框架结构设计在建筑结构设计中的应用研究

1、    框架结构设计在建筑结构设计中的应用研究    李银玲摘 要：框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。本文就框架结构设计时遇到的问题进行分析，并依此探讨相应的具体解决问题的措施，为今后的研究提供参考。关键词：多层建筑；框架结构；结构设计1 引言：框架结构有很多优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁

2、或柱浇注成各种需要的截面形状。在建筑领域中，结构设计是一项重要工作，而建筑框架结构设计则是建筑结构设计中的重要工作，设计人员应当根据现有的规范标准制作科学合理的框架结构设计。2 框架结构的概述2.1 框架结构的概念实践中，框架结构由于能够进行大规模工业化施工，成本低效率高且工程质量有保障，所以其类型多、应用也比较广泛。框架结构，由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成，构成建筑的承重体系结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。在建筑结构中，建筑的墙体不用于承担负荷，只是发挥围墙和分割的作用。如果墙体充分使用新型的保温材料，则有利于建筑整体减重和保温，有利于节约能源和建筑的整

3、体框架结构。2.2 框架结构的特点框架结构的特点主要有：成本低，用料少，有效的减轻建筑的自重，可以进行灵活的分隔空间；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，有利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于实现标准化、定型化，且因为它能够方便采用装配整体式结构，所以能够有效的缩短施工工期，保证工程按期竣工；运用现浇混凝土框架能够满足结构的整体性、刚度的需求，而且通过良好的设计，梁和柱的截面形状可以多样化。2.3 框架结构的原则首先，刚柔度适合的原则。实践中，框架结构的的刚柔度要把握合适，避免太柔引起建筑物变形过大而出现整体倾覆的危险，或因太刚，使得建筑物整体变形能力达不到要求，在出现

4、瞬间的巨大破坏力时，柔韧度不够而全部毁坏的情形。其次，多道防线设计的原则。多层建筑物在建好以后会面临外力的侵袭，为保证建筑物的安全，在框架结构安全体系构建中，要进行层层设防，采取多道防线设计的原则，以保证所有抵抗外力的结构能够充分发挥抵抗外力的作用。最后，抓重点，分清主次原则。框架结构中各个构建的作用不尽相同，设计人员要分清主次，善于抓住重点，构成协调统一的整体。当建筑受到外力侵袭时，各个构件能够有效发挥各自的作用并充分协作，合力抵抗侵袭，保障建筑的安全。比如，在实践中，多层建筑的柱承受的责任大于梁，所以，在承受外力时，柱必须是最后一个倒下的，所以在设计梁的时候，可以把梁设计的稍微薄弱一些，已

5、达到保全柱和整个建筑的目的。3 房屋建筑混凝土框架结构设计流程3.1 选择截面尺寸截面尺寸的选择是混凝土框架结构设计的前提基础。为实现在梁端形成塑性铰的情况下，柱端的非弹性状态不会屈服于罕遇地震作用，从而节点仍旧处于弹性工作的状态的目标，在进行梁、柱界面尺寸的选择时不仅要满足混凝土结构设计规范中规定的取值范围，而且要最大程度地保证柱与梁的线刚度比值大于1，也就是说要强柱、弱梁、强节点。3.2 掌握梁、柱的适宜配筋率在设计框架梁的配筋时，应该充分把握“适中”的原则。当然，无论如何增大或者减小，都应该满足混凝土结构设计规范中所要求的最大或者最小配筋率。另外，根據规范可知，梁的最小配筋率不仅与框架的

6、抗震等级有关，而且与混凝土的轴心抗拉强度和钢筋抗拉强度的比值有关，因此，梁的最小配筋的确定一定要依据规范的规定。4 多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理4.1 基础系梁的设置问题在这一问题上，对于基础也是很重要的即梁埋设的深度问题，所以要保证埋设的深度合适，不能过深也不宜太浅。实践中，如果埋设的过深了，则要具体情况具体分析，可以按照一层框架梁的标准进行设计，埋设的部分按照短柱来处理。为了保证建筑的抗震能力，一般情况下应该沿建筑主体的两个轴方向设置基础梁。考虑到基础梁要承担楼梯柱、填充墙等的荷载，在实际设计中会适当增加梁的截面。4.2 框架结构薄弱层的设计实践中，可以通过加大薄弱层的抗侧移

7、刚度、在特定条件下改变薄弱层层高或减少基础埋设深度的方法，来避免薄弱层的出现，因为薄弱层的出现会对建筑的抗地震性能产生不利的影响。所以，在框架结构设计的过程中应当尽量避免薄弱层的出现。一般通过三种方法来判断薄弱层：一是，设计人员指定。设计人员可以直接根据相关规范或个人经验，在设计软件中直接指定；二是，计算判断。软件根据现有规定设置相应的判断标准，比如：机构的抗侧移刚度不规则或楼层承载了突变符合薄弱层的规定，则自动指定该层为薄弱层。第三，强制认定。在竖向抗侧力构件不连续或楼层承载力没有达到相关规范的要求下，则强制认定为薄弱层。当不可避免的遇到薄弱层时，应当及时根据相关的规定采取相应的补救措施。4

8、.3 纵向框架设计问题从抗震设计要求的角度出发，在多层建筑框架结构设计中，纵向框架设计应当获得与横向框架设计同等重要的地位。事实上，设计人员仅对纵向普通的连续梁进行设计，使得建筑的框架结构无法满足抗震的要求，容易出现梁的支座負筋或跨中纵筋配筋配置不足的情况。为克服这一问题，设计员在设计的过程中，应当充分重视纵向框架设计，保证纵向和横向框架设计合力发挥作用，提高建筑抗震的能力。4.4 短柱的问题短柱是由柱净高与柱截面高度的比值（4）或剪跨比值（2）决定的，设计中应当尽量避免短柱形成，实践中，其形成有两个方面的原因：一个是两个框架梁之间的框架柱净高较小，另一个则是填充墙设置不当。对于短柱问题，主要是通过增加柱的抗剪承载力并完善其变形能力（如：采用复合钢筋、外包钢板、配x型钢筋等）来进行完善的。5 结束语随着建筑设计行业的不断发展，多层建筑框架结构设计遇到的新问题也会随之增长。实际中，设计多层建筑框架结构，需要设计人结合自身工作经验和相关规范，对结构设计方案的可行性进行合理的评估、认真分析、判断，最终确定无误后才能够运用到实际工程中。参