趙保麗
(山西路晟交通建筑設計有限公司,山西 太原 030000)
建筑框架結(jié)構作為目前建筑設計的主要結(jié)構類型,其在提高建筑質(zhì)量,保證建筑結(jié)構安全和實用性上有著顯著效果,故而有必要加大對其的研究力度,改進建設質(zhì)量。
建筑框架結(jié)構其實就是利用梁和柱組合而成的一種承重結(jié)構,其在建筑中起到分擔壓力荷載,維持建筑結(jié)構穩(wěn)定性的作用。同時建筑框架結(jié)構可根據(jù)實際需求,對建筑內(nèi)部空間予以科學劃分,以增強建筑的實用性。
設計中應合理把控結(jié)構剛度,剛?cè)徇m中。如結(jié)構剛度過大,則會影響結(jié)構的變形能力,進而發(fā)生斷裂.如結(jié)構過柔,則結(jié)構在受到壓力影響時容易出現(xiàn)變形甚至倒塌的現(xiàn)象。因此設計人員應在保證結(jié)構剛度的同時,合理把控結(jié)構的柔度。
多道防線能夠有效增強結(jié)構的穩(wěn)定性??蚣芙Y(jié)構設計中設置多道防線,能夠在發(fā)生突發(fā)狀況時共同支撐,提高建筑結(jié)構的穩(wěn)定性和安全性,控制外力作用對結(jié)構產(chǎn)生的負面影響。
設計中應堅持強剪弱彎,強柱弱梁的原則,抓大放小有利于建筑抵御外力作用。設計者要明確部件的主次關系,著重設計重要構件。強柱弱梁主要是由于受到外力作用后,梁倒塌,柱依然能夠發(fā)揮支撐作用。所以設計人員必須高度重視柱的設計,以減輕外力作用對結(jié)構的破壞。
建筑工程的基礎結(jié)構大多以條形結(jié)構為主,在對其實行寬度設計時,一旦出現(xiàn)設計不合理或考慮不全面等情況,會使條形基礎結(jié)構的穩(wěn)定性受到影響,這時如果在墻體設計中出現(xiàn)較為嚴重的應力集中現(xiàn)象,則隨著荷載的加大,條形基礎結(jié)構也會存在不同程度的損傷,威脅地基的穩(wěn)固性。另外,在設計過程中,一些工作人員經(jīng)常會利用作用力除以墻段長度的方式來計算平均荷載,并以此結(jié)果來設置條形基礎寬度,這樣會導致建筑結(jié)構局部寬度不足,引發(fā)危險。
1) 框架柱配筋問題,在建筑工程框架結(jié)構施工中,普遍存在著框架柱配筋量較少的情況,這使得建筑在地震災害的影響下,框架柱需要承受扭轉(zhuǎn)剪力及雙向彎矩帶來的影響,雙倍荷載作用下,很容易引發(fā)框架柱的破損,即使其與橫梁結(jié)構相連,但由于約束性較小,很難起到穩(wěn)固效果。
2) 框架邊柱柱頂配筋問題,建筑框架結(jié)構設計中,需要注重水平荷載設計的科學合理性,因為只有這樣,才能實現(xiàn)力的均衡傳遞,維持框架結(jié)構的安全性和穩(wěn)定性。一般情況下,框架頂層的風力荷載相對較大,這使得建筑結(jié)構傳遞到邊柱的作用力相比于傳遞到樓層邊柱的作用力要大很多,正是由于作用力傳遞的不平衡,很有可能導致柱頂出現(xiàn)偏心的問題。
3) 框架外挑梁配筋問題,建筑框架結(jié)構設計中,外挑梁的設計一方面是為提高建筑的使用性,確保其功能的發(fā)揮;另一方面也是為節(jié)省占地空間,在有限的空間內(nèi)增強建筑結(jié)構的整體效果。不過外挑梁在荷載劃分時,由于其與框架梁荷載存在著較大的差異,使得外挑梁在斷面設計上,尺寸也與框架梁存在較大差異,工作人員需結(jié)合實際情況科學規(guī)劃,以減少兩者施工中問題的產(chǎn)生。
抗震設計一直都是建筑結(jié)構設計中最受關注的一個環(huán)節(jié),在建筑框架結(jié)構設計中自然也不例外。工作人員需要對區(qū)域以往數(shù)據(jù)實施收集整理,分析其抗震等級,以此增大框架結(jié)構的承載及抵抗能力,降低地震災害的影響。我國由于處于斑塊交界地帶,很多區(qū)域都會受到地震威脅,這就對建筑框架結(jié)構的抗震設計提出了更高要求。尤其是在西南及一些山區(qū)地帶中,建筑框架結(jié)構設計必須要將地震設計作為重點研究內(nèi)容,參照現(xiàn)有規(guī)范標準,提升建筑結(jié)構的抗震等級,減少人員及經(jīng)濟損失。
