探究建筑结构设计中框架结构设计的应用

探究建筑结构设计中框架结构设计的应用

哈尔滨市地下建筑设计研究院黑龙江哈尔滨150001

摘要:现如今,建筑行业得到了卓越的发展,行业经济在整个国民经济体系中所占据的地位与角色是不容忽视的。为提升建筑工程项目的应用价值,保证工程项目结构的稳定性与牢固性,应重视建筑结构设计,其中,框架结构设计很是关键,通过对框架结构的科学性设计,能大大提升结构的安全性。本文针对建筑结构设计中框架结构设计的应用进行了分析与探究,以供参考。

关键词:建筑结构设计;框架结构;设计;应用

框架结构有很多优点,利于安排需要较大空间的建筑结构;框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期;采用现浇混凝土框架时,结构的整体性、刚度较好,设计处理好也能达到较好的抗震效果,而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。在建筑领域中,结构设计是一项重要工作,而建筑框架结构设计则是建筑结构设计中的重要工作,设计人员应当根据现有的规范标准制作科学合理的框架结构设计。

1建筑工程框架结构的意义

随着社会经济形势的不断好转,人们的生活水平得以快速提高,在这种环境背景的影响下,人们对于建筑物的使用功能和质量性能都有了更高的要求,为更好的满足人们对于现代建筑物实际的生活和心理追求,建筑框架结构设计便成为人们所关注的焦点。建筑空间、平面布局等都包含在建筑的框架结构设计中,对满足人们的需求方面起着至关重要的作用。但是,在现阶段我国的建筑工程设计过程中往往会存在着一定的问题,在一定程度上影响了建筑工程的质量安全性和施工建设的进度。因此,为了更好的将框架结构设计进行优化性推广,就必须避免框架结构设计问题的发生,以使其所具有的优越性能够充分展现。

2建筑框架结构设计原则

2.1刚柔度适合的原则

框架结构设计过柔时,在地震、风等水平外力的作用下容易出现较大的变形,从而引起填充墙开裂、幕墙破坏等,使建筑物的使用功能受到影响;如果框架结构设计过刚,那么建筑的变形就会大幅度降低,这样建筑或构件虽然不会破坏,但是工程的造价会提高,这样的结构并不经济。因此在进行框架结构设计的时候应该使建筑物的变形在满足规范要求的前提下,尽可能的使建筑物更加经济,而不是一味的追求更大的刚度。

2.2抓住重点、分清主次的原则

在对建筑框架结构进行设计的时候,对于每一个不同的组成构件,其所起到的作用是各不相同的。在框架结构中,框架梁和框架柱是主要的受力构件,而次梁和楼板则处于相对次要的地位。这样在设计的过程中,设计人员需要抓住设计的重点,从而确保建筑框架结构的设计更加的科学、合理。这样即使当建筑受到较大外力破坏的时候,建筑结构中的各个部件能够充分发挥自身的作用,合理抵抗外力的作用,从而保证建筑工程具有更高的安全性。

3建筑结构中的框架结构设计要点

3.1柱的设计

在对建筑框架结构中柱体设计上,应严格控制框架结构的传力体系,进而满足基本受力需求,保证各项设计都能满足施工要求,且还要严格控制柱体间的距离,保证柱体间整齐排列。在垂直与水平方向上,框架结构必须要承载足够的压力,因此,应充分结合建筑工程的实际情况来调整柱体的位置,进而满足框架结构的基本受力要求。此外,在柱网设计时,应必须充分了解建筑物的基本用途与属性,进而对柱体进行合理布置,以满足隔墙需求。通常情况下,会将柱放置在纵横墙体的交叉位置,以保证建筑物的具体功能。在实施柱网设计时,应遵循“省时省力”的原则,在考虑设计方便的同时,还要保证施工简便,在保证结构体系质量的条件下,以达到结构的简单化。

