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我國市場開發(fā)程度的不斷加深,經(jīng)濟也迅速發(fā)展,建筑領域也迎來的前所未有的時期,建筑設計水平為了與新時期的各種要求相適應,也必要不斷提高,在建筑物形式多樣化,功能多元化的要求下,建筑框架結構設計越發(fā)收到人們的重視,為了更好的保障建筑物的整體性能,設計過程中必要依據(jù)各種原則進行。原則能夠規(guī)范的設計者的行為,為其提供指導和根據(jù),因此非常重要。
建筑設框架結構設計的原則分為四個方面,分別從平衡結構、降低風險、保全重要結構以及結構整體性方面進行規(guī)范。下面將這四個部分詳細進行闡述:
(1)堅持剛柔并濟原則,平衡結構體系。所謂剛柔并濟原則就是指在設計的時候既要做到剛度適中,又要做到柔性合適,也就是不能夠太鋼,也不能太柔,剛度太高,結構變心能力差,容易斷裂,而柔性太高,又會導致建筑物結構容易受壓變形,在外部突然施加壓力的瞬間,建筑框架結構部件必然會收到損害,那么為了避免這個問題,部件切記不可剛度太高。而相對與剛度來說,柔度也需要合適,雖然柔度高能夠更好的降低外來沖擊力,但是大規(guī)模的結構變形也是在所難免的,最終建筑物也會因為變形嚴重而傾覆,所以說,剛柔并濟非常重要。剛柔適中,才是設計人員應該堅持的原則。
(2)堅持多道防線原則,降低結構風險。多層防線,必然比單層防線更加可靠牢固。進行框架結構設計的時候,也需要堅持多道防線原則,在突發(fā)情況發(fā)生時,多重結構同時抵御外來的壓力,彼此相互補充,共同支撐,必然能夠起到很好的穩(wěn)定效果,簡單的說,一個重物從高處墜樓,在經(jīng)過了多重阻礙之后,其沖力和作用力必然會消弱很多,但是一重阻礙都沒有,那么這個作用力非常大,必然會建筑物結構造成大規(guī)模的損害,后果不堪設想。
(3)堅持抓大放小原則,保全重要結構。建筑框架結構設計中,保全重要結構是一個普遍性的做法,也就是行業(yè)內部所說的強柱弱梁,強剪弱彎等。那么為什么一定要這樣做,人們的固有思維會覺得,柱和梁都應該強化才更加穩(wěn)定,這是因為在實際的情況中,所有的結構都太強反而不好,甚至會導致更大的安全隱患發(fā)生。事情都具有兩面性以及辯證性,絕對安全的結構是沒有的,也就是說不管是什么結構都不可能萬無一失,都有可能在莫一種外力來襲的時候出現(xiàn)問題。建筑框架結構具有復雜性,部件多,每個部件所發(fā)揮著不同的作用,共同為建筑物服務,那么設計中要從整體考慮,以部件的主次之分為原則,也就是根據(jù)它們作用的重要性進行設計。在強大外力來臨的時候,如何能夠保障建筑的主要部件不被摧毀,或者是最后才被摧毀,是設計人員應該深入研究的問題,而抓大防小就是最好的選擇,設計者首先明確部件的主次,在設計的時候,針對重要的部件著重進行設計,設計中切不可讓每一個部件受力相同,這樣必然會帶來慘重的后果。簡單的說,在一座建筑物中,如果柱被摧毀了,梁也必然不復存在,但是,如果梁先倒塌了,但是柱卻依然能夠存在,這就是為什么柱的作用高于梁的原因。因此,結構設計中,設計人員就需要對柱著重設計,保障柱能夠得以保全,或者是最后才被摧毀,薄弱緩解放在梁上,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計在主要環(huán)節(jié)上,則有可能使梁和柱遭到同樣的破壞。
(4)堅持結構合為一體原則,保證結構整體性。一座成功的建筑物,其框架結構必然是一個整體,這種結構中不存在關節(jié),也局勢能夠快而有效的將外力消除,最大限度的減少外力對建筑物的沖擊,這個原則的有效的實施,要求設計中要注意消除關節(jié),保障外力暢通無阻被轉移?;谝陨先齻€原則,設計者能夠更好的實現(xiàn)合為一體的原則,也可以說堅持不懈的貫徹以上三個原則,就是為了能夠達到設計的整體性,設計人員應該最大限度的保障部件的平衡性以及靜態(tài)性,那么在巨大的外力來臨時,結構就能夠恢復到原來的靜態(tài),這樣就能夠保障建筑物的相對穩(wěn)定性,也就達到了設計的目的。
(1)“強柱弱梁”節(jié)點的控制措施。文章所強調的強柱弱梁節(jié)點,實際上就是為了能夠在遭遇重大地震災害的時候,能夠保障梁端在外力的作用下建立塑性鉸,而柱端不屈服,這個時候還能夠在非彈性的狀態(tài)下,節(jié)點依舊具有彈性。從以往的經(jīng)驗中,我們發(fā)現(xiàn),在條件允許的情況下,柱的截面越大,穩(wěn)定性也相對會增加,柱的線剛度與梁的線剛度之比會大于1,柱子的軸壓比一定要滿足規(guī)定的規(guī)范。在設計中要充分注意節(jié)點構造,盡量讓塑性鉸要向著梁跨內移。強柱弱梁節(jié)點問題的解決是至關重要的。
(2)“強剪弱彎”的實施。保證構件延性,防止脆性破壞是建筑框架結構設計的重要環(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構部件遭遇強大的罕見地震時,可以保證脆性剪切不會失效。
在結構設計中處理堅持四個基本原則之外,還要將以上兩個措施落實下去,除此之外,針對設計中比較常見的問題,設計人員可以采取以下幾個措施:
(1)嚴格控制框架節(jié)點核芯區(qū)箍筋配置。設計人員應該嚴格按GB50011-2010《建筑抗震設計規(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,這方面很多設計者往往會忽略,特別是不能滿足對柱軸壓比不大時的要求。對于這一點問題設計者以后應該充分考慮到,以防止出現(xiàn)不必要的損失。
(2)底層框架柱箍筋加密區(qū)的范圍不能滿足。在設計中,設計人員要留意在GB50011-2010《建筑抗震設計規(guī)范》中有規(guī)定:“底層柱,柱根處箍筋加密區(qū)的范圍應不小于柱凈高的1/3”,這是一新增加的規(guī)范要求,大多設計者可能都不太了解,以后設計過程中應該注意這個問題的解決。
(3)框架梁上部縱筋端部水平錨固長度不能滿足。我國相關規(guī)定中這樣規(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”,由此可見,以上所闡述的問題,基本都是由于設計不到位造成的,這要求設計人員堅持設計原則,做好分析與考察,將國家的相關規(guī)定作為依據(jù),從而更好的消除設計中的問題,保障設計可靠性。
在建筑行業(yè)不斷發(fā)展的今天,建筑結構設計也更加被人們所關注,文章首先從設計原則進行了論述,然后又將設計中的注意事項以及措施進行了分析研究,希望能夠為設計人員提供一些建議,幫助他們更加細致的工作,在設計中堅持不懈的貫徹文章所闡述的四個原則,從而達到設計的科學性、合理性、可行性,確保建筑物結構更加穩(wěn)定。建筑物與人們的生活有著密切聯(lián)系,建筑行業(yè)對于經(jīng)濟的發(fā)展也有著巨大的推動作用,我們必須采取各種措施,不斷提高建筑物的穩(wěn)定性,使其不斷適應時代發(fā)展的需求。
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