浅谈钢筋混凝土框架结构设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈钢筋混凝土框架结构设计 【摘 要】钢筋混凝土框架结构 是当今建筑结构主要结构形式之一，框 架结构因其具有较大的空间，较方便的 空间布置，可满足空间多种功能需要， 因而受到越来越多建筑工程采用。 中国论文网 /1/view-13042380.htm 【关键词】钢筋混凝土；框架结 构；设计 框架结构主要有梁和柱构成，主 要优点是受力体系清晰、构造简单、强 度和延展性高。在钢筋混凝土框架结构 设计过程中，虽然商用软件越来越多， 但是框架结构设计的基本原理应引起重 视。根据承载力约束条件，以框架结构 造价最低为优化目标， 用正多面体优 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 化方法对框架结构进行设计，并对其建 立数学模型，从而使钢筋混凝土框架结 构设计既安全又经济 一、框架结构应注意的问题 （一）框架结构方案的构思 1）在民用和公共建筑的柱网平 面布局中，柱网应尽量按等距（纵、横） 布置，尽量减少边跨柱距，并充分利 用连续梁的受力特点减少结构中的弯距。 2）简明的结构受力和传力。框 架结构关系越简单，传力结构越清晰。 在荷载作用下，结构通过板梁柱流 程传力，传力结构清晰有利于经济利用 建筑材料。 3）结构方案应结合建筑功能、 工程地质情况等要求综合考虑。 （二）概念设计上着重注意的问 题 1）强剪弱弯措施：框架结构中 的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其 满足相关规范要求。强剪弱弯是保证构 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 件延性，防止脆性破坏的重要原则，加 大各承重构件的抗剪承载力，使这些部 位在结构经历罕遇地震的过程中保证不 出现脆性剪切失效。 2）强柱弱梁措施。强柱即使框 架柱的抗弯和抗剪能力比梁的抗弯和抗 剪能力强。柱子的破坏，大多是因剪压 复合受力所致，多发生脆性破坏，脆性 破坏大多是突然发生的，而强柱弱梁， 可以延缓破坏时间，给人们以躲避和加 固的时间。 3）注意构造措施。a.外立面为带 形窗框架结构，因设置连续窗过梁，使 外框架柱成为短柱，应加强构造措施。 b.对于框架结构长度略超过规范限值， 建筑功能需要不允许留缝时，为减少有 害裂缝，采用双向配筋补偿混凝土后浇 带。 二、框架结构设计与计算 （一）框架结构的特点 框架结构有以下的特点：1）框 架结构的梁、柱间为刚性连接；2）梁 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 端、边柱端多存在负弯矩，梁端仅考虑 弯曲和剪切；柱端只考虑弯曲和压缩； 3）框架结构选用超静定框架结构而不 能采用“几何可变体系 ”的框架。框架结 构计算时，首先要进行荷载组合，在竖 向和水平荷载共同作用下，设计的控制 因素是梁、柱变形所引起的侧向位移。 框架结构的特点、结构受力使得结构方 案的选择十分重要。 （二）计算简图的确定 计算简图是计算模型及作用在结 构上的荷载共同构成的。计算简图直接 影响到计算结果的准确性。如果完全按 照实际结构进行计算，必然会带来相当 大的计算量，而且实践证明也没有必要。 因此，就应进行计算模型简化。计算简 图要反映实际结构的主要力学性能，尽 可能与实际结构相吻合；根据计算手段 不同，采用相应的计算简图。 （三）Y 构计算中几个重要参 数的选取 抗震规范第 3.6.6.4 条指出， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 所有的计算机计算结果，都应经分析判 断，确认其合理、有效后方可用于工程 设计。通常情况下，计算机的计算结果 主要是结构的自振周期，楼层地震剪力 系数，楼层弹性层间位移（包括最大位 移与平均位移比）和弹塑性变形验算时 楼层的弹塑性层间位移，楼层的侧向刚 度比，振型参与质量系数等。