1、结 构 技 术 交 流 材 料框架结构设计常见问题东营市勘察设计协会东营市建设工程施工图审查中心二一五年十二月框架结构设计常见问题主要从结构体型、规范条文要点、建模分析三个方面叙述有关问题。一、结构体系本部分主要着重于建筑抗震概念设计。1、合理的结构构件布置框架结构抗侧刚度小，变形大，自振周期长，对于软弱地基上的较高框架结构共振效应较大，震害较重。框架结构以剪切变形为主，节点、柱根、柱头是地震破坏的首要位置。结构设计时，应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径，应设置双向抗侧力体系，应具有合理的刚度和承载力分布，结构两主轴方向的动力特性宜相近（抗规 3.5.2、3.5.3、6.1.5） 。
2、目前，沿街商铺的设计中，楼梯布置一般均位于建筑内侧，框剪结构墙体布置中，单向设置抗震墙或抗震墙偏置，都会导致刚度和承载力不均匀分布。建筑长宽比较大时，很容易导致两主轴方向刚度相差较大，应加强短轴方向的刚度，或采用结构缝划分为若干结构单体。主体结构除个别部位外，不应采用铰接（高规6.1.1、8.1.6） 。例如框剪结构中，周边框架梁与抗震墙平面内相接时，不应假定为铰接。框架结构设计时，不应采用部分砌体墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯间及突出屋顶的电梯机房、水箱间、楼梯间等，应采用框架承重，不应采用砌体承重（高 6.1.6） 。目前，个别项目出屋面的电梯机房仍采用砖混的结构形式，这种方式是严
3、重错误的，应予以杜绝。甲、乙类建筑以及高度大于 24 米的丙类建筑不应采用单跨框架（抗 3.5.3，高 6.1.1） 。单跨框架结构是指整栋建筑全部或绝大部分采用单跨框架的结构，不包括仅局部为单跨框架的框架结构。设计时，应特别注意抗震设防类别较高的中小学建筑、消防、通讯等建筑不应采用单跨框架，同时高层均不应采用单跨框架。此处应特别注意石油化工建（构）筑物的抗震设防分类应符合石油化工建（构）筑物抗震设防分类标准GB50453-2008 的相关要求。2、结构规则性建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性，特别不规则的建筑应进行专门的研究和论证。不应采用严重不规则的平面（抗 3.4.1，
4、高 3.1.1） 。建筑的不规则性分为平面不规则及竖向不规则，具体划分见抗规 3.4.3 条。平面不规则的状况主要有扭转不规则和凹凸不规则，如住宅设计中，为了采光的深凹口，外侧设置拉梁仍属于平面不规则。竖向不规则主要表现为一层层高与上层相差较大时，刚度比不满足规范的要求, 可采用增大底层柱截面，增加底层结构的混凝土强度等级，提高基础嵌固端的位置（基础浅埋、设置柱墩）等措施增大一层刚度。目前，常遇到的特别不规则结构主要有（不规则程度划分详抗规 3.4.1 条文说明）：1）一层计算高度太大，刚度小于上一层的 0.5 倍；2）存在三项超过抗规表 3.4.3 中的限值结构。二、规范要点（一） 、一般规
5、定1、混凝土钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于 C20；采用强度等级 400MPa 及以上的钢筋时，混凝土强度等级不应低于 C25（混规4.1.2） 。构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应低于 C20（抗规3.9.2.2） 。此处应特别注意采用高强钢筋时，结构构件混凝土等级的选用。2、钢筋抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构件(含梯段)，其纵向受力钢筋采用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于 1.3，且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于 9（抗规 3.9.2） 。审查中仍发现结构设计说明中有遗漏此
6、要求的情况。3、抗震等级混凝土结构构件的抗震等级划分，参见抗规表 6.1.2，同时注意以下四点：A、异形柱框架的抗震等级应参见混凝土异形柱结构技术规程JGJ 149-2006 第 3.3.1 条。B、特别注意化工类项目的建（构）筑物设防类别的划分应符合GB50453-2008 规定。C、梁两端均与抗震墙面内连接的 KL 应与抗震墙采用相同的抗震等级。剪力墙端柱抗震等级也应与剪力墙相同。D、裙房、地下室的抗震等级可分别参见高规 3.9.5.、3.9.6 条、抗规 6.1.3 条确定其抗震等级。注意两本规范关于相关范围划分的不统一。对于裙房，高规的规定为主楼外延不少于三跨的裙房结构，而抗规此处还规
