框架结构设计在建筑结构设计中的应用
何琰钰
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何琰钰,. 框架结构设计在建筑结构设计中的应用[J]. 中国设计,2023.12. DOI:10.12721/ccn.2023.157258.
摘要: 随着我国建筑行业的快速转型,做好建筑设计是保证建筑施工质量和促进建筑行业健康发展的必由之路。框架结构能有效地提高建筑物的使用面积,并能使建筑物的布局更趋合理,被广泛应用在建筑工程中。在建筑结构设计中,要做到合理利用框架,使其优点得到最大限度的发挥,从而提升其设计水平。本文通过对框架结构设计的重要意义和特点的分析,论述了在建筑结构设计中应注意的问题。
关键词: 建筑结构;框架结构;设计
DOI:10.12721/ccn.2023.157258
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1框架结构设计特点

1.1 高空间利用率

框架结构在建筑结构设计中的应用,其最大的技术特征之一就是空间利用率高,这一点体现在:在框架设计中,每一个区域都使用了一条直线,并对建筑工程中的功能和结构部件进行了设计。尤其是能够提高建筑工程的室内空间利用效率,增加室内使用面积,防止因建筑工程内部的空间结构太过复杂而造成的土地资源浪费和资源利用效率低下等问题。

1.2高设计效率

在特定的使用过程中,框架结构的设计是高效的。高的设计效率是指设计者可以根据某一项设计内容,在实际的设计过程中进行重复,从而实现建筑结构的设计操作。从整个建筑物的设计周期来看,整个设计周期较短,可以有效地控制建设项目的造价。同时,采用连续化的设计方法,可以减少设计错误,为以后的建设工作提供支撑,并能有效地提高工程的工作效率。

2框架结构设计在建筑结构设计中的应用要点

2.1地基设计

在进行框架结构设计时,可以采用条形基础,也可以采用独立式基础。从而达到了满足施工需要,并能确保其稳定的目的。在进行浅层基础设计时,必须对其变形进行分析,并按照承载能力的要求对其进行优化,并兼顾造价控制。对框架式地基,可以采用柱下条形基础,观测节点的位置,并依据地基条件进行设计。在施工过程中,要将立柱下扩底的条件考虑在内,既要满足施工需要,又要保证施工的均匀性。在遇到这种情况时,可以采取拓宽基础的方法,把基础的宽度控制在3米以上。在设计时,不仅要考虑后浇带的长度,而且要保证后浇带的间距,以保证基坑的稳定。在工程实践中,一般情况下,设置后浇带间距应控制在40米左右,这样才能确保施工质量。

2.2梁柱中心线设计

在设计时,通过对梁-柱中线的设计进行优化,并按照相应的规范确定其中轴线,从而进一步提升结构的设计质量。在设计时,要保证梁的中心位置一致,如果出现梁柱轴线偏离,则要对其进行受力分析,以确定其受力和结构的相互影响。为进一步优化设计创造了有利的条件。

2.3短柱处理设计

在建筑结构设计中,对大跨框架框架梁和柱之间的关系进行了研究,提出了短柱的构造方法,并通过对短柱配筋的加密来增强框架的稳定性。由于短柱的抗震性能不佳,目前已有多种短柱出现在框架结构中,若不加以适当处理,将直接影响到结构的安全。例如,在窗户的过梁设计中,可能出现短柱,并对其起到了一定的作用。另外,楼梯井平台梁处会出现短柱的情形,为避免影响结构的设计结果,需进一步改进。在实际工程中,应结合构件的受力需求和相应规范,采取行之有效的措施,以规避短柱产生的不利影响。通过对短柱的优化设计,提高了框架结构的抗震能力,从而提高了建筑物的整体抗震能力。

