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摘要：本文介绍了框架结构设计中所要遵循的原则，分析了框架结构设计的要点，供同行参考。
关键词：建筑；框架；结构设计；要点
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
框架结构是由框架梁、柱构件组成的空间结构，既承担竖向荷载，又承受风荷载和地震作用，因此，必须设计成双向形成刚架的抗水平风荷载和水平地震作用的结构体系，并应具有足够的侧移刚度，以满足规范所规定的限值。由于框架结构适用范围广，平面布置灵活，能最大满足适用要求，因此框架结构设计是结构设计中较为基础的设计，也是建筑结构总较为重要的一种形式。下面就框架结构设计时要遵循的原则和设计要点进行探讨。
1 框架结构设计中所要遵循的原则
1.1 刚度适中的原则
合理的体系应该是刚柔相济的，建筑结构刚度太大，则它的变形能力会很差，如果瞬间强大破坏力来袭时，就要承受很大的力，这样很容易出现建筑局部的破坏，最后导致建筑全部毁坏。建筑结构太柔也不好，虽然它可以有效地消减外力的作用，但是很容易造成建筑因为变形过大而无法使用，甚至出现建筑倾覆。因此，框架结构应设计成双向梁柱抗侧力体系。主体结构除个别部位外，不应采用铰接。甲、乙类建筑以及高度大于24米的丙类建筑，不应采用单跨框架结构，高度不大于24米的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。以增大结构的刚度和整体性。
1.2 合理传力途径原则
结构的传力途径要力求简单、合理。能够有效承担竖向荷载和水平荷载。结构构件受力明确，传力简单，避免扭转。结构平面布置宜简单、规则、均匀、对称。减少过大内收和外凸，减少凹角处应力集中。质心与刚心相接近，减少扭转影响。侧向刚度沿竖向均匀变化，框架截面尺寸和材料强度自下向上逐渐减小，避免抗侧刚度和承载力突变。
2 框架嵌固端的确定
无地下室的多层框架房屋，一般来说基础埋的较深，对于不同的埋深，采取不同的设计。在基础埋置比较深的时候，为了增加房屋底部的整体性，减小位移，有时在±0.000附近设置基础连系梁。将基础连系梁以下的部分看作底层，层高H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。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。根據《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）(以下简称《混凝土规范》)第6.2.20条规定：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，装配式框架取1.25H。对于带地下室的多层框架结构，合理确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题。对于能够满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(以下简称《抗震规范》)第6.1.14条规定的带地下室结构时，可将地下室顶板作为框架上部结构的嵌固位置，对于不能满足《抗震规范》第6.1.14条规定的结构时，嵌固位置宜取在基础顶面。
3 钢筋混凝土保护层厚度的取值
混凝土保护层厚度，在结构设计时很容易忽视的一个要素。混凝土保护层在保护钢筋不受锈蚀方面起着重要作用，能够有效保证钢筋的粘结锚固性能，对于构件的耐久性和钢筋的受力性能影响比较大。《混凝土规范》第8.2.1条2款规定，保护层厚度计算应由最外层钢筋开始计算，梁柱保护层厚度计算应从箍筋及构造筋边缘开始至混凝土表面的距离。实际工作中设计人员容易忽视此点，常会出现以下问题：1)主梁与次梁交接处、主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确，造成构件有效截面高度损失或板负筋保护层厚度不足，直接影响到构件的安全性;2)地上部分与地下部分的柱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。故设计时应注意：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，区别对待不同环境下的混凝土保护层厚度。地下部分的柱可将其断面加大，满足其保护层厚度的要求，同时保证柱钢筋上下位置的一致性，满足钢筋受力要求。
