于橋

(保定市天元建筑設(shè)計有限公司，河北保定 072150)

自改革開放以來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，建筑設(shè)計水平也在逐年提升，隨著建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化，這就要求建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計在遵循原則下有更高層次的水平來滿足這些要求，當然，這其中也存在很多問題，下面就這些問題來進行討論。

1 建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循的原則

1.1 一定要剛?cè)岵?，平衡結(jié)構(gòu)體系

建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計一定要遵循剛?cè)岵脑瓌t，眾所周知結(jié)構(gòu)太剛變形能力就差，而結(jié)構(gòu)太柔就會導(dǎo)致太脆。當建筑框架結(jié)構(gòu)要承受強大破壞力在一瞬間來襲時，必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)部件部分受損或者全部損壞。在面對這個問題的時候，設(shè)計人員設(shè)計時一定不能使建筑結(jié)構(gòu)太剛。那么在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中是不是越軟越好呢，當然不是。結(jié)構(gòu)柔一些是可以削弱外力，但缺點是容易變形缺乏支柱，必然導(dǎo)致全體傾覆。所以在建筑框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，一定要控制好結(jié)構(gòu)設(shè)計的剛度，既不能太剛也不宜太柔。這個問題也正是設(shè)計人員正在探索并密切關(guān)注的問題，現(xiàn)在的規(guī)定只是一個籠統(tǒng)的范圍，至于誰多誰少，目前尚沒有準確定論。

1.2 一定要多道防線，降低結(jié)構(gòu)風險

層層設(shè)防能夠盡可能的降低結(jié)構(gòu)體系的風險，當突發(fā)狀況發(fā)生的時候，所有抵抗外力的結(jié)構(gòu)都在聯(lián)合抵抗，同時相互支撐，這就好比一個物體從高處掉下來，如果經(jīng)過一層層障礙物的阻礙，緩沖其速度，那么當這個物體掉下來時可能就比沒有障礙物阻礙的物體或者障礙物少的受損度小很多。這個時候，我們不能把結(jié)構(gòu)重心全部寄托在單一的構(gòu)件上，在土建結(jié)構(gòu)中我們知道多肢墻要比單片的墻好，而框架剪力墻要比純框架好，我們知道鳥巢外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計，是多道防線設(shè)計思路的最好體現(xiàn)。

1.3 一定要抓大放小，保全重要結(jié)構(gòu)

在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中有這么一種說法，那就是“強柱弱梁”“強剪弱彎”，這不禁勾起了人們對這種說法產(chǎn)生疑問，問什么結(jié)構(gòu)要強柱弱梁，強剪弱彎，在我們的印象中強柱強梁肯定會比強剪強彎要更加結(jié)實，更加安全。但是如果所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件都強了就不好了，將會存在非常大的安全隱患。我們知道絕對安全的結(jié)構(gòu)在這個世界上是不存在的，無論哪種結(jié)構(gòu)體系都不能在任何情況都可抵御各種外界的破壞。每個構(gòu)件的作用都不同，整個結(jié)構(gòu)體系就是由這眾多的構(gòu)件協(xié)調(diào)組合而成，并依據(jù)其重要性來區(qū)分輕重。每個結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同抵抗外力的目的，就是為了在遭遇強大的外界破壞力時，能夠保住其中最重要的部件不受損壞或者至少是最后才遭遇摧毀，這就是要做出取舍的時候了。所以最明智的選擇就是在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計之初就先衡量孰輕孰重，哪部分是主要構(gòu)件，哪部分是次要構(gòu)件，當強大的破壞力來臨時，首當其沖的應(yīng)該是次要的構(gòu)件，在設(shè)計中各個部件千萬不可平均受力，那樣將損失慘重。我們知道在鋼框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果柱不幸倒塌，梁也不可能存在，而如果梁倒了的話，柱依然可能存在，這也就說明了柱起到的作用要比梁大。所以在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，為了保證柱免遭摧毀或者至少是最后才遭摧毀，這就要把梁放在相對比較薄弱的環(huán)節(jié)上，使其能夠承受大部分外來破壞力，盡可能阻擋對柱的破壞，使損失降至最低。而如果把梁和柱都設(shè)計在主要環(huán)節(jié)上，則有可能使梁和柱遭到同樣的破壞。

