高层建筑框架结构设计中的技术问题及对策

高层建筑框架结构设计中的技术问题及对策

发表时间：2019-07-15T15:55:46.077Z 来源：《房地产世界》2019年2期作者：肖教英

[导读] 本文笔者针对高层建筑框架结构设计中的技术问题进行探讨和分析，并提出了一些见解和措施。

雷州市建筑设计院广东雷州市 524200

摘要：目前我国的高层建筑物大多数为框架结构，建筑中的房梁、柱用节点进行接连，承载整个建筑物的负荷。所以高层建筑物的框架结构设计至关重要，并且此结构拥有设置灵巧、建筑物内部空间大等特质，已经在工厂房区、酒店、旅馆、商厦、教学楼等建筑中被应用。本文笔者针对高层建筑框架结构设计中的技术问题进行探讨和分析，并提出了一些见解和措施。

关键词：高层建筑；框架结构；设计技术；存在问题

近几年以来，我国的建筑结构设计工作已经逐渐向世界先进科技与理念看齐，从传统的单一化走向了多种形势的发展，并且建筑结构的布局和体形也逐渐变得复杂多样。在高层建筑中应用框架结构设计可以增大建筑物的内部空间，还能灵巧布置平面结构。尤其是高度没有超过65米的建筑物采用框架结构体系比其他结构体系的建筑物更具有优势。虽然框架结构设计的实用性和功能性非常大，但是由于在建造过程中会存在一些技术问题或者现实问题容易给建筑工程埋下隐患。

一、常用高层建筑结构分类

1.基本框架结构

建筑物的基础结构就是基本框架结构，由基础、柱子、基础梁、楼板这四部分构成，基本功能就是为建筑物承载重量。其中的基础梁和房柱是建筑物最基本的构造，也是主要承重物体。这样的基本框架结构方便后期施工进行更好的开发和利用空间，并且具有良好的抗震性，保证了高层建筑的完整性。

2.框架配合剪力墙

在基本框架的基础上配上剪力墙，这样的结构也经常被使用到高层建筑之中。将基本框架和剪力墙组成一个结构体系，竖直方向的承重由基本框架和剪力墙一起承担，并且剪力墙还承载了水平方向的负荷。增加了剪力墙的结构体系比起基本框架更具有稳定性，还能够承担侧向应力。由于基本框架结构可能导致侧向位移，加入了剪力墙就能够减轻侧向位移，增强了抗侧力刚度，增加了高层建筑安全性能，提高了建筑物的可建设高度。

3.单纯剪力墙结构

单纯剪力墙的结构体系，应用墙体来承担建筑物来自竖直方向和水平方向的重力。剪力墙结构有一个明显的特征就是刚性和强度大，所以导致对于力的分解和传导比较均匀。这样的结构可以控制抗侧向位移，减轻位移移动的程度，并且在面临自然灾害时的抗灾能力比较强。

二、设计构造方面的问题

1.框架节点核芯区箍筋配置应满足要求

如表1所示，框架节点的箍筋需要符合国家标准要求，箍筋一旦不符合国家标准，在被应用到高层建筑的建造中时可能会发生不必要的损坏，在遇到龙卷风、地震、洪涝等自然灾害时，高层建筑难以保证自身自己居住者的安危。

表1.框架柱箍筋加密区的箍筋要求

框架柱箍筋加密区的箍筋要求

一级框架箍筋二级框架箍筋三级框架箍筋

框架节点核芯区配箍特征值 ≥0.12 ≥0.1 ≥0.08

且体积配箍率 ≥0.6% ≥0.5% ≥0.4%

2.关于框架结构电梯井的问题

由于高层建筑的整体高度比普通建筑高，所以当地震来临时，高层建筑框架结构发生的位移更难掌控，多层框架比普通结构因地震发生的位移更容易控制。许多高层建筑采用多层混凝土结构的电梯井，将基础梁、柱子与电梯井结合使用，以此来支撑建筑物增加承受刚度。用电梯井代替普通钢筋混凝土的结构能够抵消更多地震产生的作用力，增加高层建筑的安全性能。

