談鋼筋混凝土框架結構設計

1、    談鋼筋混凝土框架結構設計    武玉新摘要：在我國現(xiàn)在的多高層建筑中，鋼筋混凝土框架結構是最常用的結構形式。文章就鋼筋混凝土框架結構特點進行分析，并提出一些框架結構設計時應注意的問題。關鍵詞：鋼筋混凝土；框架結構設計：tv331： a前言：隨著我國鋼材量的不斷提高，鋼筋混凝土組合結構在建筑行業(yè)得到了迅速發(fā)展，隨著建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化，無論是工業(yè)建筑還是民用建筑，在結構設計中遇到的各種難題也日益增多， 因而作為一個結構設計者需要在遵循各種規(guī)范下大膽靈活的解決一些結構方案上的難點、重點。一、框架結構方案構思時應考慮以下幾點（1）結構的傳力

2、路線應簡捷明了。在荷載作用下，結構的傳力路線越短、越直接，結構的工作效能越高，所耗費的建材也就越少。（2）從力學觀點看，在民用和公共建筑的平面布局中，應當盡量使柱網(wǎng)按開間等跨和進深等距布置，這樣可以相應減少邊跨柱距，也可以充分利用連續(xù)梁的受力特點以減少結構中的彎距，可以使各跨梁截面趨于一致，而提高結構的整體剛度。（3）結構方案還應結合工程地質(zhì)情況和建筑功能要求綜合考慮。二、框架結構的特點鋼筋混凝土框架結構由梁和柱剛性連接的骨架所組成，框架的連接點是剛節(jié)點，是一個幾何不變體。 鋼筋混凝土框架結構是一種抗震、 抗風較好的結構體系， 建筑平面布置靈活，使用空間大，延性較好易于滿足建筑物設置大房間的要

3、求，還可以減輕建筑物的重量，在現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑中被廣泛應用。三、框架結構設計時應注意的問題（1）結構平面、豎向布置梁、柱的截面尺寸的選擇是框架結構設計的前提，除應滿足規(guī)范所要求的取值范圍，還應注意盡可能使柱的線剛度與梁的線剛度的比值大于 1，以達到在罕遇地震作用下，梁端形成塑性鉸時，柱端處于非彈性工作狀態(tài)而沒有屈服，節(jié)點仍處于彈性工作階段的目的，即規(guī)范所要求的“強柱弱梁、強節(jié)點” 。（2）框架柱配筋的調(diào)整框架柱的配筋率一般都很低，有時電算結果為構造配筋，但是實際工程中應注意一些薄弱環(huán)節(jié)的配筋。因為在地震作用下的框架柱，尤其是角柱，所受的扭轉剪力最大，同時又受雙向彎矩作用，而橫梁的約束又較小，

4、工作狀態(tài)下又處于雙向偏心受壓狀態(tài)，所以其震害重于內(nèi)柱。 對于質(zhì)量分布不均勻的框架尤為明顯。 因此，應選擇最不利的方向進行框架計算。另外，也可分別從縱、橫兩個方向計算后比較同一側面的配筋，取其較大值，并采用對稱配筋的原則。為了滿足框架柱在多種內(nèi)力組合作用下其強度要求，在配筋計算時應注意以下問題：1）角柱、邊柱及抗震墻端柱在地震作用組合下會產(chǎn)生偏心受拉時，其柱內(nèi)縱筋應加強。 2）框架柱的配筋可加強，滿足概念設計中的強柱弱梁原則?？蚣苤墓拷钚问綉x用菱形或井字形，以增強箍筋對混凝土的約束。3）抗震等級的選取對于乙類建筑，建筑抗震設計規(guī)范 3.1.3.2 規(guī)定:地震作用應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求

5、，但是抗震措施(主要體現(xiàn)為抗震等級)在一般情況下，當抗震設防烈度為6 度8度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高一度的要求。4）振型組合數(shù)的合理選取應按以下規(guī)則選取:對于較高層建筑，當不考慮扭轉耦聯(lián)時，振型數(shù)應不小于3；當振型數(shù)多于3 時，宜取為3的倍數(shù)(由于程序按3個振型一頁輸出)，但不能多于層數(shù)。當房屋層數(shù)不大于2時，振型數(shù)可取層數(shù)。對于不規(guī)則建筑，當考慮扭轉耦聯(lián)時，振型數(shù)應不小于 9，但不能超過結構層的3 倍， 只有定義彈性樓板且按總剛分析法分析時， 才可以取更多的振型。建筑抗震設計規(guī)范在條文說明中明確指出:振型數(shù)可以取振型參與質(zhì)量達到總質(zhì)量 90%所需的振型數(shù)。四、構造方面具體的設計要求（

