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)用思考

王曉彥

（山西晉設(shè)拓凡建筑設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司，山西太原 030013）

框架結(jié)構(gòu)以期具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，內(nèi)部空間設(shè)置靈活，并且可以實(shí)現(xiàn)裝配式施工，大大提升工程建設(shè)的效率，這些優(yōu)異的施工特性使得其在現(xiàn)場(chǎng)施工中得到廣泛應(yīng)用。但是為了確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果，必須要注意結(jié)合建筑工程設(shè)計(jì)要求與標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)地制定框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

為了確保建筑工程中框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，施工人員需要遵從如下一些基本的設(shè)計(jì)原則：①剛?cè)徇m度原則。在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，為了保證整體建筑框架結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)傾覆問(wèn)題，或者因?yàn)閯傂耘c柔性其中任何一方偏失而對(duì)整體結(jié)構(gòu)柔韌性帶來(lái)不利影響，就必須要綜合考慮柔性與剛性二者的平衡設(shè)計(jì)，避免在建筑結(jié)構(gòu)受到過(guò)大且突然的作用力時(shí)而被嚴(yán)重破壞。②多道安全防護(hù)設(shè)計(jì)原則。建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本出發(fā)點(diǎn)是要確保所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與安全性。在其以后使用中，框架結(jié)構(gòu)需要承受多種外力作用，所以為了確保整個(gè)建筑框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，需要做好其安全防護(hù)設(shè)計(jì)。③遵從主次設(shè)計(jì)原則。針對(duì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，其涉及比較多的框架結(jié)構(gòu)形式，并且這些結(jié)構(gòu)的重要性與作用各不相同，所以為了全面確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性，需要遵從主次設(shè)計(jì)原則，首先對(duì)梁板柱等主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，之后再?gòu)脑鰪?qiáng)整體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性與一致性出發(fā)進(jìn)行其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如“強(qiáng)剪弱彎”與“強(qiáng)柱弱梁”等都是該種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則在設(shè)計(jì)實(shí)踐中的具體體現(xiàn)。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

2.1 框架柱設(shè)計(jì)要點(diǎn)

框架柱是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，也是需要重點(diǎn)考慮的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，相應(yīng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：①要對(duì)框架結(jié)構(gòu)中框架柱的傳力體系進(jìn)行仔細(xì)分析，保證其受力符合設(shè)計(jì)要求與規(guī)定，并且框架柱之間需要保持合適的距離，排列也要注意保持良好的整齊性。無(wú)論是水平或者是垂直方向上，框架結(jié)構(gòu)都需要相應(yīng)地承受一定的壓力，所以要注意結(jié)合建筑工程項(xiàng)目的實(shí)際情況來(lái)合理調(diào)整框架柱的設(shè)置位置，保證其受力的均衡性與合適性。②要結(jié)合建筑工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際需求和要求，科學(xué)地對(duì)框架柱的柱網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，力求可以符合建筑隔離墻設(shè)計(jì)的有關(guān)要求與規(guī)定。通常而言，框架柱一般適宜設(shè)置在縱橫墻的交接部位處，這樣可以避免框架柱以及其他框架結(jié)構(gòu)的使用功能。

2.2 框架梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)

針對(duì)橫向方向上的框架承重設(shè)計(jì)，主要是在橫向方向上設(shè)置承重梁，而在縱向方向上設(shè)置連系梁。通過(guò)該種設(shè)計(jì)方式可以減小框架梁的跨數(shù)，并且可以在橫向方向上完成主梁設(shè)計(jì)。通過(guò)該種框架梁設(shè)計(jì)方式可以增大梁的截面，增加橫向框架的剛度。而針對(duì)縱向方向的框架承重設(shè)計(jì)而言，其設(shè)計(jì)中同橫向框架的承重設(shè)計(jì)思路恰好相反，就是在縱向方向上對(duì)承重梁進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，而連系梁結(jié)構(gòu)則需要設(shè)置在橫向方向上。通過(guò)縱向框架承重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以對(duì)橫向上框架結(jié)構(gòu)的剛性進(jìn)行縮減，進(jìn)而會(huì)使框架結(jié)構(gòu)整體的受力出現(xiàn)不合理問(wèn)題，會(huì)對(duì)框架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性帶來(lái)不利影響。而針對(duì)縱橫方向均承重的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，兩個(gè)方向上都需要共同承受建筑的重力，所以受力條件更好，更容易確保整體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性能的適宜性，從而全面確保建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性。

