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摘要：钢筋混凝土框架结构作为一种常用的结构形式，具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点，目前已被广泛应用于各类多层的工业和民用建筑中。随着计算机技术的不断发展和新规范的实施，结构计算精度日益提高，但是在框架结构的设计中，仍然存在着一些概念性和实际性的问题需要设计人员予以重视。
关键词：框架结构设计存在问题对策
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：
引言
框架结构是指由梁和柱作为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，因此框架结构具有结构空间布置灵活，建筑物自重小，有较好的抗震能力和结构的整体性、刚度较好等特点。钢筋混凝土框架结构在我国已经成为了一种常见的建筑结构形式，尤其是各种工业与民用建筑当中，应用很广泛。
1.框架结构的特点及设计原则
1.1框架结构的特点
钢筋混凝土框架结构由梁和柱刚性连接的骨架所组成，框架的连接点是刚节点，是一个几何不变体。钢筋混凝土框架结构是一种抗震、抗风较好的结构体系，建筑平面布置灵活，使用空间大，延性较好易于满足建筑物设置大房问的要求，还可以减轻建筑物的重量。
1.2框架结构设计原则
抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时，尽量加剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向粱柱刚接体系。但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。
雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半;框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级;由于某些原因造成梁截面较大时，应验算构件的最小配筋率;出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构;框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑.但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱，层高较高时宜在门洞上方加圈梁。因楼电梯间位置较偏，梯井采用混凝土墙时刚度很大，其他地方不加剪力墙对梯井和整体结构都十分不利;建筑长度宜满足伸缩缝要求，否则应采取措施。
2.框架柱、梁配筋方面存在的主要问题
2.1框架结构中柱配筋所存在的主要问题
对于框架结构的高层建筑,水平荷载对结构的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力与建筑高度的平方成正比，顶点位移与建筑高度的4次方成正比。水平荷载是结构设计中的控制因素。框架顶层的风荷载较大,而屋面结构荷载传给边柱的轴向总力比楼层边柱总力要小,显然柱顶有大偏心问题, 顶层边柱节点出现轴向力对截面重心的偏心距>0.5倍的柱截面高度,因此,顶层边柱的配筋会加大。
当地上为圆柱时,地下部分应改为方柱，方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍,并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。柱的纵筋宜大直径大间距,但间距应≤200mm。柱内埋管,由于梁的纵筋锚入柱内,一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4％以下时可不必验算。
2.2框架结构中梁配筋所存在的具体问题
由于占地面积的限制、使用功能的要求或结构上的原因,工程上常在框架的梁端设计挑粱。而框架梁与外挑梁的断面尺寸会有所不同,而有的设计人员在绘图时只是将框架梁上的某些主筋向外挑梁延伸了事,殊不知有些主筋根本无法伸进挑梁,这些差错一般在施工时才会暴露出来,但为时已晚,许多钢筋已截断成型,这不仅影响了施工进度,也造成了不必要的损失。粱上有次粱处应附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加箍筋。梁也可偏出柱边较小的尺寸。但梁与柱的偏心应小于四分之一柱宽。折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内,还应加附加箍筋。
3.框架结构设计常见的问题及对策
