林仁虎
广州博厦建筑设计院有限公司海口分公司， 海南 海口 570105
摘要:城市化发展带动建筑行业日渐壮大，业主对建筑功能和造型设计要求愈渐严格，框架结构因其空间功能布置的灵活性在当下建筑工程建设中较为常见。本文将展开对框架结构设计原则和设计过程中超筋问题进行探讨。
关键词:框架结构;原则;超筋。
建筑结构拥有较多的设计方式，框架结构是较为常用的结构类型，也是较为简单结构形式。该结构类型是由梁和柱以刚接或者铰接相连接而形成一定的承重体系，以抵抗使用过程中的水平和竖向荷载。因其结构布置较为灵活，便于配合建筑较大空间的平面布置，且梁柱构件既可做标准化定型，便于采用装配式结构，又可现浇成各种需要的截面形状，有较好的整体性和抗震性能，所以这种建筑结构设计方式在建筑工程中被广泛运用。
1框架结构设计的原则
1.1强柱弱梁
框架柱作为框架结构的竖向构件，是整个结构体系的主要承重构件和抗侧向力构件，如果柱子设计不够稳固，其破坏会导致整体或者局部结构的坍塌，且柱子破坏可能出现相对脆性的状况，而梁破坏属于构件破坏，是局部性的，且为延性的，一般不至于导致整体结构的问题，故在对梁柱进行设计时，相对于梁，要着重考虑具有更高可靠度的框架柱。即为了保护柱子，增加结构抵抗地震的能力，将塑性铰先出现在梁端部，通过发展一定的塑性来吸收能量。强柱弱梁不仅是手段，也是目的，其手段表现在设计师对柱的设计弯矩人为放大，对梁不放大。其目的表现在调整后，柱的抗弯能力比之前强了，而梁不变。
1.2强剪弱弯
该原则的目的是防止梁、柱子在弯曲屈服之前出现剪切破坏。适当增加抵抗剪切力的钢筋可以达到上述目的，使钢筋混凝土构件中与正截面受弯承载能力对应的剪力低于该构件斜截面受剪承载能力的设计要求。“弯曲破坏”是延性破坏，是有预兆的，如开裂或下挠等，而“剪切破坏”是一种脆性的破坏，没有预兆的，舜时发生，没有防范，所以我们要避免发生剪切破坏，即结构构件在发生受弯破坏前不先发生剪切破坏，用以改善构件自身的抗震性能。
1.3强节点弱杆件
节点是杆件的联系，节点破坏要比杆件的破坏严重得多，即节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效，故节点的承载力应高于连接构件，保证节点区不在梁、柱塑性铰充分发挥作用前破坏。
1.4强压弱拉
钢筋的受拉破坏属于延性破坏，而混凝土的受压破坏属于脆性破坏，为了形成以延性破坏为主要特征的结构体系，框架结构设计中应使受拉区钢筋的屈服先于受压区混凝土的破坏，可通过控制轴压比和限制受拉区配筋率等措施实现。
2框架结构设计中存在的超筋问题分析与处理措施
框架结构设计过程中会经常遇到配筋超筋的情况发生。而超筋的本质是构件承受的内力（轴力、弯矩、剪力和扭矩）超出了构件的承载能力。构件承受的内力与结构荷载（作用、变形）、结构布置及加载方式有关，而构件承载力取决于材料强度、截面大小和构造方式。
2.1框架梁超筋
2.1.1提高截面承载力
主要采取的措施是提高材料强度，加大构件截面等。在竖向荷载作用下，采用此做法，一般情况是有用的。但是当构件内力由水平力控制时，提高梁截面，由于其约束能力变强，抗侧刚度增加，吸收的水平力也随之增加，其吸收水平力的幅度很多时候往往超过了截面承载力的增幅，虽然水平力的吸收并非无止尽的，到一定阶段后会变小或停止，但即便即便在此情况下即便加大截面或材料强度至满足要求，其最终的经济性也较差。此时可试着适当减小梁截面尺寸，让其承受的水平力变小，反而可能也满足要求。所以，应根据构件内力的控制工况而定。
