浅谈钢筋混凝土框架结构

第１１卷第２期　２０１１年４月　泰州职业技术学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔａｉｚｈｏｕ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ＶｏＩ．１１　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２０１　１　浅谈钢筋混凝土框架结构　黄勇进　（泰州市第一建设工程监理有限公司，江苏泰州２２５３００）　摘要：钢筋混凝土框架结构因为诸多优点，被广泛的运用于各种建筑之中。主要介绍钢筋混凝　土框架结构的受力特点，以及钢筋混凝土框架结构设计的一般过程。　关键词：框架结构；建筑设计；结构设计　中图分类号：ＴＵ３７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—０１４２（２０１１）０２—００５８—０３　２．１结构布置——结构方案的确定　随着建筑造型和建筑功能的要求日趋多样　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，这些问题有待进　一（１）柱网布置。框架结构的柱网布置既要满　足生产工艺和建筑平面布置的要求，又要使结构　受力合理，施工方便同。总的原则是均匀、对称、　步解决和完善Ｉ”。　１钢筋混凝土框架结构的受力特点　框架结构由梁柱杆系构成，能够承受竖向和　水平荷载作用的承重结构体系。一般设计成双向　梁柱抗侧力体系，主体结构均宜采用刚接模式　。　抗震设计时，为协调变形和合理分配内力，框架　受力合理、传力可靠。建筑平面布置主要有内廊　式、统问式、大宽度式等几种。与此相应，柱网　的布置方式可以分为内廊式、等跨式、对称不等　跨式等几种。　（２）承重框架的布置。抗震设防区，柱在两　个方向均应有梁拉结，亦即沿房屋纵横向均应布　置粱系。因此，实际的框架结构是一个空间受力　体系。但为计算分析方便起见，把实际框架结构　看成纵横两个方向的平面框架。纵向框架和横向　结构不宜设计成单跨结构［３１。　竖向荷载作用下，框架结构以梁受弯为主要　受力特点，梁端弯矩和跨中弯矩成为梁结构的控　制内力。水平荷载作用下，框架柱承担水平剪力　框架分别承受各自方向上的水平力，而楼面竖向　荷载则依据楼盖结构布置方式的不同而按不同的　方式传递。对于现浇平板楼盖，竖向荷载向距离　较近的梁上传递　。　（３）次梁的布置。洞口边（楼梯，电梯井）、　和柱端弯矩，并由此产生水平侧移，在梁柱节点　处，由于协调变形使梁端产生弯矩和剪力。因此　产生于柱上下端截面的轴力、弯矩和剪力是柱的　控制内力［４１。　在多高层建筑中，抵抗水平力成为确定和设　计结构体系的关键问题。多高层建筑中常用的结　构体系有框架，剪力墙，框架剪力墙，筒体以及　组合高层建筑随着层数和高度的增加作用对地震　作用和风荷载，高层建筑的承载能力、抗震性　能、材料用量和造价高低，与其所采用的结构体　系又密切相关。不同的结构体系适用于不同的层　数、高度和功能。　隔墙下要布置次梁。再者，在结构需要的地方，　如为满足板跨４ｍ，也要布置次梁。　（４）初步确定构件的截面尺寸。规范规定［８１：　为了保证刚度，单向板的厚度不应小于跨度的　ｌ，４ｏ（连续板）、ｆ３５（简支板）以及ｌ仃２（悬臂　板），双向板的厚度不应小于跨度的１／４５（简支　板），１／５０（连续板）。目前实际工程中板厚一般　取１００ｒａｍ和１２０ｒａｍ两种尺寸（。ｏｌ；主梁截面高度　ｈ＝（１／１０～１／１５）跨度，宽度ｂ＝（１／２～１／３）ｈ；次梁的截　面高度ｈ＝（１／１２－１／１８）跨度，宽度ｂ＝（１１２—１／３）ｈ。　同时，一般抗震设防地区的梁高ｈ不应小于　２钢筋混凝土框架结构设计的一般　过程　作者简介：黄勇进（１９７５一），男，江苏姜堰人，助理工程师　第２期　黄勇进：浅谈钢筋混凝土框架结构　５９　３５０ｒａｍ。　对于框架柱截面尺寸的估算，一般根据轴压　比限值，按照轴心受压构件来初步确定截面的　尺寸，考虑弯矩的影响，将轴力乘以１．２～１．４的　放大系数。柱截面尺寸初步确定的经验值取法：　中柱的截面高度ｈ＝１／６　Ｈ～１／１２Ｈ，截面宽度ｂ＝ｌ　ｈ～１１　１．５　ｈ，其中Ｈ为房屋层高。　２．２结构分析与设计　（１）结构分析基本原则。结构按承载能力极　限状态计算和按正常使用极限状态验算时，应按　国家现行有关标准规定的作用ｆ荷载）对结构的整　体进行作用（荷载）效应分析；必要时，尚应对结　构中受力状况特殊的部分进行更详细的结构分析。　结构分析中所采用的各种简化和近似假定，　应有理论或试验的依据，或经工程实践验证。计算　结果的准确程度应符合工程设计的要求。结构分析　应符合下列要求：满足力学平衡条件；在不同程度　上符合变形协调条件，包括节点和边界的约束条　件；采用合理的材料或构件单元的本构关系。　（２）结构分析的方法。