淺談建筑框架結構設計

陳野平

(合肥工業大學建筑設計研究院，安徽 合肥 230009)

隨著社會經濟形勢的不斷好轉，人們的生活水平得以快速提高，在這種環境背景的影響下，人們對于建筑物的使用功能和質量性能都有了更高的要求，為更好的滿足人們對于現代建筑物實際的生活和心理追求，建筑框架結構設計便成為人們所關注的焦點。建筑空間、平面布局等都包含在建筑框架結構設計中，對滿足人們的需求方面起著至關重要的作用。但是，在我國的建筑工程中，大部分的施工選擇為鋼筋混凝土框架結構，其在設計過程中往往會存在著一定的問題，嚴重影響了建筑工程的質量安全性和施工建設的進度。為此，為更好的將框架結構設計進行優化性推廣，就必須避免框架結構設計問題的發生，以使其所具有的優越性進行充分展現。

1 建筑框架結構的柱部分設計

(1)地上為圓柱時，地下部分應改為方柱，方便施工。圓柱縱筋根數最少為8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部應有一圈半的水平段。方柱箍筋應使用井字箍，并按規范加密。角柱、樓梯間柱應增大縱筋并全柱高加密箍筋。幼兒園不宜用方柱。

(2)原則上柱的縱筋宜大直徑大間距，但間距不宜大于200。

(3)柱內埋管，由于梁的縱筋錨入柱內，一般情況下僅在柱的四角才有條件埋設較粗的管。管截面面積占柱截面4%以下時，可不必驗算。柱內不得穿暖氣管。

(4)柱斷面不宜小于450×450，混凝土不宜小于c25，否則梁縱筋錨入柱內的水平段不容易滿足0.45La的要求，不滿足時應加橫筋;否則在梁柱節點處鋼筋太密，混凝土澆筑困難。異型柱結構，梁縱筋一排根數不宜過多，柱端部縱筋不宜過密，否則節點混凝土澆筑困難。當有部分矩形柱部分異型柱時，應注意異型柱的剛度要和矩形柱相接近，不要相差太大。

(5)柱應盡量采用高強度混凝土來滿足軸壓比的限制，減小斷面尺寸。

(6)盡量避免短柱，短柱箍筋應全高加密，短柱縱筋不宜過大。

(7)考慮到豎向地震作用，柱子的軸壓比及配筋宜留有余地。

(8)獨立柱上或柱的中部(半層處)有挑梁時，挑梁長度應有限制。

2 建筑框架結構的梁部分設計

梁上有次梁處(包括挑梁端部)應附加箍筋和吊筋，宜優先采用附加箍筋。附加筋一般要有，但不應絕對。一般來說位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔，這也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。當主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應加附加筋。當主梁高度很高，次梁截面很小、荷載很小時，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。當主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大，主梁也可不加附加筋。當外部梁跨度相差不大時，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。當梁底距外窗頂尺寸較小時，宜加大梁高做至窗頂。外部框架梁盡量做成外皮與柱外皮平齊。梁也可偏出柱邊一較小尺寸。梁與柱的偏心可大于1/4柱寬，并宜小于1/3柱寬。

梁上有次梁時，應避免次梁搭接在主梁的支座附近，否則應考慮由次梁引起的主梁抗扭，或增加構造抗扭縱筋和箍筋。原則上梁縱筋宜小直徑小間距，有利于抗裂，但應注意鋼筋間距要滿足要求，并與梁的斷面相應。箍筋按規定在梁端頭加密，布筋時應將縱筋等距，箍筋肢距可不等，小斷面的連續粱或框架梁，上、下縱筋均應采用同直徑的，盡量不在支座搭接。端部與框架梁相交或彈性支承在墻體上的次梁，梁端支座可按簡支考慮，但梁端箍筋應加密。上反粱的板吊在梁底下，板荷載宜由箍筋承受，或適當增大箍筋。梁支承偏心布置的墻時宜做下挑沿。挑梁宜做成等截面(大挑梁外露者除外)。與挑板不同，挑梁的自重占總荷載的比例很小，做成變截面不能有效減輕自重。挑梁端部有次梁時，注意要附加箍筋或吊筋，一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承載力不足。對于大挑梁，梁的下部宜配置受壓鋼筋以減小撓度，挑梁配筋應留有余地。梁上開洞時，不但要計算洞口加筋，更應驗算梁洞口下偏拉部分的裂縫寬度。而挑梁出挑長度小于梁高時，應按牛腿計算或按深梁構造配筋。

