建筑框架结构设计

建筑工程　建筑框架结构设计　郭明瑞　李亚文　１．河南省城市规划设计研究总院有限公司：２．河南五象建筑设计有限公司　摘要：文章主要对建筑框架结构设计进行了相关阐述，并且分析了概念设计，以及设计构造过程中出现问题的解决方法，希望可以通过本文给广大　设计工作者提供借鉴。　关键词：框架结构设计原则问题　１、建筑框架结构设计遵循的原则　高层建筑在我国城市建筑中所占比例正　题也正是设计人员正在探索并密切关注的问　题，现在的规定只是一个笼统的范围，至于　设计者往往会忽略，特别是不能满足对柱轴　压比不大时（这个规定是为了保证节点核芯区　在不断增大，建筑结构方面的变化也越来越　多，新时代的特征在设计中不断涌现。质量　安全与时代创新理念的结合是当下高层建筑　结构设计的难点和重点。高层建筑结构在设　计中也必须牢牢把握设计的基本原则，使得　结果更加合理、规范，具体说来其设计原则　包括以下几个方面：　１．１一定要抓大放小，保全重要结构　在建筑框架结构设计中有这么一种说　法，那就是“强柱弱梁”“强剪弱弯”，这不　禁勾起了人们对这种说法产生疑问，问什么　结构要强柱弱梁，强剪弱弯，在我们的印象　中强柱强梁肯定会比强剪强弯要更加结实，　更加安全。但是如果所有的结构构件都强了　就不好了，将会存在非常大的安全隐患。我　们知道绝对安全的结构在这个世界上是不存　在的，无论哪种结构体系都不能在任何情况　都可抵御各种外界的破坏。每个构件的作用　都不同，整个结构体系就是由这众多的构件　协调组合而成，并依据其重要性来区分轻重。　每个结构构件共同抵抗外力的目的，就是为　了在遭遇强大的外界破坏力时，能够保住其　中最重要的部件不受损坏或者至少是最后才　遭遇摧毁，这就是要做出取舍的时候了。所　以最明智的选择就是在建筑框架结构设计之　初就先衡量孰轻孰重，哪部分是主要构件，　哪部分是次要构件，当强大的破坏力来临时，　首当其冲的应该是次要的构件，在设计中各　个部件千万不可平均受力，那样将损失惨重。　我们知道在钢框架的结构设计中，如果柱不　幸倒塌，粱也不可能存在，而如果粱倒了的　话，柱依然可能存在，这也就说明了柱起到　的作用要比梁大。所以在建筑框架结构设计　过程中，为了保证柱免遭摧毁或者至少是最　后才遭摧毁，这就要把梁放在相对比较薄弱　的环节上，使其能够承受大部分外来破坏力，　尽可能阻挡对柱的破坏，使损失降至最低。　而如果把梁和柱都设计在主要环节上，则有　可能使梁和柱遭到同样的破坏。　１．２一定要刚柔并济，平衡结构体系　建筑框架结构设计一定要遵循刚柔并济　的原则，众所周知结构太刚变形能力就差，　而结构太柔就会导致太脆。当建筑框架结构　要承受强大破坏力在一瞬间来袭时，必然导　致结构部件部分受损或者全部损坏。在面对　这个问题的时候，设计人员设计时一定不能　使建筑结构太刚。那么在建筑框架结构设计　的过程中是不是越软越好呢，当然不是。结　构柔一些是可以削弱外力，但缺点是容易变　形缺乏支柱，必然导致全体倾覆。所以在建　筑框架结构的设计中，一定要控制好结构设　计的刚度，既不能太刚也不宜太柔。这个问　谁多谁少，目前尚没有准确定论。　１．３一定要多道防线，降低结构风险　层层设防能够尽可能的降低结构体系的　风险，当突发状况发生的时候，所有抵抗外　力的结构都在联合抵抗，同时相互支撑，这　就好比一个物体从高处掉下来，如果经过一　层层障碍物的阻碍，缓冲其速度，那么当这　个物体掉下来时可能就比没有障碍物阻碍的　物体或者障碍物少的受损度，Ｊｑｌ￣多。这个时　候，我们不能把结构重心全部寄托在单一的　构件上，在土建结构中我们知道多肢墙要比　单片的墙好，而框架剪力墙要比纯框架好，　我们知道鸟巢外形结构的设计，是多道防线　设计思路的最好体现。　１．４一定要使结构合为一体　好的建筑框架结构体系是一个整体的结　构，这种结构体系中没有关节，并且能够快　速有效的传递并消除外力，尽量减少破坏力　度，有了这个原则，我们在设计时就要想办　法把各个关节给“打通”，使之畅通无阻。