建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計原則和有效性

【摘要】隨著技術(shù)的發(fā)展，我國建筑要求也在提升。建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系到建筑的安全質(zhì)量，是建設(shè)施工的前提。本文將對當(dāng)前建筑框架設(shè)計原則進行敘述，并分析如何提升建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性。

【關(guān)鍵詞】建筑框架；結(jié)構(gòu)設(shè)計；原則和措施

引言：人們對建筑物的要求日漸增高，有些建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計難以使人們滿意，其主要原因是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者忽略了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，沒有重視建筑框架設(shè)計的有效性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該認識到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則的重要性，對結(jié)構(gòu)進行合理調(diào)整，提高建筑框架結(jié)構(gòu)的有效性。

1、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

1.1分清主次

這一原則是建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中必須具備的理念，特別是在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，一旦柱出現(xiàn)問題無法承受外界壓力，結(jié)構(gòu)中的梁也會出現(xiàn)問題，而建筑結(jié)構(gòu)中的梁出現(xiàn)問題時，柱不會受到影響，因此，在建筑結(jié)構(gòu)中，柱承擔(dān)壓力的作用遠遠大于梁，在建筑結(jié)構(gòu)中柱的作用無可替代，但是這種情況是有條件的，如果是面對特大地震，那么剛性再大的柱端也會被強大的地震所摧毀，由于柱的剛性強，那么柱的變形力就越差，最終導(dǎo)致整個建筑結(jié)構(gòu)遭到毀滅[1]。柱若是在保證剛性要求的基礎(chǔ)上，增強其抗彎性，則可以在強大破壞力來襲時，降低柱發(fā)生側(cè)移或直接被壓垮的情況發(fā)生幾率。強柱弱梁的設(shè)計是為了在罕見大地震中盡量增加建筑物存活能力，建筑結(jié)構(gòu)中的梁在地震中可以具有更好的塑性，建筑結(jié)構(gòu)中的柱在平時的工作狀態(tài)中呈非彈性，當(dāng)強震到來時，柱端和梁端的抗彎能力相比要更差，所以對于剛性較強的柱來說，設(shè)計人員要增強建筑結(jié)構(gòu)中柱的抗彎力，增加柱在巨大外力侵襲時的安全率。

1.2抓大放小

在建筑結(jié)構(gòu)中，如果梁倒了，柱仍然可以存在，如果柱倒了，梁就不會存在。由于柱的作用更大，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中設(shè)計師要保證結(jié)構(gòu)中的柱不會被摧毀，或增加柱的存在時間。所以，為了保證柱的安全，在設(shè)計中就要把梁放在相對薄弱的環(huán)節(jié)上，當(dāng)有外力突然侵襲時，梁會先承受破壞力，盡量減少外力對柱的損害，保護柱的安全將建筑所受到的損失降至最低。

1.3剛?cè)岵?/p>

建筑結(jié)構(gòu)剛力太大，則結(jié)構(gòu)的變形能力就會下降，當(dāng)強大的破壞力襲來時，會使結(jié)構(gòu)中部分部件或結(jié)構(gòu)整體被損壞。這一問題也給設(shè)計人員敲響了警鐘，建筑結(jié)構(gòu)中并不是剛度越大越好，建筑結(jié)構(gòu)抗彎力好一些能夠有效的消減外力。但是柔性過大又會使建筑結(jié)構(gòu)缺乏支撐力，導(dǎo)致建筑整體坍塌。因此在對建筑框架結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中，設(shè)計人員一定要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中尋找到剛度和柔度的平衡點。

1.4層層設(shè)防

安全可靠的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是每個設(shè)計師所追求的結(jié)果，對于一個合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，框架結(jié)構(gòu)應(yīng)該能夠抵抗一般的損害強度，建筑結(jié)構(gòu)要能夠為建筑提供良好的保護。在實際中，如果設(shè)計師將建筑物的安危寄希望于建筑結(jié)構(gòu)中的一個部分甚至是一個構(gòu)件，那么建筑物必將會受到更大的危險[2]。當(dāng)建筑物受到危害時，建筑結(jié)構(gòu)中的層層防線要共同抵御外力，這也就是為什么混合結(jié)構(gòu)墻體要比純剪力墻更加牢固的原因，這表現(xiàn)了層層設(shè)防的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則。

1.5受力均勻

在牢靠穩(wěn)定的建筑結(jié)構(gòu)體系中各個部件應(yīng)該是合為一體，結(jié)構(gòu)中的各個部分和構(gòu)件能夠?qū)⑷魏瓮饬ρ杆龠M行傳遞和消解。以這一理念為原則，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)該盡可能的在設(shè)計中讓建筑所受的外力可以在建筑結(jié)構(gòu)中順暢傳輸，將外力均勻分散的化解，這一原則也是實現(xiàn)抓大放小、剛?cè)岵訉釉O(shè)防原則的重要保障。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，以上的設(shè)計原則都是建立在構(gòu)件和構(gòu)件設(shè)計的平衡上，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者是建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)者，遵循建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，是建立科學(xué)、安全、可靠建筑框架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。

