建筑工程中框架結構的構造及設計研究

盧偉

摘要：框架結構作為我國廣泛采用的建筑結構形式，本文針對建筑工程框架結構的構造及設計進行了研究。

關鍵詞：建筑工程；框架結構；構造設計

中圖分類號：TU323.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—191—02

前言

建筑工程框架結構工程設計對工程能否順利完成起著決定性的作用，因此必須要加強對建筑工程框架結構設計的重視程度。

1建筑工程框架結構的類型及特點

1.1框架結構的類型

1.1.1根據框架的施工方式，可將框架結構劃分為以下四種：

（1）全現澆式框架

全現澆式框架的承重結構都是現場澆筑的，由于其整體性較好，所以具有良好的抗震性能。在全現澆式框架的設計與施工中梁、柱、樓板需要施工者到現場直接進行施工。這種框架的施工中會消耗大量的材料.還會使施工的工期延長。

（2）半現澆式框架

半現澆式框架結構的施工需要預制，設計與施工的工程中可以有效減少混凝土的澆筑量，使生產成本有所減少。但半現澆式框架結構的抗震性能以及整體結構性能經常不能達到設計的要求。

（3）裝配式框架

裝配式框架結構也需要預制，一般是由施工者在預制場內完成預制，然后在運送到施工現場進行組裝。該結構在施工過程中可以起到減少施工工期的作用，材料用量較少，成本和時間唄有效減少。但是，這種結構的抗震性能較弱，整體結構性能也較低。

（4）裝配整體式框架

裝配整體式框架的設計融合了現澆框架結構和裝配式框架結構的優點，其抗震性能和整體結構性能都很好。但這種結構的設計與施工較為復雜，需要施工人員有較高的技術水平和較豐富的經驗，需要的時間也相對較長。

1.1.2根據框架結構的承載能力，可以將其分為三種：

（1）底層框架結構

當平面空間較大或者是對建筑有較高的外觀要求時，一般會采用底層框架結構。這種結構的上層一般會采用混合結構，結構在整體上因此而出現底部柔性較好、頂部剛性較好的情況。這種結構能有效節約生產成本，但其抗震性能較弱。

（2）內框架結構

在內框街結構的施工中，會用到磚塊和鋼筋混凝土材料，這就使得框架的荷載較大、剛性較好。內框架結構的施工特點使建筑結構不易變形，但剛性較好導致其抗震能力較弱。

（3）全框架結構

全框架結構是一種性能較為全面的結構，這種結構不僅有很強的抗震能力，還能使建筑的整體性能得到提升。

1.2框架結構的特點

在建筑框架結構中，梁和柱是主要承重物，其承重體系明確。框架結構是一種柔性結構，因為其承載力和剛度都不高，構件的截面相對較小是這種特性的根本原因。建筑框架結構與豎向懸臂剪切梁相似，在受到較強水平作用力的時候容易發生水平方向的大量位移。當框架結構的高度增加時，梁柱會因為框架的重量增加而出現位移，對建筑的平面布局造成影響。

2建筑工程中框架結構的設計原則

2.1安全性原則

在框架設計中，設計者一定要注重設計的合理性，并且制定完整的安全體系進行設計。在工程建設中，施工人員不僅要保障建筑的質量達標，而且也要構建多重安全體系，盡可能的保障建筑的安全性。在施工過程中，施工人員一定要秉持安全第一的理念，切實保障施工安全，防止意外事故的發生。

2.2柔剛并濟原則

在建筑的構建過程中，施工人員一定要遵循剛柔并濟的原則進行施工。如果建筑結構太鋼化，在受到外部強力來襲的時候，就很有可能因為不能實現變形來緩沖強力而使建筑徹底遭受破壞。如果建筑太過于柔性，就很有可能導致建筑抵擋不了壓力或是風力而成為豆腐渣工程。因此，建筑要實現長久、持續的使用，就一定要遵循剛柔并濟的原則，完成科學合理的施工。

2.3重點保護原則

在工程建設中，每一個建筑工程的部件在建筑性能上都各有不同，發揮的作用也是天差地別。在建筑中，有的部件發揮的作用大，有的部件發揮的作用小。因此，在進行框架建設時，施工人員一定要抓住重點部件進行建設。另外，在建筑面對重大破壞時，施工人員可以選擇犧牲一些次要的部件來減輕重點結構部位的破壞，從而減輕建筑的破壞程度。

3建筑工程框架結構的具體構造設計

3.1框架結構的高度設計

框架結構的高度增加，就意味著結構的層數增加。當結構的層數增加時，其水平位移相對增大，框架結構的內力也會隨之增加。當高度達到一定值的時候，豎向負荷產生的內力將會明顯小于水平負荷產生的內力。這種情況會使豎向負荷的主要控制作用轉移到水平負荷上，而結構的性能會有所改變。其強度會隨著高度的不斷增加而減弱，剛性也會因為高度的增加而降低。結構的高度增加將會使水平位移成為結構性能的控制因素，會對建筑產生一定的不良影響影響。

