現代建筑中框架結構設計

鄭德鳳

（漢嘉設計集團股份有限公司山東分公司，山東 濟南 250000）

隨著社會經濟的快速發展與城市化進程的不斷推進，我國建筑工程建設規模不斷擴大，在現代建筑建設中，框架結構得到了廣泛應用。

1 現代建筑中框架結構特點

隨著建筑行業的快速發展，框架結構建筑數量逐漸增多，人們對框架結構建筑工程的關注度也在不斷提升。通過對框架結構進行合理應用，可以讓建筑工程空間得以節省，同時對室內設計具有積極影響。現代建筑中框架結構特點可以歸納為以下幾個方面。

（1）現代建筑框架結構施工中原材料使用相對較少，可以讓施工成本得到有效降低，并可以讓建筑空間得到靈活劃分[1]。

（2）可以讓建筑平面布置的靈活性、協調性得到保證，在一些空間相對較大建筑工程中，框架結構設計優勢較為明顯。

（3）梁柱結構標準化程度容易實現，可以在建筑工程質量得到保證的同時，縮短施工工期，進而保證施工進度計劃全面落實。

（4）現澆混凝土框架結構建筑工程具有較高的整體性、剛性，利用科學設計方法可以多樣化改造梁柱截面形狀，讓人們對結構設計多樣化需求得到滿足。

2 現代建筑中框架結構設計原則

2.1 建筑結構設計原則

在現代建筑中，結構設計的主要目的是幫助建筑抵御自然界生成的荷載，同時服務于人類對空間的應用需求與美觀需求，通常情況下，結構自身之美蘊含在建筑形象中。在現代建筑結構設計中，設計師應遵循一定的原則。

（1）應判斷建筑可行性。通過分析、計算，提供給建筑設計師修改意見、條件意見，完成結構形式、結構體系確定工作。

（2）應對結構變形、承載力、穩定性、抗傾覆技術問題予以積極解決，對連接構造、施工方法進行細化處理。

（3）應保證空間結構承重體系、穩定體系的可靠性，保證建筑結構在日常荷載影響下具有平衡穩定性，同時可以對風荷載、地震荷載予以抵御，結構動力性能相對較好。

（4）現代建筑結構設計應遵循統一性原則，保證材料性能、結構形式高度統一，不同材料應具有差異化結構選型，提升整體合理性、經濟性[2]。

2.2 框架結構設計原則

框架結構是建筑結構形式中的重要類型，在框架結構設計工作開展中，設計師應遵循以下基本原則。

（1）剛柔適度原則。建筑框架結構剛度如果過大，就會影響其整體柔韌度，柔度如果過大，就有可能導致框架變形情況產生。在建筑框架結構設計工作中，設計師應遵循剛柔適度原則，對框架結構剛柔度予以嚴格把控，保證剛柔度設計合理性、科學性，避免因外力影響讓建筑工程受到損壞。

（2）主次分明原則。在框架結構中，不同構件具有不同作用，設計師應遵循主次分明原則，確保其整體結構具有良好的協調性、統一性，在外力作用影響下，建筑結構各構件依然能發揮其作用，共同形成對外力破壞進行抵抗的能力

（3）多道防線原則。設計師應在框架結構設計工作中遵循多道防線原則，一方面，應保證建筑工程可以順利投入使用，且使用壽命滿足整體投運要求；另一方面，應保證在外力侵襲、破壞下，其整體結構與居民均具有安全性，讓建筑結構外力抵抗能力得到保證。

3 現代建筑中框架結構設計問題

3.1 民用建筑

在民用建筑框架結構設計中，當前存在的主要問題體現在以下幾個方面：（1）在部分建筑框架結構設計中，存在缺少人性化設計。建筑結構框架設計科技投入過高，但是沒有做到因地制宜、經濟實用、就地取材，這會讓整體成本加大，且會造成資源浪費問題。與此同時，在部分建筑工程中，存在技術大量引進，但是與實際需求偏離情況，如居住環境結構過于形式化，沒有對當地土壤、氣候條件予以考量等。（2）在民用建筑結構設計中，存在框架整體選材不合理現象。此類問題會對建筑框架產品綜合質量造成不利影響，縮短建筑框架使用壽命[3]。

3.2 工業建筑

在工業建筑框架結構設計中，存在設計師考量不全面的問題。工業建筑框架結構設計、施工、使用、材料投入以及管理等內容具有密切聯系，如果設計師沒有對整體框架結構全生命使用周期及建設全過程進行考量，就可能讓其產生設計問題。與此同時，在現代工業建筑中，其施工過程中會有渣、煙、塵、毒、濕、噪聲污染產生，如何在建筑中框設計中貫徹綠色環保理念，并以結構設計減少未來可能出現的污染問題是設計師需要考量的重要內容。

4 現代建筑中框架結構設計策略

4.1 基本措施

在民用建筑框架結構設計中，應對技術、建材進行合理選擇，控制成本投入，保證產出質量，讓優良的室外環境與建筑室內環境得到有效結合，共同提升住戶居住品質。在此過程中，設計師可以在設計方案中適當融入具有當地特色的元素，并積極使用當地特色建材。在工業建筑結構設計中，設計師應對材料選擇工作予以嚴格開展，避免有偷工減料行為出現；與此同時，因對結構材料耐火等級、耐壓等級進行全面分析，并積極使用吸聲材料、綠色材料，為綠色工業建筑發展起到推動作用。

