框架結構施工時常見疑難問題的處理

摘要：建筑結構中，框架結構的應用越來越廣泛，框架結構的基本設計和特殊應力要求的設計都關系到建筑物的穩定性。對結構體進行全面細致的分析，得出更合理的、好的設計方案是設計人員必須具備的。由于近幾年新規范的相繼頒布執行，新舊規范有許多不同內容，針對現有規范下框架結構設計時一些疑難問題提供一些建議。

關鍵詞：框架結構 設計 原則 疑難問題 處理

隨著我國經濟的發展，許多建筑體形越來越多樣，經常出現一些疑難問題，而使工程人員出現對規范有不同的理解和疑問。框架結構由梁、柱、樓板等主要構件組成，其特點是柱網布置靈活，便于獲得較大的使用空間，延性較好，但橫向側移剛度較小，因此對層數不多，需要大空間的建筑非常適用。

1 框架結構設計原則

1.1 剛柔并濟

合理的建筑結構體系應該是剛柔相濟的。結構太剛則變形能力差，強大的破壞力瞬間襲來時，需要承受的力很大，容易造成局部受損最后全部毀壞；而太柔的結構雖然可以很好的消減外力，但容易造成變形過大而無法使用甚至全體傾覆。

1.2 多道防線

安全的結構體系是層層設防的，災難來臨，所有抵抗外力的結構都在通力合作，前仆后繼。這時候，如果把“生存”的希望全部寄托在某個單一的構件上，是非常非常危險的。如土建結構中多肢墻比單片墻好，框架剪力墻比純框架好等等，就是體現了多道防線的設計思路。

1.3 抓大放小

在框架結構結構體系中具有“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等的說法也是鋼結構設計中非常重要的概念。簡單地說，雖然整個結構體系是由各種構件協調組成一體，但各個構件擔任的角色不盡相同，按照其重要性也就有輕重之分。一旦不可意料的破壞力量突然襲來，各個構件協作抵抗的目的，就是為了保住最重要的構件免遭摧毀或者至少是最后才遭摧毀，這時候犧牲在所難免，讓誰犧牲呢？明智之舉是要讓次要構件先去承擔災難。

1.4 打通關節

理想的結構體系當然是渾然一體的——也就是沒有任何關節的，這樣的結構體系使任何外力都能迅速傳遞和消減。基于這個思路，設計者要做的就是要盡可能地把結構中各種各樣的關節“打通”，使力量在關節處暢通無阻。在設計的四項基本原則中，“剛柔相濟”，“多道防線”，“抓大放小”是設計概念中的戰略問題，但要想得讓這些戰略思想得以實現，靠的是“打通關節”這個原則作為保證的，結構設計的具體操作，最后全都歸到“打通關節”的貫徹和實施上來。

2 框架結構一些疑難問題處理

2.1 框架梁與柱的中心線宜重合

規范規定，框架梁、柱中心線宜重合，當梁、柱中心線不重合時，在計算時應考慮偏心對梁柱節點核心區受力和構造的不利影響，以及梁上的荷載對柱子的偏心影響。若偏心距大于該方向上柱高寬度的1／4時，可以采用增設梁的水平方向加腋等措施。有模擬水平地震作用的研究表明，當框架梁、柱中心線偏心距大于該方向柱寬的1／4時，節點核心區除了出現斜裂縫，而且還出現豎向裂縫。因此，當梁、柱偏心距大于該方向柱寬的1／4時，應采用梁水平腋的措施，加腋的構造見《高規》6.I.3條，加腋后的梁在驗算梁的剪壓比和受彎承載力時，一般不計加腋部分截面的有利影響。

