现代建筑中框架结构设计

郑德凤

（汉嘉设计集团股份有限公司山东分公司，山东 济南 250000）

随着社会经济的快速发展与城市化进程的不断推进，我国建筑工程建设规模不断扩大，在现代建筑建设中，框架结构得到了广泛应用。

1 现代建筑中框架结构特点

随着建筑行业的快速发展，框架结构建筑数量逐渐增多，人们对框架结构建筑工程的关注度也在不断提升。通过对框架结构进行合理应用，可以让建筑工程空间得以节省，同时对室内设计具有积极影响。现代建筑中框架结构特点可以归纳为以下几个方面。

（1）现代建筑框架结构施工中原材料使用相对较少，可以让施工成本得到有效降低，并可以让建筑空间得到灵活划分[1]。

（2）可以让建筑平面布置的灵活性、协调性得到保证，在一些空间相对较大建筑工程中，框架结构设计优势较为明显。

（3）梁柱结构标准化程度容易实现，可以在建筑工程质量得到保证的同时，缩短施工工期，进而保证施工进度计划全面落实。

（4）现浇混凝土框架结构建筑工程具有较高的整体性、刚性，利用科学设计方法可以多样化改造梁柱截面形状，让人们对结构设计多样化需求得到满足。

2 现代建筑中框架结构设计原则

2.1 建筑结构设计原则

在现代建筑中，结构设计的主要目的是帮助建筑抵御自然界生成的荷载，同时服务于人类对空间的应用需求与美观需求，通常情况下，结构自身之美蕴含在建筑形象中。在现代建筑结构设计中，设计师应遵循一定的原则。

（1）应判断建筑可行性。通过分析、计算，提供给建筑设计师修改意见、条件意见，完成结构形式、结构体系确定工作。

（2）应对结构变形、承载力、稳定性、抗倾覆技术问题予以积极解决，对连接构造、施工方法进行细化处理。

（3）应保证空间结构承重体系、稳定体系的可靠性，保证建筑结构在日常荷载影响下具有平衡稳定性，同时可以对风荷载、地震荷载予以抵御，结构动力性能相对较好。

（4）现代建筑结构设计应遵循统一性原则，保证材料性能、结构形式高度统一，不同材料应具有差异化结构选型，提升整体合理性、经济性[2]。

2.2 框架结构设计原则

框架结构是建筑结构形式中的重要类型，在框架结构设计工作开展中，设计师应遵循以下基本原则。

（1）刚柔适度原则。建筑框架结构刚度如果过大，就会影响其整体柔韧度，柔度如果过大，就有可能导致框架变形情况产生。在建筑框架结构设计工作中，设计师应遵循刚柔适度原则，对框架结构刚柔度予以严格把控，保证刚柔度设计合理性、科学性，避免因外力影响让建筑工程受到损坏。

（2）主次分明原则。在框架结构中，不同构件具有不同作用，设计师应遵循主次分明原则，确保其整体结构具有良好的协调性、统一性，在外力作用影响下，建筑结构各构件依然能发挥其作用，共同形成对外力破坏进行抵抗的能力

（3）多道防线原则。设计师应在框架结构设计工作中遵循多道防线原则，一方面，应保证建筑工程可以顺利投入使用，且使用寿命满足整体投运要求；另一方面，应保证在外力侵袭、破坏下，其整体结构与居民均具有安全性，让建筑结构外力抵抗能力得到保证。

3 现代建筑中框架结构设计问题

3.1 民用建筑

在民用建筑框架结构设计中，当前存在的主要问题体现在以下几个方面：（1）在部分建筑框架结构设计中，存在缺少人性化设计。建筑结构框架设计科技投入过高，但是没有做到因地制宜、经济实用、就地取材，这会让整体成本加大，且会造成资源浪费问题。与此同时，在部分建筑工程中，存在技术大量引进，但是与实际需求偏离情况，如居住环境结构过于形式化，没有对当地土壤、气候条件予以考量等。（2）在民用建筑结构设计中，存在框架整体选材不合理现象。此类问题会对建筑框架产品综合质量造成不利影响，缩短建筑框架使用寿命[3]。

3.2 工业建筑

在工业建筑框架结构设计中，存在设计师考量不全面的问题。工业建筑框架结构设计、施工、使用、材料投入以及管理等内容具有密切联系，如果设计师没有对整体框架结构全生命使用周期及建设全过程进行考量，就可能让其产生设计问题。与此同时，在现代工业建筑中，其施工过程中会有渣、烟、尘、毒、湿、噪声污染产生，如何在建筑中框设计中贯彻绿色环保理念，并以结构设计减少未来可能出现的污染问题是设计师需要考量的重要内容。

4 现代建筑中框架结构设计策略

4.1 基本措施

在民用建筑框架结构设计中，应对技术、建材进行合理选择，控制成本投入，保证产出质量，让优良的室外环境与建筑室内环境得到有效结合，共同提升住户居住品质。在此过程中，设计师可以在设计方案中适当融入具有当地特色的元素，并积极使用当地特色建材。在工业建筑结构设计中，设计师应对材料选择工作予以严格开展，避免有偷工减料行为出现；与此同时，因对结构材料耐火等级、耐压等级进行全面分析，并积极使用吸声材料、绿色材料，为绿色工业建筑发展起到推动作用。

