混凝土框架厂房结构设计要点

混凝土框架厂房结构设计要点

摘要：框架结构是由横梁和立柱组成的杆件体系，是最常见的承重结构体系。由于框架结构柱网布置灵活，能获得较大的使用空间，在办公楼、教学楼、住宅楼、公寓以及商业建筑中常常采用。本文结合混凝土框架设计过程和实际工程设计经验，详细阐述了钢筋混凝土框架厂房结构设计方案的选择及设计要点

关键词：混凝土框架；厂房；荷载；框架柱；节点构造

一、混凝土框架厂房结构特点

工业厂房框架结构一般是由屋盖结构、框架柱、框架梁、吊车梁、制动梁或制动桁架、各种支撑以及墙架等构件组成的一种大空间体系。混凝土框架结构的方案确定时，要明确结构力的传递路线，这样就可以更好地发挥结构的工作效能，大大的减少所耗费的建筑材料。在厂房结构选择时，厂房的承重结构通常采用框架体系，框架结构不仅横向刚度大，而且能够在内部形成矩形空间，便于吊车的运行，能满足使用上的要求。而且对于厂房采用框架结构有着诸多的优点，如结构轻巧、便于布置；能形成较大的使用空间；整体性好；施工方便且较为经济，因此在工程建设中被广泛采用。

二、结构设计方案的选择

单层厂房的框架结构主要由框架柱、框架梁组成，组成各个小框架，框架之间有屋面板、屋盖支撑、托架等纵向结构相互连接在一起，所以框架结构实际上是空间工作体系，因此按照空间工作来计算更加经济合理。

厂房的框架结构，必须考虑作用在横向框架结构上的荷载，荷载分为永久荷载和可变荷载两种。明确各种荷载，才能更好的分析框架结构内力，有利于框架结构设计的优化。框架结构的厂房，其平面屋架的刚度和稳定性比较差，承受不了水平的荷载。所以，为了使屋架结构有足够的空间刚度和稳定性，必须在屋架间设置支撑系统，用以承受水平方向的荷载。在设计厂房时，柱是厂房重要的承重构件。厂房的产品、生产车间的性质、生产规模、生产线安排以及吊车的位置、吊车的吨位大小和数量直接决定了柱、梁的材料和截面尺寸。混凝土框架结构在柱的设计上，原则是纵向钢筋的直径大、间距大，但间距不应大于200。为了满足限制轴压比的要求，柱应尽量采用高强度混凝土，减少断面尺寸。

在框架结构的设计中，要注意交通组织及疏散设计。对于多层厂房，各个楼层应两端设有楼梯，两端均有走廊，同时还要配有客货电梯。走廊的宽度应符合建筑防火和人流畅通要求，考虑到人员畅通和生产需要的原则，走廊宽度应满足最小宽度的要求。再者就是厂房的采光通风，对于多层厂房，宽度比较小，因此采用自然通风和采光。又因为是框架结构，在外墙上可以开较大的窗洞口，因此除了在第一层恒温室的一侧外，其余外墙上均可以安装高度较高、宽度较大的窗，

这样有利于工作车间通风良好，采光均匀。

三、混凝土框架厂房结构设计要点

（一）框架柱构造要求

影响框架柱延性耗能的主要因素可归纳为柱剪跨比、轴压比和箍筋配置等，对此规范都做了具体规定，如柱剪跨比宜大于2；柱截面高宽比不宜大于3。柱剪跨比不大于 2 时，应按短柱进行相关处理。柱可沿全高分阶段改变截面尺寸和混凝土强度等级，但不宜在同一楼层同时改变截面尺寸和混凝土强