4 框架结构抗震构造措施
4.1 梁的设计
一般情况下，框架梁截面高度hb可取（1/10~1/18）lb，且不宜小于400mm，也不宜大于1/4净跨，lb为框架的计算跨度。梁的宽度不宜小于1/4hb，且不应小于200mm。有时层高有限制，为满足建筑净高要求，必要时可设计成宽度较大的扁梁。此时应根荷载和跨度的情况，满足梁的挠度限值，扁梁的高度可取（1/15~1/18）lb。框架梁高取值时，应与建筑相协调。当建筑窗户顶至计算的梁底相距很小时，应将框架梁高取至窗户顶，反之则框架梁不必加高。
根据《混凝土规范》第9.2.11条“位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担；附加横向钢筋宜采用箍筋。”当位于梁上的集中力如梁上柱，梁上后设的梁，如水箱下的垫梁，则不必附加箍筋。但位于梁下部的集中力应附加箍筋。当主梁高度较高，次梁截面较小，荷载很小时，则主梁可不附加箍筋。梁纵筋配筋宜选取小直径小间距，对框架梁抗裂有利。同时应满足《混凝土规范》第9.2.1条3）款的规定：“梁上部钢筋水平方向的净间距不应小于30mm和1.5d；梁下部钢筋水平方向的净间距不应小于25mm和d。当当下部钢筋多于2层时，2层以上钢筋水平方向的中距应比下面2层的中距增大一倍，各层钢筋之间的净距不应小于25mm和d，d为钢筋的最大直径。”
为了保证梁的变形能力，使框架结构具有较好的抗震性能，梁端截面混凝土的受压区高度与有效高度之比应满足以下要求：一级框架不应大于0.25;二、三级框架不应大于0.35。同时，纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。为了保证梁有足够的延性，提高塑性铰区压区混凝土的极限压应变值，并防止在塑性铰区内最终发生斜裂缝破坏，在梁端纵筋屈服范围内加密封闭式箍筋，对提高梁的变形能力十分有效。同时，为了防止压筋过早压曲，箍筋间距应严格按《抗震规范》执行。
4.2 柱的设计
柱截面尺寸可以根据柱所承受的楼层面积内计算竖向荷载所产生的轴力设计值与混凝土轴心抗压强度设计值和框架柱对应的轴压比乘积的比值确定。框架柱的轴压比限值，是为了保证框架柱的塑性变形能力同时保证框架的抗倒塌能力。柱截面尺寸应符合以下要求：抗震等级为四级或层数不超过2层时，其最小截面尺寸不宜小于300mm，一、二、三级抗震等级且层数超过2层时不宜小于400mm；圆柱的截面直径，抗震等级为四级或层数不超过2层时不宜小于350mm，一、二、三级抗震等级且层数超过2层时不宜小于450mm；柱截面长边与短边的边长比不宜大于3。有时为满足建筑净距要求，柱截面不能加大，为满足框架柱轴压比限值的要求，提高框架柱的延性，可适当提高混凝土强度等级；或者采取井子复合箍筋或是复合螺旋箍筋沿柱全高加密。
为了保证柱有足够的延性，柱的最小配筋率必须满足《抗震规范》要求;纵向钢筋的连接：一、二级抗震等级框架柱及三级抗震等级的底层宜采用机械接头，三级抗震等级的其他部位和四级抗震等级的框架柱，可采用搭接或是焊接接头。当采用焊接接头时，应检查钢筋的可焊性。位于同一连接区段内的受力钢筋接头面积百分率不宜超过50%。当接头位置无法避开梁端、柱端箍筋加密区时，应采用机械连接接头，且钢筋接头面积百分率不应超过50%。
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。在地震力的反复作用下，柱端钢筋保护层往往首先碎落，这时，如无足够的箍筋约束，纵筋就会向外膨曲，柱端破坏。箍筋对柱的核心混凝土起着有效的约束作用，提高配箍率可以显著提高受压混凝土的极限压应变，从而有效增加框架柱的延性。因此应严格按照《抗震规范》对框架柱的箍筋配置要求进行设计。
5 结论
总之，以上提出的都是些框架结构设计中出现的易疏忽的问题。一旦处理不好或计算过程中未加考虑便会导致结构不合理，甚至结构不安全。设计人员在精于结构电算分析的同时，更应注意到以上所提到的在设计过程中碰到的类似问题，使设计更完善，保证结构的安全。
参考文献：
[1]李国胜．简明高层钢筋混凝土结构设计手册(第三版) [J]．中国建筑工业出版社.2011.
[2]叶菁．钢筋混凝土框架结构设计要点及注意事项[J].甘肃科技纵横．2011．(05)．
[3]中国建筑科学研究院,等．混凝土结构设计规范（GB50010-2010）[M].中国建筑工业出版社.2011.
