论文部分内容阅读
摘 要:结构设计员在设计框架房屋结构时，不仅需要对设计的基本要求熟悉掌握和认识，还应遵循设计的规范，最后可根据时间应验的积累，设计出最合理的框架结构体系，能够准确的处理框架结构设计存在的问题，进而提高建筑框架结构的设计质量，满足用户需求。
关键词:框架结构；基本原理；重要原则；设计方法
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
前言
无论是民用建筑还是工业建筑，框架设计都是建筑建设的重要组成部分，它不仅影响着整个建筑结构设计方案，还影响着建筑落成后的安全和维护问题。作为建筑结构的设计人员,创新的设计思维和一定的专业水平是必需的，认真负责的工作态度更是必不可少。在平时的工作实践中要严格要求自己按照建筑结构设计的标准规范进行设计，以保证建筑的质量与安全，进而保证人们的财产和人身安全，推动建筑业更好更快地发展。
1 框架结构设计的基本原理
在建筑结构中框架结构设计的基本原理主要包括两个方面:一是建筑结构的荷载,二是极限状态设计法。
1.1 建筑结构的荷载
荷载:施加在结构上的集中力或分布力,称之为直接荷载;引起结构外加变形或约束变形,称之为间接荷载。荷载效应:由作用引起的结构构件的反映。结构抗力:结构或结构构件承受效应的能力。
1.2 极限状态设计法
为了保证框架结构设计的安全性、耐久性与实用性,必须对其极限状态进行验算。同时,这也是框架结构设计的方法。安全性:满足特定的与建筑物功能相适应的承载力极限状态;耐久性:保证结构的承载力的持续时间与环境使用度;实用性:保证结构在正常使用中时具有良好的工作性能。
2 框架结构设计中存在的问题分析
为了保证框架结构的稳定性，一般使用的都是一种结构型式，框架结构属于柔性结构体系，我们不应使用砖墙承重因为它属于刚性结构。不同的建筑，其要求也会有所区别，有些建筑将框架梁进行外挑，同时能够在框架梁下设置相应的钢筋混凝土柱。有的计算人员由于对柱的受力概念不清楚，经常会把这样的柱认为是构造柱，并把配筋视为构造配筋，这样只会为建筑埋下安全隐患。为避免这些安全隐患的存在，在实际建筑中，由于钢筋混凝柱是偏心受压构件，在与梁端交接的地方与框架梁和柱节点非常相似，因此，在建筑过程中应该全面考虑悬臂梁梁端的调节变形方面的问题。
3 框架结构设计的重要原则
3.1 刚柔并济原则
框架结构太过刚性,则制约了灵活性而影响了变形能力;框架结构太过柔和,则不能保证结构的稳定,容易造成倾覆和滑移问题。可見,一个合理的建筑物结构应该刚柔并济,二者相辅相成。那么“钢”和“柔”应该到什么程度,二者最佳的结合状态应该如何掌握？成为困扰结构设计者和专家们的主要问题。尽管我国相关部门对此制定了一些规范要求,但是仍不能给出精确答案。所以,在框架结构设计的过程中,设计者们应该充分了解施工现场环境,收集各种设计材料,结合自身多年来的设计经验,尽可能选择一个合理的梁柱截面以及合理的连接方式。
3.2 多道防线原则
无论任何建筑结构的框架设计都需要具备完善的安全防护体系,尤其对于多层建筑和高层建筑来讲。这些建筑物往往需要设置很多层的框架结构,更需要层层设防,做好安全防御功能。当地震等破坏性自然灾害来临时,所有抵抗力结构能够通力合作,以达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”，最大程度地减低损失。虽然框架结构具有很多优点,可还是存在一定的缺点。由于在框架结构中,钢筋和水泥用量较多、构件总量多、工序多、接头多等,一旦发生地震,很容易产生水平位移等破坏性影响。甲、乙类建筑按规定提高一度确定其抗震等级，如其高度超过对应的房屋最大适用高度，则应采取比相应抗震等级更有效的抗震构造措施。这些因素,决定了框架结构设计应该遵循多道设防的原则。
3.3 抓大放小原则
所谓的抓大放小,通俗说就是取大舍小。在设计框架结构的时候,分清楚梁和柱的主次地位,合理地设计梁和柱的强度。对于建筑结构来讲,事实上并不存在绝对安全的结构设计,只是尽量保证建筑物结构具有最大程度的安全体系。在框架结构中,梁倒了,柱不一定倒,柱倒了,梁也会跟着倒。可见,柱相对于梁而言,其强度较大。因此,设计者在框架结构设计中,可以有意地相对提高柱的强度,保证建筑结构的抵抗外力能力。为什么不能将梁和柱都设计成一样的强度呢？因为这样的设计,一旦遇到巨大破坏性灾害,梁和柱有可能一同倒塌,造成的损失是巨大的。例如,在地震发生的一瞬间,建筑物的梁和柱一起倒塌,人们逃生的时间就会相对减少;假如梁先倒了,而柱没倒,就可以留给人们更多的逃生时间。因此,在框架结构设计中经常采用“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的结构设计。
