框架结构设计中相关问题的探讨
摘要:本文结合作者多年实际工作经验，针对框架结构设计中的基础宽度和面积的计算；施工图绘制问题；梁、柱的配筋问题；梁端弯矩调幅；短柱的构造措施等相关问题进行浅要分析，旨在共同探讨和进步。

关键词:框架结构设计；配筋；抗震构造；梁端弯矩
1基础宽度和面积的计算
宽度和面积是整个框架结构设计的基础，往往由于力学模型不明确或考虑问题不周详而在计算基础宽度或面积时，导致基础宽度或面积不足。

如当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，且基底土反力并不均匀分布。

若设计时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，则导致局部基础宽度不足。

因此，必须加大基础宽度以满足地基承载力的要求。

通常采用局部调整系数调整基础宽度的方法解决此类问题。

2施工图绘制
目前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匹配。

框架结构经空间分析程序电算，所有按主梁输人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
际扭矩设计算值那么大)，实际受力与计算模型不符。

可把次梁支座改为铰支座，并配以构造处理。

框架梁的抗剪配筋施工图绘制时，往往为省事，而不查阅构件配筋打印资料，仅以配筋简图进行设计，并通常对简图上梁端加密区箍筋放大一倍间距置于跨中，此法如遇该梁上次梁集中力较大，剪力包络图趋于平缓，就会产生加密区外箍筋抗剪不足，导致结构不安全。

3梁、柱的配筋问题框架梁、柱的配筋率应满足规范[1]所规定的最大、最小配筋率的要求。

一般情况下框架梁的配筋率宜取 0.4%～ 1.5%，框架柱的全部纵向受力钢筋的配筋率宜取 1%～ 3%。

另外当梁端的纵向受拉钢筋最小配筋率大于2%时，其箍筋的最小直径应增大 2mm。

为了保证梁的变形能力，使框架结构具有较好的抗震性能，梁端纵向受拉钢筋的配筋率应能使梁端截面的受压区相对高度满足
以下要求:一级框架0.25ho;二级框架x50.35ha，同时，纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。

框架柱的配筋率一般都很低，有时电算结果为构造配筋，但是实际工程中均不会按此配筋。

因为在地震作用下的框架柱，尤其是角柱，所受的扭转剪力最大，同时又受双向弯矩作用，而横梁的约束又较小，工作状态下又处于双向偏心受压状态，所以其震害重于内柱。

对于质量分布不均匀的框架尤为明显。

因此应选择最不利的方向进行框架计算，另外也可分别从纵、横两个方向计算后比较同一侧面的配筋，取其较大值，并采用对称配筋的原则。

纵向钢筋的接头，一级框架应采用焊接接头;二级宜采用焊
接接头，而底层柱根应焊接;三级可采用搭接，而底层柱根宜焊接;直径大于32mm的钢筋必须采用焊接。

在纵向钢筋连接区段内宜加密箍筋，防止纵向钢筋的压曲，增加粘结度。

在满足梁柱的截面尺寸和配筋率的情况下，仍需在计算配筋后进行梁的裂缝宽度的验算和满足梁端斜截面“强剪弱弯”条件下的梁端配筋调整。

另外框架梁的纵向受拉钢筋配筋率，应注意规范[1]与规范[2]中的区别：规范[2]中梁的纵向受拉钢筋最小配筋率只和框架的抗震等级有关，而在规范[1]中梁的最小配筋率除和框架的抗震等级有关外，还和混凝土的轴心抗拉强度设计值与钢筋的抗拉强度设计值的比值有关，所以在设计中应依据规范来确定梁的最小配筋。

4梁端弯矩调幅问题
由于在设计中梁端负弯矩较大,配筋较多不便于施工,故在竖向荷载作用下,考虑塑性内力重分布,将梁端弯矩降低来配筋。

规范规定只有在竖向力作用下梁端弯矩可调幅，水平力作用下梁端弯矩不允许调幅，因此在计算时必须先将竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅后，再将水平荷载产生的梁端弯矩叠加。

