简述钢筋混凝土框架结构设计若干问题的措施

　　摘要：本文根据笔者工作实践经验，结合相关设计规范，针对框架结构设计中常见的几个问题进行分析，并提出相应的解决措施。

　　关键词：钢筋混凝土 框架结构 结构设计

　　Abstract: according to the work experience, combined with the related design specifications, according to the frame structure of several common problems in design are analyzed, and puts forward the corresponding solution measures.

　　Keywords: reinforced concrete; frame structure; structure design

　　中图分类号 : TU375文献标识码： A 文章编号：

　　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间的要求，还可以减轻建筑物的重量，在现代工业与民用建筑中被广泛应用。

　　2 钢筋混凝土框架结构设计中需注意的几个问题

　　2.1 框架计算简图的确定

　　2.11 无地下室的多层框架房屋

　　基础埋深较浅时现浇的框架结构梁柱刚接，计算简图的确定主要是确定底层柱的计算长度。根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002(以下简称《结构规范》)第7.3.11条规定:一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，底层柱的计算长度取基础顶面到一层楼盖顶面的高度H;装配式框架取1.25H。基础埋深较大时为了增加房屋底部的整体性，减小位移，有时在±0.000附近设置基础连系梁。将基础连系梁以下的部分看作底层，此时的H值取基础顶面至连系梁顶面的高度，而把实际建筑的底层作为第二层考虑，层高H取连系梁顶层至一层楼面高度。

　　2.12 带地下室的多层框架房屋

　　对于带地下室的多层框架结构，合理确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题。对于能够满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(以下简称《抗震规范》)第6.1.14条规定的地下室结构或采用箱型基础时，可将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置，在利用PKPM软件进行设计时，楼层总数仅输入地下室以上的实际层数，底层的层高H取实际层高。这样计算出的地震作用与实际情况较为接近。对于不能满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或者采用筏板式基础时，嵌固位置最好取在基础顶面。此时，利用电算进行楼层组合时，总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。

　　2.2 抗震等级的选取

　　对于乙类建筑，《抗震规范》3.1.1规定:地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求，但是抗震措施(主要体现为抗震等级)在一般情况下，当抗震设防烈度为6度～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。实际设计中经常发生抗震等级选错的情况，如位于8度区的某乙类建筑，应按9度由建筑抗震设计规范表6.1.2确定，为一级抗震等级。

　　2.3 独立基础拉梁的问题

　　当基础埋置较深，为了减小底层柱计算高度及底层侧向位移，可在±0.000附近设置基础拉梁，但不宜按构造设置，宜按照框架要求设计，应注意此时需将板厚取为0，定义弹性结点，按总刚分析法分析计算，且基础应设成短柱基础。

　　2.4 框架梁设计时需考虑的问题

　　2.41 框架梁的面积配筋率《结构设计规范》11.3.9明确规定了最小面积配筋率，容易被

　　忽视。例如:二级框架，500mm×800mm，C40，非加密区箍筋f8@200，四肢箍要求rsv³0.28ft/fyv=(0.28×1.71)/210=0.00228， 实 际 rsv=(50.3×4)/(200×500)=0.00200<0.00228， 不满足设计规范。

　　2.42 当框架梁端纵向受拉筋配筋率大于2%时，箍筋最小直径应增大2mm设计中经常碰到梁端纵向受拉筋配筋率大于2%的情况，往往

　　不注意《结构设计规范》11.3.6 2、3的规定，导致箍筋直径偏小。例如:某二级框架梁截面尺寸为250mm×400mm，梁端负筋为4f25，混凝土为C30，箍筋为f8@100，可知梁端纵向受拉筋配筋率为(490.9×4)/(250×365)=2.15%>2%，故箍筋直径应至少为10mm，原配箍筋直径偏小。