7、定不小于 20 米。对于地下室，高规的规定为主楼外延 1-2 跨的地下室范围，而抗规此处并未外延。（二） 、构件构造1、框架柱截面柱的截面尺寸要求见抗规 6.3.5 规定。柱轴压比不宜超过抗规表 6.3.6 的规定；建造于类场地且较高的高层建筑，柱轴压比限值应适当减小（抗规 6.3.6）；应特别注意表注 2 条“表内限值适用于剪跨比大于 2、混凝土强度等级不高于 C60 的柱；剪跨比不大于 2 的柱，轴压比限值应降低 0.05；剪跨比小于 1.5 的柱，轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施”。河口区、东营港多处存在类场地，高层设计时，应注意轴压比的取值。同时注意剪跨比较小的柱的轴压比限值。同
8、时，应注意以下两点对 KZ 截面限值要求：A、抗规 6.3.4 梁的钢筋配置，尚应符合下列规定：一、二、三级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对框架结构不应大于矩形截面柱在该方向截面尺寸的 120，或纵向钢筋所在位置圆形截面柱弦长的 120；对其他结构类型的框架不宜大于矩形截面柱在该方向截面尺寸的 120，或纵向钢筋所在位置圆形截面柱弦长的 120。B、钢筋锚固对柱截面的要求；混规 11.6.7 框架梁和框架柱的纵向受力钢筋在框架节点区的锚固和搭接应符合下列要求：对于框架中间层中间节点、中间层端节点、顶层中间节点以及顶层端节点，梁、柱纵向钢筋在节点部位的锚固和搭接，应符合图 1167 的相关
9、构造规定。图中 llE按本规范第 11.1.7 条规定取用，l abE按下式取用：labE aElab (11.6.7)式中： aE纵向受拉钢筋锚固长度修正系数，按第 11.1.7 条规定取用。以上两条内容即是对框架柱的截面尺寸的要求，同时又是对框架梁纵筋直径的限制。纵筋配筋非抗震的混凝土结构构件中纵筋的最小配筋率详混规 8.5.1 条。柱的钢筋配置，应符合下列各项要求：（抗规 6.3.7 ）柱纵向受力钢筋的最小总配筋率应按表 6.3.7-1 采用，同时每一侧配筋率不应小于 0.2；对建造于类场地且较高的高层建筑，最小总配筋率应增加 0.1。注：1 表中括号内数值用于框架结构的柱；2钢筋强度标
10、准值小于 400MPa 时，表中数值应增加 0.1，钢筋强度标准值为400MPa 时，表中数值应增加 0.05；3 混凝土强度等级高于 C60 时，上述数值应相应增加 0.1。长宽比较大的长矩形框架柱设计时，短边的实配钢筋多次发现小于最小配筋率要求。抗震设计时，柱总配筋率不应大于 5，与非抗震设计不同。高规与抗规、混规规定基本一致，但明确非抗震设计的框架柱纵筋最大配筋率不应大于 6%。框架柱的纵筋设计时还应注意以下三点：A、注意角柱应按双偏压设计（高 6.2.4） ，其角筋不应小于计算值，可在 PKPM 中设置角筋最大直径。B、框架柱在地下室顶板处嵌固时，地下一层的框架柱每侧配筋不应小于地上一
11、层柱对应纵筋的 1.1 倍，地下一层柱钢筋采用加大钢筋直径的方式增大不正确，因为柱钢筋连接在楼面以上,此时不能保证节点以下钢筋大于节点以上钢筋的 1.1 倍,宜采用增加钢筋根数的方式比较合理。参见 L13G3 第 21 页详图 10，或 13G101-11 第 2-3页详图 2.3-3。C、框架柱纵筋直径对基础高度的影响，桩基 4.2.5 条柱纵筋在承台内的锚固长度不应小于 35d，竖向锚固长度不应小于 20d，抗震等级一、二级乘以 1.15 系数，三级乘以 1.05 系数。地基 8.2.2 条规定与上一致。图集 11G101-3 第 59 页的柱插筋竖直锚固段长度为0.6LaE(Lab)，审
12、查中发现存在基础高度不满足钢筋竖直段锚固要求的情况，特别是桩承台与独立基础。箍筋三本规范对柱的箍筋规定有细微差异：A、剪跨比不大于 2 的柱，高规与抗规规定一致，与混规则不尽相同；框支柱和剪跨比不大于 2 的框架柱应在柱全高范围内加密箍筋，且箍筋间距应符合本条第 2 款一级抗震等级的要求（混规11.4.12） 。审查时有不满足此条的情况,特别在层高较小的住宅设计中,楼梯间支承平台梁的柱子容易出现,应引起注意。错层部位也宜出现此类情况。 （剪跨比建议采用通用法计算，因为程序采用简化方法计算时，柱高采用的节点之间的高度，未考虑梁高）B、高规对四级抗震的框架柱，当纵筋配筋率大于 3%时，箍筋最小直径
13、也不应小于 8mm。C、框架结构节点域是受剪薄弱区；特别注意核心区抗剪箍筋的设置是否满足计算结果，经常发现节点核心区抗剪箍筋小于计算箍筋的情况,造成的主要原因是在程序柱平法施工图中的参数修改项内未考虑节点箍筋。在这里提醒大家，如果考虑节点箍筋，可能造成非节点区域的箍筋偏大，此时可按考虑和不考虑节点箍筋绘图两次，将节点箍筋不满足的柱的节点域箍筋单独标注，这样更合理。如果节点抗剪超限时，可采用提高混凝土等级、加大节点域截面等提高节点域抗剪措施。2、框架梁截面抗震设计时，三本规范对梁的截面尺寸要求一致。梁正截面受弯承载力计算中，计入纵向受压钢筋的梁端混凝土受压区高度应要求一致：（混规 11.3.1）一级抗震等级 x0.25h 0 （11.3.1-1） 二、三级抗震等级 x0.35h 0 （11.3.1-2）式中：x混凝土受压区高度；h 0截面有效高度纵筋抗震设计时，三本规范对纵筋设置要求基本一致，具体如下：纵向受拉钢筋的配筋率不应小于表 11.3.6-1 规定的数值；（混规 11.3.6）
