建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的技術(shù)問題分析

王焰

摘要：在現(xiàn)代建筑行業(yè)中，框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也具有空間布置靈活、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，對于現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜的建筑工程設(shè)計(jì)來說，如何要處理好設(shè)計(jì)中各種不同的問題就成為了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者所關(guān)注的話題?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中，會(huì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)不完善、設(shè)計(jì)思路不溫和等問題的存在，使框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)很多的質(zhì)量問題，許多工程師對計(jì)算設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤并不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，很多的設(shè)計(jì)時(shí)過于依賴設(shè)計(jì)手冊，缺乏設(shè)計(jì)師應(yīng)有的科學(xué)創(chuàng)新精神，造成設(shè)計(jì)方案在現(xiàn)實(shí)施工中無法使用。本文通過對設(shè)計(jì)中常見問題的分析，探討了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的處理對策。

關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；處理對策

前言

近年來，隨著建筑行業(yè)的功能多樣化增長，建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各類建筑中，特別是高層建筑的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中非常的廣泛，不但可以形成高層內(nèi)部的大空間需求，同時(shí)也可以進(jìn)行靈活的平面設(shè)計(jì)。但是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還存在一定的理論滯后性問題，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往不能與現(xiàn)實(shí)問題充分的結(jié)合，在不能滿足建筑需要的同時(shí)，也給工程質(zhì)量留下隱患。

1框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的要點(diǎn)

1.1注意框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性

框架結(jié)構(gòu)的建筑要根據(jù)建筑物所在地區(qū)的環(huán)境進(jìn)行安全性的設(shè)計(jì)，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要建筑抗震設(shè)防分類、抗震設(shè)防烈度，場地類別和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震等級、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級、基本雪壓和基本風(fēng)壓，地面粗糙度，人防工程抗力等級等。

1.2剛?cè)岵?jì)，把握框架結(jié)構(gòu)中的重要結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)合理的設(shè)計(jì)體系應(yīng)該是剛?cè)岵?jì)的，要遵循剛?cè)岵?jì)的原則。因?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)太剛，結(jié)構(gòu)的變形能力就差，結(jié)構(gòu)太柔，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)太脆。具體的說就是當(dāng)建筑框架結(jié)構(gòu)遭到強(qiáng)大破壞力的時(shí)候，一定會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)部分或全部的損壞，因而解決這個(gè)問題就需要設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)不能使結(jié)構(gòu)太剛；如果結(jié)構(gòu)太柔的話也不行，結(jié)構(gòu)太柔雖然可以削弱一些外力作用，但自身容易變形的缺點(diǎn)就會(huì)被全面放大，其結(jié)果必然是建筑全面倒塌。所以在建筑框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要控制好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剛度和柔度，既不能太剛，也不能太柔，要做到剛?cè)岵?jì)。

1.3建立多層框架結(jié)構(gòu)保護(hù)防線

當(dāng)框架結(jié)構(gòu)受到外力作用時(shí)，僅僅依靠框架結(jié)構(gòu)本身的防護(hù)能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在框架結(jié)構(gòu)之外還要盡量的對框架結(jié)構(gòu)體系的安全進(jìn)行層層的保護(hù)，當(dāng)受到外來作用力時(shí)，所有的保護(hù)層都能起到自身的保護(hù)作用，這要比把防守力完全放在一個(gè)結(jié)構(gòu)身上起到的作用大的多，把安全希望全部寄托在一個(gè)結(jié)構(gòu)上面是非常危險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1.4使結(jié)構(gòu)合為一體

一個(gè)好的框架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系是作為一個(gè)整體被設(shè)計(jì)出來的。作為一個(gè)整體，能夠快速有效的傳遞和消除外帶來的破壞作用，最大限度的減少破壞力度，這是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，只有在做到這個(gè)原則才能夠有效完成上面提的三個(gè)問題，也就是說，結(jié)構(gòu)的整體性是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)剛?cè)岵?jì)、多層保護(hù)防線的基礎(chǔ)?？偟膩碚f，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)時(shí)能夠使結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，在受到外界強(qiáng)烈的沖擊力時(shí)能夠保持自身的狀態(tài)，這就達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題

2.1框架結(jié)構(gòu)柱、粱的配筋方面的關(guān)鍵點(diǎn)

