鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

白文廣

【摘 要】本文對建筑結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)的基本原則進(jìn)行論述，針對建筑結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要問題進(jìn)行了較為深入的探討，得到了建筑結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)的基本原理與方法。

【關(guān)鍵詞】框架結(jié)構(gòu)；空間剛度；整體穩(wěn)定性；強(qiáng)柱弱梁；強(qiáng)剪弱彎；抗側(cè)剛度

0 引言

隨著建筑功能以及建筑造型呈現(xiàn)出的多功能以及多樣化趨勢，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的問題也日趨增加。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者應(yīng)該在遵循建筑設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，利用合理有效的方式來解決一些結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

1 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)

1.1 框架結(jié)構(gòu)的定義

所謂的框架結(jié)構(gòu)也就是指一種由梁和柱連接而成的一種承重結(jié)構(gòu)。這種框架結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，不僅有著一個(gè)良好的承重作用，還對建筑空間結(jié)構(gòu)有著良好的維護(hù)分隔的作用，從而使得建筑工程的使用功能得到有效的提高。

1.2 框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1）自重比較輕。設(shè)計(jì)這種結(jié)構(gòu)的建筑單位，可以有效的控制工程造價(jià)，降低施工成本，建筑施工的目的是提高經(jīng)濟(jì)效益，這種結(jié)構(gòu)的建筑施工可以節(jié)省大量成本，同時(shí)也可以提高建筑收益，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。

2）靈活性強(qiáng)，有利于平面空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以調(diào)整建筑平面空間布局，使其更加合理。這樣可以使建筑的空間結(jié)構(gòu)得到更充分的利用，可以擴(kuò)展更多的空間面積，提高其利用率，而且這樣的建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)也更加和諧。

3）具有增強(qiáng)穩(wěn)定性的特點(diǎn)，這樣的結(jié)構(gòu)可以使其構(gòu)件更加標(biāo)準(zhǔn)，而且可以使施工更加規(guī)范，有利于提高施工人員的技術(shù)，對這種結(jié)構(gòu)的有效利用，可以使整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)更加安全，而且對其的規(guī)范也可以提高施工人員的工作效率，從而加快施工的進(jìn)度，提企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4）框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是建筑設(shè)計(jì)者比較青睞的建筑類型。這種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，而且可以使設(shè)計(jì)師充分發(fā)揮自己的能力與構(gòu)思，可以根據(jù)施工單位的要求，在施工的過程對設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，具有靈活性，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)增加了建筑的功能，也有助于設(shè)計(jì)師提高自己的設(shè)計(jì)水平。

2 建筑框架設(shè)計(jì)遵循的基本原則

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作就是進(jìn)行建筑框架的抗震驗(yàn)算，而具體的驗(yàn)算過程中要根據(jù)不同的樓層與布置特點(diǎn)來對建筑結(jié)構(gòu)的整體剛度、柔度等進(jìn)行計(jì)算分析。在驗(yàn)算的過程中尤其要注意根據(jù)建筑場地的類別，一般在有條件時(shí)，8層或者是超過5層的建筑可以采用剪力墻，這樣能夠有效的提高建筑整體結(jié)構(gòu)的抗震能力。且框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用雙向梁柱剛接體系，并合理的運(yùn)用部分框架梁搭接在另外一方的框架梁之上。

當(dāng)需要加裝雨蓬時(shí)，其設(shè)計(jì)不能夠從建筑的填充墻中挑出。而且在設(shè)計(jì)跨度較大的雨蓬、陽臺(tái)等梁結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該著重考慮梁所承受的扭矩（以梁中心線處板承受的負(fù)向彎矩乘以梁跨度的一半）；設(shè)計(jì)梁、柱時(shí)，對應(yīng)的混凝土等級一般以相差一個(gè)級別為宜；當(dāng)出于某些特殊需要或者是其他一些原因?qū)е铝康慕孛娣e較大時(shí)，應(yīng)該對梁的最小配筋率進(jìn)行驗(yàn)算；當(dāng)采用框架結(jié)構(gòu)時(shí)，電梯井壁一般以采用粘土磚進(jìn)行砌筑為佳，但是注意不要采用磚墻來承重，應(yīng)該通過設(shè)置對應(yīng)的梁來承托墻體的重量；在電梯井的四周應(yīng)該加上構(gòu)造柱，當(dāng)建筑層高較大時(shí)，可以在門洞的上方加上圈梁；在設(shè)計(jì)建筑長度時(shí)，應(yīng)該對根據(jù)伸縮縫的具體要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，否則要采取對應(yīng)的措施來予以改善，諸如：加長構(gòu)件的配筋、改善保溫條件、增大配筋率以及設(shè)置后澆帶等方式；當(dāng)設(shè)計(jì)中采用井字梁時(shí)，由于梁的自重較大，在設(shè)計(jì)時(shí)不能忽略梁的自重；當(dāng)建筑的整體布局不夠規(guī)則時(shí)，建筑的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)建筑的整體布局來進(jìn)行合理設(shè)置，并采取針對性的細(xì)部構(gòu)造措施；當(dāng)建筑的地下水位較高時(shí)，應(yīng)該對暖溝采用防水措施，一般以U型混凝土暖溝為宜；當(dāng)需要設(shè)計(jì)地下室時(shí)，應(yīng)該采用抗?jié)B效果好的混凝土，抗?jié)B等級一般在P6或者是P8級，且混凝土中要摻入膨脹劑。