3柱的抗震设计问题

为了让建筑物的承重柱具有更良好的延展性，配筋率的最小值一定要大于国家抗震，并且钢筋的连接方式也要符合高层建筑规定的标准，在连接时要适宜的增加密箍筋，以此来增加柱的承受力，减少竖向弯曲的可能性。其次是柱的箍筋，为了保护建筑物在地震中降低损坏程度，柱端钢筋保护层就会先碎掉从而脱落，如果没有箍筋的束缚钢筋就会发生变形导致柱子损坏。所以需要提高箍筋的抗挤压能力，增强建筑物的抗震能力。

4.钢筋混凝土保护层厚度取值的问题

第一，高层建筑中的主梁与次梁的交界以及主次梁和板的钢筋之间处理不全面导致保护层的缺失和承受不必要的损失，影响了建筑物的稳定性。第二，设计人员只注重主筋的厚度和保护能力，没有注意到箍筋的保护能力，从而在建造中形成保护力度不足的情况发生。第三，在打造地基时，建筑人员会选择在地下埋放柱子，地下与地上的柱子由于环境不一样，所以在选材上需要根据实际情况选择适宜保护厚度的柱子。由于许多设计人员经常忽略地上与地下环境情况的差别，对于柱子统一选取。如果地上与地下柱子的选取标准都按照地上柱子的标准选择就会导致地下柱子的保护力度不足的情况发生，钢筋就会因为承重发生形变，从而造成安全隐患。所以设计人员在建造之前需要正确处理每种钢筋的保护能力和设置条件，增加建筑物的安全性能。其次在设计过程中还要注意箍筋之间的设计，对待不同环境的钢筋选择不同的保护层厚度，以此来保证箍筋在建筑和使用时发生形变的可能性，满足建筑物的承重需求。

5.侧移和延伸性问题

高层建筑和普通建筑物不一样的是它的侧移是一个至关重要的控制因素，在纵向受力相对正常的状况下，设计人员对于框架结构的设计一定要思量到侧移应力对高层建筑造成的影响，所以在设计中一定要注重建筑物的侧移问题，以此来保障安全性。其次是延伸性问题，

框架结构自身就具有一定的延伸性，并且建筑物的高度与延伸性成正比，高度越好延伸性越大，如果遭受到地震灾害，建筑物发生的变形也越大。为了降低发生形变的可能性就需要采取适宜的设计保证建筑物哦延伸性。

三、高层建筑框架结构设计技术的优化措施

由于我国正处在发展阶段，所以对于高层建筑的框架设计仍然在探索之中，虽然在探索的过程中也具有了一定的科学技术和管理手段。但是相比于其他发达国家来看，我国现在所拥有的技术仍旧落后，难以达到先进水平的要求。所以建筑工程单位必须根据自身的经验、时代的要求和先进的设计理念，从而将我国的框架结构设计技术进一步发展。

1.以主楼框架结构设计为重点

我们现在的建筑工程前期投资成本高，建筑工期消耗时间长，技术要求比较高等特质。在建筑工程中的高层建筑框架设计占据了非常大的比重，必须保证技术的有效实行，将建筑周期进行压缩，在保证建造质量的条件下实现经济效益和建设目标。在整个高层建筑框架结构的设计中，必须要注意主楼框架结构，这是因为主楼设计是整个建筑物的命脉，所以设计人员必须要利用先进的科学技术和合理的管理手段，将主楼设计的尽善尽美。钢筋混凝土是框架结构中的主要材料，在设计环节一定要保证所采用的材料符合国家建筑标准，在达标的情况下进行合理设计。主楼设计一定是整个工程的重要环节，所以技术人员一定要加上设计和技术的应用，增强高层建筑的安全性能。

2.强化框果结构设计的技术管理

除了技术上的要求之外，管理上存在的问题也不可以忽略，在高层建筑框架结构设计的管理中，钢筋混凝土的应用是建筑工程进行和质量的重点。我国框架结构中的钢筋混凝土建筑技术并不是直接抄袭国外的管理形式而且在以往的管理基础上，按照国外的新型理念进行改革和整合以此来形成我国特有的高层建筑框架结构管理理念。由于高层建筑中的框架结构设计技术内容复杂、难以操作并且涉及到多方面因素，所以我们需要从本质上对框架结构设计进行技术管理，才能快速、有效的提高技术水平。

结束语

综上所述，在我国建筑事业的发展过程中，高层建筑的框架结构设计是一个非常重要的内容，这关系到整个建筑事业的经济效益、社会效益和发展。框架结构设计需要设计人员拥有超前的科学理念和方式，才能够保证设计工作的合理进行，实现建筑行业的蓬勃发展。

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