談建筑工程中框架結構構造與設計

張春富 樊慶玲

哈爾濱工業大學建筑設計研究院

談建筑工程中框架結構構造與設計

張春富 樊慶玲

哈爾濱工業大學建筑設計研究院

框架結構是當前建筑結構設計中基本的結構形式，該結構在建筑工程中具有效率高、質量好、適用能力好等優點。但是在框架結構的實際設計過程中仍然存在著許多問題。因此本文就框架結構的構造與設計進行全面分析，使設計者了解框架結構設計的理論與原則，為日后建筑結構的設計奠定扎實的基礎。

建筑工程；框架結構；類型；設計要點

在建筑結構設計過程中，框架結構的設計是最基礎、最關鍵的工作環節，其占有的比例非常大。框架結構如同整個建筑工程的靈魂，是建筑達到美觀、經濟、使用的關鍵部位。由此可見，框架結構在建筑工程中占有非常重要的地位。在其設計過程中，一旦設計不合理，就會導致整個建筑工程存在安全隱患。為了保證建筑工程的整體性能，設計者在設計過程中必須要考慮到其抗震性能、抗雷擊性能以及抗風性能等。

一、框架結構的主要類型

框架結構主要是由梁與柱兩個部分構成的，其主要目的是為了承載水平及垂直方向的荷載。但是需要設計者清楚的是，梁與柱是相互聯系而存在的，只有兩者結合在一起才能夠有效的提高其穩定性與承載能力。在連接梁與柱的過程中，設計者一般會采用剛性連接的方式，這是當前應用最廣的一種。

1、根據框架結構承載能力的不同，我們可以將其分為以下三種類型：1）底層框架結構。這一結構一般應用在平面空間大或者對建筑物外觀要求高的建筑物中，在其設計與建造過程中，設計者一般會在上層采用混合結構進行施工，這樣整體結構也就具有下柔上剛的特點，因此在實際工作中可以有效的節約施工成本，但是這種結構的抗震能力相對較弱。2）內框架結構。在內框架結構設計與施工過程中，設計者一般會將鋼筋混凝土材料以及磚塊應用在其中，在較大荷載作用的情況下，鋼筋混凝土及磚塊的連接剛性也就相對較大，在建筑結構中不易造成變形，也就是說其抗震能力相對比較弱，在抗震要求高的建筑工程中，這一結構具有一定的限制性。3）全框架結構。相對于前兩種框架結構類型而言，這種框架結構的應用能夠有效的提高建筑工程的整體性能，可以有效的提高其抗震能力。

2、根據其施工方法的不同，我們可以將框架結構分為幾種類型：1）裝配式框架結構。在該結構組成之前，設計者首先需要將材料置于預制場進行預制，然后在運輸到施工現場進行組裝。這種結構在施工過程中可以有效的縮短施工工期，節約施工材料。但是我們也需要清楚的知道，這一結構的抗震性能相對比較弱，整體結構也不夠高，在地震帶建設建筑工程的過程中，設計者應盡量避免這一結構設計。2）裝配整體式框架結構。裝配整體式框架結構是將現澆式結構的優點與裝配式框架結構的優點結合起來的一種結構形式，其應用范圍相對比較廣泛，但是施工程序極其復雜，需要技術能力高、經驗豐富的技術人員進行設計與施工。3）半現澆式框架結構。這一結構是需要經過預制來完成其施工的。在設計與施工過程中，這種結構可以有效的減少混凝土的澆筑量，節約施工成本；但是在實際工作中，這一結構很難使其抗震性能以及整體結構性能達到設計要求。4）全現澆式框架結構。與前述的裝配式框架結構恰巧相反。在該結構設計與施工過程中，施工者需要在施工現場直接對梁、柱、樓板等各個部位進行施工。這一結構能夠有效的提高建筑工程的抗震性能以及整體性能，但是在整個建筑結構設計與施工過程中，會耗費大量的施工材料，并且會延長施工工期。

