1、对钢筋混凝土框架结构设计的分析 摘要：为了保证框架结构的抗震安全，结构应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等性能。设计中应合理地布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应；平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小（不应在同一层同时改变构件的截面尺寸和材料强度），避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。 关键词：钢筋混凝土 框架结构设计 1 框架结构体系的特点 1.1 建筑平面布置灵活，使用空间大。 1.2 延性较 好。 1.3 整体侧向刚度较小，水平力作用下侧向变形较大（呈剪切型）。所以建筑高度受到限制。 1
2、.4 非结构构件破坏比较严重。 2 钢筋混凝土结构设计的要点 2.1 水平荷载逐渐成为钢筋混凝土结构设计的控制因素在低层住宅中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着钢筋混凝土结构设计 ;而在小高层住宅中，尽管竖向荷载仍对钢筋混凝土结构设计产生着重要影响，但水平荷载将成为控制因素。对某一特定建筑来说，竖向荷载大体上是定值 ;而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随动力特性的不同而有较 大幅度的变化。 2.2 轴向变形不容忽视对于采用框架体系或框架一剪力墙体系的小高层住宅，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，这就使得中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将
3、会达到很大的数值，其后果相当于连续梁中间支座产生沉陷，使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。 2.3 侧移成为钢筋混凝土结构设计的控制指标与低层住宅不同，结构侧移己成为小高层住宅钢筋混凝土结构设计的关键因素。随着房屋高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅 速增大，结构的顶点侧移一般与房屋高度 H的四次方成正比。在设计小高层住宅时，不仅要求结构具有足够的强度，而且还要有足够的抗侧移刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移控制在一定的范围内。这是因为 : 过大的侧移会使人不舒服，影响房屋的正常使用。 过大的侧移会使隔墙、围护墙以及它们的高级饰面材料出现裂缝或损坏，也会使电梯
4、轨道变形而导致不能正常运行。 过大的侧移会因 P一 效应使结构产生附加内力，甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建筑物的倒塌。 2.4 结构延性是钢筋混凝土结构设计的重要指标相对于低层住宅而言，小高 层住宅更柔一些，地震作用下的变形就更大一些。为了使结构在进入塑性阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。 3 框架结构体系选择的因素及适用范围 3.1 考虑建筑功能的要求。例如多层建筑空间大、平面布置灵活时。 3.2 考虑建筑高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件等因素。 3.3 框架结构体系是介于砌体结构与框架 -剪力墙结构之间的
5、可选结构体系。框架结构设计应符合安全适用、技术先进、经济合理、方便施工的原则（结 构设计原则）。 3.4 非抗震设计时用于多层及高层建筑。抗震设计时一般情况下框架结构多用多层及小高层建筑（ 7 度区以下）。 3.5 框架结构由于其抗侧刚度较差，因此在地震区不宜设计较高的框架结构。在 7 度（ 0.15g）设防区，对于一般民用建筑，层数不宜超过 7 层，总高度不宜超过 28 米。在 8 度（ 0.3g）设防区，层数不宜超过 5 层，总高度不宜超过 20 米。超过以上数据时虽然计算指标均满足规范要求，但是不经济。 4 结构平面、竖向布置 4.1 为了保证框架结构的抗震安全，结构应具有必要的 承载力
6、、刚度、稳定性、延性及耗能等性能。设计中应合理地布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应；平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小（不应在同一层同时改变构件的截面尺寸和材料强度），避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。 4.2 框架结构宜设计成双向梁柱刚架体系以承受纵横两个方向的地震作用或风荷载。特殊情况下也可以采用一向为刚架，另一向为铰接排架的结构体系。但在铰接排架方向应设置支撑或抗震墙，以保证结构的承载力、刚 度和稳定。 4.3 抗震设计的框架结构，不宜采用单跨框架。如果不可避免的话，可设计为框架 -剪力墙结
7、构，多层建筑也可仅在单跨方向设置剪力墙。后者框架结构部分的抗震等级应按框架结构选用，而剪力墙部分的抗震等级应按框架 -剪力墙结构选用。 4.4 框架结构按抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。 5 剪力墙设计 5.1 布置 剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的 质心和刚心趋于重合，且 X，Y 两向的刚重比接近。在结构布置应避免一字形剪力墙，若出现则应布置成长墙（ h/w8）；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上 ,若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱 ,当梁高大于墙厚的 2.5 倍时
8、，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件两个方向均应布置成长墙；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比 8倍以下为短墙，大于 8倍则为普通墙，这就引起高厚比为 7.9倍及 8.1倍的两种墙的受力特性截然不同，而配筋亦大相径庭，这显得比较机械而不合理，因此笔者建议布置长墙时高厚比 能大于 9。 5.2 配筋及构造 对于小高层住宅来说 ,剪力墙是面广量大的，因此合理的控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性具有十分重要的作用。 剪力墙墙体配筋（以 200 厚墙体为例）一般要求水平钢筋放在外侧 ,竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。笔者建议加强区 1
9、0200 ，非加强区 8200 双层双向即可，双排钢筋之间采用6600x600 拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体配筋大多由水压力，土压力产生的侧压力控制，而由于简化计算经常由竖向筋 控制，此种情况下为增大计算墙体有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。地下部分墙体钢筋保护层按地下工程防水技术规范第 4.1.6 条规定：迎水面保护层应大于 50mm，且在保护层内按混凝土结构设计规范第 9.2.4 条规定增设双向钢筋网片。在这种情况下，很多设计人员在进行外墙裂缝验算时有效截面高度仍按保护层 50mm 计算，笔者认为是不妥当的。当采取了双向钢筋网片后，计算保
10、护层厚度至少可按 30mm 来取值，这对节省墙体配筋效果相当明显。 6 结语 随着我国经济的发展，人民生 活水平进一步提高，用户对住宅的功能提出更高的要求，人们希望建筑物在使用过程中具有更大的灵活性，能够适应多功能变换的需求。因此，设计单位在拿到开发单位的设计意图后，应本着经济美观，安全适用的原则多为社会设计出更好的产品。 参考文献： 蒋鲁蓉 .钢筋混凝土框架结构设计有关问题的初步探讨 J.山西建筑，2008.(01). 梅洪元 ,付本臣 .中国高层建筑创作理论发展研究 ,高层建筑与智能建筑国际学术研讨会 ,2002. 覃力 ,高层建筑设计的一种倾向 -大规模高层建筑的集群化和城 市化 , 高层建筑与智能建筑国际学术研讨会 ,2002. 蒋鲁蓉 .钢筋混凝土框架结构设计有关问题的初步探讨 J.山西建筑，2008.(01).
