建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

牛春霞

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)的建筑行業(yè)發(fā)展迅猛，取得了輝煌的成就，同時(shí)對(duì)建筑工程項(xiàng)目的質(zhì)量也提出了更高的要求，使建筑企業(yè)面臨著更大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。但是，當(dāng)前建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還存在一些問(wèn)題。鑒于此，研究建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題以及解決措施這一課題是十分必要的，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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

1 前言

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)雖然相對(duì)簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)中仍有很多需要注意的問(wèn)題，只有熟練地掌握規(guī)范，并具有良好的結(jié)構(gòu)概念，才能設(shè)計(jì)出既安全又經(jīng)濟(jì)適用的優(yōu)秀作品。文主要闡述了工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，表明了工程設(shè)計(jì)的依據(jù)，對(duì)建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的建議措施。

2 建筑工程框架結(jié)構(gòu)的定義及設(shè)計(jì)原則

一般情況下，建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則為抗震驗(yàn)算時(shí)采用的剛性、剛?cè)帷⑷嵝岳碚撚?jì)算受到不同樓蓋及布置 （ 整體性 ） 的決定，場(chǎng)地土類(lèi)別應(yīng)該是特別注意的一個(gè)問(wèn)題。雙向梁柱承重體系應(yīng)該是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首選體系，但是也允許在一框架梁上搭設(shè)一部分另一框架梁。應(yīng)給予垂直地震作用的設(shè)計(jì)以充分的重視，從震害分析，相關(guān)規(guī)范中嚴(yán)重缺乏較強(qiáng)的垂直地震作用。避免雨蓬從填充墻內(nèi)出挑。如果雨蓮、陽(yáng)臺(tái)等處梁的跨度較大，則應(yīng)該考慮抗扭。在考慮抗扭的過(guò)程中，梁中心線(xiàn)處板的負(fù)彎矩和跨度的 1/2 之積就是扭矩。磚混結(jié)構(gòu)應(yīng)該從出屋面的樓電梯間的設(shè)計(jì)中排除。粘土空心磚應(yīng)該是砌筑框架結(jié)構(gòu)中電梯井壁的主要材料，但是磚墻承重應(yīng)該不在考慮范圍之內(nèi)，而應(yīng)該使每層的墻體重量被每層的梁承托。梯井四角加構(gòu)造柱，如果具有較高的層高，則應(yīng)該將圈梁加在門(mén)洞上方位置。由于樓電梯間具有較為偏僻的位置，因此梯井采用混凝土墻時(shí)具有極大的剛度，不將剪刀搶加在其他地方，因?yàn)檫@樣不利于部分梯井和整體結(jié)構(gòu)的和諧。

3 建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

3.1 建筑工程框架結(jié)構(gòu)的牢固性較差

框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不夠合理建筑工程框架結(jié)構(gòu)的牢固性直接關(guān)系到整體建筑工程的安全性，雖然這個(gè)問(wèn)題大家都已經(jīng)意識(shí)到，但是在設(shè)計(jì)中，框架結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的情況仍然是普遍存在的一個(gè)重要問(wèn)題，從而導(dǎo)致建筑工程抗擊地震、火災(zāi)等重大破壞性事故的能力非常弱，因此，在框架結(jié)構(gòu)的牢固性方面還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

3.2 構(gòu)造柱和承重柱的區(qū)分問(wèn)題

對(duì)構(gòu)造柱和梁進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)非常重要，這能夠有效地防止墻體裂縫情況的發(fā)生，從而提高建筑物整體的抗震性能。但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，有很多設(shè)計(jì)人員沒(méi)有對(duì)構(gòu)造柱和承重柱進(jìn)行明確的區(qū)分，從而導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)沉降和裂縫情況，降低了建筑工程框架結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。

3.3 板設(shè)計(jì)和配筋設(shè)計(jì)工作不到位

板設(shè)計(jì)和配筋設(shè)計(jì)是建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的組成部分，需要根據(jù)板長(zhǎng)邊和短邊長(zhǎng)度的差距確定設(shè)計(jì)的具體方式，這樣才能提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性，但在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，對(duì)這方面的工作沒(méi)有做到位，從而影響到整體設(shè)計(jì)的質(zhì)量。另外，在建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員還特別容易忽略環(huán)境因素的影響，從而給整個(gè)工程框架結(jié)構(gòu)帶來(lái)巨大的安全隱患。

4 針對(duì)建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題的解決措施

4.1 確定最佳的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

建筑工程框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：框架的選擇、基礎(chǔ)設(shè)置以及結(jié)構(gòu)措施等?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是由一些結(jié)構(gòu)性的構(gòu)件組成的，它們之間連接的方式是節(jié)點(diǎn)，通過(guò)節(jié)點(diǎn)的連接可以使整個(gè)框架產(chǎn)生垂直和水平荷載的能力。針對(duì)一些高層的建筑工程，在選擇框架結(jié)構(gòu)時(shí)還要考慮水平荷載等因素。另外，為了提高整個(gè)建筑工程框架結(jié)構(gòu)的抗震性能和穩(wěn)定性，桿件剛接體系是一個(gè)最佳的框架結(jié)構(gòu)選擇。

4.2 設(shè)計(jì)內(nèi)力組合，提高建筑工程的抗震性能

在建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)就是設(shè)計(jì)內(nèi)力組合，因此需要在調(diào)整結(jié)構(gòu)抗震系數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意的一點(diǎn)就是構(gòu)件材料的強(qiáng)度要大于不考慮抗震要求時(shí)的材料的強(qiáng)度，并且還要對(duì)抗震系數(shù)進(jìn)行不斷的調(diào)整，從而提高建筑工程的抗震能力。

