浅谈钢筋混凝土多层框架房屋结构设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈钢筋混凝土多层框架房屋结构 设计 摘要:20 世纪 90 年代以后，随着 我国钢材量的不断提高，钢筋混凝土组 合结构在建筑行业得到了迅速发展，随 着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化， 无论是工业建筑还是民用建筑，在结构 设计中遇到的各种难题也日益增多，因 而作为一个结构设计者需要在遵循各种 规范下大胆灵活的解决一些结构方案上 的难点、重点。 中国论文网 /2/view-12897582.htm 关键词：钢筋混凝土;设计;抗震 Abstract: since 1990 s, with Chinas steel quantity unceasing enhancement, reinforced concrete structure -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 in the construction sector have developed rapidly, with the construction model and building the function requirement becoming more diverse, whether industrial structure or civil building, the structure design of the problems encountered in the more and more, and as a structure designers need to follow under various standards in bold flexible structure scheme to solve some difficulties, key. Keywords: reinforced concrete; Design; seismic 中图分类号： TU528.571 文献 标识码：A 文章编号： 1.钢筋混凝土框架结构理论概述 1.1 框架结构的特点 钢筋混凝土框架结构由梁和柱钢 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 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 间的要求，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 钢框架结构与钢筋混凝土结 构 （1）钢框架结构是以钢材制作 为主的结构，是主要的建筑结构类型之 一。具有以下特点：自重较轻，工作的 可靠性较高，抗震性、抗冲击性好，工 业化程度较高，容易做成密封结构，易 腐蚀，耐火性差等特点。 （2）钢筋混凝土结构是由钢筋 和混凝土两种材料结合成整体共同受力 的工程结构.钢筋承受拉力，混凝土承受 压力。具有坚固、耐久、防火性能好、 比钢结构节省钢材和成本低等优点。由 于钢材塑性、韧性好，可有较大变形， 能很好地承受动力荷载，其次钢材匀质 性和各向同性好，属理想弹性体，最符 合一般工程力学的基本假定。 2.设计中应注意的问题 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 2.1.独立基础设计荷载取值不当 钢筋混凝土多层框架房屋多采用 柱下独立基础， 抗震规范 （GB50011- 2001）第 4.2.1 条指出，当地基主要受 力层范围内不存在软弱粘性土层时，不 超过 8 层且高度在 25m 以下的一般民用 框架房屋或荷载相当的多层框架厂房， 可不必进行地基和基础的抗震承载力验 算。这就是说，在 8 度地震区，大多数 钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地 基和基础的抗震承载力验算。但这些房 屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。 因此，在钢筋混凝土多层框架房屋的整 体计算分析中，必须输入风荷载，不能 因为在地震区高层建筑以外的一般建筑 风荷载不起控制作用就不输入。 另一种情况是，在设计独立基础 时，作用在基础顶面上的外荷载（柱脚 内力设计值）只取轴力设计值和弯矩设 计值，无剪力设计值，或者甚至只取轴 力设计值。以上两种情况都会导致基础 设计尺寸偏小，配筋偏少，影响基础本 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 向和上部结构的安全。 2.2.框架计算简图不合理 无地下室的钢筋混凝土多层框架 房屋，独立基础埋置较深，在-0.05m 左 右设有基础拉梁时，应将基础拉梁按层 1 输入。以某学生宿舍楼为例，该项目 为 3 层钢筋混凝土框架结构，丙类建筑， 建筑场地为类；层高 3.3m，基础埋深 4.0m 基础高度 0.8m，室内外高差 0.45m.根据抗震规范第 6.1.2 条，在 8 度地震区该工程框架结构的抗震等级 为二级。设计者按 3 层框架房屋计算， 首层层高取 3.35m，即假定框架房屋嵌 固在-0.05m 处的基础拉梁顶面；基础拉 梁的断面和配筋按构造设计；基础按中 心受压计算。显然，选取这样的计算简 图是不妥当的。因为，第一，按构造设 计的拉梁无法平衡柱脚弯矩；第二， 混凝土结构设计规范 （GB50010- 2002）第 7.3.11 条规定，框架结构底柱 的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的 高度。工程设计经验表明，这样的框架 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 结构宜按 4 层进行整体分析计算，即将 基础拉梁层按层 1 输入，拉梁上如作用 有荷载，应将荷载一并输入。 这样，计算剪力的首层层高为 H1=4-0.8-0.05=3.15m，2 层高为 3.35m，3、4 层高为 3.3m.根据抗震 规范第 6.2.3 条，框架柱底层柱脚弯 矩设计值应乘以增大系数 1.25.当设拉梁 层时，一般情况下，要比较底层柱的配 筋是由基础顶面处的截面控制还是由基 础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基 土的约束作用，对这样的计算简图，在 电算程序总信息输入中，可填写地下室 层数为 1，并复算一次，按两计算结果 的包络图进行框架结构底层柱的配筋。 2.3 基础拉梁层的计算模型不符 合实际情况 基础拉梁层无楼板，用 TAT 或 SATWE 等电算程序进行框架整体计算 时，楼板厚度应取零，并定义弹性节点， 用总刚分析方法进行分析计算。有时虽 然楼板厚度取零，也定义弹性节点，但 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 未采用总刚分析，程序分析时自动按刚 性楼面假定进行计算，与实际情况不符。 房屋平面不规则，要特别注意这一点。 3.保证结构延性能力的抗震措施 合理选择了结构的屈服水准和延 性要求后，就需要通过抗震措施来保证 结构确实具有所需的延性能力，从而保 证结构在中震、大震下实现抗震设防目 标。系统的抗震措施包括以下几个方面 内容： 3.1.“强柱弱梁 ”：人为增大柱相 对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架 在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达 到最大非线性位移时塑性转动较大；而 柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线 性位移时塑性转动较小，甚至根本不出 现塑性铰。从而保证框架具有一个较为 稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能 能力。 3.2.“强剪弱弯 ”：剪切破坏基本 上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏， 该部位就将彻底退出结构抗震能力，对 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局 部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、 梁端、节点的组合剪力值，使结构能在 大震下的交替非弹性变形中其任何构件 都不会先发生剪切破坏。 3.3.抗震构造措施：通过抗震构 造措施来保证形成塑性铰的部位具有足 够的塑性变形能力和塑性耗能能力，同 时保证结构的整体性。 延性对抗震来说是极其重要的一 个性质，我们要想通过抗震措施来保证 结构的延性，那么就必须清楚影响延性 的因素。对于梁柱等构件，延性的影响 因素最终可归纳为最根本的两点：混凝 土极限压应变，破坏时的受压区高度。 影响延性的其他因素实质都是这两个根 本因素的延伸。如受拉钢筋配筋率越大， 混凝土受压区高度就越大，延性越差； 受压钢筋越多，混凝土受压区高度越小， 延性越好；混凝土强度越高，受压区高 度越低，延性越好（但如果混凝土强度 过高可能会减小混凝土极限压应变从而 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 降低延性） ；对柱子这类偏压构件，轴 压力的存在会增大混凝土受压区高度， 减小延性；箍筋可以提高混凝土极限压 应变，从而提高延性，但对于高强度混 凝土，受压时，其横向变形系数较一般 混凝土明显偏小，箍筋的约束作用不能 充分发挥，所以对于高强度混凝土，不 适于用加箍筋的方法来改善其延性。此 外，箍筋还有约束纵向钢筋，避免其发 生局部压屈失稳，提高构件抗剪能力的 作用，因此箍筋对提高结构抗震性能具 有相当重要的作用。根据以上规律，在 抗震设