在此可采用两种方法：一是将梁端的固定弯矩调幅后，再进行力矩分配；二是将由力矩分配法算得的梁端负弯矩直接乘以调幅系数。

对于现浇框架,支座弯矩调幅系数为 0.8～0.9;对于装配整体式框架,调幅系数取
0.7～0.8。

支座弯矩降低后,经过塑性内力重分布,跨中弯矩将增大。

5加强短柱的构造措施
由于短柱刚度大，吸收地震作用使其受剪，当混凝土抗剪强度不足时，则产生交叉裂缝及脆性错断，从而引起建筑物或构筑物的破坏甚至倒塌。

所以设计时应尽量避免短柱的出现。

然而实际工程中,由于楼板错层、楼梯间平台梁、层高较低等客观条件的制约仍会出现一些短柱。

这就需要设计者予以充分的重视并采取相关措施。

①尽量减弱短柱的楼层约束，如降低相连梁的高度、梁与柱采用铰接等；②增加箍筋的配置，在短柱范围内箍筋的间距不应大于l00mm，柱的纵向钢筋间距≤150mm；③采用良好的箍筋类型，如螺旋箍筋、复合螺旋箍筋、双螺旋箍筋等。

④减少短柱的截面尺寸,采取各种必要措施提高短柱的延性,加强短柱的抗震性能。

⑤采用钢骨砼、钢管砼等新结构,可显著提高短柱的承载力,减小柱截面尺寸，避免在结构下部出现短柱尤其是超短柱。

因此,在高层建筑抗震设计中应根据工程的具体情况,尽量采用上述新结构、新技术,来避免短柱脆性破坏问题的发生。

另外,以往一直采用的箍筋沿短柱全长加密以防止剪切破坏的措施经震害证
明仍有不妥之处。

而采用复合矩形螺旋箍筋和高强复式螺旋箍筋不仅可有效地提高柱子的抗剪承载力,而且可以加强对混凝土的约束,提高其抗压承载力,改善短柱的抗震性能。

6 其它应注意的问题及措施
（1）在框架结构中不允许采用两种不同的结构型式，楼、电梯间、局部突出屋顶的房间，均不得采用砖墙承重。

因为框架结
构是一种柔性结构体系，而砖混结构是一种刚性结构。

为了使结构的变形相互协调，不应采用不同结构混合受力。

（2）在计算单榀框架的内力时，应注意底层框架柱的计算高度和箍筋加密区高度在规范[1]～ [2]中的区别：规范[2]要求底层柱遇有刚性地面时，除上端箍筋加密外，在刚性地面上、下各500mm范围内也应加密，而在[1]规范中规定除满足以上条件外，还应满足柱根不小于柱净高 1/3 范围内箍筋加密的要求。

（3）在工程设计中,有些设计人员往往为了满足柱轴压比的限值要求,常常采用增大混凝土柱的截面面积,而其纵向钢筋却多按最小构造要求配置。

但是这样一来很大的柱截面面积不仅占去了许多宝贵的建筑空间,柱的破坏形式由偏压破坏转变为脆性的剪切破坏,仍然没有达到抗震的安全可靠的要求。

这种轴压比设计不合理的方法应尽快调整, 规范[1]和规范[3]按照不同的抗震等级、不同的轴压比给出约束混凝土必要的最小配箍特征值(λv=ρv fy /f c )。

以此为基准,考虑轴压比限值的因素包括箍筋的形式、箍筋直径、箍筋肢距、箍筋间距等达到一定数值时,轴压比的限值即可放松,可以增加 0.1或 0.05。

在柱的截面中部附加芯筋时,亦可以增加轴压比的限值。

对于高强混凝土c60～c80,要考虑低强箍筋约束的不充分宜缩减轴压比的增加量或不予增加。

结语：本文列出了部分框架结构设计中常出现的问题，供相关设计人员参考，希望以后的设计工作中严格按照规范设计的同时，
加强发现和解决问题的能力，保证结构的安全。

参考文献
[1]中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范 gb50010- 2002：中国建筑工业出版社： 2002.
[2]中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范 gbj- 89：中国建筑工业出版社， 1989.
[3]中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范 gb50011- 2001：中国建筑工业出版社， 2001.。