在高層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，框架結(jié)構(gòu)頂層的風(fēng)荷載較大，柱頂存在有偏心力額問題，而屋面結(jié)構(gòu)荷載傳給編柱的總理比樓層編柱總力要小，所以，要進(jìn)一步加大頂層邊柱的配筋。通常圓柱縱筋根數(shù)盡量超過8根，端部要有一定的水平段，在框架工程上進(jìn)行挑梁的設(shè)計(jì)，并根據(jù)框架粱與外挑梁的斷面尺度的不同，進(jìn)行框架梁上的主筋向外挑粱延伸，在梁上與次梁處附加一定的箍筋和吊筋，充分運(yùn)用附加箍筋。在框架設(shè)結(jié)構(gòu)計(jì)中對框架結(jié)構(gòu)柱、梁的配筋的關(guān)鍵點(diǎn)要有足夠的重視。

2.2梁端彎矩調(diào)幅問題

在現(xiàn)實(shí)的施工過程中，配筋的增多和兩端負(fù)彎矩較大都不利于施工，所以在豎向荷載作用下，要將兩端彎矩降低配筋。對于整體式裝配問題，調(diào)幅系數(shù)要取0.7到0.8之間。在支座彎矩降低后，經(jīng)過塑性內(nèi)力重分布，彎矩將增大，而水平荷載作用產(chǎn)生的兩端彎矩不得調(diào)幅，這是設(shè)計(jì)人員容易忽視的一個(gè)問題。一些設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行內(nèi)力設(shè)計(jì)值的計(jì)算時(shí)會(huì)采用在在內(nèi)力組合前對兩端彎矩不做調(diào)幅這種錯(cuò)誤的做法，這種做法要充分考慮潛在因素的存在及后果，在前期階段將豎向荷載產(chǎn)生的彎矩進(jìn)行調(diào)幅，然后與水平荷載產(chǎn)生彎矩進(jìn)行組合。

2.3框架結(jié)構(gòu)薄弱層的判定與處理

在進(jìn)行框架設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員都會(huì)根據(jù)相關(guān)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定來對框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)，其中有一層為抗震薄弱層，有時(shí)設(shè)計(jì)的過程中可以避免出現(xiàn)薄弱層，既是加大該層的柱截面或梁截面，條件允許的化還可以改變層高來避免抗震薄弱層的出現(xiàn)。當(dāng)抗震薄弱層無法避免時(shí)，就要按照結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)按照規(guī)范規(guī)定采取相應(yīng)的措施，我國有規(guī)定的抗震規(guī)范有進(jìn)行樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)為按構(gòu)建實(shí)際配筋和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的樓層受剪承載力和按罕見地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的樓層彈性地震剪力的比值。

2.4強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件問題

框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提就是梁、柱的截面尺寸的選擇，強(qiáng)柱弱梁是決定由強(qiáng)震引起柱端截面屈服后塑性轉(zhuǎn)變能否不超過其塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力的控制措施。當(dāng)建筑允許時(shí)，可以使截面尺寸大些，增加延續(xù)性，其次是粱端縱向受拉鋼筋的配筋不得超高，要使進(jìn)入屈服階段能夠星辰塑性或塑性轉(zhuǎn)移的立柱上。為了提高結(jié)構(gòu)的整體性，所建筑的各抗側(cè)力構(gòu)件必須有可靠的措施來連接結(jié)構(gòu)的完整性，確保各構(gòu)件空間協(xié)同工作。當(dāng)構(gòu)件屈服、剛度退化時(shí)，梁柱節(jié)點(diǎn)的承載力不應(yīng)低于連接構(gòu)件的承載力，保持節(jié)點(diǎn)承載力和剛度不變。

3結(jié)束語

總體來說，建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，但同時(shí)也是最為復(fù)雜和重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容。框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性是因?yàn)樵O(shè)計(jì)的過程中要充分考慮到外界環(huán)境的各個(gè)方面的因素，還要求設(shè)計(jì)要具有傳力明確、結(jié)構(gòu)布置靈活、抗震性和整體性好的優(yōu)點(diǎn)，把這么多的因素都要完整的融入到設(shè)計(jì)中來是一項(xiàng)復(fù)雜的工作；而設(shè)計(jì)的重要性最主要的是因?yàn)榘踩缘囊笠?。所以，設(shè)計(jì)人員不僅要熟練的掌握設(shè)計(jì)規(guī)范，還要根據(jù)自己掌握的科學(xué)設(shè)計(jì)理念和方法，正確處理好框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的相關(guān)問題，進(jìn)一步促進(jìn)我國高層框架結(jié)構(gòu)的發(fā)展。