近年來,我國土地資源越發(fā)緊張,為滿足城市建設要求,我國不斷加大了高層建筑的建設,為維護建筑的質(zhì)量和安全,對建筑框架結(jié)構的抗震性能也提出了更高要求。但在有些建筑工程項目中,設計人員對框架結(jié)構的抗震設計并未予以足夠的重視,雖然結(jié)構的安全性和穩(wěn)定性都符合現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定,但若發(fā)生地震災害,則結(jié)構很容易岀現(xiàn)失穩(wěn)的情況。
例如,某建筑在采用框架結(jié)構后,設計人員在設計中只對結(jié)構性能進行考慮,忽略了抗震的重要性,使柱截面尺寸及剪力設計超出規(guī)定的抗震標準要求,結(jié)構的延展性及約束性較低,在地震災害作用下,結(jié)構的縱筋很容易出現(xiàn)膨脹扭曲的情況,進而降低柱端質(zhì)量,導致危險的發(fā)生。
在建筑框架結(jié)構地基基礎結(jié)構設計中,設計人員需要先做好現(xiàn)場勘查工作,以獲取較為精準的地質(zhì)研究報告,并結(jié)合工程建設要求及實際情況,地基基礎結(jié)構的承載要求、強度及荷載變化等參數(shù),進行提前分析和預測,以此來為后續(xù)設計及施工作業(yè)提供可靠依據(jù),優(yōu)化建筑工程的整體建設水平。在確定地基的持力層的過程中,需要將地基基礎與上部結(jié)構結(jié)合起來,進行全面性的分析,并在此基礎上綜合考慮各方面的因素。例如,建筑結(jié)構的類型、荷載大小、地下水因素等,務必使地基基礎的設計能夠滿足相關的標準需求。
在建筑框架結(jié)構地基基礎結(jié)構設計中,采用的主要設計形式以獨立基礎和條形基礎兩種為主,其中條形基礎是最常見到的結(jié)構類型。在實際設計作業(yè)中,設計人員需要先確定地基的承載力及最大荷載范圍,根據(jù)這些數(shù)據(jù)對地基底面結(jié)構尺寸進行計算和分析,準確計算截面面積,之后完成覆土重力、地面以下基礎的進一步分析,提高地基基礎結(jié)構的整體質(zhì)量。
1) 框架柱配筋設置,首先,合理控制縱筋截面面積,確保其比值在計算值的25%以上。其次,改變框架柱箍筋的結(jié)構形式。傳統(tǒng)設計中,由于箍筋約束效果得不到合理發(fā)揮,使得框架柱在配筋較少的情況下,出現(xiàn)損壞或變形問題,降低框架結(jié)構質(zhì)量。因此需要改變框架柱箍筋的結(jié)構形式,加強約束效果,避免問題的產(chǎn)生。一般情況下,會以井字形或菱形結(jié)構為主。最后,在框架結(jié)構設計中,如果地基結(jié)構處存在軟弱土層,這時設計人員需要適當增加框架柱的配筋數(shù)量,來維持結(jié)構的穩(wěn)定性。
2) 框架邊柱柱頂配筋設置,框架邊柱柱頂配筋設置要重點注意水平荷載的科學劃分。所以在設計中,可將橫梁上部的所有鋼筋全部融入到柱中,并在柱中進行延伸,與橫梁下方實行有效連接。同時柱中的鋼筋要保證一部分延伸到橫梁下方,與之連接后,另一部分應與柱頂延伸連接,注重水平向荷載劃分的均勻性。需要注意的是,設計時不要將邊柱柱角的鋼筋延伸到梁內(nèi),這樣會影響框架結(jié)構的水平荷載。
3) 框架外挑梁配筋設置,框架外挑梁配筋的設置需要先對框架外部結(jié)構的受力情況予以了解和掌握,之后再結(jié)合工程建設要求,完成外挑梁的配筋計算,確定配筋數(shù)及規(guī)格,增強配筋設置的合理性,加大框架結(jié)構的承載能力。
4) 注重結(jié)構抗震設計,抗震設計作為增強建筑框架結(jié)構安全性、穩(wěn)定性的關鍵要素,在實際設計作業(yè)中,應加大對其重視力度,結(jié)合現(xiàn)有要求及現(xiàn)場實際情況進行綜合分析,提升抗震設計水平,增強建筑實用性。設計中,設計者要對梁剛度實行準確計算和控制,確保其與實際標準要求相符。不過在計算過程中,梁段負彎矩最終的計算結(jié)果往往要比實際比值大很多,這會直接增加梁段負彎矩的配筋數(shù)量,帶來一定的成本支出。所以在設計過程中,設計人員應以最小值為最終負彎矩比值開展設計工作,確保配筋設置的合理性,抗震設計的標準性。對于一些特殊情況可適當放寬比值要求。
若想高效發(fā)揮出建筑框架結(jié)構的作用和性能,在設計過程中,應對其存在的問題及重點部分予以科學分析,合理調(diào)整設計方法和手段,徹底改善框架結(jié)構的設計水平,優(yōu)化其實用性能,進而滿足大眾對住房的多樣化需求。