框架結構設計在建筑結構設計中的應用思考

王曉彥

（山西晉設拓凡建筑設計咨詢有限公司，山西太原 030013）

框架結構以期具有構造簡單，內部空間設置靈活，并且可以實現裝配式施工，大大提升工程建設的效率，這些優異的施工特性使得其在現場施工中得到廣泛應用。但是為了確保框架結構設計的效果，必須要注意結合建筑工程設計要求與標準，科學地制定框架結構設計方案。

1 建筑結構設計中框架結構設計的原則

為了確保建筑工程中框架結構設計的質量，施工人員需要遵從如下一些基本的設計原則：①剛柔適度原則。在框架結構設計期間，為了保證整體建筑框架結構不會出現傾覆問題，或者因為剛性與柔性其中任何一方偏失而對整體結構柔韌性帶來不利影響，就必須要綜合考慮柔性與剛性二者的平衡設計，避免在建筑結構受到過大且突然的作用力時而被嚴重破壞。②多道安全防護設計原則。建筑工程結構設計的根本出發點是要確保所設計結構的穩固性與安全性。在其以后使用中，框架結構需要承受多種外力作用，所以為了確保整個建筑框架結構的質量，需要做好其安全防護設計。③遵從主次設計原則。針對框架結構設計而言，其涉及比較多的框架結構形式，并且這些結構的重要性與作用各不相同，所以為了全面確保結構設計的有效性，需要遵從主次設計原則，首先對梁板柱等主要結構進行重點設計，之后再從增強整體結構協調性與一致性出發進行其他結構設計，如“強剪弱彎”與“強柱弱梁”等都是該種結構設計原則在設計實踐中的具體體現。

2 建筑結構設計中框架結構設計的要點

2.1 框架柱設計要點

框架柱是框架結構設計的一個重要組成部分，也是需要重點考慮的設計環節，相應的設計要點如下：①要對框架結構中框架柱的傳力體系進行仔細分析，保證其受力符合設計要求與規定，并且框架柱之間需要保持合適的距離，排列也要注意保持良好的整齊性。無論是水平或者是垂直方向上，框架結構都需要相應地承受一定的壓力，所以要注意結合建筑工程項目的實際情況來合理調整框架柱的設置位置，保證其受力的均衡性與合適性。②要結合建筑工程項目建設的實際需求和要求，科學地對框架柱的柱網進行設計，力求可以符合建筑隔離墻設計的有關要求與規定。通常而言，框架柱一般適宜設置在縱橫墻的交接部位處，這樣可以避免框架柱以及其他框架結構的使用功能。

2.2 框架梁設計要點

針對橫向方向上的框架承重設計，主要是在橫向方向上設置承重梁，而在縱向方向上設置連系梁。通過該種設計方式可以減小框架梁的跨數，并且可以在橫向方向上完成主梁設計。通過該種框架梁設計方式可以增大梁的截面，增加橫向框架的剛度。而針對縱向方向的框架承重設計而言，其設計中同橫向框架的承重設計思路恰好相反，就是在縱向方向上對承重梁進行科學設計，而連系梁結構則需要設置在橫向方向上。通過縱向框架承重結構設計，可以對橫向上框架結構的剛性進行縮減，進而會使框架結構整體的受力出現不合理問題，會對框架結構的整體穩定性帶來不利影響。而針對縱橫方向均承重的框架結構設計，兩個方向上都需要共同承受建筑的重力，所以受力條件更好，更容易確保整體框架結構設計性能的適宜性，從而全面確保建筑框架結構設計的安全性。

2.3 框架結構高度設計要點

隨著框架結構高度的增加，結構層數也會相應地增加。伴隨著框架結構層數的增加，那么其也會具有相對較大的水平位移，這樣會增加框架結構的內力。在建筑框架結構高度達到某特定值的過程中，豎向符合所能夠形成的內力會明顯小于水平負荷所形成的內力，這種結構設計情況會使得豎向負荷所形成的控制作用相應地向水平負荷方向轉移，進而也會改變框架結構的整體性能。框架結構的強度本身會伴隨著高度增加而呈現為逐漸減弱的變化趨勢，相應的剛性也會有所降低。而框架結構高度的增加也會促使水平位移成為結構功能的一個關鍵控制因素，會對建筑框架結構的整體穩固性產生影響。因此，在建筑工程結構設計過程中需要對框架結構的高度進行科學設計，保證整體框架結構受力的適宜性。只有通過該種框架高度的科學設計，才能夠更好地提升框架結構設計的整體穩固性。