4.2 案例分析

以建瓯家居建材生活广场为例。该项目位于福建省建瓯市，南临瑶坪路、北邻建瓯西站、东临站前路。该项目包含1#～12#，及B3、B4地块地下车库，其中4#、5#主楼部分为办公式公寓，1#为红星美凯龙综合建材商场，其他楼座均为商铺式建材商店。此次项目负责1#、2#单体及北区地下车库结构设计，建筑面积约6万m2，其中1#为大型框架结构。在框架结构设计工作开展中，设计师主要做好了以下基本工作。

（1）科学设置基础系梁。在建筑工程框架结构设计中，如果建筑工程基础埋深相对较大，那么设计师可以对基础系梁进行使用，让底层柱计算长度得以减少。如在±0.00以下进行系梁设置工作，设计师可以依照一层框架梁进行设计，针对系梁以下柱，可以将其视为短柱进行处理。针对系梁截面高度，可以根据柱中心距1/12～1/15进行取值；针对构造基础系梁纵向受力钢筋，可以依照连接柱最大轴力设计值10%作为压力、拉力进行计算。与此同时，可以适当增加基础系梁截面，保证计算配筋数量可以让构造配筋要求、受力要求得到满足。也就是说，如果需要设置基础拉梁，应将其尽量设置在框架柱之间，若是墙体不在框架柱之间，那么可以使用素混凝土基础；如果不需要设置基础系梁，那么填充墙可以使用素混凝土条形基础[4]。

（2）判定处理结构薄弱层。薄弱层主要指的是在强烈地震影响下，结构首先屈服，并有较大弹塑性位移出现的部位，在结构设计过程中，应保证此类部位承载力可以满足抗震要求。第一，薄弱层判断。在薄弱层判断工作中，现阶段，主要可采用计算判定、个人制定以及强制认定3种方法。如利用PKPM的SATWE软件，就可以结合个人经验，通过计算明确建筑工程结构薄弱层，在具体计算中，如果结构有转换层存在，竖向抗侧力构件非连续构件，那么会强制认为此层为建筑工程结构薄弱层。第二，薄弱层处理。为做好薄弱层处理工作，设计师可采用基本方法是增加整体抗侧移刚度，让该层梁截面、柱截面得以扩大。与此同时，如果整体条件允许，设计师可以采用改变层高、减少基础埋深的方法进行处理。在具体处理过程中，如果发现薄弱层无法避免，设计师应在结构计算以及结构出图过程中，根据科学规定，采取一定处理措施，计算薄弱层抗震剪力乘1.15放大系数，验算结构楼层屈服强度系数。依照构件实际配筋及材料强度标准值，可以完成楼层受剪承载力计算工作，依照计算结构与罕遇地震作用标准值，可以完成楼层弹性地震剪力比值计算工作。

（3）注重楼板开洞结构。在该工程项目中，设计师对楼板开洞结构计算工作给予了高度重视。现阶段，楼板开洞结构在我国建筑工程框架结构中得到了广泛使用，如果开洞面积在楼层面积的1%～30%，那么可以判定其为平面不规则形式，对此，应在计算时对软件进行合理选择。如在使用PKPM软件时，针对SAT、TAT、IVE，就可以利用两种方式开展具体处理工作，TAT软件应用中，会定义无楼板节点为弹性节点，说明此节点不会受到剐性楼板假定限制。通过对平面内刚度进行计算，可以保证结构设计与实际情况高度相符，在具体计算中，首先应对弹性膜或弹性节点予以正确定义，然后在后续计算工作中利用总刚计算法。

（4）处理框架梁柱偏心问题。在工程建设中，因为建筑专业需要，需要保证外墙和柱边平齐，在此工作中，针对框架梁设计工作，设挑耳和与柱偏心是设计人员的主要选择方向。如果选择设挑耳，那么需要确保框架柱中心和框架梁为中心对齐状态，让梁柱受力均匀，但填充墙上部纵筋、下部纵筋锚固工作存在一定困难；如果设置框架柱和框架梁偏心，那么在地震影响下，可能会出现梁柱节点核芯区受剪面积不足现象，进而对柱产生扭转情况，对此，设计师可以针对外框架梁利用设挑耳方法，让填充墙偏心问题得到有效解决。

（5）合理选用计算参数。在建筑工程框架结构设计中，设计师应对计算参数进行合理选用。结合该建筑工程项目，首先，设计师应重点选用梁扭矩折减系数，在现浇框架结构中，如果梁两边没有弧形梁、楼板，可以将其扭矩折减系数设为1.0；如果两侧有楼板存在，需要折减梁扭矩，一般情况下，其折减系数是0.4。其次，设计师应对梁端负弯矩调整系数及梁弯矩放发系数进行合理选用，避免因此产生材料浪费现象，并保证施工工作顺利完成[5]。

5 结束语

综上所述，建筑工程结构设计师遵循刚柔适度原则、主次分明原则以及多道防线原则，通过科学设置基础系梁、判定处理结构薄弱层、注重楼板开洞结构、处理框架梁柱偏心问题以及合理选用计算参数的主要策略，可以让建筑工程中框架结构设计工作得以高质量完成。