浅谈建筑框架结构设计

2013-08-15陈野平

江西建材 2013年5期

陈野平

(合肥工业大学建筑设计研究院，安徽合肥 230009)

随着社会经济形势的不断好转，人们的生活水平得以快速提高，在这种环境背景的影响下，人们对于建筑物的使用功能和质量性能都有了更高的要求，为更好的满足人们对于现代建筑物实际的生活和心理追求，建筑框架结构设计便成为人们所关注的焦点。建筑空间、平面布局等都包含在建筑框架结构设计中，对满足人们的需求方面起着至关重要的作用。但是，在我国的建筑工程中，大部分的施工选择为钢筋混凝土框架结构，其在设计过程中往往会存在着一定的问题，严重影响了建筑工程的质量安全性和施工建设的进度。为此，为更好的将框架结构设计进行优化性推广，就必须避免框架结构设计问题的发生，以使其所具有的优越性进行充分展现。

1 建筑框架结构的柱部分设计

(1)地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍，并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。

(2)原则上柱的纵筋宜大直径大间距，但间距不宜大于200。

(3)柱内埋管，由于梁的纵筋锚入柱内，一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4%以下时，可不必验算。柱内不得穿暖气管。

(4)柱断面不宜小于450×450，混凝土不宜小于c25，否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45La的要求，不满足时应加横筋;否则在梁柱节点处钢筋太密，混凝土浇筑困难。异型柱结构，梁纵筋一排根数不宜过多，柱端部纵筋不宜过密，否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时，应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近，不要相差太大。

(5)柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制，减小断面尺寸。

(6)尽量避免短柱，短柱箍筋应全高加密，短柱纵筋不宜过大。

(7)考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。

(8)独立柱上或柱的中部(半层处)有挑梁时，挑梁长度应有限制。

2 建筑框架结构的梁部分设计

梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋，宜优先采用附加箍筋。附加筋一般要有，但不应绝对。一般来说位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担，这也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。当外部梁跨度相差不大时，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时，宜加大梁高做至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮平齐。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽，并宜小于1/3柱宽。

梁上有次梁时，应避免次梁搭接在主梁的支座附近，否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭，或增加构造抗扭纵筋和箍筋。原则上梁纵筋宜小直径小间距，有利于抗裂，但应注意钢筋间距要满足要求，并与梁的断面相应。箍筋按规定在梁端头加密，布筋时应将纵筋等距，箍筋肢距可不等，小断面的连续粱或框架梁，上、下纵筋均应采用同直径的，尽量不在支座搭接。端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁，梁端支座可按简支考虑，但梁端箍筋应加密。上反粱的板吊在梁底下，板荷载宜由箍筋承受，或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。挑梁宜做成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，做成变截面不能有效减轻自重。挑梁端部有次梁时，注意要附加箍筋或吊筋，一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承载力不足。对于大挑梁，梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度，挑梁配筋应留有余地。梁上开洞时，不但要计算洞口加筋，更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度。而挑梁出挑长度小于梁高时，应按牛腿计算或按深梁构造配筋。

此外扁梁宽度不必过大，只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时，梁宽对刚度影响不大，加宽一倍，挠度减小20%左右。相对来讲，增大钢筋更经济，钢筋加大一倍，挠度减小60%左右，同时梁的上筋应大部分通长布置，以减小混凝土徐变对挠度的增大，如果上筋不小于下筋，挠度减小20%。当一宽框架梁托两排间距较小的柱时，可加一刚性挑梁，两个柱支承在刚性挑梁的端头。梁宽大于350时，应采用四肢箍。

3 建筑框架结构的现浇板部分设计

(1)板的钢筋宜采用大直径大间距，但间距不大于200，间距尽量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂缝均可满足要求)。板上下钢筋间距宜相等，直径可不同，但钢筋直径类型也不宜过多。

(2)相连几个房间的同型号同间距板底钢筋宜连通。

(3)配筋计算时，可考虑塑性内力重分布，将板上筋乘以0.8～0.9的折减系数，将板下筋乘以1.1～1.2的放大系数。

(4)支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大，否则将对梁产生过大的附加扭距。一般:板厚＞150时采用l0@200;否则用8@200。

(5)当厚板与薄板相接时，薄板支座按固定端考虑是适当的，但厚板就不合适，宜减小厚板支座配筋，增大跨中配筋。

(6)非矩形板宜减小支座配筋，增大跨中配筋。

(7)室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋，一是轻隔墙有可能移位，二是板整体受力，应整体提高板的配筋。只有垂直单向板长边的不可能移位的隔墙，如厕所与其他房间的隔墙下才可以加粗钢筋。

4 建筑框架结构设计中应注意的问题

在设计框架结构和裙房时，高低跨之间不要采用主楼设牛腿、低层屋面或楼梯梁搁在牛腿上的做法，也不要用牛腿托梁的方式作为防震缝。因为在地震时各单元之间，尤其是高低层之间的震动情况不同，连接处很容易压碎、拉断。因此，凡要设缝，就要分得彻底，凡不设缝，就要连接牢固，绝不能似分非分，似连非连，否则很容易在地震中破坏。

由于建筑的需要，有时需要框架梁外挑，且梁下设置钢筋混凝土柱。在柱的内力和配筋计算中，有些设计人员对其受力概念不清，误认为此柱为构造柱，并且其配筋为构造配筋，悬臂梁也未按计算配筋，这样有可能导致水平荷载作用下承载力不足，为事故的发生埋下隐患。实际上，在结构的整体计算中，此柱为偏心受压构件，柱与梁端交接处类似于框架梁、柱节点，应考虑悬臂梁梁端的协调变形。所以对于此柱应作为竖向构件参与结构的整体分析，并且柱与梁端交接处应按框架梁、柱的节点处理。