探讨建筑框架结构设计

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  摘要:随着人们对建筑物内部使用功能的需求不断提高,对于框架结构施工技术也提出了更高的要求。建筑框架结构设计技术应当不断创新,才能适应社会经济的快速发展,才能满足人们的需求。因此设计人员在工程设计中,要合理的利用各种设计方案进行综合分析,使设计更完善,并保证结构的安全。
  
  关键词: 建筑工程结构设计 设计原则有效措施
  中图分类号:TU198文献标识码: A
  
  前言:建筑框架结构设计中,应该尽量满足框架结构设计,分清主次、多道防线、刚柔并济和层层设防的原则。合理调整基础面积和宽度,提高建筑工程的质量,保证居民的人身安全,尽可能消除建筑物的安全隐患,提高建筑框架结构的有效性。加快框架结构施工技术发展,提高技术和管理水平,使企业在市场竞争力中立于不败之地。
  
  一、框架结构设计概述
  1.1框架结构是指一种由梁和柱构件组成的空间结构。框架结构在实际应用的过程中,能够较好的承受竖向荷载和水平荷载,同时可以满足灵活的工艺或建筑空间布置,从而使得工艺或者建筑的使用功能得到有效的提高。目前在建筑工程施工中,框架结构施工技术比较成熟,得到了广泛应用,这就使得框架结构的稳定性和可靠性得到了有效的提高。
  1.2无地下室的多层框架房屋
  随着近年来生产技术的飞速发展,高层建筑结构在社会发展中应用范围越来越广泛,其设计过程中对基坑设计与工程质量设计都提出了新的标准与要求。在当前的建筑工程项目中,建筑结构的设计是工程项目的重点。其中基础工程的埋置深浅对于整个工程项目而言都有着极为关键的作用与效果。在设计中,建筑结构设计是通过以现有的工程实际情况、安全等级以及设计标准为基础进行设计的。随着近年来框架建筑结构应用的不断增多,多层房屋建设中对于梁柱多以刚接和框架结构为主,其在底层设计中是需要结合楼板楼盖为主的设计模式,这种设计工作通常都是一种综合性的设计。
   1.3带有地下室的框架结构设计
   对于带地下室的多层框架结构,合理确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题。地下室结构采用箱型基础时,可将地下室顶板作为框架上部结构的嵌固位置,在利用PKPM软件进行设计时,楼层总数仅输入地下室以上的实际层数,底层的层高H取实际层高。地下室结构采用筏板式基础时,嵌固位置最好取在基础顶面。此时,利用电算进行楼层组合时,总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。
  
  二、框架结构设计原则
  2.1刚柔并济的原则。
  成功的建筑框架结构设计是能够合理地把握住刚和柔的控制的。如果柔多一点,为了适应外力可以发生极大的变形,容易减少外力的压迫,但是其花费少、经济。如果刚多一点,不仅造价昂贵、工程不经济,而且当强大的损坏力突然袭击的时候,不容易消减外力,易被外力压迫造成损坏,但是太刚可以降低其变形能力。
  2.2多道防线的设计思路。
  安全的结构体系是层层设防的,灾难来临,所有抵抗外力的结构都在通力合作,前仆后继。这时候,如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上,是非常非常危险的。如土建结构中多肢墙比单片墙好,框架剪力墙比纯框架好等等,就是体现了多道防线的设计思路。
  2.3层层设防的原则。
  安全合理的框架结构设计应该是设置稳固的,可以抵抗基本的损害力而保护建筑物的,当损坏力突然来袭的时候,框架结构的层层防线都会聚集而来,共同抵抗外力。如果只是依靠某一个结构来抵抗外力是非常危险而且不合理的。正如土建结构中多层墙比单层墙牢固、框架剪力混合墙比纯剪力墙要牢固等等,这就显著的反映了层层设防线、建筑稳固的基本原则。
   2.4打通关节
  科学合理的结构体系肯定是浑然一体的,它能够确保所有外力及时的传递与消减。在该思路基础上,设计人员应将结构中存在的各种“关节”打通,以确保力量在各关节处可以顺畅的流动。只有这样,建筑结构才会形成一个整体,才能够有效避免外力的干扰。设计过程中,必须对建筑实际承受的外力加以充分考虑,通过精确地估算,不断提升建筑的受力能力,有效预防因外力因素而对整个建筑造成损坏。
  2.5主次有序的原则
  建筑设计师在对框架结构设计时,一般将支撑中的柱子设计得很粗,而横梁设计得较细。整个建筑工程中包含了大大小小的建筑构件,每个建筑构件在整个工程中所起的作用并不相同,作用的大小也不相同,建筑设计师应该结合每个构件的性质与作用,实施主次有序的设计原则,让每个建筑构件在建筑工程中都能发挥应有的作用,以达到建筑工程的完整性,提高建筑工程的质量。
  
