框架结构设计在建筑结构设计中的应用思考

王晓彦

（山西晋设拓凡建筑设计咨询有限公司，山西太原 030013）

框架结构以期具有构造简单，内部空间设置灵活，并且可以实现装配式施工，大大提升工程建设的效率，这些优异的施工特性使得其在现场施工中得到广泛应用。但是为了确保框架结构设计的效果，必须要注意结合建筑工程设计要求与标准，科学地制定框架结构设计方案。

1 建筑结构设计中框架结构设计的原则

为了确保建筑工程中框架结构设计的质量，施工人员需要遵从如下一些基本的设计原则：①刚柔适度原则。在框架结构设计期间，为了保证整体建筑框架结构不会出现倾覆问题，或者因为刚性与柔性其中任何一方偏失而对整体结构柔韧性带来不利影响，就必须要综合考虑柔性与刚性二者的平衡设计，避免在建筑结构受到过大且突然的作用力时而被严重破坏。②多道安全防护设计原则。建筑工程结构设计的根本出发点是要确保所设计结构的稳固性与安全性。在其以后使用中，框架结构需要承受多种外力作用，所以为了确保整个建筑框架结构的质量，需要做好其安全防护设计。③遵从主次设计原则。针对框架结构设计而言，其涉及比较多的框架结构形式，并且这些结构的重要性与作用各不相同，所以为了全面确保结构设计的有效性，需要遵从主次设计原则，首先对梁板柱等主要结构进行重点设计，之后再从增强整体结构协调性与一致性出发进行其他结构设计，如“强剪弱弯”与“强柱弱梁”等都是该种结构设计原则在设计实践中的具体体现。

2 建筑结构设计中框架结构设计的要点

2.1 框架柱设计要点

框架柱是框架结构设计的一个重要组成部分，也是需要重点考虑的设计环节，相应的设计要点如下：①要对框架结构中框架柱的传力体系进行仔细分析，保证其受力符合设计要求与规定，并且框架柱之间需要保持合适的距离，排列也要注意保持良好的整齐性。无论是水平或者是垂直方向上，框架结构都需要相应地承受一定的压力，所以要注意结合建筑工程项目的实际情况来合理调整框架柱的设置位置，保证其受力的均衡性与合适性。②要结合建筑工程项目建设的实际需求和要求，科学地对框架柱的柱网进行设计，力求可以符合建筑隔离墙设计的有关要求与规定。通常而言，框架柱一般适宜设置在纵横墙的交接部位处，这样可以避免框架柱以及其他框架结构的使用功能。

2.2 框架梁设计要点

针对横向方向上的框架承重设计，主要是在横向方向上设置承重梁，而在纵向方向上设置连系梁。通过该种设计方式可以减小框架梁的跨数，并且可以在横向方向上完成主梁设计。通过该种框架梁设计方式可以增大梁的截面，增加横向框架的刚度。而针对纵向方向的框架承重设计而言，其设计中同横向框架的承重设计思路恰好相反，就是在纵向方向上对承重梁进行科学设计，而连系梁结构则需要设置在横向方向上。通过纵向框架承重结构设计，可以对横向上框架结构的刚性进行缩减，进而会使框架结构整体的受力出现不合理问题，会对框架结构的整体稳定性带来不利影响。而针对纵横方向均承重的框架结构设计，两个方向上都需要共同承受建筑的重力，所以受力条件更好，更容易确保整体框架结构设计性能的适宜性，从而全面确保建筑框架结构设计的安全性。

2.3 框架结构高度设计要点

随着框架结构高度的增加，结构层数也会相应地增加。伴随着框架结构层数的增加，那么其也会具有相对较大的水平位移，这样会增加框架结构的内力。在建筑框架结构高度达到某特定值的过程中，竖向符合所能够形成的内力会明显小于水平负荷所形成的内力，这种结构设计情况会使得竖向负荷所形成的控制作用相应地向水平负荷方向转移，进而也会改变框架结构的整体性能。框架结构的强度本身会伴随着高度增加而呈现为逐渐减弱的变化趋势，相应的刚性也会有所降低。而框架结构高度的增加也会促使水平位移成为结构功能的一个关键控制因素，会对建筑框架结构的整体稳固性产生影响。因此，在建筑工程结构设计过程中需要对框架结构的高度进行科学设计，保证整体框架结构受力的适宜性。只有通过该种框架高度的科学设计，才能够更好地提升框架结构设计的整体稳固性。

