建筑框架結構設計原則及存在問題和解決措施

■王國亮 ■山東齊魯石化工程有限公司，山東 淄博 255400

我國市場開發程度的不斷加深，經濟也迅速發展，建筑領域也迎來的前所未有的時期，建筑設計水平為了與新時期的各種要求相適應，也必要不斷提高，在建筑物形式多樣化，功能多元化的要求下，建筑框架結構設計越發收到人們的重視，為了更好的保障建筑物的整體性能，設計過程中必要依據各種原則進行。原則能夠規范的設計者的行為，為其提供指導和根據，因此非常重要。

1 建筑框架結構設計遵循的原則

建筑設框架結構設計的原則分為四個方面，分別從平衡結構、降低風險、保全重要結構以及結構整體性方面進行規范。下面將這四個部分詳細進行闡述:

(1)堅持剛柔并濟原則，平衡結構體系。所謂剛柔并濟原則就是指在設計的時候既要做到剛度適中，又要做到柔性合適，也就是不能夠太鋼，也不能太柔，剛度太高，結構變心能力差，容易斷裂，而柔性太高，又會導致建筑物結構容易受壓變形，在外部突然施加壓力的瞬間，建筑框架結構部件必然會收到損害，那么為了避免這個問題，部件切記不可剛度太高。而相對與剛度來說，柔度也需要合適，雖然柔度高能夠更好的降低外來沖擊力，但是大規模的結構變形也是在所難免的，最終建筑物也會因為變形嚴重而傾覆，所以說，剛柔并濟非常重要。剛柔適中，才是設計人員應該堅持的原則。

(2)堅持多道防線原則，降低結構風險。多層防線，必然比單層防線更加可靠牢固。進行框架結構設計的時候，也需要堅持多道防線原則，在突發情況發生時，多重結構同時抵御外來的壓力，彼此相互補充，共同支撐，必然能夠起到很好的穩定效果，簡單的說，一個重物從高處墜樓，在經過了多重阻礙之后，其沖力和作用力必然會消弱很多，但是一重阻礙都沒有，那么這個作用力非常大，必然會建筑物結構造成大規模的損害，后果不堪設想。

(3)堅持抓大放小原則，保全重要結構。建筑框架結構設計中，保全重要結構是一個普遍性的做法，也就是行業內部所說的強柱弱梁，強剪弱彎等。那么為什么一定要這樣做，人們的固有思維會覺得，柱和梁都應該強化才更加穩定，這是因為在實際的情況中，所有的結構都太強反而不好，甚至會導致更大的安全隱患發生。事情都具有兩面性以及辯證性，絕對安全的結構是沒有的，也就是說不管是什么結構都不可能萬無一失，都有可能在莫一種外力來襲的時候出現問題。建筑框架結構具有復雜性，部件多，每個部件所發揮著不同的作用，共同為建筑物服務，那么設計中要從整體考慮，以部件的主次之分為原則，也就是根據它們作用的重要性進行設計。在強大外力來臨的時候，如何能夠保障建筑的主要部件不被摧毀，或者是最后才被摧毀，是設計人員應該深入研究的問題，而抓大防小就是最好的選擇，設計者首先明確部件的主次，在設計的時候，針對重要的部件著重進行設計，設計中切不可讓每一個部件受力相同，這樣必然會帶來慘重的后果。簡單的說，在一座建筑物中，如果柱被摧毀了，梁也必然不復存在，但是，如果梁先倒塌了，但是柱卻依然能夠存在，這就是為什么柱的作用高于梁的原因。因此，結構設計中，設計人員就需要對柱著重設計，保障柱能夠得以保全，或者是最后才被摧毀，薄弱緩解放在梁上，使其能夠承受大部分外來破壞力，盡可能阻擋對柱的破壞，使損失降至最低。而如果把梁和柱都設計在主要環節上，則有可能使梁和柱遭到同樣的破壞。