4.3 做好板設(shè)計(jì)和配筋設(shè)計(jì)工作

板設(shè)計(jì)和配筋設(shè)計(jì)是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的內(nèi)容。因此，做好板設(shè)計(jì)和配筋設(shè)計(jì)工作非常重要。在對(duì)這方面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要全面分析板長(zhǎng)邊以及短邊長(zhǎng)度，當(dāng)長(zhǎng)邊與短邊比值大于3時(shí)，可按沿短邊方向的單向板計(jì)算，但應(yīng)沿長(zhǎng)邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋；當(dāng)長(zhǎng)邊與短邊比值介于2 與3之間時(shí)，宜按雙向板計(jì)算；當(dāng)長(zhǎng)邊與短邊比值小于2時(shí)，應(yīng)按雙向板計(jì)算。當(dāng)然，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，還需要根據(jù)結(jié)構(gòu)板的實(shí)際大小來(lái)采用靈活的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。在板設(shè)計(jì)和配筋設(shè)計(jì)工作中，需要對(duì)連續(xù)雙向跨版的最大彎矩進(jìn)行分析和計(jì)算，這時(shí)候一定要結(jié)合具體的荷載分布情況對(duì)滿(mǎn)布荷載進(jìn)行分解處理，并且對(duì)間隔進(jìn)行合理的布置。一般在實(shí)際的工作中，會(huì)對(duì)支承中間柱位置的格板進(jìn)行加固，并且還要結(jié)合實(shí)際的支承，將所有的格板的彎矩計(jì)算出來(lái)，然后再將所有的彎矩進(jìn)行疊加，最后確定出最大的彎矩。

4.4 抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題及處理對(duì)策在當(dāng)前的建筑框架結(jié)構(gòu)中

大部分山區(qū)是運(yùn)用防震技術(shù)的主要地區(qū)。隨著人們抗震意識(shí)的普遍增強(qiáng)和建筑結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，我國(guó)的高層建筑越來(lái)越多，因此框架結(jié)構(gòu)的防震技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)顯得極為必要。一般情況下，抗震設(shè)計(jì)主要需要處理兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是薄弱層處理措施，另一個(gè)是柱防震措施。薄弱層是指結(jié)構(gòu)在地震較為強(qiáng)烈的情況下首先屈服并由較大的彈塑性位移產(chǎn)生的部位，設(shè)計(jì)地震作用下抗震承載力的要求能夠在這些部位的承載力下得到有效的滿(mǎn)足，出現(xiàn)的唯一條件是地震烈度在 7 度及其以上。薄弱層作為一個(gè)結(jié)構(gòu)層，極不利于抗震，原則上應(yīng)該將薄弱層的出現(xiàn)幾率降低到最低限度。加大薄弱層的抗側(cè)移剛度是對(duì)薄弱層出現(xiàn)進(jìn)行有效預(yù)防和避免的最為基本的方法，也就是說(shuō)，將薄弱層的柱截面或梁截面加大。在條件許可的情況下，可以將該層層高改變或?qū)⒒A(chǔ)埋置深度最大程度地減少。如果無(wú)法對(duì)薄弱層的出現(xiàn)進(jìn)行有效的預(yù)防和避免，則應(yīng)該嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范規(guī)定的措施進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和出圖。一方面應(yīng)該認(rèn)真驗(yàn)算薄弱層的地震剪力的 1.15 倍的放大系數(shù)，另一方面還應(yīng)該認(rèn)真驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)。樓層受剪承載力和樓層彈性地震剪力的比值就是樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)，其中計(jì)算前者的依據(jù)是構(gòu)件的實(shí)際配筋和材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算后者的依據(jù)是罕遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，如果一個(gè)地區(qū)的地震烈度在 7～9 度之間，同時(shí)結(jié)構(gòu)樓層的屈服強(qiáng)度系數(shù)在 0.5 以下，則應(yīng)該彈塑性變形驗(yàn)算結(jié)構(gòu)。在柱的抗震設(shè)計(jì)措施方面，首先，把握好柱截面尺寸。如果柱具有過(guò)大的平均剪應(yīng)力，那么柱就會(huì)產(chǎn)生脆性剪切破壞。同時(shí)如果柱具有過(guò)大的平均壓應(yīng)力或軸壓，那么柱就會(huì)產(chǎn)生混凝土壓碎破壞。因此柱截面的寬度和高度應(yīng)該在 300mm 以上，剪跨比應(yīng)該在 2 以上，只有這樣才能保證柱的延性充分。如果具有較低的剪壓，那么延性就會(huì)較好，一般情況下 . 柱端截面的平均剪應(yīng)力應(yīng)該在 3N/m2 以下。其次，在柱縱向鋼筋的配置方面，應(yīng)該使最小配筋率滿(mǎn)足《抗震規(guī)范》要求，同時(shí)使縱向鋼筋連接方法符合《高規(guī)》，從而使充分的延性得到切實(shí)的保證，并在配筋過(guò)程中使柱中縱向鋼筋對(duì)稱(chēng)得到有效的保證。

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展和建筑結(jié)構(gòu)的不斷進(jìn)步，建筑框架結(jié)構(gòu)逐漸呈現(xiàn)出不同的問(wèn)題，這是不可避免的。我們必須認(rèn)真分析這些問(wèn)題，找到解決的方法途徑，遵循建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，是使建筑設(shè)計(jì)更加合理、科學(xué)。使我們的建筑更加安全舒適。