论文部分内容阅读
【摘要】随着国家城市经济的发展，建筑工程框架设计中存在诸多问题，这些高难度，高技术，高风险都需要大量技术工作人员去解决，本文介绍了一些建筑工程框架设计构造及特点，建筑框架结构梁设计的问题与处理等方面。
【关键词】框架设计；结构；剪力墙
【中图分类号】TU【文献标识码】A
【文章编号】1007-4309（2012）01-0113-1.5
框架结构己经成为了主要建筑结构形式，但是设计理论还不完善，这给我们国家的建筑工程的发展带来了一定的局限，尤其是在一些地震带上的建筑，给广大群众的生产生活带来了一定的影响。同时，不合理的设计也严重地影响了建筑的寿命。本文对钢筋混凝土多层框架结构设计中涉及的一些概念性、实际性问题，运用设计理论并结合实际经验提出了相应的解决措施。
建筑工程的几种结构形式。框架结构：其优点主要是结构布置灵活，较大的室内空问，尤其是底层空间可以较大，使用较为方便。缺点是框架柱截面很大且突出墙体，直接影响到户型的实际使用面积及家具布置。且建筑平面布置需要十分规则。
异形柱框架结构：其特点类似于框架结构，且柱宽与墙厚相同。解决了室内空间使用的问题。缺点是此种结构形式对抗震不利，房屋适用高度很低。
框架剪力墙结构：较多的用在高层结构中。外部框架结构主要承受竖向力，框架布置灵活。电梯井为剪力墙承受大部分水平荷载。此种结构形式比较适合于商业和商住等有大空间需求的建筑。缺点也是外露的框架柱会影响使用。
剪力墙结构：根据建筑平而布置设置钢筋混凝土剪力墙，无外露柱子很好满足了建筑平而的使用要求。缺点是结构刚度大、自重大、地震反应大。建筑和结构布置不合理的话也会增加钢筋用量。
短肢剪力墙结构：是一种剪力墙墙肢较短的特殊剪力墙结构，短肢剪力墙结构布置十分灵活，结构特点也和剪力墙结构类似。在非地震区和地震烈度较低的地方短肢剪力墙结构要更为经济。
框架结构梁设计的问题与处理。在框架结构梁的设计中，如果梁上存在次梁（包括挑梁端部）应该考虑附加箍筋和吊筋，同时优先考虑采用附加箍筋。在梁上的小柱和水箱下，如果梁架在板上，在设计的时候不必加附加筋。同时为了表达清楚在做施工图的时候可以考虑在结构设计总说明处，画一节点，有次梁处两侧各加三根主梁箍筋作为补充。
如果次梁的端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上，梁的端支座我们可以按照简支梁来处理，但是梁的端箍筋应该考虑加密。在设计考虑抗扭的梁时，纵筋的间距不应大于300 mm并且不能大于梁的宽度，即我们在设计的时候要求加腰筋来增加梁的抗扭，并且纵筋和腰筋锚入支座内的长度要达到锚固长度。箍筋要求同抗震设防时的要求保持一致。板梁的板吊在梁底下，板荷载宜由箍筋来承受，或适当的增大箍筋的间距。梁支承偏心布置墙时宜做下挑沿。
框架梁的高度宜取梁跨度的1/10-1/15，扁梁的宽度可以取到柱宽的两倍。扁梁的箍筋应该延伸至另方向的梁的边缘。
框架结构柱的设计问题与处理。当框架结构的柱子地上部分为圆柱时，处于地下的部分应该改为方形柱，这样做的目的是在施工过程中减少不必要的施工工序。圆柱的纵筋根数最少应该为8根，圆柱的箍筋一般选用螺旋箍以增加结构的整体性、柱子的刚度和承载力，并且在施工图中注明柱子的端部应该有一圈半的水平段。方形柱的箍筋选用时应该首先使用井字箍，并且按照钢筋混凝土结构设计规范来进行适当的加密。角柱、楼梯间的柱应增大纵筋并且全柱高都应该加密箍筋。一般情况下，框架结构柱子的断而尺寸不应该小于450 mm×450 mm，混凝土的标号不宜小于C25，否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45倍的为锚固长度的要求。
