谈建筑工程中框架结构构造与设计

2014-12-13张春富樊庆玲

决策与信息 2014年23期

关键词：框架结构设计者抗震

张春富樊庆玲

哈尔滨工业大学建筑设计研究院

谈建筑工程中框架结构构造与设计

张春富樊庆玲

哈尔滨工业大学建筑设计研究院

框架结构是当前建筑结构设计中基本的结构形式，该结构在建筑工程中具有效率高、质量好、适用能力好等优点。但是在框架结构的实际设计过程中仍然存在着许多问题。因此本文就框架结构的构造与设计进行全面分析，使设计者了解框架结构设计的理论与原则，为日后建筑结构的设计奠定扎实的基础。

建筑工程；框架结构；类型；设计要点

在建筑结构设计过程中，框架结构的设计是最基础、最关键的工作环节，其占有的比例非常大。框架结构如同整个建筑工程的灵魂，是建筑达到美观、经济、使用的关键部位。由此可见，框架结构在建筑工程中占有非常重要的地位。在其设计过程中，一旦设计不合理，就会导致整个建筑工程存在安全隐患。为了保证建筑工程的整体性能，设计者在设计过程中必须要考虑到其抗震性能、抗雷击性能以及抗风性能等。

一、框架结构的主要类型

框架结构主要是由梁与柱两个部分构成的，其主要目的是为了承载水平及垂直方向的荷载。但是需要设计者清楚的是，梁与柱是相互联系而存在的，只有两者结合在一起才能够有效的提高其稳定性与承载能力。在连接梁与柱的过程中，设计者一般会采用刚性连接的方式，这是当前应用最广的一种。

1、根据框架结构承载能力的不同，我们可以将其分为以下三种类型：1）底层框架结构。这一结构一般应用在平面空间大或者对建筑物外观要求高的建筑物中，在其设计与建造过程中，设计者一般会在上层采用混合结构进行施工，这样整体结构也就具有下柔上刚的特点，因此在实际工作中可以有效的节约施工成本，但是这种结构的抗震能力相对较弱。2）内框架结构。在内框架结构设计与施工过程中，设计者一般会将钢筋混凝土材料以及砖块应用在其中，在较大荷载作用的情况下，钢筋混凝土及砖块的连接刚性也就相对较大，在建筑结构中不易造成变形，也就是说其抗震能力相对比较弱，在抗震要求高的建筑工程中，这一结构具有一定的限制性。3）全框架结构。相对于前两种框架结构类型而言，这种框架结构的应用能够有效的提高建筑工程的整体性能，可以有效的提高其抗震能力。

2、根据其施工方法的不同，我们可以将框架结构分为几种类型：1）装配式框架结构。在该结构组成之前，设计者首先需要将材料置于预制场进行预制，然后在运输到施工现场进行组装。这种结构在施工过程中可以有效的缩短施工工期，节约施工材料。但是我们也需要清楚的知道，这一结构的抗震性能相对比较弱，整体结构也不够高，在地震带建设建筑工程的过程中，设计者应尽量避免这一结构设计。2）装配整体式框架结构。装配整体式框架结构是将现浇式结构的优点与装配式框架结构的优点结合起来的一种结构形式，其应用范围相对比较广泛，但是施工程序极其复杂，需要技术能力高、经验丰富的技术人员进行设计与施工。3）半现浇式框架结构。这一结构是需要经过预制来完成其施工的。在设计与施工过程中，这种结构可以有效的减少混凝土的浇筑量，节约施工成本；但是在实际工作中，这一结构很难使其抗震性能以及整体结构性能达到设计要求。4）全现浇式框架结构。与前述的装配式框架结构恰巧相反。在该结构设计与施工过程中，施工者需要在施工现场直接对梁、柱、楼板等各个部位进行施工。这一结构能够有效的提高建筑工程的抗震性能以及整体性能，但是在整个建筑结构设计与施工过程中，会耗费大量的施工材料，并且会延长施工工期。

二、框架结构设计的依据

1、框架结构组成构成中需设置安全措施

在对框架结构设计的过程中，设计者必须要建立一套完善的安全结构体系，然后通过该体系来对其进行合理的设计，这样可以有效的提高建筑结构的整体性能与抗震性能，能够避免突发事件对建筑结构造成伤害。在建筑工程建设过程中，如果设计者只在其中设置一道安全防线或者安全结构体系，那么建筑结构的安全性将无法得到保证，我们必须要在其中设置多道安全设施，以提高建筑工程的安全性。

2、注意保护重点结构

在一个工程的整体性的构建中，每一个构件的性质都具有很大的区别。每一个构件的发挥的作用也具有天壤之别，有的构件发挥的作用大，有的构件发挥的作用相对较小。因此在组织框架结构时需要抓住重点结构以及重点结构的重要构件，就是所谓的“弱梁强柱”，“强剪弱弯”，只有如此，才能使建筑工程在面对突发性强大破坏时，以牺牲一些相对次要的构件来减少重点部件遭到破坏，从而防止整个框架的结构遭到彻底的摧毁，尽量减少灾难带来的毁灭性后果。

3、柔中带刚，刚柔结合

每一个建筑结构体系的构建工作都应该遵循刚柔结合的原则。因为如果建筑的结构过于刚化，将会大大降低其抵抗外部作用的能力，一旦遭遇强大的外力来袭可能会因为缺乏必要的变形能力，而导致整个框架的结构彻底被摧毁破坏。因此，建筑工程的框架构建要刚柔并济，合理处理好刚和柔的关系。

三、框架结构的设计方案

1、框架结构使用高度设计

为了保持建筑工程既具有安全性又具有经济性的特点，国内外的众多专家都争相投入到地震的危害与工程结构设计的关系研究工作中。经过多年的研究发现，钢筋混凝土建筑物的楼层设计是不可以过分强调高度的。楼层越多的建筑物在水平负荷压力下，产生水平位移的可能性会增大，而且框架的层数增多会加剧框架的内力，当层数达到一定的节点时，建筑水平负荷所产生的内力将远远大于竖向负荷所产生的内力。一般情况下，建筑高度增加，其宽度和高的数值也在不断的增大，由此带来的是水平负荷与竖向负荷内力的增大，而且框架结构本身也具有很大的柔韧性的特点，水平的力和竖向的压力不平衡就会导致建筑物的偏移。因此，当建筑物达到一定的高度时，增加建筑下面的梁柱承载面积，保证框架结构的刚性和硬度是控制整个建筑位移的最主要措施。

2、框架结构抗震等级设计

同样等级的地震强度下，结构类型不同的钢筋混凝土建筑具有不同的抗震要求。建筑抗震级数的设计是按照国家抗震设计规范进行设计的，由于房屋建筑的结构类型、抗烈度以及高度的不同。将框架抗震墙结构和框架结构分别划分为1-4级，同时还规定不同抗震级数的抗震结构应采用相应的结构计算和分析方法。另外需要强调的是，设计抗震级数时，为了提高建筑的抗震能力，要区别规则和不规则结构方法，如果忽视了对不规则设计中存在的问题的妥善解决，可能会产生不好的影响，严重的可能会造成难以估量的损失。