框架结构设计中的常见问题及对策

李瑞新

（黑龙江省建筑标准设计研究院有限公司，150001）

框架结构设计中的常见问题及对策

李瑞新

（黑龙江省建筑标准设计研究院有限公司，150001）

经济社会的迅速发展为建筑行业的发展带来了新的契机，人们对于多功能建筑的需求使建筑框架设计面临着新的挑战。建筑结构设计是一项系统的、全面的工作。其中，框架结构设计是较为基础的一种结构设计方式，也是建筑设计中十分重要的设计方式，保证建筑框架结构设计的质量和水平一直是建筑行业普遍关注的问题。

框架结构设计 常见问题分析 有效对策

建筑结构设计作为一种设计形式，需要设计者拥有扎实的理论知识以及创新的思维，并能够以严谨认真的态度对待设计中遇到的各种问题。随着建筑行业的发展，建筑设计思想在不断更新，建筑结构日益复杂，这给结构设计以及施工都提出了更高的要求，这就需要建筑企业认真分析建筑结构设计中存在的问题，并在此基础上制定有针对性的解决措施，从而在建筑设计中灵活的运用框架结构，给人们带来更好的居住体验。

1. 建筑框架结构简介

1.1 框架结构的定义

随着多功能建筑的发展，框架结构在建筑设计中的使用也逐渐增多。本质上来讲，框架结构就是由梁和柱以刚接或者铰接相连接而构成承重体系的一种结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗建筑物在使用过程中承受的水平荷载以及竖向荷载。它可以有效的提高建筑物的稳定性和耐久性。框架结构的墙体不承重，仅起到到围护以及分隔的作用，这就更有助于拓展建筑物的使用空间、丰富建筑物的使用功能。

1.2 框架结构的特点

建筑结构种类繁多，各有特点。框架结构是众多建筑结构中较为普通的一种，在建筑工程中得到了广泛的使用。从整体上来说，框架结构主要有以下几个特点：1）自重较轻。框架结构自重轻，节省材料，可以有效的降低工程成本，对其工程造价控制也较为简单，施工进度也容易掌控，能够收到很好的经济效益。2）灵活性好。与普通构造相比，框架结构不仅结实耐用，而且有很大的自如性、延展性，因此受到各设计师的喜爱。在施工过程中，可以根据施工要求对框架设计进行修改，有助于提高建筑的功能性。此外，框架结构还可以较灵活的配合建筑的平面布置，利于安排需要较大空间的建筑结构。这样的设计可以使建筑物的空间布局更为合理，进而提高了空间利用率，为人们创造出更为舒适的居住环境。3)当采用现浇混泥土框架时，结构的整体性及刚度都比较好，能达到较好的抗震效果。另外梁柱可以根据自己的需求，浇筑成各种需要的形状。

2. 计算模型存在的问题分析

PKPM软件中用JCCAD计算多层框架的大偏心柱独立基础设计中，计算出基础的基底面积普遍增大。尤其对三层以下的框架角柱基础变化较为明显。基于上述原因，本人根据多年的设计实践和体会，就此问题提出一些建议如下：可以通过对于低压缩型的硬土（卵石层）或在特殊荷载作用或在多组荷载组合中，合理利用基础允许出现拉应力；可以通过合理计算天然地基及基础的抗震承载力验算；可以通过合理确定框架柱的计算长度，采取切实可行的设计措施，尽量缩短底层柱计算长度，减小柱底弯矩，合理解决大偏心柱基础基底面积偏大的问题，保证独立基础设计的安全、可靠、经济、合理。

3. 配筋问题分析

3.1 框架柱配筋问题分析

对于采用框架结构的高层建筑而言，水平荷载的控制是建筑框架结构设计中的重点，因为水平荷载对建筑结构的倾覆力矩及其在竖向构件中引起的轴力和建筑高度的平方成正比，且顶点的位移与建筑高度的4次方成正比。在高层建筑的框架顶层，风的作用力较大，而屋面结构荷载传给边柱的轴向总力总是比楼层边柱总力要小一些，因此柱顶存在大偏心问题，在这种情况下，顶层边柱节点出现的轴向力对于截面重心的偏心距比柱截面高度的一半还多，所以要加大对顶层边柱的配筋量。当建筑物地上部分采用圆柱时，出于施工便利的考虑，地下部分要使用方柱，地上圆柱的纵筋根数要在8根以上，并用螺旋箍进行箍筋，地下方柱要用井字箍进行箍筋，还要进行必要的加密。

