建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析

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摘要：多層框架結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)勢，其最大的優(yōu)點(diǎn)是自重較輕、節(jié)省材料、整體性與安全性較好，具有良好的抗震能力。文章主要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；多層框架結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

引言

隨著社會的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的提高，由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點(diǎn)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的建筑物應(yīng)用的越來越普遍。框架結(jié)構(gòu)與砲體結(jié)構(gòu)相比具有許多方面的優(yōu)點(diǎn)，例如結(jié)構(gòu)的自重較輕、能夠承受較大的承載力以及框架結(jié)構(gòu)的抗震性能較好等方面。優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得建筑物更加安全同時節(jié)約成本，將會為業(yè)主甚至整個社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 框架結(jié)構(gòu)的概述

所謂的框架結(jié)構(gòu)也就是指一種由梁和柱結(jié)構(gòu)連接而成的一種承重結(jié)構(gòu)。這種框架結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，不僅有著一個良好的承重作用，還對建筑空間結(jié)構(gòu)有著良好的維護(hù)分隔的作用，從而使得建筑工程的使用功能得到有效的提高。建筑結(jié)構(gòu)有很多類型，而且各自具有不同的特性，框架結(jié)構(gòu)在建筑施工中應(yīng)用比較廣，而且施工的效果也比較好。框架結(jié)構(gòu)可以提高建筑的穩(wěn)定性，而且這種結(jié)構(gòu)的建筑在施工的過程中具有操作簡便的特性，其可以在保證建筑質(zhì)量的前提下，加快施工的進(jìn)度。

框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要有：（1）自重比較輕。設(shè)計(jì)這種結(jié)構(gòu)的建筑單位，可以有效的控制工程造價，降低施工成本，建筑施工的目的是提高經(jīng)濟(jì)效益，這種結(jié)構(gòu)的建筑施工可以節(jié)省大量成本，同時也可以提高建筑收益，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。（2）靈活性強(qiáng)，有利于平面空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以調(diào)整建筑平面空間布局，使其更加合理。這樣可以使建筑的空間結(jié)構(gòu)得到更充分的利用，可以擴(kuò)展更多的空間面積，提高其利用率，而且這樣的建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)也更加和諧。（3）具有增強(qiáng)穩(wěn)定性的特點(diǎn)，這樣的結(jié)構(gòu)可以使其構(gòu)件更加標(biāo)準(zhǔn)，而且可以使施工更加規(guī)范，有利于提高施工人員的技術(shù)，對這種結(jié)構(gòu)的有效利用，可以使整個建筑結(jié)構(gòu)更加安全，而且對其的規(guī)范也可以提高施工人員的工作效率，從而加快施工的進(jìn)度，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。（4）框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是建筑設(shè)計(jì)者比較青睞的建筑類型。這種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，而且可以使設(shè)計(jì)師充分發(fā)揮自己的能力與構(gòu)思，可以根據(jù)施工單位的要求，在施工的過程對設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，具有靈活性，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)增加了建筑的功能，也有助于設(shè)計(jì)師提高自己的設(shè)計(jì)水平。

2多層框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

2.1高度設(shè)計(jì)

我國現(xiàn)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2010）》指出，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，應(yīng)綜合考慮適用性、經(jīng)濟(jì)性的原則，而且還給出不同結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度。然而實(shí)際工程中，還存在很多違反規(guī)范的情況，例如建筑的高度超過規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)高度。超高建筑物不利于維護(hù)建筑的穩(wěn)定性和安全性，其抗震性能會損，一旦發(fā)生地震災(zāi)害，將會造成巨大損害。這主要是因?yàn)樵诘卣馂?zāi)害發(fā)生時，超高層建筑的結(jié)構(gòu)變形將發(fā)生顯著的變化，同時隨著高度的增加，結(jié)構(gòu)變形的影響因素會發(fā)生很大的變化，如延性要求、安全指標(biāo)、材料性能、荷載組合系數(shù)等。

2.2材料和結(jié)構(gòu)體系選擇

在我國，超過150m的高層建筑大都會使用框架筒體系、筒中筒體系、組合筒等三種結(jié)構(gòu)形式，同時這三種結(jié)構(gòu)體系也是其他國家的高層建筑普遍采用體系類型。在國外地震多發(fā)地區(qū)，他們主要采取以鋼結(jié)構(gòu)為主要建筑材料，而我國90%的高層建筑結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土材料和混合類型結(jié)構(gòu)體系。研究表明，采用鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)的內(nèi)筒在地震作用下，要承擔(dān)80%的地震作用力。由于此結(jié)構(gòu)體系的核心是鋼筋混凝土筒，因此其變形限度要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的變形限度為基礎(chǔ)，不得超越。但由彎曲變形所引起的側(cè)向位移較大，靠鋼框架共同作用減小側(cè)向位移，由于鋼框架剛度小，使得結(jié)構(gòu)的負(fù)荷受限制，因而減小側(cè)移的效果不明顯。通常采用加大鋼筋混凝土筒的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度。

