钢筋混凝土多层框架结构设计(1)

钢筋混凝土多层框架结构设计探讨摘要：针对钢筋混凝土框架结构的设计，探讨了结构计算及设计、构造措施方面一些需要注意的问题。

关键词：钢筋混凝土；框架结构；设计

中图分类号：tu375 文献标识码：a文章编号：

abstract: based on the analysis of reinforced concrete frame structure design, this paper discusses the structure calculation and design, structural measures some problems needing attention.

key words: reinforced concrete; frame structure; design

随着我国建筑造型和建筑功能要求日渐先进且多样化，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，给建筑结构设计人员造成一定的困难和挑战，因而作为一个结构设计者需要在严格遵循各种规范、规定的前提下，大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点。

1、截面尺寸的选择

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、框架计算简图不合理

无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋置较深,在0.05m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层1输入。以南京某办公楼为例,该项目为3层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为ll类:层高3.3m,基础埋深4.0m基础高度0.8m,室内外高差

0.45m。根据《抗震规范》第6.12条,在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计者按3层框架房屋计算,首层层高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在0.05m处的基础拉梁顶面基础拉梁的断面和配筋按构造设计。基础按中心受压计算。显然,选取这样的计算简图是不妥当的。因为,第一,按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;第二,《混凝土结构设计规范》(gb50010一2002)第7.3.11条规定,框架结构底柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。工程设计经验表明,这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算,即将基础拉梁层按层1输入,拉梁上如作用有荷载,应将荷载一并输入。这样,计算剪力的首层层高为h1-4—0.8—0.05=3.15m,层2层高为3.35m,层3、4层高为3.3m。

3框架结构方案构思时应注意的问题

3.1结构的简单性。

结构简单是指结构具有直接和明确的传力途径，结构的计算模型、内力和位移分析以及限制薄弱部位出现都易于把握。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。

3.2结构的规则和均匀性。

沿建筑物竖向，建筑造型和结构布置比较均匀，避免刚度。承载能力和传力途径的突变，以限制结构在竖向某一楼层或极少数几个楼层出现敏感的薄弱部位，这些部位将产生过大的应力集中或过大的变形，容易导致结构过早倒塌；建筑平面比较规则，平面内结构布置比较均匀，使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递，并使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与刚度之间的偏心。

3.3结构的刚度和抗震能力。

结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用，通常，可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力；另外还要使结构具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。

3.4结构的整体性。

多、高层建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构，而且要使这些子结构能协同承受地震作用，特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或各抗侧力子结构水平变形特征不同时，整个结构就要依靠楼盖使各抗侧了子结构能协同工作。楼盖体系提供足够的面内刚度和抗力，并与竖向各子结构有效连接，当结构空旷、平面狭长或平面凸凹不规则或楼盖开大洞口时，更应特别注意；多、高层建筑结构基础的整体性以及基础与上部结构的可靠连接是结

构整体性的重要保证。

4框架结构设计中应注意的其它问题

4.1在框架结构中不允许采用两种不同的结构型式，楼、电梯间、局部突出屋顶的房间，均不得采用砖墙承重。因为框架结构是一种柔性结构体系，而砖混结构是一种刚性结构。为了使结构的变形相互协调，不应采用不同结构混合受力。

4.2加强短柱的构造措施。

在工程施工过程中顶棚可能要吊顶或其它装修，甲方为了节约开支。往往要求柱间填充墙不到顶或者是在墙上任意开门窗洞，这样往往会造成短柱。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，从而引起建筑物或构筑物的破坏甚至倒塌。所以在设计中应采取如下措施：1）尽量减弱短柱的楼层约束，如降低相连梁的高度、梁与柱采用铰接等；

2）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≤150mm；

3）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。

4.3由于建筑的需要，有时需要框架梁外挑，且梁下设置钢筋混凝土柱，在柱的内力和配筋计算中，有些设计人员对其受力概念不清，误认为此柱为构造柱，并且其配筋为构造配筋，悬臂梁也未按计算配筋，这样有可能导致水平荷载作用下承载力不足，为事故的发生埋下隐患。实际上，在结构的整体计算中，此柱为偏心受压构

件，柱与梁端交接处类似于框架梁、柱节点，应考虑悬臂梁梁端的协调变形。所以对于此柱应作为竖向构件参与结构的整体分析，并且柱与梁端交接处应按框架梁、柱的节点处理。从概念设计上着手时应注意几个问题。

4.3.1关于“强柱弱梁”节点。这是为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的

大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此，当建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯距按“强柱弱梁”原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。

4.3.2关于“强剪弱弯”措施：强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够