框架结构基础的设计问题与处理。在框架结构基础设计的时候，基础的拉梁层没有楼板时，一般采用用TAT或SATAT等电算程序进行框架结构的设计，在用该软件进行框架整体计算的时侯，我们一般把楼板厚度取零，并且定义弹性节点，用力学计算理论中的总刚度分析方法进行分析计算。在某些情况下，虽然楼板的厚度取零，也应该定义弹性节点，但未采用总刚度的分析，计算机程序分析时程序会自动按刚性楼而假定进行计算，与实际情况并不是一致的。房屋的平面不规则时，在设计的时候要特别注意这点。
当框架底层层高不大或者基础过去埋置不深时，有时要把基础拉梁设计得比较强大，以便用拉梁来平衡柱底弯矩。这时，拉梁正弯矩钢筋应全跨拉通，负弯矩钢筋至少应在I/2跨处拉通。拉梁正负弯矩钢筋在框架柱内的锚固、拉梁箍筋的加密及有关抗震构造要求与上部框架梁完全相同。此时拉梁宜设置在基础顶部，不宜设置在基础顶面之上，基础则可按中心受压设计。
重点注意或设计原则。框架梁与柱的中心线宜符合规范规定，同时，框架梁、柱中心线宜重合，当梁、柱中心线不重合时，在计算时应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响，以及梁上的荷载对柱子的偏心影响。若偏心距大于该方向上柱高宽度的1/4时，可以采用增设梁的水平方向加三角撑等措施。有模拟水平地震作用的研究表明，当框架梁、柱中心线偏心距大于该方向柱宽的1/4时，节点核心区除了出现刹裂缝，而且还出现竖向裂缝。因此，当梁、柱偏心距大于该方向柱宽的1/4时，应采用梁水平三角撑的措施，加三角撑后的梁在验算梁的剪压比和受弯承载力时，一般不计加腋部分截面的有利影响。
在做框架结构设计的时候，设计者应该尽量避免短柱的出现，短柱的抗震性能差己经得到了一些抗震方面专家的研究成果印证。但是，框架结构中由于楼梯间休息平台梁或因层高矮而柱截而大等原因，某些工程中短柱难以避免，在这种情况下，我们需要按照国家的抗震设计规范，进行短柱的处理，增强短柱结构的抗震性能。其次，如果同一层的结构中，柱子均为短柱的时候，各柱的刚度相差不大的情况下，我们用结构设计软件进行内力分析和结构设计和验算可以发现结构的安全是完全可以保证的。
框架结构除了个别部位我们可采用铰接以外，结构应该设计成双向梁柱抗侧力体系，由于考虑到框架结构既要承受竖向荷载，又要承受水平荷载，因此在做结构设计的时候我们必须设计成双向梁、柱抗侧力体系，并且结构在设计的时候应该考虑具有足够的侧向刚度，以满足规范规定的楼层层间最大位移与层高之比的限值，这样有利于增强结构的抗震性能。当建筑平面和立而需要的情况下，主体结构个别部位可进行铰接处理保证结构。
框架结构设计的时候，我们不应采用部分砌体墙承重的混合形式，框架结构按抗震设计时，不应采用由砌体承重的混合形式。根据大量的工程震害的分析我们可以发现，框架结构在地震作用时反应比仅按纯框架抗侧力刚度时要大的多，尤其是存在砌体墙的时候，砌体结构部分会在地震时首先遭到严重的破坏，在这种情况下框架结构又没有按实际刚度确定内力和配筋，将会使得结构构件在地震过程中由于地震波而被击破，这在建筑设计中是十分危险的。同时，许多震害表明在框架结构中承重砌体都出现了严重开裂，局部出屋顶的楼、电梯间因采用砌体承重墙都出现了严重裂缝，有的其至被甩出。所以，在做结构设计的时候要尤其注意这一点。
以上框架结构几个部位的设计和框架结构设计的几个问题在钢筋混凝土框架结构设计中是经常遇到的，却并没有引起设计人员的重视，也常常被设计人员忽略，希一望从此以后能够得到重视，以避免再次出现错误。
