试述钢筋混凝土框架结构的常见设计问题即对应解决措施

田伟

【摘要】城市的发展离不开建筑，随着钢筋混凝土框架结构在建筑项目中的普及，加之人们对建筑功能的要求日益提高，一些常见的设计问题不断涌现，本文通过简述钢筋混凝土框架结构的设计要点，分析其设计主要存在的问题，并探究行之有效的解决方案，从而真正延长建筑物的使用寿命，提升建筑物的服务品质。

【关键词】钢筋混凝土；框架结构；设计

0引言

目前，在建建筑项目多见钢筋混凝土框架结构的应用，楼板、基础、梁和柱这四种承重构件共同组成钢筋混凝土框架结构，其中，基础、主梁和柱单独形成平面框架，再通过连续梁的连接形成多个不同的空间结构体系。虽然钢筋混凝土框架结构具备不少优势，但在实际的设计与施工过程中依然存在诸多的注意点，本文就此展开一些必要的探讨，并提供相应的解决措施。

1钢筋混凝土框架结构的设计关键

1.1设计结构的前提

通过梁柱构件不同的搭配组成不定的空间结构，因此钢筋混凝土框架结构不但需要承受竖向的荷载力，地震作用和风荷载也同样需要纳入结构设计的考量范围内，要求结构体系必须是双向刚架的，这样才能承受水平地震作用和水平风荷载，且也能达到理想的侧向刚度，楼层层间的最大位移和层高的比值也完成满足相关规定。

1.2框架结构的设计必须满足延性要求

结合《建筑抗震设计规范》中规定的柱的轴压比、梁与柱的剪压比、最小配筋率、梁与柱端的箍筋加密和梁端截面受压区的高度限制等，在设计结构时采取必要的构造措施以使框架结构具备一定的延性。一般情况下，通过增强混凝土强度等级和梁柱截面面积来达到一定的比值要求，包括柱的轴压比、梁与柱的剪压比，满足上述比值要求后，框架结构的延性自然能够进一步提高。

1.3结构基础的选用

建筑项目的结构基础需严格按照建筑物的地质条件和上部结构形式来选择判断，若是处于软土地基层，则建筑物的地基基础使用桩基础为宜，而对于一些地基土层具有良好承载力的，对体型、上部荷载、框架结构楼层的要求都不是很高的建筑物，基础使用天然地基基础即可。

1.4结构构造

在楼板、框架梁、框架柱的設计中，除了符合抗震要求和承载力要求之外，还需考虑到截面最小化，包括梁截面宽度应大于200毫米，截面高度之比小于4，净跨和截面高度的比值也应小于4；不超过二层的四级柱截面最好超过300毫米，一级到三级的柱截面超过二层时应大于400毫米等。

如果框架结构的长度大于所规定的，以致后期不便于留缝，在此情况下，将以后浇带的方式取代设缝，后浇带的设置需避开梁板最大受力的区域，在受力较小的区域设置后浇带，距离柱三等分线的位置是最佳位置。从理论上来说，断开后浇带的板和墙钢筋，可使两侧混凝土收缩；与此同时，楼板配备双层双向的钢筋，并在每层浇筑后浇带，有利于屋面保温厚度的增加，强化建筑构造。

对于跨度较大的柱网框架结构，楼梯之间的框架柱需要全长加密柱箍筋，可避免楼梯之间的柱转变成短柱的威胁，而这一点时常会被设计者所忽视。

2钢筋混凝土框架结构的常见设计问题

框架结构设计中最为主要的即结构设计，而在此环节需加强注意的问题主要包括以下几项：

首先，注意框架结构中关于梁和柱的截面积算，这也是结构设计的重中之重，国家规定与行业标准中都明确强调“墙柱弱梁强节点”这一理念，使梁柱的塑性得以保障，梁和柱的线刚度之比都不得小于1。

其次，在框架结构中，柱配筋和框架梁均存在诸多问题，例如配筋的规范设置，框架柱或框架梁的箍筋间距，加密区和非加密区中的箍筋设置如何确保梁的抗剪力等。

第三，框架结构的空间计算分析软件均是以整栋楼作为分析对象，对于部分梁来说，相交的梁截面虽然尺寸不一，但互相并不存在主次关系，在绘制施工图时，要考虑到受力分析来匹配对应的配筋形式。框架结构经过程序的空间分析，按照主梁输入的梁模型会是整体参与的，但此时部分梁将会发生扭转现象，虽然某些三维空间软件已经适当调整这些梁的抗扭度，但实际的框架边梁扭矩筋仍然存在较大变化空间，三维模型与实际受力情况不同，在此情况下，需将次梁支座转变为铰支座，便于构造处理。

