多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理

　　引言

　　毫无疑问，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，因此，框架结构体系在结构设计中应用十分广泛。近年来，随着计算机技术的不断发展，框架结构的计算也由手算转向电算，计算精度日益提高，设计人员的工作强度逐渐降低。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，以确保设计质量的提高。

　　1.基础系梁的设置问题及对策

　　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±0.00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与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。综上所述.如不设置基础系梁.填充墙可以采用素混凝土条形基础：如设置基础拉梁，宜在框架柱之间设置，对于不在框架柱之间的墙体基础可采用素混凝土基础。

　　2.框架梁柱偏心问题及对策

　　在实际上程中，由于建筑专业需要，外墙与柱边平齐。这样框架梁要么设挑耳，要么与柱偏心。设计人往往不知选择哪种方法。如果框架梁设挑耳，可以保证框架梁与框架柱中心对齐，对梁，柱受力均有利，但往往会出现这样一个问题，即填充墙的构造柱下部与上部纵筋不好锚固，笔者一般这样处理的，如图1所示。

　　如果将框架梁与框架柱偏心，在地震作用下，往往会导致梁柱节点核心区受剪面积不足，并对柱带来扭转效应，并且《建筑抗震设计规范》第6.1.5条对梁的偏心距做了专门规定。因此，建议外框架梁宜采用设挑耳的方法解决外填充墙偏心的问题。

　　3.楼板开大洞结构计算注意问题

　　楼板开洞的结构比较普通，如果开洞面积大于该层楼面面积3 0%，就属于平面不规则了，计算时必须进行处理。以PKPM软件为例来说。TAT和SAT，IVE分别采用了两种方式进行处理。TAT软件是将无楼板的节点定义为弹性节点，也就是表明该节点不受剐性楼板假定的限制，其平动自由度独立(在这里所指的节点为梁柱交点)，SAT—WE软件是将所有楼板定义为弹性膜，由软件真实地计算楼板的平面内刚度.忽略楼板的片面外刚度。建议如果某层洞口面积大于楼层面积的30%以上时，应将全楼所有楼板定义为弹性膜比较符合实际，也可以将该层洞口边缘节点定义为弹性节点(即不考虑楼板的刚度)，如果屋面为钢网架时，应输入板厚，定义为弹性膜。真实计算楼板的平面内刚度，比较符合实际。在此正确定义了弹性膜后，在后续计算中必须采用总刚度计算法，否则侧刚度计算法仍按刚性楼板计算结构内力和配筋，计算时应特别注意这一点。

　　4.框架梁、柱箍筋间距问题及解决措施

　　《抗震规范》第6.3.3条及6.3.8条对不同抗震等级的框架梁、柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了了明确规定。根据这些规定，工程习惯上常取梁、柱箍筋加密区最大间距为100mm，非加密区箍筋最大间距为200mm。电算程序总信息中通常也内定梁、柱箍筋加密区间距为100mm，并以此为依据计算出加密区箍筋面积，由设计人员要根据规范确定箍筋直径和肢数。架梁的跨中部位有次梁或有较大的其他集中荷载作用却仅配两肢箍筋时，多数情况下，非加密区箍筋间距采用200mm会使梁的非加密区配箍不足，因此建议程序内定梁箍筋改为取梁的非加密区间距200mm。这样，既可保证梁非加密区的抗剪承载力，又可适当增加梁端箍筋加密区(箍筋间距为100mm)的抗剪能力，梁的强剪性能更能充分体现。当框架梁由于种种原因纵向钢筋超筋时，梁端适当加大抗剪承载力对结构抗震非常有利。这也是为什么当梁端纵向受拉钢筋配筋率大2%时，规范规定梁的箍筋直径应比最小构造直径增大2ram的原因。对于框架桂，当框架内定柱加密区箍筋间距为100mm时，在某些情况下，亦可能因非加密区箍筋间距采用200mm引起配箍不足。因此，我们也建议程序内定柱的箍筋间距改为取柱的非加密区的箍筋间距200mm。这里需要指出的是，梁、柱箍筋非加密区配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求，即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力设计值，并且不乘以剪力增大系数。

　　5.应用平法图集须注意的问题

　　现在大部分地区的框架结构一般都用《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》(03G1 01—1)的平法表示梁、柱、剪力墙的配筋，在使用图集时宜注意以下问题。框架柱如果采用剖面列表法表示配筋时，应注意每层楼面标高以下的箍筋加密区长度应为框架梁高与规范规定的箍筋加密区长度(1/6桂净高、柱截面高度、500mm中的较大值)之和，因为PKPM软件出图时加密区长度没有包含梁高，而施工人员如果照图施工。往往会造成箍筋加密区高度不够。另外，由于一层建筑地面是在主体结构浇筑完毕后才施工的，如果一层地面为刚性地面.根据<建筑抗震设计规范>第6.3.10.2条规定，柱箍筋在刚性地面上下各500mm范围内应加密，这一点往往被施工单位忽视。设计人应在设计图纸中有明确交待。在框架结构中。井字梁支座上部纵筋的外伸长度应交待，平法图集第6 8页有专门说明.设计人应明确指出。此外，由于梁截面过小或承载力较大时，框架梁如设三排纵筋，建议调整梁截面或纵筋直径改为两排，否则.第三排纵筋的外伸长度应交待。

　　6.框架计算简图问题及处理措施

　　当无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋，独立基础埋置较深，在-0.06m左右设有基础拉梁时，应将基础拉梁按一层输入。以某办公楼为例，该项目为3层钢筋混凝土框架结构，丙类建筑，建筑场地为Ⅱ类;层高为3.6m，基础埋深4.0m，基础高度0，8m.室内外高差为0.3m。根据《抗震设计规范》第6.1.2条，在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。有的设计者按3层框架房屋计算，首层层高取为3.56m，即假定框架房屋嵌固在-0.06m处的基础拉梁顶面;基础拉梁的断面和配筋按构造设计;基础按中心受压计算。显然，选取这样的计算简图是不妥当的。因为，第一，按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;第二，《混凝土结构设计规范》(GB50010——2002)(以下简称《混凝土规范》第7.3.1l条规定.框架结构的底层柱的高度应取基础顶面至一层楼盖顶面的高度。工程的设计经验表明，这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算，即将基础拉梁层按一层输入，拉梁上如有作用的荷载。应将荷载一并输入。这样.计算简图的首层层高为H1 =4-0.8-0.06=3.14m，2层层高3.66m，3、4层层高3.6m。根据《抗震设计规范》第6.2.3条，框架拄底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.25。当设拉梁层时，一般情况下，要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用，在进行电算程序(指PKPM中SATWE)的总信息输人中，可填写地下层数为1，在复算一次。按两次计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。

　　7.结束语

　　以上主要阐述了多层框架结构在设计过程中的基本问题.当然实际工程可能会遇到更多问题，在此不再赘述。设计多层框架结构，设计人应首先判断结构方案的可行性，对可能碰到的问题提前采取措施予以解决，并对所有计算结构认真分析、判断，准确无误后方可应用于实际工程。

　　参考文献

　　[1]郭猛 涂远军.框架结构梁柱节点区优化设计施.施工技术，2006

　　[2 ]王文椽.混凝土结构构造手册[M].北京：中国建筑出版社，2003.

　　[3]中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部.多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件 2005.

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