【作者简介】王宏斌：男，助工，沈阳市新大陆建筑设计有限公司。 张君兰（1983- ）：女，沈阳新大陆建筑设计有限公司，助理工程师。
【关键词】框架设计；结构；剪力墙
【中图分类号】TU【文献标识码】A
【文章编号】1007-4309（2012）01-0113-1.5
框架结构己经成为了主要建筑结构形式，但是设计理论还不完善，这给我们国家的建筑工程的发展带来了一定的局限，尤其是在一些地震带上的建筑，给广大群众的生产生活带来了一定的影响。同时，不合理的设计也严重地影响了建筑的寿命。本文对钢筋混凝土多层框架结构设计中涉及的一些概念性、实际性问题，运用设计理论并结合实际经验提出了相应的解决措施。
建筑工程的几种结构形式。框架结构：其优点主要是结构布置灵活，较大的室内空问，尤其是底层空间可以较大，使用较为方便。缺点是框架柱截面很大且突出墙体，直接影响到户型的实际使用面积及家具布置。且建筑平面布置需要十分规则。
异形柱框架结构：其特点类似于框架结构，且柱宽与墙厚相同。解决了室内空间使用的问题。缺点是此种结构形式对抗震不利，房屋适用高度很低。
框架剪力墙结构：较多的用在高层结构中。外部框架结构主要承受竖向力，框架布置灵活。电梯井为剪力墙承受大部分水平荷载。此种结构形式比较适合于商业和商住等有大空间需求的建筑。缺点也是外露的框架柱会影响使用。
剪力墙结构：根据建筑平而布置设置钢筋混凝土剪力墙，无外露柱子很好满足了建筑平而的使用要求。缺点是结构刚度大、自重大、地震反应大。建筑和结构布置不合理的话也会增加钢筋用量。
短肢剪力墙结构：是一种剪力墙墙肢较短的特殊剪力墙结构，短肢剪力墙结构布置十分灵活，结构特点也和剪力墙结构类似。在非地震区和地震烈度较低的地方短肢剪力墙结构要更为经济。
框架结构梁设计的问题与处理。在框架结构梁的设计中，如果梁上存在次梁（包括挑梁端部）应该考虑附加箍筋和吊筋，同时优先考虑采用附加箍筋。在梁上的小柱和水箱下，如果梁架在板上，在设计的时候不必加附加筋。同时为了表达清楚在做施工图的时候可以考虑在结构设计总说明处，画一节点，有次梁处两侧各加三根主梁箍筋作为补充。
如果次梁的端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上，梁的端支座我们可以按照简支梁来处理，但是梁的端箍筋应该考虑加密。在设计考虑抗扭的梁时，纵筋的间距不应大于300 mm并且不能大于梁的宽度，即我们在设计的时候要求加腰筋来增加梁的抗扭，并且纵筋和腰筋锚入支座内的长度要达到锚固长度。箍筋要求同抗震设防时的要求保持一致。板梁的板吊在梁底下，板荷载宜由箍筋来承受，或适当的增大箍筋的间距。梁支承偏心布置墙时宜做下挑沿。
框架梁的高度宜取梁跨度的1/10-1/15，扁梁的宽度可以取到柱宽的两倍。扁梁的箍筋应该延伸至另方向的梁的边缘。
框架结构柱的设计问题与处理。当框架结构的柱子地上部分为圆柱时，处于地下的部分应该改为方形柱，这样做的目的是在施工过程中减少不必要的施工工序。圆柱的纵筋根数最少应该为8根，圆柱的箍筋一般选用螺旋箍以增加结构的整体性、柱子的刚度和承载力，并且在施工图中注明柱子的端部应该有一圈半的水平段。方形柱的箍筋选用时应该首先使用井字箍，并且按照钢筋混凝土结构设计规范来进行适当的加密。角柱、楼梯间的柱应增大纵筋并且全柱高都应该加密箍筋。一般情况下，框架结构柱子的断而尺寸不应该小于450 mm×450 mm，混凝土的标号不宜小于C25，否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45倍的为锚固长度的要求。
