关于钢筋混凝土框架结构设计问题分析

关于钢筋混凝土框架结构设计问题分析房屋建筑中钢筋混凝土框架结构的应用十分普遍，本文通过分析钢筋混凝土框架结构设计中结构参数的选取标准、构造措施、设计要求等方面，提出了钢筋混凝土框架结构设计中值得注意的问题，对同行有一定的借鉴意义。

中图分类号:TU37文献标识码：A文章编号：

引言

随着我国城市化进程的加快和建筑行业的迅猛发展，钢筋混凝土框架结构设计在房屋建筑结构设计中应用越来越普遍。然而，在框架结构设计中，目前仍然存在着一些问题和困难。因而，在遵循各种规范的前提下，结构设计者必须高度重视结构设计质量，要有大胆灵活的解决方法，着力处理结构设计中碰到的疑难问题。

1梁、柱的钢筋保护层厚度问题

钢筋保护层厚度通常是指主筋的保护层厚度，有些施工人员按字面将其误解为构件最外侧钢筋到模板（即箍筋外侧），甚至是拉筋外侧到模板的距离。钢筋保护层的作用一是确保混凝土握裹钢筋，使两者共同工作；二是考虑耐久性即钢筋的保护，防止因混凝土开裂后钢筋被氧化锈蚀，且满足耐火极限的需要。但保护层太厚会导致构件有效截面削弱过多，而太薄则降低上述两个作用。目前相关文献已按环境类别对不同构件保护层的最小厚度做出新的规定，其含义也十分明确，具体施工中应严格执行。但考虑到每个工程都有不同的具体情况，所遇到的问题也各式各样，以下将分别探讨。

1.1当建筑物的防火等级要求较高时，可根据防火规范的要求适当增大钢筋保护层厚度，但应与设计方共同协商，确定是减小有效截面值，还是保持该两值不变而增大构件截面尺寸。

1.2对一类环境的C25混凝土梁，其主筋保护层厚度为25mm，箍筋均应包含在其内，实际箍筋外侧保护层厚度为17mm。

1.3当构件截面尺寸较大时，如结构转换层梁、梁式筏形基础、条形基础、箱形基础的梁、板等，可通过减小的方法来增大保护层厚度，因此时该两值的缩减量的比例较小，对构件截面尺寸及承载力影响很小。施工人员可在保证安全或设计认可的原则下根据具体工程、构件及部位灵活运用。

1.4当箍筋在10以上或有其外拉筋时，主筋保护层取25mm就未免偏小，此时应根据具体情况适当将原构件增大10—20mm，同时增大保护层厚度，使有效截面保持不变。

2框架结构构造配筋

2.1框架边柱柱顶配筋

对于框架结构的高层建筑，水平荷载对结构的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力与建筑高度的平方成正比；顶点位移与建筑高度的4次方成正比，水平荷载是结构设计中的控制因素，框架顶层的风荷载较大，而屋面结构荷重传给边柱的轴向总力比楼层边柱总力要小，显然柱顶有大偏心问题，顶层边柱节点出现轴向力对截面重心的偏心距大于0.5倍的柱截面高度。根据框架结构的构造要求，横梁上部钢筋应全部伸入柱内，且伸过横梁下边；柱内一部分钢筋伸到顶端，另一部分钢筋伸到横梁内，其根数依据计算确定且不少于2根，设计人员在图中经常容易将边柱柱角的钢筋弯入梁内，对这类问题，缺乏实践经验的工程技术人员不易立即发现，而要等施工时才会察觉。问题的症结在于柱宽大于梁宽，柱角的纵筋要完全伸入梁内是办不到的，对这种差错应引起设计人员的重视。

2.2框架外挑梁配筋

由于占地面积的限制，使用功能的要求或结构上的原因，工程上常在框架的梁端设计挑梁。由于框架梁的荷载与外挑梁的实际荷载值不同，因而框架梁与外挑梁的断面尺寸会有所不同，而有的设计人员在绘图时只是将框架梁上的某些主筋向外挑梁延伸，殊不知有些主筋根本无法伸进挑梁，这些差错一般在施工时才会暴露出来，但为时已晚。许多钢筋已截断成型，这不仅影响了施工进度，而且也造成了不必要的损失。

2.3框架梁、柱箍筋配置

根据《建筑抗震设计规范》规定，工程习惯上常取的梁、柱箍筋加密区最大间距为100mm，非加密区箍筋最大间距为200mm。电算程序信息中通常也内定梁、柱箍筋加密区间距为100mm，由设计人员根据规范确定箍筋直径和肢数。当框架梁中由于种种原因纵向钢筋超筋时，梁端适当加大抗剪承载力对结构抗震非常有利，这也是当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，规范规定梁的箍筋直径应比最小构造直径增大2mm的原因。对于框架柱，当框架内定柱加密区箍筋间距为100mm时，在某些情况下，亦可能因非加密区箍筋间距采用200mm引起配箍不足。这里需要指出的是，梁、柱箍筋非加密区配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求，即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力设计值，并且不乘以剪力增大系数。

3钢筋混凝土框架结构设计应注意的问题

3.1关于强柱弱梁节点。这是为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此，当建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。

3.2关于“强剪弱弯”措施：强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。

3.3注意构造措施。(1)对于大跨度柱网的框架结构，在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连，使得楼梯问处的柱可能成为短柱，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)对框架结构外立面为带形窗时，因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应注意加强构造措施。(3)对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝（规范规定裂缝宽度小于0.3mm），建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150mm，对屋面宜设置后浇带，后浇带处按构造措施宜适当加强。(4)其它构造措施限于篇幅，这里不再赘述，请详见新规范。

3.4注意抗震设计。(1)抗震设计的基点结构。抗震设计的基点是强度和延性。人们现在已经认识到可以利用钢筋混凝土结构屈服后的非弹性变形来抵抗地震，也就是将强度和延性两者相结合来抵抗地震。为保证结构的抗震能力，对结构设计而言,如果我们给结构设定较低的承载力水准，相应地就要求结构具有较高的延性水准；如果我们给结构设定较高的承载力水准，则结构需要的延性水准就可以较低。在这个问题的具体处理上，各国的理念存在一定的差异。(2)能力设计法。能力设计法的基本思想为：为了使抗震钢筋混凝土结构在地震中形成所追求的“梁铰机构”或“梁柱铰机构”，就需要把不希望出现塑性铰或不希望先出现塑性铰(也就是不希望塑性转动过大)的部位的抗弯能力相对增强；为了不致在结构表现出所需的延性之前在结构的任何部位出现几乎没有延性的剪切失效，也需要相对增强各有关部位的抗剪能力；还需要采取必要的措施使可能形成塑性铰的部位具有足够的延性能力和必要的耗能能力。

4结语

建筑造型和建筑功能要求的进一步提高，不管是工业建筑，还是民用建筑，在结构设计中所遇到的难题也越来越多，一个合格的结构设计人员需要遵循各种规范，大胆、灵活的解决结构方案上的难