2.3軸壓比和短柱設(shè)計(jì)

減小柱的軸壓比，增大柱的截面尺寸是提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性的方法之一。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，通過減小柱軸壓比，有利于使柱子處于大偏心受壓狀態(tài)，避免縱向受力鋼筋未達(dá)到受拉屈服而混凝土卻被壓碎的情況發(fā)生。由于柱的剛性強(qiáng)度比較高，使得整體結(jié)構(gòu)的延性就差，當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害時，結(jié)構(gòu)吸收地震能量和耗散能量就少，使得結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生破壞。所以在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，通常采用強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)方法，且梁具有很好的延性，可以發(fā)生適量的變形，就會減少柱子進(jìn)入屈服強(qiáng)度的可能性，且在設(shè)計(jì)時可以適當(dāng)增大軸壓比。此外，許多高層建筑底層的柱子長細(xì)比小于4，但不能依據(jù)長細(xì)比小于4則判斷是短柱。因?yàn)槎讨拇_定因素是柱的剪跨比，只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。

2 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的幾個關(guān)鍵問題

2.1梁與柱的中心線宜重合

框架結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計(jì)具有一定特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時需要注意梁與柱的中心線問題，需要注意確保梁與柱的中心線完全重合，保持一致。一旦發(fā)現(xiàn)其中心線未重合，需對其進(jìn)行及時處理，避免后期出現(xiàn)建筑質(zhì)量問題。在處理的過程中要考慮施工條件，要在不影響其他施工操作的情況下進(jìn)行處理，盡量不影響工期。中心線是否重合對建筑結(jié)構(gòu)有著重要的影響，有未重合的情況，就會對其受力產(chǎn)生不利的影響，在處理的階段施工人員需根據(jù)實(shí)際情況，選擇正確的施工技術(shù)，對中心線的偏心距進(jìn)行調(diào)整。對梁與柱的中心線的處理工作非常重要，因?yàn)橐坏┢渲行木€的偏心距超過一定數(shù)額，就會影響框架結(jié)構(gòu)的水平受力情況。如果該建筑受到地震等外界因素的影響，就會使這種建筑的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)承重力超荷載的問題，其自身重量會影響建筑結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其墻面出現(xiàn)大量裂縫，嚴(yán)重影響建筑的質(zhì)量。

2.2增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的剛度，盡量減少位移

位移對高層建筑結(jié)構(gòu)的影響非常大，合適的結(jié)構(gòu)體系、平面的體型、立面的改變等方面是探討減少位移不可缺少的內(nèi)容，只有綜合考慮了上面的方面，才能有效控制位移。另外，在高層建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置時，要適度地加強(qiáng)高層建筑樓蓋的剛度，將各個構(gòu)建連接好。在高層建筑結(jié)構(gòu)相對薄弱的位置和應(yīng)力較復(fù)雜的位置，要加強(qiáng)重視，不可忽略。對于高層建筑結(jié)構(gòu)體系中的抵御復(fù)力矩的寬度、結(jié)構(gòu)寬度，要進(jìn)行適當(dāng)有效地加大，減少高層建筑的側(cè)向位移。如今高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用的材料范圍越來越廣，采用的結(jié)構(gòu)形式也越來越新穎，這也就隨之對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響越來越大。然而隨著混凝土材料性能的日趨完善，其在高層建筑結(jié)構(gòu)中的使用也越加廣泛。

2.3避免短柱的出現(xiàn)

短柱就是在多層建筑的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，使用的一些長度較短的梁柱，這種短柱不僅無法實(shí)現(xiàn)對既定的結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)，還會導(dǎo)致對于一些荷載力的分散，從而不利于對現(xiàn)有的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范化的設(shè)計(jì)，所以在對多層建筑進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該對現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)梁柱的長度進(jìn)行限定。

結(jié)束語

框架結(jié)構(gòu)在應(yīng)用的過程中靈活性也比較高，設(shè)計(jì)人員在布置建筑結(jié)構(gòu)時，其基本不會因?yàn)橥饨缫蛩氐挠绊懀梢杂行У奶岣呓ㄖ馁|(zhì)量。所以，在設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)時，一定要對其幾個關(guān)鍵問題進(jìn)行處理，保證其各項(xiàng)指標(biāo)合格，這樣才能提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，才能提高建筑的質(zhì)量。

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