淺談建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題及要點(diǎn)

薛春杰

（山西路晨建筑設(shè)計(jì)有限公司，山西 臨汾 043000）

建筑框架結(jié)構(gòu)作為目前建筑設(shè)計(jì)的主要結(jié)構(gòu)類型，其在提高建筑質(zhì)量，保證建筑結(jié)構(gòu)安全和實(shí)用性上有顯著效果，故而有必要加大對(duì)其的研究力度，改進(jìn)建設(shè)質(zhì)量。

1 建筑框架結(jié)構(gòu)

建筑框架結(jié)構(gòu)其實(shí)就是利用梁和柱組合而成的一種承重結(jié)構(gòu)，其在建筑中起到分擔(dān)壓力荷載，維持建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。同時(shí)建筑框架結(jié)構(gòu)可根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)建筑內(nèi)部空間予以科學(xué)劃分，以增強(qiáng)建筑的實(shí)用性。

2 建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

2.1 剛?cè)峤Y(jié)合

設(shè)計(jì)中應(yīng)合理把控結(jié)構(gòu)剛度，剛?cè)徇m中。如結(jié)構(gòu)剛度過(guò)大，則會(huì)影響結(jié)構(gòu)的變形能力，進(jìn)而發(fā)生斷裂；如結(jié)構(gòu)過(guò)柔，則結(jié)構(gòu)在受到壓力影響時(shí)容易出現(xiàn)變形甚至倒塌的現(xiàn)象。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)剛度的同時(shí)，合理把控結(jié)構(gòu)的柔度。

2.2 設(shè)置多道防線

多道防線能夠有效增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中設(shè)置多道防線，能夠在發(fā)生突發(fā)狀況時(shí)共同支撐，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，控制外力作用對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)面影響。

2.3 抓大放小

設(shè)計(jì)中應(yīng)堅(jiān)持強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)柱弱梁的原則，抓大放小有利于建筑抵御外力作用。設(shè)計(jì)者要明確部件的主次關(guān)系，著重設(shè)計(jì)重要構(gòu)件。強(qiáng)柱弱梁主要是受到外力作用后，梁倒塌，柱依然能夠發(fā)揮支撐作用。所以設(shè)計(jì)人員必須高度重視柱的設(shè)計(jì)，以減輕外力作用對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞。

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

3.1 基礎(chǔ)寬度設(shè)計(jì)不合理

建筑工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大多以條形結(jié)構(gòu)為主，在對(duì)其實(shí)行寬度設(shè)計(jì)時(shí)，一旦出現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理或考慮不全面等情況，會(huì)使條形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到影響，這時(shí)如果在墻體設(shè)計(jì)中出現(xiàn)較為嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，則隨著荷載的加大，條形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)也會(huì)存在不同程度的損傷，威脅地基的穩(wěn)固性。另外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一些工作人員經(jīng)常會(huì)利用作用力除以墻段長(zhǎng)度的方式來(lái)計(jì)算平均荷載，并以此結(jié)果來(lái)設(shè)置條形基礎(chǔ)寬度，這樣會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)局部寬度不足，引發(fā)危險(xiǎn)。

3.2 配筋配置不合理

3.2.1框架柱配筋問(wèn)題

在建筑工程框架結(jié)構(gòu)施工中，普遍存在框架柱配筋量較少的情況，這使建筑在地震災(zāi)害的影響下，框架柱需要承受扭轉(zhuǎn)剪力及雙向彎矩帶來(lái)的影響，雙倍荷載作用下，很容易引發(fā)框架柱的破損，即使其與橫梁結(jié)構(gòu)相連，但由于約束性較小，很難起到穩(wěn)固效果。

3.2.2框架邊柱柱頂配筋問(wèn)題

建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要注重水平荷載設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，因?yàn)橹挥羞@樣，才能實(shí)現(xiàn)力的均衡傳遞，維持框架結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。一般情況下，框架頂層的風(fēng)力荷載相對(duì)較大，這使建筑結(jié)構(gòu)傳遞到邊柱的作用力比傳遞到樓層邊柱的作用力要大很多，正是由于作用力傳遞的不平衡，很有可能導(dǎo)致柱頂出現(xiàn)偏心的問(wèn)題。

3.2.3框架外挑梁配筋問(wèn)題

建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，外挑梁的設(shè)計(jì)一方面是為提高建筑的使用性，確保其功能的發(fā)揮；另一方面也是為節(jié)省占地空間，在有限的空間內(nèi)增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的整體效果。不過(guò)外挑梁在荷載劃分時(shí)，由于其與框架梁荷載存在著較大的差異，使外挑梁在斷面設(shè)計(jì)上，尺寸也與框架梁存在較大差異，工作人員需結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)規(guī)劃，以減少兩者施工中問(wèn)題的產(chǎn)生。

3.3 抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題

抗震設(shè)計(jì)一直都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最受關(guān)注的一個(gè)環(huán)節(jié)，在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中自然也不例外。工作人員需要對(duì)區(qū)域以往數(shù)據(jù)實(shí)施收集整理，分析其抗震等級(jí)，以此增大框架結(jié)構(gòu)的承載及抵抗能力，降低地震災(zāi)害的影響。我國(guó)由于處于斑塊交界地帶，很多區(qū)域都會(huì)受到地震威脅，這就對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)提出更高要求。尤其是在西南及一些山區(qū)地帶中，建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要將地震設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，參照現(xiàn)有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)，減少人員及經(jīng)濟(jì)損失。