1.4 一定要使結(jié)構(gòu)合為一體

好的建筑框架結(jié)構(gòu)體系是一個整體的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)體系中沒有關(guān)節(jié)，并且能夠快速有效的傳遞并消除外力，盡量減少破壞力度，有了這個原則，我們在設(shè)計時就要想辦法把各個關(guān)節(jié)給“打通”，使之暢通無阻。前面我們提到的三個原則(“剛?cè)嵯酀薄岸嗟婪谰€”“抓大放小”)實施的基礎(chǔ)就是一定使結(jié)構(gòu)渾然一體，也就是說這個原則是前面三個原則的保障。總的來說，設(shè)計者要使原本保持平衡和靜態(tài)的構(gòu)件組合之后，在受到強烈的外力沖擊時還能保持原來的靜態(tài)，或者相對的靜態(tài)，這樣目的就達到了。

2 從概念設(shè)計上應(yīng)解決的問題

1)“強柱弱梁”節(jié)點的控制措施。我們強調(diào)的強柱弱梁節(jié)點的作用是為了在碰到罕見的大地震時，可以讓梁端在外力作用下形成塑性鉸，柱端不屈服，并且還可位于非彈性的狀態(tài)，節(jié)點仍然可以在彈性的狀態(tài)當中。設(shè)計經(jīng)驗告訴我們，在建筑結(jié)構(gòu)許可的情況下，應(yīng)該要把柱的截面尺寸盡可能做大些，讓柱的線剛度要比梁的線剛度之間的比值大于1，柱子的軸壓比一定要滿足規(guī)定的規(guī)范。在設(shè)計中要充分注意節(jié)點構(gòu)造，盡量讓塑性鉸要向著梁跨內(nèi)移。強柱弱梁節(jié)點問題的解決是至關(guān)重要的。

2)“強剪弱彎”的實施。保證構(gòu)件延性，防止脆性破壞是建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，而保障這個環(huán)節(jié)的主要措施就是“強剪弱彎”的實施?！皬娂羧鯊潯敝饕菫榱嗽诮Y(jié)構(gòu)部件遭遇強大的罕見地震時，可以保證脆性剪切不會失效。

3 設(shè)計構(gòu)造中的常見問題及處理措施

3.1 嚴格控制框架節(jié)點核芯區(qū)箍筋配置

設(shè)計人員應(yīng)該嚴格按GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范中的規(guī)定來控制框架節(jié)點核芯區(qū)配箍特征值及體積配箍率，這方面很多設(shè)計者往往會忽略，特別是不能滿足對柱軸壓比不大時(這個規(guī)定是為了保證節(jié)點核芯區(qū)延性的重要構(gòu)造措施)的要求。對于這一點問題設(shè)計者以后應(yīng)該充分考慮到，以防止出現(xiàn)不必要的損失。

3.2 底層框架柱箍筋加密區(qū)的范圍不能滿足

在設(shè)計中，設(shè)計人員要留意在GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范中有規(guī)定:“底層柱，柱根處箍筋加密區(qū)的范圍應(yīng)不小于柱凈高的1/3”，這是一新增加的規(guī)范要求，大多設(shè)計者可能都不太了解，以后設(shè)計過程中應(yīng)該注意這個問題的解決。

3.3 框架梁上部縱筋端部水平錨固長度不能滿足

GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中有規(guī)定:“框架端節(jié)點的地方，一旦框架梁上部縱筋的水平直線段錨固長度不足的時候，應(yīng)該向下彎曲并且伸到柱的外邊，控制好彎折前水平投影的長度一定要等于或者大于0.4LaE”，一旦框架柱的截面尺寸在400 mm×400 mm以下的時候，框架梁就易出現(xiàn)問題，這就會埋下一個很嚴重的安全隱患。

對于以上建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題，往往是設(shè)計者忽視的問題，只要設(shè)計者在設(shè)計之初能夠做好前期準備，重視這些問題，并按照國家規(guī)定來設(shè)計建筑，那么上述問題也就會隨之消失，建筑框架的結(jié)構(gòu)也就會符合標準。

4 結(jié)語

文章介紹了建筑框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則，并且分析了概念設(shè)計，以及設(shè)計構(gòu)造過程中出現(xiàn)問題的解決方法，只有設(shè)計者能夠遵循這些原則，同時細心認真，避免上述問題，才會設(shè)計出既安全又實用的優(yōu)秀作品來。

［1］ 陳翠榮.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題［J］.山西建筑，2007，33(4)：58-59.

［2］ 肖燕武.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2007(35)：107.