  三、建筑框架结构设计的有效措施
  3.1 建筑物结构设计的基本要求
  我国对建筑框架结构设计制定了设计规范来控制建筑设计的质量,一定要做到以下三点:①在设计前就应该考虑到当结构中同时出现几种作用效应的时候,严密计算出每一种作用效应,尽量按照最适合的作用效应来设计,避免最不适合的效应设计。②计算及验算:应当计算每个构件能够承受的力量并且验算其在正常状况下能够承受的最大力量和构件的疲劳强度。③抗震结构:根据我国不同地区抗震等级的抗震设计来计算其所需要的参数值,严密设计抗震结构。因为这关系到人们的人身安全问题。
  3.2从设计原则上提高有效性
  (1)抗剪措施。合理的建筑框架结构设计是强剪弱弯的,主要作用是防止构件的脆性被破坏,保持其延性。为了确保建筑物的结构在经历罕见地震的过程中其脆性不被破坏而剪切失效,应该在建筑框架结构设计时增加承重构件的抗剪承受力和抗弯能力。因此,在建筑框架结构设计中要符合抗剪受力和抗弯能力的规范要求,加强抗剪构造和验算框架梁。
  (2)强柱弱梁的措施。强柱弱梁是建筑框架结构设计的重要原则之一,主要是为了确保梁和柱的延性,在罕见地震突然来袭时,这种设计可以保证柱端处于非弹性使梁端形成塑性铰。因此,在我国建筑设计规范允许的范围之内,尽可能把柱截面的尺寸做的更大些,让梁线刚度与柱线刚度的比值控制在 1 之内,同时控制柱轴压比符合规范要求,加强延性。为了避免在经历罕见地震时梁端处于弹性状态,不得把梁端的纵向受拉的配筋設计得太多,使塑性铰出现或者移到立柱上去。
  (3)结构设计的措施。对大跨度柱网的建筑框架结构设计应该对柱箍筋的全长进行加密,避免因为楼梯平台梁与在楼梯间处的框架柱相连接,使得楼梯间处的柱有成为短柱的可能。
  3.3 从基础面积和宽度的计算上提高有效性
  建筑框架结构设计过程中其有效性比较低或者建筑设计不合理的一个重要原因是,在计算其基础面积或者宽度的时候,经常不够明确梁和柱的作用效应或者考虑问题不够全面详细,导致基础面积或宽度浪费或者不足。当有较大的力量作用在墙上的时候,虽然墙体可以把这种力量向地基扩散,但是这样的缺点使基底的反作用力量不平衡,并且其反力地基的扩散范围是有限的。为了避免出现基础面积和宽度不足或者浪费,在建筑框架结构设计时可以通过计算平均线荷来确定基础所需要的值。因此,通常采用调整计算出的平均线荷来解决基础宽度和宽度不足或者浪费的问题,从而改善其有效性。
  3.4从框架柱长度方面提高有效性
  在建筑框架结构设计的过程当中,设计者往往会在地基上下一点设计一个连接的梁,这样不仅可以提高建筑框架结构设计的有效性,还可以控制由于不稳定而出现的移动现象。这个起到连接作用的梁通常由两个部分组成,框架柱的长度的参数值由于连接的梁不可能稳固整个建筑框架结构,所以这个取值应当合理,即为基础顶面和连接梁顶面之间的距离。基础顶面和连接梁顶面中较大力可以作为连接梁的设计依据,从而计算框架柱的长度,提高建筑框架结构设计的有效性,促进控制建筑物的稳定性。
  
  结束语:
  在国民经济不断提升的今天,建筑行业的发展更为迅速。作为建筑结构设计师一定要把握住框架结构设计的原则,根据框架结构设计的要求对建筑结构进行合理的布局,最终实现建筑框架结构设计的安全性和实用性。
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