框架結構設計中存在的問題及對策分析

【摘要】在現代化的建筑中，框架結構的設計施工尤為重要。尤其是在一些所占空間面積較大，結構較復雜的大型建筑物中，這些建筑一旦動工一般就會動用較大的人力、物力和財力，所以在動工前就一定要將盡量結構設計的萬無一失，對材料進行精準的預算，把可能會出現的問題都扼殺在萌芽狀態。各部分的準備都做好之后，即便出現了問題，也能在最短時間內將損失降到最小。因此，框架結構的設計在現代化建筑過程中不可缺少的重要的一部分。

【關鍵詞】框架結構、抗震、建筑設計

前言：框架結構的設計是建筑工程中最基礎的一部分，也是比較重要的一部分。如何將建筑框架結構設計的接近完美，這是一門學問，不僅需要不斷學習和對前人的工作進行總結、比較、發現并及時校正其中的不足與缺陷，還要從實際工作中總結經驗，避免類似錯誤的第二次發生，使設計更加趨向美觀實用的方向。請跟隨筆者的思路對建筑框架結構設計中需注意的問題及解決問題的對策進行了解。

1.什么是框架結構

框架結構也稱為構架式結構，房屋的框架結構分類的依據有很多，根據跨數分為單跨與多跨，根據層數分為單層與多層，根據材料的不同分為鋼框架、混凝土框架以及鋼筋混凝土混合框架等等。建筑工程中的框架結構最常見的是混凝土框架以及鋼框架。此外，整體式混凝土框架和鋼框架適用于工業化施工，這類框架結構的效率更高，工程質量更好。

通過梁和柱組成的縱橫兩個方向的框架構建出框架結構，可以在承受豎向荷載的同時承受水平荷載，房屋的框架結構使得建筑平面布置更為靈活，形成較大的建筑空間，在處理建筑立面時也更為方便具體，但是框架結構也存在一些缺點，側向剛度比較小，一旦層數比較多就很容易出現側向位移的情況，這樣就會造成非結構性的破壞，在實際應用時會受到一定程度上的影響。

2.框架結構設計所遵循的原則

2.1陰陽并舉的美觀外形

合理的框架結構應該具備陰陽并舉的美觀外形。如果框架結構太剛，變形能力就比較差，一旦有比較強的破壞力出現時，框架結構就需要承受很大的力，這樣就會出現局部受損甚至全部破壞。如果框架結構過于柔，框架結構就會在消減外力的同時，出現框架變形以致無法正常使用。柔的框架結構雖然造價便宜但是產生的變形對正常使用也會造成一定程度上的影響，以致本末倒置。

2.2多道安全防線

框架結構需要多道安全防線的結構體系，所有抵抗外力的結構需要共同配合，決不能將所有的安全措施集中在單一的構件上。在框架結構中設立多道安全防線，從而保證框架結構的安全。

2.3滿足抗外力能力的要求

框架結構需要滿足抗外力的要求，但是絕對安全的結構是不存在的。框架結構中每一個部件都承擔著各自的責任，通過協調各個結構部位，將各種構件組合起來，共同達到抵抗外力的要求。當然，不同構件承擔的角色不同，重要性也就存在差異。多個構件組成的框架結構可以很好地對外力做出抵抗，使框架的整體結構免除破壞，即便受到外力也可以保證框架的整體性。

2.4渾然一體，拒絕關節

框架結構最好的狀態便是渾然一體，沒有關節，這樣的框架結構體系可以迅速傳遞和消減外力，保證框架結構的安全性。因此，框架結構的設計者需要盡最大的努力去除各個關節，促使框架結構中的能量可以在各關節中流動，，從而達到框架結構的靜態平衡，促使框架結構的關節保持平衡。

如果框架結構中的力量受阻，構件中各元素間的平衡也就受到破壞，結構變成機動，影響框架結構的正常應用?？蚣芙Y構的設計者需要協調好各部件，促使原本互不相關的靜態構件可以構成完整的靜態整體，從而保持框架結構的靜態平衡。

