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摘要:目前,我国建筑行业已经步入到高速发展时期。随着人们生活质量的提升,人们对于建筑功能和建筑造型的使用需求变得越来越大,使得人们对建筑结构设计也产生了较高的要求。而建筑的框架结构作为建筑物里面的一个基本结构,能够为人们提供更大的建筑空间。为此,为了合理使用建筑空间,设计师在进行建筑物设计的时候,通常会选择框架结构设计来实现建筑物空间的合理布局。但是在实际设计过程中,还存在着一些问题,导致建筑物的质量受到了严重的影响。
关键词:建筑框架结构;设计原则;措施
引言
框架结构是一种能够进行规模化施工,成本低,效率高的建筑结构形式,其类型相对较多,在建筑工程中的应用越来越广泛。框架结构所用的材料少,可大幅度减轻建筑的承重,能够对分隔空间进行灵活布置。然而,受到诸多方面因素的影响,使得建筑框架结构设计中常会出现一些问题,致使建筑的整体稳定性和安全性有所下降。为此,必须采取合理可行的优化策略,解决设计中存在的问题。
1框架结构的概念和特点
1.1框架结构的概念
在建筑结构中,框架结构主要是以梁和柱的刚接或者铰接来实现建筑物承重结构连成的。因此,梁和柱组成的框架结构能够共同地域水平荷载和竖向荷载,而建筑墙体只是用于实现围墙墙体分割的作用。
1.2框架结构的特点
由于框架结构具备造价低廉,使用性能灵活、减轻建筑物自重、提高建筑工程质量等特点,因此,受到了各行各业的关注。同时,框架结构的梁、柱等构建还有利于实现标准化、定型化等设计,有利于缩短建筑工程的施工工期,能够运用现浇混凝土框架技术满足建筑结构的刚性需求和整体性需求,满足梁、柱等截面的多样化设计,有利于实现建筑物空间结构的合理布置。
2建筑框架结构的设计原则
建筑框架结构的实际设计过程中,为提高设计的质量,这就需要在设计中遵循相应的原则,从而为保证框架结构的设计质量打下坚实的基础。框架结构的设计当中,需要从外形的安全、美观角度进行考虑,框架结构太硬就会影响变形的能力,在遇到强破坏力的时候,框架结构的承受力就难以抵御。而如果框架结构过度柔软,也会影响结构的坚固性。所以这就需要从安全方面以及美观方面加强重视,在保证结构安全基础上,注重结构美观,设置多道安全防线,保证框架结构的设计质量。
建筑框架结构设计需要和抵抗外力能力要求相结合,确保各部位都有其独特的作用,所以设计中就要对各部位的抵抗外力能力进行分析。由多个构件组成的框架结构,能有助于提高外力抵抗力,所以设计的时候,就要从多结构的组合出发,提高框架结构抵抗外力的能力水平。
3建筑工程框架结构设计问题
3.1计算简图不科学
就实际情况来说,建筑工程结构规划中存在的最大问题在于设计简图的计量不科学。计算简图属于框架结构设计的前提,计算简图不科学,在框架结构成型中必定会存在问题,而框架自身的结构外形针对受力、荷载都会有差别,因此不科学的计算简图会导致框架结构压力和实际要求不相符,如此一来,框架结构的应用效果就会大幅度降低,必定无法提高结构质量。建筑物设计还应当注重其平、立、剖面与部件分布不规则对防震性能的干扰。由此优选选用规则的形体,其防侧力建立的平面分布宜规则对称、边侧刚度顺着竖向宜均匀改变。由于震害显示,简洁、对称的结构在地震时难以被损坏。
3.2配筋调整不当
在建筑工程框架结构规划中,配筋起到了显著作用,由于其可以有效补充建筑的完整性,还能够针对具体的受力进行调整,所以,科学的调整配筋能够完善框架结构。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但当前建筑工程框架结构规划中,配筋的调整不仅有针对性弱的现象,而且还有较大的随意性,因此整个利用性出现了明显的下降。
