淺談多層框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)多層框架

1、淺談多層框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)摘要:在我國,框架結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用較多的結(jié)構(gòu)形式之一。本文主要說明了框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和適用范圍,對(duì)多層框架結(jié)構(gòu)的布置原則及方法、框架設(shè)計(jì)中的梁柱截面、配筋率和梁裂縫寬度的調(diào)整等問題進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞:框架結(jié)構(gòu);配筋率;問題分析1 概述、框架結(jié)構(gòu)體系具有建筑平面布置靈活,使用空間大、便于分隔、延性較好等特點(diǎn)。選擇框架結(jié)構(gòu)應(yīng)綜合考慮建筑功能的要求,以及建筑高度、高寬比、抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場地條件等因素?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系是介于砌體結(jié)構(gòu)與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)體系。框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、便于施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是由橫梁和立柱組成的桿件體系,節(jié)

2、點(diǎn)全部或大部分為剛性連接。框架結(jié)構(gòu)是最常見的豎向承重結(jié)構(gòu),具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)輕巧,便于布置;(2)整體性比磚混結(jié)構(gòu)和內(nèi)框架承重結(jié)構(gòu)好;(3)可形成大的使用空間;(4)施工較方便;(5)較為經(jīng)濟(jì)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)特別適合于在辦公樓、教學(xué)樓、公共性與商業(yè)性建筑、圖書館、輕工業(yè)廠房、公寓以及住宅類建筑中采用。但是,由于框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸一般都比較小,它們的抗側(cè)移剛度較弱,為了不使框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸過大和截面內(nèi)鋼筋配置過密,框架結(jié)構(gòu)一般只用于不超過20層的建筑中。2 結(jié)構(gòu)布置方法2.1 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置在建筑的平、立、剖面和結(jié)構(gòu)的形式確定以后進(jìn)行。對(duì)于建筑剖面不復(fù)雜的結(jié)構(gòu),只需進(jìn)行結(jié)構(gòu)

3、平面布置;對(duì)于建筑剖面復(fù)雜的結(jié)構(gòu),除應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置外,還須進(jìn)行結(jié)構(gòu)的豎向布置。進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置是,應(yīng)滿足以下的一般原則:(1) 滿足使用的要求,并盡可能地與建筑的平、立、剖面劃分相一致;(2) 滿足人防、消防要求,使水、電、暖各專業(yè)的布置能有效地進(jìn)行;(3) 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡單、規(guī)則、均勻、對(duì)稱,構(gòu)件類型少;(4) 妥善地處理溫度、地基不均勻沉降以及地震等因素對(duì)建筑的影響;(5) 施工簡便;(6) 經(jīng)濟(jì)合理。結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用。結(jié)構(gòu)選型好,布置合理,不但使用方便,而且受力好,施工簡便,造價(jià)也低,反之,則情況相反。因此,要根據(jù)上述原則進(jìn)行多個(gè)結(jié)構(gòu)布置方案的比較,反復(fù)推

4、敲,選擇一個(gè)比較合理的結(jié)構(gòu)布置方案。2.2 結(jié)構(gòu)布置方法框架結(jié)構(gòu)有橫向承重布置、縱向承重布置和雙向承重布置三種常用的結(jié)構(gòu)布置方法。房屋平面一般橫向尺寸較短,縱向尺寸較長,橫向剛度比縱向剛度弱。將框架結(jié)構(gòu)橫向布置時(shí),可以在一定程度上改善房屋橫向與縱向剛度相差較大的缺點(diǎn),而且由于連系梁的截面高度一般比主梁小,窗戶尺寸可以設(shè)計(jì)得大一些,室內(nèi)采光、通風(fēng)較好。因此,在多層框架結(jié)構(gòu)中,常采用這種結(jié)構(gòu)布置形式?？蚣芙Y(jié)構(gòu)縱向承重方案中,樓面荷載由縱向梁傳至柱子,橫梁高度一般較小,室內(nèi)凈高較大,而且便于關(guān)系沿縱向穿行。此外,當(dāng)?shù)鼗胤课菘v向不夠均勻時(shí),縱向框架可在一定程度上調(diào)整這種不均勻性。縱向框架承重方案的最

