建筑结构设计中框架结构设计的应用分析

作者:未知

  摘 要 随着建筑工程规模的不断扩大,为了适应各种建筑工程结构的设计要求,加强对建筑框架结构的设计非常重要。建筑框架结构科学合理的设计能够最大程度的利用建筑空间,实现平面布局管理,让整个建筑物的设计显得更加具有层次感。本文结合建筑框架结构设计概述及设计中存在的问题进行探讨,进而分析框架结构设计在建筑结构设计中的应用。
  关键词 建筑结构;框架;结构设计
  引言
  当前,我国建筑行业进入到了快速发展的阶段,随着人们生活质量的提升,人们对于建筑功能和建筑造型的使用需求变得越来越大,使得人们对建筑结构设计也产生了较高的要求。而建筑的框架结构作為建筑物的一个基本结构,能够为人们提供更大的建筑空间。为此,为了合理使用建筑空间,设计师在进行建筑物设计的时候,通常会选择框架结构设计来实现建筑物空间的合理布局。但是在实际设计过程中,还存在着一些问题,导致建筑物的质量受到了严重的影响。所以,本文将对框架结构的相关技术应用进行研究和分析,以此来保证建筑物的质量。
  1 建筑框架结构设计概述
  1.1 框架结构的概念
  在建筑结构中框架结构主要是以梁和柱的刚接或者铰接来实现建筑物承重结构连成的。因此,梁和柱组成的框架结构能够共同承载水平荷载和竖向荷载,而建筑墙体只是用于实现围墙墙体分割的作用[1]。
  1.2 框架结构的特点
  由于框架结构具备造价低廉,使用性能灵活、减轻建筑物自重、提高建筑工程质量等特点,因此受到了各行各业的关注。同时框架结构的梁、柱等构建还有利于实现标准化、定型化等设计,有利于缩短建筑工程的施工工期,能够运用现浇混凝土框架技术满足建筑结构的刚性需求和整体性需求,满足梁、柱等截面的多样化设计,有利于实现建筑物空间结构的合理布置。
  2 建筑框架结构设计过程中存在的问题
  2.1 框架结构设计中的计算模型问题
  框架结构设计过程中会使用到很多力学计算公式。因此,在计算建筑结构的条形基础时,计算的面积往往会存在着一定的误差。所以,设计人员需要做好力学模型的计算,认真核实计算结果,保证每个配梁上面都做好了受力部分的分析,只有做好框架结构的空间运算,才能够避免存在着部分梁计算失误的问题,才能够从根本上保证建筑结构的稳定性。
  2.2 框架梁、柱配筋方面存在的问题
  当前很多高层建筑结构都是采用框架结构来进行建筑结构设计的。因此,在设计框架时,需要注意顶层风荷载的大小,保证轴上力的大小和建筑高度之间的正比关系,才能够避免顶柱上存在偏心力。因此,在顶层上面,存在着轴向应力,这些应力会造成建筑截面出现重心偏离现象。因此,在设计过程中,需要严格按照相关设计标准来进行梁、柱配筋等计算。
  2.3 框架结构的抗震性设计问题
  由于建筑物对于结构的高度和抗震性有着一定的要求,因此,在设计建筑整体框架结构嵌固端位置时,需要严格控制混凝土的强度问题,才能够保证建筑框架结构的最大承载能力。因此,当前建筑物对于混凝土的强度要求通常为C40左右[2]。
  3 框架结构设计在建筑结构设计中的应用
  3.1 建筑框架结构基础设计
  我国很多框架结构规划大都是条形基础或是独立基础,这样一来地基截面规划就要兼顾到地基变形情况和承载水平,以保证基地大小。地基表面的浅基层规划除了需考虑到承载性能和变形要求外,还应当遵循经济性原则,严格管理成本。基于此,结合地基表面的结构来筛选持力层施工,随后全面研究各种条件,仔细研究建筑结构的类型、外观、实用性与稳固性。设计人员在进行建筑框架结构基础部分设计的时候,需要采用柱下条基方式对节点处的基础底部面积进行考虑,保证柱下扩展的基础宽度和地基的均匀布置,如果存在不利因素,需要适当的加宽基础面积,保证基础柱的埋深大于三米。如果还需要考虑建设地下室的地基承载能力,那就要做好地下室的防水处理,避免地下室外板出现外伸现象。同时,设计人员还需要保证建筑框架结构的后浇带设计长度,保证每隔四十厘米设置一个后浇带,有利于提高建筑框架结构基础的牢固程度。
  3.2 配筋结构规划