(4)堅持結構合為一體原則，保證結構整體性。一座成功的建筑物，其框架結構必然是一個整體，這種結構中不存在關節，也局勢能夠快而有效的將外力消除，最大限度的減少外力對建筑物的沖擊，這個原則的有效的實施，要求設計中要注意消除關節，保障外力暢通無阻被轉移。基于以上三個原則，設計者能夠更好的實現合為一體的原則，也可以說堅持不懈的貫徹以上三個原則，就是為了能夠達到設計的整體性，設計人員應該最大限度的保障部件的平衡性以及靜態性，那么在巨大的外力來臨時，結構就能夠恢復到原來的靜態，這樣就能夠保障建筑物的相對穩定性，也就達到了設計的目的。

2 從概念設計上應解決的問題

(1)“強柱弱梁”節點的控制措施。文章所強調的強柱弱梁節點，實際上就是為了能夠在遭遇重大地震災害的時候，能夠保障梁端在外力的作用下建立塑性鉸，而柱端不屈服，這個時候還能夠在非彈性的狀態下，節點依舊具有彈性。從以往的經驗中，我們發現，在條件允許的情況下，柱的截面越大，穩定性也相對會增加，柱的線剛度與梁的線剛度之比會大于1，柱子的軸壓比一定要滿足規定的規范。在設計中要充分注意節點構造，盡量讓塑性鉸要向著梁跨內移。強柱弱梁節點問題的解決是至關重要的。

(2)“強剪弱彎”的實施。保證構件延性，防止脆性破壞是建筑框架結構設計的重要環節，而保障這個環節的主要措施就是“強剪弱彎”的實施。“強剪弱彎”主要是為了在結構部件遭遇強大的罕見地震時，可以保證脆性剪切不會失效。

3 設計構造中的常見問題及處理措施

在結構設計中處理堅持四個基本原則之外，還要將以上兩個措施落實下去，除此之外，針對設計中比較常見的問題，設計人員可以采取以下幾個措施:

(1)嚴格控制框架節點核芯區箍筋配置。設計人員應該嚴格按GB50011-2010《建筑抗震設計規范》中的規定來控制框架節點核芯區配箍特征值及體積配箍率，這方面很多設計者往往會忽略，特別是不能滿足對柱軸壓比不大時的要求。對于這一點問題設計者以后應該充分考慮到，以防止出現不必要的損失。

(2)底層框架柱箍筋加密區的范圍不能滿足。在設計中，設計人員要留意在GB50011-2010《建筑抗震設計規范》中有規定:“底層柱，柱根處箍筋加密區的范圍應不小于柱凈高的1/3”，這是一新增加的規范要求，大多設計者可能都不太了解，以后設計過程中應該注意這個問題的解決。

(3)框架梁上部縱筋端部水平錨固長度不能滿足。我國相關規定中這樣規定:“框架端節點的地方，一旦框架梁上部縱筋的水平直線段錨固長度不足的時候，應該向下彎曲并且伸到柱的外邊，控制好彎折前水平投影的長度一定要等于或者大于0.4LaE”，由此可見，以上所闡述的問題，基本都是由于設計不到位造成的，這要求設計人員堅持設計原則，做好分析與考察，將國家的相關規定作為依據，從而更好的消除設計中的問題，保障設計可靠性。

4 結束語

在建筑行業不斷發展的今天，建筑結構設計也更加被人們所關注，文章首先從設計原則進行了論述，然后又將設計中的注意事項以及措施進行了分析研究，希望能夠為設計人員提供一些建議，幫助他們更加細致的工作，在設計中堅持不懈的貫徹文章所闡述的四個原則，從而達到設計的科學性、合理性、可行性，確保建筑物結構更加穩定。建筑物與人們的生活有著密切聯系，建筑行業對于經濟的發展也有著巨大的推動作用，我們必須采取各種措施，不斷提高建筑物的穩定性，使其不斷適應時代發展的需求。

［1］楊月圓.建筑框架結構設計原則及注意事項探究［J］.科技風，2013(02).

［2］郭兆龍.梁上升柱在框架結構設計中的應用［J］.丹東紡專學報，2002(01).