前　面我们提到的三个原则（“刚柔相济”“多道　防线”　…抓大放小”）实施的基础就是一定　使结构浑然一体，也就是说这个原则是前面　三个原则的保障。总的来说，设计者要使原　本保持平衡和静态的构件组合之后，在受到　强烈的外力冲击时还能保持原来的静态，或　者相对的静态，这样目的就达到了。　２、从概念设计上应解决的问题　１）“强柱弱梁”节点的控制措施。我们强　调的强柱弱梁节点的作用是为了在碰到罕见　的大地震时，可以让梁端在外力作用下形成　塑性铰，柱端不屈服，并且还可位于非弹性　的状态，节点仍然可以在弹性的状态当中。　设计经验告诉我们，在建筑结构许可的情况　下，应该要把柱的截面尺寸尽可能做大些，　让柱的线刚度要比粱的线刚度之间的比值大　于１，柱子的轴压比一定要满足规定的规范。　在设计中要充分注意节点构造，尽量让塑性　铰要向着梁跨内移。强柱弱梁节点问题的解　决是至关重要的。　２）“强剪弱弯”的实施。保证构件延性，　防止脆性破坏是建筑框架结构设计的重要环　节，而保障这个环节的主要措施就是“强剪　弱弯”的实施。“强剪弱弯”主要是为了在结　构部件遭遇强大的罕见地震时，可以保证脆　性剪切不会失效。　３、设计构造中的常见问题及处理措　施　３．１严格控制框架节点核芯区箍筋配置　设计人员应该严格按ＧＢ　５００１　１—２０ｌ０建　筑抗震设计规范中的规定来控制框架节点核　芯区配箍特征值及体积配箍率，这方面很多　延性的重要构造措施）的要求。对于这一点问　题设计者以后应该充分考虑到，以防止出现　不必要的损失。　３．２底层框架柱箍筋加密区的范围不能　满足　在设计中，设计人员要留意在ＧＢ　５００１　１—２０１０建筑抗震设计规范中有规定：“底　层柱，柱根处箍筋加密区的范围应不小于柱　净高的１／３”，这是一新增加的规范要求，大　多设计者可能都不太了解，以后设计过程中　应该注意这个问题的解决。　３．３框架梁上部纵筋端部水平锚固长度　不能满足　ＧＢ　５ｏ０１０—２Ｏｌ０混凝土结构设计规范中　有规定：“框架端节点的地方，一旦框架梁上　部纵筋的水平直线段锚固长度不足的时候，　应该向下弯曲并且伸到柱的外边，控制好弯　折前水平投影的长度一定要等于或者大于　０．４Ｌ　Ｅ”，一旦框架柱的截面尺寸在４００　ｎｌｒｎ　×４００　ｍｍ以下的时候，框架梁就易出现问题，　这就会埋下一个很严重的安全隐患。　对于以建筑框架结构设计中出现的问　题，往往是设计者忽视的问题，只要设计者　在设计之初能够做好前期准备，重视这些问　题，并按照国家规定来设计建筑，那么上述　问题也就会随之消失，建筑框架的结构也就　会符合标准。　４、结语　文章主要阐述了建筑框架结构设计遵循　的原则，从概念设计和构造设计方面分析了　框架结构设计中存在的问题，并提出了解决　对策与处理措施，从而保证框架结构设计满　足规范要求。自改革开放以来，我国经济高　速发展，建筑设计水平也在逐年提升，随着　建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，这就　要求建筑框架结构设计在遵循原则下有更高　层次的水平来满足这些要求。　综上所述，随着经济发展，我国的高层　建筑数量必然会继续上升，但从建筑质量安　全的角度来讲还需要引起重视。在高层建筑　结构设计中要牢牢把握新时代的发展趋势以　及结构设计的新规范，做出合理的方案选择，　提高实际建筑的安全性能。工程设计人员要　不断革新自我的设计意识和理念，用认真负　责的态度进行建筑结构设计，结合自身工作　经验，明确高层建筑结构设计的需求，设计　出安全、出色，具有优秀品质的高层建筑。　参考文献：　［１］陈翠荣．框架结构设计中应注意的几个问　题［Ｊ］．山西建筑，２００７，３３（４）：５８—５９．　［２］肖燕武．浅谈建筑结构设计的安全度　［Ｊ］．科技创新导报，２００７（３５）：１０７．　商品与质量　２０１３年第５期　２１９