框架混凝土结构设计要点探究

朱永航

摘要：框架混凝土结构是当前结构设计常见结构体系，由于框架混凝土结构体系主要包括框架柱、框架梁等构件，这些构件形成了超静定受力结构形式，在地震作用下该结构具有延性体系特点，因此能够吸收外部能量，确保框架结构满足受弯抗剪要求，满足框架结构对安全的需求。

关键词：多层框架结构；设计关键点；有效措施

1.框架柱与梁的连接设计要点

多层框架结构在抗震计算过程中，受力构件的矩计算主要是由框架梁、柱的刚度来决定，即哪个受力构件分配刚度较大大，其对应弯矩计算数值也就越大，因此在多层框架结构体系中，设计人员将框架柱截面尺寸相对较大，从结构安全性角度来分析，对主体结构体系完全有益的，同时满足我们设计常说的弱梁强柱结构设计原则。

除此以外，大部分结构设计人员一开始确定结构设计方案时采用弹性受力分析法，然而框架梁作为受弯构件则采用的弹塑性受力分析法。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中对于框架结构体系的框梁弯矩调幅方面进行详细叙述，通常取0.8 ～1，笔者通常在结构计算中取值0. 85，这在某种意义上控制框架梁支座抗弯能力，形成我们结构常见的塑性铰，增强了结构受弯构件的变形能力，这就在抗震作用下，框架结构体系主要特点就是能将结构构件发生形变从而能够转化内部能量甚至逐步消耗，实现震预计目标。

对此，笔者认为在框架梁配筋计算过程中完全不需要放大梁支座的配筋面积，甚至可根据实际情况乘以折减系数，而对于梁跨中弯矩计算则需要满足以下条件要求（如下图所示），如特殊情况需要增加框架支座端部的配筋面积，那么其配筋的增加量要结合框柱配筋情况考虑，避免框架柱出现塑性铰，违反设计原则形成强梁弱柱。

2.多层框架结构基础设计关键点

在多层框架结构体系计算中，设计人员根据地质勘查报告显示所属区域地基承载力较差或基础扩展面较宽，通常选择柱下条基这一基础形式，同时验算基础在节点处使用双向不利条件，合理增加基础宽度。对于一些建筑地质条件好，且持力层埋深超过3m的情况下，在建筑方案设计过程中笔者建议业主单位可在正负0以下做成地下储藏室或停车场。如框架结构所对应地质条件符合设计标准时，筏板基础无需对外延伸拓展，这对主体结构防水有利，同时根据规范要求需要间距40米布置后浇带避免主结构出现温度应力出现变形与裂缝，待预订时间后后施工人员可用高于基础标号的混凝土进行浇注，笔者认为在建筑中增加地下室可能够减少地基的附加作用力，有利于主体结构承载力的提升，主体结构在地震作用条件下处于更加有利地位，在结构设计中基于主体结构安全性，笔者反对在建筑中布置局部地下室，笔者甚至要求地下室的埋深应当保持一致，由于地下结构外墙均为混凝土结构，这就能够取消部分基础连粱与地梁，在基础设计在违反设计强制性条例与标准的情况下尽量少设伸缩缝与抗震缝，一旦布置需要采取一定的加强措施。

多层框架建筑周围如有已建房屋，那么笔者建议设计人员需要收集周围建筑的信息如基础埋深等，对于新建建筑其埋深不得超过已建建筑，如是功能需要其埋深超过已建房屋的埋深，那么新建基础与已建间距应当大于2倍埋深高差，同时建议布置抗侧向滑移桩，最大程度上保护原有房屋免遭损坏。笔者不建议同一框架结构层数偏差过大，如层数相差大，则需要在应低楼层对应基础区域内铺设焦碴控制地基的附加作用力，除此以外框架结构基础偏心差要有所控制，在必要的情况与周围基础布置为柱下条基形式。对于柱下条形形式，其底板偏心也要有所控制，如偏差过大需要将其布置为一端自由三端支承，对于双柱条基其基础形心与受力重心保持对应，基础承台为布置为阶梯形，对于独立基础连梁配筋适用通长布置，对于一层内的隔墙无需另外布置基础，只需加厚混凝土地面，除此以外通常建筑沉降呈锅底形状，这就要求基础受拉区与其整体弯曲产生协同，基础钢筋应保持拉通，对于基础连梁底筋也需拉通处理。

3.框架柱设计关键点

在多层框架结构设计过程中，为了造型需要将上部框架柱布置为圆柱，为了便于实际施工，地下部分仍可使用方柱，圆柱钢筋纵向数量不得少于8根，并采用螺旋箍，在圓柱端部要布置水平箍筋段，对于方形框柱其箍筋应采用井字箍，并结合规范要求对齐加密处理，对角柱、梯柱不仅需要对纵筋适当放大，箍筋更是全场加密，在设计中对框柱纵筋间距、规格有明确要求，即其不得大于200mm。对于框架柱内埋设管道，其管道小于框柱4%，对于框架柱其混凝土标号也有所规定，不得低于C25级。对于异型柱框架结构，梁钢筋纵筋较多的情况无需一排布置，否则造成混凝土在连接部位浇筑困难，同时异形柱与框架刚度要注意控制，其偏差不要过大。 在框架混凝土结构体系中，框架柱高度与截面尺寸比值少于4且框架结构的剪跨比不大于2，该框架柱则为短柱，笔者认为短柱容易在地震条件下，造成构件出现脆性破坏，除此以外构件的变形情况受到限值，必然造成建筑物产生破坏，笔者建议在设计过程中应当杜绝采用短柱，而造成短柱主要由于楼梯平台以及结构错层造成净高受限。一旦在混凝土框架结构体系中布置短柱需要提高框柱自身抗剪能力与变形保留数值，还需要布置复合箍筋，沿短柱全长加密，确保短柱钢筋布置合理对称。

4.混凝土框架结构薄弱层注意要点

混凝土框架结构薄弱层主要是在偶遇地震作用下，薄弱层结构出现一定位移，而结构薄弱层在设计过程中其承载极限数值应符合抗震承载受力标准，笔者结合自身设计经验认为如震级超过7级时，框架结构体系易产生薄弱情况，在设计过程中结构应出现薄弱层，而消除结构薄弱层需要采取有效措施，提高楼层抗侧移水平，还应扩大薄弱层的梁、柱构件尺寸，除此以外可通过调整薄弱楼层高度或者控制基础埋置尺寸，在业主的要求上其薄弱层应在施工图与结构计算中，确保根据规范标准采取构造措施，设计人员需要进一步验算薄弱层自身的屈服强度，其楼层屈服系数需要根据构件的材料标准与实际配筋展开计算，并结合楼层受剪力与地震作用力来复核楼层地震剪力数值，如地震烈度超过7度时，其楼层屈服系数低于0.5的情况下，还需演算主体结构的弹性变形数值，确保其满足建筑抗震规范的具体要求，一旦不符合上述情况，同时需要二次调整混凝土框架结构体系。

结束语：

综上所述，多层框架结构体系在建筑中得到广泛应用，随着建设单位对于使用功能与立面造型要求日益丰富化、多样化的情况下，造成广大设计人员的设计难度不断提高，结构设计人员应当基于设计规范要求，解放思想、开拓思维、创新方法，在多层框架结构设计中不断优化与完善，更好为业主服务。

参考文献：

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