3 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)關(guān)鍵問題

3.1 梁與柱的中心線宜重合

框架結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計(jì)具有一定特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意梁與柱的中心線問題，需要注意確保梁與柱的中心線完全重合，保持一致。一旦發(fā)現(xiàn)其中心線未重合，需對其進(jìn)行及時(shí)處理，避免后期出現(xiàn)建筑質(zhì)量問題。在處理的過程中要考慮施工條件，要在不影響其他施工操作的情況下進(jìn)行處理，盡量不影響工期。中心線是否重合對建筑結(jié)構(gòu)有著重要的影響，有未重合的情況，就會(huì)對其受力產(chǎn)生不利的影響，在處理的階段施工人員需根據(jù)實(shí)際情況，選擇正確的施工技術(shù)，對中心線的偏心距進(jìn)行調(diào)整。對梁與柱的中心線的處理工作非常重要，因?yàn)橐坏┢渲行木€的偏心距超過一定數(shù)額，就會(huì)影響框架結(jié)構(gòu)的水平受力情況。

3.2 避免短柱的出現(xiàn)

框架的柱端一般同時(shí)存在著彎矩M和剪力V，長、短柱的確定是根據(jù)柱的剪跨比λ=M/Vh0 確定，（h0與彎矩平行方向柱截面有效高度）λ≤1.5時(shí)為極短柱，1.5<λ≤2時(shí)為短柱，λ>2時(shí)為長柱。試驗(yàn)表明極短柱發(fā)生剪切斜拉破壞，屬于脆性破壞，短柱多數(shù)發(fā)生剪切破壞，長柱一般發(fā)生彎曲破壞。

3.3 雙向梁柱抗側(cè)力體系的布置

框架結(jié)構(gòu)既要承受豎向荷載，又要承受水平荷載，因此必須設(shè)計(jì)成雙向梁、柱抗側(cè)力體系，并且應(yīng)具有足夠的側(cè)向剛度，以滿足規(guī)范規(guī)定的樓層層間最大位移與層高之比的限值。

4 框架設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題的應(yīng)對措施

4.1 梁、柱截面的確定

1）梁的超配筋顯示或梁的裂縫寬度>0.3或梁的撓度值大于允許值。柱的軸壓比超限或柱的超配筋顯示。此時(shí)可放大梁、柱截面尺寸或提高混凝土的標(biāo)號等級或提高鋼筋的強(qiáng)度等級，再進(jìn)一步試算。

2）部分梁、柱的構(gòu)造配筋，此時(shí)可依據(jù)梁的裂縫寬度和柱的軸壓比適當(dāng)減小梁、柱的截面尺寸再試算。

3）梁、柱的截面尺寸均滿足要求，此時(shí)可進(jìn)一步觀察梁、柱的配筋率是否合適。

4.2 框架梁柱的配筋

1）框架梁的配筋。對梁縱向鋼筋的配筋率為0.5%～1.5%較為適宜，在配筋率一定時(shí)，用較細(xì)的鋼筋可以增加混凝土的握裹面積，可減小梁的裂縫寬度，增大配筋率是減小梁裂縫的最直接方法，但是只提高混凝土的強(qiáng)度等級對梁裂縫的影響就較小。在地震作用下，為滿足強(qiáng)剪弱彎，就應(yīng)做到梁端斜截面受剪承載力高于正截面受彎承載力，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，可將梁端負(fù)彎矩筋乘以系數(shù)0.85～1.0梁中正彎距乘以 1.1～1.3，梁端箍筋的直徑可增加2mm。

2）框架柱的配筋?？蚣苤呐浣钜话愣驾^低，電算結(jié)果往往都是構(gòu)造配筋，由于抗震上強(qiáng)柱弱梁的要求，也就是要適當(dāng)增大柱的配筋而減小梁的配筋，可見，柱子承擔(dān)的責(zé)任最大。為了保證在地震時(shí)柱在最后失效。必須設(shè)計(jì)成強(qiáng)柱弱梁，人為把梁設(shè)計(jì)成相對薄弱的環(huán)節(jié)，使其破壞在先以最大限度地減少可能出現(xiàn)的損失。

5 結(jié)束語

總之，根據(jù)本文對建筑框架結(jié)構(gòu)的分析，可以發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的建筑具有很多優(yōu)勢，框架結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)是自重較輕、節(jié)省材料、整體性與安全性較好，具有良好的抗震能力。但是在設(shè)計(jì)的過程中也要考慮梁與柱的中心線問題，一旦發(fā)現(xiàn)中心線未重合，就要采取必要措施對偏心距進(jìn)行調(diào)整，否則會(huì)影響其抗震的能力，會(huì)導(dǎo)致建筑出現(xiàn)裂縫，從而影響建筑的安全性與美觀性。框架結(jié)構(gòu)在應(yīng)用的過程中靈活性也比較高，設(shè)計(jì)人員在布置建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，其基本不會(huì)因?yàn)橥饨缫蛩氐挠绊?，可以有效的提高建筑的質(zhì)量。所以，在設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)時(shí)，一定要對其幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行處理，保證其各項(xiàng)指標(biāo)合格，這樣才能提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，才能提高建筑的質(zhì)量。

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[責(zé)任編輯：鄧麗麗]