框架结构设计存在问题及对策

叶勇

摘要：本文作者介绍了框架结构的定义及其分类，分析了在建筑框架结构的设计中所出现的问题，以及解决的办法和遵守的原则。

关键词：建筑框架结构；设计；存在问题；对策

Abstract: In this paper, the author introduces the frame structure definition and classification, and analyzes the problems in the building frame structure design and the solutions and principles.

Key words: building frame structure; design; problems; countermeasures

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

我们必须要重视建筑结构的设计工作，使其更加科学合理。另外在设计过程中，我们还要结合实际，根据实践经验总结，结合相关的数据，进行更好的设计，使建筑设计更加合理科学，建设出更好地工程项目，为我国经济发展做出更好的贡献。

1 框架结构的定义及其分类

我们所说的框架结构建筑就是指那些承重梁柱由混凝土和钢筋捣成的，再将其用浮石、加气混凝土、蛭石、膨胀珍珠岩、陶烂等轻质量的板材进行隔墙分户的建筑。建筑的框架结构主要是由梁柱构成的，它的构件截面很小。所以框架结构的刚度还有承载能力都很低，这种受力的特点和竖向悬臂剪切梁有些相似，越高的楼层，水平的位置移动就越慢，高层的框架不仅要承受纵向的水平力还要承受横向的水平力。这样，现浇楼面也当做是梁，共同操作。不要考虑装配整体式楼面产生的作用，一般框架结构的墙体是填充墙，主要的作用是分隔还有围护，它的特点主要是可以为建筑提供灵活的使用空间，但是它的抗震性很差。建筑框架结构的具体类别：框架的分类按照跨数分主要有单跨和多跨；按照层数分类则有单层和多层；按照立面的构成分类有对称和不对称两种；按照所用的材料分为钢框架、钢筋混凝土框架、预应力混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。

2 框架结构设计中所要遵循的原则

2.1 弹性适中的原则

只有具有适度弹性的建筑结构体系才能被称为合理的体系，如果建筑结构太过刚硬，那么它的变形能力会很差，如果出现瞬间的破坏力，就要承受很大的力量，这样就很容易出现建筑局部的损害，最后会使建筑全部损害。如果建筑的结构太柔也不好，虽然它可以有效地减少外力的作用，但是却很容易造成建筑因为变形过大出现全体倾覆。所以，对建筑的程度历来都是人们争论的主要问题。现在的规范虽然给出了一些相关的指标，但是具体的标准仍然没有确定。

2.2 多道防线的原则

安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。如土建结构中多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。所以我们在进行框架结构设计时要注意对建筑的结构设置多道放线，这样才能更好的抵抗外力的侵袭，保证建筑的安全。

2.3 打通关节的原则

理想的结构体系当然是浑然一体的，这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路，设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打通”，使力量在关节处畅通无阻。这样才能使建筑结构成为一个整体，不会受到外力的侵袭。设计中一定要注意考虑建筑所要承受的外力，通过科学合理的估算，增加建筑的受力能力，防止建筑受到外力的破坏。

2.4 抓大放小的原则

在框架结构结构体系中具有“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等的说法也是钢结构设计中非常重要的概念。简单地说，虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体，但各个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分。一旦不可意料的破坏力量突然袭来，各个构件协作抵抗的目的，就是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁，这时候牺牲在所难免，让谁牺牲呢？明智之举是要让次要构件先去承担灾难。在钢框架结构中，柱倒了，梁会跟着倒；而梁倒了，柱还可以不倒的。可见柱承担的责任比梁大，柱不能先倒。为了保证柱是在最后失效，我们故把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏在先，以最大限度减少可能出现的损失。如果梁柱等同看待，企图让他们都“坚不可摧”，则可能会造成同时破坏，后果会更糟糕，损失会更大。所以关键时刻要分清主次，抓大放小，也就是要取大舍小。

3 框架结构设计应注意的几个相关问题

我们介绍了关于建筑结构设计过程中用该遵循的几种原则，下面我们就对在设计中用该注意的问题进行简单的介绍。

3.1 独立基础设计荷载取值问题

钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础，《抗震规范》（GB50011- 2001）指出，当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8 层且高度在 25m 以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房，可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。这就是说，在 8 度地震区，大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。因此，在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中，必须输入风荷载，不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。另一种情况是，在设计独立基础时，作用在基础顶面上的外荷载（柱脚内力设计值）只取轴力设计值和弯矩设计值，无剪力设计值，或者甚至只取轴力设计值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小，配筋偏少，影响基础本向和上部结构的安全。

3.2 设计构造方面的问题

3.2.1 框架梁的纵向配筋率应注意

《建筑抗震设计规范》（GB50011- 2001）中规定：“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3 中规定的数值增大 2mm”在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。使得建筑结构出现问题。

3.2.2 框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求《混凝土结构设计规范》（GB50010- 2002） 中规定：“框架端节点处，当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时，应伸至柱外边并向下弯折，弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE”当框架柱截面尺寸小于 400×400mm 时，应注意梁上部纵筋直径的选择，否则这一项要求不容易得到保证。我们要注意选择适当的框架柱。

3.2.3 关于框架结构电梯井的问题

由于在地震作用下高层框架结构的位移较难控制，而多层框架结构的位移控制要比其容易许多，故对于多层的钢筋混凝土框架结构电梯井，完全可以采用框架加填充墙形式，只是这时应加密填充墙构造柱，且应注意加强电梯井周围的框架梁柱的配筋，因其刚度影响在计算中无法反映出来。若要将电梯井做成钢筋混凝土形式，由于井筒会吸收较大地震力，相应减少框架部分吸收的地震力，则框架部分偏于不安全，且井筒基础设计也较为困难，故应对整个结构按有无钢筋混凝土井筒分别计算，取最不利结果配筋，且对井筒墙壁采取做薄墙厚、构造配筋、开竖缝、开计算洞等办法来弱化电梯井刚度。这样的墙体布置，在地震作用下不至于由于电梯井筒的破坏，而导致结构整体丧失稳定性，增加建筑倒塌的几率。会对人们的生命财产安全造成极大地损害。

4 结束语

我国城市建设速度越来越快，城市中的工程建设数量逐渐增加，为了更好地建设，我们要重视工程建设框架结构的设计工作。它是决定工程能否顺利建成的重要因素。接下来我们就对工程建设框架结构的具体问题进行分析，并且提出在设计工作中应该注意的一些问题及解决办法。

参考文献：

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