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摘要：建筑框架结构设计是结构设计中较为基础的设计，也是建筑结构设计中较为重要的一种形式，一直以来，建筑框架结构设计问题是业内关注的重点。本文在此从框架结构设计的原则出发，并分析了设计过程中的几个问题，并对设计要点做了详细的论述。
关键词：建筑；框架结构；设计
Abstract: The building frame structure design is the design of basic structure design, a more important form, but also in the design of building structure has been the problem of architectural design, frame structure is the focus of attention of the industry. In this paper, based on the frame structure design principles, and analyzes several problems in the design process, and the design points are discussed in detail.
Key words: architectural design; frame structure;
中图分类号：TU2
一、建筑框架结构设计原则
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梁柱刚接体系,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或过梁等截面较大时,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,其它地方不加剪力墙,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。如:增大配筋率,通长配筋,改善保温,铺设架空层,加后浇带等;柱子轴压比宜满足规范要求;当采用井字梁时,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁;当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施;当地下水位很高时,暖沟应做防水。一般可做u型混凝土暖沟,暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时,混凝土应抗渗,等级S6或S8,混凝土等级应大干等于C25,混凝土内应掺人膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法,一般加金属止水片,较薄的混凝士墙做企El较难。
二、建筑框架结构设计的几点问题
1、独立基础设计荷载取值问题
通常情况下，多层框架房屋采用的是柱下独立基础的形式， 而 《抗震规范》中明确指出， 在地基的主要持力层没有软弱粘性土层的情况下，当建筑高度在25米以内且层数在8层以内的一般民用建筑，可以不对地基和基础的抗震承载力进行验算。但是在进行基础设计时应该要将风荷载考虑进去。所以，不能因为一般建筑在地震区风荷载不是控制荷载而忽略了。还有些设计师在进行独立基础设计时，柱脚内力设计值取值不合理，只对轴力与弯曲采取了设计值，而未能考虑剪力，还有些甚至只取了轴力设计值。若独立基础的设计荷载取值不合理，将会导致建筑结构的不安全或者材料浪费。
2、基础系梁的设置问题
如果基础埋置深度较深时, 可以用基础系梁减少底层柱的计算长度。在±0.000以下设置系梁，此时系梁宜按一层框架梁进行设计, 同时系梁以下的柱应按短柱处理。如果工程条件符合<建筑抗震设计规范>第 6.1.11 条规定, 应设基础系梁。根据抗震要求, 可沿两个主轴方向设置构造基础系梁。基础系梁截面高度可取柱中心距的1/12～1/15。构造基础系梁纵向受力钢筋可取上述所连接柱的最大轴力设计值的10%作为拉力或压力来计算。当为构造配筋时, 应满足最小配筋率;当基础系梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来的荷载时, 应与所连接柱子的最大轴力设计值的10%叠加计算。基础系梁截面也应适当增加, 算出的配筋应满足受力要求和构造配筋要求。构造基础系梁顶标高通常与基础顶标高相同。为减少基础系梁计算跨度，可以将基础梁下与独立基础的台阶或锥形斜坡之间的空隙部分用素混凝土浇筑至与基础顶面平齐, 再浇筑基础系梁。
如果用基础系梁平衡柱底弯矩, 基础系梁的截面尺寸与配筋应按框架梁设计。这时, 拉梁正弯矩钢筋应全部拉通, 负弯矩钢筋至少应在 1/2 跨拉通, 基础系梁的纵筋在框架柱内的锚固、箍筋的加密及其余抗震构造要求应与上部框架梁完全相同,且此时拉梁应设置在基础顶部。
三、建筑框架结构设计的几个要点
1、基础部分的设计要点
柱下扩展基础宽度较宽或地基不均匀及地基较软时，宜采用柱下条基，并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素，适当加宽基础。建筑地段较好，基础埋深大于3m时，结构工程师应建议甲方做地下室。当地基承载力满足设计要求时，地下室底板可不再外伸以利于防水。每隔30~40m设一后浇带，两个月后再用微膨胀混凝土浇注。设置地下室可降低地基的附加应力，提高地基的承载力，减少地震作用对上部结构的影响。在设计过程中不应设局部地下室，且地下室应有相同的埋深。抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设，连接处应加强，但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。新建建筑物基础不宜深于周嗣已有基础，如深于原有基础，其基础间的净距应不少于基础高差的2倍，否则应打抗滑移桩，防止原有建筑的破坏。
同时独立基础偏心不能过大，必要时可与相近的基础做成柱下条基。柱下条形基础的底板偏心不能过大，必要时可做成三面支承一面自由板(类似筏基中间开洞)。两根柱的柱下条基的荷载重心和基础底版的形心宜重合，基础底板可做成梯形或台阶形，或调整挑梁两端的出挑长度。独立基础的拉梁宜通长配筋，其下应垫焦碴。底层内隔墙一般不用做基础，可将地面的混凝土垫层局部加厚。此外考虑到一般建筑沉降为锅底形，结构的整体弯曲和上部结构与基础的协同作用，顶、底板钢筋应拉通，且纵向基础梁的底筋也应该拉通。
2、柱部分的设计要点
