建筑框架結構設計原則和有效性

李奕君（華北油田公司水電廠，河北 任丘 062552）

隨著社會的不斷發展，國內建筑行業也日益表現迅猛發展的趨勢，框架作為建筑的基礎和靈魂，也越來越受到人們的重視。只有不斷的設計及建筑好框架，才可以從根本上使建筑的質量得到保障。

1 建筑框架結構設計原則分析

1.1 分清主次

建筑框架結構設計中最基本的原則就是“抓大放小”和“學會放棄”。舉例來說，在鋼結構當中，一旦柱失效了，相應的梁也會隨之失效。反過來，若干梁失效了，而柱依然能夠保證其有效性[1]。從中我們不難看出，柱承擔的作用顯著超過了梁，而柱的責任也是無可替代的。基于此，設計師應當分清主次，為了防止柱先倒，需要將梁設計成堅固的構件，而將柱設計成相對較薄弱的部分，以防止梁先被破壞，盡量降低其損失。而如果梁和柱均被設計得非常堅固，那么一旦受到外力突然襲擊，這兩者都極易遭到破壞，帶來不可估量的損失。所以要求設計時在鋼結構設計的過程中，必須嚴格按照 “強剪弱彎”“強柱弱梁”的建筑規范來進行設計，找出其中的主要矛盾和次要矛盾，以便能夠準確把握梁和柱的關系。

1.2 剛柔并濟

合理的控制剛和柔是確保建筑框架科學、經濟的重要因素。如果柔多一點，會為了適應外力的需求而出現極大的變形，能夠在很大程度上減少外力的壓迫，同時具有花費少、經濟的優勢。反過來，如果剛多一點，除了會使得工程造價昂貴，不經濟外，與此同時，一旦遇到強大的損壞力，也很難起到消減外力的作用，易被外力壓迫而導致建筑損壞，但是能夠有效降低其變形能力。這就要求設計人員應當遵循剛柔并濟的原則，如抗震驗算時對于不同的樓蓋和布置就應當使用剛性、剛柔、柔性的理論來進行設計。

1.3 層層設防

對于任何一個合理的框架結構設計來說，其首先應當是穩固的、安全的，能夠有效抵抗基本的損害力，起到保護建筑物的作用，而一旦遭遇突然的損壞力時，那么框架結構的層層防線都應當迅速聚集而來，協同發揮出抵抗外力的功能。反之，如果設計中只是單純的憑借某一個結構來抵抗外力，對于建筑物來說非常危險同時也是不合理的。舉例來說，土建結構中多層墻就會比單層墻牢固，而框架剪力混合墻和純剪力墻相比，也要更加牢固，從中就表現出了層層設防線和建筑穩固的建筑框架設計原則。

2 如何提高建筑框架結構設計的有效性

2.1 抗剪措施

強剪弱彎能夠有效避免構件的脆性被破壞，以確保其延性。設計人員在設計中為了防止建筑物的結構在自然災害或者其他外物沖擊時，其脆性不被破壞同時剪切失效，就需要增加一定的承重構件的抗剪承受力以及抗彎能力。所以也要求在設計過程中必須嚴格遵循抗剪受力以及抗彎能力的相關規范要求，高度重視抗剪構造以及驗算框架梁的設計工作。

2.2 強柱弱梁節點

主要是為了在罕遇地震作用下，能夠讓梁端形成塑形鉸，促使柱端可以處于一種非彈性工作狀態，而不會發生屈服，然而節點依舊處于一種彈性工作時期。本文所說的強柱弱梁措施的強弱，實際上即是指和梁端截面實際抗彎能力情況相比，柱端截面抗彎能力所應當增強幅度的大小，其能夠決定由強震而帶來的柱端截面屈服后塑性轉動是否能夠控制在塑性轉動能力之下，與此同時不會發生“層側移機構”，以最大限度確保柱不被壓潰。具體設計過程中，柱強于梁的幅度大小主要是由梁端縱筋構造超配程度來決定的，同時還在一定程度上受到結構在梁以及柱端塑性鉸形成時產生的塑性內力重分布情況以及動力特征所出現的一些變化的影響[2]。基于以上，設計師在建筑許可的條件下，一般應當盡量把柱的截面尺寸做得大些，以確保柱和梁的線剛度的比值能夠盡量超過1，同時還應當注意嚴格控制柱的軸壓比，以確保其能夠符合規范要求，以有效增加延性。在對于截面承載力進行驗算時，還應當對柱的設計彎距根據強柱弱梁原則進行合理的調整放大，以便能夠增強柱的配筋構造。

2.3 注意構造措施

第一，大跨度柱網的框架結構，考慮到樓梯間處的框架柱因為和樓梯平臺梁相連，所以會導致樓梯間處的柱極易形成短柱，設計人員必須對柱箍筋全長加密。第二，如果框架結構外立面是帶形窗，那么由于已經設置連續的窗過梁，會導致外框架柱極易形成短柱，必須加強構造措施。第三，一般來說，如果框架結構長度略應當大于規范限值，同時根據建筑功能的要求禁止留縫時，那么為了能夠降低有害裂縫，建議設計人員通過補償混凝土澆筑來進行處理。

3 結 語

綜上所述，在建筑框架結構設計中，應當始終遵循剛柔并濟、分清主次以及層層設防的設計原則，并通過抗剪措施、強柱弱梁節點措施以及構造措施來提高建筑框架結構設計的合理性與有效性，以確保建筑物的穩定、可靠、安全。

[1] 汪黎明.華東工程質量監督理論與實踐[M].合肥:合肥工業大學出版社,2008.23-25

[2] 李有香,滿廣生.房屋建筑施工[M].北京:水利水電出版社,2010.174