3.2 框架梁配筋问题分析

为了减少占地面积，或者实现建筑结构设计的某些功能，通常会在框架的梁端设计挑粱。在框架结构设计中，框架梁与外挑梁的断面尺寸是存在差异的，但是很多设计人员在绘制设计图纸使往往为了省事儿，只是将框架梁的一些主筋向外挑梁进行延伸就可以，实际上，这些延伸后的主筋，很多都没有伸进挑梁，如果在结构设计查验时没有发现这一问题，那么进行实际施工时，很多的钢筋都已经截断成型，造成的损失也就无法挽回了。进行框架结构设计时，如果框架梁上出现次梁情况，应当优先进行箍筋，并避免将次梁搭接在主梁的支座附近，避免主梁出现抗扭现象，当外部梁的跨度基本一致时，应当尽量保证相同的梁高。

4. 楼板开大洞问题分析

楼板开洞结构是建筑框架结构设计中常见的结构形式，当开洞面积大于楼板总体面积的30%时应当进行处理。处理方法有两种，一种是用TAT 软件，忽略楼板的刚度，定义一个弹性节点；一种是用SATWE软件，将整个楼板定义为弹性膜。当建筑采用刚网架时，楼板开大洞问题只能通过SATWE软件进行处理，也就是输入1板厚将其定义为弹性膜。无论采用哪种设计方法，在定义了弹性节点或者弹性膜之后，都要用总刚计算法进行计算，如若不然，侧刚度计算法应当仍然按照刚性楼板来计算其结构内力和配筋,这一点需要格外注意。

5 柱的抗震设计问题分析

近年来，随着我国人口日益增长，城市设施的复杂，土地需求越来越大，导致建筑用地日益紧张，建筑对使用功能和环境功能的要求越来越高，要求抗震设计达到的目标也是越来越高。在这样的背景下，在全国范围内推广建筑结构设计的防震设计显得尤为重要。从整体上来讲，建筑框架结构设计的防震设计可以从以下三个方面着手：一要做好柱防震。由于柱的平均剪应力太大会对柱产生脆性损害，平均压应力以及轴压比太大会对柱的混凝土造成压碎性破坏，因此，柱的截面尺寸必须满足以下要求：宽度大于 300mm；高度大于 300mm；截面高宽比小于3；剪跨比大于2。二要做好柱纵向钢筋的配置。首先，纵向钢筋应当对称配置；为了使柱具有良好的延展性，其最小配筋率要达到国家相关的防震要求，钢筋连接方法的选择要遵循国家相关标准的规定；为了防止柱纵向钢筋出现弯曲并提高钢筋的粘结强度，施工人员应当在钢筋的连接处加密箍筋。三要做好柱的箍筋工作。由于在地震力的作用下，柱端的钢筋保护层会首先碎裂脱落，因此设计人员要按照国家相关的抗震规范进行框架柱的箍筋构造设计，用足够的钢筋进行约束，防止纵筋出现膨胀与扭曲现象，避免柱端遭受损害。

结语：

建筑结构设计是建筑工程的重要组成部分，随着多功能建筑的发展，建筑结构设计势必将面临着更多的挑战，这就需要结构设计人员能够十分认真的对待自己的工作，能够从基本构件出发，严格遵守相关的设计规范以及章程，并与其他的设计进行密切配合，制定出合适的框架结构设计方案。目前，框架结构设计中还存在一些问题有待解决，建筑企业应当重视这些问题，并进行妥善的解决，不断提升建筑框架结构设计的水平和设计质量。

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1007-6344（2015）12-0064-01