2.1.2释放构件内力
主要采用的措施是梁端点铰，连梁高度折减，或者通过改变施工顺序，减小释放因变形差等造成的构件内力，比如设置沉降后浇带、伸缩后浇带、伸缩缝等。
2.1.3、疏导分流
其目的是改变力的传导途径，减小超筋处构件承担的外力，措施是调整结构布置。
2.2框架柱超筋
2.2.1框架柱轴压比超限
一般采用提高截面承载力的方式，优先提高柱子混凝土材料强度或加大截面，有条件时应避免出现剪跨比小于2，即避免短柱的形成，必要时还可采用沿柱全高设置井字复合箍或者设置芯柱等措施。但设置复合箍和芯柱的做法经济性差，所以非必要时不建议采用。框架柱配筋率及抗剪超筋一般也可采用提高截面承载力的方式进行调整。
2.2.2框架柱节点域抗剪超筋
框架结构设计中常见的框架柱超筋为节点域抗剪超筋，而节点核心区受剪主要由如下条件控制：
（1）梁端不平衡弯矩，不平衡弯矩越大，核心区剪力设计值越大。一般由地震工况造成。
（2）梁高，当梁端不平衡弯矩为定值时，柱核心区剪力设计值与梁高成反比，梁高越大，核心区剪力越小，故当核心区受剪由竖向荷载控制时，加大梁高可有效减少核心区剪力；但当核心区受剪由水平力控制时，加大梁高有时会起到反作用。
（3）、柱截面高度（沿梁长方向），柱截面高度越大，核心区受剪承载力越大。
（4）、混凝土强度，混凝土越高，核心区受剪承载力越大。
（5）、梁宽，梁宽越宽，核心区受剪承载力越大。
（6）、梁柱偏心布置，梁柱中心重合时，节点核心区截面有效验算宽度越大，受剪承载力越高；偏心距越大，节点核心区截面有效宽度越大，受剪承载力越低。
上述条件中，混凝土、梁宽、梁柱偏心布置不受其他条件制约，能直接影响节点核心区截面受剪承载力；而梁高、柱截面高度和梁端不平衡弯矩则相互影响：当梁加高时，柱的支座效应减弱，竖向荷载下不平衡弯矩减小，加上梁高增加节点力臂变大的有利作用，核心区剪力将减小；但梁高加高时，由于抗侧刚度增加，水平力作用下的梁不平衡弯矩也会随之加大，梁端弯矩由水平力控制时，梁高增加的有利影响可能会被取消。当柱截面加大时，柱支座效应增大，竖向荷载作用下梁端不平衡弯矩随之加大，水平力作用下梁端不平衡弯矩也随抗侧刚度的增加而加大，此时节点核心区剪力将变大，柱截面高度加大的有利影响可能被抵消。
综合以上因素，框架节点核心区受剪承载力不足时，可按以下方式调整：
（1）根据具体情况合理加大梁宽、减小梁柱中心偏心距、提高混凝土强度等级或调整布置，减小梁端不平衡弯矩。
（2）在竖向荷载控制时加大梁截面高度，如果是地震控制，可减小梁截面高度或者调整梁刚度系数。
（3）加大柱子截面高度一般有效，但主导工况为地震作用，而与竖向荷载作用下内力标准值属于一个数量级时，当仅加大柱子截面，梁端弯矩变大，导致仍然出现超筋现象，这时可在加大柱子截面高度的同时减小梁的截面高度。
3结束语
建筑工程在新时代背景下得到更进一步发展，新型建筑结构设计方案不断增多，设计高层建筑框架结构也将要面对诸多问题。在实际建筑工程中虽然问题总是频频出现，但是解决方案也会被灵活性的运用到问题解决过程当中，只要确保设计建筑物框架结构具有良好的灵活性，便可以提高建筑物结构设计质量，保障建筑物结构稳定性。总而言之，在设计框架结构的时候，应该强化对概念设计的理解，对每个环节的重视，强化连接点之间的整体性，确保建筑工程结构整体品质和施工工艺。
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