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建筑框架结构设计原则与常见问题应对

来源:学术堂 作者:周老师
发布于:2015-07-13 共2774字
摘要

  我国市场开发程度的不断加深,经济也迅速发展,建筑领域也迎来的前所未有的时期,建筑设计水平为了与新时期的各种要求相适应,也必要不断提高,在建筑物形式多样化,功能多元化的要求下,建筑框架结构设计越发收到人们的重视,为了更好的保障建筑物的整体性能,设计过程中必要依据各种原则进行。原则能够规范的设计者的行为,为其提供指导和根据,因此非常重要。

  1 建筑框架结构设计遵循的原则

  建筑设框架结构设计的原则分为四个方面,分别从平衡结构、降低风险、保全重要结构以及结构整体性方面进行规范。下面将这四个部分详细进行阐述:

  ( 1) 坚持刚柔并济原则,平衡结构体系。所谓刚柔并济原则就是指在设计的时候既要做到刚度适中,又要做到柔性合适,也就是不能够太钢,也不能太柔,刚度太高,结构变心能力差,容易断裂,而柔性太高,又会导致建筑物结构容易受压变形,在外部突然施加压力的瞬间,建筑框架结构部件必然会收到损害,那么为了避免这个问题,部件切记不可刚度太高。而相对与刚度来说,柔度也需要合适,虽然柔度高能够更好的降低外来冲击力,但是大规模的结构变形也是在所难免的,最终建筑物也会因为变形严重而倾覆,所以说,刚柔并济非常重要。刚柔适中,才是设计人员应该坚持的原则。

  ( 2) 坚持多道防线原则,降低结构风险。多层防线,必然比单层防线更加可靠牢固。进行框架结构设计的时候,也需要坚持多道防线原则,在突发情况发生时,多重结构同时抵御外来的压力,彼此相互补充,共同支撑,必然能够起到很好的稳定效果,简单的说,一个重物从高处坠楼,在经过了多重阻碍之后,其冲力和作用力必然会消弱很多,但是一重阻碍都没有,那么这个作用力非常大,必然会建筑物结构造成大规模的损害,后果不堪设想。

  ( 3) 坚持抓大放小原则,保全重要结构。建筑框架结构设计中,保全重要结构是一个普遍性的做法,也就是行业内部所说的强柱弱梁,强剪弱弯等。那么为什么一定要这样做,人们的固有思维会觉得,柱和梁都应该强化才更加稳定,这是因为在实际的情况中,所有的结构都太强反而不好,甚至会导致更大的安全隐患发生。事情都具有两面性以及辩证性,绝对安全的结构是没有的,也就是说不管是什么结构都不可能万无一失,都有可能在莫一种外力来袭的时候出现问题。建筑框架结构具有复杂性,部件多,每个部件所发挥着不同的作用,共同为建筑物服务,那么设计中要从整体考虑,以部件的主次之分为原则,也就是根据它们作用的重要性进行设计。在强大外力来临的时候,如何能够保障建筑的主要部件不被摧毁,或者是最后才被摧毁,是设计人员应该深入研究的问题,而抓大防小就是最好的选择,设计者首先明确部件的主次,在设计的时候,针对重要的部件着重进行设计,设计中切不可让每一个部件受力相同,这样必然会带来惨重的后果。简单的说,在一座建筑物中,如果柱被摧毁了,梁也必然不复存在,但是,如果梁先倒塌了,但是柱却依然能够存在,这就是为什么柱的作用高于梁的原因。因此,结构设计中,设计人员就需要对柱着重设计,保障柱能够得以保全,或者是最后才被摧毁,薄弱缓解放在梁上,使其能够承受大部分外来破坏力,尽可能阻挡对柱的破坏,使损失降至最低。而如果把梁和柱都设计在主要环节上,则有可能使梁和柱遭到同样的破坏。