5、大缺點(diǎn)是房屋的橫向抗側(cè)移剛度小,因而工程中很少采用這種結(jié)構(gòu)布置形式。框架結(jié)構(gòu)雙向承重方案因在縱橫兩個(gè)方向中都布置有框架,因此整體性和受力性能都很好。特別適合對(duì)房屋結(jié)構(gòu)整體性要求較高和樓面荷載較大的情況下采用。2.3 截面尺寸的估算梁、柱的截面尺寸的選擇是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提,除應(yīng)滿足規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002所要求的取值范圍，還應(yīng)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(dá)到在罕遇地震作用下,梁端形成塑性鉸時(shí),柱端處于非彈性工作狀態(tài)而沒有屈服,節(jié)點(diǎn)仍處于彈性工作階段的目的。即規(guī)范所要求的“強(qiáng)柱弱梁強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”?？蚣芰旱慕孛娉叽鐟?yīng)該根據(jù)承受豎向荷載的大小、梁的跨度、框梁的間

6、距、是否考慮抗震設(shè)防要求以及選用的混凝土材料強(qiáng)度等諸多因素綜合考慮確定。3 梁、柱的適宜配筋率框架梁的配筋在設(shè)計(jì)中應(yīng)掌握“適中”的原則,一般情況下其配筋率宜取0.4%1.5%框架柱的全部縱向受力鋼筋的配筋率宜取1%3%。另外當(dāng)梁端的縱向受拉鋼筋最小配筋率大于2%寸，其箍筋的最小直徑應(yīng)增大2mm但是無論在何種情況下，均應(yīng)滿足規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002所規(guī)定的最大、最小配筋率的要求。另外框架梁的縱向受拉鋼筋配筋率,應(yīng)注意規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002與規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ-89中的區(qū)別。規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ-89中梁的縱向受拉鋼筋最小配筋率只和框

7、架的抗震等級(jí)有關(guān)，而在規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002中梁的最小配筋率除和框架的抗震等級(jí)有關(guān)外,還和混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的比值有關(guān),所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)依據(jù)規(guī)范來確定梁的最小配筋。4 框架柱配筋的調(diào)整框架柱的配筋率一般都很低,有時(shí)電算結(jié)果為構(gòu)造配筋,但是實(shí)際工程中均不會(huì)按此配筋。因?yàn)樵诘卣鹱饔孟碌目蚣苤?尤其是角柱,所受的扭轉(zhuǎn)剪力最大,同時(shí)又受雙向彎矩作用,而橫梁的約束又較小,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(duì)于質(zhì)量分布不均勻的框架尤為明顯。因此應(yīng)選擇最不利的方向進(jìn)行框架計(jì)算,另外也可分別從縱、橫兩個(gè)方向計(jì)算后比較同一側(cè)面的配筋,取其較

8、大值,并采用對(duì)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(qiáng)度要求,在配筋計(jì)算時(shí)應(yīng)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(huì)產(chǎn)生偏心受拉時(shí),其柱內(nèi)縱筋總截面面積應(yīng)比計(jì)算值增大25%。(2) 框架柱的配筋可放大1.21.6倍,其中角柱1.4倍,邊柱1.3倍,中柱1.2倍。(3) 框架柱的箍筋形式應(yīng)選用菱形或井字形,以增強(qiáng)箍筋對(duì)混凝土的約束。(4) 對(duì)于二、三級(jí)框架的底層柱底和底部加強(qiáng)部位縱筋宜采用焊接,且當(dāng)柱縱向鋼筋的總配筋率超過3%寸，箍筋的直徑不應(yīng)小于8,并應(yīng)焊接。另外多層框架電算時(shí)常不考慮溫度應(yīng)力和基礎(chǔ)的不均勻沉降,當(dāng)多層框架水平尺寸和垂直尺寸較大以及地基軟弱土層

