钢筋混凝土框架结构的技术特点及其设计要点探讨

钢筋混凝土框架结构的技术特点及其设计要点探讨

【摘要】本文对建筑结构框架设计的基本原则进行论述，针对建筑结构框架结构设计中的几个主要问题进行了较为深入的探讨，得到了建筑结构框架设计的基本原理与方法。

【关键词】框架结构；空间刚度；整体稳定性；强柱弱梁；强剪弱弯；抗侧刚度

0 引言

随着建筑功能以及建筑造型呈现出的多功能以及多样化趋势，建筑结构设计中遇到的问题也日趋增加。因此，建筑结构设计者应该在遵循建筑设计规范的基础上，利用合理有效的方式来解决一些结构方案设计中的重点与难点。

1 钢筋混凝土框架结构的技术特点

1.1 框架结构的定义

所谓的框架结构也就是指一种由梁和柱连接而成的一种承重结构。这种框架结构在实际应用的过程中，不仅有着一个良好的承重作用，还对建筑空间结构有着良好的维护分隔的作用，从而使得建筑工程的使用功能得到有效的提高。

1.2 框架结构的特点

1）自重比较轻。设计这种结构的建筑单位，可以有效的控制工程造价，降低施工成本，建筑施工的目的是提高经济效益，这种结构的建筑施工可以节省大量成本，同时也可以提高建筑收益，具有较强的经济性。

2）灵活性强，有利于平面空间结构的设计，可以调整建筑平面空间布局，使其更加合理。这样可以使建筑的空间结构得到更充分的利用，可以扩展更多的空间面积，提高其利用率，而且这样的建筑内部结构也更加和谐。

3）具有增强稳定性的特点，这样的结构可以使其构件更加标准，而且可以使施工更加规范，有利于提高施工人员的技术，对这种结构的有效利用，可以使整个建筑结构更加安全，而且对其的规范也可以提高施工人员的工作效率，从而加快施工的进度，提企业的经济效益。

4）框架结构设计也是建筑设计者比较青睐的建筑类型。这种结构稳定性高，而且可以使设计师充分发挥自己的能力与构思，可以根据施工单位的要求，在施工的过程对设计进行修改，具有灵活性，这种结构的设计增加了建筑的功能，也有助于设计师提高自己的设计水平。

2 建筑框架设计遵循的基本原则

建筑结构设计的一项重要工作就是进行建筑框架的抗震验算，而具体的验算过程中要根据不同的楼层与布置特点来对建筑结构的整体刚度、柔度等进行计算分析。在验算的过程中尤其要注意根据建筑场地的类别，一般在有条件时，8层或者是超过5层的建筑可以采用剪力墙，这样能够有效的提高建筑整体结构的抗震能力。且框架结构设计中应尽量采用双向梁柱刚接体系，并合理的运用部分框架梁搭接在另外一方的框架梁之上。

当需要加装雨蓬时，其设计不能够从建筑的填充墙中挑出。而且在设计跨度较大的雨蓬、阳台等梁结构时，应该着重考虑梁所承受的扭矩（以梁中心线处板承受的负向弯矩乘

以梁跨度的一半）；设计梁、柱时，对应的混凝土等级一般以相差一个级别为宜；当出于某些特殊需要或者是其他一些原因导致量的截面积较大时，应该对梁的最小配筋率进行验算；当采用框架结构时，电梯井壁一般以采用粘土砖进行砌筑为佳，但是注意不要采用砖墙来承重，应该通过设置对应的梁来承托墙体的重量；在电梯井的四周应该加上构造柱，当建筑层高较大时，可以在门洞的上方加上圈梁；在设计建筑长度时，应该对根据伸缩缝的具体要求来进行设计，否则要采取对应的措施来予以改善，诸如：加长构件的配筋、改善保温条件、增大配筋率以及设置后浇带等方式；当设计中采用井字梁时，由于梁的自重较大，在设计时不能忽略梁的自重；当建筑的整体布局不够规则时，建筑的框架结构设计应该根据建筑的整体布局来进行合理设置，并采取针对性的细部构造措施；当建筑的地下水位较高时，应该对暖沟采用防水措施，一般以U型混凝土暖沟为宜；当需要设计地下室时，应该采用抗渗效果好的混凝土，抗渗等级一般在P6或者是P8级，且混凝土中要掺入膨胀剂。