  (1)框架外挑梁配筋规划。在施工期间,建筑结构的建设受到诸多外部因素的影响,挑梁设计便是影响因素之一。在规划挑梁时,结构占地面积因素与建筑结构应用功能会极大影响到设计质量。因为框架梁断面与外挑梁断面之间存在较大区别,因此,有些设计师就会将框架梁主筋扩展到外挑梁上,该种设计会极大有损结构质量。因而在计算研究时,员工一定要仔细研究框架外挑梁的承载状况,合理配筋,进而加大承载水平,保障建筑质量。
  (2)框架柱配筋规划。在普通的建筑结构规划中,框架柱配筋比例很低。在出现地震问题后,框架柱承受的扭转剪力较大,而且还受到双向偏心作用力,地震状态下极易损坏内柱,因此,在规划框架柱配筋时,一定要兼顾到每个方面的受力状况。在设计过程中,若建筑结构处于的地基土质比较松软,此时能够考虑增多框架柱配筋。而且,在设计中要提高箍筋对砼的制约性能,由此,建议设计师将框架柱箍筋模式设计成井字形或是菱形。
  3.3 建筑结构内力分析
  工程结构的内部竖向荷载与水平作用力存在明显差别。在计算竖向荷载时,常用的方法包括分层法与弯矩二次分配方式。分层法计算的重点是将上下层两部分的弹性支撑改成固定端支护,再用每个楼层的线刚度乘上0.9,进而获取内力值。但是,弯矩二次分配方式就要求重新分配与计算每个节点的不均衡弯矩,进而获取数值。而水平作用力计算中,能够采取反弯点法与D值法,值得注意的是,采用D值法得到的计算结果有很高的精准性,但是,当梁与柱线刚度太大时,反弯点法就更能突出精准度。因此,建筑结构的内力分析属于一个细致而烦琐的过程,要求设计师全面思考各方面因素,从而获得精准的数值,提升建筑结构的安全水平[3]。   3.4 建筑物防震设计
  防震性能设计属于现代化建筑物设计的重难点,在实际设计中,设计师要明确梁高度数据的精准性与适用性,若设计与计算存在问题时,通常要坚持最大值原则,以防止因为梁刚度过小而产生太高的防弯安全储备,从而引起安全故障。另外,在梁端负筋规划中,就要遵守最小值原则,设计师要尽量选用最小负筋值,从而保证梁端塑性铰的产生,同时,在设计中设计师还应确保梁端负筋量不大于需求值,针对跨中配筋能够适当极大其宽度。需要注意的是,为便于建设框架结构,能够将和配筋相差5%的梁规划为类配筋,进而简化施工工序。
  3.5 荷载取值规划
  在非地震规划环境下,荷载基础效应值的计算应当以可变性负荷效应管理与永久性负荷效应管理来确定,在取值过程中,需选择所取值标准中最不利的数据。唯有选择最不良的荷载组合,在设计过程方可计算结构受到的外力,就是常见的荷载效应。这种荷载包括永久性荷载与可变性荷载,在计算建筑物框架的承重水平极限状态时,要求将抗力与作用的设计值进行对应。
  3.6 建筑框架结构短柱设计
  在建筑框架结构设计中,设计人员需要做好柱净高和截面高度的设计,保证柱净高小于或者等于截面高度,如果高度为四米,则称为短柱。由于短柱的承載力不高,因此,其抗震强度不大,容易导致建筑结构受到破坏。因此,在框架结构设计中,需要最大限度地避免短柱的出现,需要保证柱的承载能力,以此来提高框架结构设计的合理性[4]。
  4 结束语
  综上所述,随着建筑工程框架结构设计、施工技术的不断创新,目前我国建筑工程框架结构质量有了明显的提升。但是随着社会的不断发展,高层建筑规模的不断扩大,必须要不断总结经验,为提高框架结构的使用效率,加强对框架结构设计以及施工的重视,研究目前设计中潜在的隐患并进行解决,如此就能够及时实现设计优化目的,真正促进建筑行业的稳定发展。
  参考文献
  [1] 叶单啸.建筑框架结构中梁柱节点的施工技术要点分析[J].工程技术研究,2018,(03):103-104.
  [2] 冯琛.框架结构设计中的几个关键问题及应对措施[J].科学技术创新,2015,(03):224.
  [3] 万立华.建筑工程框架结构的建筑工程施工技术分析[J].居舍,2017,(35):41.
  [4] 岳晓愿,韩哲.民用建筑多层框架结构设计基本原则与要点探析[J].科技风,2018,(11):198.
  作者简介
  屈斌(1972-),男;工程师,现就职单位:十堰市华脉建筑勘察设计有限公司,研究方向:建筑工程结构设计。
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