建筑框架结构设计问题及其优化策略

建筑框架结构设计问题及其优化策略

吴瑞峰

上海钢机科技有限公司   上海市   200437

摘要：现阶段，建筑的功能早已不限于遮风挡雨，建筑结构设计要根据不同用户的需求变化而呈现出多元化发展形态。对框架结构进行设计时，设计人员不仅要对每一个环节进行严格把关，还要认真总结在设计中遇到的问题，采取行之有效的改进对策，提高建筑结构的稳定性和安全性，为用户设计出质量过硬的建筑。

关键词：建筑工程；框架结构；设计问题

引言:建筑功能的完善与结构的多样化发展充分表明人们对建筑的依赖性与日俱增。所以，针对在结构设计环节中，一要确保结构稳定，二要保证结构实用安全，三要提高整个建筑的美观性。框架结构是常见的结构类型，对于建筑物整体性能有决定性的作用，为发挥该结构优势，要明确设计要点，优化设计方案，为用户带来更好的体验。

1 建筑框架结构设计原则

1.1平衡结构体系

框架结构应用范围比较广泛，安全系数较高，但会受到突发事件的影响，导致这一结构内部件被损坏。因此，设计人员要保持恰当的度，避免结构过于刚硬，但也不可过软，使刚与软彼此相得益彰，打造健全的平衡结构体系。从这一角度来看，刚度设计是尤为重要的一环，广大设计人员需采取有效的措施对刚度进行把控。

1.2层层设防降低结构风险

稳定的建筑结构与设计人员的精心设计密不可分。为了降低建筑结构所面临的风险，设计人员要在原有的结构基础之上设置更多防线，提高结构的抵抗力，即使发生突发情况，也不会对结构造成致命影响。各道防线会在关键时刻发挥作用，彼此互为支持，用于抵抗外力所带来的影响。

1.3抓大放小

设计人员虽然要在结构设计中全面保障结构的安全性和可靠性，但却要意识到所有结构体系并非万能。在不同结构中要采用不同的构件，要根据不同的性能、用途等需求选择相应的构件，一旦确定结构体系，就要对大量的构件进行组合。每一种构件在结构中均不可或缺，一旦结构遭遇突发事件，这些构件会在关键时刻发挥作用，为整个结构的安全提供保障。同时，框架结构比较复杂，需要各类构件组合应用外，还要明确主体结构与次要结构，一旦结构受到外力的影响，次要结构会成为应对问题的“先锋”。比如，对钢框架结构进行设计时，设计人员首先要明确结构的薄弱环节，然后在这些位置设置梁，便于其在关键时刻发挥作用[1]。

2 建筑框架结构设计问题

2.1设计图纸内容不完善

设计图纸是后期施工的依据和基础，然而，如果设计图纸质量缺乏保障，就会影响设计的质量,其主要表现如下。（1）如果设计人员在设计的过程中不能对每一个环节进行合理设置，或者无法保证数据的准确性，严重会降低整体结构稳定性。（2）设计图纸与施工现场情况有出入，则会严重影响工程质量。（3）由于建筑层级不同，因此，需结合其具体的层级设置不同钢筋，而且结构标准不一致，若仅在图纸中进行标注，就会影响施工正常开展。

2.2计算模型不明确

如果力学模型不科学，在实际面积计算时，就会影响计算结果的准确性。一旦墙体面临大量集中力，集中力在墙体和基础的作用下会扩散至地基。但这种扩散往往会受到相关因素的影响，而且底层经常面临受力不均匀的情况。如果设计人员在设计时过分关注集中力除以墙段长度所得到的平均线荷上面，然后明确基础宽度，就会导致局部基础宽度不足。

2.3抗震设计重视程度不足

建筑结构的稳固性与人民的生命财产安全息息相关，一旦建筑所在地发生地震，建筑是否具备优秀的抗震性能则显得尤为关键。因此，在框架结构设计中，抗震设计是尤为重要的一环。然而，部分设计人员并未对这一部分的设计予以高度重视，给建筑带来很大的安全隐患。设计人员虽然会不断完善结构设计，但若无法对柱截面宽度和高度进行合理控制，或者无法保证这两项技术参数符合抗震标准，就会影响建筑结构的延性，更会影响箍筋的约束性，一旦纵筋丧失基本约束，就会不断膨胀，发生扭曲[2]。

3 建筑框架结构设计问题解决思路

3.1提高设计的严谨性

设计人员要意识到结构设计在整个建筑工程设计中所处地位，对每一个环节进行缜密、仔细的设计，才能达到理想的设计效果。设计方案决定了质量、成本等环节。因此，为了保证整个工程质量符合要求，设计人员要不断优化方案的内容，保证设计内容全面、数据准确。

