淺談鋼筋混凝土框架結構

黃勇進

（泰州市第一建設工程監理有限公司，江蘇泰州 225300）

淺談鋼筋混凝土框架結構

黃勇進

（泰州市第一建設工程監理有限公司，江蘇泰州 225300）

鋼筋混凝土框架結構因為諸多優點，被廣泛的運用于各種建筑之中。主要介紹鋼筋混凝土框架結構的受力特點，以及鋼筋混凝土框架結構設計的一般過程。

框架結構；建筑設計；結構設計

隨著建筑造型和建筑功能的要求日趨多樣化，無論是工業建筑還是民用建筑，在結構設計中遇到的各種難題也日益增多，這些問題有待進一步解決和完善[1]。

1 鋼筋混凝土框架結構的受力特點

框架結構由梁柱桿系構成，能夠承受豎向和水平荷載作用的承重結構體系。一般設計成雙向梁柱抗側力體系，主體結構均宜采用剛接模式[2]。抗震設計時，為協調變形和合理分配內力，框架結構不宜設計成單跨結構[3]。

豎向荷載作用下，框架結構以梁受彎為主要受力特點，梁端彎矩和跨中彎矩成為梁結構的控制內力。水平荷載作用下，框架柱承擔水平剪力和柱端彎矩，并由此產生水平側移，在梁柱節點處，由于協調變形使梁端產生彎矩和剪力。因此產生于柱上下端截面的軸力、彎矩和剪力是柱的控制內力[4]。

2 鋼筋混凝土框架結構設計的一般過程

2.1 結構布置——結構方案的確定

（1）柱網布置。框架結構的柱網布置既要滿足生產工藝和建筑平面布置的要求，又要使結構受力合理，施工方便[6]。總的原則是均勻、對稱、受力合理、傳力可靠。建筑平面布置主要有內廊式、統間式、大寬度式等幾種。與此相應，柱網的布置方式可以分為內廊式、等跨式、對稱不等跨式等幾種。

（2）承重框架的布置。抗震設防區，柱在兩個方向均應有梁拉結，亦即沿房屋縱橫向均應布置梁系。因此，實際的框架結構是一個空間受力體系。但為計算分析方便起見，把實際框架結構看成縱橫兩個方向的平面框架。縱向框架和橫向框架分別承受各自方向上的水平力，而樓面豎向荷載則依據樓蓋結構布置方式的不同而按不同的方式傳遞。對于現澆平板樓蓋，豎向荷載向距離較近的梁上傳遞[7]。

（3）次梁的布置。洞口邊（樓梯，電梯井）、隔墻下要布置次梁。再者，在結構需要的地方，如為滿足板跨4m，也要布置次梁。

（4）初步確定構件的截面尺寸。規范規定[8]：為了保證剛度，單向板的厚度不應小于跨度的1/40（連續板）、1/35（簡支板） 以及1/12（懸臂板），雙向板的厚度不應小于跨度的1/45（簡支板），1/50（連續板）。目前實際工程中板厚一般取100mm和120mm兩種尺寸[10]；主梁截面高度h=（1/10～1/15）跨度，寬度b=（1/2～1/3）h；次梁的截面高度h=（1/12～1/18）跨度，寬度b=（1/2～1/3）h。同時，一般抗震設防地區的梁高h不應小于350mm。

對于框架柱截面尺寸的估算，一般根據軸壓比限值，按照軸心受壓構件來初步確定截面的尺寸，考慮彎矩的影響，將軸力乘以1.2～1.4的放大系數。柱截面尺寸初步確定的經驗值取法：中柱的截面高度h=1/6H～1/12H，截面寬度b=1h～1/1.5h，其中H為房屋層高。

2.2 結構分析與設計

（1）結構分析基本原則。結構按承載能力極限狀態計算和按正常使用極限狀態驗算時，應按國家現行有關標準規定的作用（荷載）對結構的整體進行作用（荷載）效應分析；必要時，尚應對結構中受力狀況特殊的部分進行更詳細的結構分析。

結構分析中所采用的各種簡化和近似假定，應有理論或試驗的依據，或經工程實踐驗證。計算結果的準確程度應符合工程設計的要求。結構分析應符合下列要求：滿足力學平衡條件；在不同程度上符合變形協調條件，包括節點和邊界的約束條件；采用合理的材料或構件單元的本構關系。

深基坑支護技術作為土建基礎施工過程中的常見技術手段，其應用效果直接決定最終建筑物的工程質量。從作用上來看其具有穩定內部結構、維持建筑平衡、提升應用安全性等效果，所以本文討論深基坑支護常見幾種技術的應用對于我國土建施工水平的提高具有重要的現實意義。

（2）結構分析的方法。結構分析時，宜根據結構類型、構件布置、材料性能和受力特點等選擇下列方法：線彈性分析方法；考慮塑性內力重分布的分析方法；塑性極限分析方法；非線性分析方法；試驗分析方法。

結構設計的內容一般包括屋蓋、樓蓋的設計；框架設計；基礎設計三大部分。

3 鋼筋混凝土框架結構設計的幾個注意點

根據框架結構的自身特點，在進行建筑、結構設計時，國際上流行采用“三統一”的原則，即“統一柱面、統一層高、統一荷載”的模式設計[8]。

在體系的選擇方面：

（1）由于在發生地震時，框架柱首當其沖，一旦出現塑性鉸，將危及該柱距范圍內的上層建筑，并可能引起相鄰柱距范圍的上層建筑連續倒塌，所以框架結構不宜采用單跨形式；且縱橫兩個方向的水平地震作用都由抗側力構件承擔，結構應設計成雙向框架體系；

