钢筋混凝土框架结构设计中常见问题分析

【摘要】钢筋混凝土框架结构在当前的设计过程中仍然存在很多问题。为了保证设计更加的安全、适用、经济，避免在设计过程中对一些容易混淆和关键问题的忽视，对工程质量造成严重的隐患，设计人员对钢筋混凝土框架结构设计仍然要高度重视。作者所在的是一所甲级设计院，担任结构设计工程师，通过自己在工作中对框架结构的认识和积累，作者就框架结构中常遇到的一些问题作出分，仅供设计和施工人员参考。

【关键词】钢筋混凝土；框架结构；结构设计；问题

Abstract：reinforced concrete frame structure in the current design process, there are still many problems. In order to ensure that the design is more secure, applicability, economy, right in the design process to avoid some confusing and key issues of neglect, quality of the project causing serious problems, the designer of reinforced concrete frame design still highly valued. Where the author is a Class A Design Institute, as a structural design engineer, through their work on the frame structure and the accumulation of knowledge, the authors often frame structure made ​​of some of the problems encountered, for design and construction of officers.

Keywords：reinforced concrete; frame structure; structural design; problems

中图分类号：TU375 文章标识码：A 文章编号：

0 引言

钢筋混凝土框架结构已经被广泛的使用在各类建筑中，这种结构布置简单，同时具备良好的抗震性能。随着科学的进步和计算机技术的不断发展，计算机在框架结构的设计中得到了良好的运用，不仅提高了计算速度，更使结构的设计与分析更加精确和符合实际。然而，在钢筋混凝土框架结构的设计与施工过程中还存在很多容易混淆和难以解决的问题，为了保证在结构设计过程中更加的完善，更好的符合安全性和实用性，保证施工的顺利进行和工程的良好品质，设计人员务必要重视这些实际问题。本文就这些问题做出具体分析。

1、钢筋混凝土框架结构概念设计

钢筋混凝土框架结构是建筑中常见的结构。钢筋混凝土其实就是钢筋和混凝土的结合形成的建筑材料。钢筋和混凝土能够结合是因为混凝土和钢筋之间有很好的粘结力，而且，钢筋如果被混凝土包裹，可以避免生锈侵蚀。这种结构的优点是：能耐火，而且耐久性好，同时整体的结合较好，取材方便。但是由于钢筋和混凝度夹杂在一起，因此自重大，而且抵抗开裂的能力也较差，另外钢筋混凝土容易受季节气候的影响[1]。

为了保证结构在一定的承载压力下能够提高自身强度，对于钢筋混凝土的耗能分析要进行延性设计。在钢筋混凝土框架的结构设计中，梁是主要的耗能部件。梁的延性对框架的的设计有重要影响，同时也影响着框架的延性。首先了解影响框架梁延性的因素。弯曲和剪切破坏是钢筋混凝土的两大危害。当钢筋混凝土的梁发生弯曲破坏时，钢筋混凝土构件就会形成较大的延性。通过实验表明，在钢筋反复的荷载作用下，梁变形曲线和滞回环基本吻合。这时刚度也会出现变化。钢筋混凝土梁钢架在滞回曲线中会不断的循环，在循环多次后，剪力就会产生裂缝，贯穿整个梁高。这些裂缝容易造成截面剪力的减弱，加速梁的破坏。

钢筋混凝土框架结构的耗能机理另一个表现是钢筋混凝土的的塑胶性。塑胶性主要是在构件进入流动阶段后，截面的荷载达到极限，如果截面是延性的，那么截面的变形就会增大，引起截面两端的对称轴的转动，这样就形成了塑胶性[2]。塑胶性主要集中在构件的变形区域。塑胶性具有转动力。在截面达到极限时，发生弯曲和变形，塑胶性的转动在截面弯曲和变形下产生。塑胶性的特征：由于延性框架的跨度比较小，受到地震影响，塑胶性容易在柱边出现。梁的跨度变大时，弯矩就会在荷载的影响下产生，这是塑胶性形成就会发生阻碍。塑胶性具有自律延性,这主要是由线性拉伸造成。

2、钢筋混凝土框架结构设计中出现的问题

2.1抗震等级的选取

对不同的建筑，抗震设计也有所不同，对于抗震等级的选取要遵守以下规范：地震产生的影响应该和本地的防震烈度一致，在采取抗震措施时，抗震的设防一般在7到8度之间，这个要求应该在本地的一级要求之内。在现实中，经常选错抗震等级，例如，位于8度地区的某建筑，要按照规范应为一级抗震等级。