3.4 打通关节原则
在框架结构设计中,打通关节就是使力量在构件与构件的接触位置能够畅通无阻地运行,形成理想中框架结构体系,从而完成刚柔相济、多道防线和抓大放小设计概念中的战略思想。除此之外,打通关节还有另外一个目的,就是保持建筑结构永远处于静止状态,或相对静止状态。
4 建筑结构设计的设计方法
在建筑结构框架设计中,设计方法主要研究的是结构设计中各种不确定性因素问题,实现安全可靠与经济适用之间的平衡。极限状态设计法,就是能够有效实现该目标的设计方法。极限状态设计法,是按结构或构件达到某种预定功能要求的极限状态为原则的工程结构设计方法。分为半概率极限状态设计法和概率极限状态设计法。
功能函数:Z=R-S=g(X1,X2,X3 Xn)
结构分析:Z=R-S>0,表示结构处于可靠状态;
Z=R-S<0,表示结构处于不可靠状态,结构框架结构设计失败;
Z=R-S=0,表示处于极限状态,因而,此方程式是极限状态方程。
5 结语
在建筑物结构设计中,框架结构是保证建筑物结构安全与稳定的重要设计内容。我们必须要重视建筑结构的设计工作，使其更加科学合理。另外在设计过程中，我们还要结合实际，根据实践经验总结，结合相关的数据，进行更好的设计，提高结构设计的科学性与合理性，建设出更好的工程项目，为我国经济发展做出更好的贡献。
参看文献
[1] 吴晓祥.框架结构设计若干问题探讨[J].中国新技术新产品,2010(5).
[2] 范二安.框架结构初步设计分析[J].科技情报开发与经济,2010(24).
[3] 朱学伟，尹钊.建筑内部消防设计中若干问题的探讨[J].科技风，2011（1）.
[4] 林同炎，S.D.思多台斯伯利．结构概念和体系[M].建筑工业出版社，2010（5）.
[5] 查晓礼.工业建筑设计的几个特点[J].山西建筑，2010（4）.
关键词:框架结构；基本原理；重要原则；设计方法
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
前言
无论是民用建筑还是工业建筑，框架设计都是建筑建设的重要组成部分，它不仅影响着整个建筑结构设计方案，还影响着建筑落成后的安全和维护问题。作为建筑结构的设计人员,创新的设计思维和一定的专业水平是必需的，认真负责的工作态度更是必不可少。在平时的工作实践中要严格要求自己按照建筑结构设计的标准规范进行设计，以保证建筑的质量与安全，进而保证人们的财产和人身安全，推动建筑业更好更快地发展。
1 框架结构设计的基本原理
在建筑结构中框架结构设计的基本原理主要包括两个方面:一是建筑结构的荷载,二是极限状态设计法。
1.1 建筑结构的荷载
荷载:施加在结构上的集中力或分布力,称之为直接荷载;引起结构外加变形或约束变形,称之为间接荷载。荷载效应:由作用引起的结构构件的反映。结构抗力:结构或结构构件承受效应的能力。
1.2 极限状态设计法
为了保证框架结构设计的安全性、耐久性与实用性,必须对其极限状态进行验算。同时,这也是框架结构设计的方法。安全性:满足特定的与建筑物功能相适应的承载力极限状态;耐久性:保证结构的承载力的持续时间与环境使用度;实用性:保证结构在正常使用中时具有良好的工作性能。
2 框架结构设计中存在的问题分析
为了保证框架结构的稳定性，一般使用的都是一种结构型式，框架结构属于柔性结构体系，我们不应使用砖墙承重因为它属于刚性结构。不同的建筑，其要求也会有所区别，有些建筑将框架梁进行外挑，同时能够在框架梁下设置相应的钢筋混凝土柱。有的计算人员由于对柱的受力概念不清楚，经常会把这样的柱认为是构造柱，并把配筋视为构造配筋，这样只会为建筑埋下安全隐患。为避免这些安全隐患的存在，在实际建筑中，由于钢筋混凝柱是偏心受压构件，在与梁端交接的地方与框架梁和柱节点非常相似，因此，在建筑过程中应该全面考虑悬臂梁梁端的调节变形方面的问题。
