框架结构设计在建筑结构设计中的应用

框架结构设计在建筑结构设计中的应用

姚琪

海宁市国土空间规划设计有限公司 浙江省嘉兴市海宁市 314400

摘要：在当前阶段，我国的建筑项目取得了快速的进步，同时，对于建筑结构的设计也变得愈发关注。这个领域的设计被认为是其主要的部分。通过采用框架结构，能够增强建筑的空间效益，并且让整体的建筑布局变得更为科学。所以在进行建筑结构的设计时，需要确保框架结构的有效运用，并最大化其优点，以便提升整体的建筑结构设计质量。

关键词：框架结构；建筑结构设计；应用

引言

目前，框架结构是建筑工程中最常见的一种构造方式，其稳定性和安全性都相当出色。而且，其灵活的分割、易于储存、轻质的自身特性也是框架结构施工技术的一大优势。这也是为什么越来越多的施工单位开始采用它的主要理由。然而，尽管如此，框架结构施工技术在实际的建筑施工过程中依旧存在许多问题，并对整个建筑的施工品质造成了一定的影响。因此，建设公司需要紧密关注建筑业的进步，大胆尝试和研究，确保框架结构施工过程中出现的问题能够得到有效处理，从而为建筑业的持久发展提供支撑。

1建筑框架结构设计的意义

在建筑项目里，框架结构作为一种负重的构造，主要依赖于梁与柱的坚固连接。在这种框架结构中，梁与柱可以一起承受水平和垂直的负荷，因此它是建筑结构的关键部分。框架结构的优势在于其质量轻，所需材料较少，空间设计可以满足灵活性的需求。然而，为满足人们的个性化需求，建筑的形态也在持续变化，许多建筑的形态并未遵循规定的原则。若坚持采用传统的建筑设计手法，常常会引发各种问题。传统的建筑设计观念主要集中在增强建筑的安全性，并根据我国的相关建筑规范和标准来进行建筑部件的设计，因此其安全性相当高。但是，在许多场景中，这种设计方法常常会增加建筑的建造成本，减少建筑的经济收益，从而引发各种资源的浪费，使得建筑的建设资源的使用效率无法得到有效的提升，过度的建筑材料使用也可能引发环境污染的问题。这同样与绿色建筑的观念相违背。随着我国建筑工程领域的持续进步，公众对于建筑的实用性和安全性的期望也日益提升，建筑的框架结构已经变成当前最关键的建筑设计元素，这也为解决建筑能源使用等多种难题开辟了新的路径。

2建筑工程框架结构设计的原则

2.1刚柔适度原则

在建筑工程的框架结构设计过程中，刚柔适度原则被视为一个关键的设计准则，其主旨是在设计过程中达到适当的刚性和柔性的平衡。这一原则的目标是确保结构在承受负载时既能保持充足的刚性，又能在一定程度上保持柔性，以便应对各种内外力的影响。构造物需要充足的刚度，以抵抗外部负载的影响，维持其稳定性和刚度。刚度能够提供充足的支撑并保持构造物的形状。构造物也需要一定的柔韧性，以适应各种不同的变形和位移，以便吸收和分散外部负载的影响。柔韧性有助于缓解结构的压力集中和形变，从而减少损伤和破坏的可能性。

2.2分清主次原则

每个框架结构的作用都是独特的，设计人员需要深入理解和掌握各个部分的优先级，并能够精准地把握重点，使得整体协调性得到提升，从而有效地防止在遭受外界威胁时，无法充分展现各个构建的作用。比如，在整体的框架结构里，梁和柱都有，然而，一旦受到外部力量的影响，整体的稳定性就会由柱子来负责。因此，在设计阶段，主要的参与者是柱子，次要的参与者则是梁。然而，我们必须特别强调的是，次要并不代表其不重要，也不能因为它的次要性就完全忽视其功能。

2.3多道防线原则

当进行框架结构的设计时，设计人员需要优先考虑稳定和安全，同时也需要按照“强节点弱结构”和“强剪弱弯”的原则来执行设计。首先，需要保证建筑项目的正常运作，并且要保证其总体的使用寿命；接着，他们需要在防止外部损害的前提下，尽可能地增强建筑结构的安全性，以便最大化建筑结构的防护能力。所以，在执行具体的设计过程中，不只是需要在建筑物的内部进行防护，也必须将框架结构的设计思想和抵抗力度融为一体。