结构分析时，宜根据　结构类型、构件布置、材料性能和受力特点等选　择下列方法：线弹性分析方法；考虑塑性内力重　分布的分析方法；塑性极限分析方法；非线性分　析方法；试验分析方法。　结构设计的内容一般包括屋盖、楼盖的设　计；框架设计；基础设计三大部分。　３钢筋混凝土框架结构设计的几个　沣音●占　—－■一，‘　、，ｌ＇、　根据框架结构的自身特点，在进行建筑、结　构设计时，国际上流行采用“三统一”的原则，　即“统一柱面、统一层高、统一荷载”的模式设　计【　。　在体系的选择方面：　（１）由于在发生地震时，框架柱首当其冲，　一旦出现塑性铰，将危及该柱距范围内的上层建　筑，并可能引起相邻柱距范围的上层建筑连续倒　塌，所以框架结构不宜采用单跨形式；且纵横两　个方向的水平地震作用都由抗侧力构件承担，结　构应设计成双向框架体系；　（２）框架结构的柱与梁宜上下左右贯通，不　宜采用复式框架；以及砖混框一剪结构。　（３）在填充墙的布置方面：宜采用轻质材　料，且应避免形成上、下层刚度变化过大；避免　形成短柱；减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。　在建筑设计方面：　（１）要先对建筑外观、建筑面积、建筑高　度、层高和室内净高进行设计；　（２）然后对局部进行设计，如地下室墙身、　楼地面、顶棚、屋面、楼面、坡面及楼梯位置，　消防要求等进行设计。各部分都要按照规范要求　进行设计。　（３）最后要明确框架结构的抗震级数，采用　规则结构以利于房屋抗震，按照“三统一”的原　则，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸，以及　基础的选定。　在结构设计方面：　（１）首先根据不同的设计要求选取不同的荷　载代表值来进行承载力计算　（２）进行变形验算。　（３）进行横向水平与纵向水平地震的作用计算。　在地基基础设计时：　（１）首先要正确地阅读和使用地质报告熟悉　勘察报告的主要内容，了解勘察结论和计算指标　的可靠程度，进而判断报告中的建议对该项工程　的适用性。这里，要把场地的工程地质条件与拟　建建筑物的具体情况和要求联系起来进行综合分　析。在满足承载力和变形的基本要求下，尽量采　用比较经济的天然地基上的浅基础。地基持力层　的选择应从地基基础和上部结构的整体性出发，　综合考虑场地土层的分布情况及稳定性，土层的　物理力学性质，建筑物的体型、结构类型和荷载　性质与大小，还要考虑地下水的影响＿９１。　（２）一般先由地基承载力和变形确定基础底　面尺寸，然后再进行基础截面设计验算。基础高　度由混凝土抗冲切和剪切条件确定，基础配筋则　由基础验算截面的抗弯能力确定。除满足计算要　求以外，还要满足一些规范规定的构造要求。要　注意的是，在确定基础底面尺寸或计算基础沉降　时，应考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的　作用；而在进行基础截面设计中，应采用不计上　覆土重力作用时的地基净反力进行计算。　（３）在地基处理时，要针对地质报告条件和　水文地质条件选用合适的地基处理方法。要特别　注意所选的方法必须符合土力学的基本原理和重　泰州职业技术学院学报　第２期　视当地的实际工程经验。要有长期荷载重心和基　优秀作品。　础形心尽量相重合的概念。要有基础整体性的概　念，通过增设基础连系梁和基础圈梁等措施来保　参考文献：　证。（　０ｌ　［１】沈蒲生．建筑工程毕业设计指南　．北京：高等教育出版社，　最后，设计人员还要进行“三水准、两阶　２ｏｏ７．　段”设计方法进行抗震设计：　［２】混凝土结构设计规范（ＧＢ　５００１０—２００２）［ｓ】．北京：中国建筑　（１）做好“强柱弱梁”的设计。由于框架　工业出版社，２００２．　柱受轴向压力作用，其延性通常比梁的延性小，　【３】建筑抗震设计规范（ＧＢ　５００１　１－２００１）［Ｓ］．北京：中国建筑工　一旦框架柱先于框架梁出现塑性铰，就会产生较　业出版社、２００２．　大的层间位移，甚至形成同层各柱上下端同时出　ｆ４１东南大学．混凝土结构（上册）（第三版）ｆ￣【】．北京：中国建筑　工业出版社，２００５．　现塑性铰的“柱铰结构”，从而危及结构承受垂　ｆ５Ｊ｛篱售蓉．钢筋混凝土框架结构设计有关问题的初步探讨【Ｊ］．　直荷载的能力　山西建筑，２００８，３４（１）：８５—８６．　（２）做好“强剪弱弯”的设计。为了防止　【６】东南大学，天津大学，同济大学．混凝土结构设计原理【Ｍ］．　梁端，柱端在弯曲屈服前出现脆性剪切破坏，在　北京：中国建筑工业出版社，２００３．　设计中要求做到“强剪弱弯”亦即构件的受剪　【７］趔贼混凝土｛耕　习哩呻上　同　学出版　Ｏ　承载力要大于构件弯曲时实际达到的剪力。　【８］钟彩霞．浅析框架结构设计阴．广州科技建筑与设计专版，　２００７，１６７：８９—９０．　４结束语　１吴有来．浅谈地基处理及基础设计［Ｊ】．广东建材建筑设　计与装饰，２００６，１　１：９５～９７．　