2.2 盡量避免短柱的出現

框架結構中由于樓梯問休息平臺梁或因層高矮而柱截面大等原因，某些工程中短柱難以避免。如果同一層均為短柱，各柱剛度相差不大，這種情況下進行內力分析和結構設計安全是可以保證的。對于一層中出現少量的短柱，因為這些少數短柱的抗側剛度遠大于一般柱的抗側剛度，在水平力作用下，會吸收較大的水平剪力，一旦地震超過設防烈度，就可能使少數短柱最先破壞，同樓層的各柱再被擊破，這對結構安全十分不利。框架結構的樓梯間休息平臺處若設置柱間梁時將使支架梁的柱形成短柱，為了不出現短柱，可在休息平臺靠樓梯踏步處設置梯梁，再在梯梁兩端設置從樓層框架梁上支承的小柱，樓梯平臺板采用外懸挑處理。平臺板外端不用設置柱問梁，樓梯間的短柱就可避免出現。

2.3 除個別部位可采用鉸接外，應設計成雙向梁柱抗側力體系

框架結構既要承受豎向荷載，又要承受水平荷載，因此必須設計成雙向梁、柱抗側力體系，并且應具有足夠的側向剛度，以滿足規范規定的樓層層間最大位移與層高之比的限值。由于建筑平面和立面的需要，主體結構個別部位可采用鉸接處理。

2.4 不應采用部分砌體墻承重的混合形式

《高規》6.1.6中(強制性條文)規定，框架結構按抗震設計時，不應采用由砌體承重的混合形式。框架結構中的樓梯、電梯問及局部出屋頂的電樓機房，樓梯間、水箱間，應采用框架承重，不應采用砌體墻承重。若框架結構中采用砌體墻承重時，由于計算時不計入砌體墻的剛度，在地震作用時反應比僅按純框架抗側力剛度時大，砌體墻會在地震時首先遭受破壞，而框架結構又未按實際剛度確定內力和配筋，將會使結構構件被擊破，這是十分危險的。許多震害表明在框架結構中承重砌體都出現了嚴重開裂，局部出屋頂的樓、電梯問因采用砌體承重墻都嚴重裂縫，有的甚至被甩出。

2.5 梁、柱截面的確定

首先根據經驗初步確定梁、柱的截面尺寸，此時應注意盡可能使柱的線剛度與梁的線剛度的比值大于1.0，因為出現罕遇地震時，可使梁端形成塑性鉸，柱端鉸可處于非彈性工件狀態而沒有屈服，而節點還處于彈性工件階段的目的即滿足強柱弱梁、強節點的要求，初步確定尺寸輸入電腦，經結構計算后，梁、柱會出現以下幾種情況：

①梁的超配筋顯示或梁的裂縫寬度大于0.3或粱的撓度值大于允許值。柱的軸壓比超限或柱的超配筋顯示，此時可放大梁、柱截面尺寸或提高混凝土的標號等級或提高鋼筋的強度等級，再進一步試算。

②部分梁、柱的構造配筋，此時可依據梁的裂縫寬度和柱的軸壓比適當減小梁、柱的截面尺寸再試算。

③梁、柱的截面尺寸均滿足要求，此時可進一步觀察梁、柱的配筋率是否合適。

2.6 框架梁柱的配筋

①框架梁的配筋

對梁縱向鋼筋的配筋率為0.5％～1.5％較為適宜，在配筋率一定時，用較細的鋼筋可以增加混凝土的握裹面積，可減小梁的裂縫寬度，增大配筋率是減小梁裂縫的最直接方法，但只提高混凝土的強度等級對梁裂縫的影響就較小。如改用小直徑后梁的裂縫寬度仍然超限就應加大梁的截面尺寸，或增加梁的配筋。

②框架柱的配筋

框架柱的配筋一般都較低，電算結果往往都是構造配筋，由于抗震上強柱弱梁的要求，也就要適當增大柱的配筋而減小梁的配筋。可見，柱子承擔的責任最大。

為了保證在地震時柱在最后失效，必須設計成強柱弱梁，人為把梁設計成相對薄弱的環節，使其破壞在先以最大限度地減少可能出現的損失。若把梁、柱同等看待，企圖讓他們都強，則可能會造成同時破壞，后果會更差，損失會更大。所以在電算時一些參考的調整十分重要。由于多層框架電算時不考慮溫度應力、基礎不均勻沉降的問題，對適當放大框架柱的配筋的系數，要由設計人員的經驗確定。