地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，以方便施工。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。原则上柱的纵筋宜大直径、大间距，但间距不宜大于200。柱内埋管，管截面面积占柱截面4%以下时，可不必验算。柱断面不宜小于450×450，混凝土不宜小于C25，否則梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45La的要求，不满足时应加横筋;否则在梁柱节点处钢筋太密，会导致混凝土浇筑困难。异型柱结构，梁纵筋一排根数不宜过多，柱端部纵筋不宜过密，否则节点混凝土浇筑困难。柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制，以减小断面尺寸。此外考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。
3、梁部分的设计要点
梁上有次梁处应附加箍筋和吊筋，采用附加箍筋。附加筋一般要有，但不应绝对。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。当主次梁截面均很大，工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。当外部梁跨度相差不大时，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时，宜加大梁高做至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮平齐。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽，并宜小于1/3柱宽。梁上有次梁时，避免次梁搭接在主梁的支座附近，否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭，或增加构造抗扭纵筋和箍筋。此外扁梁宽度不必过大，只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时，梁宽对刚度影响不大，加宽一倍，挠度减小20%左右。相对来讲，增大钢筋更经济，钢筋加大一倍，挠度减小60%左右，同时梁的上筋应大部分通长布置，以减小混凝土徐变对挠度的增大，如果上筋不小于下筋，挠度减小20%。当一宽框架梁托两排间距较小的柱时，可加一刚性挑梁，两个柱支承在刚性挑梁的端头。梁宽大于350时，应采用四肢箍。
4、板部分的设计要点
板的钢筋宜采用大直径大间距，但间距不大于200，间距尽量用200。板上下钢筋间距宜相等，直径可不同，但钢筋直径类型也不宜过多。相连几个房间的同型号同间距板底钢筋宜连通。配筋计算时，可考虑塑性内力重分布，将板上筋乘以0.8~0.9的折减系数，将板下筋乘以1.1~1.2的放大系数。支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大，否则将对梁产生过大的附加扭距。一般：板厚>150时采用φ10@200;否则用φ8@200。当厚板与薄板相接时，薄板支座按固定端考虑是适当的，但厚板就不合适，宜减小厚板支座配筋，增大跨中配筋。非矩形板宜减小支座配筋，增大跨中配筋。室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋：①轻隔墙有可能移位;②板整体受力，应整体提高板的配筋。
参考文献：
【1】肖峻，高层建筑结构分析与设计[J]，中化建设，2008，(12)
【2】赵西安．现代高层建筑结构设计[M]．北京：科学出版社，2004.
关键词：建筑；框架结构；设计
Abstract: The building frame structure design is the design of basic structure design, a more important form, but also in the design of building structure has been the problem of architectural design, frame structure is the focus of attention of the industry. In this paper, based on the frame structure design principles, and analyzes several problems in the design process, and the design points are discussed in detail.
Key words: architectural design; frame structure;
中图分类号：TU2
一、建筑框架结构设计原则
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梁柱刚接体系,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或过梁等截面较大时,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,其它地方不加剪力墙,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。如:增大配筋率,通长配筋,改善保温,铺设架空层,加后浇带等;柱子轴压比宜满足规范要求;当采用井字梁时,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁;当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施;当地下水位很高时,暖沟应做防水。一般可做u型混凝土暖沟,暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时,混凝土应抗渗,等级S6或S8,混凝土等级应大干等于C25,混凝土内应掺人膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法,一般加金属止水片,较薄的混凝士墙做企El较难。
二、建筑框架结构设计的几点问题
1、独立基础设计荷载取值问题
通常情况下，多层框架房屋采用的是柱下独立基础的形式， 而 《抗震规范》中明确指出， 在地基的主要持力层没有软弱粘性土层的情况下，当建筑高度在25米以内且层数在8层以内的一般民用建筑，可以不对地基和基础的抗震承载力进行验算。但是在进行基础设计时应该要将风荷载考虑进去。所以，不能因为一般建筑在地震区风荷载不是控制荷载而忽略了。还有些设计师在进行独立基础设计时，柱脚内力设计值取值不合理，只对轴力与弯曲采取了设计值，而未能考虑剪力，还有些甚至只取了轴力设计值。若独立基础的设计荷载取值不合理，将会导致建筑结构的不安全或者材料浪费。