钢筋混凝土框架结构设计中仍有许多需要注　【１０】赵明华．基础工程【ＭＪ．北京：高等教育出版社，２００４．　意的问题，只有熟练地掌握相关规范，并具有良　好的结构概念，才能设计出即安全又经济适用的　（责任编辑施翔）　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ａｂｏｕｔｔｈｅＲｇｉｎｆｏｒｅｅｄ　ＣｏｎｃｒｅｔｅＦｒａｍｅ　Ｓｔｍｅｔｍ＇ｅ　ＨＵＡＮＧＹｏｎｇ－ｊｉｎ　（Ｔｈｅ　Ｆｉｒｓｔ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ　ＯｆＴａｉｚｈｏｕ，Ｔａｉｚｈｏｕ　Ｊｉａｎｇｓｕ　２２５３００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂ耐　Ｉｔ　ｉｓ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｆｒａｍｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｈａｓ　ｌｏｔｓ　ｏｆ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｍａｎｙ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆｂｕｉｌｄ－　ｉｎｇｓ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎ￣ｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐｏｒｔａｌ　ｆｌａｍｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｔｒｅｓｓ　ｆｏｒｍ．Ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｒａｍｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙ　Ⅻ妇：￣－ａｎｌｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　（上接第４３页）　Ｔｅ￣ｈｉｎｇｏｆ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｍａｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　ＺＨＡＮＧＹａ－ｐｉｎｇ　（Ｔａｉｚｈｏｕ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｔａｉｚｈｏｕ　Ｊｉａｎｇｓｕ　２２５３００，ＣｈｉｎａＪ　Ａｂｓｔｍｃｔ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ａ　ｃｏｒｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｆｏｒ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏＩ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ．ｉｔｓ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｗｉｌｌ　ａｆ－　ｆｅｅｔ　ｐｕｐｉｌｓ’ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｓｋｉｌｌｓ，ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｆｅｒ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎ　ｃｈｏｏｓｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ，ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ，ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍｅｄｉｍｕ。　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ；ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ；ｃｏｕｒｓｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ；ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