4建筑框架结构设计优化措施
4.1基础设计
设计人员在进行建筑框架结构基础部分设计的时候,需要采用柱下条基方式对节点处的基础底部面积进行考虑,保证柱下扩展的基础宽度和地基的均匀布置,如果存在不利因素,需要适当的加宽的基础面积,保证基础柱的埋深大于三米。如果还需要考虑建设的地下室的地基承载能力,还需要做好地下室的防水处理,避免地下室外板出现外伸现象。同时,设计人员还需要保证建筑框架结构的后浇带设计长度,保证每隔四十厘米设置一个后浇带,有利于提高建筑框架结构基础的牢固程度。
4.2短柱设计
在建筑框架结构设计中,设计人员需要做好柱净高和截面高度的设计,保证柱净高小于或者等于截面高度,如果高度为四米,则称为短柱。由于短柱的承载力不高,因此,其抗震强度不大,容易导致建筑结构受到破坏。因此,在框架结构设计中,需要最大限度的避免短柱的出现,需要保证柱的承载能力,以此来提高框架结构设计的合理性。
4.3梁柱中心线设计
建筑框架结构中,梁、柱的中心线是优化设计的关键环节,对此设计人员应当予以足够的重视。一方面,要确保框架梁及框架柱的中心线设计与现行规范标准的规定要求相符,即梁柱中心应当重合,若是中心线出现偏移,则应考虑偏心对梁柱节点核心区域受力及构造的影响。另一方面,若是偏心距过大,即超过该方向柱宽的1/4时,可采取水平方向加腋等措施进行处理。经过加腋处理后的梁,在对剪压比及受弯承载力进行验算时,应忽略加腋截面所产生的有利影响,以免导致验算结果出现偏差。
4.4防震设计
防震性能设计属于现代化建筑物设计的重难点,在实际设计中,设计师要明确梁高度数据的精准性与适用性,若设计与计算存在问题时,通常要坚持最大值原则,以防止因为梁刚度过小而产生太高的防弯安全储备,从而引起安全故障。另外,在梁端负筋规划中,就要遵守最小值原则,设计师要尽量选用最小负筋值,从而保证梁端塑性铰的产生,同时,在设计中,设计师还应确保梁端负筋量不大于需求值,针对跨中配筋能够适当极大其宽度。需要注意的是,为便于建设框架结构,能够将和配筋相差5%的梁规划为类配筋,进而简化施工工序。
4.5合理选择分析软件
ABAQUS是1款通用的有限元分析软件,其能够对复杂的空间问题进行有效处理,它的非线性计算能力和效率较高。而PERFORM-3D是1款专用的有限元软件,其能够进行重力二阶效应的计算,并具有建模能力,可通过纤维截面对梁、柱单元进行模拟。
SATWE可借助空间杆件对框架结构中的梁、柱进行模拟,同时还能对剪力墙的实际受力状态进行模拟。设计人员在进行具体项目设计时,可结合框架结构的特点,对上述几款分析软件进行合理选用。此外,建议业内的专家学者加大对分析软件的研究力度,按实际需要对软件程序进行改进和完善,从而使其更好地为建筑框架结构设计服务。
结语
在建筑工程中,由于框架结构设计具备难度大、设计复杂等特点,所以,设计人员需要做好框架结构和建筑工程结构的设计,严格控制钢筋梁、柱的施工质量,并做好混凝土配比的把控,避免出现混凝土裂缝等现象,导致建筑物的整体质量受到影响。所以,设计人员需要不断提升自己的专业知识技术,端正工作态度,才能够发挥出框架结构设计的最大价值。
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[4]李志泉.框架结构设计在建筑结构设计中的应用探微[J].中国房地产业,2017(19).
论文作者:黄利军1,陈莹2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/24
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