3.1为了满足柱轴压比的要求，同时又要满足控制柱截面的要求，柱子采用较高强度等级的混凝土。而对于以受弯为主的楼层梁板混凝土强度等级却不必过高。在实际工程设计中合适的楼盖混凝土强度等级通常采用 C25～C35。由此可见，高层建筑混凝土框架结构的柱混凝土设计强度高于梁板的设计强度必然存在，而且随着建筑物高度的增大，两者的设计强度差距会越大。目前混凝土的浇筑施工一般都是用商品混凝土泵送工艺，各施工单位通常将竖向构件与水平构件分批集中浇筑。如果要求对其中的梁柱节点进行单独浇筑，那么将导致供应量及浇筑时间不易控制和节点区与梁板之间的分隔难度大，针对这个问题，在结构设计中应对高层建筑混凝土结构的竖向和水平构件的混凝土强度进行合理取值；整个工程的竖向构件混凝土强度等级种类不应过多，且与竖向构件截面的变化要错层同步；混凝土强度等级取值要符合规范要求，尽可能与竖向构件相匹配，使实际施工简单化，尽量减少梁柱节点单独浇筑混凝土。
3.2混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀，并保证钢筋的粘结锚固性能，从而直接影響构件的耐久性和钢筋的受力性能。新混凝土规范保护层厚度从最外侧钢筋算起，设计人员应注意此变化，合理取用保护层厚度。笔者对比了下新旧规范保护层厚度对设计的影响：例如旧混凝土规范中一类环境，200宽的梁，混凝土保护层C=25mm，则放3@25的钢筋时，200-25×2-3×25=75，钢筋净距=75/2=37.5mm，满足≥Max(30mm，1.5d）； 2010新混凝土规范中一类环境，200宽的梁，混凝土保护层C=20mm，箍筋为8mm，则放3@25的钢筋时，200-20×2-2×8-3×25=69，钢筋净距=69/2=34.5，则不满足≥Max(30mm，1.5d=37.5）；以上的一个例子说明以前200宽的梁可以放下3根25的钢筋，但是按照现在的新规范则不能放下箍筋为8mm的配了3根25的上部钢筋。设计人员应注意这些变化，合理布置梁中钢筋根数，使之满足规范要求。这些问题直接影响到构件的安全性和耐久性，设计人员针对保护层的问题应与以足够的重视。
正确处理构件内各类钢筋的相互关系，按钢筋的正确位置确定构件内钢筋的保护层厚度及构件有效截面高度，并进行构件的截面设计。根据规范要求确定最外侧钢筋的保护层厚度及各种钢筋的正确位置，确定相关构件的有效截面高度并进行配筋计算，在施工图中标出相关构件中钢筋的位置。
地上部分与地下部分的柱子因所处的环境条件不同，根据规范要求，应采取不同的保护层厚度。地下部分的柱子可将其断面加大，满足其保护层厚度的要求，同时保证柱子钢筋上下位置的一致性，满足钢筋受力要求。
3.3由于钢筋混凝土的自重较大,作为建筑的底层柱,其所承担的轴向压力会随着建筑高度的增加而不断增加,在层高一定的情况下,为了提高抗震规范对构件的延性要求,就要将轴压比控制在一定范围之内不能过大,这就必然导致柱截面的增大,从而形成短柱、甚至形成剪跨比小于1.5的超短柱。对于大跨度柱网的框架结构，框架柱在楼梯间处与楼梯平台梁相连，使得楼梯间处的柱可能成为短柱，这时就应对柱箍筋全长加密。这一点，在设计中容易被忽视，新抗规明确规定框架结构楼梯间须整体建模，这个问题以后应该要引起重视。当框架结构的外立面为条形窗时。因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应注意加强柱的构造措施。
3.4框架结构长度略超过规范限值而建筑功能的需要又不允许留缝，结构设计经常会遇到这种问题。为减少有害裂缝，可采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150，建议采用补偿混凝土浇筑，并设置后浇带。后浇带处按构造措施宜适当加强。
3.5根据《建筑抗震设计规范》的规定，非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备、自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。比如框架结构中女儿墙构造柱的设置，尤其注意女儿墙高度大于1.0 m 时，应注意采取构造措施，保证女儿墙的稳定。
4.结束语
框架结构设计中容易出现疏忽的地方，如果处理不好或计算过程中未加考虑不但会导致结构不合理，甚至影响结构的总体安全性。从事设计的人员在精于结构电算分析的同时，更应注意到以上所提到的在设计过程中碰到的类似问题，使施工图的设计更完善，做到安全适用、技术先进、经济合理、方便施工是建筑结构设计人员的追求，更是责任。
参考文献：
1.鲁智.浅谈钢筋混凝土框架结构的优化设计[J].中外建筑,2009,(04) .
2.郭玉阳.试述建筑框架结构设计的原则与方法[J].中小企业管理与科技(下旬刊), 2009,(01).
