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建筑工程框架結構設計面臨的困境及解決措施
在工程項目的建設過程中，結構設計工作具有至關重要的作用，下面是小編搜集整理的一篇探究建筑工程框架結構設計問題的論文范文，歡迎閱讀參考。
當今社會，建筑技術不斷進步，施工設備和施工材料的性能不斷提升，在此背景下，工程項目的結構也越來越復雜，框架結構設計工作面臨的問題也越來越復雜，一旦框架結構設計工作中出現(xiàn)疏漏，將為工程項目的質量和性能埋下隱患，并且會影響施工進度，降低工程建設的社會效益和經(jīng)濟效益，近些年來，如何保證框架結構設計質量，成為了人們廣泛探討的問題，本文基于工程實例，探討建筑工程框架結構設計存在的問題及處理對策，對工程結構設計工作具有重要的借鑒意義。
1工程實例
某工業(yè)廠房工程，采取鋼筋混凝土框架結構，工程平面為矩形，長度、寬度分別為96.6m和86.6m,廠房共計5層，建筑面積總計35125ma,總建筑高度為26.60m,1層高度為5.9m,2層-5層的高度均為5.lm,并且2層一5層的建筑中部設有天井，建筑平面為“回”字形，天井規(guī)格40mX50m.該廠房工程的柱網(wǎng)尺寸主要為lOmXlOm,由于廠房中需要設置縱橫向走廊，因此該廠房工程還設有3.3m短跨。本次廠房工程的框架抗震等級為一級，抗震設防類別為丙類，抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度為0.2g,建筑結構安全等級為二級，建筑場地類別為III類，地基基礎設計等級為二級。結構設計完成之后，經(jīng)過專家以及工作人員反復分析，方知原設計方案存在問題，因此需要對結構設計方案進行調整，下面本文在此以本次工業(yè)廠房工程為例，分析建筑工程框架結構設計存在的問題及處理對策。
2框架結構設計存在的問題
本次工業(yè)廠房項目中，框架結構設計工作面臨的問題比較復雜，首先該廠房屬于高層建筑，因此結構設計工作需要面臨周期比問題，結構扭轉為主的第一自振周期T.與平動為主的第一自振周期T:必須要滿足以下要求：
Tt/T,簇0.9經(jīng)過專家和工作人員的分析，原結構設計方案難以滿足上述要求，這樣一來，廠房的性能將會受到很大影響，因此必須要合理調整結構設計方案，使之符合上述要求。
此外在本次廠房工程中，2層一5層的建筑中部均設有天井，這樣一來，將會給建筑結構帶來嚴重的負面影響，致使結構抗扭轉能力下降，因此結構設計工作還必須要面臨抗扭轉問題。
專家和工作人員經(jīng)過分析后發(fā)現(xiàn)，如果按照原結構設計方案來建設廠房，將會存在結構抗扭轉能力不足的現(xiàn)象，致使建筑物容易出現(xiàn)變形等問題，因此為了保證廠房工程的結構穩(wěn)定性，一定要調整結構設計方案，以增強建筑結構的抗扭轉能力。
3框架結構設計問題的處理對策
3.1,調整構件截面
本次廠房工程中，為了合理調整構件截面，工作人員預先制定6種調整方案，對各項方案進行綜合對比，具體調整方案分別如下。
方案1:不增加柱，將3層的邊柱截面調整為1000mmX900mm(原方案為100DmmX700mm);
方案2:不增加柱，將3層的梁混凝土強度等級調整為C35(原方案為C30)，并將3層的柱混凝土強度等級調整為C45(原方案為C40);
方案3:不增加柱，將1層、2層的內柱截面調整為750mmX750mm(原方案為900mmX900皿1,將1層、2層的邊柱截面調整為1100mmX900mm(原方案為900mmX900mm)，將3層、4層、5層的邊柱截面調整為1000mmX700.(原方案為700mmX700mm)：
