谈钢筋混凝土框架结构设计

1、    谈钢筋混凝土框架结构设计    武玉新摘要：在我国现在的多高层建筑中，钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。文章就钢筋混凝土框架结构特点进行分析，并提出一些框架结构设计时应注意的问题。关键词：钢筋混凝土；框架结构设计：tv331： a前言：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。一、框架结构方案构思时应考虑以下几点（1）结构的传力

2、路线应简捷明了。在荷载作用下，结构的传力路线越短、越直接，结构的工作效能越高，所耗费的建材也就越少。（2）从力学观点看，在民用和公共建筑的平面布局中，应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距布置，这样可以相应减少边跨柱距，也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距，可以使各跨梁截面趋于一致，而提高结构的整体刚度。（3）结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。二、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间的要

3、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。三、框架结构设计时应注意的问题（1）结构平面、竖向布置梁、柱的截面尺寸的选择是框架结构设计的前提，除应满足规范所要求的取值范围，还应注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于 1，以达到在罕遇地震作用下，梁端形成塑性铰时，柱端处于非弹性工作状态而没有屈服，节点仍处于弹性工作阶段的目的，即规范所要求的“强柱弱梁、强节点” 。（2）框架柱配筋的调整框架柱的配筋率一般都很低，有时电算结果为构造配筋，但是实际工程中应注意一些薄弱环节的配筋。因为在地震作用下的框架柱，尤其是角柱，所受的扭转剪力最大，同时又受双向弯矩作用，而横梁的约束又较小，

4、工作状态下又处于双向偏心受压状态，所以其震害重于内柱。 对于质量分布不均匀的框架尤为明显。 因此，应选择最不利的方向进行框架计算。另外，也可分别从纵、横两个方向计算后比较同一侧面的配筋，取其较大值，并采用对称配筋的原则。为了满足框架柱在多种内力组合作用下其强度要求，在配筋计算时应注意以下问题：1）角柱、边柱及抗震墙端柱在地震作用组合下会产生偏心受拉时，其柱内纵筋应加强。 2）框架柱的配筋可加强，满足概念设计中的强柱弱梁原则。框架柱的箍筋形式应选用菱形或井字形，以增强箍筋对混凝土的约束。3）抗震等级的选取对于乙类建筑，建筑抗震设计规范 3.1.3.2 规定:地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求

5、，但是抗震措施(主要体现为抗震等级)在一般情况下，当抗震设防烈度为6 度8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。4）振型组合数的合理选取应按以下规则选取:对于较高层建筑，当不考虑扭转耦联时，振型数应不小于3；当振型数多于3 时，宜取为3的倍数(由于程序按3个振型一页输出)，但不能多于层数。当房屋层数不大于2时，振型数可取层数。对于不规则建筑，当考虑扭转耦联时，振型数应不小于 9，但不能超过结构层的3 倍， 只有定义弹性楼板且按总刚分析法分析时， 才可以取更多的振型。建筑抗震设计规范在条文说明中明确指出:振型数可以取振型参与质量达到总质量 90%所需的振型数。四、构造方面具体的设计要求（

6、1）框架结构问题框架结构主要是以压弯构件(竖向框架柱)和弯剪构件(水平框架梁)组成的。大跨度柱网的框架结构，楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连，使楼梯间处的柱可能成为短柱；当框架结构外立面为带形窗时，因设置连续的窗过梁，使外框架柱也可能成为短柱。由于短柱刚度大， 吸收地震作用使其受剪， 当混凝土抗剪强度不足时， 则产生交叉裂缝及脆性错断，从而引起构筑物的破坏。所以增加箍筋的配置，在短柱范围内箍筋的间距不应大于100mm，柱的纵向钢筋间距不大于 150mm；采用良好的箍筋类型，如螺旋箍筋、复合螺旋箍筋、双螺旋箍筋等。 对于剪跨比不大于2的柱和因设置填充墙等形成柱净高与截面高度之比不大于4的柱

7、，也应全长加密箍筋。当结构嵌固部位不在地下室顶板而位于地下一层底板时，柱±0 000处上下两端也应按柱根要求进行箍筋加密， 加密区为本层柱净高1/3，地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，施工方便。圆柱纵筋根数最少为 8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部设一圈半的水平段。方柱箍筋用井字箍并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。在框架柱截面中部设置芯柱，不仅提高了柱的受压承载力，也可以提高柱的变形能力，有利于在大变形情况下防止倒塌，但其纵向钢筋不能布置在柱截面周边，因为如布置在周边，则变为柱的主要受力钢筋了，柱就有可能由大偏心受压破坏转变为小偏心受压的脆性破坏，要引起注意。（2）

8、强柱弱梁的节点设计要求所谓强柱弱梁的强弱，也就是指框架梁端截面的实际抗压能力的大小，它是决定当柱端截面受到强震作用后其塑性转动能力的高低的基础。由于它的存在，使得当柱截面受压后不至压溃而形成“层侧移机构” 。因此在建筑施工过程中，一般都尽可能放大柱的截面尺寸，进一步地控制柱的轴压比使其满足具体的规范要求，以达到增加其延伸性的目的。对于截面承载力进行验算时，可以人为地将柱的弯矩按强柱弱梁原则进行调整放大的设计，从而使对柱的配筋构造进行加强。除此之外，梁端纵向钢筋的配筋不得过高，以免造成强烈地震作用下塑性铰的转移。（3）框架结构的计算简图在框架结构设计中，应首先确定构件截面尺寸及结构计算简图，然后

9、进行荷载计算及结构内力和侧移分析。框架梁、柱截面尺寸应根据承载力、刚度及延性等要求确定。初步设计时，通常由经验或估算先选定截面尺寸，然后进行承载力、变形等验算，检查所选尺寸是否合适。框架结构房屋是由梁、柱、楼板、基础等构件组成的空间结构体系，一般应按三维空间结构进行分析。但对于平面布置较规则的框架结构房屋，为了简化计算，通常将实际的空间结构简化为若干个横向或纵向平面框架进行分析，每榀平面框架为一个计算单元。(4) 构造措施要加强对于大跨度柱网的框架结构，处于楼梯间处的框架柱，由于楼梯平台梁与其相连，使得楼梯间处的柱可能成为短柱，应对柱箍筋全长加密。这一点在设计中容易被忽视，应引起重视。对框架结

10、构外立面为带形窗时，设置连续的窗过梁，可能会使外框架柱成为短柱，应注意加强构造措施；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，建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150毫米，对屋面宜设置后浇带，后浇带处的构造措施，宜适当加强。(5) 薄弱结构的抗震处理有一些商住楼或写字楼，底部几层为商业用房，层高较大，而到了标准层后层高减小；再就是楼房的底层框架柱计算长度由基础顶算起，计算长度较上一层大得多，这两种情况都会在层高变化处产生较大的刚度变化。如果一个楼层的侧向刚度小于相邻上一层侧向刚度的70 ，则该结构就属于侧向刚度不规则结构，按照新的抗震规范，就要对结构进行弹塑性变形分析，薄弱层的地震力应乘以115的增加系数，同时还要符合其他方面的有关规定。结语 ：随着钢筋混凝土建筑造型和建筑功能要求日趋多样化,无论是工业筑还是民用建筑,在钢筋混凝土结构设计中所遇到的各种难题也是日益增