3.2结构高度

结构高度增加也就是层数的不断增加。若层数不断增加,水平位移参数会逐步增大,进而会增强内力。若高度达到一定值后,纵向负荷所产生的内力值要比水平位置上所产生的内力值小。在此种条件下,会让纵向负荷控制作用向水平方向上转移,进而让改变结构性能。强度系数会伴随着高度增加而逐步降低,刚度系数也会由于高度增加而逐步降低。建筑结构高度的不断增加,会让水平位移转变为控制结构性能的一项关键因素,其会对建筑工程构成不良影响。

3.3抗震设计

划分抗震内力时,要充分结合结构的基本类型、建筑高度、防裂度等进行等级划分,结合相关的设计标准来对抗震性能参数进行合理的设计,保证框架结构要及时满足设计要求。此外,针对不同的框架结构,应运用专业化的检测手段,若地震裂度相同,其要求也存在差异,主要是由于框架结构直接影响着抗震性能。

4多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理

4.1基础系梁的设置问题

在这一问题上,对于基础也是很重要的即梁埋设的深度问题,所以要保证埋设的深度合适,不能过深也不宜太浅。实践中,如果埋设的过深了,则要具体情况具体分析,可以按照一层框架梁的标准进行设计,埋设的部分按照短柱来处理。为了保证建筑的抗震能力,一般情况下应该沿建筑主体的两个轴方向设置基础梁。考虑到基础梁要承担楼梯柱、填充墙等的荷载,在实际设计中会适当增加梁的截面。

4.2框架结构薄弱层的设计

实践中,可以通过加大薄弱层的抗侧移刚度、在特定条件下改变薄弱层层高或减少基础埋设深度的方法,来避免薄弱层的出现,因为薄弱层的出现会对建筑的抗地震性能产生不利的影响。所以,在框架结构设计的过程中应当尽量避免薄弱层的出现。一般通过三种方法来判断薄弱层:一是,设计人员指定。设计人员可以直接根据相关规范或个人经验,在设计软件中直接指定;二是,计算判断。软件根据现有规定设置相应的判断标准,比如:机构的抗侧移刚度不规则或楼层承载了突变符合薄弱层的规定,则自动指定该层为薄弱层。第三,强制认定。在竖向抗侧力构件不连续或楼层承载力没有达到相关规范的要求下,则强制认定为薄弱层。当不可避免的遇到薄弱层时,应当及时根据相关的规定采取相应的补救措施。

4.3纵向框架设计问题

从抗震设计要求的角度出发,在多层建筑框架结构设计中,纵向框架设计应当获得与横向框架设计同等重要的地位。事实上,设计人员仅对纵向普通的连续梁进行设计,使得建筑的框架结构无法满足抗震的要求,容易出现梁的支座负筋或跨中纵筋配筋配置不足的情况。为克服这一问题,设计员在设计的过程中,应当充分重视纵向框架设计,保证纵向和横向框架设计合力发挥作用,提高建筑抗震的能力。

4.4短柱的问题

短柱是由柱净高与柱截面高度的比值(≤4)或剪跨比值(≤2)决定的,设计中应当尽量避免短柱形成,实践中,其形成有两个方面的原因:一个是两个框架梁之间的框架柱净高较小,另一个则是填充墙设置不当。对于短柱问题,主要是通过增加柱的抗剪承载力并完善其变形能力(如:采用复合钢筋、外包钢板、配X型钢筋等)来进行完善的。

结语

综上所述,建筑框架结构的设计是一项非常全面、系统的工作。整个设计的过程中,不仅需要设计人员具有扎实的设计功底。因此作为设计人员,在以后的设计过程中需要不断的进行学习和总结,从而不断提高自身的设计能力和水平,以实现框架结构设计在建筑结构设计中得到更好的应用。

参考文献

[1]任和雄.多层框架民用建筑结构设计常见的问题[J].科技创新与应用,2013(13):243-243.

[2]刘文杰.对建筑框架结构设计的认识[J].房地产导刊:中,2014(8):59-59.

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