建筑工程框架结构设计的重要原则和设计方法.pdf

建筑工程框架结构设计的重要原则和设计方法 杨全洲 十堰市建筑设计研究院， 湖北 十堰 摘 要： 国内城市建设不断加快其速度， 城市中建筑数量在逐渐增加， 为建设更 好的建筑物， 需要重视对工程框架结构设计。它是影响工程顺利建成的 决定因素。本文对工程中框架结构的设计原则和方法进行探讨， 然后以 某建筑工程框架结构设计为例来分析框架结构设计。 关键词： 建筑工程 框架结构设计 重要原则 设计方法 框架结构定义和分类 通常的框架结构指的是承重梁柱通过混凝土与钢筋浇捣而成， 再 对它使用浮石、 蛭石、 珍珠岩和陶烂等板材建设成隔墙分户建筑。框架 结构的重要组成部分是梁柱， 构件截面积非常小。框架结构刚度与承 载力都比较低， 这种受力形式与悬臂剪切梁有相同的地方， 楼层增高， 水平方向移动就会减慢， 高层框架要承受纵向和横向水平力。这样现 浇楼面一般被当成梁来共同施工。不考虑整体楼面的作用， 框架结构 墙体大多是填充墙， 常用作用是分隔、 围护， 其主要特点是给建筑物提 供合理的空间， 但是其抗震性较差。 框架结构常用种类： 框架根据跨数分成单跨与多跨两种； 根据层数 分成单层与多层两种； 根据立面构成分成有对称与无对称； 根据所用材 料分成钢框架、 混凝土框架、 预应力框架、 胶合木框架、 钢和混凝土框架 等。 框架结构在设计时的原则： （ ） 弹性适中原则， 具有合适弹性的结 构体系被叫做合理体系， 如果结构过于刚硬， 其变形性能就比较差， 在 有瞬间破坏力时， 它会受到很大力量， 这样容易造成建筑物局部损害， 损害在建筑物中会慢慢扩大， 建筑结构过于柔和也不行， 虽然它能减少 受到外力作用， 但是容易引起建筑变形太大而发生的整体倾覆。所以 建筑程度到现在还是人们关注的重要问题。现在使用的规范给出一些 指标， 具体标准还没确定； （ ） 多防线原则， 结构体系安全水平由设防 层数决定， 有灾难时， 所有抵抗结构通过合作来尽可能维持建筑物稳 定。这时如果把希望都寄托在某个构件上是很危险的。土建结构中所 用多肢墙其作用效果比单片墙要好， 框架剪力墙发挥的效果比纯框架 的要好等， 从这里能够看出多道防线设计特点。在设计框架结构时要 重视对结构多设置几道防线； （ ） 打通关节原则， 结构体系最好是浑然 一体， 这样它能对任何外力进行快速传递与消减。根据这个思路， 设计 者要尽量把结构中的关节打通， 使所受外力在关节部位能够畅通。这 样使建筑结构形成一个整体， 不再受外力侵袭。设计时要注意建筑所 受外力， 经过科学估算， 增大建筑物受力能力， 避免其受到外力破坏； （ ） 抓大放小原则， 框架结构中有强柱弱梁、 强剪弱弯的现象， 对于钢 结构设计也是较为重要的概念。简单来说， 整个结构由不同构件组成 一体， 但是每个构件的角色不同， 根据其重要性来分成不同的种类。在 突然受到破坏力时， 每个构件通过协作来抵抗外力破坏， 为了确保重要 构件不受摧毁或者尽可能降低建筑毁坏程度， 这时需要次要构件去做 出牺牲。钢框架中， 柱倒了， 梁也会倒； 梁倒了， 柱也能不倒。也就是说 柱发挥的作用比梁的多， 所以柱不能先被毁坏。为确保柱子在做后关 头被破坏， 就把梁设计成较为薄弱环节， 使它先被破坏， 尽可能降低出 现的损失。 