框架结构设计中注意的问题

框架结构设计中注意的问题框架结构是由梁和柱这两种建筑材料以刚接或是铰接相连组成框架来抵挡适用过程里出现水平荷载或是竖向荷载情况的承重体系结构。

这种结构有形式简单、布置灵活等优点，因此在现代工业建筑中被广泛应用。

在实际工作中，由于框架结构概念不明确、施工条件限制、结构设计不完善等问题，阻碍了工程的顺利完成。

本文结合工程中的实际情况，对框架结构设计中产生的问题展开逐一分析。

标签：框架结构设计;建筑结构;问题框架结构设计由两部分组成，基础设计和上部结构设计。

其中，基础设计包括确定建筑埋深和持力层、设计基础选型和结构。

上部结构设计包括布置框架结构;计算荷载、内力和位移以及梁柱的截面尺寸和配筋设计;选用计算模型等。

一、框架结构设计中的梁柱问题（一）基础梁、基础连梁和地下框架梁之间的区分在框架结构设计中，基础梁、基础连梁和地下框架梁这三个概念常常容易被人混淆。

在这里我们首先区分一下它们的概念及作用。

基础连梁是指框架独立柱下基础设计中，在接近基础顶面的位置设置双向地下梁来使得基础整体性的提高，用于调节上部结构中的不均匀沉降现象和支撑框架底层墙体。

当基础埋深较小时，基础拉梁的顶标高于一般的标准和基础连梁高度相当，计算模型不是支撑在连续梁上而是在基础上简支梁。

当基础梁底架空时，可以使得基础拉梁的实际受力达到计算模型标准。

出现基础埋深较大时，基础拉梁的顶面标高会高于一般位于地坪下500，这样使得能使计算模型将其当成由软件计算完成的单层框架，有利于基础拉梁墙体的节省。

此时的基础拉梁属于地下框架梁。

它的截面尺寸和配筋要求与楼面框架梁相同。

基础梁是起基础作用的，它用来承受地基反力。

例如筏板基础梁，承受地基反力是由基础梁和基础底板共同承受的。

它的计算模型选择“倒梁楼盖法”，其基础梁受力筋的位置与楼面框架梁的设置位置相反。

（二）框架梁、柱截面尺寸和配筋率的选择框架结构设计的前提是对梁柱截面尺寸的选择，截面尺寸的选择不仅应符合工程要求的取值范围还应该尽量使得柱线刚度和梁线刚度的比值大于1。

在设计中，框架梁的配筋率控制在0.4%-1.5%之间，掌握适中原则，中梁纵向受拉钢筋的最小配筋率不仅与整体框架的抗震等级相关，还与混凝土轴心的抗拉强度设计值以及钢筋的抗拉强度设计值比值有关，具体情况要视具体的项目工程来判断。

框架柱纵向受力钢筋的配筋率控制在1%-3%之间。

（三）框架梁、柱配筋的调整在符合框架梁和框架柱截面尺寸和配筋率标准的情况下，需要计算配筋后梁裂宽度和横截面配筋调整。

框架柱的配筋率大多较低，在地震和双向弯矩作用，框架柱的角柱受扭转剪力最大，横梁约束小，呈现双向偏心受压状态。

所以，在选择框架计算时，应选择最不利的方向来进行计算，取较大值，使用对称配筋原则。

在进行多层框架电算中经常没有考虑温度应力和基础不均匀沉降因素，当出现较大的多层框架水平尺寸和垂直尺寸以及地基土层土质较厚且不均匀的情况下，应该调整放大框架柱配筋，在横竖两方来设置基础梁。

另外按工程要求来设置箍筋加密区，选择框架梁设计来取代构造设置。

（四）框架梁裂缝宽度的调整方法框架梁的裂缝宽度主要由框架构建混凝土的强度等级和钢筋的级别和直径着两个因素影响，对于框架梁裂缝宽度的验算易被工程设计人员遗忘，此处引起注意。

在影响框架梁裂缝宽度的这两个因素之中，混凝土的强度等级与钢筋的级别存在着依赖关系。

在对普通的混凝土进行构件时，大多情况下采取加大框架梁的配筋率或增大框架梁的截面尺寸这两种方法来减小框架梁的裂缝宽度，此处混凝土的强度等级对减小框架梁的裂缝宽度影响并不大。

在利用计算机辅助软件输入结构建模荷载时，要把恒、活载数值进行合并输入来防止框架梁和框架柱的内里计算出现错误，导致施工图不能正常使用。

（五）弯矩调幅的合理运用建筑工程规范中明确表示，框架梁弯矩在竖向力作用下可实现调幅，在水平力作用下调幅是不允许实现的。

所以，在进行电算中，首先要将竖向力作用下荷载的框架梁端弯矩调幅之后，再把水平力作用下荷载的框架梁弯矩进行叠加。

可以采取将框架梁端固定弯矩先进行调幅，然后再进行力矩的分配或将力矩分配法计算后得到的框架梁端负弯矩来直接乘以调幅系数者两种方法实现。

二、框架結构布置就框架结构布置的一般原则来看，框架结构的平面布置应整齐均匀，这样的目的明确建筑物分布质量产生地震惯性力的传输途径，协调结构刚度和质量分布的均匀，从而避免质量和刚度间偏心过大等问题的产生，在发挥整体耗散地震能量的工作中协调各部。

