【摘要】在現(xiàn)代化的建筑中，框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工尤為重要。尤其是在一些所占空間面積較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的大型建筑物中，這些建筑一旦動工一般就會動用較大的人力、物力和財(cái)力，所以在動工前就一定要將盡量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的萬無一失，對材料進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)算，把可能會出現(xiàn)的問題都扼殺在萌芽狀態(tài)。各部分的準(zhǔn)備都做好之后，即便出現(xiàn)了問題，也能在最短時(shí)間內(nèi)將損失降到最小。因此，框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代化建筑過程中不可缺少的重要的一部分。

【關(guān)鍵詞】框架結(jié)構(gòu)、抗震、建筑設(shè)計(jì)

前言：框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是建筑工程中最基礎(chǔ)的一部分，也是比較重要的一部分。如何將建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的接近完美，這是一門學(xué)問，不僅需要不斷學(xué)習(xí)和對前人的工作進(jìn)行總結(jié)、比較、發(fā)現(xiàn)并及時(shí)校正其中的不足與缺陷，還要從實(shí)際工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，避免類似錯(cuò)誤的第二次發(fā)生，使設(shè)計(jì)更加趨向美觀實(shí)用的方向。請跟隨筆者的思路對建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需注意的問題及解決問題的對策進(jìn)行了解。

1.什么是框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)也稱為構(gòu)架式結(jié)構(gòu)，房屋的框架結(jié)構(gòu)分類的依據(jù)有很多，根據(jù)跨數(shù)分為單跨與多跨，根據(jù)層數(shù)分為單層與多層，根據(jù)材料的不同分為鋼框架、混凝土框架以及鋼筋混凝土混合框架等等。建筑工程中的框架結(jié)構(gòu)最常見的是混凝土框架以及鋼框架。此外，整體式混凝土框架和鋼框架適用于工業(yè)化施工，這類框架結(jié)構(gòu)的效率更高，工程質(zhì)量更好。

通過梁和柱組成的縱橫兩個(gè)方向的框架構(gòu)建出框架結(jié)構(gòu)，可以在承受豎向荷載的同時(shí)承受水平荷載，房屋的框架結(jié)構(gòu)使得建筑平面布置更為靈活，形成較大的建筑空間，在處理建筑立面時(shí)也更為方便具體，但是框架結(jié)構(gòu)也存在一些缺點(diǎn)，側(cè)向剛度比較小，一旦層數(shù)比較多就很容易出現(xiàn)側(cè)向位移的情況，這樣就會造成非結(jié)構(gòu)性的破壞，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)會受到一定程度上的影響。

2.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所遵循的原則

2.1陰陽并舉的美觀外形

合理的框架結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備陰陽并舉的美觀外形。如果框架結(jié)構(gòu)太剛，變形能力就比較差，一旦有比較強(qiáng)的破壞力出現(xiàn)時(shí)，框架結(jié)構(gòu)就需要承受很大的力，這樣就會出現(xiàn)局部受損甚至全部破壞。如果框架結(jié)構(gòu)過于柔，框架結(jié)構(gòu)就會在消減外力的同時(shí)，出現(xiàn)框架變形以致無法正常使用。柔的框架結(jié)構(gòu)雖然造價(jià)便宜但是產(chǎn)生的變形對正常使用也會造成一定程度上的影響，以致本末倒置。

2.2多道安全防線

框架結(jié)構(gòu)需要多道安全防線的結(jié)構(gòu)體系，所有抵抗外力的結(jié)構(gòu)需要共同配合，決不能將所有的安全措施集中在單一的構(gòu)件上。在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)立多道安全防線，從而保證框架結(jié)構(gòu)的安全。

2.3滿足抗外力能力的要求

框架結(jié)構(gòu)需要滿足抗外力的要求，但是絕對安全的結(jié)構(gòu)是不存在的。框架結(jié)構(gòu)中每一個(gè)部件都承擔(dān)著各自的責(zé)任，通過協(xié)調(diào)各個(gè)結(jié)構(gòu)部位，將各種構(gòu)件組合起來，共同達(dá)到抵抗外力的要求。當(dāng)然，不同構(gòu)件承擔(dān)的角色不同，重要性也就存在差異。多個(gè)構(gòu)件組成的框架結(jié)構(gòu)可以很好地對外力做出抵抗，使框架的整體結(jié)構(gòu)免除破壞，即便受到外力也可以保證框架的整體性。

2.4渾然一體，拒絕關(guān)節(jié)

框架結(jié)構(gòu)最好的狀態(tài)便是渾然一體，沒有關(guān)節(jié)，這樣的框架結(jié)構(gòu)體系可以迅速傳遞和消減外力，保證框架結(jié)構(gòu)的安全性。因此，框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者需要盡最大的努力去除各個(gè)關(guān)節(jié)，促使框架結(jié)構(gòu)中的能量可以在各關(guān)節(jié)中流動，，從而達(dá)到框架結(jié)構(gòu)的靜態(tài)平衡，促使框架結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)保持平衡。

如果框架結(jié)構(gòu)中的力量受阻，構(gòu)件中各元素間的平衡也就受到破壞，結(jié)構(gòu)變成機(jī)動，影響框架結(jié)構(gòu)的正常應(yīng)用?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者需要協(xié)調(diào)好各部件，促使原本互不相關(guān)的靜態(tài)構(gòu)件可以構(gòu)成完整的靜態(tài)整體，從而保持框架結(jié)構(gòu)的靜態(tài)平衡。

