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              建筑框架結構設計的問題和優化對策

              來源:未知
               

               

              摘    要: 框架結構設計能夠使建筑結構的空間利用效率得到提升,確保整個布局更加科學合理,使建筑物的綜合性能達到用戶的使用要求。這也就需要建筑物的設計人員能夠對框架結構給予相應的重視,通過更加有效的計算提升建筑結構設計的質量與效率,為建筑工程施工活動的全面開展提供更加堅實的基礎。本文從實際情況出發,探究了建筑框架結構設計的意義,分析了建筑框架結構計算的問題,并結合當前工程建設的具體情況和全新技術,指出了框架結構優化設計的有效對策,希望能對相關行業的從業人員起到應有的參考作用。
               
                關鍵詞 :     框架結構設計;建筑結構設計;應用;
               
                1 、建筑框架結構設計的重要性
               
                框架結構在建筑工程中為承重結構,主要是通過梁與柱的剛性連接而成,在框架結構之中,梁與柱能夠共同抵抗水平與縱向的荷載,是建筑結構之中較為重要的組成部分?蚣芙Y構有著重量較輕、材料使用相對較少的特點,空間布置能夠滿足靈活性的要求,而為了確保人們的個性化需求得到滿足,建筑形式也在不斷豐富,很多建筑結構的形式缺乏應有的規則性,如果仍然通過傳統的方式進行建筑結構設計,往往會導致多種問題。傳統建筑設計理念將更多的重點放在提升建筑物安全性上,并結合我國相關建筑標準和規范要求進行建筑構件設計,其安全系數相對較高。然而很多情況之下,這種設計方式往往會提升建筑物的建設成本,降低建筑物的經濟效益,導致多種資源浪費問題,建筑物的建設資源利用效率也無法得到有效提升,過多的建筑材料消耗也導致環境污染問題的產生,這與綠色建筑理念嚴重不符。在我國建筑工程行業不斷發展的今天,人們對建筑物的功能和安全性也有著更高的標準和要求,建筑框架結構也成為了當前較為核心的建筑結構設計內容,這也為建筑物能源消耗等多種問題的解決提供了全新的途徑[1]。
               
                2、 建筑框架結構設計過程中存在的問題
               
                2.1 、框架結構設計中的計算模型問題
               
                對建筑框架結構設計時,需運用力學公式計算,再利用這些公式計算結構,條形基礎時可能會有誤差存在,因此,要求工作者對力學模型計算做好充足準備,并對計算結果展開詳細核算,確保各個配梁之上受力部分都被分析到,將框架結構空間預算充分做好,才能有效避免個別配梁出現計算失誤的情況,最大限度確保建筑物結構的穩定性。
               
                2.2 、框架梁、柱配筋方面存在的問題
               
                現如今,框架結構作為一種重要的結構形式在設計高層建筑當中得到了越來越普遍的應用,但是在對框架具體進行設計時,應當對頂層風荷載因素予以全面分析和探討,確保建筑高度和軸向力大小成正比關系,避免頂柱有偏心力的存在,所以頂層設計存在軸向應力,這些應力可能導致建筑截面有重心偏離的情況,故在設計時需嚴格根據有關標準對梁、柱配筋等開展詳細的計算。
               
                2.3、 框架結構的抗震性設計問題
               
                建筑物對結構高度以及結構型式有非常高的要求,所以在設計建筑總體框架時,特別是嵌固端位置,要嚴格控制混凝土強度,確保建筑框架結構的承載力是最大的,所以建筑物對混凝土強度要求達到C40左右。
               
                3 、建筑框架結構優化設計的對策
               
                3.1、 柱的抗震設計
               
                在框架結構之中,柱的抗震設計是開展多種設計活動的核心所在,為了確保柱的抗震更加合理,相應的設計人員應該考慮到作用力與剪力的要求,提升柱截面設計的有效性?梢栽谠O計過程之中以柱截面的標準高度與寬度作為參考,將剪跨比設計在2以上,并綜合相關標準和規范的設計要求開展優化設計活動,如果說剪壓比得到了有效保障,則應該設計3 N/mm2以下的柱端截面的平均剪應力[3]。
               
