浅谈高层钢筋混凝土框架设计策略

浅谈高层钢筋混凝土框架设计策略

刘静

郑州市天友建筑设计有限公司河南郑州450000

摘要：钢筋混凝土框架结构有着较好强度、延性及抗震性能，结构施工工期短，结构整体性能良好，可以满足高层建筑工程的诸多要求。文章介绍了框架的结构形式，从荷载、结构变形设计、延性设计、侧移控制、受力分析等方面，阐述了此类框架设计的关键事项，对于钢筋混凝土框架结构的设计优化也进行了介绍。

关键词：高层建筑；框架结构；延性；抗震性能

引言

框架结构是当前广泛采用的一种结构形式，该结构形式成本节约、施工方便、空间的布置也相对灵活。在框架结构设计过程中，传统方法是通过经验先确定结构的总体布局及梁、柱等主要构件的尺寸，随后再展开结构内力分析，确保结构各项参数均满足现行相关规范的限制要求[1-2]。若结构布置存在不合理之处，需要反复修改，这会导致结构设计人员工作量增加，同时也不利于项目造价的控制，因而在高层建筑设计过程中，需要结合结构优化的相关内容，这极为必要。

1高层框架的结构形式

框架结构是高层钢筋混凝土施工建设不可忽视的内容，为施工单位所普遍关注和重视。根据工程建设基本情况，框架结构的具体组成分为如下几个部分：（1）基础部分。基础是整个建筑的根基，是建筑的重要组成部分，基础承担着结构上部传递的荷载；（2）竖向承重部分，主要为柱构件，其承担着结构的竖向荷载，成为整个建筑的竖向骨架部分；（3）横向部分，主要为梁构件，主要承担楼、屋面板等传递的荷载，并将荷载传导至竖向承重构件；（4）楼、屋面部分，主要为楼板、屋面板等，直接承担室内的恒荷载及活荷载[3]。

2高层钢筋混凝土框架结构设计过程的关键问题

在设计过程过程中，强化设计关键点的设计质量，引起设计人员的警惕，这十分必要。结合高层钢筋混凝土框架结构的相关设计经验，应当从下列几个方面控制此类结构的设计要点。

2.1荷载问题

设计过程中首要的是确保结构的稳定性及可靠性，需要处理好结构的竖向及水平荷载，进行详细计算、综合考虑。竖向荷载主要是由重力产生，实际中结构需要同时承担竖向及水平荷载，因此需要注意提高结构的稳定性及可靠性，确保结构能够较好发挥出自身的作用。虽然结构设计最为直观的是受到竖向荷载影响，但实际上更为关键的是水平荷载，这需要引起足够的重视。通常建筑物的自身重力以及室内的实际荷载会有一定的波动，但设计过程中稍加保守取值便可包络上述荷载变化的影响。但水平荷载则变化较多，如风、地震等，需要在设计时详细分析，确保结构安全稳定可靠[4]。

2.2结构变形设计

框架结构设计时需要注意框架机构产生的轴向变形，在设计过程中需要重视这一问题，将各个设计的细节予以重视。通常框架的边柱承担的荷载较中柱小很多，相应的边柱压应力也更小，这最终会导致边柱的轴向变形更小。尤其是在高层建筑设计中，上述问题会更加明显，若不予以关注，则可能出现不利后果。为避免上述问题，在实际时要求设计人员端正态度，注意设计的细节，将设计逐条精确化。

2.3结构延性处理

进行建筑、结构设计时，需要将建筑的平面、立面进行较好的规划，使其能够较大限度降低地震对结构产生的不利影响，确保高层建筑的稳定性及可靠性。设计应当力求高层建筑竖向刚度变化平稳，减少刚度突变，科学、合理选择结构的布置形式，减少结构错层等问题。在进行结构设计时，充分利用高度比，以保证结构具有较好的延性，能够有效承担结构的水平荷载，耗散水平作用的能量，以对结构进行较好保护，预防发生结构变形及损坏情况的出现。设计时注意提高结构柱的设计水准，增强结构的刚度及抗震承载能力，使得结构能够更好运行。

2.4侧移作为设计中控制参数

结构高度不断增加的同时，在水平荷载作用下，结构侧移也会相应增加，在计算式中结构的顶点侧移与结构高度的四次方成正比关系。在进行小高层框架结构设计过程中，一方面需要确保结构有着足够的强度，同时确保其具有相应的抗侧移刚度，使得结构在水平荷载下的侧移能够满足规范的要求。若侧移过大，则会影响到房屋实际居住的舒适度，导致房屋无法正常居住；同时还会导致建筑的围护墙体、饰面材料等出现破坏，甚至出现裂缝，建筑中的电梯轨道等也可能因此出现变形，导致电梯无法正常使用；此外，过大的侧移还会增大结构的P-△效应，使得结构的附加内力增加，甚至可能导致结构承载能力不足，致使结构构件开裂、甚至倒塌。

2.5受力分析计算

设计时需要注重对结构进行分析计算，认识到结构受力的特征，选择合理的设计方案，努力提高项目设计的水准。在框架结构设计中，上部楼层的框架也承担着较大的剪力，框架既需要承担水平荷载，也需要承担竖向荷载，需要合理设计，确保结构稳定可靠，可以满足实际承载的要求。

3高层钢筋混凝土框架结构设计策略

在能够充分把握设计关键点的同时，为了进一步提高设计水准，确保框架结构的合理性、可靠性，还需要采用以下几点优化策略。

3.1适合工程的优化方法

对相应的结构设计予以有效优化，根据实际的需要选择合理的方法。在对结构进行相关软件分析计算的同时，要和之前人工的方式进行有效的对比分析，优化选择方案、结构类型以及布局，将各个方案的经济性及技术性进行逐一比对，最终做到设计方案的深化与优化。

3.2合理设计框架结构

3.2.1框架直接设计

为了使得建筑更够获得最佳效益，设计时需要综合结构的稳定性及可靠性，对高层结构相关的缺陷进行一定程度的改善。如在现场施工过程中需要根据图纸进行变更混凝土强度等级时，若变更了强度等级后承载力无法满足要求，则需要通过更改构件的尺寸，在调整的同时还需要校核其对结构整体刚度、承载的影响，具体采用何种方式进行调整，均需要确保构件的承载能力及结构整体可靠性。

3.2.2框架结构间接设计

所谓的间接设计就是采用预制构件模拟受力的作用，根据受力效果，再进行图纸的设计。这种方法能够有效地减少可能出现问题，减少设计完之后的设计变更。可以通过间接设计来进行整个建筑的承压实验，以便在进行施工的时候，能够使设计中的要求得到满足。这种设计方法能够更好的提升设计水平，保证设计的规则性、刚度以及延性的要求。

4结语

在高层钢筋混凝土框架结构设计过程中，需要综合全方位进行精细化设计，按照不同的结构布置形式，采取相应的优化及改善措施，保障设计方案的经济性与技术性。从而更好指导高层建筑工程施工建设，减少养护维修的成本，真正的保障工程建设的质量及整体效益。

参考文献

[1]曹士伟，林佳伟.钢筋混凝土结构设计中的常见问题分析[J].科学技术创新，2010（31）：290-290.

[2]张慎余，陈有成.关于钢筋混凝土结构设计安全度几个问题的意见[J].土木工程学报，1963（1）：34-38.

[3]王志玮.建筑工程中钢筋混凝土结构设计中的常见问题[J].商品与质量?建筑与发展，2014（9）.

[4]陈亮.钢筋混凝土结构设计中的常见问题分析[J].工程技术：全文版：00014-00014.

作者简介：刘静（1987.1-），女，助理工程师。