2.4 框架结构抗震设计要点

目前，地质灾害会对我们的建筑造成侵蚀的影响，从而导致我们的生命安全也受到威胁。在地震期间，很多建筑物无法抵抗地震，让生命和财产都受到较大的损失。因此，需要对合理的建筑物进行设计，让建筑物质量达标。现阶段很多建筑物在设计过程中还没有应用到抗震技术，城市建设所兴起的高层也越来越多，所以，这种抗震技术除了要在地质活动频繁的西南地区进行应用，还需要在其他地区使用。在对抗震技术进行分析和总结的同时，发现目前的技术包括以下几种：首先，对框架结构柱子截面进行合理有序的选择，这样是为了避免楼柱之间的剪应力太大，减少楼柱在收到剪力时出现破坏的可能。在对建筑物进行设计期间，需要做好轴压工序，需要计算好轴压，由于不合理的计算可能会让混凝土受到破坏，在设计期间需要考虑到搂柱的性能，让延展性得到保证。

在开展框架结构设计期间，抗震设计也是一个关键的设计环节，尤其是高层建筑工程结构设计中更是需要开展框架结构抗震设计。在框架结构设计中，依据建筑高度、结构类型与设防烈度等相关指标的差异性，可以将抗震内力分成4 个等级。基于有关设计规范和规定，不同抗震等级下的框架结构设计都需要注意满足有关的设计要求与规定，尤其是要注意通过专业的抗震设计检测要求。针对不同类型的建筑框架结构，在确保地震烈度保持一致性的基础上会涉及不同的设计要求，这主要是因为不同的框架结构对抗震能力具有不同的要求。特别是针对那些不规则形态的框架结构，一般需要遵从相关的设计要求和规定来保证抗震设计符合其抗震能力与性能等指标与要求。

2.5 结构薄弱层设计要点

在开展框架结构设计过程中，其中不可避免会存在一些薄弱层结构。在相应的建筑结构设计过程中，要注意有计划地增加结构软弱层部位的侧向刚度，或者对结构软弱层厚度进行改变，又或者可以对地基埋深进行缩减的方式来避免形成结构软弱层。考虑到结构软弱层不利于框架结构整体的抗震性，所以在建筑结构设计中必须要注意通过设计的方式来减少薄弱层的出现概率。针对框架薄弱层的判断，可以由设计人员依据自身的设计经验与计算结果来判断结构薄弱层。或者通过软件的方式对结构的薄弱层进行判定，如在有关结构抗侧移刚度存在不规则问题或者建筑楼板荷载受力不均衡时，这些问题都预示着结构薄弱层的存在。此外，针对那些建筑楼板承载力不足或者竖向抗侧构件本身连续性不足的情况，这些都属于结构软弱层所在。如果在建筑框架结构设计中不可避免会遇到薄弱层，那么要及时采取恰当的结构设计补救手段与措施，保证全面增强结构设计有效性。

2.6 其他结构设计要点

除了上述框架结构设计要点之外，在实际的框架结构设计过程中也会涉及比较多的设计问题与要点，具体如下：①针对建筑工程框架结构设计中的短柱问题而言，主要是由于框架梁间的框架柱具有比较小的净高值，或者没有合理设置填充墙造成的。针对短柱问题，主要可以利用复合钢筋或外包钢板的方式来对短柱的变形性能进行改善，提升其抗剪承载力。②剪力墙底部设计。所谓的剪力墙底部，可以取下侧1/8 剪力墙高度的位置，如果其承受比较大的剪力，那么需要对其进行加固，加固尺寸控制在1/10 剪力墙高度。③针对梁柱节点部位的核心区域，由于常常出现抗剪力度不足的问题，所以要注意设计配套的一些抗震方法与举措来增强该位置的弹性，以此可以显著提升框架结构稳固性。

总之，框架结构是建筑结构设计的重要组成部分，其涉及的设计要素众多，包括梁、板与柱等等。在实际的框架结构设计中，要注意重点做好框架柱、框架梁、框架高度、抗震设计、结构薄弱层等设计环节的设计工作，确保可以全面提高框架结构设计质量。