3.陈翠荣．框架结构设计中应注意的几个问题[J]．山西建筑，2007。33(4)：58-59．
关键词：框架结构设计存在问题对策
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：
引言
框架结构是指由梁和柱作为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，因此框架结构具有结构空间布置灵活，建筑物自重小，有较好的抗震能力和结构的整体性、刚度较好等特点。钢筋混凝土框架结构在我国已经成为了一种常见的建筑结构形式，尤其是各种工业与民用建筑当中，应用很广泛。
1.框架结构的特点及设计原则
1.1框架结构的特点
钢筋混凝土框架结构由梁和柱刚性连接的骨架所组成，框架的连接点是刚节点，是一个几何不变体。钢筋混凝土框架结构是一种抗震、抗风较好的结构体系，建筑平面布置灵活，使用空间大，延性较好易于满足建筑物设置大房问的要求，还可以减轻建筑物的重量。
1.2框架结构设计原则
抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时，尽量加剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向粱柱刚接体系。但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。
雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半;框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级;由于某些原因造成梁截面较大时，应验算构件的最小配筋率;出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构;框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑.但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱，层高较高时宜在门洞上方加圈梁。因楼电梯间位置较偏，梯井采用混凝土墙时刚度很大，其他地方不加剪力墙对梯井和整体结构都十分不利;建筑长度宜满足伸缩缝要求，否则应采取措施。
2.框架柱、梁配筋方面存在的主要问题
2.1框架结构中柱配筋所存在的主要问题
对于框架结构的高层建筑,水平荷载对结构的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力与建筑高度的平方成正比，顶点位移与建筑高度的4次方成正比。水平荷载是结构设计中的控制因素。框架顶层的风荷载较大,而屋面结构荷载传给边柱的轴向总力比楼层边柱总力要小,显然柱顶有大偏心问题, 顶层边柱节点出现轴向力对截面重心的偏心距>0.5倍的柱截面高度,因此,顶层边柱的配筋会加大。
当地上为圆柱时,地下部分应改为方柱，方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍,并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。柱的纵筋宜大直径大间距,但间距应≤200mm。柱内埋管,由于梁的纵筋锚入柱内,一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4％以下时可不必验算。
2.2框架结构中梁配筋所存在的具体问题
由于占地面积的限制、使用功能的要求或结构上的原因,工程上常在框架的梁端设计挑粱。而框架梁与外挑梁的断面尺寸会有所不同,而有的设计人员在绘图时只是将框架梁上的某些主筋向外挑梁延伸了事,殊不知有些主筋根本无法伸进挑梁,这些差错一般在施工时才会暴露出来,但为时已晚,许多钢筋已截断成型,这不仅影响了施工进度,也造成了不必要的损失。粱上有次粱处应附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加箍筋。梁也可偏出柱边较小的尺寸。但梁与柱的偏心应小于四分之一柱宽。折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内,还应加附加箍筋。
3.框架结构设计常见的问题及对策
