钢筋混凝土框架结构设计应当注意的问题

发布时间：2022-10-05 10:09 热度：

钢筋混凝土框架结构设计应当注意的问题

黄承梁

摘　要：随着建筑业的发展，钢筋混凝土框架结构越来越多地出现在建筑设计中。笔者根据多年的设计经验，就钢筋混凝土框架配筋问题和框架电算结果的人工调整进行了分析探讨。

关键词：钢筋混混凝土 框架结构设计

钢筋混凝土框架结构是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。

一、钢筋混凝土框架配筋问题

（一）框架边柱柱顶配筋问题

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> 0. 5 倍的柱截面高度( e0 > 0. 5 h) 。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≮la ；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≮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。

（二）框架外挑梁配筋问题

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了事，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，也造成了不必要的损失。

（三）框架梁下部纵筋是否伸入支座

许多设计人员将框架梁下部的纵筋不加区别地统统伸入支座，这种做法是不合理的。抗震设计的基本原则是“强柱弱梁”，在地震发生时，控制塑性铰出现在梁端而不是柱端，以保证结构的整体性。为达到这一目的，设计时需要对梁端部的纵筋配筋值加以控制，以使其具有足够的延性。正是基于这一思想，GB 50010 —2002《混凝土结构设计规范》对梁端上部纵筋的最大配筋率和框架柱的最小总配筋率提出了限值。但是，控制梁端部纵筋的配筋值，不能片面地理解为仅控制梁端上部纵筋，对梁下部纵筋的控制同样也是十分重要的。对于非抗震设计，梁端下部一般为受压区，显然不需要与梁跨中下部同样高的配筋值(梁端配筋计算按双筋考虑时需另作分析) 。因此，在满足受力要求和构造要求的前提下，将部分不需要的梁下部钢筋在支座外断开，不仅节约了钢材，而且可使结构更合理，避免节点区钢筋过多、过密，有利于减轻节点区的负担，保证工程质量。当然，钢筋断开数量应符合GB 50010 —2002《混凝土结构设计规范》的规定，其截断点距支座边的距离取0. 05 L n ( L n 为本跨框架的净跨值) 。

二、框架电算结果的人工调整问题

（一）框架梁、柱截面尺寸的人工调整

根据设计经验，先初步确定框架梁、柱的截面尺寸，然后将初步确定的构件尺寸及有关信息输入计算机进行试算，一般可得出以下3 种结果:一是部分梁、柱仅为构造配筋，此时可根据电算结果显示的梁的裂缝宽度和柱的轴压比，适当减小梁、柱的截面尺寸再试算；二是部分梁超筋或裂缝宽度大于规范要求，部分柱的轴压比超过规定限度或配筋率过大，此时可适当加大这部分梁、柱的截面尺寸再试算；三是梁、柱的配筋在规范的规定之内，此时梁、柱的截面尺寸均合适，不需再作调整。

（二）框架梁配筋的人工调整

框架梁配筋的人工调整，其目的是解决梁的裂缝宽度超限和“强剪弱弯”问题。

（1）裂缝宽度超限问题

以矩形截面梁构件为例，由GB 50010 —2002《混凝土结构设计规范》中梁的最大裂缝宽度计算公式

小梁的裂缝宽度，但这种影响较小。当裂缝宽度超限时，首先应考虑将大直径的钢筋改用小直径的钢筋验算，如裂缝宽度仍然超限，就应增大梁的配筋和混凝土的强度等级，或加大梁的截面尺寸，调整至满足规范的要求。

（2）“强剪弱弯”问题

在框架结构设计中，应力求做到在地震荷载作用下框架的梁端斜截面受剪承载力高于正截面受弯承载力，即“强剪弱弯”。为了保证这一点，可进行以下几项调整:一是适当增大梁端截面；二是适当增大梁端箍筋直径，加密箍筋间距；三是梁端负弯矩钢筋不放大，梁跨中受拉钢筋适当放大1. 1～1. 3 倍；四是按构造要求对跨度> 6 m 的框架梁增加弯起钢筋。

（3）对框架柱配筋的人工调整

在地震力作用下，框架柱尤其是角柱和大开间、大进深的边柱，一般均处于双向偏心受压状态，而电算程序是按两个方向分别为单向偏心受压的平面框架计算配筋。因此，框架柱配筋应进行如下调整:一是选择最不利的方向进行框架计算，也可对两个方向均进行计算后取较大值方向的配筋，并采用对称配筋；二是控制柱单边方向钢筋的最少根数。例如柱宽b ≤450 mm 时，最少取3 根；450 mm < 柱宽b< 750 mm 时，最少取4 根；三是将框架柱的配筋适当放大。根据设计经验，一般放大控制在1. 2～1. 5 倍，其中角柱、边柱放大≮1. 4 倍，中柱放大一般≮1. 2 倍；四是选择井字形或菱形的框架柱箍筋形式，以增强箍筋对混凝土的约束；五是由于多层框架电算一般不考虑温度应力和基础不均匀沉降问题，当多层框架水平尺寸较大以及地基为软弱土层或地基土层不均匀时，可适当再稍放大框架柱的配筋。对框架电算结果调整完毕后，就可以绘制框架施工图。

三、结 语

以上根据钢筋混凝土框架的结构设计经验，就框架电算结果的人工调整和框架配筋问题进行了分析。只有熟练掌握规范，并在工程实践中不断总结、积累经验，才能使框架结构的设计更加合理、配筋适当，避免图面上出现原则性错误，保证影响施工进度，减少不必要的经济损失。

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