高层建筑框架结构设计

　　摘要：建筑框架结构设计是结构设计中较为基础的设计，也是建筑结构设计中较为重要的一种形式，一直以来，建筑框架结构设计问题是业内关注的重点。笔者结合当前高层建筑结构设计特点，对高层框架结构设计中，柱、梁、板等部分的设计要点及过程中应注意的问题进行了探讨。

　　关键词：高层建筑;框架结构;设计

　　Abstract: The building frame structure design is the design of basic structural design, also a very important form of building structure design, it also has been the focus of the industry. The author, based on current high-rise building structural design features, columns, beams, plates and other parts of the design elements and the process should pay attention to the design of high-level framework structure were discussed.

　　Key Words: high-rise buildings; frame structure; design

　　中图分类号： TU355 文献标识码：A 文章编号：

　　随着经济的高速发展，我国高层建筑发展迅速，建筑框架结构设计属于建筑结构设计中一种重要的形式，钢筋混凝土框架结构是一种由梁、柱组成的超静定结构体系，在地震、风荷载等作用下需设计成延性结构，以便能很好地吸收和耗散能量，保证结构具有足够的抵抗变形能力，确保结构安全目前框架结构的应用越来越广泛，框架结构的基本设计和特殊应力要求的设计都关系到建筑物的稳定性。设计人员必须对每一个工程方案都做到细致入微，避免不合理的设计要素，综合的全面考虑是本文论述的重点。

　　一、建筑框架结构的柱部分设计

　　1.地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍，并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。

　　2.原则上柱的纵筋宜大直径大间距，但间距不宜大于200。

　　3.柱内埋管，由于梁的纵筋锚入柱内，一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4%以下时，可不必验算。柱内不得穿暖气管。

　　4.柱断面不宜小于450×450，混凝土不宜小于c25，否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45La的要求，不满足时应加横筋;否则在梁柱节点处钢筋太密，混凝土浇筑困难。异型柱结构，梁纵筋一排根数不宜过多，柱端部纵筋不宜过密，否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时，应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近，不要相差太大。

　　5.柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制，减小断面尺寸。

　　6.尽量避免短柱，短柱箍筋应全高加密，短柱纵筋不宜过大。

　　7.考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。

　　8.独立柱上或柱的中部(半层处)有挑梁时，挑梁长度应有限制。

　　二、建筑框架结构的梁部分设计

　　1.梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋，宜优先采用附加箍筋。附加筋一般要有， 但不应绝对。规范说的清楚，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。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫粱不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次粱截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗粱，主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁， 而荷载相对不大，主粱也可不加附加筋。

　　2.当外部梁跨度相差不大时，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时， 宜加大梁高做至窗顶。外部框架粱尽量做成外皮与柱外皮平齐。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽，并宜小于1/3柱宽。

　　3.梁上有次梁时，应避免次粱搭接在主梁的支座附近，否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭，或增加构造抗扭纵筋和箍筋。当采用现浇板时，抗扭问题并不严重。

　　4.原则上梁纵筋宜小直径小间距， 有利于抗裂，但应注意钢筋间距要满足要求，并与梁的断面相应。箍筋按规定在梁端头加密。布筋时应将纵筋等距，箍筋肢距可不等。小断面的连续梁或框架梁，上、下纵筋均应采用同直径的，尽量不在支座搭接。

　　5.端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁，梁端支座可按简支考虑，但梁端箍筋应加密。

　　6.上反梁的板吊在梁底下，板荷载宜由箍筋承受，或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。

　　7.挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时，注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承载力不足。对于大挑梁，梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。

　　8.梁上开洞时，不但要计算洞口加筋，更应验算粱洞口下偏拉部分的裂缝宽度。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。

　　9.挑梁出挑长度小于梁高时，应按牛腿计算或按深梁构造配筋。

　　10.扁梁宽度不必过大，只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时，梁宽对刚度影响不大，加宽一倍，挠度减小20%左右。相对来讲，增大钢筋更经济，钢筋加大一倍，挠度减小60%左右，同时梁的上筋应大部分通长布置，以减小混凝土徐变对挠度的增大，如果上筋不小于下筋，挠度减小20%。

　　11.当一宽框架梁托两排间距较小的柱时，可加一刚性挑梁，两个柱支承在刚性挑梁的端头。

　　l2.梁宽大于350时，应采用四肢箍。

　　三、建筑框架结构的现浇板部分设计

　　1.板的钢筋宜采用大直径大间距，但间距不大于200，间距尽量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂缝均可满足要求)。板上下钢筋间距宜相等，直径可不同，但钢筋直径类型也不宜过多。

　　2.相连几个房间的同型号同间距板底钢筋宜连通。

　　3.配筋计算时，可考虑塑性内力重分布，将板上筋乘以0.8～0.9的折减系数，将板下筋乘以1.1～1.2的放大系数。

　　4.支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大，否则将对梁产生过大的附加扭距。一般：板厚>1 50时采用 l0@200;否则用 8@200。

　　5.当厚板与薄板相接时，薄板支座按固定端考虑是适当的，但厚板就不合适，宜减小厚板支座配筋，增大跨中配筋。

　　6.非矩形板宜减小支座配筋，增大跨中配筋。

　　7.室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋，一是轻隔墙有可能移位，二是板整体受力，应整体提高板的配筋。只有垂直单向板长边的不可能移位的隔墙，如厕所与其他房间的隔墙下才可以加粗钢筋。

　　四、建筑框架结构设计中应注意的问题

　　1、在设计框架结构和裙房时，高低跨之间不要采用主楼设牛腿、低层屋面或楼梯梁搁在牛腿上的做法，也不要用牛腿托梁的方式作为防震缝。因为在地震时各单元之间，尤其是高低层之间的震动情况不同，连接处很容易压碎、拉断。因此，凡要设缝，就要分得彻底，凡不设缝，就要连接牢固，绝不能似分非分，似连非连，否则很容易在地震中破坏。

　　2、由于建筑的需要，有时需要框架梁外挑，且梁下设置钢筋混凝土柱。在柱的内力和配筋计算中，有些设计人员对其受力概念不清，误认为此柱为构造柱，并且其配筋为构造配筋，悬臂梁也未按计算配筋，这样有可能导致水平荷载作用下承载力不足，为事故的发生埋下隐患。实际上，在结构的整体计算中，此柱为偏心受压构件，柱与梁端交接处类似于框架梁、柱节点，应考虑悬臂梁梁端的协调变形。所以对于此柱应作为竖向构件参与结构的整体分析，并且柱与梁端交接处应按框架梁、柱的节点处理。

　　结束语

　　对于高层建筑框架结构的设计，有关规范虽已有详细规定，但有若干问题没有明确具体做法，通过以上这些设计要点的归纳和总结，有利于高层建筑框架结构设计工作的开展。高层建筑结构设计是不容忽视的问题，设计工作者只有按相应的规范的构造要求来严格执行，才能从根本上消除设计质量的隐患。