3.1为了满足柱轴压比的要求，同时又要满足控制柱截面的要求，柱子采用较高强度等级的混凝土。而对于以受弯为主的楼层梁板混凝土强度等级却不必过高。在实际工程设计中合适的楼盖混凝土强度等级通常采用 C25～C35。由此可见，高层建筑混凝土框架结构的柱混凝土设计强度高于梁板的设计强度必然存在，而且随着建筑物高度的增大，两者的设计强度差距会越大。目前混凝土的浇筑施工一般都是用商品混凝土泵送工艺，各施工单位通常将竖向构件与水平构件分批集中浇筑。如果要求对其中的梁柱节点进行单独浇筑，那么将导致供应量及浇筑时间不易控制和节点区与梁板之间的分隔难度大，针对这个问题，在结构设计中应对高层建筑混凝土结构的竖向和水平构件的混凝土强度进行合理取值；整个工程的竖向构件混凝土强度等级种类不应过多，且与竖向构件截面的变化要错层同步；混凝土强度等级取值要符合规范要求，尽可能与竖向构件相匹配，使实际施工简单化，尽量减少梁柱节点单独浇筑混凝土。
3.2混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀，并保证钢筋的粘结锚固性能，从而直接影響构件的耐久性和钢筋的受力性能。新混凝土规范保护层厚度从最外侧钢筋算起，设计人员应注意此变化，合理取用保护层厚度。笔者对比了下新旧规范保护层厚度对设计的影响：例如旧混凝土规范中一类环境，200宽的梁，混凝土保护层C=25mm，则放3@25的钢筋时，200-25×2-3×25=75，钢筋净距=75/2=37.5mm，满足≥Max(30mm，1.5d）； 2010新混凝土规范中一类环境，200宽的梁，混凝土保护层C=20mm，箍筋为8mm，则放3@25的钢筋时，200-20×2-2×8-3×25=69，钢筋净距=69/2=34.5，则不满足≥Max(30mm，1.5d=37.5）；以上的一个例子说明以前200宽的梁可以放下3根25的钢筋，但是按照现在的新规范则不能放下箍筋为8mm的配了3根25的上部钢筋。设计人员应注意这些变化，合理布置梁中钢筋根数，使之满足规范要求。这些问题直接影响到构件的安全性和耐久性，设计人员针对保护层的问题应与以足够的重视。
正确处理构件内各类钢筋的相互关系，按钢筋的正确位置确定构件内钢筋的保护层厚度及构件有效截面高度，并进行构件的截面设计。根据规范要求确定最外侧钢筋的保护层厚度及各种钢筋的正确位置，确定相关构件的有效截面高度并进行配筋计算，在施工图中标出相关构件中钢筋的位置。
地上部分与地下部分的柱子因所处的环境条件不同，根据规范要求，应采取不同的保护层厚度。地下部分的柱子可将其断面加大，满足其保护层厚度的要求，同时保证柱子钢筋上下位置的一致性，满足钢筋受力要求。
3.3由于钢筋混凝土的自重较大,作为建筑的底层柱,其所承担的轴向压力会随着建筑高度的增加而不断增加,在层高一定的情况下,为了提高抗震规范对构件的延性要求,就要将轴压比控制在一定范围之内不能过大,这就必然导致柱截面的增大,从而形成短柱、甚至形成剪跨比小于1.5的超短柱。对于大跨度柱网的框架结构，框架柱在楼梯间处与楼梯平台梁相连，使得楼梯间处的柱可能成为短柱，这时就应对柱箍筋全长加密。这一点，在设计中容易被忽视，新抗规明确规定框架结构楼梯间须整体建模，这个问题以后应该要引起重视。当框架结构的外立面为条形窗时。因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应注意加强柱的构造措施。
3.4框架结构长度略超过规范限值而建筑功能的需要又不允许留缝，结构设计经常会遇到这种问题。为减少有害裂缝，可采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150，建议采用补偿混凝土浇筑，并设置后浇带。后浇带处按构造措施宜适当加强。
3.5根据《建筑抗震设计规范》的规定，非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备、自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。比如框架结构中女儿墙构造柱的设置，尤其注意女儿墙高度大于1.0 m 时，应注意采取构造措施，保证女儿墙的稳定。
4.结束语
框架结构设计中容易出现疏忽的地方，如果处理不好或计算过程中未加考虑不但会导致结构不合理，甚至影响结构的总体安全性。从事设计的人员在精于结构电算分析的同时，更应注意到以上所提到的在设计过程中碰到的类似问题，使施工图的设计更完善，做到安全适用、技术先进、经济合理、方便施工是建筑结构设计人员的追求，更是责任。
参考文献：
1.鲁智.浅谈钢筋混凝土框架结构的优化设计[J].中外建筑,2009,(04) .
2.郭玉阳.试述建筑框架结构设计的原则与方法[J].中小企业管理与科技(下旬刊), 2009,(01).
3.陈翠荣．框架结构设计中应注意的几个问题[J]．山西建筑，2007。33(4)：58-59．