3.2框架柱的設計

對于框架柱的設計，必須要注意以下幾點：

（1）設計過程中要明確結構的傳力體系，使其滿足基本的受力要求，符合相關標準，柱之間的距離應該保持一致且排列整齊。框架結構在水平方向和水平垂直方向上都要承載相應的壓力，所以要根據建筑的實際情況對柱的位置進行調整，使其滿足受力要求。

（2）要根據建筑的實際用途進行柱網的設計，要滿足建筑的隔墻需求。一般情況下會將柱放在縱橫墻的交叉點，以確保建筑物的功能不受影響。

（3）柱網設計應該本著省時省力的目的進行，不進要考慮到設計的方便性，還要考慮施工階段的方便性，在保證結構質量的情況下，盡量使結構簡單化。

3.3框架梁的設計

（1）橫向框架承重。橫向框架承重是指框架的承重梁在橫向上進行設計，連系梁則在縱向上設計。這樣的設計會使跨數減小，主梁的設計是在橫向上完成的。這樣的設計會將梁截面增大，以此增加建筑物在橫向上的剛度。

（2）縱向框架承重。與橫向框架承重相反，縱向框架承重是將承重梁的設計換到縱向上來，而連系梁則換到橫向上。縱向框架承重會減小結構橫向上的剛性，使框架的整體受力不合理，影響框架的穩定性。

（3）縱橫向共同承重。這種框架結構的設計中，縱橫向上都有承重梁，兩者共同承擔建筑的壓力。由于其受力存在空間性，所以具有較好的整體性能，能夠全面保障建筑的安全。

3.4框架抗震設計

在框架結構的抗震內力劃分中，依據結構的類型和建筑的高度及設防烈度將其劃分為四個等級。根據相關規定，不同抗震能力的框架結構必須要滿足相應的設計要求，需要通過專業的檢測。對于不同的框架結構，地震烈度相同的情況下，會出現要求不同，因為框架的結構決定了其抗震能力的不同。對于框架中的不規則結構，需要通過相應的方法來使其抗震能力滿足要求。

4提升建筑框架結構設計的策略

4.1短柱問題解決

在結構設計中，應該盡量避免形成短柱，因為地震中，短柱最容易先發生以剪切變形為主的脆性破壞。如果框架結構中出現短柱時，要從增強短柱的承載力以及縮小短柱的截面尺寸入手，采取各種有效的措施提高短柱的延性，提高短柱的抗震性能。一般的做法是使用復合箍筋，也就是將箍筋沿全高加密，并確保短柱的縱向鋼筋能對稱布置。除此之外，還可以采用配x形鋼筋或外包鋼板等方式來解決這個問題。

4.2混凝土強度問題解決

由于混凝土和鋼筋的不同特性，在鋼筋混凝土結構中，最好將混凝土用于承受壓力.將鋼筋用來承受拉力。一般情況下使用的混凝土，是用砂和石作為原材料、水泥作為膠凝材料與水按相應的配合比拌合，并不斷攪拌所形成的，混凝土具有良好的易和性、強度高、耐久性強的優點。框架結構設計時，對各主體構件部分、現澆梁和柱之間，可使用同等強度等級標準的混凝土，確保結構的質量；也可將重要構件的混凝土標號提高，確保主要構件的受力性能。

4.3薄弱層問題解決

地震很容易將薄弱層破壞掉，就理論上來說，要想避免薄弱層的出現，就要避免相鄰樓層的剛度突變，提高薄弱層的抗側移剛度，這個問題可以從擴大它的梁截面和柱截面入手，如果可以適當地減少建筑層高或基礎埋置的深度就更好了。但在實際工程中，避免薄弱層是很有難度的一項工作，那么就只能根據相關規定科學準確地計算結構，并且要考慮多種情況和影響因素。若計算的結果不符合規范要求，就要對框架結構進行重新調整計算。

4.4梁體鋼筋結點過密問題解決

在對梁體斷面施工中，最重要的是梁體與其上下部分鋼筋距離的合理設置，如施工過程中要將鋼筋分排放置，上下鋼筋之間要滿足間距要求。為了更好地發揮箍筋抗剪承載能力，不管是鋼筋的分布工作，還是捆扎工作，都要求均勻。

4.5鋼筋混凝土保護層問題解決

為了保證鋼筋和構件的使用效果，要正確處理構件內各類鋼筋的相互關系，根據相關規定，以鋼筋的正確位置為依據，確定構件內鋼筋的保護層厚度、構件的有效截面高度以及梁柱內箍筋的保護層厚度和正確位置。

5結語

建筑工程中的框架結構是一種廣泛采用的結構形式，在框架結構的設計過程中，應該從框架結構設計的客觀實際要求出發，確保設計合理。