浅析建筑框架结构设计原则和技术
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浅析建筑框架结构设计原则和技术
钢筋混凝土框架结构由梁和柱所组成，是一种抗震、抗风较好的结构体系，这种体系的侧向刚度小，平面布置灵活，易于满足建筑物设置大房间的要求，在工业与民用建筑中被广泛应用。
1、建筑框架结构设计原则
1.1分清主次的原则
有“抓大放小”“学会放弃”等是建筑框架结构设计中需具有的十分重要的理念。在钢结构当中，如果柱失效了，那么梁也会跟着失效；但是梁失效了，而柱还是可以不失效的。由此可见，柱承担的作用远远大于梁的作用，柱的责任是无可替代的。为了避免柱先倒，我们应该把梁设计成坚固的构件，而把柱设计成为较薄弱的部分，避免让梁先被破坏，尽可能的减少其损失。若将梁和柱都设计得极为坚固，当外力突然袭击时，两者很有可能同时被破坏，将会造成更大的伤害和损失。因此，在钢结构设计当中，应遵循“强剪弱弯”“强柱弱梁”的规范，抓住主要矛盾和次要矛盾，正确把握梁和柱的关系，即梁是坚固的部分，而柱相对薄弱，合理选择梁柱的设计强弱，尽量把其带来的损失控制到最小。
1.2刚柔并济的原则
成功的建筑框架结构设计是能够合理地把握住刚和柔的控制的[1]。如果柔多一点，为了适应外力可以发生极大的变形，容易减少外力的压迫，但是其花费少、经济。如果刚多一点，不仅造价昂贵、工程不经济，而且当强大的损坏力突然袭击的时候，不容易消减外力，易被外力压迫造成损坏，但是太刚可以降低其变形能力。
1.3层层设防的原则
安全合理的框架结构设计应该是设置稳固的，可以抵抗基本的损害力而保护建筑物的，当损坏力突然来袭的时候，框架结构的层层防线都会聚集而来，共同抵抗外力。如果只是依靠某一个结构来抵抗外力是非常危险而且不合理的。正如土建结构中多层墙比单层墙牢固、框架剪力混合墙比纯剪力墙要牢固等等，这就显著的反映了层层设防线、建筑稳固的基本原则。
2、框架柱配筋的调整 《抗震设计规范》中规定：“底层柱，柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”，在建筑框架结构设计中应重点参照这个新增加的要求。
计算机辅助结果虽然为构造配筋，但是在真正构建均不会按此计算配筋，如果在地震作用下，角柱受到双向弯矩作用，而且受到的扭转力最大。橫梁在实际应用中处于双向偏心的受压状态，其受地震危害重明显大于内柱，这种情况对于一些质量分布不均的建筑框架结构表现的更加明显。因此在实际应用中必须挑最可能受伤的地方进行建筑框架计算，采用对称配筋的基本原则在纵、横方向上分析计算，比较同一侧面的配筋情况并取较大值。
3、框架梁裂缝宽度、斜截面配筋调整
3.1影响裂缝宽度的因素和调整的办法
在实际工程中，设计人员往往不重视对框架梁裂缝宽度的验算，从而导致结构设计不合理的现象出现。对裂缝宽度的影响主要在于建筑框架结构所使用的混凝土和钢筋的质量级别。混凝土和钢筋的强度是相互依赖的，所以对于一般的混凝土构件，提高混凝土的等级并不能有效的减小裂缝宽度，通常减小裂缝宽度的方法是增大梁的配筋率或者增大其截面面积。此外，在使用计算机有关专业软件进行计算时，恒荷载和活荷载由于性质不同需在计算时加以区分，以保证工程图有效可用。
3.2 梁端斜面的配筋调整
框架梁端的设计必须达到有关抗震规范的要求。对梁端斜面进行配筋调整方法有如下几种：
①对结构中用来抵抗负弯矩的钢筋不进行放大，而对用于将多肢的箍筋架起来的并且承重的跨中受力钢筋可增大10%-30%。
②梁端的箍筋使用比计算结果粗2毫米的钢筋。
③避免在框架支座处使用弯起钢筋。
3.3在电算中合理、准确运用弯矩的调幅
根据整体弹性内力、构件塑性设计原理对竖向荷载下框架梁端负弯矩进行适当降低，在满足安全的前提下人为控制内力重分布以达到设计要求，但是在竖向调幅之后，需将由水平荷载产生的梁弯矩叠加，叠加计算中无论是先进行弯矩调幅还是先进行力矩分配都是可行的。 4、框架设计构造的问题
4.1严格控制框架节点核芯区箍筋配置
设计人员应该严格按建筑抗震设计规范中的规定来控制框架节点核芯区配箍特征值及体积配箍率，这方面很多设计者往往会忽略，特别是不能满足对柱轴压比不大时（这个规定是为了保证节点核芯区延性的重要构造措施）的要求。对于这一点问题设计者以后应该充分考虑到，以防止出现不必要的损失。
4.2底层框架柱箍筋加密区的范围不能满足
在设计中，设计人员要留意在建筑抗震设计规范中有规定：“底层柱，柱根处箍筋加密区的范围应不小于柱净高的1/3”，这是一新增加的规范要求，大多设计者可能都不太了解，以后设计过程中应该注意这个问题的解决。
4.3框架梁上部纵筋端部水平锚固长度不能满足
混凝土结构设计规范中有规定：“框架端节点的地方，一旦框架梁上部纵筋的水平直线段锚固长度不足的时候，应该向下弯曲并且伸到柱的外边，控制好弯折前水平投影的长度一定要等于或者大于0.4L E”，一旦框架柱的截面尺寸在400
mm×400 mm以下的时候，框架梁就易出现问题，这就会埋下一个很严重的安全隐患。
5、建筑框架结构设计技术措施
在用PKPM软件计算梁柱时，应尽量采用TAT或SATWE三维软件。
（1）计算结果更接近实际受力状态，如地震力或风力是按抗侧移刚度分配，而不是按框架的楼面从属面积，还如从框架柱出挑的梁和从次梁出挑的梁，因次梁的支座（框架梁）发生下沉变形，内力重分布，从框架柱出挑的挑梁配筋将较大。
（2）快速方便，三维软件整体计算，不必生成单榀框架，再人工归并，可整楼归并。
（3）AT或SATWE还可以进行井式梁的计算，由于PKPM软件计算梁时仅按矩形计算，而井式梁的断面较小，有可能超筋，此时可取出弯距再按T型粱补充计算，不必直接加大梁高。在绘制施工图时，较大直径的钢筋连接宜用机械连接取代焊接，造价相差不大，但机械连接可靠并易干检查。机械连接接头位置可任意，但一次截断的钢筋不大于50%，接头位置应错开70d。 6、结语
建筑框架结构设计应该在满足设计的基本要求和设计原则的同时，尽量符合基础面积和宽度的计算，由此来提高建筑框架结构设计的有效性，尽可能消除建筑物因框架结构设计不良的安全隐患。另外在实际的应用当中，我们应该遵循刚柔并济、分清主次、多道防线和层层设防等基本设计原则，来计算和控制框架柱长度方面、基础面积和宽度，以此来保证建筑框架结构设计的有效性，促进建筑物的稳定性和安全性。
【参考文献】
[1] 陈翠荣.框架结构设计中应注意的几个问题[J].山西建筑，2007，33（4）：58—59.
[2]张敬书.钢筋混凝土悬臂梁构造的若干问题.建筑结构.中国建筑技术研究院.2001.3
