1、混凝土框架结构设计与施工探析摘要：框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成，构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。这种结构大都使用于多层建筑。这种结构的最大特点在于其空间布局非常灵活、自重轻、结构杭震能力强。本文重点介绍混凝土框架结构的设计与施工过程。 关键词：框架结构 设计 施工 中图分类号：TU318 文献标识码：A 随着现代建筑业的发展,多层框架结构的设计越来越多见,其灵活的空间布置能力是框架结构被采用的重要原因。通常情况下,多层框架结构由基础、柱、梁、楼板四部分构成。由楼板来承载楼面恒活荷载作用,将荷载传递给梁,由梁传递给柱,最后全部的荷
2、载都传给下部的基础部分。当然在多层框架结构的设计过程中,仍有许多需要注意的问题。 1 结构计算 建筑结构设计中,首先要根据使用要求、抗震等级要求、场地类别等等因素进行综合考虑,然后对结构设计简图进行精确计算,验算是否所有的结构都处于稳定状态。 1.1 正确选择结构设计抗震等级要求 建筑结构设计中,各类建筑抗震等级的要求是必须要考虑的因素之一。具体的选择过程如下:根据建筑抗震等级设计规范中给定的各类建筑抗震等级要求来选择。一般民用建筑为丙类建筑,这类建筑的抗震等级需按当地地震设防烈度来计算。一般情况下,为了结构设计的保险起见,抗震等级的选定比当地地震设防烈度要高一级。例如,某地丙类建筑设计的地震
3、设防烈度为 6 度,那么结构设计过程中,仍按照 6 度地震来考虑。 1.2 基本地震加速度的规范化设计 建筑抗震等级设计规范中明确规定,地震设防烈度为 6 度时,其地震加速度设计为 0.05 。计算过程中,应严格依据规范来选取相关系数。1.3 各类荷载值参数 建筑结构设计规范明确规定出框架结构外墙、内墙、板、柱等等自重与活荷载值的计算,以及楼梯上活荷载的计算方法。因此结构设计过程中,应严格按照其规范要求来进行设计。还有很多参数需要通过相关的规范进行确定,如当地风荷载值、雪荷载值等等,选好这些系数只是设计的第一步。 2 框架结构设计中应注意的问题 2.1 框架柱的配筋 框架结构中,柱是最重要的构
4、件。因此,对于框架结构设计时,应对每根柱进行反复验算,保证其受力稳定。一般多层框架结构,其柱的配筋率不高,由于其角柱受到水平地震荷载影响,使得柱受到双向弯矩的作用:而梁体对于柱的约束力不强,使得柱受到双偏压作用。所以柱是多层建筑中受到最大扭矩的构件。所以采用 PKPM 设计时,根据软件所得出的配筋图需经过反复验算,而不应当直接采用。 框架结构施工过程中,为了减小建筑物的位移,加固建筑物的整体稳定性,通常情况下在框架结构的地基水平方向设置基础连续梁来保证建筑物的整体有效性。此时,基础底层柱的基础连续梁被分作了两个部分。一部分是基础下混凝土柱,一部分是基础上的连续梁,这样设置连续梁是为了承担部分上
5、层结构传下的荷载,减少地基的沉降量。然而,连续梁不可以镶嵌在地基柱上,否则会加大底部柱脚所承受的弯矩。因此,最切合实际需要的做法是:将连续梁以下的地基基础部分都视作是框架建筑的建筑物地层结构,地基混凝土柱到连续梁的高度看作是建筑物的第一层高度,这样实际框架建筑的第一层就被看作是第二层。这种情况下,基础上的连续梁部分的配筋计算就与实际建筑第一层连续梁的配筋计算方式完全相同。与此同时,实际建筑的第一层梁体配筋就按第二层建筑来计算。 3 多层框架结构的具体设计要求 3.1 强柱弱梁节点设计要求 强柱弱梁是指,框架结构中柱的作用是用作承受建筑物墙体的自重以及板和梁传递给柱的荷载,柱的抗压能力要求很高,
