框架結構設計在建筑結構設計中的應用探討

劉世其 李恒磊

摘要：建筑結構的穩定性關系到整個建筑的安全性與穩定性，為了確保建筑能夠達到建設標準，就需要有效利用框架結構設計。這種設計方法自身就具備自重較輕、分割靈活、方便保管等優勢，在實踐當中，確保建筑安全性基礎上，還可以實現空間利用效率的提升，確保建筑內部的布局更加合理，滿足建筑使用人員的多樣化需求。值得注意的是，在應用的過程當中，框架結構設計方面還存在一些問題，需要項目管理人員充分掌握框架結構設計的特征，從而解決建筑當存在的問題與難點，使得框架結構設計能夠充分發揮自身的作用。本文針對框架結構的基本特點、框架結構設計在建筑結構設計當中的應用進行分析與論述，文章僅供參考。

關鍵詞：框架結構設計、建筑結構設計、應用分析

一、框架結構的基本特點

建筑行業屬于拉動我國經濟增長的重要行業，在大力發展的過程當中，框架機構建筑逐漸進入了人們的視野，近些年來，框架結構建筑的數量也呈現逐年上漲的趨勢。在建筑結構設計當中有效利用框架結構設計，可以節省很多的工程空間，也會影響到后續裝修裝飾工程的施工效果。就目前的情況來看，現代化建筑當中框架機構的特點主要有以下幾點。第一，框架結構施工使用的原材料較少，大幅度降低了材料方面的成本，還可以實現對于建筑內部的合理規劃。第二，確保建筑平面補助的協調性與靈活性，尤其是一些大型建筑當中，框架結構設計的優勢能夠被有效發揮出來。第三，可以實現梁柱結構的標準化，使得施工進度計劃能夠有效落實，在規定工期內，確保建筑結構設計質量滿足相關標準。第四，框架結構建筑工程當中采用的是現澆混凝土的方式，使得工程整體具備剛性，并可以利用科學的設計方法改造梁柱的界面形狀，滿足建筑使用人員對于設計方面的要求。

二、框架結構設計在建筑結構設計中的應用

（一）地基和基礎設計

地震對于建筑的傷害是十分巨大的，建筑在開展結構設計時，一般都會利用到抗震的結構設計。同時，也需要做好地基和基礎設計。發生地震時，地面震動與上部框架結構產生的地震力是通過基礎相互傳遞的。由此可見，地基的剛度要與上部結構的剛度保持統一。同時，同一結構單元的基礎不能設置在性質不同的地基上，換言之，不能一部分使用樁基，一部分使用天然地基。否則會由于傳遞方面的不同而產生嚴重的震害。在選擇底面面積以及基礎形式時，需要有效利用施工區域地基土的承載能力，并優先選擇天然地基上的淺基礎。如果淺層土無法滿足強度等方面的建設需求，則需要選擇深基礎。此外，在施工的過程當中還會應用到軟弱性黏土、液化土等，需要采取有效措施降低以上土質對于不均勻沉降問題的影響。

（二）邊柱節點設計

我國城市的土地資源十分有限，而城市的人口在不斷的增長。面對這種情況，為了提高土地的應用效率，一般都會建設高層建筑。由于高度的增加，高層建筑內部的結構壓力比較大。因此，就需要做好邊柱節點的設計。這種設計屬于框架結構設計當中較為繁瑣的部分，在高層建筑當中體現得尤為明顯。一般而言，多數高層建筑的最頂端位置，房柱偏離中心的現象是十分常見的，這就導致高層建筑的最頂層的邊柱節點偏離中心只有0.5倍的柱截面高度。如果發生這種問題，就需要參照實際的情況進行相應的調整。值得注意的是，高層建筑的頂層框架當中必須必備兩根以上的梁與柱，同時，柱的寬度必須遠遠大于梁的寬度。為此，在設計期間，需要將主鋼筋置于建筑內部的邊柱柱角中。總而言之，邊柱的節點設計必須要結合實際情況開展，在此基礎上，也需要結合動態變化進行及時調整。

