曾伟

摘要：钢筋混凝土框架结构是目前最常用的结构形式之一，本文提出了钢筋混凝土框架结构设计应注意的问题，指出了框架结构设计与计算、抗震框架结构计算参数选取以及设计构造方面应注意的几个要点。

关键词：钢筋混凝土；框架结构；设计原则

钢筋混凝土框架结构是目前最常用的结构形式之一，框架因其具有较大的空间，较方便的空间布置；可满足多种功能需要，因而受到越来越多的应用。框架结构主要有梁和柱构成，具有受力体系清晰、构造简单并具有足够的强度和延展性。目前常用于钢筋混凝土框架结构的商用计算软件有：PKPM、SATWE、TAT、TBSA、ETABS、SAP等，各商用计算软件在计算模型、计算简图和计算结果均略有差别。选择合适的软件后，应重视电算程序使用手册的应用，并慎重选取参数。所以，对于结构设计人员必须清晰地知道框架结构的计算和设计，以便更加合理地利用商用软件。

一、框架结构注意问题

1.框架结构方案的构思

简明的结构受力和传力。框架结构关系越简单，传力结构清晰。在荷载作用下，结构通过板→梁→柱流程传力，传力结构清晰有利于经济利用建筑材料。2）在民用和公共建筑的柱网平面布局中，柱网应尽量按等距（纵、横）布置，尽量减少边跨柱距，并充分利用连续梁的受力特点减少结构中的弯距。3）结构方案应结合建筑功能、工程地质情况等要求综合考虑。

2.概念设计上着重注意的问题

强柱弱梁措施。强柱即使框架柱的抗弯和抗剪能力比梁的抗弯和抗剪能力强。柱子的破坏，大多是因剪压复合受力所致，多发生脆性破坏，脆性破坏大多是突然发生的，而强柱弱梁，可以延缓破坏时间，给人们以躲避和加固的时间。2）强剪弱弯措施：框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，加大各承重构件的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中保证不出现脆性剪切失效。3）注意构造措施。a.楼梯间的框架柱因楼梯平台梁与其相连，使得楼梯间柱成为短柱，因此应全长加密柱箍筋。b.外立面为带形窗框架结构，因设置连续窗过梁，使外框架柱成为短柱，应加强构造措施。c.对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝，采用双向配筋补偿混凝土后浇带。

二、框架结构设计与计算

1.框架结构的特点

框架结构有以下的特点：1）框架结构的梁、柱间为刚性连接；2）梁端、边柱端多存在负弯矩，梁端仅考虑弯曲和剪切；柱端只考虑弯曲和压缩；3）框架结构选用超静定框架结构而不能采用“几何可变体系”的框架。框架结构计算时，首先要进行荷载组合，在竖向和水平荷载共同作用下，设计的控制因素是梁、柱变形所引起的侧向位移。框架结构的特点、结构受力使得结构方案的选择十分重要。

2.计算简图的确定

计算简图是计算模型及作用在结构上的荷载共同构成的。计算简图直接影响到计算结果的准确性。如果完全按照实际结构进行计算，必然会带来相当大的计算量，而且实践证明也没有必要。因此，就应进行计算模型简化。计算简图要反映实际结构的主要力学性能，尽可能与实际结构相吻合；根据计算手段不同，采用相应的计算简图。

三、抗震框架结构计算参数选取

为得到合适的结果，除有合理的结构方案、正确的结构计算简图外还应正确确定抗震设防烈度和场地类别、地震力的振型组合数和结构周期折减。

1.结构的抗震等级

一般工业、民用建筑，可根据烈度、结构类型和房屋高度按《建筑抗震设计规范》表6.1.2确定抗震等级；而电讯、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑，应当首先确定其属于哪类建筑。乙、丙类建筑，地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。对于乙类建筑，一般情况下，当抗震设防烈度为6～8度时，抗震措施应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。

2.地震力的振型组合数

对于多层建筑，当不考虑扭转耦联计算时，地震力的振型组合数至少应取3；当振型数多于3时，宜取3的倍数，但不应多于层数；当房屋层数≤2层，振型数可取层数；对于不规则的高层建筑结构，当考虑扭转耦联时，振型数应≥9；结构层数较多或结构刚度突变较大时，振型数应多取，如结构有转换层顶部有小塔楼、属多塔结构等，振型数应≥12或更多。但不能多于房屋层数的3倍，只有当定义弹性楼板，采用总刚分析，且必要时，振型数才可以取得更多。《抗震规范》中指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。

3.结构周期折减系数

钢筋混凝土框架结构中，由于填充墙的存在使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大于实际周期。因此，计算地震剪力偏小，结构显得不安全。对结构的计算周期进行折减是必要的，对于框架结构来说采用砌体填充墙时，周期折减系数可取0.6～0.7；砌体填充墙较少或采用轻质砌块时，可取0.7～0.8；完全采用轻质墙体板材时，可取0.9；只有无墙的纯框架计算周期才可以不折减。

四、设计构造方面

设计中经常忽视《建筑抗震设计规范》中“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6%、0.5%、0.4%”规定，尤其是柱轴压比不大时。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格遵守。底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求，《建筑抗震设计规范》中规定“底层柱，柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”，设计应重点说明框架梁的纵向配筋率应满足《建筑抗震设计规范》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”；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》中规定“框架端节点处，当框架梁上部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400mm×400mm时，应注意梁上部纵筋直径的选择。

结语

钢筋混凝土框架结构虽受力、传力体系相对简单，但设计中仍需关注很多问题，只有理解规范的基础上，具有良好的结构概念，有效地利用商用软件，设计出经济适用的作品。

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