3 框架结构设计的重要原则
3.1 刚柔并济原则
框架结构太过刚性,则制约了灵活性而影响了变形能力;框架结构太过柔和,则不能保证结构的稳定,容易造成倾覆和滑移问题。可見,一个合理的建筑物结构应该刚柔并济,二者相辅相成。那么“钢”和“柔”应该到什么程度,二者最佳的结合状态应该如何掌握？成为困扰结构设计者和专家们的主要问题。尽管我国相关部门对此制定了一些规范要求,但是仍不能给出精确答案。所以,在框架结构设计的过程中,设计者们应该充分了解施工现场环境,收集各种设计材料,结合自身多年来的设计经验,尽可能选择一个合理的梁柱截面以及合理的连接方式。
3.2 多道防线原则
无论任何建筑结构的框架设计都需要具备完善的安全防护体系,尤其对于多层建筑和高层建筑来讲。这些建筑物往往需要设置很多层的框架结构,更需要层层设防,做好安全防御功能。当地震等破坏性自然灾害来临时,所有抵抗力结构能够通力合作,以达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”，最大程度地减低损失。虽然框架结构具有很多优点,可还是存在一定的缺点。由于在框架结构中,钢筋和水泥用量较多、构件总量多、工序多、接头多等,一旦发生地震,很容易产生水平位移等破坏性影响。甲、乙类建筑按规定提高一度确定其抗震等级，如其高度超过对应的房屋最大适用高度，则应采取比相应抗震等级更有效的抗震构造措施。这些因素,决定了框架结构设计应该遵循多道设防的原则。
3.3 抓大放小原则
所谓的抓大放小,通俗说就是取大舍小。在设计框架结构的时候,分清楚梁和柱的主次地位,合理地设计梁和柱的强度。对于建筑结构来讲,事实上并不存在绝对安全的结构设计,只是尽量保证建筑物结构具有最大程度的安全体系。在框架结构中,梁倒了,柱不一定倒,柱倒了,梁也会跟着倒。可见,柱相对于梁而言,其强度较大。因此,设计者在框架结构设计中,可以有意地相对提高柱的强度,保证建筑结构的抵抗外力能力。为什么不能将梁和柱都设计成一样的强度呢？因为这样的设计,一旦遇到巨大破坏性灾害,梁和柱有可能一同倒塌,造成的损失是巨大的。例如,在地震发生的一瞬间,建筑物的梁和柱一起倒塌,人们逃生的时间就会相对减少;假如梁先倒了,而柱没倒,就可以留给人们更多的逃生时间。因此,在框架结构设计中经常采用“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的结构设计。
3.4 打通关节原则
在框架结构设计中,打通关节就是使力量在构件与构件的接触位置能够畅通无阻地运行,形成理想中框架结构体系,从而完成刚柔相济、多道防线和抓大放小设计概念中的战略思想。除此之外,打通关节还有另外一个目的,就是保持建筑结构永远处于静止状态,或相对静止状态。
4 建筑结构设计的设计方法
在建筑结构框架设计中,设计方法主要研究的是结构设计中各种不确定性因素问题,实现安全可靠与经济适用之间的平衡。极限状态设计法,就是能够有效实现该目标的设计方法。极限状态设计法,是按结构或构件达到某种预定功能要求的极限状态为原则的工程结构设计方法。分为半概率极限状态设计法和概率极限状态设计法。
功能函数:Z=R-S=g(X1,X2,X3 Xn)
结构分析:Z=R-S>0,表示结构处于可靠状态;
Z=R-S<0,表示结构处于不可靠状态,结构框架结构设计失败;
Z=R-S=0,表示处于极限状态,因而,此方程式是极限状态方程。
5 结语
在建筑物结构设计中,框架结构是保证建筑物结构安全与稳定的重要设计内容。我们必须要重视建筑结构的设计工作，使其更加科学合理。另外在设计过程中，我们还要结合实际，根据实践经验总结，结合相关的数据，进行更好的设计，提高结构设计的科学性与合理性，建设出更好的工程项目，为我国经济发展做出更好的贡献。
参看文献
[1] 吴晓祥.框架结构设计若干问题探讨[J].中国新技术新产品,2010(5).
[2] 范二安.框架结构初步设计分析[J].科技情报开发与经济,2010(24).
[3] 朱学伟，尹钊.建筑内部消防设计中若干问题的探讨[J].科技风，2011（1）.
[4] 林同炎，S.D.思多台斯伯利．结构概念和体系[M].建筑工业出版社，2010（5）.
[5] 查晓礼.工业建筑设计的几个特点[J].山西建筑，2010（4）.