度等级。

二级抗震等级框架柱的各部位以及三级抗震等级柱的底部的受力钢筋宜采用机械连接接头，也可采用绑扎搭接或焊接接头；其他情况可采用绑扎搭接或焊

接接头；钢筋连接接头宜避开有抗震设防要求的梁端、柱端箍筋加密区(即塑性铰区)，当无法避开时，应采用I级或Ⅱ级机械连接接头，且接头百分率不应大于50％。

（二）框架梁构造要求

框架梁不设弯起钢筋，全部剪力由箍筋和混凝土承担。框架梁的配筋率、配筋布置以及抗震设计时，梁端箍筋的加密区长度、箍筋最大间距和最小直径应符

合《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》的有关规定。

应当注意，为使梁端塑性铰区截面有比较大的曲率延性和良好的转动能力，成为延性耗能梁，梁端混凝土受压区高度应满足以下要求：一级框架梁，X≤

0.25h，二、三级框架梁，X≤0.35h。为减小框架梁端塑性铰区范围内的相对受压区高度，塑性铰区截面底部必须配置受压钢筋。受压钢筋的面积除按计算确定外，与顶面受拉钢筋面积的比值还应满足以下要求：一级框架梁，A′s/As≥0.5，二、三级框架梁，A′s/As≥0.3。

（三）节点构造要求

在竖向荷载和地震作用下，框架梁柱节点主要承受柱传来的轴向力、弯矩、剪力和梁传来的弯矩、剪力。节点区的破坏形式为由主拉应力引起的剪切破坏。如果节点未设箍筋或箍筋不足，则由于其抗剪能力不足，节点区出现多条交叉斜裂缝，斜裂缝间混凝土被压碎，柱内纵向钢筋压屈，所以应该重视框架梁、柱节点核心区的设计。

框架梁、柱节点核心区应符合下列要求：

1、应根据《建筑抗震设计规范》GB50011 附录D．2 的规定，分别按节点的内、外核心区验算节点受剪承载力；

2、节点内核心区的配箍量及构造要求同普通框架；

3、节点外核心区（两向宽扁梁相交面积扣除柱截面面积部分），对于中柱节点可配置附加水平箍筋及竖向拉筋，拉筋勾住宽扁梁纵向钢筋并与之绑扎；拉筋直径：一、二级抗震等级不宜小于10mm，三、四级抗震等级不宜小于8mm；当核心区受剪承载力不能满足计算要求时，可配置附加腰筋。

（四）混凝土框架结构的计算

随着科技水平的提高，计算机应用技术也在不断的提高，并且计算机技术被广泛的应用于各个领域，在混凝土框架结构的设计计算中也应用了计算软件，这样在很大程度上减轻了员工的工作量，也提高了整体的工作效率和数据的准确性。但是，计算机软件的应用过于模式化，很多具体的数据采集和规范之类的工作还是需要工作人员人工进行的。

1、对计算简图进行处理

在框架结构的计算中，计算结果直接受到计算简图选取质量的影响，因此我们要慎重的处理计算简图。比较典型的处理是对基础梁计算简图的处理，通常情况下，基础梁是设置在基本高度范围之内的，作为建筑基础的一部分，这时对结构底层的计算应该从基础顶面计算到第一层楼楼板顶面，这一高度才是结构底层的高度。同时，基础梁所承载的荷载只来自于上部墙体，因此，构造能够满足普通梁荷载量的要求就能够保证基础梁的安全承载。

但是，当基础埋深过大时，为了减少底层的计算高度和底层的位移，设计者往往在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时，基础拉梁应作为一层输入，底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度，二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板，应开洞处理，并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用，若因此造成底层框架柱形成短柱，应采取构造措施予以加强。

2、结构计算参数的处理

首先，结构周期系数。混凝土框架结构由于会有填充墙存在，这样就会导致结构中实际的刚度将会大大大于计算时的广度，导致实际周期会小于计算周期，故而，导致在这种数据情况下所计算出来的地震作用效应会较实际值偏小，最终会使结构安全系数下降，所以我们在进行混凝土结构刚度计算时要适当的进行周期系数折减，通常情况下，折减的系数可以根据结构中填充墙所使用的材料以及数量来选取折减系数，一般都是0.7一0.9，这样通过折减以后的系数进行抗震