韓淑赟

【摘要】文章主要對建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了相關(guān)闡述，并且分析了概念設(shè)計，以及設(shè)計構(gòu)造過程中出現(xiàn)問題的解決方法，希望可以通過本文給廣大設(shè)計工作者提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】框架結(jié)構(gòu)設(shè)計 原則 問題

一、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1、剛?cè)岵侠淼慕ㄖY(jié)構(gòu)體系應(yīng)該是剛?cè)嵯酀?。結(jié)構(gòu)太剛則變形能力差，強大的破壞力瞬間襲來時，需要承受的力很大，容易造成局部受損最后全部毀壞；而太柔的結(jié)構(gòu)雖然可以好的消減外力，但容易造成變形過大而無法使用甚至全體傾覆。結(jié)構(gòu)是剛多一點好，還是柔多一點好？剛到什么程度或柔到什么程度才算合適呢？我個人認為剛多點使工程不經(jīng)濟，造成造價過高，而且應(yīng)變能力差。柔多一點雖然造價便宜但是必然產(chǎn)生變形以適應(yīng)外力，太柔的結(jié)果必然是太大的變形，甚至會導(dǎo)致立足不穩(wěn)而失去根本。這些問題歷來都是專家們爭論的焦點，現(xiàn)今的規(guī)范給出的也只是一些控制的指標，但無法提供精確答案。

2、多道防線

安全的結(jié)構(gòu)體系是層層設(shè)防的，災(zāi)難來臨，所有抵抗外力的結(jié)構(gòu)都在通力合作，前仆后繼。這時候，如果把"生存"的希望全部寄托在某個單一的構(gòu)件上，是非常非常危險的。如土建結(jié)構(gòu)中多肢墻比單片墻好，框架剪力墻比純框架好等等，就是體現(xiàn)了多道防線的設(shè)計思路。

3、抓大放小

在框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體系中具有"強柱弱梁"、"強剪弱彎"等的說法也是鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中非常重要的概念。有人問：為什么不是"強柱強梁""強剪強彎"呢？為什么所有構(gòu)件都很強的結(jié)構(gòu)體系反而不好，甚至會有安全隱患呢？這里面首先包含著一個簡單的道理：絕對安全的結(jié)構(gòu)是沒有的。簡單地說，雖然整個結(jié)構(gòu)體系是由各種構(gòu)件協(xié)調(diào)組成一體，但各個構(gòu)件擔任的角色不盡相同，按照其重要性也就有輕重之分。一旦不可意料的破壞力量突然襲來，各個構(gòu)件協(xié)作抵抗的目的，就是為了保住最重要的構(gòu)件免遭摧毀或者至少是最后才遭摧毀，這時候犧牲在所難免，讓誰犧牲呢？明智之舉是要讓次要構(gòu)件先去承擔災(zāi)難。"寧為玉碎，不為瓦全"，如果平均用力，可能會"玉石俱粉"，損失則更大矣！在鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)中，柱倒了，梁會跟著倒；而梁倒了，柱還可以不倒的。可見柱承擔的責任比梁大，柱不能先倒。為了保證柱是在最后失效，我們故意把梁設(shè)計成相對薄弱的環(huán)節(jié)，使其破壞在先，以最大限度減少可能出現(xiàn)的損失。

4、打通關(guān)節(jié)

理想的結(jié)構(gòu)體系當然是渾然一體的--也就是沒有任何關(guān)節(jié)的，這樣的結(jié)構(gòu)體系使任何外力都能迅速傳遞和消減?；谶@個思路，設(shè)計者要做的就是要盡可能地把結(jié)構(gòu)中各種各樣的關(guān)節(jié)"打通"，使力量在關(guān)節(jié)處暢通無阻。中醫(yī)上云："通則不痛，痛則不通"，結(jié)構(gòu)就像一個人，氣穴若不能暢通，癥結(jié)和隱患就會產(chǎn)生。在設(shè)計的四項基本原則中，"剛?cè)嵯酀?，"多道防線"，"抓大放小"是設(shè)計概念中的戰(zhàn)略問題，但要想得讓這些戰(zhàn)略思想得以實現(xiàn)，靠的是"打通關(guān)節(jié)"這個原則作為保證的，結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體操作，最后全都歸到"打通關(guān)節(jié)"的貫徹和實施上來。 打通關(guān)節(jié)保持平衡的目的其實就是使其永遠處于原始的靜態(tài)，當力量不能暢通時，構(gòu)件與構(gòu)件之間，構(gòu)件的組成元素與元素之間的靜態(tài)平衡一旦被破壞，結(jié)構(gòu)變成機動，"動"即是死，即為終結(jié)?？梢娫O(shè)計者是協(xié)調(diào)者，其任務(wù)是讓所有互不相關(guān)的靜態(tài)構(gòu)件相聚之后依然處于靜態(tài)（也就是使其保持常態(tài)），或者是處在相對的靜態(tài)之中。其實處理和成就世間萬物，必須使動為動，靜為靜，才能平衡；必須動者動之，靜者靜之，才能持久；必須知其本源，施以規(guī)則，順之導(dǎo)之，才能達至繁榮昌盛。

