王曉彥
(山西晉設(shè)拓凡建筑設(shè)計咨詢有限公司,山西太原 030013)
框架結(jié)構(gòu)以期具有構(gòu)造簡單,內(nèi)部空間設(shè)置靈活,并且可以實現(xiàn)裝配式施工,大大提升工程建設(shè)的效率,這些優(yōu)異的施工特性使得其在現(xiàn)場施工中得到廣泛應(yīng)用。但是為了確??蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計的效果,必須要注意結(jié)合建筑工程設(shè)計要求與標準,科學(xué)地制定框架結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
為了確保建筑工程中框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量,施工人員需要遵從如下一些基本的設(shè)計原則:①剛?cè)徇m度原則。在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計期間,為了保證整體建筑框架結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)傾覆問題,或者因為剛性與柔性其中任何一方偏失而對整體結(jié)構(gòu)柔韌性帶來不利影響,就必須要綜合考慮柔性與剛性二者的平衡設(shè)計,避免在建筑結(jié)構(gòu)受到過大且突然的作用力時而被嚴重破壞。②多道安全防護設(shè)計原則。建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的根本出發(fā)點是要確保所設(shè)計結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與安全性。在其以后使用中,框架結(jié)構(gòu)需要承受多種外力作用,所以為了確保整個建筑框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,需要做好其安全防護設(shè)計。③遵從主次設(shè)計原則。針對框架結(jié)構(gòu)設(shè)計而言,其涉及比較多的框架結(jié)構(gòu)形式,并且這些結(jié)構(gòu)的重要性與作用各不相同,所以為了全面確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性,需要遵從主次設(shè)計原則,首先對梁板柱等主要結(jié)構(gòu)進行重點設(shè)計,之后再從增強整體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性與一致性出發(fā)進行其他結(jié)構(gòu)設(shè)計,如“強剪弱彎”與“強柱弱梁”等都是該種結(jié)構(gòu)設(shè)計原則在設(shè)計實踐中的具體體現(xiàn)。
框架柱是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要組成部分,也是需要重點考慮的設(shè)計環(huán)節(jié),相應(yīng)的設(shè)計要點如下:①要對框架結(jié)構(gòu)中框架柱的傳力體系進行仔細分析,保證其受力符合設(shè)計要求與規(guī)定,并且框架柱之間需要保持合適的距離,排列也要注意保持良好的整齊性。無論是水平或者是垂直方向上,框架結(jié)構(gòu)都需要相應(yīng)地承受一定的壓力,所以要注意結(jié)合建筑工程項目的實際情況來合理調(diào)整框架柱的設(shè)置位置,保證其受力的均衡性與合適性。②要結(jié)合建筑工程項目建設(shè)的實際需求和要求,科學(xué)地對框架柱的柱網(wǎng)進行設(shè)計,力求可以符合建筑隔離墻設(shè)計的有關(guān)要求與規(guī)定。通常而言,框架柱一般適宜設(shè)置在縱橫墻的交接部位處,這樣可以避免框架柱以及其他框架結(jié)構(gòu)的使用功能。
針對橫向方向上的框架承重設(shè)計,主要是在橫向方向上設(shè)置承重梁,而在縱向方向上設(shè)置連系梁。通過該種設(shè)計方式可以減小框架梁的跨數(shù),并且可以在橫向方向上完成主梁設(shè)計。通過該種框架梁設(shè)計方式可以增大梁的截面,增加橫向框架的剛度。而針對縱向方向的框架承重設(shè)計而言,其設(shè)計中同橫向框架的承重設(shè)計思路恰好相反,就是在縱向方向上對承重梁進行科學(xué)設(shè)計,而連系梁結(jié)構(gòu)則需要設(shè)置在橫向方向上。通過縱向框架承重結(jié)構(gòu)設(shè)計,可以對橫向上框架結(jié)構(gòu)的剛性進行縮減,進而會使框架結(jié)構(gòu)整體的受力出現(xiàn)不合理問題,會對框架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性帶來不利影響。而針對縱橫方向均承重的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,兩個方向上都需要共同承受建筑的重力,所以受力條件更好,更容易確保整體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計性能的適宜性,從而全面確保建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性。
隨著框架結(jié)構(gòu)高度的增加,結(jié)構(gòu)層數(shù)也會相應(yīng)地增加。伴隨著框架結(jié)構(gòu)層數(shù)的增加,那么其也會具有相對較大的水平位移,這樣會增加框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。在建筑框架結(jié)構(gòu)高度達到某特定值的過程中,豎向符合所能夠形成的內(nèi)力會明顯小于水平負荷所形成的內(nèi)力,這種結(jié)構(gòu)設(shè)計情況會使得豎向負荷所形成的控制作用相應(yīng)地向水平負荷方向轉(zhuǎn)移,進而也會改變框架結(jié)構(gòu)的整體性能。框架結(jié)構(gòu)的強度本身會伴隨著高度增加而呈現(xiàn)為逐漸減弱的變化趨勢,相應(yīng)的剛性也會有所降低。而框架結(jié)構(gòu)高度的增加也會促使水平位移成為結(jié)構(gòu)功能的一個關(guān)鍵控制因素,會對建筑框架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性產(chǎn)生影響。因此,在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要對框架結(jié)構(gòu)的高度進行科學(xué)設(shè)計,保證整體框架結(jié)構(gòu)受力的適宜性。只有通過該種框架高度的科學(xué)設(shè)計,才能夠更好地提升框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體穩(wěn)固性。