2.3 框架結(jié)構(gòu)高度設(shè)計(jì)要點(diǎn)

隨著框架結(jié)構(gòu)高度的增加，結(jié)構(gòu)層數(shù)也會(huì)相應(yīng)地增加。伴隨著框架結(jié)構(gòu)層數(shù)的增加，那么其也會(huì)具有相對(duì)較大的水平位移，這樣會(huì)增加框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。在建筑框架結(jié)構(gòu)高度達(dá)到某特定值的過(guò)程中，豎向符合所能夠形成的內(nèi)力會(huì)明顯小于水平負(fù)荷所形成的內(nèi)力，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況會(huì)使得豎向負(fù)荷所形成的控制作用相應(yīng)地向水平負(fù)荷方向轉(zhuǎn)移，進(jìn)而也會(huì)改變框架結(jié)構(gòu)的整體性能?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度本身會(huì)伴隨著高度增加而呈現(xiàn)為逐漸減弱的變化趨勢(shì)，相應(yīng)的剛性也會(huì)有所降低。而框架結(jié)構(gòu)高度的增加也會(huì)促使水平位移成為結(jié)構(gòu)功能的一個(gè)關(guān)鍵控制因素，會(huì)對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性產(chǎn)生影響。因此，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)框架結(jié)構(gòu)的高度進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，保證整體框架結(jié)構(gòu)受力的適宜性。只有通過(guò)該種框架高度的科學(xué)設(shè)計(jì)，才能夠更好地提升框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體穩(wěn)固性。

2.4 框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

目前，地質(zhì)災(zāi)害會(huì)對(duì)我們的建筑造成侵蝕的影響，從而導(dǎo)致我們的生命安全也受到威脅。在地震期間，很多建筑物無(wú)法抵抗地震，讓生命和財(cái)產(chǎn)都受到較大的損失。因此，需要對(duì)合理的建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓建筑物質(zhì)量達(dá)標(biāo)?，F(xiàn)階段很多建筑物在設(shè)計(jì)過(guò)程中還沒(méi)有應(yīng)用到抗震技術(shù)，城市建設(shè)所興起的高層也越來(lái)越多，所以，這種抗震技術(shù)除了要在地質(zhì)活動(dòng)頻繁的西南地區(qū)進(jìn)行應(yīng)用，還需要在其他地區(qū)使用。在對(duì)抗震技術(shù)進(jìn)行分析和總結(jié)的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)目前的技術(shù)包括以下幾種：首先，對(duì)框架結(jié)構(gòu)柱子截面進(jìn)行合理有序的選擇，這樣是為了避免樓柱之間的剪應(yīng)力太大，減少樓柱在收到剪力時(shí)出現(xiàn)破壞的可能。在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)期間，需要做好軸壓工序，需要計(jì)算好軸壓，由于不合理的計(jì)算可能會(huì)讓混凝土受到破壞，在設(shè)計(jì)期間需要考慮到摟柱的性能，讓延展性得到保證。

