建筑结构设计中框架结构设计的应用

建筑结构设计中框架结构设计的应用

柳琪

联创新锐设计顾问（武汉）有限公司 ，湖北 武汉市 430000

摘要：在建筑设计过程中，设计师应高度重视结构的现状，关注各种结构形式的基本力学性能，以及材料对结构的影响等重要结构概念。对工作的正确认识，以及结构概念在设计中的灵活运用，使设计更加完善合理。因此，应继续加强建筑结构设计技术的应用和推广，确保工程质量，使整个建设工程具有较强的安全性和稳定性。

关键词：框架结构设计；建筑结构设计；应用

引言

当前，在社会快速发展的背景下，极大地促进了我国建筑业的快速发展。人们的生活水平也日益提高，对建筑造型和功能提出了更高的要求，这些也对建筑工程的结构设计提出了越来越高的要求。框架结构是建筑设计中广泛采用的一种结构形式。提高设计水平可以充分利用建筑空间，提高建筑空间的利用率。正因为如此，框架结构在建筑结构设计中的应用越来越普遍。但在具体设计中还存在一些问题，对建筑的整体质量影响很大。

1框架结构设计的主要内容分析

1.1框架结构的基本含义

框架结构的主要构件是梁和柱，它们最重要的作用是承载整个建筑。随着现代建筑业的迅速发展，墙体的功能也发生了变化。最重要的功能是墙。与传统建筑形式相比，墙体在分隔室内环境方面起着两大作用。墙已经失去了应有的承重功能。而如果在新型保温材料中应用墙体保温材料，可以大大减轻建筑工程的整体重量，这无疑对框架结构的设计更为有利。

1.2框架结构的基本特点分析

目前，随着建筑工程高度的增加，建筑工程竖向构件的自重和荷载都在增加，因此有必要增设柱、墙以增加其支承力。另外，建筑工程构件应承受地震荷载、风荷载，各种荷载均为非线性竖向分布荷载，这对建筑工程高度、地震荷载等高度非常敏感。当建筑层数较少时，在建筑荷载设计中只需考虑恒载和部分动载。对墙、柱和楼梯的要求相对较低。当其他结构满足设计要求时，上述结构基本能满足设计要求。在钢框架支撑体系的设计中，如果没有特殊的承载要求，就不需要增加柱、梁的尺寸，通常只需要增加板即可满足设计要求。但在高层建筑的设计中，应综合考虑抗剪、抗变形、抗弯矩等问题，综合考虑结构布置和特殊材料的应用。在建筑框架结构施工中，梁柱可以通过铰接或刚性连接形成承重结构，有效地抵抗建筑物内的水平和竖向荷载。框架结构施工技术的优点是可以结合空间布局的实际需要，可以节约建筑材料，能够满足规范化、定型化的要求。另外，框架结构的强度和刚度都比较大，可以有效地提高建筑工程的抗震性能。

1.3框架结构设计的基本原则分析

目前，框架结构设计的总体原则比较简单，主要包括以下几个方面：第一，刚度和柔度。众所周知，框架结构本身不仅需要承受建筑物本身的重量，而且必须保证其具有高度的柔性。基于此，既要保证框架结构具有良好的刚度和柔度，又要保证结构的刚度和柔度。必须避免结构本身太软，无法支撑整个建筑，框架结构的刚度会影响其柔韧性。第二，多层保护。高层建筑建成后，往往受到多种因素的影响。要保证整个框架结构的整体安全，就必须进行层层防护，以更好地保证整个建设工程的质量。第三，主次分离原则。在框架结构中，不同的构件具有不同的功能。设计师应遵循主次分明的原则，确保整体结构具有良好的协调性和统一性。建筑结构构件在外力作用下仍能发挥作用，抵抗外力的破坏。

2框架结构设计在建筑结构设计中的应用

2.1薄弱层判定及处理

2.1.1薄弱层的判定

一般来说，推框架式结构的薄弱层可以从以下几个方面来判断。一是个人指定，即在建筑结构软件中，设计人员根据相应规范直接指定施工中的薄弱层，以便进行处理。其次，在确定薄弱层的过程中，可以通过数据计算来完成。最后采用实地考察的方式进行判断，通过敲击和专业设备的确定来判断薄弱层。