2.4 框架結構抗震設計要點

目前，地質災害會對我們的建筑造成侵蝕的影響，從而導致我們的生命安全也受到威脅。在地震期間，很多建筑物無法抵抗地震，讓生命和財產都受到較大的損失。因此，需要對合理的建筑物進行設計，讓建筑物質量達標。現階段很多建筑物在設計過程中還沒有應用到抗震技術，城市建設所興起的高層也越來越多，所以，這種抗震技術除了要在地質活動頻繁的西南地區進行應用，還需要在其他地區使用。在對抗震技術進行分析和總結的同時，發現目前的技術包括以下幾種：首先，對框架結構柱子截面進行合理有序的選擇，這樣是為了避免樓柱之間的剪應力太大，減少樓柱在收到剪力時出現破壞的可能。在對建筑物進行設計期間，需要做好軸壓工序，需要計算好軸壓，由于不合理的計算可能會讓混凝土受到破壞，在設計期間需要考慮到摟柱的性能，讓延展性得到保證。

在開展框架結構設計期間，抗震設計也是一個關鍵的設計環節，尤其是高層建筑工程結構設計中更是需要開展框架結構抗震設計。在框架結構設計中，依據建筑高度、結構類型與設防烈度等相關指標的差異性，可以將抗震內力分成4 個等級。基于有關設計規范和規定，不同抗震等級下的框架結構設計都需要注意滿足有關的設計要求與規定，尤其是要注意通過專業的抗震設計檢測要求。針對不同類型的建筑框架結構，在確保地震烈度保持一致性的基礎上會涉及不同的設計要求，這主要是因為不同的框架結構對抗震能力具有不同的要求。特別是針對那些不規則形態的框架結構，一般需要遵從相關的設計要求和規定來保證抗震設計符合其抗震能力與性能等指標與要求。

2.5 結構薄弱層設計要點

在開展框架結構設計過程中，其中不可避免會存在一些薄弱層結構。在相應的建筑結構設計過程中，要注意有計劃地增加結構軟弱層部位的側向剛度，或者對結構軟弱層厚度進行改變，又或者可以對地基埋深進行縮減的方式來避免形成結構軟弱層。考慮到結構軟弱層不利于框架結構整體的抗震性，所以在建筑結構設計中必須要注意通過設計的方式來減少薄弱層的出現概率。針對框架薄弱層的判斷，可以由設計人員依據自身的設計經驗與計算結果來判斷結構薄弱層。或者通過軟件的方式對結構的薄弱層進行判定，如在有關結構抗側移剛度存在不規則問題或者建筑樓板荷載受力不均衡時，這些問題都預示著結構薄弱層的存在。此外，針對那些建筑樓板承載力不足或者豎向抗側構件本身連續性不足的情況，這些都屬于結構軟弱層所在。如果在建筑框架結構設計中不可避免會遇到薄弱層，那么要及時采取恰當的結構設計補救手段與措施，保證全面增強結構設計有效性。

2.6 其他結構設計要點

除了上述框架結構設計要點之外，在實際的框架結構設計過程中也會涉及比較多的設計問題與要點，具體如下：①針對建筑工程框架結構設計中的短柱問題而言，主要是由于框架梁間的框架柱具有比較小的凈高值，或者沒有合理設置填充墻造成的。針對短柱問題，主要可以利用復合鋼筋或外包鋼板的方式來對短柱的變形性能進行改善，提升其抗剪承載力。②剪力墻底部設計。所謂的剪力墻底部，可以取下側1/8 剪力墻高度的位置，如果其承受比較大的剪力，那么需要對其進行加固，加固尺寸控制在1/10 剪力墻高度。③針對梁柱節點部位的核心區域，由于常常出現抗剪力度不足的問題，所以要注意設計配套的一些抗震方法與舉措來增強該位置的彈性，以此可以顯著提升框架結構穩固性。

總之，框架結構是建筑結構設計的重要組成部分，其涉及的設計要素眾多，包括梁、板與柱等等。在實際的框架結構設計中，要注意重點做好框架柱、框架梁、框架高度、抗震設計、結構薄弱層等設計環節的設計工作，確保可以全面提高框架結構設計質量。