4.2 案例分析

以建甌家居建材生活廣場為例。該項目位于福建省建甌市，南臨瑤坪路、北鄰建甌西站、東臨站前路。該項目包含1#～12#，及B3、B4地塊地下車庫，其中4#、5#主樓部分為辦公式公寓，1#為紅星美凱龍綜合建材商場，其他樓座均為商鋪式建材商店。此次項目負責1#、2#單體及北區地下車庫結構設計，建筑面積約6萬m2，其中1#為大型框架結構。在框架結構設計工作開展中，設計師主要做好了以下基本工作。

（1）科學設置基礎系梁。在建筑工程框架結構設計中，如果建筑工程基礎埋深相對較大，那么設計師可以對基礎系梁進行使用，讓底層柱計算長度得以減少。如在±0.00以下進行系梁設置工作，設計師可以依照一層框架梁進行設計，針對系梁以下柱，可以將其視為短柱進行處理。針對系梁截面高度，可以根據柱中心距1/12～1/15進行取值；針對構造基礎系梁縱向受力鋼筋，可以依照連接柱最大軸力設計值10%作為壓力、拉力進行計算。與此同時，可以適當增加基礎系梁截面，保證計算配筋數量可以讓構造配筋要求、受力要求得到滿足。也就是說，如果需要設置基礎拉梁，應將其盡量設置在框架柱之間，若是墻體不在框架柱之間，那么可以使用素混凝土基礎；如果不需要設置基礎系梁，那么填充墻可以使用素混凝土條形基礎[4]。

（2）判定處理結構薄弱層。薄弱層主要指的是在強烈地震影響下，結構首先屈服，并有較大彈塑性位移出現的部位，在結構設計過程中，應保證此類部位承載力可以滿足抗震要求。第一，薄弱層判斷。在薄弱層判斷工作中，現階段，主要可采用計算判定、個人制定以及強制認定3種方法。如利用PKPM的SATWE軟件，就可以結合個人經驗，通過計算明確建筑工程結構薄弱層，在具體計算中，如果結構有轉換層存在，豎向抗側力構件非連續構件，那么會強制認為此層為建筑工程結構薄弱層。第二，薄弱層處理。為做好薄弱層處理工作，設計師可采用基本方法是增加整體抗側移剛度，讓該層梁截面、柱截面得以擴大。與此同時，如果整體條件允許，設計師可以采用改變層高、減少基礎埋深的方法進行處理。在具體處理過程中，如果發現薄弱層無法避免，設計師應在結構計算以及結構出圖過程中，根據科學規定，采取一定處理措施，計算薄弱層抗震剪力乘1.15放大系數，驗算結構樓層屈服強度系數。依照構件實際配筋及材料強度標準值，可以完成樓層受剪承載力計算工作，依照計算結構與罕遇地震作用標準值，可以完成樓層彈性地震剪力比值計算工作。

（3）注重樓板開洞結構。在該工程項目中，設計師對樓板開洞結構計算工作給予了高度重視。現階段，樓板開洞結構在我國建筑工程框架結構中得到了廣泛使用，如果開洞面積在樓層面積的1%～30%，那么可以判定其為平面不規則形式，對此，應在計算時對軟件進行合理選擇。如在使用PKPM軟件時，針對SAT、TAT、IVE，就可以利用兩種方式開展具體處理工作，TAT軟件應用中，會定義無樓板節點為彈性節點，說明此節點不會受到剮性樓板假定限制。通過對平面內剛度進行計算，可以保證結構設計與實際情況高度相符，在具體計算中，首先應對彈性膜或彈性節點予以正確定義，然后在后續計算工作中利用總剛計算法。

（4）處理框架梁柱偏心問題。在工程建設中，因為建筑專業需要，需要保證外墻和柱邊平齊，在此工作中，針對框架梁設計工作，設挑耳和與柱偏心是設計人員的主要選擇方向。如果選擇設挑耳，那么需要確保框架柱中心和框架梁為中心對齊狀態，讓梁柱受力均勻，但填充墻上部縱筋、下部縱筋錨固工作存在一定困難；如果設置框架柱和框架梁偏心，那么在地震影響下，可能會出現梁柱節點核芯區受剪面積不足現象，進而對柱產生扭轉情況，對此，設計師可以針對外框架梁利用設挑耳方法，讓填充墻偏心問題得到有效解決。

（5）合理選用計算參數。在建筑工程框架結構設計中，設計師應對計算參數進行合理選用。結合該建筑工程項目，首先，設計師應重點選用梁扭矩折減系數，在現澆框架結構中，如果梁兩邊沒有弧形梁、樓板，可以將其扭矩折減系數設為1.0；如果兩側有樓板存在，需要折減梁扭矩，一般情況下，其折減系數是0.4。其次，設計師應對梁端負彎矩調整系數及梁彎矩放發系數進行合理選用，避免因此產生材料浪費現象，并保證施工工作順利完成[5]。

5 結束語

綜上所述，建筑工程結構設計師遵循剛柔適度原則、主次分明原則以及多道防線原則，通過科學設置基礎系梁、判定處理結構薄弱層、注重樓板開洞結構、處理框架梁柱偏心問題以及合理選用計算參數的主要策略，可以讓建筑工程中框架結構設計工作得以高質量完成。