建筑结构设计中框架结构设计的应用

陆遥

沈阳中煤设计研究院有限公司 辽宁沈阳 110000

随着全球经济的快速发展，各个行业都取得了很大的进步，建筑行业同样也不例外，现如今人们对建筑领域当中的框架结构关注度越来越高，钢筋混凝土框架结构目前已经被广泛应用到各个行业当中，梁板柱框架结构也受到了人们的广泛青睐。特别是近些年国家大力倡导低碳环保节能理念的应用，这也在一定程度上推动建筑框架结构的发展。将框架结构合理应用到建筑工程中不但可以节省更多的空间，而且还能更好地完善建筑室内设计。

1 框架结构特点

（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。

（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 建筑结构设计中框架结构设计的应用

2.1 合理设置基础系梁

在结构设计中，如基础埋深较大，则应利用基础系梁底层柱的计算长度来取值。如在±0.00的条件下设置系梁，系梁要以一层框架梁来设计，并可以短柱来设计系梁以下的柱体。若工程条件能够满足设计规范的要求，则需对其设置基础系梁。参照工程抗震的基本要求，设计中设计者需在两个主轴方向设置构造基础系梁，规定其界面高度为柱中心距的1/12至1/15。构造基础系梁纵向受力钢筋要为连接柱最大轴力设计值的1成，同时将其视为拉力值。基础系梁界面则应结合实际加以调整，确保配筋受力满足工程结构设计的基本要求。构造基础系梁顶标高数值与基础顶标高的数值完全相同。为了严格控制基础系梁计算的跨度，工作人员可将基础梁与独立基础台阶或雏形斜坡间的空鼓位置以素混凝土为原料开展浇筑施工，浇筑的高度需到达基础顶端，满足上述要求后方可浇筑基础系梁。如在设计中不设置基础系梁，则可使用素混凝土条形基础设置填充墙，并设置于框架柱中间，而未处于框架柱中间的墙体基础则可采用素混凝土基础形式[1]。

2.2 重视结构抗震设计

在框架结构中，想要使结构质量得到提高，还要重视结构抗震设计。目前为满足装修施工等需要，通常在建筑顶部设置吊顶等构件，使得柱间填充墙无法达到顶部。此外，在墙上任意位置进行门窗洞口设置，也将引起同样问题，最终导致结构出现短柱构造。而一旦发生地震，短柱具有较大刚度，容易吸收更多的地震作用，导致结构的剪切效应加大。在结构抗剪强度不足的情况下，就容易发生脆性破坏或交叉裂缝，继而导致结构破坏，严重时将引起倾覆。针对这一问题，还要加强框架结构抗震分析，使短柱楼层约束得到尽可能减弱，如采用铰接方式加强梁柱连接，并通过增加箍筋保证结构稳固，应尽量选择螺旋箍筋、复合箍筋等性能优良的箍筋，使结构受力性能得到增强。针对短柱范围，还应确保箍筋间距不超100mm，柱的纵向钢筋间距不超150mm。此外，在结构分析过程中如果发现结构抗震性能不佳，还可以通过安装外部抗震或加固设施增强结构稳固性。如采用刚阻尼器对地震作用进行吸收，减弱结构受到的冲击。安装固定杆等装置进行结构外部加固，也能使结构安全性得到增强[2]。

2.3 短柱设计

框架结构中，若柱净高与柱截面高度不足4或剪跨比不足2，则可判定其为短柱。短柱受到地震作用后，容易出现脆性破坏。由于短柱所承受的承载力和变形能力有限，会导致十分严重的建筑物损坏问题。因此在设计中，设计者务必采取有效的规避措施。短柱形成的原因主要有两类：①楼梯间半休息平台或结构某一位置出现错层问题，使两个框架梁间的框架柱净高无法满足设计要求。②填充墙设置不科学不合理，使框架柱两侧出现未设置填充墙的问题。部分虽然有填充墙，但其柱净高与柱截面面积的比值不足4，从而造成短柱现象。对此，设计人员应当结合实际提高柱的抗剪承载力，增强其变形能力。此外，还要采用复合箍筋，箍筋需沿着全高加密，注重结构布置的对称性,且每一侧纵向钢筋的配筋率应在1.2%以内，这里可采用外包钢筋等多种处理方式。

2.4 配筋设计

框架结构主要采用钢筋混凝土材料，钢筋用于对一定范围拉力进行承载，混凝土用于承载压力。按照《混凝土结构设计规范》，需要加强框架结构中梁、柱等构件的配筋管理，保证结构配筋率合理，以便使结构变形、裂缝等问题得到防治。实际在结构设计过程中，可以采用TAM、SATWE等软件完成结构配筋计算，对梁、柱等结构的刚度、柔度、强度等进行分析，保证结构设计的合理性。框架柱的配筋率一般较低，纵向受力钢筋配筋率在1%-3%之间，梁配筋率在0.4%-1.5%范围。在结构配筋计算过程中，通常选择最不利方向，在完成电算化结果比较后，通常采取较大值，以便使结构强度达到要求。针对框架梁外挑的情况，如果在梁下设置混凝土柱，还应认识到柱为偏心受压构件，并非构造柱，不能采取构造配筋方式，以免出现水平荷载作用下结构承载力不足。根据梁端可能发生的协调变形，还应将柱当成是竖向构件参与配筋计算，做好梁、柱节点处理[3]。

3 结语

在建筑框架结构设计中，需要考虑的因素较多，而且受到外部因素的影响，在设计中会出现诸多问题。为了更好地控制和规避上述问题，在工程设计中要求设计人员认真分析问题出现的原因，然后结合工程实际采取有效的应对措施和解决方法，以此提高结构设计的整体质量，促进工程顺利完工。