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摘 要：高层建筑主要有四种常见的结构设计,其中以框架结构为最基本的结构形式,因此框架结构的设计是建筑设计特别是多高层建筑设计的基础部分.因为拥有足够大的强度和良好的延展性以及较强的整体性,钢筋混凝土框架结构目前被广泛应用于建筑行业,尤其是地震设防地区的建筑设计.在工程设计过程中,如何正确地分析研究各个工程的特点,有针对地选用合理的方案,采取理想的结构形式,是每一个工程设计人员都要首当其冲面对的关键问题.
关 键 词：框架结构设计原则
1.前言
自改革开放以来,我国经济高速发展,建筑设计水平也在逐年提升,随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化,这就要求建筑框架结构设计在遵循原则下有更高层次的水平来满足这些要求,当然,这其中也存在很多问题,下面就这些问题来进行讨论.文章着重阐述框架结构设计中涉及到的各层结构布置图的技术问题及注意事项,用意是辅助设计者在做框架结构设计时参见本文可减少乃至避免常规的漏项、差错等.题目很大,内容很广,难尽其详,并不能把工程中所能遇到的每一种情况都阐述到,也不免错漏和带有个人色彩的论点,拿出来是想肯请专家及业界同仁们给予点评,意在抛砖引玉,共同探讨这一广泛课题,以期不断完善我们的专业理论水平.
2.常见的高层建筑结构分类
2.1基本框架结构
所谓基本框架结构,主要是指基构成基本框架的基础、梁、柱、楼板这四种结构,它是高层建筑的基础,起着承重的作用.其中以基础、柱子和梁为框架的最基本的结构,同时也是主要的承重体.以框架结构为基本结构的建筑,其形式灵活,能够形成相对较大的应用空间,处理相对方便,同时具有抗震性和整体性的优势,此外还具备一定的可塑变能力.
2.2框架配合剪力墙
框架配合剪力墙结构就是讲框架和剪力墙这两种下级结构相结合,形成一个结构体系,是多高层建筑结构设计常采用的另外一种结构形式.其中,由框架和剪力墙共同承担竖向的应力载荷,因为剪力墙的刚度大,能够承担侧向应力载荷,所以水平的应力载荷就靠剪力墙来分担.框架与剪力墙的配合,不但增加
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2.3单纯剪力墙
利用墙体来承受全部的水平应力载荷和竖向应力载荷的建筑体系就是剪力墙结构.刚性明显是剪力墙的主要突出特性,因此剪力墙可以均匀直接地传导力.因其结构的强度和刚性都很高,同时也具备一定的延展性,在对抗侧向位移的时候能够有效地控制位移程度.所以,单纯剪力墙的结构在对抗台风、地震等类似的灾害时可以起到很好的作用,其建筑高度相较之下高于前面两种结构,具有良好的整体性和抗倒塌性.
2.4简体结构体系
由简体为结构主体的体系就称之为简体体系.有简体结构构成的多高层建筑有着较强的强度和刚度,其明显特征就是简体结构体系中的所有构件都可以合理参与应力载荷的分配,在抗台风、地震等上的能力是四种结构中最强的,而且可以符合大空间、大跨度的需要,被普遍应用在超高层建筑的建设上.
3.建筑框架结构设计遵循的原则
3.1一定要刚柔并济,平衡结构体系
建筑框架结构设计一定要遵循刚柔并济的原则,众所周知结构太刚变形能力就差,而结构太柔就会导致太脆.当建筑框架结构要承受强大破坏力在一瞬间来袭时,必然导致结构部件部分受损或者全部损坏.在面对这个问题的时候,设计人员设计时一定不能使建筑结构太刚.那么在建筑框架结构设计的过程中是不是越软越好呢,当然不是.结构柔一些是可以削弱外力,但缺点是容易变形缺乏支柱,必然导致全体倾覆.所以在建筑框架结构的设计中,一定要控制好结构设计的刚度,既不能太刚也不宜太柔.这个问题也正是设计人员正在探索并密切关注的问题,现在的规定只是一个笼统的范围,至于谁多谁少,目前尚没有准确定论.
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3.2一定要多道防线,降低结构风险
层层设防能够尽可能的降低结构体系的风险,当突发状况发生的时候,所有抵抗外力的结构都在联合抵抗,同时相互支撑,这就好比一个物体从高处掉下来,如果经过一层层障碍物的阻碍,缓冲其速度,那么当这个物体掉下来时可能就比没有障碍物阻碍的物体或者障碍物少的受损度小很多.这个时候,我们不能把结构重心全部寄托在单一的构件上,在土建结构中我们知道多肢墙要比单片的墙好,而框架剪力墙要比纯框架好,我们知道鸟巢外形结构的设计,是多道防线设计思路的最好体现.
3.3一定要抓大放小,保全重要结构
在建筑框架结构设计中有这么一种说法,那就是“强柱弱梁”“强剪弱弯”,这不禁勾起了人们对这种说法产生疑问,问什么结构要强柱弱梁,强剪弱弯,在我们的印象中强柱强梁肯定会比强剪强弯要更加结实,更加安全.但是如果所有的结构构件都强了就不好了,将会存在非常大的安全隐患.我们知道绝对安全的结构在这个世界上是不存在的,无论哪种结构体系都不能在任何情况都可抵御各种外界的破坏.每个构件的作用都不同,整个结构体系就是由这众多的构件协调组合而成,并依据其重要性来区分轻重.每个结构构件共同抵抗外力的目的,就是为了在遭遇强大的外界破坏力时,能够保住其中最重要的部件不受损坏或者至少是最后才遭遇摧毁,这就是要做出取舍的时候了.所以最明智的选择就是在建筑框架结构设计之初就先衡量孰轻孰重,哪部分是主要构件,哪部分是次要构件,当强大的破坏力来临时,首当其冲的应该是次要的构件,在设计中各个部件千万不可平均受力,那样将损失惨重.我们知道在钢框架的结构设计中,如果柱不幸倒塌,梁也不可能存在,而如果梁倒了的话,柱依然可能存在,这也就说明了柱起到的作用要比梁大.所以在建筑框架结构设计过程中,为了保证柱免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁,这就要把梁放在相对比较薄弱的环节上,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.
3.4一定要使结构合为一体
好的建筑框架结构体系是一个整体的结构,这种结构体系中没有关节,并且能够快速有效的传递并消除外力,尽量减少破坏力度,有了这个原则,我们在设计时就要想办法把各个关节给“打通”,使之畅通无阻.前面我们提到的三个原则（“刚柔相济”“多道防线”“抓大放小”）实施的基础就是一定使结构浑然一体,也就是说这个原则是前面三个原则的保障.总的来说,设计者要使原本保持平衡和静态的构件组合之后,在受到强烈的外力冲击时还能保持原来的静态,或者相对的静态,这样目的就达到了.
4.结束语
综上所述,随着经济发展,我国的高层建筑数量必然继续上升,但从建筑质量安全的角度来讲还需要引起重视.在高层建筑结构设计中要牢牢把握新时代的发展趋势以及结构设计的新规范,做出合理的方案选择,提高实际建筑的安全性能.工程设计人员要不断革新自我的设计意识和理念,用认真负责的态度进行建筑结构设计,结合自身工作经验,明确结构设计的需求,设计出安全,出色,具有优秀品质的作品.
参考文献&#
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