混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

姜良金

摘要：框架結(jié)構(gòu)是指由梁和柱以鋼筋相連接而成，構(gòu)成承重體系的結(jié)構(gòu)，即由梁和柱組成框架共同抵抗使用過(guò)程中出現(xiàn)的水平荷載和豎向荷載?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的房屋墻體不承重，僅起到圍護(hù)和分隔作用。

關(guān)鍵詞：混凝土;框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)有：空間分隔靈活，自重輕，節(jié)省材料;具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點(diǎn)，利于安排需要較大空間的建筑結(jié)構(gòu);框架結(jié)構(gòu)的梁、柱構(gòu)件易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化，便于采用裝配整體式結(jié)構(gòu)，以縮短施工工期;采用現(xiàn)澆混凝土框架時(shí)，結(jié)構(gòu)的整體性、剛度較好，設(shè)計(jì)處理好也能達(dá)到較好的抗震效果，而且可以把梁或柱澆筑成各種需要的截面形狀。但同時(shí)，框架結(jié)構(gòu)也有以下缺點(diǎn)：框架節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中顯著;框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小，屬柔性結(jié)構(gòu)框架，在強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生水平位移較大，易造成嚴(yán)重的非結(jié)構(gòu)性破壞，吊裝次數(shù)多，接頭工作量大，工序多，浪費(fèi)人力，施工受季節(jié)、環(huán)境影響較大;不適宜建造超高層建筑，框架是由梁柱構(gòu)成的桿系結(jié)構(gòu)，其承載力和剛度都較低，特別是水平方向的（即使可以考慮現(xiàn)澆樓面與梁共同工作以提高樓面水平剛度，但也是有限的），它的受力特點(diǎn)類似于豎向懸臂剪切梁，其總體水平位移上大下小，但相對(duì)于各樓層而言，層間變形上小下大，設(shè)計(jì)時(shí)如何提高框架的抗側(cè)剛度及控制好結(jié)構(gòu)側(cè)移為重要因素。

一、工程概況

其建筑規(guī)模為：建筑面積為5532m2;一共六層，其中建筑高度是19m;1到6層的層高均為3m，室內(nèi)外高差1m。其結(jié)構(gòu)形式為：框架結(jié)構(gòu)。其所處地區(qū)氣象條件為：基本風(fēng)壓：0.45kN/m2，基本雪壓：0.50kN/m2。其所處地區(qū)地質(zhì)條件：地下水位：土層和地下水對(duì)混凝土和混凝土內(nèi)的鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)等沒(méi)有腐蝕性。

二、結(jié)構(gòu)布置與結(jié)構(gòu)選型

結(jié)構(gòu)布置要遵循以下原則：布置要盡可能勻稱;結(jié)構(gòu)的受力要明確;承重隔墻宜采用輕質(zhì)材料;構(gòu)件類型、尺寸百的規(guī)格要盡量減少。

結(jié)構(gòu)選型要遵循以下原則：適應(yīng)建筑功能的要求 對(duì)于有些公共建筑，其功能有視聽要求，如：體育館為復(fù)保證較好的觀看視覺(jué)效果，比賽大廳內(nèi)不能設(shè)柱，必須采用大跨度結(jié)構(gòu);大型超市為滿足購(gòu)物的需要，室內(nèi)空間具有流動(dòng)性和靈活性，所以應(yīng)采用框架結(jié)構(gòu);滿足建筑造型的需要 對(duì)于建筑造型復(fù)雜、平面和立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)選型制，要按實(shí)際需要在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫，形成較多有規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元;充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢(shì) 每種結(jié)構(gòu)形式都有各自的特點(diǎn)和不足，有其各自的適用范圍，所以要結(jié)合建筑設(shè)計(jì)的具體情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型;盡可能降低造價(jià)。

三、梁柱尺寸估算及一榀框架的選取

1.框架梁截面尺寸估算

截面高度按計(jì)算跨度的1/12～1/8確定;截面寬度按截面高度的1/3～1/2確定，且不宜小于200mm;

2.框架柱截面尺寸，按下面兩式確定：

q：折算出的樓層單位面積上的均布荷載值;

S：框架柱負(fù)載范圍;

N：柱軸向壓力;

n：驗(yàn)算截面以上的總樓層數(shù);

μ：規(guī)范允許的軸壓比，按0.75取值;

A：框架柱截面面積。

3一榀框架的選取：

盡量規(guī)則，能夠體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)受力的特點(diǎn)和特性。

