工用与民用建筑高层框架结构设计探讨

工用与民用建筑高层框架结构设计探讨

倪景涛 曲伸

中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司 河北省秦皇岛市 066000

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摘要：随着社会经济的不断发展，城市化速度不断加快，人口也日益增长。与此同时，人们对房屋建筑的需求量也逐渐增加。根据房屋建筑的使用功能可将房屋建筑分为工用房屋建筑与民用房屋建筑，二者在房屋建筑框架结构设计中各有不同。无论是工业建筑还是民用建筑，建筑框架与建筑质量好坏有着紧密联系，工用建筑与民用建筑的框架结构设计是保障建筑质量的重点，所以要对民用与工用框架结构设计进行分析。

关键词：工用建筑与民用建筑；建筑框架；结构设计

前言：社会时代的快速发展使人们对建筑工程的质量提出了更加严格的要求，无论是建筑的实用性、美观性和安全性都需要达到一定的标准。当前许多建筑工程的规模逐渐扩大，这也暴露出了许多质量问题，很多设计师仅仅考虑消费者的要求，并没有按照相关规定进行建筑结构设计，这将建筑设计中扭曲的一面暴露出来。面对工用与民用高层建筑结构设计时，设计师需要将美好的蓝图与实际情况充分结合起来，面对复杂的结构设计更需要进行严密的分析，尽可能减少高层建筑结构设计中的质量问题。

1、工用建筑与民用建筑框架结构设计的重点
　　工用建筑与民用建筑框架结构设计要重点考虑建筑内部的布局问题，按照设计图纸对建筑布局进行科学设计。房屋建筑的框架结构首先要考虑房屋建筑框架结构的安全性与稳定性。房屋建筑框架的最终目的是能够抵御外界恶劣的天气，保障建筑的稳定性。进行房屋建筑框架结构设计后根据建筑与楼盖的整体性，通过刚性理论或柔性理论对高层建筑框架结构设计的抗震性进行验算。在高层建筑框架结构抗震性设计中考虑房屋建筑施工的土质因素。在框架结构中涉及柱梁的计算可使用SATWE与TAT三维软件建立建筑的三维立体框架，在软件中观察框架的实际抗震能力与抗震状态。使用这两个软件能够节省单榀框架环节，将设计框架放置在BIM系统中，还能够对建筑框架抵抗自然灾害的能力进行精确了解。

2、工业与民用建筑高层框架结构设计中存在的问题
  无论是工业建筑还是民用建筑，在进行建筑高层框架结构设计时最需要思考的就是建筑的安全实用性。当前，我国大多数建筑工程都是采取承包模式，一些承包商经常为了减少成本支出而偷工减料，进而引发了许多安全问题，这些问题不仅对建筑质量造成了巨大的影响，还给施工人员的人身安全带来许多隐患。许多民用建筑的问题更多，与工业建筑不同，民用建筑的抗震系数应该更强，尤其是近年来，地震灾害的发生频率越来越高，对建筑的抗震要求也应该不断提高，设计师在进行建筑高层框架结构设计时，不能够采用统一的设计方法，建筑类别不同，设计的流程也需要相应的改变，计算建筑承重的方式也存在着很大的差异。
3、工业与民用建筑高层框架结构设计要点
  3.1多层钢筋混凝土框架结构设计
  在许多工业和民用建筑中都会采用多层钢筋混凝土框架结构，这种结构主要是由梁和柱进行铰接或者是刚接组成的承重体系。在建筑高层施工中主要将多层钢筋混凝土框架的设计图纸作为参考依据，只有充分按照设计图纸进行施工，才能够减少后期施工问题的出现。此外，工业与民用建筑设计中除了多层钢筋混凝土框架结构，常用的还有现浇式框架结构，这种结构的整体性更好，能够很大程度上减少混凝土浇筑量，也具有较高的稳定性。
  3.2多根梁与同一柱交汇节点
  在进行工业与民用结构设计时，经常会出现在同一部位出现多根梁交汇的情况，出现这种情况的主要原因可能是由于房梁有效高度存在问题或者是梁钢筋的锚固定出现了问题，设计师在进行结构设计的过程中，需要充分考虑房梁的纵向钢筋在房柱每个节点的锚固长度，合理调节多根梁的交汇问题。除此之外，在进行建筑设计时，要尽可能减小设计图纸中房梁的箍筋高度和实际的高度差异，这样才能够确保建筑高层框架结构中钢筋和房梁的位置关系，让多根房梁在交汇处形成稳定的结构。
  3.3建筑高层框架结构中的边柱节点设计
  目前，大多数工业建筑和民用建筑都属于多层建筑，因此，伴随着建筑高度的增加，建筑内部结构压力也会随之增加。在进行建筑框架结构设计时，边柱节点的设计一直以来都是非常重要但较为复杂的一项工作，特别是对于建筑框架结构顶层风荷载力的设计。在很多高层建筑的顶端，房柱都容易出现偏离中心的情况，进而导致工业建筑或者民用建筑的顶层边柱节点的偏心距离人只存在0.5倍的柱截面高度。当出现这种问题时，需要根据实际的混凝土结构进行改善。一般情况下，高层建筑顶层的框架结构中，梁和柱必须多于2根，并且柱宽往往需要大于梁宽。因此，设计师在进行框架结构设计时需要在房梁内部结构中塞入边柱柱角的主钢筋，还需要结合工业建筑或者民用建筑的现场情况进行调整，一定要贴合实际。