2、設(shè)計措施

2.1遵循設(shè)計原則

合理的建筑框架結(jié)構(gòu)應(yīng)遵循強剪弱彎的原則，這樣的設(shè)計結(jié)構(gòu)能夠保證建筑物在經(jīng)歷重大地震災(zāi)害中建筑盡量保持完整，減少災(zāi)害引起的損失，因此設(shè)計的過程中應(yīng)該增加承重構(gòu)件的抗剪力和抗彎力。

在前文中已經(jīng)提到強柱弱梁措施的必要性，因此，在設(shè)計中要將柱截面的面積尺寸設(shè)計的更大，這樣能夠增加柱的軸壓比，并且要控制柱軸壓比符合相關(guān)規(guī)定要求，不能將梁的縱向受拉配筋設(shè)計的過大，與柱相比梁在外力面前更易屈服，因此降低梁的縱向受拉配筋可以防止建筑在重大地震中梁端呈彈性狀態(tài)[3]。

2.2計算簡圖

基礎(chǔ)梁的設(shè)計是建筑框架當(dāng)中的一個基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，基礎(chǔ)梁要建立在基礎(chǔ)高度范圍之內(nèi)，在這一前提下應(yīng)該對基礎(chǔ)頂面到一層樓板頂面之間的高度進行計算，對于這種條件下的基礎(chǔ)梁來說，集中計算基礎(chǔ)梁所承擔(dān)的上部墻體載重量就可以了，基礎(chǔ)梁的構(gòu)造條件滿足一般梁的條件就能夠滿足建筑結(jié)構(gòu)的需求[4]。但是，如果處于基礎(chǔ)拉梁的設(shè)置中，拉梁的配筋和斷面的設(shè)計要滿足構(gòu)造條件，拉梁截面的高度約為柱中心距的5%至8%之間，縱向受力鋼筋的拉力約為相連柱體最大軸力設(shè)計標準的10%。在建筑施工的過程中，要盡量避免使用鋼筋混凝土作為電梯井壁，但一些建筑單位因條件所限，不得不使用鋼筋混凝土原料，這需要設(shè)計人員到施工現(xiàn)場進行實地測算，使用工程實際數(shù)據(jù)，防止電梯井的框架柱發(fā)生危險。

2.3技術(shù)人員能力素質(zhì)問題

我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)在高校中得到普及，專業(yè)人才也在不斷增加，但是在實際工作中，這些高校的畢業(yè)生所掌握的知識多為理論層面，與實際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作需求產(chǎn)生脫節(jié)。這要求當(dāng)下的建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)該增強個人的專業(yè)知識。另外一些經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員依靠其較強的能力不主動學(xué)習(xí)新知識，對待工作態(tài)度不積極，工作存在不細致、拖延的情況。如嵌固端設(shè)置問題，一些設(shè)計人員因工作不細致或技術(shù)不扎實，在嵌固端樓板設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)計和嵌固端位置相互協(xié)調(diào)等問題上出現(xiàn)差錯，對后期的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程施工帶來了巨大的安全隱患[5]。另外，隨著科技的發(fā)展和時代的進步，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)知識更新?lián)Q代的速度將會加快，建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計工作人員必須掌握用于建筑的各種新材料、新技術(shù)等專業(yè)知識。這要求工作人員能夠根據(jù)社會需要不斷的完善自身的專業(yè)知識和提升個人實際設(shè)計能力。

總結(jié)：隨著我國經(jīng)濟水平的提升，人們對建筑物使用價值和安全質(zhì)量提出了更高的要求。而一些設(shè)計師忽視建筑框架結(jié)構(gòu)中的基本設(shè)計原則無法提升框架結(jié)構(gòu)的有效性。應(yīng)該在了解建筑框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上對建筑物框架結(jié)構(gòu)設(shè)計進行改良。另外還要對建筑結(jié)構(gòu)框架的基礎(chǔ)面積和寬度進行科學(xué)控制，保證我國建筑框架結(jié)構(gòu)的有效性，進而使建筑的安全性和穩(wěn)定性得到提高。

參考文獻：

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[3]魏景山.對建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則分析[J].民營科技，2011，07：289.

[4]王春梅.建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計存在問題及對策探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，03：192.

[5]孫鵬.小議框架結(jié)構(gòu)設(shè)計原則及應(yīng)注意的問題[J].黑龍江科技信息，2011，02：315.