建筑框架结构设计的问题和优化对策

作者:检测猫     发表时间:2022-06-06 06:57:11   浏览次数:23



  摘    要: 框架结构设计能够使建筑结构的空间利用效率得到提升,确保整个布局更加科学合理,使建筑物的综合性能达到用户的使用要求。这也就需要建筑物的设计人员能够对框架结构给予相应的重视,通过更加有效的计算提升建筑结构设计的质量与效率,为建筑工程施工活动的全面开展提供更加坚实的基础。本文从实际情况出发,探究了建筑框架结构设计的意义,分析了建筑框架结构计算的问题,并结合当前工程建设的具体情况和全新技术,指出了框架结构优化设计的有效对策,希望能对相关行业的从业人员起到应有的参考作用。


  关键词 :     框架结构设计;建筑结构设计;应用;


  1 、建筑框架结构设计的重要性


  框架结构在建筑工程中为承重结构,主要是通过梁与柱的刚性连接而成,在框架结构之中,梁与柱能够共同抵抗水平与纵向的荷载,是建筑结构之中较为重要的组成部分。框架结构有着重量较轻、材料使用相对较少的特点,空间布置能够满足灵活性的要求,而为了确保人们的个性化需求得到满足,建筑形式也在不断丰富,很多建筑结构的形式缺乏应有的规则性,如果仍然通过传统的方式进行建筑结构设计,往往会导致多种问题。传统建筑设计理念将更多的重点放在提升建筑物安全性上,并结合我国相关建筑标准和规范要求进行建筑构件设计,其安全系数相对较高。然而很多情况之下,这种设计方式往往会提升建筑物的建设成本,降低建筑物的经济效益,导致多种资源浪费问题,建筑物的建设资源利用效率也无法得到有效提升,过多的建筑材料消耗也导致环境污染问题的产生,这与绿色建筑理念严重不符。在我国建筑工程行业不断发展的今天,人们对建筑物的功能和安全性也有着更高的标准和要求,建筑框架结构也成为了当前较为核心的建筑结构设计内容,这也为建筑物能源消耗等多种问题的解决提供了全新的途径[1]。


  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


  对建筑框架结构设计时,需运用力学公式计算,再利用这些公式计算结构,条形基础时可能会有误差存在,因此,要求工作者对力学模型计算做好充足准备,并对计算结果展开详细核算,确保各个配梁之上受力部分都被分析到,将框架结构空间预算充分做好,才能有效避免个别配梁出现计算失误的情况,最大限度确保建筑物结构的稳定性。


  2.2 、框架梁、柱配筋方面存在的问题


  现如今,框架结构作为一种重要的结构形式在设计高层建筑当中得到了越来越普遍的应用,但是在对框架具体进行设计时,应当对顶层风荷载因素予以全面分析和探讨,确保建筑高度和轴向力大小成正比关系,避免顶柱有偏心力的存在,所以顶层设计存在轴向应力,这些应力可能导致建筑截面有重心偏离的情况,故在设计时需严格根据有关标准对梁、柱配筋等开展详细的计算。


  2.3、 框架结构的抗震性设计问题


  建筑物对结构高度以及结构型式有非常高的要求,所以在设计建筑总体框架时,特别是嵌固端位置,要严格控制混凝土强度,确保建筑框架结构的承载力是最大的,所以建筑物对混凝土强度要求达到C40左右。


  3 、建筑框架结构优化设计的对策


  3.1、 柱的抗震设计


  在框架结构之中,柱的抗震设计是开展多种设计活动的核心所在,为了确保柱的抗震更加合理,相应的设计人员应该考虑到作用力与剪力的要求,提升柱截面设计的有效性。可以在设计过程之中以柱截面的标准高度与宽度作为参考,将剪跨比设计在2以上,并综合相关标准和规范的设计要求开展优化设计活动,如果说剪压比得到了有效保障,则应该设计3 N/mm2以下的柱端截面的平均剪应力[3]。