6、这就是强柱;弱梁只是相对于强柱而言,是说梁体主要承受的是板以及活荷载的弯矩作用,因此对于梁的抗压能力要求不像柱那么高,即强柱弱梁。但是柱和梁的节点处的设计需要严格验算强柱弱梁指的是使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。 “强柱弱梁”不仅是手段，也是目的，其手段表现在人们对柱的设计弯矩人为放大，对梁不放大。其目的表现在调整后，柱的抗弯能力比之前强了，而梁不变。即柱的能力提高程度比梁大。这样梁柱一起受力时，梁端可以先于柱屈服。强柱弱梁是一个从结构抗震设计角度提出的一个结构概念。就是柱子不先于梁破坏，因为梁破坏属于构件破坏，是局部性的，柱子破坏将危及
7、整个结构的安全-可能会整体倒塌，后果严重。要保证柱子更“相对”安全，故要“强柱弱梁” 。 3.2 强剪弱弯设计要求 对于梁、柱结构而言，要保证构件出现塑性铰，而不过早地发生剪切破坏。这就要求构件的抗剪承载力大于塑性铰的抗弯承载力。为此，要提要构件的抗剪强度，形成“强剪弱弯” 。为了提高框架结构的抗震能力,一般情况下会采用框架剪力墙结构,这样可以大程度的避免地震荷载作用下的剪切破坏。对于高层，特别是 20 层以上或者超高层，也有人认为应该“强梁弱柱” ，就像鱼骨头一样，脊椎骨很柔软，但肋骨很硬，如果把肉吃完了，拿着鱼尾可以摇晃， 这就是“强梁弱柱” 。对于很多超高层，他们的顶层位移很大，那就要柱
8、子有一定的柔性，而且在上面都有很重的重力摆，使顶部的摆动减少。特别是在地震中，重力摆的作用更加明显。使震动快速减弱，如果是强柱，那么地震反力是很可怕的，不知道大家想过没有，玻璃是很坚硬的物质，但在音频的震动下会破碎。同样，竹子有很强的受压性能，但由于柔软，可以经受反复的摇动和受压。综上所述,当设计的框架结构需要抵抗较高等级地震作用时,需要结合剪力墙结构来保证梁体不会出现脆性剪切破坏。与此同时,对于多层建筑的框架剪力墙结构需要特别验算梁体的抗剪能力是否符合相关规范要求。强节点弱构件是指节点的承载力应高于连接构件，因节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效。 3.3 混凝土梁、楼板施工。多层建筑结构施
9、工过程中,上下楼面立柱必须建立在同一竖直线上,以保证建筑结构的整体统一性。然而上层楼板所承受的荷载比下层楼板的荷载要小,因此楼板施工时,应保证楼板的荷载承受能力到达规范标准之后才可以开始脱模施工。梁体结构超过 4m 时,梁底模板应该进行起拱,其起拱值根据相关规范设计来规定。通常情况下,起拱高度取混凝土梁跨度的 0.1%一 0.3%之间。 4 框架结构施工 4.1 基础施工。 基础的施工过程大致包括:基础垫层、支侧模板、模板固定。通常情况下,建筑结构的基础是建筑结构的底部结构,对于其结构的设计,需要严格根据相关设计图纸进行规范施工。其施工工艺大致过程为:根据设计图放样，而确定出基础的垫层,对基础
10、的施工时,混凝土需要使用模板进行支侧支护,模板固定好之后待混凝土强度达到设计要求时方可拆模。 4.2 混凝土柱施工。 混凝土柱的施工程序如下: 第一、首先清理出柱的绑扎空间,根据设计所计算出的柱配筋来绑好钢筋底部; 第二、选择一个定位的基准线,一般选作柱的最底部,根据设计的标高来从基准处开始使用混凝土浇筑混凝土柱。 第三、根据模板浇筑好钢筋混凝土柱之后,使用箍筋对混凝土柱进行外部约束,箍筋可使用铁丝捆绑来加紧约束,使得混凝。 第四、柱模板支护好之后,用挂线来检查垂直度,确保混凝土柱根部准确布置。 5 结语 框架结构的设计与施工过程复杂,需要涉及到的东西很多,要做好建筑结构的设计工作,就必须熟悉相关结构设计规范,而对于建筑施工方面,则更多需要了解土木施工方面的一些知识,对于一些传统施工工艺的熟悉是所有建筑施工的基础。 参考文献： 1刘炳寅.高层框架结构设计和施工的现实问题田.山西土构件更加稳定。建筑,2009,(1):25 一 32. 2王晓峰.框架结构动力稳定性分析的新方法研究冈.广西大学,2012,(0):59 一 60. 3混凝土结构设计规范 （GB500102002） 4建筑抗震设计规范 （GB500112001） 5建筑结构荷载规范 （GB 500092001） 7建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)
