建筑工程中框架结构的构造及设计研究

卢伟

摘要：框架结构作为我国广泛采用的建筑结构形式，本文针对建筑工程框架结构的构造及设计进行了研究。

关键词：建筑工程；框架结构；构造设计

中图分类号：TU323.5 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）11—191—02

前言

建筑工程框架结构工程设计对工程能否顺利完成起着决定性的作用，因此必须要加强对建筑工程框架结构设计的重视程度。

1建筑工程框架结构的类型及特点

1.1框架结构的类型

1.1.1根据框架的施工方式，可将框架结构划分为以下四种：

（1）全现浇式框架

全现浇式框架的承重结构都是现场浇筑的，由于其整体性较好，所以具有良好的抗震性能。在全现浇式框架的设计与施工中梁、柱、楼板需要施工者到现场直接进行施工。这种框架的施工中会消耗大量的材料.还会使施工的工期延长。

（2）半现浇式框架

半现浇式框架结构的施工需要预制，设计与施工的工程中可以有效减少混凝土的浇筑量，使生产成本有所减少。但半现浇式框架结构的抗震性能以及整体结构性能经常不能达到设计的要求。

（3）装配式框架

装配式框架结构也需要预制，一般是由施工者在预制场内完成预制，然后在运送到施工现场进行组装。该结构在施工过程中可以起到减少施工工期的作用，材料用量较少，成本和时间呗有效减少。但是，这种结构的抗震性能较弱，整体结构性能也较低。

（4）装配整体式框架

装配整体式框架的设计融合了现浇框架结构和装配式框架结构的优点，其抗震性能和整体结构性能都很好。但这种结构的设计与施工较为复杂，需要施工人员有较高的技术水平和较丰富的经验，需要的时间也相对较长。

1.1.2根据框架结构的承载能力，可以将其分为三种：

（1）底层框架结构

当平面空间较大或者是对建筑有较高的外观要求时，一般会采用底层框架结构。这种结构的上层一般会采用混合结构，结构在整体上因此而出现底部柔性较好、顶部刚性较好的情况。这种结构能有效节约生产成本，但其抗震性能较弱。

（2）内框架结构

在内框街结构的施工中，会用到砖块和钢筋混凝土材料，这就使得框架的荷载较大、刚性较好。内框架结构的施工特点使建筑结构不易变形，但刚性较好导致其抗震能力较弱。

（3）全框架结构

全框架结构是一种性能较为全面的结构，这种结构不仅有很强的抗震能力，还能使建筑的整体性能得到提升。

1.2框架结构的特点

在建筑框架结构中，梁和柱是主要承重物，其承重体系明确。框架结构是一种柔性结构，因为其承载力和刚度都不高，构件的截面相对较小是这种特性的根本原因。建筑框架结构与竖向悬臂剪切梁相似，在受到较强水平作用力的时候容易发生水平方向的大量位移。当框架结构的高度增加时，梁柱会因为框架的重量增加而出现位移，对建筑的平面布局造成影响。

2建筑工程中框架结构的设计原则

2.1安全性原则

在框架设计中，设计者一定要注重设计的合理性，并且制定完整的安全体系进行设计。在工程建设中，施工人员不仅要保障建筑的质量达标，而且也要构建多重安全体系，尽可能的保障建筑的安全性。在施工过程中，施工人员一定要秉持安全第一的理念，切实保障施工安全，防止意外事故的发生。

2.2柔刚并济原则

在建筑的构建过程中，施工人员一定要遵循刚柔并济的原则进行施工。如果建筑结构太钢化，在受到外部强力来袭的时候，就很有可能因为不能实现变形来缓冲强力而使建筑彻底遭受破坏。如果建筑太过于柔性，就很有可能导致建筑抵挡不了压力或是风力而成为豆腐渣工程。因此，建筑要实现长久、持续的使用，就一定要遵循刚柔并济的原则，完成科学合理的施工。

2.3重点保护原则

在工程建设中，每一个建筑工程的部件在建筑性能上都各有不同，发挥的作用也是天差地别。在建筑中，有的部件发挥的作用大，有的部件发挥的作用小。因此，在进行框架建设时，施工人员一定要抓住重点部件进行建设。另外，在建筑面对重大破坏时，施工人员可以选择牺牲一些次要的部件来减轻重点结构部位的破坏，从而减轻建筑的破坏程度。

3建筑工程框架结构的具体构造设计

3.1框架结构的高度设计

框架结构的高度增加，就意味着结构的层数增加。当结构的层数增加时，其水平位移相对增大，框架结构的内力也会随之增加。当高度达到一定值的时候，竖向负荷产生的内力将会明显小于水平负荷产生的内力。这种情况会使竖向负荷的主要控制作用转移到水平负荷上，而结构的性能会有所改变。其强度会随着高度的不断增加而减弱，刚性也会因为高度的增加而降低。结构的高度增加将会使水平位移成为结构性能的控制因素，会对建筑产生一定的不良影响影响。

