談建筑工程中框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造與設(shè)計

張春富 樊慶玲

哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計研究院

談建筑工程中框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造與設(shè)計

張春富 樊慶玲

哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計研究院

框架結(jié)構(gòu)是當前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中基本的結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)在建筑工程中具有效率高、質(zhì)量好、適用能力好等優(yōu)點。但是在框架結(jié)構(gòu)的實際設(shè)計過程中仍然存在著許多問題。因此本文就框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與設(shè)計進行全面分析，使設(shè)計者了解框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論與原則，為日后建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計奠定扎實的基礎(chǔ)。

建筑工程；框架結(jié)構(gòu)；類型；設(shè)計要點

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計是最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的工作環(huán)節(jié)，其占有的比例非常大。框架結(jié)構(gòu)如同整個建筑工程的靈魂，是建筑達到美觀、經(jīng)濟、使用的關(guān)鍵部位。由此可見，框架結(jié)構(gòu)在建筑工程中占有非常重要的地位。在其設(shè)計過程中，一旦設(shè)計不合理，就會導(dǎo)致整個建筑工程存在安全隱患。為了保證建筑工程的整體性能，設(shè)計者在設(shè)計過程中必須要考慮到其抗震性能、抗雷擊性能以及抗風(fēng)性能等。

一、框架結(jié)構(gòu)的主要類型

框架結(jié)構(gòu)主要是由梁與柱兩個部分構(gòu)成的，其主要目的是為了承載水平及垂直方向的荷載。但是需要設(shè)計者清楚的是，梁與柱是相互聯(lián)系而存在的，只有兩者結(jié)合在一起才能夠有效的提高其穩(wěn)定性與承載能力。在連接梁與柱的過程中，設(shè)計者一般會采用剛性連接的方式，這是當前應(yīng)用最廣的一種。

1、根據(jù)框架結(jié)構(gòu)承載能力的不同，我們可以將其分為以下三種類型：1）底層框架結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用在平面空間大或者對建筑物外觀要求高的建筑物中，在其設(shè)計與建造過程中，設(shè)計者一般會在上層采用混合結(jié)構(gòu)進行施工，這樣整體結(jié)構(gòu)也就具有下柔上剛的特點，因此在實際工作中可以有效的節(jié)約施工成本，但是這種結(jié)構(gòu)的抗震能力相對較弱。2）內(nèi)框架結(jié)構(gòu)。在內(nèi)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工過程中，設(shè)計者一般會將鋼筋混凝土材料以及磚塊應(yīng)用在其中，在較大荷載作用的情況下，鋼筋混凝土及磚塊的連接剛性也就相對較大，在建筑結(jié)構(gòu)中不易造成變形，也就是說其抗震能力相對比較弱，在抗震要求高的建筑工程中，這一結(jié)構(gòu)具有一定的限制性。3）全框架結(jié)構(gòu)。相對于前兩種框架結(jié)構(gòu)類型而言，這種框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用能夠有效的提高建筑工程的整體性能，可以有效的提高其抗震能力。

2、根據(jù)其施工方法的不同，我們可以將框架結(jié)構(gòu)分為幾種類型：1）裝配式框架結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)組成之前，設(shè)計者首先需要將材料置于預(yù)制場進行預(yù)制，然后在運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行組裝。這種結(jié)構(gòu)在施工過程中可以有效的縮短施工工期，節(jié)約施工材料。但是我們也需要清楚的知道，這一結(jié)構(gòu)的抗震性能相對比較弱，整體結(jié)構(gòu)也不夠高，在地震帶建設(shè)建筑工程的過程中，設(shè)計者應(yīng)盡量避免這一結(jié)構(gòu)設(shè)計。2）裝配整體式框架結(jié)構(gòu)。裝配整體式框架結(jié)構(gòu)是將現(xiàn)澆式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點與裝配式框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點結(jié)合起來的一種結(jié)構(gòu)形式，其應(yīng)用范圍相對比較廣泛，但是施工程序極其復(fù)雜，需要技術(shù)能力高、經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員進行設(shè)計與施工。3）半現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)是需要經(jīng)過預(yù)制來完成其施工的。在設(shè)計與施工過程中，這種結(jié)構(gòu)可以有效的減少混凝土的澆筑量，節(jié)約施工成本；但是在實際工作中，這一結(jié)構(gòu)很難使其抗震性能以及整體結(jié)構(gòu)性能達到設(shè)計要求。4）全現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)。與前述的裝配式框架結(jié)構(gòu)恰巧相反。在該結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工過程中，施工者需要在施工現(xiàn)場直接對梁、柱、樓板等各個部位進行施工。這一結(jié)構(gòu)能夠有效的提高建筑工程的抗震性能以及整體性能，但是在整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工過程中，會耗費大量的施工材料，并且會延長施工工期。

二、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)