方案4:不增加柱，將1層、2層的柱混凝土強度等級調整為C45(原方案為C40)，并將1層、2層的梁混凝土強度調整為C35(原方案為C30);
方案5:不增加柱，將1層、2層、3層的邊框梁截面調整為500mmX1000nun(原方案為500mmX850mm);
方案6:增加12根外邊柱，將1層、2層的邊柱截面調整為1000mlnX800mm(原方案為900InlnX900mm)將3層、4層、5層的邊柱截面調整為1000mmX700mm(原方案為700imnX700mm)，將1層、2層的內柱截面調整為700mmX700mm(原方案為900mmX900mm)，將1層、2層的柱混凝土強度等級調整為C45(原方案為C40)，將1層、2層的梁混凝土強度等級調整為C35(原方案為C30)，梁柱布置情況大致如圖1所示。
之后工作人員通過計算分析，對6種調整方案的調整效果進行對比，其中方案1-5的調整效果如表1所示。
其中方案1和方案2無效，而方案3、方案4、方案5可以說明，采取“將外邊柱截面增大，將內柱截面減小，將邊框梁截面增大”的方法，可以明顯改善周期比，不過上層抗扭剛度增大，對整體扭轉周期不會有明顯影響。方案6說明，增加邊柱數(shù)目能夠明顯提高結構剛度，同時可以減小梁柱截面，此方案會影響廠房的建筑布局，因此在具體實施過程中，需要其他專業(yè)的配合。另一方面，在地震的作用下，結構會受到扭轉震動的影響，遠離剛度中心的構件側移量將會大幅提升，同時所產生的水平地震剪力也會提升，因此在增加邊柱時，應該將邊柱設在角部，這樣可以在一定程度上降低對廠房建筑布局的影響，并且能夠充分發(fā)揮邊柱的作用。專家和工作人員經(jīng)過反復研討，最終選取方案6來實施調整。
3.2調整結構剛度
在結構設計過程中，要在最大程度上降低地震作用效應，同時還要充分考慮P_△效應，避免結構位移過大或者整體失穩(wěn)，建筑不僅要具備良好的扭轉抗力和剛度，并且還要具備良好的側向抗力和剛度，從而限制扭轉振動的發(fā)展，因此在本次廠房工程中，結構設計人員將主要抗側力構件布置于靠近結構周邊的位置，并且盡可能使剛度中心與質量中心重合。
3.3短跨梁設計
本次廠房工程中，設有3.3m短跨，在長短跨相鄰的結構中，短跨梁線剛度較大，將要承擔很大的梁端彎矩，原結構設計方案雖然可以滿足跨高比，但是混凝土相對受壓高度和配筋率計算值不符合相關規(guī)范的要求，因此專家和工作人員認真探討解決方案，最終采取以下方法：設計為寬扁梁，梁寬提高到800mm,梁高575mm,凈跨2300mm,同時適當減小短跨梁截面。
然而上述措施雖然能夠明顯改善短跨梁的受剪情況，不過此方法會導致層間位移增加，為了解決這一問題，本次工程中采取以下措施：短跨梁受力狀況與剪力墻結構中的連梁的受力情況比較相近，因此把短跨梁按照連梁來進行計算，在地震作用下，允許短跨梁開裂，在設計方案中折減短跨梁剛度，降低短跨梁配筋率。另一方面，連梁跨高比如果在2,5以下，那么剪切效應將十分明顯，因此在連梁設計方案中，工作人員將跨高比控制在2.5-5.0范圍內，剛度折減系數(shù)采用0.75,這樣一來，就可以減小層間位移，改善短跨梁受剪情況。
4總結
在工程項目的建設過程中，結構設計工作具有至關重要的作用，結構設計方案不合理，不僅會影響工期，降低項目實施的經(jīng)濟效益，甚至會嚴重影響建筑物的性能和安全，如今框架結構的應用己經(jīng)十分普遍，在框架結構設計工作中，一定要保證設計方案的合理性，以促進工程項目的順利實施。本文在此結合某工業(yè)廠房工程，分析了建筑工程框架結構設計存在的問題及處理對策，希望文中內容可以為相關工作提供借鑒。
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