高层建筑框架结构设计中应注意的问题及对策
关键词：高层建筑,框架结构,问题探析
引言
随着经济的高速发展，我国高层建筑发展迅速，其设计思想在不断更新，建筑平面布置与竖向体形也越来越复杂，给高层结构设计提出更高的要求。高层建筑采用框架结构形式，可形成内部大空间，同时也能进行灵活的建筑平面布置，因此，框架结构体系在结构设计中应用甚广，特别是在高度不超过60m的高层建筑中，其优势更为明显、突出。与此同时，高层建筑框架结构设计过程中的一些现实问题却往往被忽视，给工程质量留下隐患。笔者结合自身工作经验，对高层建筑框架结构设计中所存在的若干问题进行探讨，以期为同行提供有益的参考。
1框架结构的特点及设计原则
1.1框架结构的特点
钢筋混凝土框架结构由梁和柱刚性连接的骨架所组成，框架的连接点是刚节点，是一个几何不变体。钢筋混凝土框架结构是一种抗震、抗风较好的结构体系，建筑平面布置灵活，使用空间大，延性较好易于满足建筑物设置大房问的要求，还可以减轻建筑物的重量。在现代工业与民用建筑中被广泛应用。
1.2框架结构设计原则
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。8度超过5层有条件时，尽量加剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向粱柱刚接体系。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。
雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半;框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级;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;出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构;框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑.但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱，层高较高时宜在门洞上方加圈梁。因楼电梯间位置较偏，梯井采用混凝土墙时刚度很大。其他地方不加剪力墙，对梯井和整体结构都十分不利;建筑长度宜满足伸缩缝要求，否则应采取措施。
2高层建筑框架结构设计中应注意的几个问题
2.1结构的规则性问题
由于新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，同时新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案”，因此结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
2.2是结构的超高问题
在抗震规范与高层建筑设计规范中，对高层建筑结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此，结构工程师必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要召开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划造成了巨大的影响，阻碍了工程的开展，这种现象应该引起结构工程师的高度重视。
2.3是嵌固端的设置问题
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，因此嵌固端既有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置。但是在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置所带来的一系列需要注意的问题，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层剐度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
2.4是短肢剪力墙的设置问题
在新规范中，对墙肢截面高厚比为5—8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑结构设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
3高层建筑框架结构设计技术问题的对策
3.1框架结构梁柱截面设计