2、基础系梁的设置问题
如果基础埋置深度较深时, 可以用基础系梁减少底层柱的计算长度。在±0.000以下设置系梁，此时系梁宜按一层框架梁进行设计, 同时系梁以下的柱应按短柱处理。如果工程条件符合<建筑抗震设计规范>第 6.1.11 条规定, 应设基础系梁。根据抗震要求, 可沿两个主轴方向设置构造基础系梁。基础系梁截面高度可取柱中心距的1/12～1/15。构造基础系梁纵向受力钢筋可取上述所连接柱的最大轴力设计值的10%作为拉力或压力来计算。当为构造配筋时, 应满足最小配筋率;当基础系梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来的荷载时, 应与所连接柱子的最大轴力设计值的10%叠加计算。基础系梁截面也应适当增加, 算出的配筋应满足受力要求和构造配筋要求。构造基础系梁顶标高通常与基础顶标高相同。为减少基础系梁计算跨度，可以将基础梁下与独立基础的台阶或锥形斜坡之间的空隙部分用素混凝土浇筑至与基础顶面平齐, 再浇筑基础系梁。
如果用基础系梁平衡柱底弯矩, 基础系梁的截面尺寸与配筋应按框架梁设计。这时, 拉梁正弯矩钢筋应全部拉通, 负弯矩钢筋至少应在 1/2 跨拉通, 基础系梁的纵筋在框架柱内的锚固、箍筋的加密及其余抗震构造要求应与上部框架梁完全相同,且此时拉梁应设置在基础顶部。
三、建筑框架结构设计的几个要点
1、基础部分的设计要点
柱下扩展基础宽度较宽或地基不均匀及地基较软时，宜采用柱下条基，并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素，适当加宽基础。建筑地段较好，基础埋深大于3m时，结构工程师应建议甲方做地下室。当地基承载力满足设计要求时，地下室底板可不再外伸以利于防水。每隔30~40m设一后浇带，两个月后再用微膨胀混凝土浇注。设置地下室可降低地基的附加应力，提高地基的承载力，减少地震作用对上部结构的影响。在设计过程中不应设局部地下室，且地下室应有相同的埋深。抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设，连接处应加强，但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。新建建筑物基础不宜深于周嗣已有基础，如深于原有基础，其基础间的净距应不少于基础高差的2倍，否则应打抗滑移桩，防止原有建筑的破坏。
同时独立基础偏心不能过大，必要时可与相近的基础做成柱下条基。柱下条形基础的底板偏心不能过大，必要时可做成三面支承一面自由板(类似筏基中间开洞)。两根柱的柱下条基的荷载重心和基础底版的形心宜重合，基础底板可做成梯形或台阶形，或调整挑梁两端的出挑长度。独立基础的拉梁宜通长配筋，其下应垫焦碴。底层内隔墙一般不用做基础，可将地面的混凝土垫层局部加厚。此外考虑到一般建筑沉降为锅底形，结构的整体弯曲和上部结构与基础的协同作用，顶、底板钢筋应拉通，且纵向基础梁的底筋也应该拉通。
2、柱部分的设计要点
地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，以方便施工。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。原则上柱的纵筋宜大直径、大间距，但间距不宜大于200。柱内埋管，管截面面积占柱截面4%以下时，可不必验算。柱断面不宜小于450×450，混凝土不宜小于C25，否則梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45La的要求，不满足时应加横筋;否则在梁柱节点处钢筋太密，会导致混凝土浇筑困难。异型柱结构，梁纵筋一排根数不宜过多，柱端部纵筋不宜过密，否则节点混凝土浇筑困难。柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制，以减小断面尺寸。此外考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。
3、梁部分的设计要点
梁上有次梁处应附加箍筋和吊筋，采用附加箍筋。附加筋一般要有，但不应绝对。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。当主次梁截面均很大，工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。当外部梁跨度相差不大时，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时，宜加大梁高做至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮平齐。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽，并宜小于1/3柱宽。梁上有次梁时，避免次梁搭接在主梁的支座附近，否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭，或增加构造抗扭纵筋和箍筋。此外扁梁宽度不必过大，只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时，梁宽对刚度影响不大，加宽一倍，挠度减小20%左右。相对来讲，增大钢筋更经济，钢筋加大一倍，挠度减小60%左右，同时梁的上筋应大部分通长布置，以减小混凝土徐变对挠度的增大，如果上筋不小于下筋，挠度减小20%。当一宽框架梁托两排间距较小的柱时，可加一刚性挑梁，两个柱支承在刚性挑梁的端头。梁宽大于350时，应采用四肢箍。
4、板部分的设计要点
板的钢筋宜采用大直径大间距，但间距不大于200，间距尽量用200。板上下钢筋间距宜相等，直径可不同，但钢筋直径类型也不宜过多。相连几个房间的同型号同间距板底钢筋宜连通。配筋计算时，可考虑塑性内力重分布，将板上筋乘以0.8~0.9的折减系数，将板下筋乘以1.1~1.2的放大系数。支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大，否则将对梁产生过大的附加扭距。一般：板厚>150时采用φ10@200;否则用φ8@200。当厚板与薄板相接时，薄板支座按固定端考虑是适当的，但厚板就不合适，宜减小厚板支座配筋，增大跨中配筋。非矩形板宜减小支座配筋，增大跨中配筋。室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋：①轻隔墙有可能移位;②板整体受力，应整体提高板的配筋。
参考文献：
【1】肖峻，高层建筑结构分析与设计[J]，中化建设，2008，(12)
【2】赵西安．现代高层建筑结构设计[M]．北京：科学出版社，2004.