                縱向鋼筋需結合設計需求,以相關標準和實際規范要求為依據,對其配筋率加以合理設計,結合相應的標準提升配筋的效力,防止縱向鋼筋出現壓曲的情況,提高結構強度,但需要注意,在地震力持續影響下,常會出現柱端鋼筋混凝土層遭到破壞的問題。如果箍筋量不足則會導致其約束力不足,引起鋼筋出現膨曲,導致建筑物內部結構的穩定性無法有效提升,這也就要求相應的設計人員能夠結合相關標準與實際規范要求對箍筋加以科學設計。
               
                3.2、 提升梁柱中心線設計的合理性
               
                在建筑框架結構之中,梁柱中心線是確保設計符合優化要求的關鍵所在,這也就需要設計人員能夠給予足夠的重視。要能夠確?蚣芰号c框架柱中心線設計符合現行的相關標準與實際規范要求,確保梁柱中心保持重合,如果說中心線出現了偏移,那么應該對梁柱節點的受力情況加以分析,對受力與構造之間存在的關系進行深入探究。如果偏心距相對較大,超過了柱寬的1/4,那么可以通過水平方向加腋的方式進行處理,在這種處理方式之下,剪壓比以及承載力的計算應該忽視截面造成的影響,防止出現計算結構不夠準確的情況。
               
                3.3、 短柱處理
               
                在大跨度柱網框架結構的設計之中,需要對建筑物的框架柱與梁的關系進行深入探究。設計人員應該在實際設計過程之中,對短柱的構造加以有效處理,通過短柱箍筋的加密確?蚣芙Y構穩定性的全面提升,除此之外,如果有連續窗的過梁設計,容易導致外部框架形成短柱的問題,從而使構造措施能夠得到全面強化[4]。設計人員在建筑框架結構優化之中,應該對短柱問題加以充分考慮,通過多種有效的手段,對短柱問題加以合理的處理。短柱本身就有著抗震性能不足的特點,如果出現在框架結構之中,容易對建筑物整體結構的穩定性和安全性造成不利影響。在框架結構設計之中,樓梯間平臺梁的存在也會導致短柱問題的產生,而這也就要求相應的人員結合我國現行的抗震設計標準加以處理,確保短柱的抗震性能能夠達到預期要求。
               
                3.4 、對混凝土框架結構檢查井設計優化
               
                在傳統建筑工程建設之中,裝配式混凝框架結構設計需要引入多種介入模塊,而在這個過程之中也要對檢查井的連接方式和接入情況進行深入探究,確保檢查井的設置作用得到充分發揮。然而從設計的角度來看,當前階段建筑工程之中常用的施工方式為結合施工的具體情況調整施工方案,對砌磚井與預制井的作用進行考慮,減少施工過程之中混凝土模塊可能出現的變化與問題,確保預制井建設之中模具的使用量達到預期的要求,進而使建筑工程總體的設計方案能夠順利執行。
               
                3.5 、做好支管接入段設計優化
               
                在實際建筑工程施工之中,混凝土框架結構的支管介入角度和高度會隨著建筑工程的施工情況發生改變,這也對建筑實用的模具提出了更加具體的要求。在建筑工程建設之中,對于多種建筑參數有著較高的要求,計算方式不同,得到的結果也會發生相應的改變,這也就要求相應的計算人員能夠對模塊加以優化設計,確保多種模塊的應用范圍更加廣泛,確保模塊應用價值的全面提升,達到節約建筑資源的預期目的。
               
                3.6 、建筑框架結構基礎設計
               
                在我國,多數框架結構都是采用獨立基礎或者條形基礎,如此一來,規劃地基截面過程當中就應當充分考慮其承載能力和地基變形問題,更好地確保地基大小。在規劃地基表面淺基層過程中,不僅要對變形情況以及承載能力充分考慮,而且要遵循社會性原則,做好成本管理控制。設計框架結構基礎的過程當中,工作人員可選擇柱下條基方式,考慮節點部位基礎底部的面積,確保柱下擴展基層的寬度跟均勻性,又發現有不良情況出現,需要對地基基礎面積適當的加寬,確保其深埋可超過3 m,若是需要對地下室的地基承載力開展分析,則需做好防水工作,避免地下室外板出現延伸的情況,同時設計工作者在有關工作中需確保建筑框架結構后澆帶可達到相應的長度。設計過程當中,后澆帶應當間隔40m進行設置,這對建筑框架結構基礎,穩定性發揮著非常重要的作用[4]。
               