3框架结构设计在建筑结构设计中的应用

3.1建筑结构内力分析

在工程建筑的内部，垂直负荷与水平负荷之间存在着显著的不同。在垂直负荷的计算过程中，我们经常采用的方式包括分层法和弯矩二次分配法。其中，分层法的核心在于，将上下两层的弹性支撑替换为固定端支撑，然后通过将每一层的线性刚度乘以0.9来获取内力数值。只有通过重新分配并计算每个节点的不均匀弯矩，才能获取弯矩的二次分布的数据。在计算水平力的过程中，可以使用反弯点法和D值法。需要强调的是，D值法得出的结果精度较高。然而，当梁柱线刚度过大时，反弯点法的优势就会更加明显。因此，建筑结构的内力分析是一个复杂且详尽的过程，需要设计者全面考虑各种因素，才能获得准确的数值，从而提升建筑结构的安全性。

3.2基础和承重构件设计

在实际的建筑项目建设和施工阶段，剪力墙结构的基础以及承重部分有助于确保建筑物在各个方向上的受力稳定。因此，在进行全面设计和具体设计时，设计师必须对配筋率等核心数据指标进行精确的计算，以便达到更为安全且稳定的建筑施工目标。设计师必须依据建筑工程项目的地理环境和地质状况，对水平和垂直方向的钢筋配比进行精确的计算。建筑人员必须把墙壁的钢筋含量视为剪力墙负载组件的设计焦点，其中，垂直与水平的钢筋含量都必须达到0.25%，而且只有少数的框架剪力墙结构底部增强位的钢筋含量也必须至少达到0.3%。所以，当进行剪力墙的基本设计和负载组件的设计时，必须全盘评估现场浇筑段与组装组件的材料配比是否科学且合适，同时也必须对剪力墙的外围墙壁结构做出全面的计算与数据分析。唯有如此，才可以最大程度地增强该设计蓝图与建筑蓝图的精确性以及预算设定的标准。

3.3框架结构基础设计

在规划建筑的基本框架时，工作人员必须采用柱子下的条形基准，从而全盘评估基础底层的空间，这样才能平衡分配柱子下的基本宽度和基础。如果有负面的影响，那么就需要适当增大基础的空间，确保基础柱的埋入深度超过3米。需要思考地下室的地基承重能力，那么就必须确保地下室的防水措施得到妥善执行，避免地下室的外墙出现裂痕。另一方面，在设计建筑框架结构的后浇带的长度上，设计师必须确保它的安全，并且确保每40cm就有一个后浇带，从而极大的增强了建筑框架的稳定性。

3.4柱的抗震设计

在建筑框架内，对于柱子的防震设计，它是各种设计任务的重点。为使得柱子的防震设计更具科学性，设计师需要充分考虑到施加的力量和剪切的需求，从而增强柱子的设计效果。设计时，可以根据柱子的标准高度和宽度来进行设计，设定剪跨比超过2，设定截面的整体高度低于3，同时根据相关的设计标准和规定进行设计改进。假定剪压比已经被确定，那么就需要规划3N/mm2以下的柱子末端的平均剪切压力。在框架结构中，纵向的钢筋需要满足对称性的设计需求，并根据有关的标准和真实的规定进行适当的配筋，通过这种方式来增强配筋的有效性，避免纵向钢筋被挤压，从而增强整个建筑的整体强度。需要特别强调的是，由于地震的长期冲击，通常会造成柱顶的钢筋混凝土层受到破坏。若箍筋数量不充足，将可能使得它的限制力减弱，从而产生钢筋膨胀的状态，进而使得建筑的内部结构的稳固度难以得到有效的增强。

结束语

总的来说，在建筑施工过程中，梁柱节点的位置在框架结构中的应用，其施工的科学和合理性会直接关系到整个项目的品质。因此，详细研究节点的施工方法和清晰地界定施工元素，对于优化项目品质至关重要。

参考文献

[1]史慧.框架结构设计在建筑结构设计中的应用[J].建材发展导向（上）,2023,21(2)

[2]王迟.框架结构设计在建筑结构设计中的应用研究[J].建材与装饰,2023,19(23)