框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)注意的問題

包 小 波

(大同市華青建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司,山西 大同 037004)

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框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)注意的問題

包 小 波

(大同市華青建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司,山西 大同 037004)

解釋了框架結(jié)構(gòu)的概念，根據(jù)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剛?cè)徇m度、關(guān)節(jié)打通、主次分明的原則，分析了框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中柱子、梁及樓板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并歸納了框架結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)注意的問題，從而確保建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)原則，基礎(chǔ)梁，樓板

根據(jù)我國現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的設(shè)計(jì)方法，要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合“技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量”等條件。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法多種多樣，其中，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常用的方法，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用。目前，為適應(yīng)我國現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中，常采用框架結(jié)構(gòu)，因?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)形式上比較簡單，在平面設(shè)計(jì)上方便靈活，同時還能節(jié)省很大的空間，因此框架結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種不同類型的建筑結(jié)構(gòu)，盡管框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用非常廣泛，但也要結(jié)合實(shí)際情況，了解框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問題，在保證框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平的情況下，采取精準(zhǔn)而有效的措施來解決這些問題，才能進(jìn)一步提高我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。

1 框架結(jié)構(gòu)的概念

框架結(jié)構(gòu)是指由梁和柱以剛接或者鉸接相連接而成，構(gòu)成承重體系的結(jié)構(gòu)，即由梁和柱組成框架共同抵抗使用過程中出現(xiàn)的水平荷載和豎向荷載。由于框架結(jié)構(gòu)由梁和柱構(gòu)成，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面面積較小，導(dǎo)致了框架結(jié)構(gòu)的承載力和剛度也都較低，它的受力特點(diǎn)類似于豎向懸臂剪切梁，樓層越高，水平位移越小。框架結(jié)構(gòu)的墻體是填充墻，起到圍護(hù)和分隔的作用。框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是空間分隔靈活，自重較輕，結(jié)構(gòu)的整體性、剛度較好，同時還能節(jié)省材料；其缺點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中顯著，側(cè)向剛度較小，是柔性結(jié)構(gòu)框架，在較大的外力作用下，框架結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的水平位移較大，易造成結(jié)構(gòu)的損壞，不適宜建造高層建筑等。

2 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

2.1 剛?cè)徇m度原則

在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，首先要遵循剛?cè)徇m度的原則。如果框架結(jié)構(gòu)的剛度過強(qiáng)，就會導(dǎo)致建筑產(chǎn)生形變的能力降低，這樣在承受較大的作用力時，由于建筑的柔韌性不夠?qū)е陆ㄖ锏臍模蝗绻蚣芙Y(jié)構(gòu)的柔性過高，在較強(qiáng)的地震和風(fēng)力等外力作用下，建筑物產(chǎn)生的形變過大，從而導(dǎo)致建筑物的倒塌。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，一定要在保證建筑的剛?cè)岫冗m中的情況下，才能設(shè)計(jì)出最佳的結(jié)構(gòu)。

2.2 關(guān)節(jié)打通原則

當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)受到外力的作用時，要保證建筑每個關(guān)節(jié)都能起到傳遞和削減外力的作用，這就需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時，建立一套科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)體系，通過合理的結(jié)構(gòu)體系讓建筑的每個關(guān)節(jié)得以打通，使整個建筑形成一個整體，這樣在受到強(qiáng)力的外力作用下，建筑的每個關(guān)節(jié)就可以對外力進(jìn)行流動和削減，從而提高建筑的安全和穩(wěn)點(diǎn)性。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，首先要進(jìn)行精確的計(jì)算，預(yù)防各種外力對建筑物可能產(chǎn)生的影響，保證建筑的每個關(guān)節(jié)能夠合理化解各種外力影響，在這種科學(xué)和合理的建筑結(jié)構(gòu)中，整個建筑結(jié)構(gòu)的整體性和安全性才能得以提高。

2.3 主次分明原則

由于框架結(jié)構(gòu)是建筑的骨架，其中組成建筑結(jié)構(gòu)的每個組成構(gòu)件，其作用都是不同的，這就要求在設(shè)計(jì)過程中，分清主次、抓住重點(diǎn)進(jìn)行更加科學(xué)和合理的設(shè)計(jì)，只有在遵循主次分明的原則下，才能保證建筑結(jié)構(gòu)中每個構(gòu)件都能發(fā)揮其合理和適當(dāng)?shù)淖饔茫貏e是建筑物在承受較大的外力作用時，保證建筑物的安全性和穩(wěn)定性。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，分清主次關(guān)系，往往要符合柱強(qiáng)梁弱的要求，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，以及提高建筑的穩(wěn)定性。

3 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

3.1 柱子設(shè)計(jì)中的問題

一般來說，框架結(jié)構(gòu)中的配筋率比較低，這就導(dǎo)致建筑物在遇到較大外力時，特別是發(fā)生地震時，建筑框架會產(chǎn)生較大位移，那么建筑整體的安全性就不能保證。因此，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中不考慮這一因素，建筑結(jié)構(gòu)的安全性就存在巨大隱患。所以在考慮柱子的配筋問題時，應(yīng)注意以下問題：水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的控制因素，水平荷載對結(jié)構(gòu)的力矩和在豎向構(gòu)件中引起的軸力與建筑的高度的平方成正比，框架水平受到風(fēng)荷載，屋面結(jié)構(gòu)荷載傳給邊柱的軸向總力要比樓層的邊柱總力小，導(dǎo)致頂柱出現(xiàn)偏心受壓問題，這些問題在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中都應(yīng)該注意。