6、1）框架結構問題框架結構主要是以壓彎構件(豎向框架柱)和彎剪構件(水平框架梁)組成的。大跨度柱網(wǎng)的框架結構，樓梯間處的框架柱由于樓梯平臺梁與其相連，使樓梯間處的柱可能成為短柱；當框架結構外立面為帶形窗時，因設置連續(xù)的窗過梁，使外框架柱也可能成為短柱。由于短柱剛度大， 吸收地震作用使其受剪， 當混凝土抗剪強度不足時， 則產(chǎn)生交叉裂縫及脆性錯斷，從而引起構筑物的破壞。所以增加箍筋的配置，在短柱范圍內(nèi)箍筋的間距不應大于100mm，柱的縱向鋼筋間距不大于 150mm；采用良好的箍筋類型，如螺旋箍筋、復合螺旋箍筋、雙螺旋箍筋等。 對于剪跨比不大于2的柱和因設置填充墻等形成柱凈高與截面高度之比不大于4的柱

7、，也應全長加密箍筋。當結構嵌固部位不在地下室頂板而位于地下一層底板時，柱±0 000處上下兩端也應按柱根要求進行箍筋加密， 加密區(qū)為本層柱凈高1/3，地上為圓柱時，地下部分應改為方柱，施工方便。圓柱縱筋根數(shù)最少為 8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部設一圈半的水平段。方柱箍筋用井字箍并按規(guī)范加密。角柱、樓梯間柱應增大縱筋并全柱高加密箍筋。在框架柱截面中部設置芯柱，不僅提高了柱的受壓承載力，也可以提高柱的變形能力，有利于在大變形情況下防止倒塌，但其縱向鋼筋不能布置在柱截面周邊，因為如布置在周邊，則變?yōu)橹闹饕芰︿摻盍?，柱就有可能由大偏心受壓破壞轉變?yōu)樾∑氖軌旱拇嘈云茐?，要引起注意。?）

8、強柱弱梁的節(jié)點設計要求所謂強柱弱梁的強弱，也就是指框架梁端截面的實際抗壓能力的大小，它是決定當柱端截面受到強震作用后其塑性轉動能力的高低的基礎。由于它的存在，使得當柱截面受壓后不至壓潰而形成“層側移機構” 。因此在建筑施工過程中，一般都盡可能放大柱的截面尺寸，進一步地控制柱的軸壓比使其滿足具體的規(guī)范要求，以達到增加其延伸性的目的。對于截面承載力進行驗算時，可以人為地將柱的彎矩按強柱弱梁原則進行調(diào)整放大的設計，從而使對柱的配筋構造進行加強。除此之外，梁端縱向鋼筋的配筋不得過高，以免造成強烈地震作用下塑性鉸的轉移。（3）框架結構的計算簡圖在框架結構設計中，應首先確定構件截面尺寸及結構計算簡圖，然后

9、進行荷載計算及結構內(nèi)力和側移分析?？蚣芰?、柱截面尺寸應根據(jù)承載力、剛度及延性等要求確定。初步設計時，通常由經(jīng)驗或估算先選定截面尺寸，然后進行承載力、變形等驗算，檢查所選尺寸是否合適?？蚣芙Y構房屋是由梁、柱、樓板、基礎等構件組成的空間結構體系，一般應按三維空間結構進行分析。但對于平面布置較規(guī)則的框架結構房屋，為了簡化計算，通常將實際的空間結構簡化為若干個橫向或縱向平面框架進行分析，每榀平面框架為一個計算單元。(4) 構造措施要加強對于大跨度柱網(wǎng)的框架結構，處于樓梯間處的框架柱，由于樓梯平臺梁與其相連，使得樓梯間處的柱可能成為短柱，應對柱箍筋全長加密。這一點在設計中容易被忽視，應引起重視。對框架結

10、構外立面為帶形窗時，設置連續(xù)的窗過梁，可能會使外框架柱成為短柱，應注意加強構造措施；對于框架結構長度略超過規(guī)范限值，建筑功能需要不允許留縫時，為減少有害裂縫，建議采用補償混凝土澆筑。采用細而密的雙向配筋，構造間距宜小于150毫米，對屋面宜設置后澆帶，后澆帶處的構造措施，宜適當加強。(5) 薄弱結構的抗震處理有一些商住樓或?qū)懽謽?，底部幾層為商業(yè)用房，層高較大，而到了標準層后層高減?。辉倬褪菢欠康牡讓涌蚣苤嬎汩L度由基礎頂算起，計算長度較上一層大得多，這兩種情況都會在層高變化處產(chǎn)生較大的剛度變化。如果一個樓層的側向剛度小于相鄰上一層側向剛度的70 ，則該結構就屬于側向剛度不規(guī)則結構，按照新的抗震規(guī)范，就要對結構進行彈塑性變形分析，薄弱層的地震力應乘以115的增加系數(shù)，同時還要符合其他方面的有關規(guī)定。結語 ：隨著鋼筋混凝土建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化,無論是工業(yè)筑還是民用建筑,在鋼筋混凝土結構設計中所遇到的各種難題也是日益增