高层建筑框架结构设计中最关键的就是结构的截面积选取，即尺寸确定。以往的施工中一般遵循的是高层规程JGJ3—91[1]中的规定，一般主梁的高度可以按照设计跨度的1/12到1/8来进行选定。由于技术和材料的发展，这个标准已经不再适应目前高层建筑的要求，目前的一些常规做法是按照1/18到1/15来设计和确定，而且在施工中也得到了人可。现行的规范是高层规程JGJ3—2002[2]，其规定为截面去跨度的1/18到1/10，对于8米上下的柱网型民居来说，框架的主梁截面高度为500mm，宽度为350-400mm，在工程中也得到了证明是可行的。
3.2利用后浇带的解决变形
框架结构的设计往往会因为结构的过长、受力不均而导致变形的出现，这就要设计变形缝。但是目前一般的做法是利用后浇带来代替变形缝的设置，也就是在施工中预留800-1000mm的裂缝，在一定时间后，再进行浇注。其主要根据作用来设计和设置。
1)沉降后浇带。其后浇注的时间设定为主体结构完成后。因注意的是，如果基础的压缩模量较大，则需要在整体沉降基本完成并稳定，这时利用后浇带来代替沉降缝是可取的。如果基础的压缩模量较小，后期沉降就会占有相当大的比例，也就以为后浇带浇注后，还会出现较大的沉降落差，这时要只靠后浇带来解决问题是不可行的，需要设计其他方式。
2)伸缩后浇带。浇注时间为几个月，此时采用后浇带对整个结构不会产生过多的附加应力，效果较好。但是需要注意浇注的环境，应把温度引起的变形考虑到设计的范围内。在工程设计中使用后浇带应当充分考虑工程的具体条件，合理的使用，不能一概而论。而且应当根据材料的差异进行适当的调整，做到合理使用。
3.3结构内力调整防止侧移
结构的内力调整主要是防止地质灾害，其中高层规程JGJ3—2002根据高层建筑的自身特点对抗震增加了特一级要求：在对抗各级的地震中各个梁柱的组合应有不同的内力设计值，以此来限制高等级地震下塑性铰区出现，避免或降低脆性破坏先于弯曲破坏，并增强柱体根部的推迟塑性铰形成，从而控制倒塌。
3.4箍筋合理设置解决延伸性问题
框架结构设计中为了对抗地震可以在框架梁的梁端考虑箍筋加密，范围在1.5h到2h，h为梁高。这主要是为了让梁端可能产生塑性铰的区域具备一定的延伸性。但是在设计的过程中还有需要注意对梁的整体的箍筋数量进行合理的设计和规范，因为梁的作用是在正常情况下承载。在箍筋的设计中应当按照具体的结构和载荷规定间距。实际中有些设计人员将梁中间的箍筋间距按照加密的距离简单的扩大一倍来设计是不可取的。
4高层建筑框架结构设计技术的优化措施
目前，国内高层建筑框架结构设计虽然起步较晚，但是在长期的具体施工活动中，也逐渐掌握了一定的技术和管理经验.但是相对于世界上其他先进国家而言。我国现行的高层建筑框架结构设计技术仍然较落后、陈旧.难以满足现代高层建筑框架结构设计的技术要求。因此，建筑施工单位必须在充分总结以往的经验和教训的基础上。并结合世界先进的高层建筑框架结构设计技术理论和观念，进一步优化我国高层建筑框架结构设计技术，我认为可以从以下几点进行革新和完善：
4.1以主楼框架结构设计为重点
现代建筑工程普遍具有投资大、成本高、工期长、技术要求高、管理难度大等显著特点，而高层建筑框架结构设计在建筑工程全过程中占据十分重要的地位，必须突出高层建筑框架结构设计的技术保证措施。只有通过有效的框架结构设计技术保障，才能实现缩短工期、保证建筑物质量，实现建筑工程的经济收益等工程建设目标。在高层建筑框架结构设计中，主楼的的框架结构设计对于整个建筑物是至关重要的。必须应用必要的技术手段和科学的管理方法，尽量将主楼的框架结构设计提升至建筑工程的重要位置上。钢筋混凝土建筑物主楼框架结构是建筑物的主体备份，也是现代建筑科学技术的应用关键所在。因此，一定要将主楼框架结构设计作为工程的重点环节，并加强主楼框架结构设计的技术含量和科技应用。
4.2强化框架结构设计的技术管理
高层建筑框架结构设计的管理中，对于设计技术的管理问题绝对不容忽视，并且是钢筋混凝土建筑施工进度和质量的重要保证之一。钢筋混凝土建筑的框架结构技术管理，并不是单纯的照抄、照搬国内外以往的技术管理经验。而是要在原有技术管理经验的基础上。进行重新整合与改进，以逐步形成适合国内现代高层建筑框架结构设计的技术管理的理论和观念。框架结构设计的技术管理涉及到很多方面，而且相对复杂、多样，以及难以具体操作和进行。只有加强了高层建筑框架结构设计的技术管理，才能有效提高现代建筑工程的技术要求。
结束语
我国建筑行业是伴随着国内社会经济的迅速发展，以及时代的进步，而逐渐兴起的一个新型行业类型。在我国建筑工程项目建设过程中，高层建筑框架结构设计工作是一项十分重要的工作内容，直接关系到建筑工程项目经济收益与社会效益的实现。框架结构设计在建筑工程项目建设中占有十分重要的地位和作用，设计单位和人员要积极运用科学化的设计理念和方法，才能确保框架结构设计工作的有序进行，进而实现框架结构的优化设计。
参考文献：
[1]JGJ3—2002，高层建筑混凝土结构技术规程[s].
[2]GB50204—1992，混凝土结构工程施工及验收规范[S].
[3]GB50010—2002，混凝土结构设计规范[S].
[4]陈翠荣.框架结构设计中应注意的几个问题[J].山西建筑，2007。33(4)：58-59.