2、從概念設(shè)計上應(yīng)解決的問題

1）"強柱弱梁"節(jié)點的控制措施。我們強調(diào)的強柱弱梁節(jié)點的作用是為了在碰到罕見的大地震時，可以讓梁端在外力作用下形成塑性鉸，柱端不屈服，并且還可位于非彈性的狀態(tài)，節(jié)點仍然可以在彈性的狀態(tài)當中。設(shè)計經(jīng)驗告訴我們，在建筑結(jié)構(gòu)許可的情況下，應(yīng)該要把柱的截面尺寸盡可能做大些，讓柱的線剛度要比梁的線剛度之間的比值大于1，柱子的軸壓比一定要滿足規(guī)定的規(guī)范。在設(shè)計中要充分注意節(jié)點構(gòu)造，盡量讓塑性鉸要向著梁跨內(nèi)移。強柱弱梁節(jié)點問題的解決是至關(guān)重要的。

2）"強剪弱彎"的實施。保證構(gòu)件延性，防止脆性破壞是建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，而保障這個環(huán)節(jié)的主要措施就是"強剪弱彎"的實施。"強剪弱彎"主要是為了在結(jié)構(gòu)部件遭遇強大的罕見地震時，可以保證脆性剪切不會失效。

3、設(shè)計構(gòu)造中的常見問題及處理措施

3.1 嚴格控制框架節(jié)點核芯區(qū)箍筋配置

設(shè)計人員應(yīng)該嚴格按GB 5001 1-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范中的規(guī)定來控制框架節(jié)點核芯區(qū)配箍特征值及體積配箍率，這方面很多設(shè)計者往往會忽略，特別是不能滿足對柱軸壓比不大時（這個規(guī)定是為了保證節(jié)點核芯區(qū)延性的重要構(gòu)造措施）的要求。對于這一點問題設(shè)計者以后應(yīng)該充分考慮到，以防止出現(xiàn)不必要的損失。

3.2 底層框架柱箍筋加密區(qū)的范圍不能滿足

在設(shè)計中，設(shè)計人員要留意在GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范中有規(guī)定："底層柱，柱根處箍筋加密區(qū)的范圍應(yīng)不小于柱凈高的1/3"，這是一新增加的規(guī)范要求，大多設(shè)計者可能都不太了解，以后設(shè)計過程中應(yīng)該注意這個問題的解決。

3.3 框架梁上部縱筋端部水平錨固長度不能滿足

GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中有規(guī)定："框架端節(jié)點的地方，一旦框架梁上部縱筋的水平直線段錨固長度不足的時候，應(yīng)該向下彎曲并且伸到柱的外邊，控制好彎折前水平投影的長度一定要等于或者大于0.4L E"，一旦框架柱的截面尺寸在400 mm×400 mm以下的時候，框架梁就易出現(xiàn)問題，這就會埋下一個很嚴重的安全隱患。

對于以建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題，往往是設(shè)計者忽視的問題，只要設(shè)計者在設(shè)計之初能夠做好前期準備，重視這些問題，并按照國家規(guī)定來設(shè)計建筑，那么上述問題也就會隨之消失，建筑框架的結(jié)構(gòu)也就會符合標準。

4、結(jié)語

文章主要闡述了建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循的原則，從概念設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計方面分析了框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，并提出了解決對策與處理措施，從而保證框架結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足規(guī)范要求。自改革開放以來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，建筑設(shè)計水平也在逐年提升，隨著建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化，這就要求建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計在遵循原則下有更高層次的水平來滿足這些要求。

綜上所述，隨著經(jīng)濟發(fā)展，我國的高層建筑數(shù)量必然會繼續(xù)上升，但從建筑質(zhì)量安全的角度來講還需要引起重視。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要牢牢把握新時代的發(fā)展趨勢以及結(jié)構(gòu)設(shè)計的新規(guī)范，做出合理的方案選擇，提高實際建筑的安全性能。工程設(shè)計人員要不斷革新自我的設(shè)計意識和理念，用認真負責的態(tài)度進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)合自身工作經(jīng)驗，明確高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的需求，設(shè)計出安全、出色，具有優(yōu)秀品質(zhì)的高層建筑。

參考文獻：

[1] 陳翠榮.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題[J].山西建筑，2007，33（4）：58-59.