框架结构的设计原则和有效性提升分析

框架结构的设计原则和有效性提升分析

赵常刚

摘要：建筑框架结构设计关系到建筑的安全质量，是建设施工的前提。做好框架结构的设计，必须要坚持建筑框架设计的原则，采取科学合理的措施，提升建筑框架结构设计的有效性。

关键词：框架结构设计原则强剪弱弯有效性

框架结构是最常用的建筑结构之一，但是目前有些建筑框架结构设计难以使人们满意，其主要原因是建筑结构设计者忽略了建筑结构设计原则，没有重视建筑框架设计的有效性。在建筑结构设计中，应该认识到建筑结构设计原则的重要性，对结构进行合理调整，提高建筑框架结构的有效性。

1、框架结构设计的基本原则

1.1分清主次

分清主次原则是建筑框架结构设计工作中必须具备的理念，特别是在钢结构建筑中，一旦柱出现问题无法承受外界压力，结构中的梁也会出现问题，而建筑结构中的梁出现问题时，柱不会受到影响，因此，在建筑结构中，柱承担压力的作用远远大于梁，在建筑结构中柱的作用无可替代，但是这种情况是有条件的，如果是面对特大地震，那么刚性再大的柱端也会被强大的地震所摧毁，由于柱的刚性强，那么柱的变形力就越差，最终导致整个建筑结构遭到毁灭。

柱若是在保证刚性要求的基础上，增强其抗弯性，则可以在强大破坏力来袭时，降低柱发生侧移或直接被压垮的情况发生几率。强柱弱梁的设计是为了在罕见大地震中尽量增加建筑物存活能力，建筑结构中的梁在地震中可以具有更好的塑性，建筑结构中的柱在平时的工作状态中呈非弹性，当强震到来时，柱端和梁端的抗弯能力相比要更差，所以对于刚性较强的柱来说，设计人员要增强建筑结构中柱的抗弯力，增加柱在巨大外力侵袭时的安全率。

1.2抓大放小

在建筑结构中，如果梁倒了，柱仍然可以存在，如果柱倒了，梁就不会存在。由于柱的作用更大，因此在建筑结构设计的过程中设计师要保证结构中的柱不会被摧毁，或增加柱的存在时间。所以，为了保证柱的安全，在设计中就要把梁放在相对薄弱的环节上，当有外力突然侵袭时，梁会先承受破坏力，尽量减少外力对柱的损害，保护柱的安全将建筑所受到的损失降至最低。

1.3刚柔并济

建筑结构刚力太大，则结构的变形能力就会下降，当强大的破坏力袭来时，会使结构中部分部件或结构整体被损坏。这一问题也给设计人员敲响了警钟，建筑结构中并不是刚度越大越好，建筑结构抗弯力好一些能够有效的消减外力。但是柔性过大又会使建筑结构缺乏支撑力，导致建筑整体坍塌。因此在对建筑框架结构进行设计的过程中，设计人员一定要在建筑结构设计中寻找到刚度和柔度的平衡点。

1.4层层设防

安全可靠的建筑结构设计是每个设计师所追求的结果，对于一个合理的建筑结构设计来说，框架结构应该能够抵抗一般的损害强度，建筑结构要能够为建筑提供良好的保护。在实际中，如果设计师将建筑物的安危寄希望于建筑结构中的一个部分甚至是一个构件，那么建筑物必将会受到更大的危险。当建筑物受到危害时，建筑结构中的层层防线要共同抵御外力，这也就是为什么混合结构墙体要比纯剪力墙更加牢固的原因，这表现了层层设防的建筑结构设计原则。

1.5受力均匀

在牢靠稳定的建筑结构体系中各个部件应该是合为一体，结构中的各个部分和构件能够将任何外力迅速进行传递和消解。以这一理念为原则，建筑结构设计师应该尽可能的在设计中让建筑所受的外力可以在建筑结构中顺畅传输，将外力均匀分散的化解，这一原则也是实现抓大放小、刚柔并济、层层设防原则的重要保障。在结构设计中，以上的设计原则都是建立在构件和构件设计的平衡上，建筑结构设计者是建筑结构的协调者，遵循建筑结构设计原则对建筑结构进行设计，是建立科学、安全、可靠建筑框架结构的关键。

2、提升结构设计有效性的措施

2.1遵循设计原则

合理的建筑框架结构应遵循强剪弱弯的原则，这样的设计结构能够保证建筑物在经历重大地震灾害中建筑尽量保持完整，减少灾害引起的损失，因此设计的过程中应该增加承重构件的抗剪力和抗弯力。

在前文中已经提到强柱弱梁措施的必要性，因此，在设计中要将柱截面的面积尺寸设计的更大，这样能够增加柱的轴压比，并且要控制柱轴压比符合相关规定要求，不能将梁的纵向受拉配筋设计的过大，与柱相比梁在外力面前更易屈服，因此降低梁的纵向受拉配筋可以防止建筑在重大地震中梁端呈弹性状态。

2.2计算简图

基础梁的设计是建筑框架当中的一个基础环节，基础梁要建立在基础高度范围之内，在这一前提下应该对基础顶面到一层楼板顶面之间的高度进行计算，对于这种条件下的基础梁来说，集中计算基础梁所承担的上部墙体载重量就可以了，基础梁的构造条件满足一般梁的条件就能够满足建筑结构的需求。但是，如果处于基础拉梁的设置中，拉梁的配筋和断面的设计要满足构造条件，拉梁截面的高度约为柱中心距的5%至8%之间，纵向受力钢筋的拉力约为相连柱体最大轴力设计标准的10%。在建筑施工的过程中，要尽量避免使用钢筋混凝土作为电梯井壁，但一些建筑单位因条件所限，不得不使用钢筋混凝土原料，这需要设计人员到施工现场进行实地测算，使用工程实际数据，防止电梯井的框架柱发生危险。

2.3技术人员能力素质问题

当下的建筑框架结构设计人员应该增强个人的专业知识，如果一些经验丰富的设计人员依靠其较强的能力，不主动学习新知识，对待工作态度不积极，工作存在不细致、拖延的情况的话，也会严重影响结构设计的质量。如嵌固端设置问题，一些设计人员因工作不细致或技术不扎实，在嵌固端楼板设计、结构抗震缝设计和嵌固端位置相互协调等问题上出现差错，对后期的结构设计和工程施工带来了巨大的安全隐患。

另外，随着科技的发展和时代的进步，建筑结构设计相关知识更新换代的速度也在加快，一些新材料、新技术、新设计软件不断涌现。建筑框架结构设计工作人员必须注重学习，及时掌握用于建筑的各种新材料、新技术等专业知识，与时俱进的根据社会需要不断的完善自身的专业知识和提升个人实际设计能力。

3结束语

一些结构设计师忽视建筑框架结构中的基本设计原则，就无法提升框架结构的有效性。应该在了解建筑框架结构的基础之上对建筑物框架结构设计进行改良。另外，还要对建筑结构框架的基础面积和宽度进行科学控制，保证建筑框架结构的有效性，提高建筑的安全性和稳定性。

参考文献：

[1]宋文娟.建筑框架结构设计原则和有效性[J].房地产导刊，2015(01).

[2]郝艳娥，兰永强.基于工程造价控制的框架结构优化设计研究[J].低温建筑技术，2014(02).

[3]王春梅.建筑框架结构设计存在问题及对策探讨[J].中国新技术新产品，2012（03）.