（三）配筋設計

在建筑工程的結構設計當中，框架結構在應用的過程當中會利用到大量的鋼筋混凝土材料。其中混凝土材料可以承載很多的壓力，鋼筋則能夠承載一定范圍內的拉力。框架結構設計當中應當做好結構配筋設計，從而不斷強化結構的穩定性，從而能夠抵抗外部的作用力。《混凝土結構設計規范》當中指出，為了確保結構配筋率合理性，避免結構出現裂縫和變形等問題，則需要強化框架結構中梁、柱等結構的配筋管理。在設計期間，需要對梁、柱結構的剛度、強度、柔度等方面進行合理分析，確保結構設計的合理性。一般而言，框架柱的配筋率較低，縱向受力鋼筋配筋率在1%～3%之間，梁配筋率在0.4%～1.5%范圍。

（四）中板設計

框架結構設計當中的中板設計質量會影響到整體結構的安全性和質量。究其原因，中板的承載能力不強，還需要加強結構尺寸、跨度等方面的有效控制，從而優化結構設計。在實踐當中，如果出現中板結構隔離不合理的問題，在使用期間非常容易出現結構之間的變形以及裂縫等事故，影響整體結構的安全性。同時，結構設計方面還需要重視結構的抗剪強度、抗彎強度等方面的有效分析。具體而言，在抗剪強度方面，需要比照腹板的位置來確認中和軸距和梁板厚度等參數，實現對于結構的抗剪強度分析。在抗彎強度方面，要確認好結構截面的兩軸彎矩。同時還需要進行屬性技術和截面模量等參數的設置，實現對于結構抗彎能力的強度分析。此外，結合局部的集中荷載，應計算好鋼筋分布長度等參數，并確認結構局稱壓力。如果結構件當中具備翼緣板，則需要計算翼緣板的外伸寬度和厚度等數據，開展結構屈服強度的分析。在設計期間，如果還需要加筋配置，還分析好局部結構的穩定性，不斷優化機構的設計。在此基礎上，可以結合結構動力系數、荷載分項等數據分析機構的剛度。在結構分析的基礎上，還可以結合實際情況給出具體的中板結構設計方案，大幅度提高結構的穩定性與安全性，從而滿足建筑結構設計當中的要求。

（五）框架梁設計優化

建筑的框架機構設計當中，框架梁的設計和優化也是十分重要的。在工作實踐當中，需要做好框架梁的設計，從而提高框架結構的力學性能。如果條件允許，還可以結合具體的設計要求增加鋼筋混凝土柱。在此期間，柱結構容易受到偏心壓力的影響，在計算時則需要關注臂梁兩端協調變形的影響。此外，在設計豎向結構時，需要結合具體的要求與實際情況，處理好梁、柱節點之間的關系，消除各種安全隱患。建筑投入使用之后，能確保建筑的安全性與穩定性。

三、結束語

總而言之，建筑行業發展的過程當中，建筑的結構設計是建筑工程施工的重要組成部分，也一直是行業當中重點關注的問題。一般而言，一旦建筑開始施工，前期的結構設計就無法更改，為此，需要在建筑結構設計當中有效利用框架結構設計，并利用好工程所涉及到的各項精準數據，提高設計工作的有效性，確保建筑的安全性與穩定性滿足標準。同時，框架結構設計還可以節約大量的建筑材料應用，所利用的人力資源也較少，可以讓建筑的結構設計具備經濟型的特點。設計人員則需要不斷強化自身的能力，通過進一步的學習和實踐，提升自己的專業技能，為建筑行業的發展貢獻自己的綿薄之力。

參考文獻：

[1]劉超.混凝土框架結構設計過程常見問題及細節處理[J]. 智能城市，2020，6（21）：108-109.

[2]李桂亭.概念設計與結構措施在建筑結構設計中的應用方法探討[J].城市建筑，2019，17（09）：108-109.

[3]柳林涌.新型建筑材料在建筑工程結構設計中的應用探討[J].價值工程，2020，39（06）：274-275.