  纵向钢筋需结合设计需求,以相关标准和实际规范要求为依据,对其配筋率加以合理设计,结合相应的标准提升配筋的效力,防止纵向钢筋出现压曲的情况,提高结构强度,但需要注意,在地震力持续影响下,常会出现柱端钢筋混凝土层遭到破坏的问题。如果箍筋量不足则会导致其约束力不足,引起钢筋出现膨曲,导致建筑物内部结构的稳定性无法有效提升,这也就要求相应的设计人员能够结合相关标准与实际规范要求对箍筋加以科学设计。


  3.2、 提升梁柱中心线设计的合理性


  在建筑框架结构之中,梁柱中心线是确保设计符合优化要求的关键所在,这也就需要设计人员能够给予足够的重视。要能够确保框架梁与框架柱中心线设计符合现行的相关标准与实际规范要求,确保梁柱中心保持重合,如果说中心线出现了偏移,那么应该对梁柱节点的受力情况加以分析,对受力与构造之间存在的关系进行深入探究。如果偏心距相对较大,超过了柱宽的1/4,那么可以通过水平方向加腋的方式进行处理,在这种处理方式之下,剪压比以及承载力的计算应该忽视截面造成的影响,防止出现计算结构不够准确的情况。


  3.3、 短柱处理


  在大跨度柱网框架结构的设计之中,需要对建筑物的框架柱与梁的关系进行深入探究。设计人员应该在实际设计过程之中,对短柱的构造加以有效处理,通过短柱箍筋的加密确保框架结构稳定性的全面提升,除此之外,如果有连续窗的过梁设计,容易导致外部框架形成短柱的问题,从而使构造措施能够得到全面强化[4]。设计人员在建筑框架结构优化之中,应该对短柱问题加以充分考虑,通过多种有效的手段,对短柱问题加以合理的处理。短柱本身就有着抗震性能不足的特点,如果出现在框架结构之中,容易对建筑物整体结构的稳定性和安全性造成不利影响。在框架结构设计之中,楼梯间平台梁的存在也会导致短柱问题的产生,而这也就要求相应的人员结合我国现行的抗震设计标准加以处理,确保短柱的抗震性能能够达到预期要求。


  3.4 、对混凝土框架结构检查井设计优化


  在传统建筑工程建设之中,装配式混凝框架结构设计需要引入多种介入模块,而在这个过程之中也要对检查井的连接方式和接入情况进行深入探究,确保检查井的设置作用得到充分发挥。然而从设计的角度来看,当前阶段建筑工程之中常用的施工方式为结合施工的具体情况调整施工方案,对砌砖井与预制井的作用进行考虑,减少施工过程之中混凝土模块可能出现的变化与问题,确保预制井建设之中模具的使用量达到预期的要求,进而使建筑工程总体的设计方案能够顺利执行。


  3.5 、做好支管接入段设计优化


  在实际建筑工程施工之中,混凝土框架结构的支管介入角度和高度会随着建筑工程的施工情况发生改变,这也对建筑实用的模具提出了更加具体的要求。在建筑工程建设之中,对于多种建筑参数有着较高的要求,计算方式不同,得到的结果也会发生相应的改变,这也就要求相应的计算人员能够对模块加以优化设计,确保多种模块的应用范围更加广泛,确保模块应用价值的全面提升,达到节约建筑资源的预期目的。


  3.6 、建筑框架结构基础设计


  在我国,多数框架结构都是采用独立基础或者条形基础,如此一来,规划地基截面过程当中就应当充分考虑其承载能力和地基变形问题,更好地确保地基大小。在规划地基表面浅基层过程中,不仅要对变形情况以及承载能力充分考虑,而且要遵循社会性原则,做好成本管理控制。设计框架结构基础的过程当中,工作人员可选择柱下条基方式,考虑节点部位基础底部的面积,确保柱下扩展基层的宽度跟均匀性,又发现有不良情况出现,需要对地基基础面积适当的加宽,确保其深埋可超过3 m,若是需要对地下室的地基承载力开展分析,则需做好防水工作,避免地下室外板出现延伸的情况,同时设计工作者在有关工作中需确保建筑框架结构后浇带可达到相应的长度。设计过程当中,后浇带应当间隔40m进行设置,这对建筑框架结构基础,稳定性发挥着非常重要的作用[4]。