二、框架結構設計的依據

1、框架結構組成構成中需設置安全措施

在對框架結構設計的過程中，設計者必須要建立一套完善的安全結構體系，然后通過該體系來對其進行合理的設計，這樣可以有效的提高建筑結構的整體性能與抗震性能，能夠避免突發事件對建筑結構造成傷害。在建筑工程建設過程中，如果設計者只在其中設置一道安全防線或者安全結構體系，那么建筑結構的安全性將無法得到保證，我們必須要在其中設置多道安全設施，以提高建筑工程的安全性。

2、注意保護重點結構

在一個工程的整體性的構建中，每一個構件的性質都具有很大的區別。每一個構件的發揮的作用也具有天壤之別，有的構件發揮的作用大，有的構件發揮的作用相對較小。因此在組織框架結構時需要抓住重點結構以及重點結構的重要構件，就是所謂的“弱梁強柱”，“強剪弱彎”，只有如此，才能使建筑工程在面對突發性強大破壞時，以犧牲一些相對次要的構件來減少重點部件遭到破壞，從而防止整個框架的結構遭到徹底的摧毀，盡量減少災難帶來的毀滅性后果。

3、柔中帶剛，剛柔結合

每一個建筑結構體系的構建工作都應該遵循剛柔結合的原則。因為如果建筑的結構過于剛化，將會大大降低其抵抗外部作用的能力，一旦遭遇強大的外力來襲可能會因為缺乏必要的變形能力，而導致整個框架的結構徹底被摧毀破壞。因此，建筑工程的框架構建要剛柔并濟，合理處理好剛和柔的關系。

三、框架結構的設計方案

1、框架結構使用高度設計

為了保持建筑工程既具有安全性又具有經濟性的特點，國內外的眾多專家都爭相投入到地震的危害與工程結構設計的關系研究工作中。經過多年的研究發現，鋼筋混凝土建筑物的樓層設計是不可以過分強調高度的。樓層越多的建筑物在水平負荷壓力下，產生水平位移的可能性會增大，而且框架的層數增多會加劇框架的內力，當層數達到一定的節點時，建筑水平負荷所產生的內力將遠遠大于豎向負荷所產生的內力。一般情況下，建筑高度增加，其寬度和高的數值也在不斷的增大，由此帶來的是水平負荷與豎向負荷內力的增大，而且框架結構本身也具有很大的柔韌性的特點，水平的力和豎向的壓力不平衡就會導致建筑物的偏移。因此，當建筑物達到一定的高度時，增加建筑下面的梁柱承載面積，保證框架結構的剛性和硬度是控制整個建筑位移的最主要措施。

2、框架結構抗震等級設計

同樣等級的地震強度下，結構類型不同的鋼筋混凝土建筑具有不同的抗震要求。建筑抗震級數的設計是按照國家抗震設計規范進行設計的，由于房屋建筑的結構類型、抗烈度以及高度的不同。將框架抗震墻結構和框架結構分別劃分為1-4級，同時還規定不同抗震級數的抗震結構應采用相應的結構計算和分析方法。另外需要強調的是，設計抗震級數時，為了提高建筑的抗震能力，要區別規則和不規則結構方法，如果忽視了對不規則設計中存在的問題的妥善解決，可能會產生不好的影響，嚴重的可能會造成難以估量的損失。

四、結語

建筑工程框架結構構造與設計是整個工程建筑的重要組成部分，它的實施效果關系著整個建筑的抗震性能、整體性能以及經濟效益，所以在框架結構設計與構造中多層框架結構因為其具有整體性能好、設計靈活、抗震效果好的優點被廣泛應用到高層建筑中。

[1]吳賀敏.建筑工程中框架結構構造與設計探討[J].建筑知識(學術刊)，2012(07)

[2]阮風華.淺談建筑工程中框架結構構造與設計[J].中國科技博覽，2012(10)

[3]陳麗艷.淺談建筑工程中框架結構構造與設計[J].價值工程，2011(03)