框架结构基础的设计问题与处理。在框架结构基础设计的时候，基础的拉梁层没有楼板时，一般采用用TAT或SATAT等电算程序进行框架结构的设计，在用该软件进行框架整体计算的时侯，我们一般把楼板厚度取零，并且定义弹性节点，用力学计算理论中的总刚度分析方法进行分析计算。在某些情况下，虽然楼板的厚度取零，也应该定义弹性节点，但未采用总刚度的分析，计算机程序分析时程序会自动按刚性楼而假定进行计算，与实际情况并不是一致的。房屋的平面不规则时，在设计的时候要特别注意这点。
当框架底层层高不大或者基础过去埋置不深时，有时要把基础拉梁设计得比较强大，以便用拉梁来平衡柱底弯矩。这时，拉梁正弯矩钢筋应全跨拉通，负弯矩钢筋至少应在I/2跨处拉通。拉梁正负弯矩钢筋在框架柱内的锚固、拉梁箍筋的加密及有关抗震构造要求与上部框架梁完全相同。此时拉梁宜设置在基础顶部，不宜设置在基础顶面之上，基础则可按中心受压设计。
重点注意或设计原则。框架梁与柱的中心线宜符合规范规定，同时，框架梁、柱中心线宜重合，当梁、柱中心线不重合时，在计算时应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响，以及梁上的荷载对柱子的偏心影响。若偏心距大于该方向上柱高宽度的1/4时，可以采用增设梁的水平方向加三角撑等措施。有模拟水平地震作用的研究表明，当框架梁、柱中心线偏心距大于该方向柱宽的1/4时，节点核心区除了出现刹裂缝，而且还出现竖向裂缝。因此，当梁、柱偏心距大于该方向柱宽的1/4时，应采用梁水平三角撑的措施，加三角撑后的梁在验算梁的剪压比和受弯承载力时，一般不计加腋部分截面的有利影响。
在做框架结构设计的时候，设计者应该尽量避免短柱的出现，短柱的抗震性能差己经得到了一些抗震方面专家的研究成果印证。但是，框架结构中由于楼梯间休息平台梁或因层高矮而柱截而大等原因，某些工程中短柱难以避免，在这种情况下，我们需要按照国家的抗震设计规范，进行短柱的处理，增强短柱结构的抗震性能。其次，如果同一层的结构中，柱子均为短柱的时候，各柱的刚度相差不大的情况下，我们用结构设计软件进行内力分析和结构设计和验算可以发现结构的安全是完全可以保证的。
框架结构除了个别部位我们可采用铰接以外，结构应该设计成双向梁柱抗侧力体系，由于考虑到框架结构既要承受竖向荷载，又要承受水平荷载，因此在做结构设计的时候我们必须设计成双向梁、柱抗侧力体系，并且结构在设计的时候应该考虑具有足够的侧向刚度，以满足规范规定的楼层层间最大位移与层高之比的限值，这样有利于增强结构的抗震性能。当建筑平面和立而需要的情况下，主体结构个别部位可进行铰接处理保证结构。
框架结构设计的时候，我们不应采用部分砌体墙承重的混合形式，框架结构按抗震设计时，不应采用由砌体承重的混合形式。根据大量的工程震害的分析我们可以发现，框架结构在地震作用时反应比仅按纯框架抗侧力刚度时要大的多，尤其是存在砌体墙的时候，砌体结构部分会在地震时首先遭到严重的破坏，在这种情况下框架结构又没有按实际刚度确定内力和配筋，将会使得结构构件在地震过程中由于地震波而被击破，这在建筑设计中是十分危险的。同时，许多震害表明在框架结构中承重砌体都出现了严重开裂，局部出屋顶的楼、电梯间因采用砌体承重墙都出现了严重裂缝，有的其至被甩出。所以，在做结构设计的时候要尤其注意这一点。
以上框架结构几个部位的设计和框架结构设计的几个问题在钢筋混凝土框架结构设计中是经常遇到的，却并没有引起设计人员的重视，也常常被设计人员忽略，希一望从此以后能够得到重视，以避免再次出现错误。
【作者简介】王宏斌：男，助工，沈阳市新大陆建筑设计有限公司。 张君兰（1983- ）：女，沈阳新大陆建筑设计有限公司，助理工程师。