框架结构设计原则及应注意的问题
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浅议框架结构设计原则及应注意的问题
中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：
钢筋混凝土框架结构是有梁和柱组成承重体系的结构，是一种抗震性能、抗风性能比较好的结构体系。
这种体系的侧向刚度小，建筑的内外墙处理十分灵活，易于满足建筑物设置大空间的要求，因此在工业与民用建筑中被广泛使用。
一、框架结构设计原则
1.刚柔结合。
合理的建筑结构体系应该是刚柔结合的。
结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的里很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。
柔多了虽然造价可以降低但是必然产生变形以适应外力，太柔的结果必然导致太大的变形，甚至会导致立足不稳而失去根本。
2.多道设防。
安全的结构体系应当是躲到设防的，如破坏力来临时，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。
这时候，如果吧“生存”的希望全部寄托在某单一的构件上，是非常不可取的。
因此建筑结构设计中多肢墙要比单片墙好，框架剪力墙要比纯框架好等等，这些就是多道设防设计思路的体现。
3.保大弃小。
框架结构结构体系中提倡“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等的说法是
非常重要的概念。
现实中绝对安全的结构是没有的。
简单地说，整个结构体系是由各种构件协调组成一体的，但各个构件所起的作用不尽相同，所以按照其重要性也就有了轻重之分。
一旦不可预料的破坏力量突然袭来，各个构件就会协作抵抗外来的破坏力，就是为了保护最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁，这时候有所牺牲在所难免，但由谁牺牲呢明智之举是要让次要构件先去承担灾难，如果各个构件平均用力，可能会得不偿失，损失将更大！4.整体性能。
理想的结构体系当然是有机一体的，通俗地讲也就是没有任何关节的，这样的结构体系能使任何外力都能迅速传递和消减。
基于这个思想，设计人员要做的就是要尽可能地把结构中各种不同的关节“打通”，使这种力量在关节处能够顺畅无阻。
打通关节，保持平衡的目的其实就是让其永远处于原始的静态或者处在相对的静态中。
如果当这种力量不能畅通时，构件与构件之间、构件的组成元素与元素之间的静态平衡即被破坏，结构体系也将变成机动了，“动”即为终结。
由此可见设计人员是协调者，其任务是让所有互不相关的静态构件相聚之后依然处于静态（也就是使其保持常态），或者是处在相对的静态中。
二、构架结构设计方法
现代建筑结构常因设计不当而造成施工环节质量难以保证，给工程安全留下隐患，现从一下几方面浅述框架结构设计时应注意的问题。
1.框架计算简图的确定。
（1）无地下室的多层框架房屋。
①基础埋深较浅时现浇的框架结构梁柱刚接，计算简图的确定主要是确定底层柱的计算长度。
根据《混凝土结构设计规范》
gb500100-2002（以下简称《结构规范》规定：一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，底层柱的计算长度取基础顶面到一层楼盖顶面的高度h:装配式框架去1.25h
②基础埋深较大时，为了增加房屋底部的整体性，减小位移，有事在±0.000附近设置基础连系梁，将基础连系梁一下的部分看作底层，h值取基础顶面至连系梁顶面的高度，而把实际建筑的底层作为第二层考虑，层高h取连系梁顶层至一层楼面高度。
（2）带地下室的多层框架房屋对于带地下室的多层框架结构，合理确定上不结构的嵌固位置是一个关键问题。
《结构规范》和《建筑抗震设计规范》gb50011-2010（以下简称《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构时，可将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置，在利用pkpm软件进行设计时，楼层总数仅输入地下室以上的实际层数，底层的层高h取实际层高。
这样计算出的地震作用与实际情况比较接近。
对于不能满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构时，嵌固位置最好取在基础顶面。
此时，利用点算进行楼层组合时，总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。
2.基础宽度和面积的计算。
在计算基础宽度或面积时，往往由于力学模型不明确或考虑问题
不周密，可能导致基础宽度或面积不足。
如墙体上有较大的集中力作用时，通过墙体和基础可将集中力向地基扩散，但这种扩散是有一定范围的，且基底土反力并不是均匀分布的。
若设计时仅用该集中力除以墙段长度得到的平均线荷来确定基础宽度，则可能会引起局部基础宽度不足。
因此，必须加大基础宽度以满足地基承载力的要求。
一般采取局部调整系数调整基础宽度的方法解决此类问题。
目前比较常用的框架结构空间分析计算软件都是以整幢楼的梁、柱整体参加工作进行计算分析的，对部分梁而言，尽管相交梁截面尺寸不同，相互之间却不存在主、次梁关系，设计人员在绘制施工图时，应注意配筋形式与受力分析相一致。
框架结构经空间分析程序电算，所有按主梁输入模型的梁是整体工作的，部分梁将产生扭转问题。
一些三维空间分析软件，虽已调整梁的抗扭刚度，但计算出来框架边梁扭矩筋仍很大，因程序不计楼板对梁的约束作用（即实际扭矩计算值没那么大），所以实际受力与计算模型不符。
通常可以吧次梁支座改为铰支座，并配以构造加以调整即可。
3.保护层厚度的取值。
混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀，同时保证钢筋的粘结锚固性能，这些将直接影响构件的耐久性和钢筋的受力性能，但经常由于设计人员的不重视，常会出现问题：
①梁或柱中，只注意到主筋的保护层厚度，而忽略了箍筋的保护层厚度，造成箍筋外露或保护层厚度不足;
②主梁与次梁交叉处，主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确，
造成板负筋保护层厚度不足或构件有效截面高度损失，直接影响到构件的安全性；
③地上部分与地下部分的柱子因所处的环境条件不同，根据规范要求，应采取不同的保护层厚度。
因此，设计时应注意：
①正确处理构件内各类钢筋的相互关系，按钢筋的正确位置确定构件内钢筋的保护层厚度及构件有效截面高度，并进行构件的截面设计。
②正确区分同一构件所处的环境条件，不同环境下的混凝土保护层厚度会有所不同。
地下部分的柱子可将其断面加大，满足其保护层厚度的要求。
同时保证柱子钢筋上下位置的一致性，满足钢筋受力要求。
总之，以上提出的都是框架结构设计中易出现的问题。
一旦处理不好或计算过程中为加考虑便会导致结构不合理，甚至结构不安全。
因此设计人员在与结构电算的同事，更应注意到以上所提及的类似问题，使施工图的实际更完美，保证结构的安全。