  3.7、 配筋结构规划


  1)规划框架外挑梁配筋。在施工过程当中,很多因素都会影响建筑结构,设计挑梁便是非常重要的一个方面。挑梁规划过程当中,建筑结构应用功能以及占地面积,都会对设计质量造成一定影响,这是由于框架梁断面以及外挑梁之间差别性较大。所以在设置框架梁主筋过程当中,向外挑梁上进行扩展,这种设计会对结构质量造成损伤,所以在计算研究过程当中,设计工作人员应当对框架外挑梁承载情况充分考虑与研究,科学合理地进行配筋,有效提高其承载力,确保建筑质量。


  2)针对框架柱配筋做好规划。普通建筑结构过程框架柱配筋比率并不多,当有地震发生时,框架柱对较大扭转剪力可进行几大承受作用。由于双向偏心因素影响,地震情况下,会对内柱造成损伤,配筋规划过程当中,要对各方受力情况充分考虑,设计过程中,如果建筑结构存在松软土质情况下,就需要增加对框架柱的配筋,并在实际设计时提升箍筋对混凝土的制约作用,所以常常利用菱形或者井字形设计框架柱扣筋模式[5]。


  3.8 、建筑结构内力分析


  工程结构水平作用力以及竖向荷载差别非常明显,在对竖向载荷进行计算过程中,主要通过分层法以及弯矩二次分配方式进行计算,前者进行计算过程当中,主要利用固定端支护来替代上下两层部分弹性支撑,并将各个楼层线刚度与0.9相乘,获取内力值。然而,弯矩二次分配方式,需要对各个节点不均衡的弯矩进行计算与分配,并对相应的数值进行获取。计算水平作用力过程中,应当运用反弯点法以及D值法,但必须要注意D值法应用过程当中,获取结果更加准确。而如果梁和柱线具有较大刚度,反弯点法具有更好的精度,所以对于分析建筑内力因素,不仅非常的繁琐而细致,而且要求工作人员必须对各个方面充分考虑,保证数值的获取更加精准,确保建筑结构安全稳定。


  3.9 、荷载取值规划


  只有选择最不良的荷载组合,才能在设计过程中计算出最大的可承受外力,即荷载效应,这种荷载包括可变性及永久性的两种,在建筑物框架承重水平达到极限状态时,需要对抗力以及作用设计值一一对应计算。


  4、 结束语


  在建筑工程施工之中,框架结构的应用也存在着合理性不足,结构承载能力与预期要求不符的情况,这也导致框架结构的质量和稳定性难以达到预期要求,对整个建筑结构的安全性造成了较为不利的影响。这要求设计人员从框架结构的作用角度出发,做好对应的优化设计,确保框架结构设计的作用能够得到充分发挥,推动建筑物建设质量的全面提升。


  参考文献


  [1]武威.框架结构设计在建筑结构设计中的应用[J] .环球市场, 2020,28(21):361.


  [2]包锐.框架结构设计在建筑结构设计中的应用探讨[J] .房地产导刊, 2020,211);:32.


  [3]李永飞。框架结构设计在建筑结构设计中的应用[J] .百科论坛, 2020,10(5):129-130.


  [4]秦海燕.框架剪力墙结构在建筑结构设计中的应用[J] . 建材与装饰, 2020,16(13):92,95.


  [5]文博,刘皎.框架结构设计在建筑结构设计中的应用研究[J] .装饰装修天地, 2017,24(2):68-69.


  [6]凌小萍,建筑工程框架结构设计中常见问题分析[J] .低碳世界.2016,6(30):34-35.


作者单位:甘肃澳华建筑规划设计有限责任公司原文出处:陈顺珊.框架结构设计在建筑结构设计中的应用[J].四川建材,2021,47(07):60-61.


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