[4]中国建筑科学研究院,等．建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[M].中国建筑工业出版社.2011.
关键词：建筑；框架；结构设计；要点
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
框架结构是由框架梁、柱构件组成的空间结构，既承担竖向荷载，又承受风荷载和地震作用，因此，必须设计成双向形成刚架的抗水平风荷载和水平地震作用的结构体系，并应具有足够的侧移刚度，以满足规范所规定的限值。由于框架结构适用范围广，平面布置灵活，能最大满足适用要求，因此框架结构设计是结构设计中较为基础的设计，也是建筑结构总较为重要的一种形式。下面就框架结构设计时要遵循的原则和设计要点进行探讨。
1 框架结构设计中所要遵循的原则
1.1 刚度适中的原则
合理的体系应该是刚柔相济的，建筑结构刚度太大，则它的变形能力会很差，如果瞬间强大破坏力来袭时，就要承受很大的力，这样很容易出现建筑局部的破坏，最后导致建筑全部毁坏。建筑结构太柔也不好，虽然它可以有效地消减外力的作用，但是很容易造成建筑因为变形过大而无法使用，甚至出现建筑倾覆。因此，框架结构应设计成双向梁柱抗侧力体系。主体结构除个别部位外，不应采用铰接。甲、乙类建筑以及高度大于24米的丙类建筑，不应采用单跨框架结构，高度不大于24米的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。以增大结构的刚度和整体性。
1.2 合理传力途径原则
结构的传力途径要力求简单、合理。能够有效承担竖向荷载和水平荷载。结构构件受力明确，传力简单，避免扭转。结构平面布置宜简单、规则、均匀、对称。减少过大内收和外凸，减少凹角处应力集中。质心与刚心相接近，减少扭转影响。侧向刚度沿竖向均匀变化，框架截面尺寸和材料强度自下向上逐渐减小，避免抗侧刚度和承载力突变。
2 框架嵌固端的确定
无地下室的多层框架房屋，一般来说基础埋的较深，对于不同的埋深，采取不同的设计。在基础埋置比较深的时候，为了增加房屋底部的整体性，减小位移，有时在±0.000附近设置基础连系梁。将基础连系梁以下的部分看作底层，层高H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。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。根據《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）(以下简称《混凝土规范》)第6.2.20条规定：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，装配式框架取1.25H。对于带地下室的多层框架结构，合理确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题。对于能够满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(以下简称《抗震规范》)第6.1.14条规定的带地下室结构时，可将地下室顶板作为框架上部结构的嵌固位置，对于不能满足《抗震规范》第6.1.14条规定的结构时，嵌固位置宜取在基础顶面。
3 钢筋混凝土保护层厚度的取值
混凝土保护层厚度，在结构设计时很容易忽视的一个要素。混凝土保护层在保护钢筋不受锈蚀方面起着重要作用，能够有效保证钢筋的粘结锚固性能，对于构件的耐久性和钢筋的受力性能影响比较大。《混凝土规范》第8.2.1条2款规定，保护层厚度计算应由最外层钢筋开始计算，梁柱保护层厚度计算应从箍筋及构造筋边缘开始至混凝土表面的距离。实际工作中设计人员容易忽视此点，常会出现以下问题：1)主梁与次梁交接处、主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确，造成构件有效截面高度损失或板负筋保护层厚度不足，直接影响到构件的安全性;2)地上部分与地下部分的柱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。故设计时应注意：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，区别对待不同环境下的混凝土保护层厚度。地下部分的柱可将其断面加大，满足其保护层厚度的要求，同时保证柱钢筋上下位置的一致性，满足钢筋受力要求。
4 框架结构抗震构造措施