以宁波日星铸业有限公司大中庄扩建项目为例，笔者全程参与施工图设计。在进行设计图纸绘制时，绘制内容涵盖范围全面，如工程变更联系单在内的内土建、桩基、钢结构、安装工程、设备基础工程、动力电工程、厂区道路、雨、污水工程，这些内容缺一不可。不仅如此，笔者还负责回答施工人员提出的问题，为施工提供相应指导，使其能够更好的了解设计图纸的内容，明确设计意图。

再以杰克国际收购技术国产化基地项目为例，笔者在本项目中主要负责设计图纸绘制与项目落实。在这一项目中，笔者需考虑影响混凝土框架主体结构的外部因素，若不能对其进行合理预防和控制，会导致框架出现严重变形或不规则沉降的情况。因此，在正式设计之前，笔者提前对工程所在地展开调查，仔细分析诱发混凝土结构整体倒塌的常见因素，结合本项目的建筑特点，将缓冲层面设置在相关楼层和建筑应力层之间，从而有效降低建筑发生不良变形的情况。

3.2优化计算过程

建筑框架结构中所涉及的组件类型众多，数量巨大，每一个组件包含不同的技术参数，在对其进行计算时，需结合组件的具体参数，才能保证计算结果准确。影响计算结果的因素比较多，若不能对这些因素进行有效控制，就会影响工程质量。为了保证计算结果准确，提高计算效率，设计人员可利用计算简图进行计算，保证简图与工程实际情况一致。然而，在实际操作的过程中，计算简图是否可以充分满足涉及人员的要求尚未可知，这是由于建筑结构设计所包含的要素较多，而且会受到许多不确定因素的影响，这样就会影响到简图的合理性。鉴于此，设计人员在选择简图时，要仔细分析影响简图合理性的相关因素，然后采取有效的防范措施，对不利因素进行有效规避。除了设计简图之外，设计人员还要发挥出专业计算软件的作用，减少人为计算误差，提高结果准确性[3]。

以中国海南海花岛1#岛F区海洋世界工程项目为例，笔者主要负责钢结构外表皮的结构设计工作。笔者所负责的结构与传统的钢结构设计存在一定的区别，表皮刚结构呈现出不规则的特点，这会增加建模难度，需利用专业的软件才能做出符合实际情况的模型，并对其进行准确的计算。笔者查阅国外类似的案例和相关资料后，使用犀牛软件建模MIDAS软件进行计算。通过这种计算方式，不仅可以实现顺利出图，还能解决造型问题，也为后续施工带来许多便利。

3.3注重结构抗震设计

在整个框架结构设计中，抗震设计是非常重要的内容，设计人员通过精心、合理的设计，赋予建筑以优越的抗震性能后，不仅可以保证建筑在关键时刻依然稳定，还能降低建筑对人民生命财产安全所带来的威胁。设计人员要结合实际情况和建筑工程的特点，对建筑结构的抗震性能进行优化。通常，设计人员需对梁刚度进行准确计算，确定其符合建筑的需求。并且，为了达到理想的抗震效果，设计人员还要确定最终负弯矩比值，明确配筋位置和具体数量。

以天伦水晶城工程项目为例，项目主要以高层住宅为主，工程难点是位于本项目小区西北角的商业和公寓综合楼。经过慎重考虑，项目组对商业和公寓综合楼进行设计时，主要采用转换结构，详情如下：公寓主要结构是剪力墙，底商主要结构是框支梁与框支柱。在抗震设计方面，工作人员对结构进行设计时，将框支梁、框支柱抗震等级提高l级。

总之，在框架结构设计中，设计人员要采取有效的措施，提高工程的安全系数，一方面要对影响施工质量的因素进行合理控制，另一方 面要对施工质量进行全方位的把控，减少质量缺陷。同时，要认真学习先进的抗震技术，使其在实际工程中展示出强大的功能，使建筑拥有理想的抗震性能。

4 结语

总之，设计人员要明确框架结构设计的要点，以及影响设计的具体因素，不断优化设计过程，采用科学的理念和方法弥补设计漏洞，保证整体框架符合工程建设要求，坚决杜绝质量问题的产生，保证后续施工及使用安全。

参考文献：

[1]赵志强.建筑框架结构设计问题及要点[J].砖瓦,2022(03):87-90.

[2]陈伟丽.基于现代建筑框架结构设计探究[J].地产,2019(20):57.

[3]蔡仁芳.框架结构设计在建筑结构设计中的应用[J].居舍,2018(21):103.