此外扁梁寬度不必過大，只要鋼筋能正常擺下及受剪滿足即可。因為在撓度計算時，梁寬對剛度影響不大，加寬一倍，撓度減小20%左右。相對來講，增大鋼筋更經濟，鋼筋加大一倍，撓度減小60%左右，同時梁的上筋應大部分通長布置，以減小混凝土徐變對撓度的增大，如果上筋不小于下筋，撓度減小20%。當一寬框架梁托兩排間距較小的柱時，可加一剛性挑梁，兩個柱支承在剛性挑梁的端頭。梁寬大于350時，應采用四肢箍。

3 建筑框架結構的現澆板部分設計

(1)板的鋼筋宜采用大直徑大間距，但間距不大于200，間距盡量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂縫均可滿足要求)。板上下鋼筋間距宜相等，直徑可不同，但鋼筋直徑類型也不宜過多。

(2)相連幾個房間的同型號同間距板底鋼筋宜連通。

(3)配筋計算時，可考慮塑性內力重分布，將板上筋乘以0.8～0.9的折減系數，將板下筋乘以1.1～1.2的放大系數。

(4)支承在外圈框架梁上的板負筋不宜過大，否則將對梁產生過大的附加扭距。一般:板厚＞150時采用l0@200;否則用8@200。

(5)當厚板與薄板相接時，薄板支座按固定端考慮是適當的，但厚板就不合適，宜減小厚板支座配筋，增大跨中配筋。

(6)非矩形板宜減小支座配筋，增大跨中配筋。

(7)室內輕隔墻下一般不應加粗鋼筋，一是輕隔墻有可能移位，二是板整體受力，應整體提高板的配筋。只有垂直單向板長邊的不可能移位的隔墻，如廁所與其他房間的隔墻下才可以加粗鋼筋。

4 建筑框架結構設計中應注意的問題

在設計框架結構和裙房時，高低跨之間不要采用主樓設牛腿、低層屋面或樓梯梁擱在牛腿上的做法，也不要用牛腿托梁的方式作為防震縫。因為在地震時各單元之間，尤其是高低層之間的震動情況不同，連接處很容易壓碎、拉斷。因此，凡要設縫，就要分得徹底，凡不設縫，就要連接牢固，絕不能似分非分，似連非連，否則很容易在地震中破壞。

由于建筑的需要，有時需要框架梁外挑，且梁下設置鋼筋混凝土柱。在柱的內力和配筋計算中，有些設計人員對其受力概念不清，誤認為此柱為構造柱，并且其配筋為構造配筋，懸臂梁也未按計算配筋，這樣有可能導致水平荷載作用下承載力不足，為事故的發生埋下隱患。實際上，在結構的整體計算中，此柱為偏心受壓構件，柱與梁端交接處類似于框架梁、柱節點，應考慮懸臂梁梁端的協調變形。所以對于此柱應作為豎向構件參與結構的整體分析，并且柱與梁端交接處應按框架梁、柱的節點處理。

5 結束語

以上主要闡述了多層框架結構在設計過程中的基本問題，當然實際工程可能會遇到更多問題，在此不再贅述。設計多層框架結構，設計人應首先判斷結構方案的可行性，對可能碰到的問題提前采取措施予以解決，并對所有計算結構認真分析、判斷。準確無誤后方可應用于實際工程。