                3.7、 配筋結構規劃
               
                1)規劃框架外挑梁配筋。在施工過程當中,很多因素都會影響建筑結構,設計挑梁便是非常重要的一個方面。挑梁規劃過程當中,建筑結構應用功能以及占地面積,都會對設計質量造成一定影響,這是由于框架梁斷面以及外挑梁之間差別性較大。所以在設置框架梁主筋過程當中,向外挑梁上進行擴展,這種設計會對結構質量造成損傷,所以在計算研究過程當中,設計工作人員應當對框架外挑梁承載情況充分考慮與研究,科學合理地進行配筋,有效提高其承載力,確保建筑質量。
               
                2)針對框架柱配筋做好規劃。普通建筑結構過程框架柱配筋比率并不多,當有地震發生時,框架柱對較大扭轉剪力可進行幾大承受作用。由于雙向偏心因素影響,地震情況下,會對內柱造成損傷,配筋規劃過程當中,要對各方受力情況充分考慮,設計過程中,如果建筑結構存在松軟土質情況下,就需要增加對框架柱的配筋,并在實際設計時提升箍筋對混凝土的制約作用,所以常常利用菱形或者井字形設計框架柱扣筋模式[5]。
               
                3.8 、建筑結構內力分析
               
                工程結構水平作用力以及豎向荷載差別非常明顯,在對豎向載荷進行計算過程中,主要通過分層法以及彎矩二次分配方式進行計算,前者進行計算過程當中,主要利用固定端支護來替代上下兩層部分彈性支撐,并將各個樓層線剛度與0.9相乘,獲取內力值。然而,彎矩二次分配方式,需要對各個節點不均衡的彎矩進行計算與分配,并對相應的數值進行獲取。計算水平作用力過程中,應當運用反彎點法以及D值法,但必須要注意D值法應用過程當中,獲取結果更加準確。而如果梁和柱線具有較大剛度,反彎點法具有更好的精度,所以對于分析建筑內力因素,不僅非常的繁瑣而細致,而且要求工作人員必須對各個方面充分考慮,保證數值的獲取更加精準,確保建筑結構安全穩定。
               
                3.9 、荷載取值規劃
               
                只有選擇最不良的荷載組合,才能在設計過程中計算出最大的可承受外力,即荷載效應,這種荷載包括可變性及永久性的兩種,在建筑物框架承重水平達到極限狀態時,需要對抗力以及作用設計值一一對應計算。
               
                4、 結束語
               
                在建筑工程施工之中,框架結構的應用也存在著合理性不足,結構承載能力與預期要求不符的情況,這也導致框架結構的質量和穩定性難以達到預期要求,對整個建筑結構的安全性造成了較為不利的影響。這要求設計人員從框架結構的作用角度出發,做好對應的優化設計,確?蚣芙Y構設計的作用能夠得到充分發揮,推動建筑物建設質量的全面提升。
               
                參考文獻
               
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                [2]包銳.框架結構設計在建筑結構設計中的應用探討[J] .房地產導刊, 2020,211);:32.
               
                [3]李永飛?蚣芙Y構設計在建筑結構設計中的應用[J] .百科論壇, 2020,10(5):129-130.
               
                [4]秦海燕.框架剪力墻結構在建筑結構設計中的應用[J] . 建材與裝飾, 2020,16(13):92,95.
               
                [5]文博,劉皎.框架結構設計在建筑結構設計中的應用研究[J] .裝飾裝修天地, 2017,24(2):68-69.
               
                [6]凌小萍,建筑工程框架結構設計中常見問題分析[J] .低碳世界.2016,6(30):34-35.
               

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