建筑工程框架结构设计存在的问题及处理对策

陈嘉鸿

【摘要】本文概述了建筑工程框架结构的定义及其设计原则，然后从计算模型问题、抗震问题、筋配问题以及楼板开大洞问题进行分析并提出了相应的解决对策。

【关键词】建筑工程框架结构设计；问题；对策

一、建筑工程框架结构的定义及设计原则

一般情况下，建筑工程框架结构设计的原则为抗震验算时采用的刚性、刚柔、柔性理论计算受到不同楼盖及布置（整体性）的决定，场地土类别应该是特别注意的一个问题。双向梁柱承重体系应该是框架结构设计的首选体系，但是也允许在一框架梁上搭设一部分另一框架梁。应给予垂直地震作用的设计以充分的重视，从震害分析，相关规范中严重缺乏较强的垂直地震作用。避免雨蓬从填充墙内出挑。如果雨莲、阳台等处梁的跨度较大，则应该考虑抗扭。在考虑抗扭的过程中，梁中心线处板的负弯矩和跨度的1/2之积就是扭矩。砖混结构应该从出屋面的楼电梯间的设计中排除。粘土空心砖应该是砌筑框架结构中电梯井壁的主要材料，但是砖墙承重应该不在考虑范围之内，而应该使每层的墙体重量被每层的梁承托。梯井四角加构造柱，如果具有较高的层高，则应该将圈梁加在门洞上方位置。由于楼电梯间具有较为偏僻的位置，因此梯井采用混凝土墙时具有极大的刚度，不将剪刀抢加在其他地方，因为这样不利于部分梯井和整体结构的和谐。

二、建筑工程架构设计中存在的问题及处理对策

1、计算模型问题

我们在计算条形基础宽度或面积时.往往由于力学模型不明确或考虑问题不周详.导致基础宽度或面积不足。当墙体上有较大的集中力作用时.通过墙体和基础可将集中力向地基扩散.但这种扩散是有一定范围的.且基底土反力并不均匀分布。若设计时用该集中力除以墙段长度得到的平均线荷来确定基础宽度.则导致局部基础宽度不足。因此.必须加大基础宽度以满足地基承载力的要求。框架结构梁的计算也同此类似。目前常用的框架结构空间分析计算软件都是以整幢楼的梁、柱整体参加工作进行计算分析的.对部分梁而言.尽管相交梁截面尺寸不同.相互之间却不存在主、次梁关系.设计人员在绘制施工图时.应注意配筋形式与受力分析相匹配。框架结构经空间分析程序电算.所有按主梁输人模型的梁是整体工作的.部分梁将产生扭转问题。一些三维空间分析软件.虽已调整梁的抗扭刚度.但计算出来框架边梁扭矩筋仍很大.因程序不计楼板对梁的约束作用（即实际扭矩计算值那么大）.实际受力与计算模型不符。

2、抗震设计问题及处理对策

在当前的建筑框架结构中，大部分山区是运用防震技术的主要地区。随着人们抗震意识的普遍增强和建筑结构的快速发展，我国的高层建筑越来越多，因此框架结构的防震技术的应用已经显得极为必要。一般情况下，抗震设计主要需要处理两个问题，一个是薄弱层处理措施，另一个是柱防震措施。薄弱层是指结构在地震较为强烈的情况下首先屈服并由较大的弹塑性位移产生的部位，设计地震作用下抗震承载力的要求能够在这些部位的承载力下得到有效的满足，出现的唯一条件是地震烈度在7度及其以上。薄弱层作为一个结构层，极不利于抗震，原则上应该将薄弱层的出现几率降低到最低限度。加大薄弱层的抗侧移刚度是对薄弱层出现進行有效预防和避免的最为基本的方法，也就是说，将薄弱层的柱截面或梁截面加大。在条件许可的情况下，可以将该层层高改变或将基础埋置深度最大程度地减少。如果无法对薄弱层的出现进行有效的预防和避免，则应该严格依据规范规定的措施进行结构计算和出图。一方面应该认真验算薄弱层的地震剪力的1.15倍的放大系数，另一方面还应该认真验算结构的楼层屈服强度系数。楼层受剪承载力和楼层弹性地震剪力的比值就是楼层屈服强度系数，其中计算前者的依据是构件的实际配筋和材料强度的标准值，计算后者的依据是罕遇地震作用标准值，如果一个地区的地震烈度在7～9度之间，同时结构楼层的屈服强度系数在0.5以下，则应该弹塑性变形验算结构。在柱的抗震设计措施方面，首先，把握好柱截面尺寸。如果柱具有过大的平均剪应力，那么柱就会产生脆性剪切破坏。同时如果柱具有过大的平均压应力或轴压，那么柱就会产生混凝土压碎破坏。因此柱截面的宽度和高度应该在300mm以上，剪跨比应该在2以上，只有这样才能保证柱的延性充分。如果具有较低的剪压，那么延性就会较好，一般情况下.柱端截面的平均剪应力应该在3N/m2以下。其次，在柱纵向钢筋的配置方面，应该使最小配筋率满足《抗震规范》要求，同时使纵向钢筋连接方法符合《高规》，从而使充分的延性得到切实的保证，并在配筋过程中使柱中纵向钢筋对称得到有效的保证。

3、筋配问题

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中规定：“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm”在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。使得建筑结构出现问题。

框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求。《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中规定：“框架端节点处，当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时，应伸至柱外边并向下弯折，弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE”当框架柱截面尺寸小于400×400mm时，应注意梁上部纵筋直径的选择，否则这一项要求不容易得到保证。我们要注意选择适当的框架柱。

4、楼板开大洞问题

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的30%，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。其处理措施为：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）：如果屋面为刚网架时，应输入板厚，定义为弹性膜。

三、结束语

近年来，随着建筑业的不断发展和建筑结构的不断进步，建筑框架结构逐渐呈现出不同的问题，这是不可避免的。我们必须认真分析这些问题，找到解决的方法途径，遵循建筑工程框架结构设计原则，结合实际经验，是使建筑设计更加合理、科学。使我们的建筑更加安全舒适。

参考文献：

[1]郭玉阳.试述建筑框架结构设计的原则与方式[J].中小企业方面的管理与科技（下旬刊），2009（01），214-215.

[2]李爱群，高振世.工程结构抗震设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[3]GB50011，2002.混凝土结构设计规范[S].

[4]黎纯向.建筑工程框架结构设计存在的问题及处理对策[J].门窗，2013，08：204+206.

[5]王春梅.建筑框架结构设计存在问题及对策探讨[J].中国新技术新产品，2012，03：192.