1、1我国多层混凝土框架结构设计综述姓名：陈明远 学号：2013105101 专业：土木工程摘要： 随着经济的快速发展，建设框架结构结构具有可行性和必要性，越来越广泛。与其他结构相比框架结构有很大的优越性，框架结构有着很多优点：承载力大、结构自重轻、抗震性能好、造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等。框架结构体系是土木工程领域目前重点研究的课题之一。关键词：框架结构，双向板，梁，柱，折减系数1.前言随着社会的发展,钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍.世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快。而对于建筑评估要从它的使用性，耐久性以及稳定性等方面进行。而现在运用最多的要数框架
2、结构。因为框架结构有着很多优点：承载力大、结构自重轻、抗震性能好、造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等。与其他结构相比框架结构有很大的优越性，如在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置比较的灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。与钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点；与钢结构相比又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此，在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构型式。 一般框架结构是由楼板、梁、柱及基础 4 种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面
3、框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。文献1认为，在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置比较的灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。多层钢筋混凝土框架结构设计可以分为四个阶段：一是方案设计，二是结构分析，三是构件设计，四是绘施工图。结构分析和构件设计是结构设计中的计算阶段，在现代，已由电子计算机承担这一工作，常采用 PKPM 建模计算。但是，结构的计算并不能代替结构的设计。文献2中认为：良好的结构设计的重要前提，应该是合理组织与综合解决结构的传力系统、传力方式，良好的结构方案是良好结构设计的重要前提。22.关于框架结构设计文献回顾2.1 框架结
4、构的优缺点框架结构体系是由横梁与柱子连接而成.梁柱连接处(称为节点)一般为刚性连接,有时为便于施工和其他构造要求,也可以将部分节点做成铰接或者半铰接.柱支座一般为固定支座,必要时也可以设计成铰支座.框架结构可以分为现浇整体式,装配式,现浇装配式.文献3中提到:框架结构的布置灵活,容易满足建筑功能和生产工艺的多种要求.同时,经过合理设计,框架结构可以具有较好的延性和抗震性能.但是,框架结构承受水平力(如风荷载和水平地震作用)的能力较小.当层数较多或水平力较大时,水平位移较大,在强烈地震作用下往往由于变形过大而引起非结构构件(如填充墙)的破坏.因此,为了满足承载力和侧向刚度的要求,柱子的截面往往较
5、大,既耗费建筑材料,又减少使用面积.这就使框架结构的建筑高度受到一定的限制.目前,框架结构一般用于多层建筑和不考虑抗震设防,层数较少的的高层建筑(比如,层数为 10 层或高度为 30 米以下)。2.2 框架结构的布置结构平面形状和里面体型宜简单、规则，使各部分均匀对称，减少结构产生扭转的可能性，控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移，尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，简化设计及施工。多层框架结构的平面布置形式非常的灵活，文献4中将框架结构按照承重方式的不同分为以下三类：(1)横向框架承重方案,以框架横梁作为楼盖的主梁,楼面荷载主要由横向框架承担.由于横向框架数往往较少,主梁沿横向布置有利
6、于增强房屋的横向刚度.同时,主梁沿横向布置还有利于建筑物的通风和采光.但由于主梁截面尺寸较大,当房屋需要大空间时,净空较小,且不利于布置纵向管道。(2)纵向框架承重方案 以框架纵梁作为楼盖的主梁,楼面荷载由框架纵梁承担.由于横梁截面尺寸较小,有利于设备管线的穿行,可获得较高的室内净空.但房屋横向刚度较差,同时进深尺度受到预制板长度的限制。(3)纵横向框架混合承重方案 纵横向框架混合承重方案是沿纵横两个方向上均布置有框架梁作为楼盖的主梁,楼面荷载由纵,横向框架梁共同承担.它具有较好的整体工作性能。32.3 双向板的截面设计构造及配筋板 一 般 可 按 塑 性 计 算 ， 尤 其 是 基 础 底
7、板 和 人 防 结 构 。 但 结 构 自 防 水 、 不 允 许 出 现裂 缝 和 对 防 水 要 求 严 格 的 建 筑 , 如 坡 、 平 屋 顶 、 橱 厕 、 配 电 间 等 应 采 用 弹 性 计 算 。 室内 轻 隔 墙 下 一 般 不 应 加 粗 钢 筋 ， 一 是 轻 隔 墙 有 可 能 移 位 ， 二 是 板 整 体 受 力 ， 应 整 体 提 高板 的 配 筋 。 只 有 垂 直 单 向 板 长 边 的 不 可 能 移 位 的 隔 墙 ， 如 厕 所 与 其 他 房 间 的 隔 墙 下 才 可以 加 粗 钢 筋 。 坡 屋 顶 板 为 偏 拉 构 件 ， 应 双 向 双