3.建筑框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中易出現(xiàn)的問題

框架結(jié)構(gòu)的建立離不開抗震體系的保證，因此框架結(jié)構(gòu)需要對抗震體系進(jìn)行合理選擇，可以說，框架結(jié)構(gòu)抗震體系選取的合理性直接決定了建筑結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3.1抗震方案構(gòu)思問題

框架結(jié)構(gòu)需要最大限度地避免部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)問題的情況，因?yàn)橐坏┠骋粯?gòu)架出現(xiàn)問題就會導(dǎo)致整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力?？拐鸱桨傅臉?gòu)思需要依照一定的原則，框架結(jié)構(gòu)需要具備必要的內(nèi)力重分配以及變形能力，這樣即便地震，部分構(gòu)件停止工作，框架結(jié)構(gòu)的其他構(gòu)件也可以繼續(xù)工作，承擔(dān)起豎向荷載，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

3.2抗震概念設(shè)計(jì)問題

框架結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)需要具備清晰的設(shè)計(jì)簡圖，在設(shè)計(jì)簡圖中，設(shè)計(jì)人員需要盡量將豎向建筑構(gòu)件布置成壓應(yīng)力水平接近均勻的狀態(tài)。建筑的蓋梁體系在設(shè)計(jì)時(shí)需要盡量使垂直重力荷載可以通過最短的路徑傳遞到豎向構(gòu)件墻，同時(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系，通過轉(zhuǎn)換層將上部結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件傳遞的垂直重力荷載轉(zhuǎn)換出來，保證各部件受力均勻。

除此之外，建筑的框架結(jié)構(gòu)也需要具備明確的整體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，一般的，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)由框架、簡體等部件組成，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循力量貫通的原則，保證框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3.3抗震結(jié)構(gòu)計(jì)算問題

框架結(jié)構(gòu)中的抗震結(jié)構(gòu)需要在設(shè)計(jì)時(shí)就計(jì)算出合理的強(qiáng)度和剛度。將強(qiáng)度與剛度進(jìn)行合理的分布，以滿足框架結(jié)構(gòu)的需要，避免因?yàn)榫植肯魅趸蛲蛔冃纬煽蚣芙Y(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，從而產(chǎn)生塑性變形集中。建筑的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該在保證節(jié)點(diǎn)的同時(shí)，使柱、梁端的塑性鉸最大限度地分散。如果框架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)薄弱部位，相關(guān)工作人員需要立即采取相應(yīng)措施提高框架結(jié)構(gòu)的抗震能力。

4.針對高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的的問題采取對策

4.1高層建筑出現(xiàn)的問題實(shí)例分析

現(xiàn)有一位于市中心繁華地段的高層住宅樓，總建筑面積約為20萬平方米，共計(jì)五幢高層住宅樓。由于建筑自身的使用要求，該高層建筑對底層柱及剪力墻的布置位置有嚴(yán)格的要求，因此在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)采用了框支剪力墻結(jié)構(gòu)，同時(shí)在二層出設(shè)置轉(zhuǎn)換層作為框架結(jié)構(gòu)的輔助。根據(jù)相關(guān)的規(guī)定框架的核心筒結(jié)構(gòu)規(guī)定核心筒高寬比限值為12，本工程采用的核心筒高寬比為12.9。此外由于本工程平面呈十字形，屬于不規(guī)則的平面形狀。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還需要開設(shè)較大洞口以滿足建筑使用要求。

4.2高層建筑梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題及對策

上述工程的框支主梁的梁高230cm，同時(shí)存在平面不規(guī)則的情況，為了實(shí)現(xiàn)該高層建筑框架結(jié)構(gòu)的需要，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就需要進(jìn)行創(chuàng)新。

該建筑在建設(shè)時(shí)在關(guān)鍵部位設(shè)置了型鋼混凝土邊緣構(gòu)件以提高構(gòu)件的承載力，同時(shí)可以起到提高結(jié)構(gòu)延性的作用。這樣梁主筋配筋率就可以在滿足要求的同時(shí)，保證上部主筋沿梁全長貫通，下部主筋全部直通到柱或墻內(nèi)。

4.3高層建筑板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題及對策

考慮到一旦核心筒周圍連接部位的樓板失效，各結(jié)構(gòu)單元獨(dú)立工作容易倒塌。因此該建筑工程在進(jìn)行施工時(shí)，工程人員對上下層板進(jìn)行內(nèi)力分析，保證樓板間的裂縫不超過0.2mm，從而保證高層建筑板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.4高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及對策

框架結(jié)構(gòu)需要嚴(yán)密的抗震體系作為保證，可以說只有對抗震體系進(jìn)行合理選擇，才可以保證高層建筑在受到地震威脅時(shí)的安全。因此抗震方案的構(gòu)思需要依照一定的原則，遵循力量貫通的原則，保證框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

5.結(jié)語：本文從簡單易懂的角度切入，對建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所需注意的問題進(jìn)行了初步分類，對各種情況的問題分別進(jìn)行了分析并簡單的提出了解決問題的方式和方法，適合作為未入行和初入行者對建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的參考。希望本文可以給年輕的設(shè)計(jì)工作者帶來一些啟發(fā)，在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中更上一層樓。

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