建筑框剪结构优化设计措施探讨

曹琨

摘要：本文将充分结合笔者研究，重点围绕于建筑框剪结构优化设计措施进行探讨，以期为推动它在建筑工程中更好地应用贡献自己绵薄之力。

关键词：建筑框剪结构；优化设计；措施

一、建筑框剪结构基本设计

1.结构承重体系设计

环境的差异对建筑的结构承重体系设计有很大的影响，所以应该根据建筑所在地的环境进行设计。在实际的建筑结构承重设计中，应该充分的考虑到裙房部分荷载效应的产生，同时还要考虑主楼部分的竖向荷载效应以及在水平地震作用力下产生的荷载效应等。所以，通常情况下建筑的裙房结构都是采用混凝土框架结构的形式，而建筑的主楼部分则采用的是框架—剪力墙承重结构体系。主楼的抗侧力构件在是整个建筑结构的核心部分，剪力墙主要承担的是建设的水平荷载，而框架不仅要承则主建筑中的一部分水平荷载，还承担着绝大部分的竖向荷载。为了可以有效的提高建筑主楼的抗扭能力，在进行建筑结构设计时应该重点关注剪力墙与楼梯主楼结构的相互位置，同时还要根据建筑结构设计的变形限值来进行建筑的综合匹配，例如：建筑的刚度、承载力以及延性等。

2.建筑缝的处理设计

建筑缝的处理设计主要是根据主楼与裙房间的连接部分来开展的。建筑的主楼和裙房有着本质上的区别，所以在进行建筑缝的处理设计时，必须进行严格的防震缝设计和沉降缝设计。防震缝设计的主要目的是为了可以避免主楼与裙房之间出现较大的缝隙，导致裙房的防水工作的难度加大。虽然主楼与裙房有着本质上的差别，但是在进行结构设计时，还是应该将主楼和裙房当成一个整体来进行设计方案的设计计算。主楼与裙房间的沉降缝设计，是主楼根据实际的需要，将主楼基础设计成桩基础，并且将裙房的基础设计成柱下条形基础，然后再调整好主楼与裙房间的不均匀差，这样才可以保证建筑缝处理设计的科学性和合理性。

二、建筑框剪结构优化设计的措施探讨

众所周知，现代的高层建筑结构设计绝大部分都是采用钢筋混凝土框架—剪力墙结构，这样的建筑结构体系不仅有着非常高的灵活性，同时大大的提升了建筑的使用空间，使得建筑设计的质量变得更高，同时也保证了建筑结构的整体性能。在一定条件下，建筑的框架结构设计可以有效的提高建筑水平变形曲线的能力，使得建筑稳定性能够更高。建筑的钢筋混凝土—剪力墙结构有着许多不同的效果，在力学的角度上对其进行详细的分析具有一定的难度，这也是建筑框剪结构设计优化困难的主要原因。所以更应该加大建筑框剪结构的优化设计力度，为框剪结构的发展做出更大的贡献。

1.框架结构的分部优化设计技术

钢筋砼框架结构的荷载效应除了与外荷载的大小有关外，还与结构构件材料特征、几何构造有着非常大的联系。钢筋砼框架结构的优化设计主要是在结构整体内力分析完成后，按照梁柱各构件的控制内力进行截面优化设计，从而使得各个结构构件都达到一定的荷载效应水平要求。框架结构的优化设计是一个迭代、渐进的过程，框架优化结构在现有荷载的作用下，内力分布特征又会产生一系列的变化，结构构件控制截面上的控制内力也会伴随着内力分布特性的变化而变化，这就引发了建筑框剪结构的新一轮优化设计。下面将分四点进行钢筋砼框架结构分部优化设计的详细介绍。

第一，初始选型。要进行钢筋砼框架结构的部分优化设计工作，首先要做的就是对建筑结构平面、立面的布置和建筑的使用功能进行详细的分析研究，并根据框架结构所需承受的竖向荷载、水平荷载、施工因素、归并框架梁、柱的类型来进行梁柱的初选，确定好梁柱的几何尺寸。

第二，结构分析。根据框架结构的实际几何构造特性去准确的计算出框架结构所需承受的竖向荷载和水平荷载，并对钢筋砼结构的空间内力进行详细的分析，再结合截面尺寸相同的构件的控制截面内力的大小将其进行分类，从而确定出每一类构件的设计控制内力。

第三，截面优化设计。截面优化设计是控制优化结果的一个过程，在开展截面优化工作时，必须要确保建筑框架整体设计方案的科学性和准确性，这样才可以更有效的提高优化设计的整体质量，使得建筑的整体结构更加安全稳定。

第四，可行性判断。在建筑的优化设计工作完成后，还需要对其设计结果进行一次严格的内力分析，这样做的目的是检验其设计结果的可行性。在确定建筑的优化设计满足建设工程的整体设计要求后才可以根据此优化方案进行配筋和构造处理，并将此设计方案作为最终的优化设计结果。如果无法通过设计结果的内力分析检验，则应该根据检验分析结果进行局部的调整，直到优化设计方案满足建筑的整体要求为止。

2.建筑框剪结构的点阶段优化设计

建筑框剪结构设计的优化一般均关系于以下三点：第一，采取结构最佳设防水平；第二，结构之间的工作必须相互协调，其承载力、刚度与延性变形能力之间的设计应达到最好的状态；第三，就是结构构件之间的优化设计问题了。

由于水平负荷在结构间分配设计差异的因素，直接引发了高层框―剪结构在其作用下的工作协调性问题，所以，在进行优化设计时，务必要注重剪力墙数及其位置。本文将对框-剪结构优化设计的过程划分为三部分，对各部位所出现的问题提出具有针对性的优化方案与策略。

第一，优化最佳设防水平决策的筛选。基于地震的安全等级来看，对局域的地震发生震级进行专业的评估，从评估数据来对结构优化方案进行设计与选取，并在设计之前收集其他的相关数据进行整合的评估，包括结构设计方案的整合。

第二，优化剪力墙的构件设计。剪力墙结构构件的优化设计，无非就是要使结构刚度和延性指标之间达到最佳的合作状态，可通过参照力学准则来完成。结构自振周期和侧向位移是结构刚度对剪力墙造成关键影响的两个方面，结构延性在保证承载力基础上的变形性能是其又一关键问题。所以，借助结构整体的侧向位移量以对结构刚度与延性进行统一协调是较为可行的。以高层结构设计规范为基准，通过结构层间位移和顶点总侧移限制值的范围以把控优化结构刚度与延性的设计。

第三，框架结构的优化设计。建筑的框架结构优化设计必须符合“一个结构”的基本准则，在进行框架结构的一次整体分析后，可以按照上文描述中的方法去进行框剪结构中的框架部分优化设计工作。

三、结束语

综上所述，框剪结构作为现代建筑设计中较为常见的一种结构设计方式，在其功能特性及结构特点上有着明显的优势，对其优化设计不仅要考虑到建筑的经济使用性，还要对其稳定性、安全性进行全面的分析，这样才可以保证建筑的框剪结构优化设计满足现代建筑的需要。

参考文献

[1]万龙.建筑框剪结构优化设计措施探讨[J].科技与企业,2014(1):215-215.

[2]徐媛媛,朱珊珊.高层建筑框剪结构设计优化措施分析[J].城市建设理论研究:电子版,2013(28).

[3]朱方青.浅析高层建筑框剪结构优化设计[J].科技创新与应用,2014(31):246-246.