最后，在实际设计过程中，部分设计人员往往将配筋认同为构造配筋，这会为之后的施工安全埋下隐患，此外，设计人员往往忽视计算框架梁内力的细节问题，例如温度应力，土质不均匀，地基中的软土较厚，框架的垂直尺寸和水平尺寸存在较大差距等。

3钢筋混凝土框架结构设计的对应解决措施

框架结构侧移的原因普遍在于水平荷载，使其稳定性受到影响，尤其在抗震设防区，高层建筑还需考量到地震的破坏，在此环境下，结构的两个主轴方向都要分别考虑到水平地震因素：在8、9度的抗震设防下，高层建筑的长悬臂和大跨度结构都要考虑到竖向地震的作用；9度设防区更加应该计算竖向地震产生的破坏力。不但需要考虑荷载的影响因素，还需将地基沉降、温度变化和变形缝收缩等因素纳入考虑范围内。影响建筑的荷载作用主要是水平荷载和竖向荷载，竖向荷载内力可采用力法、位移法等方法计算，框架结构内力可采用系数法、分配法、弯矩二次分配法等方法计算，其中系数法最为简单，后两种方法需得知梁和柱的截面尺寸和面积，计算方法相对复杂。

框架结构一般都是独立基础，考虑到框架结构安全性这一目的，可依据其独立基础的埋深深度来设计适合的拉梁，若独立基础的深度不大，且拉梁具有某填充物时，可适当增大拉梁的截面尺寸和面积，如此拉梁将进一步增强。基础拉梁的截面宽度最好是柱中心距的1/18至1/12，截面宽度最好是在1/20至1/30之间，基础拉梁的标高和短柱标高一致时，可根据偏心受压的方式计算。

对于框架梁配筋的设计问题，还是以国家规定为主，结合《混凝土结构设计规范》来对配筋率的最大和最小依次进行计算。最小配筋率除了和框架的抗震等级紧密联系以外，还和钢筋抗拉强度和混凝土轴心的比值相关，框架梁配筋率设计的越精确，框架结构也就更加稳定。此外，调整配筋方式中的配筋不是指构造配筋，设计框架结构需密切注意悬臂端的变形调节问题，梁段交接的部位需强化。计算非加密区的柱梁箍筋时无需考虑所谓的“强剪弱弯”；在箍筋形式的选择过程中，以井形和菱形为优先选择，可有助于加强箍筋和混凝土之间的约束力。

框架结构设计的关键之一就是配筋的调整，在此环节中，需注意一旦发生地震，框架柱由于受双向变矩和扭转剪力的限制，致使衡力产生一定的变化，计算框架内力时最好水平方向和垂直方向都进行核算，并对比不同侧面的配筋效果。众所周知，产生框架梁裂缝的原因无非在于混凝土强度等级的不同和施工所需的钢筋种类和直径，因此适当增加截面尺寸和配筋率可有利于使框架梁裂缝的宽度得以减小。

在框架结构中，梁与柱均采用刚性连接的方式，刚性连接具有节材、增大空间使用率等长处，并根据不同的使用要求、工艺要求、功能要求，构成等跨或不等跨、层高相同或不同、抽柱或抽梁等不同的框架形式。在框架内力的計算中，多使用计算机分析软件，以致对某些方面未能考虑周全、分析不到位，因此设计人员不能过分依赖现代电子产品，而应结合实际情况作出进一步判断。

在框架梁跨中有次梁，且箍筋个数只有两支的情况下，非加密区如仍然采用200毫米的箍筋间距，极易致使非加密区的配筋不足，针对此类情况，可将取梁的加密区间距代替程序内定的梁箍筋，不但可以使配筋不足的问题彻底解决，另一方面，也满足了非加密区对抗剪承载力的要求。如果出现纵向钢筋超筋的情况，可适当提升梁端的抗剪承载力，如此可有助于抗震性能的提高。

4结语

综上所述，不同于传统的建筑模式，钢筋混凝土框架结构的设计蕴含更高的专业性，设计人员除了掌握最基础的结构知识以外，还需不断提高自身的专业性，丰富实战经验，以负责严谨的态度来面对与解决框架结构中的设计不足，经认真分析与判断后，基于科学合理的设计规范，设计出更加安全可靠、经济适用的框架基础，以便满足用户需求，延长建筑寿命，提升建筑的服务品质。

参考文献

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