　　2.43 框架梁加密区箍筋肢距是否满足规范要求当抗震等级为 1 级～3 级时，不满足《结构设计规范11.3.8

　　的规定，应在加密区范围内加一根拉筋，成三肢箍，可满足要求。例如:宽300mm框架梁，箍筋为f10@100，两肢箍，此时箍筋肢距为260mm。

　　3 计算简图的处理

　　3.1 处理原则

　　结构计算中，计算简图选取的正确与否，直接影响到计算结果的准确性，其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下，基础梁设置在基础高度范围内，作为基础的一部分，此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载，构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时，其断面和配筋可按构造设计，截面高度取柱中心距的1/12～1/18，纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力来计算。但是，当基础埋深过大时，为了减少底层的计算高度和底层的位移，设计者往往在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时，基础拉梁应作为一层输入，底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度，二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板，应开洞处理，并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。若因此造成底层框架柱形成短柱，应采取构造措施予以加强。另一个需要注意的是，当框架结构的电梯井道采用钢筋混凝土井壁时(设计时应尽量避免)，计算简图一定要按实际情况输入，否则可能会造成顶部框架柱设计不安全。

　　3.2 注意重点

　　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尚存异议。

　　雨篷不得从填充墙内出挑。大跨度雨篷、阳台等处梁应考虑抗扭。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位置加圈梁。

　　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。如:增大配筋率、通长配筋、改善保温、铺设架空层、加后浇带等。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。

　　4 梁的抗震措施

　　4.1 梁的配筋率

　　为了保证梁的变形能力，使框架结构具有较好的抗震性能，梁端纵向受拉钢筋的配筋率应能使梁端截面的受压区相对高度满足以下要求:一级框架0.25h0;二、三级框架0.35h0，同时，纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。

　　4.2 梁的箍筋

　　为了保证梁有足够的延性，提高塑性铰区压区混凝土的极限压应变值，并防止在塑性铰区内最终发生斜裂缝破坏，在梁端纵筋屈服范围内加密封闭式箍筋，对提高梁的变形能力十分有效。同时，为了防止压筋过早压曲，应严格遵照《抗震规范》限制箍筋的间距。

　　4.3 梁内纵筋锚固

　　在反复恒载作用下，在纵向钢筋埋入梁柱节点的相当长度范围内，混凝土与钢筋之间的粘结力将发生严重破坏。因此，应注意在地震作用下框架梁中纵向钢筋的锚固长度，一般应比《结构规范》中所规定的受拉钢筋基本锚固长度大。

　　5 柱的抗震措施

　　5.1 柱截面尺寸

　　柱的平均剪应力太大，会使柱产生脆性的剪切破坏。平均压应力或轴压比太大会使柱产生混凝土压碎破坏。为了使柱有足够的延性，柱截面尺寸应符合以下要求:柱截面的长边应小于柱净高的1/4，且柱截面的宽度不宜小于300mm;当剪压比保持较低时，可获得较好的延性，为此柱端截面的平均剪应力一般宜小于3N/mm。

　　5.2 柱纵向钢筋的配置

　　柱中纵向钢筋宜对称配筋:为了保证柱有足够的延性，柱的最

　　小配筋率必须满足《建筑抗震设计规范》要求;纵向钢筋的接头，一级框架应采用焊接接头;二级宜采用焊接接头，而底层柱根应焊接;三级可采用搭接，而底层柱根宜焊接;直径大于32mm的钢筋必须采用焊接。在纵向钢筋连接区段内宜加密箍筋，防止纵向钢筋的压曲，增加粘结度。

　　5.3 柱的箍筋

　　在地震力的反复作用下，柱端钢筋保护层往往首先碎落。这时，如无足够的箍筋约束，纵筋就会向外膨曲，柱端破坏。箍筋对柱的核心混凝土起着有效的约束作用，提高配箍率可以显著提高受压混凝土的极限压应变，从而有效增加柱的延性。因此，设计人员应遵照《抗震规范》对框架柱的箍筋构造要求。

　　结语:

　　综述所上，论述了一些框架结构设计中容易疏忽的问题。一旦处理不好或计算过程中未加考虑便会导致结构不合理，甚至结构不安全。设计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，以保证结构的安全。

　　参考文献:

　　1 中华人民共和国建设部.GB 50010-2002,《混凝土结构设计规范》[S].2002.

　　2 中华人民共和国建设部.GB50011-2010,《建筑抗震设计规范》[S].2010.

　　3 中华人民共和国建设部.GB 50007-2002,《建筑地基基础设计规范》[S].2005.

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文章名称： 简述钢筋混凝土框架结构设计若干问题的措施

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