目前,地質(zhì)災(zāi)害會對我們的建筑造成侵蝕的影響,從而導(dǎo)致我們的生命安全也受到威脅。在地震期間,很多建筑物無法抵抗地震,讓生命和財產(chǎn)都受到較大的損失。因此,需要對合理的建筑物進行設(shè)計,讓建筑物質(zhì)量達標?,F(xiàn)階段很多建筑物在設(shè)計過程中還沒有應(yīng)用到抗震技術(shù),城市建設(shè)所興起的高層也越來越多,所以,這種抗震技術(shù)除了要在地質(zhì)活動頻繁的西南地區(qū)進行應(yīng)用,還需要在其他地區(qū)使用。在對抗震技術(shù)進行分析和總結(jié)的同時,發(fā)現(xiàn)目前的技術(shù)包括以下幾種:首先,對框架結(jié)構(gòu)柱子截面進行合理有序的選擇,這樣是為了避免樓柱之間的剪應(yīng)力太大,減少樓柱在收到剪力時出現(xiàn)破壞的可能。在對建筑物進行設(shè)計期間,需要做好軸壓工序,需要計算好軸壓,由于不合理的計算可能會讓混凝土受到破壞,在設(shè)計期間需要考慮到摟柱的性能,讓延展性得到保證。
在開展框架結(jié)構(gòu)設(shè)計期間,抗震設(shè)計也是一個關(guān)鍵的設(shè)計環(huán)節(jié),尤其是高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中更是需要開展框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中,依據(jù)建筑高度、結(jié)構(gòu)類型與設(shè)防烈度等相關(guān)指標的差異性,可以將抗震內(nèi)力分成4 個等級。基于有關(guān)設(shè)計規(guī)范和規(guī)定,不同抗震等級下的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計都需要注意滿足有關(guān)的設(shè)計要求與規(guī)定,尤其是要注意通過專業(yè)的抗震設(shè)計檢測要求。針對不同類型的建筑框架結(jié)構(gòu),在確保地震烈度保持一致性的基礎(chǔ)上會涉及不同的設(shè)計要求,這主要是因為不同的框架結(jié)構(gòu)對抗震能力具有不同的要求。特別是針對那些不規(guī)則形態(tài)的框架結(jié)構(gòu),一般需要遵從相關(guān)的設(shè)計要求和規(guī)定來保證抗震設(shè)計符合其抗震能力與性能等指標與要求。
在開展框架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,其中不可避免會存在一些薄弱層結(jié)構(gòu)。在相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,要注意有計劃地增加結(jié)構(gòu)軟弱層部位的側(cè)向剛度,或者對結(jié)構(gòu)軟弱層厚度進行改變,又或者可以對地基埋深進行縮減的方式來避免形成結(jié)構(gòu)軟弱層。考慮到結(jié)構(gòu)軟弱層不利于框架結(jié)構(gòu)整體的抗震性,所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須要注意通過設(shè)計的方式來減少薄弱層的出現(xiàn)概率。針對框架薄弱層的判斷,可以由設(shè)計人員依據(jù)自身的設(shè)計經(jīng)驗與計算結(jié)果來判斷結(jié)構(gòu)薄弱層?;蛘咄ㄟ^軟件的方式對結(jié)構(gòu)的薄弱層進行判定,如在有關(guān)結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度存在不規(guī)則問題或者建筑樓板荷載受力不均衡時,這些問題都預(yù)示著結(jié)構(gòu)薄弱層的存在。此外,針對那些建筑樓板承載力不足或者豎向抗側(cè)構(gòu)件本身連續(xù)性不足的情況,這些都屬于結(jié)構(gòu)軟弱層所在。如果在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可避免會遇到薄弱層,那么要及時采取恰當?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計補救手段與措施,保證全面增強結(jié)構(gòu)設(shè)計有效性。
除了上述框架結(jié)構(gòu)設(shè)計要點之外,在實際的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中也會涉及比較多的設(shè)計問題與要點,具體如下:①針對建筑工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的短柱問題而言,主要是由于框架梁間的框架柱具有比較小的凈高值,或者沒有合理設(shè)置填充墻造成的。針對短柱問題,主要可以利用復(fù)合鋼筋或外包鋼板的方式來對短柱的變形性能進行改善,提升其抗剪承載力。②剪力墻底部設(shè)計。所謂的剪力墻底部,可以取下側(cè)1/8 剪力墻高度的位置,如果其承受比較大的剪力,那么需要對其進行加固,加固尺寸控制在1/10 剪力墻高度。③針對梁柱節(jié)點部位的核心區(qū)域,由于常常出現(xiàn)抗剪力度不足的問題,所以要注意設(shè)計配套的一些抗震方法與舉措來增強該位置的彈性,以此可以顯著提升框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。
總之,框架結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分,其涉及的設(shè)計要素眾多,包括梁、板與柱等等。在實際的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中,要注意重點做好框架柱、框架梁、框架高度、抗震設(shè)計、結(jié)構(gòu)薄弱層等設(shè)計環(huán)節(jié)的設(shè)計工作,確保可以全面提高框架結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。