浅析混凝土框架结构设计

万昌松

摘要：随着我国经济的快速发展，人们生活质量以及建筑要求都在不断提高，这使得混凝土框架结构在建筑行业得到了广泛应用。随着建筑功能和建筑造型要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在结构设计中遇到的各种难题也越来越多。建筑结构设计是个系统的、全面的工作，同时也是建设工程设计的关键环节，关系到建筑结构安全、建筑结构使用功能等方面。因此，相关工作人员需要扎实的理论知识作为基础，同时需要灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。本文针对框架结构设计过程中应该注意的几个问题进行探讨。

关键词：混凝土；框架结构；设计

引言

随着我国经济的快速发展，混凝土框架结构得到了广泛应用，结构设计思想也在不断更新。作为目前应用最广泛的结构形式之一，混凝土框架结构由梁和柱刚性连接的骨架所组成，而且框架的连接点是刚节点，具有几何不变的特性。因此，混凝土框架结构是一种抗风、抗震较好的结构体系，而且建筑平面布置灵活，能够使用的空间相对较大，延性较好易于满足建筑物房间设置的相关要求，不仅在工业建筑，而且在民用建筑中都被广泛应用。但是，在框架结构设计中，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高度重视，以确保结构设计质量。

1.混凝土框架整体结构设计

无论是工业建筑还是民用建筑，对于建筑混凝土框架的整体结构设计来说，主要应该注意以下几点设计要求：①工程的基本概况以及标高；②建筑所用的材料，主要包括混凝土、钢材以及焊条等常用材料和有特殊要求时的附加材料；③设计依据，主要是指相关的文件、图集、规范以及气象条件；考虑到设计安全，则应该注意抗震设防烈度、结构抗震等级、结构安全等级、设计使用年限以及混凝土环境类别等；对于设计基础还应该交代地基基础设计等级、回填土要求以及地基情况及承载力等；④应该特别注意混凝土保护层厚度、选用详图、图纸中相关说明以及通用详图或节点，同时应注意在施工过程中图中并未画出而通过说明来表达的信息和施工时注意事项、相关卷册等等。

2.混凝土框架结构设计时应注意的问题

2.1框架结构选择主要因素

框架结构由于其抗侧刚度较差，因此在地震区不宜设计较高的框架结构。在Ⅶ度（0.15g）设防区，对于一般民用建筑，层数不宜超过7层，总高度不宜超过28m。在Ⅷ度（0.3g）设防区，层数不宜超过5层，总高度不宜超过20m。超过以上数据时虽然计算指标均满足规范要求，但是不经济。框架结构体系是介于砌体结构与框架一剪力墙结构之间的可选结构体系。框架结构设计应符合安全适用、技术先进、经济合理、方便施工的原则（结构设计原则）。

2.2抗震等级的选取

地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求，通常情况下，当抗震设防烈度为Ⅵ～Ⅷ度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。然而，在选取抗震等级过程中经常会出现选错抗震等级的情况，这直接关系到建筑物的安全使用，所以相关设计人员应综合考虑各方面影响因素，保证对抗震等级进行合理选取。关于水平地震作用以及结构侧移大小的影响因素，应从各个方面进行考虑，例如地震烈度、建筑场地类别、建筑物高度等因素。同时，建筑物的使用性能的重要性也影响着水平地震作用以及结构侧移大笑。在结构设计过程中，为保证建筑物真正达到安全经济的目的，规范根据影响因素可以将框架结构分为不同的抗震等级，如表1所示。

对于抗震验算时，不同的楼盖及布置决定了不同的验算方法，可以根据具体情况选择采用刚性、柔性以及刚柔理论计算。

2.3结构平面、竖向布置

作为框架结构设计的重要部分，对梁、柱的截面尺寸的选择是相当关键的，必须按照相关规范要求取值范围进行取值。设计框架结构时应保证其具有必要的刚度、承载力、稳定性、延性及耗能等性能，进而能够确保框架结构的抗震安全。通常情况下，为了满足纵横两个方向的风荷载或地震作用，在设计框架结构过程中宜设计成双向梁柱刚架体系；在铰接排架方向应设置支撑或抗震墙，以保证结构的承载力、刚度和稳定。框架结构设计中应合理地布置抗侧力构件，进而减少地震作用下的扭转效应；结构的侧向刚度宜保证其变化相对均匀，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小；在保证具有良好的整体性前提下，平面布置应尽量规则、对称。

2.4振型组合数的选取

对于建筑层数较多，当不考虑扭转耦联时，振型数应大于等于3；当振型数多于3时，宜取为3的倍数，但应小于层数。当房屋层数小于等于2时，振型数可取层数。当建筑不规则，当考虑扭转耦联时，振型数应大于等于9，但是应小于结构层的3倍，只有定义弹性楼板且按总刚分析法分析时，才可以取更多的振型。同时，根据建筑抗震设计相关规范规定，振型数可以取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数。

3.相关框架结构构造设计

3.1框架外挑梁配筋设计

由于占地面积的限制、使用功能的要求或结构上的原因，通常工程上在框架的梁端设计挑梁。由于框架梁的荷载与外挑梁的实际荷载值不同，因而框架梁与外挑梁的断面尺寸会有所不同，而部分设计人员在绘图时只是简单地将框架梁上的某些主筋向外挑梁延伸，这会造成有些主筋根本无法伸进挑梁，此类差错通常在施工时才会暴露出来，但为时已晚，许多钢筋已截断成型，在影响了施工进度的同时，也可能造成了严重的经济损失。

框架梁外挑梁下常设置钢筋混凝土柱。框架设计中在对柱的内力和配筋进行计算，由于部分设计人员对其受力概念理解不彻底，误认为此为构造柱，并且其配筋为构造配筋，这样有可能导致水平荷载作用下承载力不足，进而有可能发生安全事故。

3.2悬挑梁和主梁上的次梁设计

由于原先次梁的上层钢筋在主梁鋼筋的上侧，而由主梁延伸出的悬挑梁上层钢筋理论上来说应该处于次梁的下侧，因此，造成悬挑梁构件钢筋保护层厚度过大。其主要原因是由于钢筋设计和操作工人控制等因素造成现场悬挑梁的钢筋保护层过大，进而造成对悬挑构件的受力的不合理，而由此可见悬挑构件钢筋保护层厚度是施工控制的关键。由于在现场施工过程中准确控制悬挑梁钢筋的保护层厚度存在一定的困难，因此设计人员在进行结构设计时，必须要考虑悬挑梁保护层厚度过大的不利因素，同时还要和施工单位密切注意悬挑梁的上铁保护层，共同努力来减小误差。

4.结束语

在我国现代建筑设计领域，无论是在保证建筑外观形态方面还是在保障建筑安全方面，框架结构设计都占有重要战略位置。混凝土框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多需要注意的问题。因此，在进行混凝土框架结构设计时，为了保证建筑物的结构安全，相关设计人员必须判断结构方案的可行性，对可能出现的问题进行预防，同时对可能碰到的问题提前制定解决措施，并对所有计算结构综合分析、总结，准确无误后方可交予施工方应用于实际工程。综上所述，相关设计人员必须熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。

参考文献

[1]丁建光.浅议钢筋混凝土框架梁柱节点的设计[J]，安徽建筑，2005（04）.

[2]黄桂文.钢筋混凝土框架结构设计应注意的几个问题[J].科技信息（科学教研），2008（18）.

[3]朱红，刘国利.钢筋混凝土框架结构设计问题探讨[J].黑龙江科技信息，2009（15）.

[4]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）.

收稿日期：2013-4-10