3.建筑框架結構抗震設計中易出現的問題

框架結構的建立離不開抗震體系的保證，因此框架結構需要對抗震體系進行合理選擇，可以說，框架結構抗震體系選取的合理性直接決定了建筑結構的安全性和經濟性。

3.1抗震方案構思問題

框架結構需要最大限度地避免部分結構或構件出現問題的情況，因為一旦某一構架出現問題就會導致整個建筑結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力?？拐鸱桨傅臉嬎夹枰勒找欢ǖ脑瓌t，框架結構需要具備必要的內力重分配以及變形能力，這樣即便地震，部分構件停止工作，框架結構的其他構件也可以繼續工作，承擔起豎向荷載，保證建筑結構的安全穩定。

3.2抗震概念設計問題

框架結構的抗震概念設計需要具備清晰的設計簡圖，在設計簡圖中，設計人員需要盡量將豎向建筑構件布置成壓應力水平接近均勻的狀態。建筑的蓋梁體系在設計時需要盡量使垂直重力荷載可以通過最短的路徑傳遞到豎向構件墻，同時轉換結構體系，通過轉換層將上部結構豎向構件傳遞的垂直重力荷載轉換出來，保證各部件受力均勻。

除此之外，建筑的框架結構也需要具備明確的整體抗側力結構體系，一般的，抗側力結構由框架、簡體等部件組成，在設計時應遵循力量貫通的原則，保證框架結構的穩定。

3.3抗震結構計算問題

框架結構中的抗震結構需要在設計時就計算出合理的強度和剛度。將強度與剛度進行合理的分布，以滿足框架結構的需要，避免因為局部削弱或突變形成框架結構中的薄弱環節，從而產生塑性變形集中。建筑的框架結構設計應該在保證節點的同時，使柱、梁端的塑性鉸最大限度地分散。如果框架結構出現薄弱部位，相關工作人員需要立即采取相應措施提高框架結構的抗震能力。

4.針對高層建筑框架結構設計中出現的的問題采取對策

4.1高層建筑出現的問題實例分析

現有一位于市中心繁華地段的高層住宅樓，總建筑面積約為20萬平方米，共計五幢高層住宅樓。由于建筑自身的使用要求，該高層建筑對底層柱及剪力墻的布置位置有嚴格的要求，因此在進行工程建設時采用了框支剪力墻結構，同時在二層出設置轉換層作為框架結構的輔助。根據相關的規定框架的核心筒結構規定核心筒高寬比限值為12，本工程采用的核心筒高寬比為12.9。此外由于本工程平面呈十字形，屬于不規則的平面形狀。因此，在進行結構設計時還需要開設較大洞口以滿足建筑使用要求。

4.2高層建筑梁結構的設計問題及對策

上述工程的框支主梁的梁高230cm，同時存在平面不規則的情況，為了實現該高層建筑框架結構的需要，在進行結構設計時就需要進行創新。

該建筑在建設時在關鍵部位設置了型鋼混凝土邊緣構件以提高構件的承載力，同時可以起到提高結構延性的作用。這樣梁主筋配筋率就可以在滿足要求的同時，保證上部主筋沿梁全長貫通，下部主筋全部直通到柱或墻內。

4.3高層建筑板結構的設計問題及對策

考慮到一旦核心筒周圍連接部位的樓板失效，各結構單元獨立工作容易倒塌。因此該建筑工程在進行施工時，工程人員對上下層板進行內力分析，保證樓板間的裂縫不超過0.2mm，從而保證高層建筑板結構的穩定性。

4.4高層建筑抗震結構設計問題及對策

框架結構需要嚴密的抗震體系作為保證，可以說只有對抗震體系進行合理選擇，才可以保證高層建筑在受到地震威脅時的安全。因此抗震方案的構思需要依照一定的原則，遵循力量貫通的原則，保證框架結構的穩定。

5.結語：本文從簡單易懂的角度切入，對建筑框架結構設計中所需注意的問題進行了初步分類，對各種情況的問題分別進行了分析并簡單的提出了解決問題的方式和方法，適合作為未入行和初入行者對建筑框架結構設計學習的參考。希望本文可以給年輕的設計工作者帶來一些啟發，在框架結構設計工作中更上一層樓。

參考文獻

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