9、較厚或地基土質(zhì)不均勻時(shí),可以適當(dāng)放大框架柱的配筋,且宜在縱、橫兩個(gè)方向設(shè)置基礎(chǔ)梁,其配筋不宜按構(gòu)造設(shè)置,應(yīng)按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì),并按規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002要求設(shè)置箍筋加密(5) 框架梁裂縫寬度、斜截面配筋調(diào)整在滿足梁柱的截面尺寸和配筋率的情況下,仍需在計(jì)算配筋后進(jìn)行梁的裂縫寬度的驗(yàn)算和滿足梁端斜截面“強(qiáng)剪弱彎”條件下的梁端配筋調(diào)整。5.1 影響裂縫寬度的因素和調(diào)整的辦法框架梁的裂縫寬度驗(yàn)算往往被工程設(shè)計(jì)人員忽視,對(duì)此應(yīng)引起我們的注意。影響裂縫寬度的主要因素有兩方面,一是構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí),二是鋼筋的級(jí)別和直徑。由于混凝土等級(jí)與鋼筋的級(jí)別有一定的“依賴關(guān)系”,因此對(duì)于普通的

10、混凝土構(gòu)件,混凝土的高等級(jí)對(duì)減小梁的裂縫寬度影響不大,一般情況下宜采用加大梁的配筋率或增大梁的截面尺寸的方法來減小梁的裂縫寬度。另外需注意在利用計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模中的荷載輸入時(shí),一定要將恒、活載數(shù)值分開輸入,以便進(jìn)行內(nèi)力組合和裂縫寬度的計(jì)算,不要貪圖省事而將恒、活載合并輸入,以防止梁、柱內(nèi)力計(jì)算錯(cuò)誤,致使所繪制的施工圖不能使用。5.2 梁端斜截面的配筋調(diào)整框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,宜滿足在地震作用下框架梁的梁端斜截面受彎承載力的規(guī)范要求,即“強(qiáng)剪弱彎”。在具體設(shè)計(jì)和梁配筋調(diào)整時(shí),可采用以下方法:不放大梁端負(fù)彎矩鋼筋而加大梁的跨中受力鋼筋（一般放大1.11.3倍）;梁端箍筋的直徑可增加2mm支座處

11、盡量不設(shè)置彎起鋼筋，宜利用箍筋承受支座剪力。結(jié)束語:框架結(jié)構(gòu)作為一種常見的結(jié)構(gòu)形式為我們所應(yīng)用,框架結(jié)構(gòu)并不是只算算梁板柱就可以的,在軟件廣泛應(yīng)用的今天,雖然省去了繁冗的計(jì)算過程,但只有對(duì)一些基本概念、基本理論有了準(zhǔn)確的理解,并能對(duì)計(jì)算結(jié)果作出正確的分析判斷后,才能做出正確合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？蚣芗袅κ怯煽蚣芎图袅Y(jié)構(gòu)兩種不同的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成的新的受力形式,所以它的框架不同于純框架結(jié)構(gòu)中的框架,剪力墻在框剪結(jié)構(gòu)中也不同于剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻。因?yàn)?在下部樓層,剪力墻的1位移較小,它拉著框架按彎曲型曲線變形,剪力墻承受大部分水平力,上部樓層則相反,剪力墻位移越來越大,有外側(cè)的趨勢,而框架則有內(nèi)收的趨勢,框架拉剪力墻按剪切型曲線變形,框架除了負(fù)擔(dān)外荷載產(chǎn)生的水平力外,還額外負(fù)擔(dān)了把剪力拉回來的附加水平力,剪力墻不但不承受框架剪力墻荷載產(chǎn)生的水平力,還因?yàn)榻o框架一個(gè)附加水平力而承受負(fù)剪力,所以,上部樓層即使外荷載產(chǎn)生的樓層剪力很小,框架中也出現(xiàn)相當(dāng)大的剪力。是