水利水电：浅谈框架结构设计要点

在贵州省社会经济持续、稳定发展，省内水电站投资建设加快发展的形式下，投资建设方对水电站各种生产辅助、办公生活用房的功能要求越发完善，设计标准越发提高。在其土建结构设计中，建筑造型、外观立面的丰富多彩对结构设计提出了较高的要求。框架结作为重要的结构形式占有相当的份额。根据框架结构的特点，设计应熟悉框架结构设计的要点。我在设计工作中通过应用PKPM软件，总结以下一些内容，供各位设计同仁参考。

　　1、结构总体数据及设计依据主要是设计依据、抗震等级、人防等级、地基情况及承载力、防潮抗渗做法、荷载值、材料等级等等。

　　2、各层结构布置：2.1.预制板的布置（板的选用、板缝尺寸及配筋）。标注预制板的块数和类型时， 不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉， 宜采用水平线或垂直线的方法， 相同类型的房间直接标房间类型号。应全楼统一编号，可减少设计工作量，也方便施工人员看图。板缝尽量为40， 此种板缝可不配筋或加一根筋。布板时从房间里面往外布板， 尽量采用宽板， 现浇板带留在靠窗处， 现浇板带宽≥200（考虑水暖的立管穿板）。构造柱处不得布预制板。PMCAD的人工布板功能布预制板，自动布板可能不能满足用户的施工图要求，仅能满足定义荷载传递路线的要求。

　　2.2.现浇板的配筋（板上、下钢筋，板厚尺寸）。当考虑穿电线管时，板厚≥120，不采用薄板加垫层的做法。宜尽量用大跨度板，不在房间内（尤其是住宅）加次梁。说明分布筋为φ6@250，温度影响较大处可为φ8@200.板顶标高不同时，板的上筋应分开或倾斜通过。现浇挑板阳角加辐射状附加筋（包括内墙上的阳角）。现浇挑板阴角的板下宜加斜筋。顶层应建议甲方采用现浇楼板，以利防水，并加强结构的整体性及方便装饰性挑沿的稳定。外露的挑沿、雨罩、挑廊应每隔10～15米设一10mm的缝，钢筋不断。尽量采用现浇板，不采用予制板加整浇层方案。现浇板的配筋建议采用PMCAD软件自动生成，一可加快速度，二来尽量减小笔误。按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的值，按此配筋是偏于保守的，不必再人为放大。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>150时采用φ10@200；否则用φ8@200.PMCAD生成的板配筋图应注意以下几点：1.单向板是按塑性计算的，而双向板按弹性计算，宜改成一种计算方法。2.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。3.非矩形板宜减小支座配筋，增大跨中配筋。4.房间边数过多或凹形板应采用有限元程序验算其配筋。

　　2.3.关于过梁布置及轻隔墙。现在框架填充墙一般为轻墙，过梁一般不采用预制混凝土过梁，而是现浇梁带。

　　2.4.雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图。注意：雨棚和阳台的竖板现浇时，最小厚度应为80，否则难以施工。竖筋应放在板中部。当做双排筋时，高度<900，最小板厚100；高度>900时，最小板厚120.阳台的竖板应尽量现浇，预制挡板的相交处极易裂缝。雨棚和阳台上有斜的装饰板时，板的钢筋放斜板的上面，并通过水平挑板的下部锚入墙体圈梁（即挑板双层布筋）。

　　3、基础：3.1.在柱下扩展基础宽度较宽（大于4米）或地基不均匀及地基较软时宜采用柱下条基。并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素，适当加宽基础。

　　3.2.混凝土基础下应做垫层。当有防水层时，应考虑防水层厚度。

　　3.3.地下室外墙为混凝土时，相应的楼层处梁和基础梁可取消。

　　3.4.抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝，连接处应加强。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。

　　4、梁：4.1.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。

　　4.2.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。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮齐平。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。

　　4.3.梁上有次梁时，应避免次梁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。（此条是从弹性计算角度出发）。当采用现浇板时，抗扭问题并不严重。

　　4.4.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。

　　4.5.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。

　　4.6.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。

　　4.7.梁宽大于350时，应采用四肢箍。

　　5、柱：5.1.原则上柱的纵筋宜大直径大间距，但间距不宜大于200. 5.2.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。

　　5.3.尽量避免短柱，短柱箍筋应全高加密，短柱纵筋不宜过大。

　　5.4.考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。

　　在用PKPM软件计算梁柱时，应尽量采用TAT或SATWE三维软件。相对平面框架PK来讲，第一，计算结果更接近实际受力状态，如地震力或风力是按抗侧移刚度分配，而不是按框架的楼面从属面积，还如从框架柱出挑的梁和从次梁出挑的梁，因次梁的支座（框架梁）发生下沉变形，内力重分布，从框架柱出挑的挑梁配筋将较大。第二，快速方便，三维软件整体计算，不必生成单榀框架，再人工归并，可整楼归并。第三，TAT或SATWE还可以进行井式梁的计算。

　　6、其余特别注意：6.1.抗震验算时不同的楼盖及布置（整体性）决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。

　　6.2.大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率。

　　6.3.柱子轴压比严格满足规范要求。

　　6.4.当采用井字梁时，周边一般加大截面的边梁。

　　6.5.有地下室时，混凝土应抗渗，等级S6或S8，混凝土等级应大于等于C25，混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法，一般加金属止水片，较薄的混凝土墙做企口较难。

　　综上所述，进行框架结构设计时，设计人员必须掌握如下设计规范：《建筑结构荷载规范》GB50009-2001、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002等。设计人员应熟悉本地区的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及本地区的习惯做法，以及新产品、新技术，设计出经济合理的框架结构体系。