（2）框架結構的柱與梁宜上下左右貫通，不宜采用復式框架；以及磚混框—剪結構。

（3） 在填充墻的布置方面：宜采用輕質材料，且應避免形成上、下層剛度變化過大；避免形成短柱；減少因抗側剛度偏心所造成的扭轉。

在建筑設計方面：

（1） 要先對建筑外觀、建筑面積、建筑高度、層高和室內凈高進行設計；

（2） 然后對局部進行設計，如地下室墻身、樓地面、頂棚、屋面、樓面、坡面及樓梯位置，消防要求等進行設計。各部分都要按照規范要求進行設計。

（3）最后要明確框架結構的抗震級數，采用規則結構以利于房屋抗震，按照“三統一”的原則，確定柱網尺寸，確定材料及截面尺寸，以及基礎的選定。

在結構設計方面：

（1）首先根據不同的設計要求選取不同的荷載代表值來進行承載力計算

（2） 進行變形驗算。

（3） 進行橫向水平與縱向水平地震的作用計算。

在地基基礎設計時：

（1）首先要正確地閱讀和使用地質報告熟悉勘察報告的主要內容，了解勘察結論和計算指標的可靠程度，進而判斷報告中的建議對該項工程的適用性。這里，要把場地的工程地質條件與擬建建筑物的具體情況和要求聯系起來進行綜合分析。在滿足承載力和變形的基本要求下，盡量采用比較經濟的天然地基上的淺基礎。地基持力層的選擇應從地基基礎和上部結構的整體性出發，綜合考慮場地土層的分布情況及穩定性，土層的物理力學性質，建筑物的體型、結構類型和荷載性質與大小，還要考慮地下水的影響[9]。

（2）一般先由地基承載力和變形確定基礎底面尺寸，然后再進行基礎截面設計驗算。基礎高度由混凝土抗沖切和剪切條件確定，基礎配筋則由基礎驗算截面的抗彎能力確定。除滿足計算要求以外，還要滿足一些規范規定的構造要求。要注意的是，在確定基礎底面尺寸或計算基礎沉降時，應考慮設計地面以下基礎及其上覆土重力的作用；而在進行基礎截面設計中，應采用不計上覆土重力作用時的地基凈反力進行計算。

（3）在地基處理時，要針對地質報告條件和水文地質條件選用合適的地基處理方法。要特別注意所選的方法必須符合土力學的基本原理和重視當地的實際工程經驗。要有長期荷載重心和基礎形心盡量相重合的概念。要有基礎整體性的概念，通過增設基礎連系梁和基礎圈梁等措施來保證。[10]

最后，設計人員還要進行“三水準、兩階段”設計方法進行抗震設計：

（1） 做好“強柱弱梁”的設計。由于框架柱受軸向壓力作用，其延性通常比梁的延性小，一旦框架柱先于框架梁出現塑性鉸，就會產生較大的層間位移，甚至形成同層各柱上下端同時出現塑性鉸的“柱鉸結構”，從而危及結構承受垂直荷載的能力

（2） 做好“強剪弱彎”的設計。為了防止梁端，柱端在彎曲屈服前出現脆性剪切破壞，在設計中要求做到“強剪弱彎”亦即構件的受剪承載力要大于構件彎曲時實際達到的剪力。

4 結束語

鋼筋混凝土框架結構設計中仍有許多需要注意的問題，只有熟練地掌握相關規范，并具有良好的結構概念，才能設計出即安全又經濟適用的優秀作品。

[1]沈蒲生.建筑工程畢業設計指南[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2]混凝土結構設計規范（GB50010-2002）[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.

[3]建筑抗震設計規范（GB50011-2001）[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.

[4]東南大學.混凝土結構（上冊）（第三版）[M].北京:中國建筑

工業出版社,2005.

[5]蔣魯蓉.鋼筋混凝土框架結構設計有關問題的初步探討[J].山西建筑,2008,34（1）:85-86.

[6]東南大學,天津大學,同濟大學.混凝土結構設計原理[M].

北京:中國建筑工業出版社,2003.

[7]趙順波.混凝土結構設計原理[M].上海:同濟大學出版社.2004.[8]鐘彩霞.淺析框架結構設計[J].廣州科技建筑與設計專版,2007,167:89-90.

[9]吳有來.淺談地基處理及基礎設計[J].廣東建材建筑設

計與裝飾,2006,11:95-97.

[10]趙明華.基礎工程[M].北京:高等教育出版社,2004.

Discussion about the Reinforced Concrete Frame Structure

HUANG Yong-jin
（The First Construction Supervision Co.,Ltd Of Taizhou,Taizhou Jiangsu 225300,China）

It is because the reinforced concrete frame structure has lots of advantages that it can be applied in many kinds of buildings.This article mainly introduced the reinforced concrete portal frame construction stress form.AnDAlso process of the design of reinforced concrete frame is introduced.

frame structure;architectural design;structure design

TU 37

A

1671-0142（2011）02-0058-03

黃勇進（1975-），男，江蘇姜堰人，助理工程師.

（責任編輯施 翔）