框架结构配筋的改进探讨

【摘要】框架结构的梁和柱都有着较为适宜的配筋率，本文简要进行了介绍，在此基础上对框架柱的配筋和框架梁的配筋改进方法进行阐述，最后以某具体工程项目的分析进行框架不合理情况剖析结构配筋继而强化改进理念。

【关键词】框架结构；配筋设计；技术改进；优化设计

中图分类号：TU323.5 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

当前框架结构应用非常广泛，对其进行结构内力的计算机辅助软件分析及计算也越来越精密，但是依据独立的问题分析思维，解决实际难题的技术归纳仍不到位，尤其是框架结构配筋方面的调整改进方法需要大力发展。本文简要介绍了框架结构中梁和柱适宜的配筋率，继而详细分析了框架柱和框架梁的配筋调整设计细节，对框架梁裂缝宽度的影响因素及改进方法和框架梁端部的斜裂缝配筋改进措施进行阐述，最后以工程实例进一步加以剖析。

2 框架结构梁和柱适宜的配筋率

在设计中对框架梁配筋的要求主要是遵从适中这一原则，从工程实践表明，对于框架梁在通常情况下较为适宜的配筋率在0.4%至1.5%之间。就框架柱来讲，其全部的纵向受力钢筋最适宜的配筋率在1%至3%之间。如果按照规范设计时，梁端部纵向受拉钢筋的最小配筋率出现大于2%的时候，必须将其箍筋最小直径相应的增大至2mm。当然，对于框架结构来说，其所有构件的最适宜配筋率必须在全部满足规范规定的最小配筋率和最大配筋率的前提下所提出的要求。在进行设计框架梁纵向受拉钢筋的配筋率的时候必须全面掌握规范的变化，旧的规范对梁纵向受拉钢筋的最小配筋率要求只是同框架抗震等级相关联，但是新规范除了要求梁最小配筋率满足框架抗震等级相关条件之外，更要同混凝土轴心抗拉强度设计值除以钢筋抗拉强度设计值所得比值相关联，设计中必须充分考虑新规范对这一细节的处理要求。

3 框架柱的配筋改进

框架柱通常只需要较低的配筋率，常常使用电算所得结果进行构造配筋，然而实际的工程经验往往不能按照这种方法进行配筋。尤其是针对现在的抗震规范对结构设计要求越来越高，框架柱特别是角柱在地震作用下会受到非常大的扭转建立，此外还要受到双向弯矩的作用等等。与此同时，又较少能够约束横梁，因此角柱在工作的状态下就会发生双向轴心受压的情况，发生比内柱严重得多的震害。在质量分布较为不均匀的框架结构中，这种角柱受力情况更为严重，在进行框架的计算的时候必须进行最不利方向选择加以配筋改进。对于纵、横方向的配筋要分别进行计算，比较同一方位配筋情况，选择两者间比较大的值，而且要遵从对称配筋原则。

在多种内力进行组合的情况下，框架柱需要较大的强度才能满足其设计要求，因此，配筋计算过程中必须注意几个常见问题，在进行框架构件配筋时采取综合考虑各方面因素，从而科学合理改进框架柱配筋。首先，进行地震作用的组合时，抗震墙的端柱、角柱和边柱都将产生偏心受拉的情况，因此这些柱内部纵筋总的截面面积要在计算值的基础上再增加25%以保证安全。其次，对于框架柱配筋改进通常是经过分类考虑后对各柱进行1.2至1.6倍之间的扩大，鉴于考虑到角柱由于其受力情况的特殊性，通常对角柱的配筋采取放大1.4倍的措施，另外即使中柱较为安全，但也对中柱的配筋采取放大1.2倍措施，其它边柱一般扩大1.3倍。再次，框架柱箍筋的形式常常选用井字形或者菱形，这两种能够很好地增强箍筋约束混凝土的能力。另外，对于二级和三级框架结构底层的柱底及底部的加强部位纵向配筋要采用焊接的方法，当框架柱纵向钢筋总的配筋率超过了3%的时候需要设置大于8的箍筋直径，同样采用焊接。最后还要考虑框架电算在温度应力和基础不均匀沉降方面的考虑程度，适当要进行框架柱配筋放大以适应纵横向基础梁构造需要，按照规范设置箍筋加密区域。