2.1.2薄弱层的处理

框架结构中薄弱层的存在，在一定程度上会对建筑结构的抗震性能和稳定性造成很大的隐患。因此，在建筑结构设计过程中，需要进行相应的处理。常用的方法是增加柱截面、梁截面和减重墙的厚度。在多层建筑结构设计过程中，若难以避免薄弱层的出现，则需对屈服强度系数进行两次校核。如果验证结果小于0.5，则需对框架结构进行两次调整，以确保建筑物的安全。

2.2边柱节点设计

随着城市化建设的不断加快，无论是民用建筑还是工业建筑，大多以高层或多层形式出现，正是由于建筑工程高度的增加，建筑工程的内部结构压力逐渐增大。边柱节点的设计一直是建筑工程框架结构设计中的一项复杂工作，尤其是高层框架结构顶层风荷载的设计。在大多数高层建筑的顶部，都会出现房间柱偏离中心的现象，使高层建筑的顶部侧柱节点偏离中心的距离仅为柱截面高度的0.5倍。一旦出现此类问题，需要相关人员结合建设项目的实际情况进行整改。在高层建筑的顶层框架中，通常需要两根以上的柱和梁，柱的宽度要求远远大于梁的宽度。对此，框架结构设计人员在实际的建筑框架设计中，要将主筋插入到建筑的边柱转角处，此外，还需要结合建筑工程的施工情况进行整改，值得注意的是一定要切合实际。

2.3地下室顶板预应力无梁楼盖施工

在地下室结构施工中，要严格按照结构设计方案和建设工程的施工要求，最大限度地节约施工空间，提高地下室净空的利用率，起到简化施工过程的作用。地下车库无梁楼盖面积较大，与主楼墙体相连，大大增加了工程施工难度。在该建筑的实际施工中，建筑要求在主楼相邻一跨内设置四条后浇带。根据预应力板的施工，采用分块法施工。施工结束后，立即进行主体施工。施工人员应对边界位置的预应力端部预埋问题进行处理，可采用端部预埋技术解决。在实际的水泥灌浆施工中，水泥浆一旦流入管道，就会影响预应力筋的正常贯入。在高层建筑施工过程中，采用顶板预应力无梁盖楼施工技术不但可以确保工期，又能最大限度地提高施工效率。

2.4纵向框架设计

除了横向宽度的设计问题外，纵向框架的设计也需要做相应的施工。通过实际分析，普通的纵向连续梁很难有效地满足多层建筑的设计施工工作和抗震性能。为了更好地克服这一问题，必须做好主梁上部加固、次梁上部加固和柱间结构。同时，还可以将纵梁相互贯通，从而有机地缓冲和综合纵向力和横向承载力，进而完成整体力的分散和缓冲。从而保证框架的纵横向设计，从而提高建筑物的抗震能力和稳定性。

2.5防震设计

框架结构设计中最需要解决的问题是抗震问题。由于框架结构设计中厂房设备数量多、荷载力大，抗震效果差，因此有必要做好抗震准备。在结构框架的设计中，宜将延性好的材料作为模拟材料的可选材料之一，钢筋混凝土可作为框架结构的支撑材料。在铝合金和玻璃材料的帮助下，可以设置工厂地板的墙壁，并且可以使用钢板和混凝土作为地板建筑的材料，以增强建筑结构的抗震性能。同时，在框架结构体系的设计过程中，最常见的结构体系是剪力墙，它可以减少承重墙以外的墙体数量。降低了框架结构中车间的压力和负荷，使框架结构的设计更加科学。通过优化设计方案，设计人员可以在设计过程中进一步降低顶板斜梁的压力，采用下弦杆张拉法改变力的传递路径，减少配筋量，提高阻尼效率。

结束语

在建筑工程中，框架结构的应用也存在着合理性不足，结构承载力达不到预期要求，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造成更为不利的影响。这也要求设计人员从框架结构作用的角度做好相应的优化设计，以保证框架结构设计的作用得到充分发挥，促进建筑施工质量的全面提高。

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，(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，(11)：32.