现以空间 有限元分析与设计程序 SATWE 为例， 结合施工图审查中发现的问题，来说明 有关参数如何合理选取。为得到合适的 结果，除有合理的结构方案、正确的结 构计算简图外还应正确确定抗震设防烈 度和场地类别、地震力的振型组合数和 结构周期折减。 1.结构的抗震等级 一般工业、民用建筑，可根据烈 度、结构类型和房屋高度按建筑抗震 设计规范表 6.1.2 确定抗震等级；而 电讯、能源、消防和医疗等类建筑以及 大型体育场馆、大型零售商场等公共建 筑，应当首先确定其属于哪类建筑。乙、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 丙类建筑，地震作用均按本地区抗震设 防烈度计算。对于乙类建筑，一般情况 下，当抗震设防烈度为 68 度时，抗 震措施应符合本地区抗震设防烈度提高 一度的要求。 2.地震力的振型组合数 对于多层建筑，当不考虑扭转耦 联计算时，地震力的振型组合数至少应 取 3；当振型数多于 3 时，宜取 3 的倍 数，但不应多于层数；当房屋层数2 层， 振型数可取层数；对于不规则的高层建 筑结构，当考虑扭转耦联时，振型数应 9；结构层数较多或结构刚度突变较大 时，振型数应多取，如结构有转换层顶 部有小塔楼、属多塔结构等，振型数应 12 或更多。但不能多于房屋层数的 3 倍，只有当定义弹性楼板，采用总刚分 析，且必要时，振型数才可以取得更多。 抗震规范中指出，合适的振型个数 一般可以取振型参与质量达到总质量的 90%所需的振型数。SATWE 等电算程 序已有这种功能，可以很方便地输出这 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 种参与质量的比值。有些设计人员不大 重视电算程序使用手册的应用，选取振 型数时比较随意，这是应当改进的。 3.结构周期折减系数 钢筋混凝土框架结构中，由于填 充墙的存在使结构的实际刚度大于计算 刚度，计算周期大于实际周期。因此， 计算地震剪力偏小，结构显得不安全。 对结构的计算周期进行折减是必要的， 对于框架结构来说采用砌体填充墙时， 周期折减系数可取 0.60.7；砌体填充 墙较少或采用轻质砌块时，可取 0.70.8；完全采用轻质墙体板材时， 可取 0.9；只有无墙的纯框架计算周期 才可以不折减。 （四）设计构造方面 设计中经常忽视建筑抗震设计 规范中“一、二、三级框架节点核芯 区配箍特征值分别不宜小于 0.12、0.10、0.08 且体积配箍率分别不 宜小于 0.6%、0.5% 、0.4%”规定，尤其 是柱轴压比不大时。这一规定是保证节 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 点核芯区延性的重要构造措施，应严格 遵守。框架梁上部纵筋端部水平锚固长 度应满足要求。 混凝土结构设计规范 中规定“框架端节点处，当框架梁上部 纵筋水平直线段锚固长度不足时，应伸 至柱外边并向下弯折，弯折前的水平投 影长度不应小于 0.4LaE”，当框架柱截 面尺寸小于 400mm400mm 时，应注意 梁上部纵筋直径的选择。 （五）框架梁、柱箍筋间距 抗震规范第 6.3.3 条及 6.3.8 条对不同抗震等级的框架梁、柱箍筋加 密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距都 作了明确规定。在程序内定的条件下， 当框架梁的跨中部位有次梁或有较大的 其他集中荷载作用却仅配两肢箍筋时， 多数情况下，非加密区箍筋间距若仍是 200mm，会使梁的非加密区配箍不足。 当框架梁中由于种种原因纵向钢筋超筋 时，梁端适当加大抗剪承载力对结构抗 震非常有利。这也是当梁端纵向受拉钢 筋配筋率大于 2%时，规范规定梁的箍 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 筋直径应比最小构造直径增大 2mm 的 原因。对于框架柱，当框架内定柱加密 区箍筋间距