建筑框架结构设计原则及存在问题和解决措施

■王国亮 ■山东齐鲁石化工程有限公司，山东 淄博 255400

我国市场开发程度的不断加深，经济也迅速发展，建筑领域也迎来的前所未有的时期，建筑设计水平为了与新时期的各种要求相适应，也必要不断提高，在建筑物形式多样化，功能多元化的要求下，建筑框架结构设计越发收到人们的重视，为了更好的保障建筑物的整体性能，设计过程中必要依据各种原则进行。原则能够规范的设计者的行为，为其提供指导和根据，因此非常重要。

1 建筑框架结构设计遵循的原则

建筑设框架结构设计的原则分为四个方面，分别从平衡结构、降低风险、保全重要结构以及结构整体性方面进行规范。下面将这四个部分详细进行阐述:

(1)坚持刚柔并济原则，平衡结构体系。所谓刚柔并济原则就是指在设计的时候既要做到刚度适中，又要做到柔性合适，也就是不能够太钢，也不能太柔，刚度太高，结构变心能力差，容易断裂，而柔性太高，又会导致建筑物结构容易受压变形，在外部突然施加压力的瞬间，建筑框架结构部件必然会收到损害，那么为了避免这个问题，部件切记不可刚度太高。而相对与刚度来说，柔度也需要合适，虽然柔度高能够更好的降低外来冲击力，但是大规模的结构变形也是在所难免的，最终建筑物也会因为变形严重而倾覆，所以说，刚柔并济非常重要。刚柔适中，才是设计人员应该坚持的原则。

(2)坚持多道防线原则，降低结构风险。多层防线，必然比单层防线更加可靠牢固。进行框架结构设计的时候，也需要坚持多道防线原则，在突发情况发生时，多重结构同时抵御外来的压力，彼此相互补充，共同支撑，必然能够起到很好的稳定效果，简单的说，一个重物从高处坠楼，在经过了多重阻碍之后，其冲力和作用力必然会消弱很多，但是一重阻碍都没有，那么这个作用力非常大，必然会建筑物结构造成大规模的损害，后果不堪设想。

(3)坚持抓大放小原则，保全重要结构。建筑框架结构设计中，保全重要结构是一个普遍性的做法，也就是行业内部所说的强柱弱梁，强剪弱弯等。那么为什么一定要这样做，人们的固有思维会觉得，柱和梁都应该强化才更加稳定，这是因为在实际的情况中，所有的结构都太强反而不好，甚至会导致更大的安全隐患发生。事情都具有两面性以及辩证性，绝对安全的结构是没有的，也就是说不管是什么结构都不可能万无一失，都有可能在莫一种外力来袭的时候出现问题。建筑框架结构具有复杂性，部件多，每个部件所发挥着不同的作用，共同为建筑物服务，那么设计中要从整体考虑，以部件的主次之分为原则，也就是根据它们作用的重要性进行设计。在强大外力来临的时候，如何能够保障建筑的主要部件不被摧毁，或者是最后才被摧毁，是设计人员应该深入研究的问题，而抓大防小就是最好的选择，设计者首先明确部件的主次，在设计的时候，针对重要的部件着重进行设计，设计中切不可让每一个部件受力相同，这样必然会带来惨重的后果。简单的说，在一座建筑物中，如果柱被摧毁了，梁也必然不复存在，但是，如果梁先倒塌了，但是柱却依然能够存在，这就是为什么柱的作用高于梁的原因。因此，结构设计中，设计人员就需要对柱着重设计，保障柱能够得以保全，或者是最后才被摧毁，薄弱缓解放在梁上，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。

(4)坚持结构合为一体原则，保证结构整体性。一座成功的建筑物，其框架结构必然是一个整体，这种结构中不存在关节，也局势能够快而有效的将外力消除，最大限度的减少外力对建筑物的冲击，这个原则的有效的实施，要求设计中要注意消除关节，保障外力畅通无阻被转移。基于以上三个原则，设计者能够更好的实现合为一体的原则，也可以说坚持不懈的贯彻以上三个原则，就是为了能够达到设计的整体性，设计人员应该最大限度的保障部件的平衡性以及静态性，那么在巨大的外力来临时，结构就能够恢复到原来的静态，这样就能够保障建筑物的相对稳定性，也就达到了设计的目的。

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。文章所强调的强柱弱梁节点，实际上就是为了能够在遭遇重大地震灾害的时候，能够保障梁端在外力的作用下建立塑性铰，而柱端不屈服，这个时候还能够在非弹性的状态下，节点依旧具有弹性。从以往的经验中，我们发现，在条件允许的情况下，柱的截面越大，稳定性也相对会增加，柱的线刚度与梁的线刚度之比会大于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

在结构设计中处理坚持四个基本原则之外，还要将以上两个措施落实下去，除此之外，针对设计中比较常见的问题，设计人员可以采取以下几个措施:

(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GB50011-2010《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，这方面很多设计者往往会忽略，特别是不能满足对柱轴压比不大时的要求。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。

(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GB50011-2010《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)框架梁上部纵筋端部水平锚固长度不能满足。我国相关规定中这样规定:“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0.4LaE”，由此可见，以上所阐述的问题，基本都是由于设计不到位造成的，这要求设计人员坚持设计原则，做好分析与考察，将国家的相关规定作为依据，从而更好的消除设计中的问题，保障设计可靠性。

4 结束语

在建筑行业不断发展的今天，建筑结构设计也更加被人们所关注，文章首先从设计原则进行了论述，然后又将设计中的注意事项以及措施进行了分析研究，希望能够为设计人员提供一些建议，帮助他们更加细致的工作，在设计中坚持不懈的贯彻文章所阐述的四个原则，从而达到设计的科学性、合理性、可行性，确保建筑物结构更加稳定。建筑物与人们的生活有着密切联系，建筑行业对于经济的发展也有着巨大的推动作用，我们必须采取各种措施，不断提高建筑物的稳定性，使其不断适应时代发展的需求。

［1］杨月圆.建筑框架结构设计原则及注意事项探究［J］.科技风，2013(02).

［2］郭兆龙.梁上升柱在框架结构设计中的应用［J］.丹东纺专学报，2002(01).