1、框架結(jié)構(gòu)組成構(gòu)成中需設(shè)置安全措施

在對框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計者必須要建立一套完善的安全結(jié)構(gòu)體系，然后通過該體系來對其進行合理的設(shè)計，這樣可以有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的整體性能與抗震性能，能夠避免突發(fā)事件對建筑結(jié)構(gòu)造成傷害。在建筑工程建設(shè)過程中，如果設(shè)計者只在其中設(shè)置一道安全防線或者安全結(jié)構(gòu)體系，那么建筑結(jié)構(gòu)的安全性將無法得到保證，我們必須要在其中設(shè)置多道安全設(shè)施，以提高建筑工程的安全性。

2、注意保護重點結(jié)構(gòu)

在一個工程的整體性的構(gòu)建中，每一個構(gòu)件的性質(zhì)都具有很大的區(qū)別。每一個構(gòu)件的發(fā)揮的作用也具有天壤之別，有的構(gòu)件發(fā)揮的作用大，有的構(gòu)件發(fā)揮的作用相對較小。因此在組織框架結(jié)構(gòu)時需要抓住重點結(jié)構(gòu)以及重點結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，就是所謂的“弱梁強柱”，“強剪弱彎”，只有如此，才能使建筑工程在面對突發(fā)性強大破壞時，以犧牲一些相對次要的構(gòu)件來減少重點部件遭到破壞，從而防止整個框架的結(jié)構(gòu)遭到徹底的摧毀，盡量減少災(zāi)難帶來的毀滅性后果。

3、柔中帶剛，剛?cè)峤Y(jié)合

每一個建筑結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建工作都應(yīng)該遵循剛?cè)峤Y(jié)合的原則。因為如果建筑的結(jié)構(gòu)過于剛化，將會大大降低其抵抗外部作用的能力，一旦遭遇強大的外力來襲可能會因為缺乏必要的變形能力，而導(dǎo)致整個框架的結(jié)構(gòu)徹底被摧毀破壞。因此，建筑工程的框架構(gòu)建要剛?cè)岵侠硖幚砗脛偤腿岬年P(guān)系。

三、框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案

1、框架結(jié)構(gòu)使用高度設(shè)計

為了保持建筑工程既具有安全性又具有經(jīng)濟性的特點，國內(nèi)外的眾多專家都爭相投入到地震的危害與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系研究工作中。經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土建筑物的樓層設(shè)計是不可以過分強調(diào)高度的。樓層越多的建筑物在水平負荷壓力下，產(chǎn)生水平位移的可能性會增大，而且框架的層數(shù)增多會加劇框架的內(nèi)力，當層數(shù)達到一定的節(jié)點時，建筑水平負荷所產(chǎn)生的內(nèi)力將遠遠大于豎向負荷所產(chǎn)生的內(nèi)力。一般情況下，建筑高度增加，其寬度和高的數(shù)值也在不斷的增大，由此帶來的是水平負荷與豎向負荷內(nèi)力的增大，而且框架結(jié)構(gòu)本身也具有很大的柔韌性的特點，水平的力和豎向的壓力不平衡就會導(dǎo)致建筑物的偏移。因此，當建筑物達到一定的高度時，增加建筑下面的梁柱承載面積，保證框架結(jié)構(gòu)的剛性和硬度是控制整個建筑位移的最主要措施。

2、框架結(jié)構(gòu)抗震等級設(shè)計

同樣等級的地震強度下，結(jié)構(gòu)類型不同的鋼筋混凝土建筑具有不同的抗震要求。建筑抗震級數(shù)的設(shè)計是按照國家抗震設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計的，由于房屋建筑的結(jié)構(gòu)類型、抗烈度以及高度的不同。將框架抗震墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)分別劃分為1-4級，同時還規(guī)定不同抗震級數(shù)的抗震結(jié)構(gòu)應(yīng)采用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計算和分析方法。另外需要強調(diào)的是，設(shè)計抗震級數(shù)時，為了提高建筑的抗震能力，要區(qū)別規(guī)則和不規(guī)則結(jié)構(gòu)方法，如果忽視了對不規(guī)則設(shè)計中存在的問題的妥善解決，可能會產(chǎn)生不好的影響，嚴重的可能會造成難以估量的損失。

四、結(jié)語

建筑工程框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造與設(shè)計是整個工程建筑的重要組成部分，它的實施效果關(guān)系著整個建筑的抗震性能、整體性能以及經(jīng)濟效益，所以在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計與構(gòu)造中多層框架結(jié)構(gòu)因為其具有整體性能好、設(shè)計靈活、抗震效果好的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用到高層建筑中。

[1]吳賀敏.建筑工程中框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造與設(shè)計探討[J].建筑知識(學(xué)術(shù)刊)，2012(07)

[2]阮風(fēng)華.淺談建筑工程中框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造與設(shè)計[J].中國科技博覽，2012(10)

[3]陳麗艷.淺談建筑工程中框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造與設(shè)計[J].價值工程，2011(03)