3 框架结构设计中需要注意的几个关键问题

3.1 梁与柱的中心线宜重合

框架结构的建筑设计具有一定特点，在设计时需要注意梁与柱的中心线问题，需要注意确保梁与柱的中心线完全重合，保持一致。一旦发现其中心线未重合，需对其进行及时处理，避免后期出现建筑质量问题。在处理的过程中要考虑施工条件，要在不影响其他施工操作的情况下进行处理，尽量不影响工期。中心线是否重合对建筑结构有着重要的影响，有未重合的情况，就会对其受力产生不利的影响，在处理的阶段施工人员需根据实际情况，选择正确的施工技术，对中心线的偏心距进行调整。对梁与柱的中心线的处理工作非常重要，因为一旦其中心线的偏心距超过一定数额，就会影响框架结构的水平受力情况。

3.2 避免短柱的出现

框架的柱端一般同时存在着弯矩M和剪力V，长、短柱的确定是根据柱的剪跨比λ=M/Vh0 确定，（h0与弯矩平行方向柱截面有效高度）λ≤1.5时为极短柱，1.5<λ≤2时为短柱，λ>2时为长柱。试验表明极短柱发生剪切斜拉破坏，属于脆性破坏，短柱多数发生剪切破坏，长柱一般发生弯曲破坏。

3.3 双向梁柱抗侧力体系的布置

框架结构既要承受竖向荷载，又要承受水平荷载，因此必须设计成双向梁、柱抗侧力体系，并且应具有足够的侧向刚度，以满足规范规定的楼层层间最大位移与层高之比的限值。

4 框架设计关键问题的应对措施

4.1 梁、柱截面的确定

1）梁的超配筋显示或梁的裂缝宽度>0.3或梁的挠度值大于允许值。柱的轴压比超限或柱的超配筋显示。此时可放大梁、柱截面尺寸或提高混凝土的标号等级或提高钢筋的强度等级，再进一步试算。

2）部分梁、柱的构造配筋，此时可依据梁的裂缝宽度和柱的轴压比适当减小梁、柱的截面尺寸再试算。

3）梁、柱的截面尺寸均满足要求，此时可进一步观察梁、柱的配筋率是否合适。

4.2 框架梁柱的配筋

1）框架梁的配筋。对梁纵向钢筋的配筋率为0.5%～1.5%较为适宜，在配筋率一定时，用较细的钢筋可以增加混凝土的握裹面积，可减小梁的裂缝宽度，增大配筋率是减小梁裂缝的最直接方法，但是只提高混凝土的强度等级对梁裂缝的影响就较小。在地震作用下，为满足强剪弱弯，就应做到梁端斜截面受剪承载力高于正截面受弯承载力，在具体设计时，可将梁端负弯矩筋乘以系数0.85～1.0梁中正弯距乘以1.1～1.3，梁端箍筋的直径可增加2mm。

2）框架柱的配筋。框架柱的配筋一般都较低，电算结果往往都是构造配筋，由于抗震上强柱弱梁的要求，也就是要适当增大柱的配筋而减小梁的配筋，可见，柱子承担的责任最大。为了保证在地震时柱在最后失效。必须设计成强柱弱梁，人为把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏在先以最大限度地减少可能出现的损失。

5 结束语

总之，根据本文对建筑框架结构的分析，可以发现这种结构的建筑具有很多优势，框架结构最大的优点是自重较轻、节省材料、整体性与安全性较好，具有良好的抗震能力。但是在设计的过程中也要考虑梁与柱的中心线问题，一旦发现中心线未重合，就要采取必要措施对偏心距进行调整，否则会影响其抗震的能力，会导致建筑出现裂缝，从而影响建筑的安全性与美观性。框架结构在应用的过程中灵活性也比较高，设计人员在布置建筑结构时，其基本不会因为外界因素的影响，可以有效的提高建筑的质量。所以，在设计框架结构时，一定要对其几个关键问题进行处理，保证其各项指标合格，这样才能提高建筑结构的稳定性，才能提高建筑的质量。