建筑框架结构的设计案例 案例工程是 层住宅楼， 拟设计的防护烈度是 度， 它的框架梁与 框架柱的主要材料是 钢， 屋面以钢板与混凝土建设成高 米和平 均跨度是 米的框架结构。由设计资料显示， 这个建筑的框架结构 最少可以承受 千牛每平方米的风雪压力， 楼层的活荷载设计值是 千牛每平方米。设计框架结构时使用专门的设计软件， 以平面建 模为基础， 计算出结构强度应力、 内外的稳定应力、 上翼缘受拉情况下 截面所受最大应力、 下翼缘受拉情况下截面所受最大应力和剪应力等。 对这个工程的框架结构进行设计时， 需要以缜密计算为基础， 掌握 设计时所需的基本数据， 以计算结果为基础设计混凝土框架结构， 具体 措施如下。框架结构在设计时的计算， 使用 、 等软件， 计算 框架中梁与柱的强度、 稳定性和刚度等， 计算内容有这几个： （ ） 计算 结构的抗弯强度， 首先要明确截面两轴弯矩， 以此为基础结合轴线截面 模量、 截面塑性系数、 结构抗弯设计值， 来计算结构框架抗弯强度。 （ ） 计算结构的抗剪强度， 结合截面沿着腹板的剪力、 中和轴矩、 腹板 厚度和抗剪强度值， 来计算抗剪强度。（ ） 计算结构的局部承压力， 结 合局部的集中荷载与其增大系数、 假设的分布长度， 来计算局部的承压 力。（ ） 计算结构的折算应力， 结合腹板同时的正应力、 压应力和剪应 力、 应力强度值的增大系数等， 来计算折算应力。（ ） 计算结构的局部 稳定， 一方面结合构件翼缘板的外伸宽度、 厚度与屈服强度， 通过计算 获得翼缘板宽厚比， 另一方面配置加筋肋时， 为了保持腹板稳定， 可以 在不设置约束措施的情况下， 对局部稳定的计算结果做出优化。（ ） 计算结构的刚度， 不考虑荷载分项和动力系数时， 结合结构荷载标准值 与构梁允许挠度值， 来计算结构刚度， 但是在计算时， 需要考虑结构力 学方法和使用力学软件。 混凝土框架的结构设计。在多种框架结构模式中混凝土结构是较 为重要的一种， 使用刚接方法， 把结构梁连接起来， 使其生成有一定承 重能力的结构体系， 设计混凝土结构时具体方法是： （ ） 为确保设计效 果达到预期要求， 设计前要对有关的图纸文件作出全面了解， 用来规范 设计流程的细节内容， 生成可行性较好的设计方案。了解方案意图时， 除了掌握图纸上各项的设计细节， 还要结合图纸要求， 通过会审解决其 中的设计问题， 防止这些问题对设计效果产生影响。（ ） 因为承重体 系连接着每一层楼盖与屋盖， 形成有整体性的结构体系， 所以水平与竖 向承重体系的产生， 一定要结合施工组织的设计规程， 结合楼盖与屋盖 在各个方向上的荷载， 还要掌握荷载给地基带来的影响。期间对结构 设计作出交底时， 一方面要熟悉施工工艺， 特别是新型的技术、 工艺与 材料， 另一方面要根据不同工艺技术指标， 在设计方案中融入技术质量 标准与检验方法， 方便在后期施工时进行参考。 总结 案例工程中框架梁与柱选择现浇筑混凝土结构模式， 设计框架结 构体系时， 要把整体性与抗震性当成框架结构功能目标， 但是考虑到现 浇混凝土的工程量因素， 结构所需梁柱与楼板， 都要在施工场地完成预 制和装配， 在施工场地对混凝土框架结构实施焊接与拼装。一定要注 重框架结构的设计工作， 使其更加科学化、 合理化。设计过程中， 要根 据实际情况， 结合经验总结与有关数据， 做出更好的设计， 使建筑工程 框架结构设计结果更加科学合理。 参考文献 丁维娜 框架结构设计的基本原理、 重要原