4.1 梁的设计
一般情况下，框架梁截面高度hb可取（1/10~1/18）lb，且不宜小于400mm，也不宜大于1/4净跨，lb为框架的计算跨度。梁的宽度不宜小于1/4hb，且不应小于200mm。有时层高有限制，为满足建筑净高要求，必要时可设计成宽度较大的扁梁。此时应根荷载和跨度的情况，满足梁的挠度限值，扁梁的高度可取（1/15~1/18）lb。框架梁高取值时，应与建筑相协调。当建筑窗户顶至计算的梁底相距很小时，应将框架梁高取至窗户顶，反之则框架梁不必加高。
根据《混凝土规范》第9.2.11条“位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担；附加横向钢筋宜采用箍筋。”当位于梁上的集中力如梁上柱，梁上后设的梁，如水箱下的垫梁，则不必附加箍筋。但位于梁下部的集中力应附加箍筋。当主梁高度较高，次梁截面较小，荷载很小时，则主梁可不附加箍筋。梁纵筋配筋宜选取小直径小间距，对框架梁抗裂有利。同时应满足《混凝土规范》第9.2.1条3）款的规定：“梁上部钢筋水平方向的净间距不应小于30mm和1.5d；梁下部钢筋水平方向的净间距不应小于25mm和d。当当下部钢筋多于2层时，2层以上钢筋水平方向的中距应比下面2层的中距增大一倍，各层钢筋之间的净距不应小于25mm和d，d为钢筋的最大直径。”
为了保证梁的变形能力，使框架结构具有较好的抗震性能，梁端截面混凝土的受压区高度与有效高度之比应满足以下要求：一级框架不应大于0.25;二、三级框架不应大于0.35。同时，纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。为了保证梁有足够的延性，提高塑性铰区压区混凝土的极限压应变值，并防止在塑性铰区内最终发生斜裂缝破坏，在梁端纵筋屈服范围内加密封闭式箍筋，对提高梁的变形能力十分有效。同时，为了防止压筋过早压曲，箍筋间距应严格按《抗震规范》执行。
4.2 柱的设计
柱截面尺寸可以根据柱所承受的楼层面积内计算竖向荷载所产生的轴力设计值与混凝土轴心抗压强度设计值和框架柱对应的轴压比乘积的比值确定。框架柱的轴压比限值，是为了保证框架柱的塑性变形能力同时保证框架的抗倒塌能力。柱截面尺寸应符合以下要求：抗震等级为四级或层数不超过2层时，其最小截面尺寸不宜小于300mm，一、二、三级抗震等级且层数超过2层时不宜小于400mm；圆柱的截面直径，抗震等级为四级或层数不超过2层时不宜小于350mm，一、二、三级抗震等级且层数超过2层时不宜小于450mm；柱截面长边与短边的边长比不宜大于3。有时为满足建筑净距要求，柱截面不能加大，为满足框架柱轴压比限值的要求，提高框架柱的延性，可适当提高混凝土强度等级；或者采取井子复合箍筋或是复合螺旋箍筋沿柱全高加密。
为了保证柱有足够的延性，柱的最小配筋率必须满足《抗震规范》要求;纵向钢筋的连接：一、二级抗震等级框架柱及三级抗震等级的底层宜采用机械接头，三级抗震等级的其他部位和四级抗震等级的框架柱，可采用搭接或是焊接接头。当采用焊接接头时，应检查钢筋的可焊性。位于同一连接区段内的受力钢筋接头面积百分率不宜超过50%。当接头位置无法避开梁端、柱端箍筋加密区时，应采用机械连接接头，且钢筋接头面积百分率不应超过50%。
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。在地震力的反复作用下，柱端钢筋保护层往往首先碎落，这时，如无足够的箍筋约束，纵筋就会向外膨曲，柱端破坏。箍筋对柱的核心混凝土起着有效的约束作用，提高配箍率可以显著提高受压混凝土的极限压应变，从而有效增加框架柱的延性。因此应严格按照《抗震规范》对框架柱的箍筋配置要求进行设计。
5 结论
总之，以上提出的都是些框架结构设计中出现的易疏忽的问题。一旦处理不好或计算过程中未加考虑便会导致结构不合理，甚至结构不安全。设计人员在精于结构电算分析的同时，更应注意到以上所提到的在设计过程中碰到的类似问题，使设计更完善，保证结构的安全。
参考文献：
[1]李国胜．简明高层钢筋混凝土结构设计手册(第三版) [J]．中国建筑工业出版社.2011.
[2]叶菁．钢筋混凝土框架结构设计要点及注意事项[J].甘肃科技纵横．2011．(05)．
[3]中国建筑科学研究院,等．混凝土结构设计规范（GB50010-2010）[M].中国建筑工业出版社.2011.
[4]中国建筑科学研究院,等．建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[M].中国建筑工业出版社.2011.