2.4抗震设计

在框架结构的设计中,地震反应是一个非常关键的问题,它直接关系到建筑物的安全性和稳定性。柱端地震反应对结构的影响很大,因此,在进行结构设计时,必须综合考虑地震作用和剪切力对框架结构的影响,对其进行综合分析;柱端的优化设计。在进行结构抗震设计时,要充分考虑柱的规范高和宽,并使其具有合理的剪跨比,通常应大于2。设计时要严格遵循相应的规范,以免产生不合理的剪切比,从而影响工程的实施效果;为保证剪切力不超过3 N/mm2,在设计中要注意对立柱端部的剪切应力进行合理控制。从规范的角度出发,提出了加强纵筋配筋率的措施,以确保建筑物的抗震性能;该方法能有效地防止钢筋弯曲变形,保证了结构的强度满足设计要求。地震时,柱内的钢筋混凝土层可能受到破坏,如果箍筋数量不够,则对钢筋的约束力就会下降,很难保证结构的稳定,从而影响到整个结构的工作性能。在此基础上,提出了合理的配箍法,保证了建筑物的抗震要求,并采取了行之有效的措施;例如,在建筑物的外侧设置一根固定柱,以增强建筑物的稳定,防止建筑物在地震作用下发生破坏。还可以在室内设置防震设备,例如地震缓冲器等等。

2.5配筋设计

钢筋在框架结构中起着举足轻重的作用,随着施工项目的增多和规模的增大,钢筋混凝土结构的使用越来越引起人们的重视,并有必要对其进行优化。

1) 考虑框架结构的外挑梁的配筋问题。在建造的时候,有许多因素都会对建筑物产生影响,其中挑梁的设计就是其中之一。在挑梁的规划过程中,由于框架梁的截面和外挑梁的尺寸差异很大,因此,建筑的使用功能和占用的空间都会对设计的质量产生一定的影响。因此,在安装框架梁主筋的时候,若直接将其延伸到外挑梁上,这样的设计会破坏结构的质量。设计者要充分考虑和研究外挑梁的受力状况,科学、合理地配筋,才能有效地提高结构的承载力,保证工程的施工质量。

2)框架梁配筋的调整。框架梁显示的配筋是梁按强度计算的配筋量,从而解决梁的裂缝宽度超限和“强剪弱弯”的问题。

2.6边柱节点设计

随着建筑物高度的增大,其内部结构所承受的荷载也随之增大,这就需要进行相应的设计。边柱连接是一种非常复杂的结构形式,它会对结构的整体性能产生很大的影响,而且由于顶部风荷载的作用,很多房屋顶部都会出现柱子偏斜的现象。这使得结构最上层的边柱节点偏差只有柱高的1/2,严重影响了建筑的施工。在设计时,要对边柱连接进行优化,即:顶层框架内的梁柱不能少于2个,且柱子的宽度要比梁宽大。在这种情况下,可以在设计时,在角筋和角筋之间插入主筋,并根据施工需要对其进行适当的调整,从而获得较好的设计结果;它可以改善建筑物的设计品质,进而增强建筑物本身的功能。

2.7结构内力计算设计

在实际工程中,垂直荷载与水平荷载存在着较大的差别,因此,在进行计算时,应注意选取适当的计算方法。在垂直荷载的计算中,可以采用弯矩二次分配法、分层法等方法,其中,弯矩二次分配法需要对各结点的弯矩进行分析和计算,并据此进行优化设计。按分层方法设计时,可以采用固定端支护,代替上层和下层的弹性支撑,并考虑楼板的线性刚度,从而得到内力。横向受力的计算可以采用 D值等方法,但在梁和柱线刚度很大的情况下,通常采用 D值方法,可以提高计算的精度和可靠性;为了防止影响结果的准确性,必须选用反弯点法。建筑物的内力分析是一项相当繁琐的工作,必须确保每一个步骤都精确无误,才能让计算充分地利用,才能为结构的设计提供一个可靠的参考,从而确保设计的结果。

2.8 荷载取值设计

在框架结构的设计中,在选取最不利载荷组合时,可以准确地求出其所能承载的最大外载荷,这个数值一般用载荷效应来表示。荷载的影响可以划分为可变荷载与永久荷载两类,在建筑结构的设计中,在建筑结构的承载水平到达临界值时,必须使用反作用力与作用设计值一一对应地进行计算。根据分析的结果,得出建筑的结构荷载取值范围。

3结论

在建筑工程结构设计中,采用框架结构同样也存在着不合理、承载力不符合期望的状况,这也使得框架结构的质量、稳定程度都不能满足人们的需求。给建筑物整体的安全带来了相当大的负面影响。这就需要设计者站在框架结构的工作原理上,进行相应的优化设计,保证框架结构的功能得以充分发挥,从而促进建筑工程结构的安全性。

 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,2020,21(11):32.

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