2.2 截面尺寸的选取

梁柱的截面尺寸要根据框架结构的设计，遵照要求使得柱的刚度和线的刚度达到一定的比值，一般来说，这个比值要大于1。

2.3 配筋率要适宜

在框架设计中，梁的配筋要适中，一般而言配筋率在0.5到1.6之间。框架柱的钢筋配率应该在2%到3%之间。无论什么情况下，配钢筋率要严格按照国家标准进行调配。

2.4振型组合数的合理选取

对于振型的组合数选取应该遵照以下规定：如果不涉及扭转情况，对高层建筑的振型选取在3以下；如果振型数大于3，那么对振型的组合应该采用3的倍数进行处理，需要注意的是，振型选取的数量要低于建筑的层数。如果建筑物小与1，那么振型数的选取可以根据层数多少进行选取。然而，对不规则的建筑的振型选取要大于9，而且不能超过整个结构层地3倍。在建筑抗震的规范中指出：振型数目的选取能够通过总重量比的百分之90进行。例如，如果某建筑的振型选取为14，那么该振型实际的质量系数为百分之五十，这就表明该建筑的振型数没有满足规范所需。对此，有关工作人员或者这几人员要进行反复的审核。

2.5 人防底板荷载控制

钢筋混凝土框架结构出现的问题还包括人防底板的荷载控制。人防底板是主体结构的核心。人防底板是控制荷载的主要结构。过人防底板的下层有覆土时，人防底板就会自动对荷载进行控制。

2.6 短柱设计

上文提到抗震实际的构件有一定的延性，但是短柱的破坏一般只有剪切破坏等脆性破坏。所以，设计人员在设计时要避免短柱的出现。当前实际工程实施中，因为底板错层以及楼层高度过低等条件的影响，建筑工程中仍然会出现短柱的问题。这时，如果设计者发现短柱问题后要及时提醒施工人员。另外对短柱抗震能力的提高可以通过箍筋加强混凝土的约束，提高柱子的承载能力，达到短柱抗震效果。

2.7 框架计算简图不合理

在没有地下室的钢筋混凝土框架建筑物中，基础拉梁一般在负0.05左右，这是需要把基础拉梁根据一层进行输入[4]。例如某公安局宿舍，改建筑的钢筋混凝土的层数为2层，属于丙类建筑，建筑楼层高3米，基础的埋深度在43.9米，高度为0.7米。根据国家规定的抗震规范，在9度地区的抗震等级应为二级，因此该设计的是不合理的。宿舍首层的楼高应改为在3.3米。因为原来的这种设计的拉梁不能保证柱角的弯矩。其次，根据规范，框架的底柱应该去地面到顶面的高度为宜。

2.8 基础拉梁的模型和实际情况不相符

在对无楼板进行计算时，使用的是ＳＡＴＷＥ计算程序，如过楼板厚度为0时，应该采用分析法进行计算。但是在实际情况中，对楼板采取0厚度计算时，使用程序分析计算楼面，往往现实情况不同。对于平面不规则的房屋，更应该注意这一点。

3、措施和建议

关于钢筋混凝土框架结构设计中出现的问题，这里提出几点意见：

首先，基础部分设计。如果建筑物所处的位置地理条件优越，这是建筑物的基础就要大于3.5米。一旦地基的承载能力满足设计的要求，那么地下室的底板要禁止向外扩伸，以达到防水的效果。如果地下室的外墙是混凝土构建而成的，那么建筑物相应的楼层梁柱可以取消。

其次，对建筑物柱设计提出几点意见。如果建筑物地面上的柱为圆柱时，地下就要使用方柱，这有助于施工人员方便作业。在柱的数量选取时要注意，圆柱的钢筋数要控制在8根以内，方柱箍筋应该根据规范要求进行加密。另外，在柱内填充管道时，管道应该位于柱的四角处，需要注意的是柱内要避免使用暖气管[5]。

4、结论

钢筋混凝土框架结构虽然比较简单，但是在实施过程中的问题也频繁出现，为了避免这些问题，最主要的是严格按照国家抗震建筑规范进行建筑设计，同时设计人员要有良好的结构概念，才能保证工程顺利进行。钢筋混凝土结构的设计是长期而且复杂的，在整个设计过程中，如果出现任何一个问题，都会使得工程变得困难，造成安全隐患。除了在设计中要注意前面提到的问题外，还要对各个部分的进行精确的计算，优化设计师的设计，以达到满意的效果。本文的作者的能力有限，如有不足请加以指正。

【参考文献】

[1]马宏旺. 钢筋混凝土框架结构抗震可靠度分析与设计研究[D].大连理工大学,2001.

[2]王素裹. 强震作用下现浇RC楼板对框架结构破坏形态影响的研究[D].华南理工大学,2009.

[3]门进杰. 不规则钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计理论和方法[D].西安建筑科技大学,2010(02).

[4]黄庆华. 地震作用下钢筋混凝土框架结构空间倒塌反应分析[D].同济大学,2009.(05)

[5]张程. 钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计研究[D].浙江大学,2011(06)