8、排 配 筋 。 对于周边与梁整浇的双向板，由于在两个方向受到支撑构件的变形约束，整块板内存在穹顶作用，使板内的弯矩大大减小。文献5中提到为了利用这一有利的因素，规范允许对四边与梁整结板，起弯矩的设计值根据一定的条件进行折减。双向板的厚度不宜小于 80mm。双向板按照弹性理论方法设计时，所求得的跨中正弯矩钢筋数量是指板的中央处的数量，靠近板的两边，其数量可以逐渐减小。考虑到施工方面，将板的两个边方向上各分为 3 个板带。两个方向的边缘板带宽度均为短边长度的 1/4，其余则为中间板带。在中间板带上，按跨中最大正弯矩求得的单位板宽内的钢筋数量均匀布置；而在边缘板带上，按中间板带单位板宽内的钢筋数量一
9、半均匀布置。2.4 框架梁和柱的电算结果的人工调整框架梁配筋的人工调整，其目的是解决梁的裂缝宽度超限和“强剪弱弯”问题。文献5中提到当裂缝宽度超限时，首先应考虑将大直径的钢筋改用小直径的钢筋验算，如裂缝宽度仍然超限，就应增大梁的配筋和混凝土的强度等级，或加大梁的截面尺寸，调整至满足规范的要求。为了保证“强剪弱弯” ，可进行以下几项调整：一是适当增大梁端截面；二是适当增大梁端箍筋直径，加密箍筋间距；三是梁端负弯矩钢筋不放大，梁跨中受拉钢筋适当放大 1112 倍；四是按构造要求对跨度7m 的框架梁增加弯起钢筋。对于钢筋混凝土框架结构，概念设计的原则有：1.结构抗震设计和构造措施应该按抗震等级划分；
10、2.抗震结构宜有多道抗震防线，并合理设计各道防震线的防震性能；3.框架结构平面和立面形状要规正，避免过大的外伸和内收，结构竖向刚度和强度尽量要均匀，防止变形集中；4.框架结构设计要做到“强柱弱梁” ，使结构整体延性增强， ，提高变形和耗能能力；5.框架结构节点强度一定要比构件强度强，是结构在地震作用下，节点有很好的约束和连接作用；6.提高框架结构的梁、柱设计应做到“强剪弱弯” ，构件延性，减少脆性破坏发生的可能性。在地震力作用下，框架柱尤其是角柱和大开间、大进深的边柱，一4般均处于双向偏心受压状态，而电算程序是按两个方向分别为单向偏心受压的平面框架计算配筋。因此，文献6中认为框架柱配筋应进行如
11、下调整：一是选择最不利的方向进行框架计算，也可对两个方向均进行计算后取较大值方向的配筋，并采用对称配筋；二是控制柱单边方向钢筋的最少根数。三是选择井字形或菱形的框架柱箍筋形式，以增强箍筋对混凝土的约束；四是由于多层框架电算一般不考虑温度应力和基础不均匀沉降问题，当多层框架水平尺寸较大以及地基为软弱土层或地基土层不均匀时，可适当再稍放大框架柱的配筋。2.5 周期折减系数的取用进行框架结构的周期和刚度计算时。往往忽略框架填充墙的影响。但实际情况中填充墙(砖砌体)在早期弹性工作阶段参与工作的能力是较大的。使结构实际的刚度大于计算刚度，实际的周期小于计算周期，地震作用计算偏小。结构设计偏于不安全。文献
12、12中认为为了避免较大误差，在设计过程中应该对计算周期应该进行折减。一般情况周期折减系数的取值： 当填充墙为砌体时，取 060.7；为轻质砌块或砌体填充墙较少时， 取0.708；当填充墙为轻质墙体板材时，取 0.9；无填充墙的纯框架取 1.0。可以看出，填充墙的刚度越小对框架的周期影响越小，吸收地震作用的能力也越弱。3.结语由于框架结构具有空间大、平面布局灵活多样的特点，满足了人们不断追求使用个性化的要求。随着社会的不断发展和人们物质生活水平的提高，框架结构(住宅、公共建筑)将会得到较大发展。设计多层框架结构，设计人应首先判断结构方案的可行性，对可能碰到的问题，提前采取措施予以解决，并对所有计
13、算结果认真分析、判断，准确无误后方可应用于实际工程。综上所述,对于我来说,还要多了解一些结构细部构造等设计.通过查看规范,杂志等文献资料,对建筑结构的设计有一个具体的认识。5参考文献1 王光友.浅谈框架结构设计中的几点经验D.安徽：滁州市建筑勘察设计院，2003.2 蓝宗建,朱万福.混凝土结构与砌体结构设计 东南大学出版社 2007 年 1 月第二版3 赵国藩.高等钢筋混凝土结构学M.北京：中国电力出版社，1999 7 4 陈仁朝.钢筋混凝土框架结构设计问题初探J.建筑技术与应用， 2/2004.41-42.5 常卫东,陈义闯.钢筋混凝土框架柱纵向裂缝的分析和处理 J. 山西建筑, 2006
14、年 32 卷 8 期;118-119.6 叶劲彤 叶靖.关于钢筋混凝土框架结构设计的几个问题探讨 :;建筑结构 2002,32(10)7 陈翠荣.框架结构中应注意的几个问题. J. 山西建筑 第 33 卷第 4 期 2007/28 王崇山，刁延军.浅谈多层钢筋混凝土框架结构设计 D.安徽：马钢集团设计研究院，2003.9 GB 50011 2001. 建筑抗震设计规范 S.10 孙海涛，张芳，杨龙婴.多层框架结构设计心得D.新疆：新疆时代石油工程有限公司规划建筑分公司，2006.11 Mita A and Yokoi I(2001).Fiber Bragg Grating Accelerometer for Building and Civil InfrastructureC.Procof the SPIE Vo1 4330Sma rt Systems for Bridges，Structures，and Highways，PP 479-486 13 朱伯龙,张琨联等. 建筑结构抗震设计原理M. 同济大学出版社： 186-210.14 沈蒲生等.混凝土结构M. 中国建筑工业出版社：123-15715 GB50204-2002,混凝土结构工程施工质量验收规范 S.
