1、关于多层框架结构设计的探讨摘要：本文作者根据规范条款分析了多层框架结构设计方面可能存在或者设计人员容易忽略的问题，重点提取了出来，供大家参考。 关键词：多层框架；结构设计；箍筋；配筋率；探讨 中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号： 随着广大人民对建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在日后设计中所遇到的各种难题也是日益增多，而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范的前提下更需要大胆灵活的解决一些结构方案上的难点重点并在工作中不断的总结和完善。 1 结构设计容易忽视的问题 1.1 框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的
2、要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，如对于建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）6.3.10 中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10 和 0.08，且体积配箍率分别不宜小于 0.6、0.5和0.4。 ”设计中经常被忽视，尤其是柱轴压比不大时，常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格遵守。 1.2 底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求建筑抗震设计规范（GB50011-2010）6.3.9 中规定：“底层柱的下端不小于柱净高的 1/3。 ”，此条文在“结构设计说明”内往往遗漏了，作为结构设计人员，应该在比较让人忽视的条款上
3、做出突出标注或记号，这样无论是施工人员还是审图人员都能明确了解自己的设计初衷及理由。 1.3 框架梁的纵向配筋率应注意建筑抗震设计规范 （GB50011 一2010）6.3.3 第 3 条中规定：“当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于 2%时，表中（表 6.3.3）箍筋最小直径的数值应增大 2mm。 ”在目前设计中，这一规定常常被设计人员忽视，造成梁端延性不足。 1.4 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 （GB50010-2010）11.6.7 第 2 条及图 11.6.7（b）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
4、水平投影长度不应小于 0.4LaE.”当框架柱截面尺寸小于 400400mm 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满足。 2 结构的抗震等级 在工程设计中，多数房屋建筑按照其抗震设防分类属于丙类建筑，如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等等，其抗震等级可根据烈度、结构类型和房屋的高度按建筑抗震设计规范表 6.1.2 确定。而电讯、交通、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑，首先，应当根据建筑抗震设防分标准 （GB50223-2008）确定其中哪些建筑属于乙类建筑（可能还有甲类建筑，本文不涉及） 。乙、丙类建筑，地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。对于
5、乙类建筑，一般情况下，当抗震设防烈度为 68 度时，抗震措施应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。所谓抗震措施，在这里主要体现为按本地区设防烈度提高一度由建筑抗震设计规范表 6.1.2 确定其抗震等级。例如，位于 8 度地震区（如乌鲁木齐市）的乙类建筑，应按 9 度由建筑抗震设计规范表 6.1.2 确定其抗震等级为一级；当 8 度乙类建筑的高度超过表 6.1.2 规定的范围时，还应经专门研究，采取比一级抗震等级更有效的抗震措施（6.1.3 第 4 条） 。如作者设计中所遇到的乌鲁木齐市某大型批发商场和食品展示厅本属乙类建筑，但作者在计算模型时却没有提高一级计算，使建筑物的抗震能力大为降低，所
6、幸在后续工作中发现这个问题，及时修改了计算模型，才没有酿成大错，希望各位同行引以为鉴。 3 地震力的振型组合数 地震力的振型组合数，对高层建筑，当不考扭转耦联计算时，至少应取 3；当振型数多于 3 时，宜取 3 的倍数，但不应多于层数；当房屋层数2 时，振型数可取层数。对于不规则的结构，当考虑扭转耦联时，对高层建筑，振型数应取9；结构层数较多或结构刚度突变较大，振型数应多取，如结构有转换层、顶部有小塔楼、多塔结构等，振型数应取12 或更多，但不能多于房屋层数的 3 倍；只有当定义弹性楼板，且采用总刚分析，必要时，振型数才可以取的更多。 建筑抗震设计规范指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量
7、达到总质量的 90所需的振型数。SATWE 等电算程序已有这种功能，可以很方便地输出这种参与质量的比值。有些设计人员不大重视电算程序使用手册的应用，选取振型数时比较随意，这是应当改进。此外，由耦联计算的地震剪力通常小于非耦联计算，仅当结构存在明显示扭转时才采用耦联计算，但在必要时应补充非耦联计算。 4 结构周期折减系数 框架结构及框架抗震墙等结构，由于填充墙的存在，使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大于实际周期，因此，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的，但对框架结构的计算周期不折减或折减系数取得过大都是不妥当的。 高层建筑混凝土结构技术规程 （JGJ
8、3-2010）4.3.17 中对“框架结构可取0.60.7；框架-剪力墙结构可取 0.70.8；框架-核心筒结构可取0.80.9；剪力墙结构可取 0.81.0” 。 5 框架梁、柱箍筋间距 建筑抗震设计规范第 6.3.3 条及 6.3.8 条对不同抗震等级的框架梁、柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了明确规定。根据这些规定，工程习惯上常取梁、柱箍筋加密区最大间距为 100mm，非加密区箍筋最大间距为 200mm。电算程序总信息中通常也内定梁、柱箍筋加密区间距为 100mm，并以此为依据计算出加密区箍筋面积，由设计人员要据规范确定箍筋直径和肢数。架梁的跨中部位有次梁或有较大的其他集中荷载
9、作用却仅配两肢箍筋时，多数情况下，非加密区箍筋间距采用200mm 会使梁的非加密区配箍不足，因此建议程序内定梁箍筋改为取梁的非加密区间距 200mm。这样，既可保证梁非加密区的抗剪承载力，又可适当增加梁端箍筋加密区（箍筋间距为 100mm）的抗剪能力，梁的强剪性能更能充分体现。当框架梁由于种种原因纵向钢筋超筋时，梁端适当加大抗剪承载力对结构抗震非常有利。这也是为什么当梁端纵向受拉钢筋配筋率大 2时，规范规定梁的箍筋直径应比最小构造直径增大 2mm 的原因。对于框架柱，当框架内定柱加密区箍筋间距为 100mm 时，在某些情况下，亦可能因非加密区箍筋间距采用 200mm 引起配箍不足。因此，我们也
10、建议程序内定柱的箍筋间距改为取柱的非加密区的箍筋间距 200mm。这里需要指出的是，梁、柱箍筋非加密区配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求，即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力设计值，并且不乘以剪力增大系数。 6 柱部分 6.1 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柱高全长加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。 6.2 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。 6.3
11、 柱断面不宜小于 400400，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 0.4La 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。 6.4 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。 6.5 尽量避免短柱，短柱箍筋应全高加密，短柱纵筋不宜过大。 6.6 考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。 6.7 独立柱上或柱的中部（半层处）有挑梁时，挑梁长度应有限制。结束语 在有限的篇幅内只探讨了一些作者经常犯的错误或者经验，仅供各位同仁参考，在结构设计这个行业待得越久就越明白自身责任的重大，作为一名结构设计人员应该明白走在这条道路上就应该不停学习吸收，努力提高自身专业素质，才能设计出经济、实用又安全的建筑。 参考文献： 1 陈风杨,赵琳.工程建筑抗震.东南大学出版社,2007. 2 张敬书.钢筋混凝土悬臂梁构造的若干问题J.建筑结构.中国建筑技术研究院.2011.
