钢筋混凝土框架结构设计存在问题分析研究

钢筋混凝土框架结构设计存在问题分析研究

导言

框架结构已经成为了一种主要的建筑结构形式，但是框架结构的设计理论还是停留在原有落后的基础上，这给我们国家的工民建行业的发展带来了一定的限制，尤其是坐落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的影响了建筑的寿命。由于施工人员技术素质存在差异，对操作规程了解较少或未引起足够的重视，在施工中容易产生影响质量的状况，这些状况如重视不够或解决不及时，将会直接影响工程质量和工期。该文分析了当前框架结构设计、施工中应注意的几个问题并提出了相应对策，以提高钢筋混凝土框架结构的设计和施工水平。

建筑框架概念设计要点

1.框架结构的“强柱弱梁”节点设计

为了增强建筑的抗震能力，通常要求建筑在遇到地震时应该使梁端呈现出塑形铰，在柱端部表现出非弹性的工作状态，不出现屈服问题，但是建筑节点一直处于弹性工作状态。因此，在建筑结构设计中通常要采用“强柱弱梁”的设计方式，也就是与梁的截面实际抗弯能力相比，柱端截面的抗弯能力的增强直接决定了地震能量对建筑柱体端截面屈服变形后的塑性转动是否将能够超过其塑性转动的能力，而不会出现对应的“层侧移机构”，避免建筑柱体被压溃。而柱比梁强度大的幅度主要是与梁端部纵向配筋程度直接相关，同时还与结构在梁、柱端面末端的塑性铰形成过程中的塑性重力分布以及动力性特征变化相关。所以，当建筑条件允许时，可以尽可能的将柱体的截面尺寸设置得大一些，使得柱与梁的线性刚度比尽可能的大，通过控制柱的轴压比来达到增加其延性的目的。

2.采取合理的构造策略

对于采用大跨度柱网的建筑框架式结构，在楼道处的框架柱由于楼梯的平台梁需要与其相连接，导致其的长度达不到承载要求，这时需要对柱采用箍筋加长、加密的方式来增加其强度。在设计的过程中尤其要予以重视。当框架结构的外立面是带行窗的时候，由于设置了连续的窗过梁，导致框架结构的外柱变成了短柱，也应该采取对应的加强措施。当框架整体结构的长度超过了规定限制或者是建筑功能的具体需要使得其不能存在裂缝时，为了有效减少有害裂缝（一般要求宽度小于0.3mm），应该采用补偿混凝土来加以浇筑。且通过采用增加双向配筋密度、在屋面设置后浇带等方式来加强构造的强度。

建筑框架结构设计存在问题

1.注意构造措施问题

（1）对于大跨度柱网的框架结构，框架柱在楼梯间处与楼梯平台梁相连，使得楼梯间处的柱可能成为短柱，这时就应对柱箍筋全长加密。这一点，在设计中容易被忽视，应引起重视。

（2）当框架结构的外立面为长带形窗时，因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应注意加强柱的构造措施。

（3）对于框架结构长度略超过规范限值。建筑功能不允许留缝时，为减少有害裂缝（规范规定裂缝宽度小于0.3ｍｍ），可采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150ｍｍ，建议采用补偿混凝土浇筑。对屋面宜设置后浇带，后浇带处按构造措施宜适当加强。

2.如何处理薄弱层

薄弱层是对抗震极为不利的结构层，原则上应避免出现薄弱层。避免出现薄弱层的最基本方法是加大该层的抗侧移刚度，即加大该层的柱截面或梁截面；如果条件允许，可以改变该层层高或减少基础埋置深度。当无法避免出现薄弱层时，在结构计算和出图时必须按照规范规定采取相应的措施。根据《建筑抗震设计规范》的规定，除对薄弱层的地震剪力乘以一定的放大系数外，还应对结构的楼层屈服强度系数进行验算。楼层屈服强度系数为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值，如果在地震烈度Ⅶ～Ⅸ地区的结构楼层屈服强度系数小于0.5时，应对结构进行弹塑性变形验算，并应符合规范的规定。如果不符合上述要求，必须对结构布置进行调整。

3.短柱

在框架结构中，如果柱净高与柱截面高度之比等于4或剪跨比小于等于2，那么该柱为短柱。短柱在地震作用下，容易发生脆性破坏。因为短柱的受剪承载力及变形能力不足，会引起建筑物的严重破坏，设计上应尽可能避免。短柱的形成主要有2种原因：

（1）由于楼梯间半休息平台或结构局部错层造成两个框架梁之间的框架柱净高较小；

（2）填充墙设置不当，造成某层的框架柱两侧一部分无填充墙，一部分有填充墙，无填充墙的柱净高与柱截面之比往往小于等于4，形成短柱。处理短柱主要是增加柱的抗剪承载力及改善其变形能力，一般采用复合箍筋，箍筋沿全高加密，保证短柱的纵向钢筋对称布置，且每侧的纵向钢筋配筋率不宜大于1.2％的方式处理，也可以采用外包钢板、配Ｘ形钢筋等方式处理。

4.非结构构件

设计根据《建筑抗震设计规范》规定，非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备、自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。比如框架结构中女儿墙构造柱的设置，尤其注意女儿墙高度大于1.0ｍ时，应注意采取结构构造措施，保证女儿墙的稳定，还有建筑装饰用的砌块柱的稳定性、突出屋面的小构架内力与配筋（应与主体结构一起输入计算）。《建筑抗震设计规范》相关章节对此有专门规定，设计人遇到类似工程应严格遵守此规定。突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱的地震作用效应，宜乘以增大系数3。此增大部分不应往下传递，但与该突出部分相连的构件应计入，具体详见《建筑抗震设计规范》的规定。框架结构中突出屋面的电梯间、楼梯间、水箱间应采用框架承重，不应采用砌体承重。

5.规范框架

节点核心区域箍筋的具体配置在设计建筑的框架结构过程中，规范中对框架柱箍筋的加密区域以及最小体积的箍筋配置密度有详细的规定，设计人员应该对这些内容加以关注。但是《建筑抗震设计规范》中对“一、二、三级框架节点核心区域中箍筋的特征值应该大干0.12、0.10、0.08，而且体积的配筋率要大干0.6％、0.7％”的要求却没有予以足够的认识，常常没有达到对应的要求，设计过程中应该严格遵守。

6.底层框架

柱的箍筋加密区域大小要满足建筑抗震设计要求《建筑抗震设计规范》中：“框架结构底层柱的柱根处应该对箍筋进行加密，其加密范围应该大干柱净高度的1.3倍”，在设计中应该予以重视。另外，还应该对建筑的柱体的纵向配筋规范予以重视，对对应的规范要求

加以注意。