淺談鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、    淺談鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    梁錦源內(nèi)容提要：2003年建設(shè)部將房地產(chǎn)行業(yè)確定為支柱產(chǎn)業(yè)，從2004年開(kāi)始，建筑行業(yè)出現(xiàn)了井噴式的飆升勢(shì)頭。而在建筑工程建設(shè)中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)以其較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、鋼筋混凝土中圖分類(lèi)號(hào)：tu37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1.前言20世紀(jì)90年代以后，隨著我國(guó)鋼材量的不斷提高，鋼筋-混凝土組合結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)得到了迅速發(fā)展，在這里，我們主要討論一下符合我國(guó)國(guó)情、應(yīng)用廣泛的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。2.關(guān)于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)2.1.結(jié)構(gòu)形式-鋼筋混

2、凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程中，合理的選擇結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)體系和進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，是一個(gè)戰(zhàn)略問(wèn)題。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能，材料來(lái)源豐富，可模性好，耐火型好、建造的工業(yè)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其缺點(diǎn)不斷得到克服，是目前多層和高層建筑中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式。2.2.結(jié)構(gòu)體系-框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)是指由梁和柱剛性連接的骨架所組成，框架的連接點(diǎn)剛性節(jié)點(diǎn)，是幾何不變體，既承擔(dān)豎向荷載，又承擔(dān)水平荷載的結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是平面布置靈活，立面也可以變化?？蚣芙Y(jié)構(gòu)有橫向框架，縱向框架及縱橫向框架結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，如縱橫向框架結(jié)構(gòu)種結(jié)構(gòu)有利于抵抗來(lái)自縱、橫兩個(gè)方向的風(fēng)荷載和地震作用，此種框架結(jié)構(gòu)具

3、有較好的整體工作性能，現(xiàn)今多采用此種結(jié)構(gòu)體系。3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.方案設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)是建筑三大構(gòu)成要素中建筑技術(shù)的組成內(nèi)容，是保證建筑物安全可靠的重要技術(shù)手段。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先的是方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)布置?？紤]到建筑的使用要求、材料、施工技術(shù)等，從而制定合理可行的設(shè)計(jì)方案?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的布置應(yīng)對(duì)稱(chēng)、均勻，結(jié)構(gòu)平面形狀和立面體型應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、規(guī)則，使得各部分剛度均勻，減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)可能性。為了保證框架結(jié)構(gòu)的抗震安全，結(jié)構(gòu)應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性及耗能等性能。在抗震設(shè)防地區(qū)，應(yīng)遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固的設(shè)計(jì)原則，以形成延性框架。3.1.1.上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)緊密相連，在

4、設(shè)計(jì)時(shí)要做到在保證結(jié)構(gòu)安全合理經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，最大限度的滿(mǎn)足建筑的要求。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也就是每層的梁板柱平面布置，首先應(yīng)根據(jù)建筑平面提供的條件進(jìn)行柱網(wǎng)布置，柱網(wǎng)布置不應(yīng)過(guò)密，要滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求的同時(shí)使結(jié)構(gòu)受力合理，便于施工。當(dāng)房屋平面尺寸過(guò)長(zhǎng)時(shí)，為避免溫度混凝土收縮使房屋產(chǎn)生裂縫，必須設(shè)置伸縮縫。其設(shè)置主要與結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度有關(guān)。設(shè)置伸縮縫會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部構(gòu)造復(fù)雜，施工困難等。目前，工程中常采用分階段施工，設(shè)置后澆帶并在局部構(gòu)造加強(qiáng)的辦法處理。3.1.2.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)前，首先要正確的閱讀和適用地質(zhì)報(bào)告。熟悉地質(zhì)勘察報(bào)告的主要內(nèi)容，了解勘察結(jié)論和各計(jì)算指標(biāo)的可靠度，從而根據(jù)實(shí)際的工程狀況判定報(bào)告建議

5、的適用性，做到把場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件和建筑物的具體情況結(jié)合起來(lái)進(jìn)行綜合分析?；A(chǔ)一般采用鋼筋混凝土，其形式有獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字型基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等。在滿(mǎn)足承載力和變形的基本要求下，盡量采用比較經(jīng)濟(jì)的天然地基上的淺基礎(chǔ)?；A(chǔ)的設(shè)計(jì)一般先由地基承載力和變形確定基礎(chǔ)底面尺寸，然后再進(jìn)行基礎(chǔ)截面設(shè)計(jì)驗(yàn)算?；A(chǔ)高度由混凝土抗沖切和剪切條件確定，基礎(chǔ)配筋則由基礎(chǔ)驗(yàn)算截面的抗彎能力確定。除了滿(mǎn)足計(jì)算要求以外，還耍滿(mǎn)足一些規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求。3.2.構(gòu)件設(shè)計(jì)3.2.1柱設(shè)計(jì)框架柱的截面尺寸：截面高度b=h6一h12，截面寬度b=1h一1.5h，其中h為房屋層高。也可按軸心受壓柱估算，考慮彎矩的影響，將軸力乘以

