摘 要：框架結構是結構設計中經(jīng)常采用的一種重要的結構形式，應用于多高層建筑中。本文針對框架結構設計中的一些問題，結合筆者近年來參與了十余棟多高層框架結構設計的體會進行探討，并提出在框架結構設計中控制含鋼量的一些措施，以期達到合理經(jīng)濟的設計目的。

關鍵詞：結構計算 梁柱調整 結構構造 配筋率 含鋼量

中圖分類號： TU973 文獻標識碼： A 文章編號：1671-3362（2013）10-0120-02

1結構計算注意問題

當采用SATWE程序進行結構整體計算時，應采用符合實際情況的樓板剛度計算假定。對于大多數(shù)規(guī)則的框架結構設計，在計算樓層的最大層間位移時，可假定樓板平面內剛度無限大，在程序中選擇“對所有樓層強制采用剛性樓板假定”，目的在于避免由于局部振動的存在而影響結構位移比的計算，該做法可使計算過程和結果大為簡化且滿足計算要求精度。

但對于樓板形狀復雜的工程，例如有效寬度較窄、有狹長或大開洞、存在局部弱連接部位等，此時樓板剛度會有較大削弱，根據(jù)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2010）簡稱（高規(guī)）第3.4.6條規(guī)定及條文說明，應考慮樓板變形影響的計算方法，程序應采用“彈性樓板假定”計算，并按照實際樓板剛度選擇“彈性板”或“彈性膜”等，同時水平地震作用應采用總剛分析方法計算，并在結構構造上采取相應的加強措施。或者根據(jù)高規(guī)第5.1.5條規(guī)定，對采用樓板面內無限剛性假定計算方法的計算結果進行適當調整，一般可適當增大樓板削弱部位的結構構件計算內力，加強配筋和構造措施。

結構整體計算時，根據(jù)《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2010）（簡稱抗震規(guī)范）第3.4.3及5.1.1條規(guī)定，在考慮偶然偏心的情況下，當樓層的彈性水平位移比大于1.3 時，應計入雙向水平地震作用下的扭轉影響，此時在程序中應勾選“考慮雙向地震作用”。另外應注意在計算樓層層間最大水平位移與層高之比時，根據(jù)高規(guī)第3.7.3條規(guī)定，可不考慮偶然偏心影響。

在結構計算時，要注意計算的荷載對周邊結構的影響應與實際相符，避免由于荷載錯漏而造成結構構件內力計算錯誤。例如：計算衛(wèi)生間等隔墻較密的樓板荷載，樓板上隔墻的等效荷載計算偏小；計算梁上荷載按照填充墻容重及墻厚計算其線荷載，對于有門窗部位宜按照實際門窗面積與填充墻面積的比例計算荷載折減系數(shù)；計算樓梯荷載若按等效板面荷載輸入時，可能會造成某些樓梯邊梁荷載分配偏小，容易造成抗震薄弱部位，尤其對于框架結構計算時偏于不安全，應加強配筋。特別注意的是在框架結構設計中，根據(jù)抗震規(guī)范第6.1.15規(guī)定，應考慮樓梯構件對整體結構剛度的影響。

（4）當計算面積較大的異形板時，應采用不同的計算軟件復核其轉角位及樓板跨中撓度及裂縫，并宜適當加強配筋。當計算的懸臂梁跨度較大、受荷較大時，應特別注意要補充驗算該梁在長期荷載效應下的撓度及裂縫。

2梁、柱調整

2.1 梁、柱截面

在結構整體計算時，根據(jù)教材建議的柱、梁截面尺寸的取值范圍，結合自己的經(jīng)驗對所有構件的截面估算。例如某3層的框架結構，8mx8m的柱網(wǎng)，每層的柱軸力設計值約1600～1800KN，C30混凝土的500方柱大概可以承受3000KN左右的軸壓力，此時軸壓比在0.8左右，再根據(jù)設計需要調整截面。如此類推，根據(jù)層高、混凝土等級等可估算出柱子截面。

一般梁高是梁寬的2～3倍，不宜超過4倍，主梁一般≥250mm，有時會配合建筑墻厚做成200mm寬。對于一些大跨度公建，梁寬應適當放寬，對抗剪有利，也符合“強剪弱彎”的原則。

2.2 適宜配筋率

在梁配筋率一定時，根據(jù)有關試驗分析表明，選用小直徑的鋼筋可以增加混凝土的握裹面積、減少梁的裂縫寬度，且方便混凝土澆筑。而對于柱配筋宜采用大直徑的鋼筋，滿足“強柱弱梁”的原則。為滿足框架梁“強剪弱彎”的原則，具體在調整梁的配筋時可適當按照以下思路調整：a.梁端負彎矩鋼筋按照實際計算面積配筋或適當折減至0.9～0.95，避免梁端配筋過大； b.考慮彎矩調幅，梁的跨中受拉鋼筋可比計算配筋面積放大1.2倍左右；c.梁箍筋直徑可適當放大，在梁寬較寬或梁高較大時宜增大2mm。