3.2 梁設(shè)計(jì)中的問題

基礎(chǔ)梁的設(shè)計(jì)最重要的是要處理好埋設(shè)的深度，要保證基礎(chǔ)梁的埋設(shè)深度適中，同時還要保證建筑物具有較高的防震能力，因此，在進(jìn)行基礎(chǔ)梁設(shè)計(jì)的時候，梁的位置要沿著建筑框架柱的兩個軸方向進(jìn)行設(shè)置，從而保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

3.3 樓板設(shè)計(jì)中的問題

樓板設(shè)計(jì)中的問題在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最容易出現(xiàn)，要充分考慮樓板設(shè)計(jì)中存在的問題，采取相應(yīng)的措施解決問題，使得板設(shè)計(jì)更加科學(xué)和合理。通常情況下，在樓板中鋼筋的間距設(shè)計(jì)要盡可能大，但要控制在一定范圍內(nèi)，還要充分考慮鋼筋直徑的大小問題，根據(jù)不同的情況具體分析，在保證結(jié)構(gòu)安全的情況下，確保經(jīng)濟(jì)合理，安全適用。

4 框架結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)注意的問題

4.1 施工前準(zhǔn)備階段

在框架結(jié)構(gòu)施工的準(zhǔn)備階段，要對施工材料進(jìn)行仔細(xì)地檢查，著重注意不同鋼筋的規(guī)格，如果在鋼筋規(guī)格的選用中出錯，就會對建筑結(jié)構(gòu)的安全性造成直接影響，不僅耽誤了施工的進(jìn)程，還造成了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在施工前的準(zhǔn)備階段，需要注意以下問題：嚴(yán)格檢查鋼筋的質(zhì)量和規(guī)格，根據(jù)實(shí)際情況選用最合適的鋼筋型號，并層層把關(guān)，嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，確保施工的正常進(jìn)行；在鋼筋的焊接過程中，嚴(yán)格遵循相應(yīng)的焊接方法，根據(jù)不同的鋼筋規(guī)格采取不同的焊接方法，確保鋼筋焊接的質(zhì)量；在箍筋框的固定過程中，要借助專用的模具來進(jìn)行固定，以防止箍筋框出現(xiàn)偏移的情況，并且，在固定完成之后，還需要專門的技術(shù)人員進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，保證箍筋框的穩(wěn)定性，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求和標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 施工過程中的問題

1)混凝土強(qiáng)度問題的解決措施。混凝土和鋼筋分別具有不同的特性，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，其受力也是不同的，鋼筋承受拉力作用，混凝土承受壓力作用，因此，混凝土的強(qiáng)度會影響框架結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性。首先，要做好混凝土配制前的準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格檢查混凝土材料的質(zhì)量，不能將不合格的材料使用到混凝土的配制過程中；其次，在配制混凝土過程中，要充分考慮各種材料的配合比，進(jìn)行科學(xué)、合理的配制；在混凝土的澆筑過程中，需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行施工，確保混凝土工程的質(zhì)量；最后則要進(jìn)行施工完成后的驗(yàn)收工作，嚴(yán)格按要求檢查，以防出現(xiàn)質(zhì)量問題。

2)短柱的解決措施。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要盡量避免短柱，因?yàn)槎讨谑艿酵饬Φ那闆r下，最容易發(fā)生形變從而導(dǎo)致?lián)p壞，如果在設(shè)計(jì)過程中，出現(xiàn)短柱的情況，應(yīng)該增強(qiáng)短柱的承載能力以及縮小短柱的截面面積，采取最有效的措施解決短柱承受能力差的問題。

3)保護(hù)層的解決措施。根據(jù)相關(guān)要求，正確算出建筑構(gòu)件內(nèi)鋼筋的保護(hù)層厚度，確定構(gòu)件的有效截面高度以及鋼筋保護(hù)層的正確位置，從而保證鋼筋和構(gòu)件的使用效果。

5 結(jié)語

通過對框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析，可以發(fā)現(xiàn)，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個非常復(fù)雜的過程，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員不僅要具有相關(guān)專業(yè)的知識，還要掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，保證各個過程中建筑工程的順利進(jìn)行，同時，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，不斷提升設(shè)計(jì)能力和水平，促使框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到更加廣泛的應(yīng)用。

[1] 趙麗娟.談建筑結(jié)構(gòu)的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的運(yùn)用[J].工程技術(shù)(全文版),2016(11):135.

[2] 劉志榮.在建筑結(jié)構(gòu)的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的運(yùn)用[J].住宅與房地產(chǎn),2016(27):288.

On application of framework structural design in architectural design

Bao Xiaobo

(DatongHuaqingArchitecturalDesignCo.,Ltd,Datong037004,China)

The paper interprets the concept of the framework structure, analyzes the design points for the columns, beams, and floors of the framework according to the principle for the suitable framework structural design and distinction between the main and the side problems, and sums up the problems in the framework structural construction, so as to ensure the quality of the architectural structure.

framework structure, design principle, foundation beam, floor

1009-6825(2017)10-0049-02

2017-01-16

包小波(1979- )，男，工程師

TU318

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