近年來(lái)，我國(guó)土地資源越發(fā)緊張，為滿足城市建設(shè)要求，我國(guó)不斷加大了高層建筑的建設(shè)，為維護(hù)建筑的質(zhì)量和安全，對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)的抗震性能也提出更高要求。但在有些建筑工程項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)人員對(duì)框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)并未予以足夠的重視，雖然結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性都符合現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，但若發(fā)生地震災(zāi)害，則結(jié)構(gòu)很容易岀現(xiàn)失穩(wěn)的情況。

例如，某建筑在采用框架結(jié)構(gòu)后，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中只對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行考慮，忽略了抗震的重要性，使柱截面尺寸及剪力設(shè)計(jì)超出規(guī)定的抗震標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)構(gòu)的延展性及約束性較低，在地震災(zāi)害作用下，結(jié)構(gòu)的縱筋很容易出現(xiàn)膨脹扭曲的情況，進(jìn)而降低柱端質(zhì)量，導(dǎo)致危險(xiǎn)的發(fā)生。

4 建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施

4.1 加強(qiáng)地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性

在建筑框架結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要先做好現(xiàn)場(chǎng)勘查工作，以獲取較為精準(zhǔn)的地質(zhì)研究報(bào)告，并結(jié)合工程建設(shè)要求及實(shí)際情況，地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載要求、強(qiáng)度及荷載變化等參數(shù)，進(jìn)行提前分析和預(yù)測(cè)，以此為后續(xù)設(shè)計(jì)及施工作業(yè)提供可靠依據(jù)，優(yōu)化建筑工程的整體建設(shè)水平。在確定地基的持力層的過(guò)程中，需要將地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行全面的分析，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮各方面的因素。例如，建筑結(jié)構(gòu)的類型、荷載大小、地下水因素等，務(wù)必使地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)能夠滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)需求。

在建筑框架結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用的主要設(shè)計(jì)形式以獨(dú)立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)兩種為主，其中條形基礎(chǔ)是最常見到的結(jié)構(gòu)類型。在實(shí)際設(shè)計(jì)作業(yè)中，設(shè)計(jì)人員需要先確定地基的承載力及最大荷載范圍，根據(jù)這些數(shù)據(jù)對(duì)地基底面結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行計(jì)算和分析，準(zhǔn)確計(jì)算截面面積，之后完成覆土重力、地面以下基礎(chǔ)的進(jìn)一步分析，提高地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

4.2 注重配筋配置的合理性

4.2.1框架柱配筋設(shè)置

首先，合理控制縱筋截面面積，確保其比值在計(jì)算值的25%以上。其次，改變框架柱箍筋的結(jié)構(gòu)形式。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于箍筋約束效果得不到合理發(fā)揮，使得框架柱在配筋較少的情況下，出現(xiàn)損壞或變形問(wèn)題，降低框架結(jié)構(gòu)質(zhì)量。因此需要改變框架柱箍筋的結(jié)構(gòu)形式，加強(qiáng)約束效果，避免問(wèn)題的產(chǎn)生。一般情況下，會(huì)以井字形或菱形結(jié)構(gòu)為主（如圖1所示）。最后，在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果地基結(jié)構(gòu)處存在軟弱土層，這時(shí)設(shè)計(jì)人員需要適當(dāng)增加框架柱的配筋數(shù)量，來(lái)維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.2.2框架邊柱柱頂配筋設(shè)置

框架邊柱柱頂配筋設(shè)置要重點(diǎn)注意水平荷載的科學(xué)劃分。所以在設(shè)計(jì)中，可將橫梁上部的所有鋼筋全部融入柱中，并在柱中進(jìn)行延伸，與橫梁下方實(shí)行有效連接。同時(shí)柱中的鋼筋要保證一部分延伸到橫梁下方，與之連接后，另一部分應(yīng)與柱頂延伸連接，注重水平向荷載劃分的均勻性。需要注意的是，設(shè)計(jì)時(shí)不要將邊柱柱角的鋼筋延伸到梁內(nèi)，這樣會(huì)影響框架結(jié)構(gòu)的水平荷載。

圖1 框架柱配筋設(shè)置

4.2.3框架外挑梁配筋設(shè)置

框架外挑梁配筋的設(shè)置需要先對(duì)框架外部結(jié)構(gòu)的受力情況予以了解和掌握，之后再結(jié)合工程建設(shè)要求，完成外挑梁的配筋計(jì)算，確定配筋數(shù)及規(guī)格，增強(qiáng)配筋設(shè)置的合理性，加大框架結(jié)構(gòu)的承載能力。

4.2.4注重結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

抗震設(shè)計(jì)作為增強(qiáng)建筑框架結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性的關(guān)鍵要素，在實(shí)際設(shè)計(jì)作業(yè)中，應(yīng)加大對(duì)其重視力度，結(jié)合現(xiàn)有要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，提升抗震設(shè)計(jì)水平，增強(qiáng)建筑實(shí)用性。設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者要對(duì)梁剛度實(shí)行準(zhǔn)確計(jì)算和控制，確保其與實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)要求相符。不過(guò)在計(jì)算過(guò)程中，梁段負(fù)彎矩最終的計(jì)算結(jié)果往往要比實(shí)際比值大很多，這會(huì)直接增加梁段負(fù)彎矩的配筋數(shù)量，帶來(lái)一定的成本支出。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)以最小值為最終負(fù)彎矩比值開展設(shè)計(jì)工作，確保配筋設(shè)置的合理性，抗震設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)性。對(duì)于一些特殊情況可適當(dāng)放寬比值要求。

5 結(jié)語(yǔ)

若想高效發(fā)揮建筑框架結(jié)構(gòu)的作用和性能，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)科學(xué)分析其存在的問(wèn)題及重點(diǎn)部分，合理調(diào)整設(shè)計(jì)方法和手段，徹底改善框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，優(yōu)化其實(shí)用性能，進(jìn)而滿足大眾對(duì)住房的多樣化需求。