框架柱配筋的調整應注意：a.一般框架結構設計采用單偏壓計算配筋，雙偏壓復核，宜采用對稱配筋，異形柱應進行雙偏壓計算配筋； b.對于角柱和大開間、大進深的邊柱，宜比實際計算面積配筋增大1.2倍左右；c.調整柱單邊鋼筋的最小根數(shù)，以滿足新規(guī)范對鋼筋間距要求，并應滿足柱單側配筋率要求。框架柱的箍筋形式宜盡量采用復合箍，例如菱形箍或井字形箍。除此之外還需注意抗震等級一、二級的角柱、抗震等級二、三級的異形柱，以及結構錯層或樓梯間層高變化而形成的框架短柱均應箍筋全高加密。

3結構構造易錯問題

平法圖集（現(xiàn)澆鋼筋混凝土板式樓梯）11G101-2中大多數(shù)樓梯形式未采取抗震構造措施，不符合抗震規(guī)范第3.6.6條的規(guī)定。抗震構造措施宜采用：a.休息平臺板配筋應雙層雙向；b.梯段板上部負筋直徑及間距宜同梯段板下部鋼筋且拉通設置；c.梯柱宜整層貫通；d.樓梯周圍構件配筋宜適當增大，尤其梯梁抗扭筋及箍筋。

梁、柱計算配筋率容易混淆全截面和有效截面。對于梁的計算，應分為計算最小配筋率和一般配筋率：a. 計算梁的最小配筋率時，取梁全截面高度。根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）（簡稱混規(guī)）第8.5.1條規(guī)定，最小配筋率應按構件的全截面面積計算；b計算梁的一般配筋率時，取梁有效高度，根據(jù)混規(guī)第7.2.3條規(guī)定對鋼筋混凝土受彎構件，取。而在計算柱配筋率時，取全截面面積計算。

（3）框架梁縱向配筋時容易忽略以下問題：a. 抗震等級一級時，梁端截面底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值少于0.5 （抗震規(guī)范第6.3.3-2 條要求）；b. 在采用框架梁通長筋+梁支座筋時，沿梁全長的通長鋼筋少于梁兩端頂面縱向配筋中較大截面面積的1/4，（抗震規(guī)范6.3.4-1 條要求）；c. 當梁端縱向受拉鋼筋配筋率>2%時，梁箍筋直徑未相應提高一級，不符合抗震規(guī)范表6.3.3 要求；d.梁端與梁跨中最小配筋率有不同，按照梁跨中最小配筋率配筋，不符合混規(guī)第11.3.6-1。

（3）設計8度地震區(qū)填充墻時，根據(jù)抗震規(guī)范第13.3.4條規(guī)定，拉結筋應全長貫通。樓梯間和人流通道的填充墻，尚應采用鋼絲網(wǎng)砂漿面層加強。

（4）在設計建筑附屬機電設備支架時，與結構主體連接的建筑非結構構件和建筑附屬機電設備，應按照抗震規(guī)范第13.4.3～13.4.5要求采取抗震措施，并按照抗震規(guī)范第13.4.1條要求采用專門的符合抗震設防要求的支架系統(tǒng)，以滿足地震時使用功能的要求。

4控制含鋼量措施

4.1 框架柱

框架柱設計時軸壓比不宜太接近限值，這不僅可減少配筋，而且還能較易實現(xiàn)“強柱弱梁”的要求?？v筋配置也應有適當余量，在考慮前文2.2 調整后，角筋可選擇較大直徑，其他縱筋根據(jù)計算要求設計即可。箍筋在滿足最小配箍率和計算要求前提下，宜Ⅰ和Ⅱ（Ⅲ）級鋼混用，即外圍箍筋選用Ⅱ、Ⅲ級鋼，內部箍筋仍采用Ⅰ級鋼。這樣可利用強度較高的外圍箍筋增加對內部混凝土的約束，而且容易實現(xiàn)配箍率要求。

4.2 梁板

在框架梁設計時，根據(jù)抗震規(guī)范第6.3.4條，鋼筋直徑不宜過大，故宜盡量采用高強度鋼筋，便于施工?？蚣芰杭芰⒔罴错敳客ㄩL鋼筋可以選擇直徑較小的鋼筋與支座鋼筋搭接（受力需要設置通長鋼筋例外），在滿足計算配筋前提下采用滿足規(guī)范最小鋼筋要求配筋即可。無論是實際受力還是震害調查結果顯示，梁上部設計較大規(guī)格的通長鋼筋大部分是沒有必要的。該項措施的實施可大大節(jié)約含鋼量。

樓板的配筋宜盡量采用Ⅱ、Ⅲ級鋼筋。當板面需采用貫通面筋時，貫通筋的配筋通常不需也不宜超過規(guī)定的最小配筋率，支座不足夠時再配以短筋。

參考文獻

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作者簡介：倫豪（1986-），男，結構工程碩士，結構工程師。