在開(kāi)展框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，抗震設(shè)計(jì)也是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，尤其是高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中更是需要開(kāi)展框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，依據(jù)建筑高度、結(jié)構(gòu)類(lèi)型與設(shè)防烈度等相關(guān)指標(biāo)的差異性，可以將抗震內(nèi)力分成4 個(gè)等級(jí)。基于有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定，不同抗震等級(jí)下的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都需要注意滿(mǎn)足有關(guān)的設(shè)計(jì)要求與規(guī)定，尤其是要注意通過(guò)專(zhuān)業(yè)的抗震設(shè)計(jì)檢測(cè)要求。針對(duì)不同類(lèi)型的建筑框架結(jié)構(gòu)，在確保地震烈度保持一致性的基礎(chǔ)上會(huì)涉及不同的設(shè)計(jì)要求，這主要是因?yàn)椴煌目蚣芙Y(jié)構(gòu)對(duì)抗震能力具有不同的要求。特別是針對(duì)那些不規(guī)則形態(tài)的框架結(jié)構(gòu)，一般需要遵從相關(guān)的設(shè)計(jì)要求和規(guī)定來(lái)保證抗震設(shè)計(jì)符合其抗震能力與性能等指標(biāo)與要求。

2.5 結(jié)構(gòu)薄弱層設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在開(kāi)展框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，其中不可避免會(huì)存在一些薄弱層結(jié)構(gòu)。在相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要注意有計(jì)劃地增加結(jié)構(gòu)軟弱層部位的側(cè)向剛度，或者對(duì)結(jié)構(gòu)軟弱層厚度進(jìn)行改變，又或者可以對(duì)地基埋深進(jìn)行縮減的方式來(lái)避免形成結(jié)構(gòu)軟弱層?？紤]到結(jié)構(gòu)軟弱層不利于框架結(jié)構(gòu)整體的抗震性，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須要注意通過(guò)設(shè)計(jì)的方式來(lái)減少薄弱層的出現(xiàn)概率。針對(duì)框架薄弱層的判斷，可以由設(shè)計(jì)人員依據(jù)自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與計(jì)算結(jié)果來(lái)判斷結(jié)構(gòu)薄弱層。或者通過(guò)軟件的方式對(duì)結(jié)構(gòu)的薄弱層進(jìn)行判定，如在有關(guān)結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度存在不規(guī)則問(wèn)題或者建筑樓板荷載受力不均衡時(shí)，這些問(wèn)題都預(yù)示著結(jié)構(gòu)薄弱層的存在。此外，針對(duì)那些建筑樓板承載力不足或者豎向抗側(cè)構(gòu)件本身連續(xù)性不足的情況，這些都屬于結(jié)構(gòu)軟弱層所在。如果在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可避免會(huì)遇到薄弱層，那么要及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)補(bǔ)救手段與措施，保證全面增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效性。

2.6 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

除了上述框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)之外，在實(shí)際的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中也會(huì)涉及比較多的設(shè)計(jì)問(wèn)題與要點(diǎn)，具體如下：①針對(duì)建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的短柱問(wèn)題而言，主要是由于框架梁間的框架柱具有比較小的凈高值，或者沒(méi)有合理設(shè)置填充墻造成的。針對(duì)短柱問(wèn)題，主要可以利用復(fù)合鋼筋或外包鋼板的方式來(lái)對(duì)短柱的變形性能進(jìn)行改善，提升其抗剪承載力。②剪力墻底部設(shè)計(jì)。所謂的剪力墻底部，可以取下側(cè)1/8 剪力墻高度的位置，如果其承受比較大的剪力，那么需要對(duì)其進(jìn)行加固，加固尺寸控制在1/10 剪力墻高度。③針對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)部位的核心區(qū)域，由于常常出現(xiàn)抗剪力度不足的問(wèn)題，所以要注意設(shè)計(jì)配套的一些抗震方法與舉措來(lái)增強(qiáng)該位置的彈性，以此可以顯著提升框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。

總之，框架結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分，其涉及的設(shè)計(jì)要素眾多，包括梁、板與柱等等。在實(shí)際的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要注意重點(diǎn)做好框架柱、框架梁、框架高度、抗震設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)薄弱層等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)工作，確保可以全面提高框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。