4 框架梁的配筋改进

4.1 框架梁裂缝宽度的影响因素及改进方法

梁柱截面尺寸及配筋率情况对于梁上裂缝宽度出现影响巨大，必须进行详细验算，依据强剪弱弯的设计思想进行梁端配筋改进。裂缝宽度的影响因素最主要是两方面作用，一方面是由于构件混凝土的强度等级影响，另一方面则是钢筋直径和级别的作用，而且混凝土和钢筋又有相互依赖相互促进又相互制约的关系。在普通混凝土构件设计中，提高混凝土等级并不能很大程度的去减小梁上裂缝宽度，此时需要依据规范和工程经验进行梁配筋率的加大或者梁截面尺寸增大等方法实施裂缝预防。在进行框架梁裂缝控制方面，最重要的是最开始的计算机软件分析，这个时候严格的恒活荷载计算分析、准确输入可以避免梁柱内力计算偏差，最终实现最优的施工图纸绘制。

4.2 框架梁端斜裂缝配筋的改进

对于框架结构的设计，框架梁梁端的斜截面抗弯承载力必须满足地震作用情况下的规范要求，也就是强剪弱弯的设计理念。完成设计之后还要进行梁配筋的改进，此时要遵循三方面的分析方法。第一，梁端负弯矩抵抗配筋不进行放大处理，梁跨中的受力钢筋要进行1.1到1.3倍左右的适当放大。第二，框架梁梁端的箍筋直径可以适当增加2mm以保证斜裂缝的控制。第三，在框架梁梁端支座处尽量避免弯起钢筋的设置，可以利用箍筋来承受支座的剪力作用。

5 某框架结构配筋改进分析

5.1 工程概况

某办公楼采用十层现浇钢筋混凝土框架的结构形式，地处八度设防区域，场地属于Ⅱ类，基本地震加速度设计0.20g，属于第一组的设计分组，场地特征周期0.35s。整个建筑纵向33.6m，横向尺寸20.4m，底层的层高3.9m，其余各层层高3.3m，材料上结构采用C30混凝土强度等级，受力主筋全部使用HRB400，箍筋按照规范选择HPB300，下图1 为该工程项目框架结构的平面布置图。该建设项目柱网布置较为规则，但是存在部分问题，需要进行整个框架配筋的改进以优化项目建设。

图1 框架结构的平面布置图

5.1 工程概况

图2 等效替代法进行结构分析结果图

对该框架结构项目进行等效替代方法的结构分析所得结果如上图2所示。分析结果表明，该项目部分构造设计拉梁难以平衡柱脚的弯矩，按照混凝土结构设计规范相关规定并结合相关工程设计经验发现，角柱和边柱需要进行适当的设计值方法，相应的进行配筋改进才能保证项目建设的抗震需要。依据抗震规范相关规定，该框架结构的柱底层柱脚的弯矩设计值全部需要乘以1.25的增大系数。设置拉梁层的时候，考虑到基础顶面处截面和基础拉梁顶面处截面的差异性控制，还需要进行底层柱配筋比较，依据相应的基础设计约束计算结果调整各底层柱配筋。考虑到该框架结构的柔性结构体系特征，为了实现结构变形协调，框架梁和框架柱的配筋要考虑相互制约因素，保证不出现较大的差异。该框架结构还存在很多实际情况下处于偏心受压作用下的构件，其框架柱和梁端部交界处存在框架梁柱节点，必须进行结构整体分析，以配筋改进的方法加强这些薄弱节点处理。

6 总语

框架结构应用广泛，其框架结构配筋方面的合理的调整改进是相当有必要。文章通过结合规范提出框架结构中梁和柱适宜的配筋率，同时分析了框架柱和框架梁的配筋调整设计细节，对框架梁裂缝宽度的影响因素及改进方法和框架梁端部的斜裂缝配筋改进措施进行阐述，通过采取实例分析，提出为了实现结构变形协调，框架梁和框架柱的配筋要考虑相互制约因素，保证不出现较大的差异；同时应当采取结构整体分析，以配筋改进的方法加强薄弱节点处理。

参考文献

[1] 陈仁朝．钢筋混凝土框架结构设计问题初探[J]．建材技术与应用，2004，28（03）：118~119．

[2] 蓝庭文．高层框架结构抗震设计中框架梁纵向配筋的简化计算[J]．建筑结构，2009，27（11）：31~33．

[3] 陶崇林．钢筋混凝土框架梁的配筋[J]．科协论坛(下半月)，2008，31（12）：57~58．