四、豎向荷載計(jì)算

1.計(jì)算樓板恒荷載和活荷載;

2.板傳荷載計(jì)算：將荷載等代成矩形，再計(jì)算彎矩

3.梁線荷載計(jì)算：板傳荷載+梁荷載+梁粉刷

4.柱縱向集中荷載的計(jì)算：板傳荷載+梁荷載+梁粉刷+墻荷載

五、水平荷載內(nèi)力計(jì)算

風(fēng)荷載位移驗(yàn)算框架在風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算采用D值法。

地震荷載計(jì)算首先計(jì)算結(jié)構(gòu)基本自振周期結(jié)構(gòu)，基本周期的計(jì)算采用的是頂點(diǎn)位移法。然后對(duì)水平地震及層間剪力進(jìn)行計(jì)算，一般采用底部剪力法進(jìn)行計(jì)算水平地震作用。然后完成水平地震的層間位移驗(yàn)算。最后對(duì)選取的一榀框架進(jìn)行水平地震作用的的框架內(nèi)力分析。

六、豎向荷載內(nèi)力計(jì)算

先計(jì)算恒載桿端彎矩，進(jìn)行恒載桿端彎矩分配，之后進(jìn)行恒載跨中彎矩計(jì)算、恒載桿端剪力計(jì)算和恒載桿端內(nèi)力計(jì)算;再計(jì)算活載桿端彎矩，進(jìn)行活載桿端彎矩分配，之后進(jìn)行活載跨中彎矩計(jì)算、活載桿端剪力計(jì)算和活載桿端內(nèi)力計(jì)算。

七、內(nèi)力組合

內(nèi)力組合是把各種工況下的結(jié)構(gòu)（各構(gòu)件）的內(nèi)力按一定規(guī)律（疊加或組合），找出各構(gòu)件的最不利內(nèi)力以供構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算。譬如對(duì)框架柱分別進(jìn)行最大軸力下最大彎矩、最小彎矩;最小軸力下最大彎矩、最小彎矩等.其目的就是為了找出各構(gòu)件的最不利內(nèi)力。

因?yàn)樵诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，從上面提到的最大內(nèi)力出發(fā).我們知道內(nèi)力有多種，比如彎矩、軸力、剪力等.因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)截面控制的需要選擇最不利的控制內(nèi)力。

八、梁柱配筋計(jì)算

1.梁正截面配筋計(jì)算

梁正截面配筋計(jì)算時(shí)負(fù)彎矩可以按照矩形截面設(shè)計(jì)，正彎矩則按照梯形截面設(shè)計(jì)。

2.梁斜截面配筋計(jì)算

梁斜截面先進(jìn)行截面尺寸驗(yàn)算，然后根據(jù)構(gòu)造進(jìn)行配筋。

3.柱正截面配筋計(jì)算

柱柱正截面配筋通常采用對(duì)稱配筋，彎矩采用柱上下端的最大值。根據(jù)框架柱軸壓比及剪跨比進(jìn)行驗(yàn)算，然后對(duì)框架柱進(jìn)行配筋計(jì)算。

4.柱斜截面配筋計(jì)算

柱斜截面配筋計(jì)算首先驗(yàn)算柱截面尺寸，然后對(duì)斜截面承載力進(jìn)行計(jì)算，按照構(gòu)造進(jìn)行配筋。

九、板的計(jì)算、樓梯設(shè)計(jì)及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

板的計(jì)算，首先試判斷選取板的類型，然后進(jìn)行荷載統(tǒng)計(jì)，最后對(duì)板的配筋進(jìn)行計(jì)算。樓梯設(shè)計(jì)首先進(jìn)行梯段板設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行平臺(tái)板計(jì)算和平臺(tái)梁計(jì)算。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，先確定基礎(chǔ)底面尺寸，再驗(yàn)算基礎(chǔ)高度，之后進(jìn)行基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算

十、總結(jié)

混凝土框架結(jié)構(gòu)是多層建筑中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)型式，它大多采用現(xiàn)澆式，具有剛度大、整體性和抗震性較好等特點(diǎn)，能很好滿足使用要求。結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長(zhǎng)的使用時(shí)期內(nèi)需要承受設(shè)備、人群等使用荷？d，經(jīng)受風(fēng)、雪、冰、雨、日照或土壓力、地震等環(huán)境荷載的作用，它們安全可靠與否，不僅影響到人們的財(cái)產(chǎn)安全，而且還常常關(guān)系到人身安危。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：臨沂大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院）