  ( 4) 坚持结构合为一体原则,保证结构整体性。一座成功的建筑物,其框架结构必然是一个整体,这种结构中不存在关节,也局势能够快而有效的将外力消除,最大限度的减少外力对建筑物的冲击,这个原则的有效的实施,要求设计中要注意消除关节,保障外力畅通无阻被转移。基于以上三个原则,设计者能够更好的实现合为一体的原则,也可以说坚持不懈的贯彻以上三个原则,就是为了能够达到设计的整体性,设计人员应该最大限度的保障部件的平衡性以及静态性,那么在巨大的外力来临时,结构就能够恢复到原来的静态,这样就能够保障建筑物的相对稳定性,也就达到了设计的目的。

  2 从概念设计上应解决的问题

  ( 1) “强柱弱梁”节点的控制措施。文章所强调的强柱弱梁节点,实际上就是为了能够在遭遇重大地震灾害的时候,能够保障梁端在外力的作用下建立塑性铰,而柱端不屈服,这个时候还能够在非弹性的状态下,节点依旧具有弹性。从以往的经验中,我们发现,在条件允许的情况下,柱的截面越大,稳定性也相对会增加,柱的线刚度与梁的线刚度之比会大于1,柱子的轴压比一定要满足规定的规范。在设计中要充分注意节点构造,尽量让塑性铰要向着梁跨内移。强柱弱梁节点问题的解决是至关重要的。

  ( 2) “强剪弱弯”的实施。保证构件延性,防止脆性破坏是建筑框架结构设计的重要环节,而保障这个环节的主要措施就是“强剪弱弯”的实施。“强剪弱弯”主要是为了在结构部件遭遇强大的罕见地震时,可以保证脆性剪切不会失效。

  3 设计构造中的常见问题及处理措施

  在结构设计中处理坚持四个基本原则之外,还要将以上两个措施落实下去,除此之外,针对设计中比较常见的问题,设计人员可以采取以下几个措施:

  ( 1) 严格控制框架节点核芯区箍筋配置。设计人员应该严格按GB50011 - 2010《建筑抗震设计规范》中的规定来控制框架节点核芯区配箍特征值及体积配箍率,这方面很多设计者往往会忽略,特别是不能满足对柱轴压比不大时的要求。对于这一点问题设计者以后应该充分考虑到,以防止出现不必要的损失。

  ( 2) 底层框架柱箍筋加密区的范围不能满足。在设计中,设计人员要留意在 GB50011 -2010《建筑抗震设计规范》中有规定: “底层柱,柱根处箍筋加密区的范围应不小于柱净高的 1/3”,这是一新增加的规范要求,大多设计者可能都不太了解,以后设计过程中应该注意这个问题的解决。

  ( 3) 框架梁上部纵筋端部水平锚固长度不能满足。我国相关规定中这样规定: “框架端节点的地方,一旦框架梁上部纵筋的水平直线段锚固长度不足的时候,应该向下弯曲并且伸到柱的外边,控制好弯折前水平投影的长度一定要等于或者大于 0. 4LaE”,由此可见,以上所阐述的问题,基本都是由于设计不到位造成的,这要求设计人员坚持设计原则,做好分析与考察,将国家的相关规定作为依据,从而更好的消除设计中的问题,保障设计可靠性。

  4 结束语

  在建筑行业不断发展的今天,建筑结构设计也更加被人们所关注,文章首先从设计原则进行了论述,然后又将设计中的注意事项以及措施进行了分析研究,希望能够为设计人员提供一些建议,帮助他们更加细致的工作,在设计中坚持不懈的贯彻文章所阐述的四个原则,从而达到设计的科学性、合理性、可行性,确保建筑物结构更加稳定。建筑物与人们的生活有着密切联系,建筑行业对于经济的发展也有着巨大的推动作用,我们必须采取各种措施,不断提高建筑物的稳定性,使其不断适应时代发展的需求。

  参考文献

  [1]杨月圆。 建筑框架结构设计原则及注意事项探究[J]. 科技风,2013( 02) .

  [2]郭兆龙。 梁上升柱在框架结构设计中的应用[J]. 丹东纺专学报,2002( 01) .

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