wèn)題

從抗震設(shè)計(jì)要求的角度出發(fā)，在多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，縱向框架設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)獲得與橫向框架設(shè)計(jì)同等重要的地位。事實(shí)上，設(shè)計(jì)人員僅對(duì)縱向普通的連續(xù)梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得建筑的框架結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足抗震的要求，容易出現(xiàn)梁的支座負(fù)筋或跨中縱筋配筋配置不足的情況。為克服這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分重視縱向框架設(shè)計(jì)，保證縱向和橫向框架設(shè)計(jì)合力發(fā)揮作用，提高建筑抗震的能力。

4.4 短柱的問(wèn)題

短柱是由柱凈高與柱截面高度的比值（≤4）或剪跨比值（≤2）決定的，設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)盡量避免短柱形成，實(shí)踐中，其形成有兩個(gè)方面的原因：一個(gè)是兩個(gè)框架梁之間的框架柱凈高較小，另一個(gè)則是填充墻設(shè)置不當(dāng)。對(duì)于短柱問(wèn)題，主要是通過(guò)增加柱的抗剪承載力并完善其變形能力（如：采用復(fù)合鋼筋、外包鋼板、配X型鋼筋等）來(lái)進(jìn)行完善的。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的不斷發(fā)展，多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遇到的新問(wèn)題也會(huì)隨之增長(zhǎng)。實(shí)際中，設(shè)計(jì)多層建筑框架結(jié)構(gòu)，需要設(shè)計(jì)人結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)規(guī)范，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行合理的評(píng)估、認(rèn)真分析、判斷，最終確定無(wú)誤后才能夠運(yùn)用到實(shí)際工程中。

參考文獻(xiàn)：

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