3.2框架柱的设计

对于框架柱的设计，必须要注意以下几点：

（1）设计过程中要明确结构的传力体系，使其满足基本的受力要求，符合相关标准，柱之间的距离应该保持一致且排列整齐。框架结构在水平方向和水平垂直方向上都要承载相应的压力，所以要根据建筑的实际情况对柱的位置进行调整，使其满足受力要求。

（2）要根据建筑的实际用途进行柱网的设计，要满足建筑的隔墙需求。一般情况下会将柱放在纵横墙的交叉点，以确保建筑物的功能不受影响。

（3）柱网设计应该本着省时省力的目的进行，不进要考虑到设计的方便性，还要考虑施工阶段的方便性，在保证结构质量的情况下，尽量使结构简单化。

3.3框架梁的设计

（1）横向框架承重。横向框架承重是指框架的承重梁在横向上进行设计，连系梁则在纵向上设计。这样的设计会使跨数减小，主梁的设计是在横向上完成的。这样的设计会将梁截面增大，以此增加建筑物在横向上的刚度。

（2）纵向框架承重。与横向框架承重相反，纵向框架承重是将承重梁的设计换到纵向上来，而连系梁则换到横向上。纵向框架承重会减小结构横向上的刚性，使框架的整体受力不合理，影响框架的稳定性。

（3）纵横向共同承重。这种框架结构的设计中，纵横向上都有承重梁，两者共同承担建筑的压力。由于其受力存在空间性，所以具有较好的整体性能，能够全面保障建筑的安全。

3.4框架抗震设计

在框架结构的抗震内力划分中，依据结构的类型和建筑的高度及设防烈度将其划分为四个等级。根据相关规定，不同抗震能力的框架结构必须要满足相应的设计要求，需要通过专业的检测。对于不同的框架结构，地震烈度相同的情况下，会出现要求不同，因为框架的结构决定了其抗震能力的不同。对于框架中的不规则结构，需要通过相应的方法来使其抗震能力满足要求。

4提升建筑框架结构设计的策略

4.1短柱问题解决

在结构设计中，应该尽量避免形成短柱，因为地震中，短柱最容易先发生以剪切变形为主的脆性破坏。如果框架结构中出现短柱时，要从增强短柱的承载力以及缩小短柱的截面尺寸入手，采取各种有效的措施提高短柱的延性，提高短柱的抗震性能。一般的做法是使用复合箍筋，也就是将箍筋沿全高加密，并确保短柱的纵向钢筋能对称布置。除此之外，还可以采用配x形钢筋或外包钢板等方式来解决这个问题。

4.2混凝土强度问题解决

由于混凝土和钢筋的不同特性，在钢筋混凝土结构中，最好将混凝土用于承受压力.将钢筋用来承受拉力。一般情况下使用的混凝土，是用砂和石作为原材料、水泥作为胶凝材料与水按相应的配合比拌合，并不断搅拌所形成的，混凝土具有良好的易和性、强度高、耐久性强的优点。框架结构设计时，对各主体构件部分、现浇梁和柱之间，可使用同等强度等级标准的混凝土，确保结构的质量；也可将重要构件的混凝土标号提高，确保主要构件的受力性能。

4.3薄弱层问题解决

地震很容易将薄弱层破坏掉，就理论上来说，要想避免薄弱层的出现，就要避免相邻楼层的刚度突变，提高薄弱层的抗侧移刚度，这个问题可以从扩大它的梁截面和柱截面入手，如果可以适当地减少建筑层高或基础埋置的深度就更好了。但在实际工程中，避免薄弱层是很有难度的一项工作，那么就只能根据相关规定科学准确地计算结构，并且要考虑多种情况和影响因素。若计算的结果不符合规范要求，就要对框架结构进行重新调整计算。

4.4梁体钢筋结点过密问题解决

在对梁体断面施工中，最重要的是梁体与其上下部分钢筋距离的合理设置，如施工过程中要将钢筋分排放置，上下钢筋之间要满足间距要求。为了更好地发挥箍筋抗剪承载能力，不管是钢筋的分布工作，还是捆扎工作，都要求均匀。

4.5钢筋混凝土保护层问题解决

为了保证钢筋和构件的使用效果，要正确处理构件内各类钢筋的相互关系，根据相关规定，以钢筋的正确位置为依据，确定构件内钢筋的保护层厚度、构件的有效截面高度以及梁柱内箍筋的保护层厚度和正确位置。

5结语

建筑工程中的框架结构是一种广泛采用的结构形式，在框架结构的设计过程中，应该从框架结构设计的客观实际要求出发，确保设计合理。