6、1.21.4的放大系數(shù)。另外根據(jù)2010抗規(guī)規(guī)定四級(jí)不超過(guò)2層時(shí)，圓柱不少于350mm，矩形柱不少于300mm；一、二、三級(jí)且超過(guò)2層時(shí)，圓柱不少于450mm，矩形柱不少于400mm。3.2.2.梁設(shè)計(jì)框架主梁的截面尺寸：截面高度h=l10l18，截面寬度b=h2h3，其中l(wèi)為梁的計(jì)算跨度。可根據(jù)跨數(shù)、荷載、承重、非承重選取大者或小者，一般可取b=l10，b不宜小于200mm。也不宜小于h4。次梁的截面高度h=l12l16，應(yīng)比框架主梁高度至少小50帆，可以的話(huà)，最好比主梁小100 mm。次梁的截面最好比主梁寬度小50 nm，一般可取200mm或250mm，但不應(yīng)小于150mm。主次梁相交處應(yīng)

7、注意附加鋼筋或附加吊筋的增設(shè)。3.2.3.板設(shè)計(jì)樓板韻結(jié)構(gòu)體系常用的有雙向板和單向板兩種。一般情況下，可通過(guò)次梁使樓板盡量成為雙向板結(jié)構(gòu)，這樣可以使整體受力更加合理，配筋也更加均勻，樓板厚度也可以比單向板要薄一些。通常，單向板板厚可取=上30l35，雙向板板厚可取=l35l45，可根據(jù)荷載、跨數(shù)及使用實(shí)際情況取大者或小者。一般來(lái)說(shuō)，框架結(jié)構(gòu)的樓板板厚不宜小于100 mm。另外，還要注意樓板開(kāi)洞的各種處理方法。4.結(jié)構(gòu)優(yōu)化4.1.方案階段優(yōu)化工程建設(shè)設(shè)計(jì)過(guò)程中建筑師往往為了考慮建筑的立面造型和內(nèi)部空間，反而造成建筑的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生許多不合理之處， 和不必要的浪費(fèi)。因?yàn)樵诜桨鸽A段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要根據(jù)切實(shí)可行

8、和經(jīng)濟(jì)方面的考慮與建筑師協(xié)調(diào)好。主要有以下幾方面：一、控制豎向高寬比，為了保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定并控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移，勢(shì)必要設(shè)置較剛強(qiáng)的抗側(cè)力構(gòu)件來(lái)提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，而此類(lèi)構(gòu)件的增多勢(shì)必使得材料用量增多；二、；三、柱網(wǎng)尺寸，住宅的柱網(wǎng)跨度控制在46米，廠房的柱網(wǎng)跨度控制在68米會(huì)比較經(jīng)濟(jì)合理。4.2.施工圖優(yōu)化在施工圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)階段，要重點(diǎn)注意鋼筋和某些大樣或者裝飾線(xiàn)的設(shè)計(jì)，要節(jié)約用鋼量，一是混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜過(guò)高，二是采用高強(qiáng)度鋼筋，減少鋼筋的布置形式。對(duì)于多高層建筑，柱截面可以采用變截面形式減少混凝土用量，通常每隔3-4層變一次截面。5.設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題抗震驗(yàn)算時(shí)不同的樓蓋及布置(整體性)決

9、定了采用剛性、剛?cè)?、柔性理論?jì)算?？拐痱?yàn)算時(shí)應(yīng)特別注意場(chǎng)地土類(lèi)別。8度超過(guò)5層有條件時(shí)，盡量加剪力墻，可大大改善結(jié)構(gòu)的抗震性能?？蚣芙Y(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向梁柱剛接體系，但也允許部分的框架梁搭在另一框架梁上。應(yīng)加強(qiáng)垂直地震作用的設(shè)計(jì)，從震害分析，規(guī)范給出的垂直地震作用尚存異議。框架梁、柱的混凝土等級(jí)宜相差一級(jí)。由于某些原因造成梁或過(guò)梁等截面較大時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件的最小配筋率。6.結(jié)語(yǔ)隨著我國(guó)人口的增加，住房需求將繼續(xù)大大提升，建筑行業(yè)亦會(huì)因而發(fā)展，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)以其結(jié)構(gòu)傳力明確、結(jié)構(gòu)靈活、整體性強(qiáng)、抗震能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于建筑中。從結(jié)構(gòu)形式上看，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是比較簡(jiǎn)單，但是如果在設(shè)計(jì)中考慮不周全，就會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的錯(cuò)誤，對(duì)工程造成影響，輕者金錢(qián)的損失，重者出現(xiàn)安全問(wèn)題。所以我們?cè)谧鲈O(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真仔細(xì)，如文章所述一步一步做好。參考文獻(xiàn)1呂穎、趙永彪多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期刊論文-遼寧建材 2005(5)；2王光友淺談框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)；3彭治框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題j.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009，(6)；4范俊梅鋼