在框架立面结构布置上也要力求均匀，才能避免刚度传力途径突变、限制薄弱部分结构损坏现象的发生。

楼梯是建筑中主要垂直交通设施之一，其功能是人群的通行和疏散。

由于楼梯间构建位置刚度和一般主体结构的不同，使之成为整体框架结构布置中的薄弱部分。

在框架结构楼梯的设置问题中，应该在楼梯梁下方设置楼梯柱起支撑作用，在设置过程之中要注意楼梯平台与楼面之间的标高距离，大多数的楼梯都要设置楼梯柱加以支撑。

在设置楼梯柱的过程中，要按照构造柱的性质来进行设置，从而在梯柱与框架梁之间形成柔软连接。

在平台梁的短柱下端支撑于框架梁之上直至达到平台板顶面，此处注意避免延伸到上层框架梁底端，以免框架梁的传力和受力不明确。

三、强柱弱梁，强剪弱弯，更强节点框架梁主节点的受力状态复杂，它要承受框架梁和框架柱传送的弯矩、剪力及轴力的共同作用。

所以，在框架梁主节点的要求要具有足够的承受力度来抵抗其他构件承受的不同荷载，以保证整体结构体的坚固可靠，增强建筑工程的安全性。

框架结构设计秉承“强柱弱梁、强剪弱弯、更强节点”的基本原则。

其中，强剪弱弯指的是整个框架结构的设计要避免构件剪力偏大的部分在框架梁端所产生的高于塑性变形极限而产生的非延时性破坏。

更强节点指的是节点的承载力应该大于框架梁和框架柱的总承载力。

在节点的设计中应注意一下几个要求：一是节点区要求相对大的强度;二是节点区要求使用具备足够锚固长度和粘接性质的钢筋;三是节点区要求使用尽量简单的钢筋构造来保证节点区混凝土的浇捣质量使之实际受力状况符合设计的要求。

在规范中，抗震等级为一、二级的框架结构要对其建立节点核心区承载力设计，三、四级的框架结构它的节点要符合构造要求的标准。

四、节点和框架梁端钢筋过密在框架结构的设计中，由于结构计算要求，经常出现节点与框架梁端的钢筋过密问题，产生施工时对钢筋振捣混凝土捆绑困难的问题，捆绑困难会产生以下几个后果：（一）钢筋之间的间距小或多根钢筋并排设置，减小了钢筋的抗拉强度和混凝土间的粘接强度，不符合整个构造的要求。

（二）节点和框架梁过密导致节点核芯位置钢筋错乱使得混凝土振捣困难，还易导致蜂窝、孔洞在核芯区的形成。

（三）框架梁端上部分的钢筋过密会阻挡保护层组织混凝土的自由下沉，易在上部钢筋部分形成裂缝。

针对以上三个后果，在进行框架结构设计时，应该采取下列措施防止类似后果的产生。

（一）合理设计框架梁断面，确保框架梁上部纵向钢筋净距离大于30mm和1.5d，下部纵向钢筋净距离大于25mm和1d。

若呈现两排钢筋设置时，要使得上下两排钢筋保持对应，避免纵横交错。

（二）框架梁端负弯矩在竖向荷载的作用力下要考虑塑性内力重分布的降低，设置不大于30%的预制叠和框架梁结构调幅值，不大于20%的现浇框架来减少框架梁端的配筋数量，起到施工方便、质量优化的作用，还能够保证框架梁端的延性用以满足强柱弱梁原则的设计要求。

（三）规范中框架结构的剪力在一般情况下不设置弯起钢筋而是依靠箍筋与混凝土来承担以此减少节点与框架梁端部位的钢筋数量。

（四）在同一根框架梁和框架柱的设计中中，其设置的钢筋种类最多为两种。

（五）钢筋制作与绑扎的施工过程中，要均匀布置受力钢筋以保证受力钢筋之间的间距能够满足建筑构造的要求。

在多支箍筋的框架梁中，确保首先确定主筋的位置，其次确定箍筋的位置。

五、短柱过多问题短柱过多问题的产生多半是由于节省开支。

短柱的刚度比较大，当它吸收地震作用时会使其受剪，出现混凝土的抗剪强度不足的情况下，会产生交叉裂缝和脆性错断等严重问题的产生，进而导致建筑物受到破坏或者坍塌。

加强短柱构造应尽量减小短柱楼层对短柱的约束，例如降低相连接的框架梁的高度或者框架梁与框架柱采用铰接方式。

在短柱范围内箍筋间距要小于100mm。

短柱的纵向钢筋间距要小于150mm，这样能够增强箍筋的配置。

在选取箍筋类型时可以选用螺旋箍筋、双螺旋箍筋和符合螺旋箍筋等良好的箍筋类型以确保短柱的固定性。

六、其他问题（一）框架结构是一种柔性的结构体系，为了使得框架结构的变形实现协调，在框架结构的处理中不能采用不同的结构形式，來保持混合受力的同一性。

（二）对构造柱和钢筋混凝柱的混淆易导致水平荷载的承载力不足，为事故发生埋下隐患。

（三）设计框架结构裙房时，在高低跨度之间采用牛腿托梁的方式会因地震震动情况而产生断裂情况。

（四）主筋的面积不能在设计中随意加大，这样会造成框架结构的相对位置薄弱。

（五）应该采用框架柱内预留埋件的施工方法取代只依靠填充墙拉筋与框架梁和框架柱纵向钢筋焊接的方法，增强其稳固性。

七、结束语总之，在建筑工程中，框架的结构设计是核心，工程人员不仅要具备丰富的专业知识还应该与实践中的工作经验相结合，明确框架结构设计中的问题，在设计中对其进行有效预防和控制，进而提高设计质量，最终筑造一个安全适用的建筑。

参考文献：[1]马国庆，李德忠.浅谈框架结构设计需要注意的问题[J].科技与生活，2010（10）[2]刘曼.浅谈钢筋混凝土框架结构设计应注意的问题[J].科技创业家，2012（4）[3]黄懿.框架结构施工中应注意的问题[J].建设科技，2006（15）。