  3.4高层建筑框架结构中的板柱节点构造
  一般来说，在高层建筑框架结构中板柱节点部位的抗冲击能力比较差，这是由于在板柱周围没有安置抗冲击钢筋所导致的，这种设置非常容易导致板柱阶段出现弯矩不平衡的情况，进而给楼板增添了额外的剪应力，增大了楼板的承载力。因此，在进行板柱结构设计时，高层建筑应尽可能选用托板板柱节点结构，因为托板板柱的厚度能够提升整个结构的承载力。一般情况下，托板结构的承载力能够高出柱纵筋结构的16倍，能够有效地抵抗地震和风沙等自然灾害，具有较强的抵御能力。除此之外，还可以在板柱节点上加设一个暗梁，这样能够有效地提高该节点结构的稳定性。
4、民用建筑多层框架结构设计中需要注意的问题
  4.1建筑风荷载作用与抗震荷载设计问题
  在建筑物对强风和地震的抵御能力设计中，要在多层框架的基础上进行设计。对于工业与民用建筑物，尤其是房屋的抗震设计中，至少要能够抵抗8.0级的地震，因此，对其的框架设计要进行严格的抗震承载能力计算与验证，但如果房屋的多层框架结构是钢筋混凝土结构，而且满足上述条件，房屋结构与上述结构相类似，那么其设计就不需要进行严格的抗震承载验算，但是需要在这一基础上，添加对强风的抵抗能力设计计算。风力的荷载设计师在工业民用建筑的设计中很容易忽视的一部分。如果不注意风力的荷载设计，必将成为危害建筑物安全的注重因素，因此，在对工业和民用建筑的框架设计中，风力荷载和地震荷载的设计都是其中的重要部分。
  4.2电梯井的问题
  在地震中，工业和民用建筑物比较容易产生位移，对于高层建筑而言，采用单层框架结构的建筑物要比多层框架结构的建筑物更难进行位移的控制。因此，这一原理可以应用在电梯井的钢筋混凝土框架设计中，运用框架和填充墙的设计方法，对井筒墙壁进行处理，进而弱化电梯井的刚度，避免地震对电梯井的影响而导致电梯井丧失结构稳定性。
结语：总而言之，多层框架的结构设计师建筑结构中的重要内容，对于建筑结构的稳定性和安全性具有积极的意义，在对框架结构进行设计时，应注意遵守刚柔并济、层层防护、抓大放小的原则，并注意多层框架结构中计算简图、电梯井、设计人员工作态度等问题，确保在工业和民用建筑中的多层框架设计不出现问题，保障建筑物的安全，并为多层框架设计的广泛应用提供更多发展可能。
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[4]朱立光.基于工业与民用建筑多层框架结构设计的探讨[J].绿色环保建材,2018(5).