淺談鋼筋混凝土框架的結構設計

【摘要】鋼筋混凝土框架結構由梁和柱剛性連接的骨架所組成，框架的連接點是剛節(jié)點，是一個幾何不變體。鋼筋混凝土框架結構是一種抗震、抗風較好的結構體系，建筑平面布置靈活，使用空間大，延性較好易于滿足建筑物設置大房間的要求，還可以減輕建筑物的重量，在現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑中被廣泛應用。

【關鍵詞】鋼筋混凝土；框架；結構設計

框架是由橫梁和立柱聯(lián)合組成能同時承受豎向荷載和水平荷載的結構構件。在一般的工業(yè)和民用建筑中，框架的橫梁和立柱都是剛性連接的，它們間的夾角在受力前后是保持一致的。鋼筋混凝土框架結構是由樓板、粱、柱及基礎四種承重構件組成的，由主梁、柱與基礎構成平面框架，各平面框架再由連續(xù)梁連接起來而形成的空間結構體系。鋼筋混凝土多層框架結構是一種常用的結構形式，具有傳力明確、結構布置靈活、抗震性和整體性好的優(yōu)點，目前已被廣泛地應用于各類多層的工業(yè)與民用建筑中。

1、基礎部分

（1）對于柱下擴展基礎寬度較寬（大于4m）或地基不均勻及地基較軟時宜采用柱下條基；并應考慮節(jié)點處基礎底面積雙向重復使用的不利因素，適當加寬基礎。

（2）建筑地段較好、基礎埋深大于3m 時，應建議做地下室。當?shù)鼗休d力滿足設計要求時，地下室底板可不再外伸以利于防水。每隔30～40m 設一后澆帶，并注明兩個月后用微膨脹混凝土澆注。設置地下室可降低地基的附加應力，提高地基的承載力(尤其是在周圍有建筑時有用)，減少地震作用對上部結構的影響。不應設局部地下室，且地下室應有相同的埋深。

（3）地下室外墻為混凝土時，相應的樓層處梁和基礎梁可取消。

（4）抗震縫、伸縮縫在地面以下可不設，連接處應加強；但沉降縫兩側墻體基礎一定要分開。

（5）新建建筑物基礎不宜深于周圍已有基礎。如深于原有基礎，其基礎間的凈距應不少于基礎高差的2 倍；否則應打抗滑移樁，防止原有建筑的破壞。建筑層數(shù)相差較大時，應在層數(shù)較低的基礎方格中心的區(qū)域內(nèi)墊焦碴來調(diào)整基底附加應力。

（6）獨立基礎偏心不能過大，必要時可與相近的基礎做成柱下條基。兩根柱的柱下條基的荷載重心和基礎底版的形心宜重合，基礎底板可做成梯形或臺階形，或調(diào)整挑梁兩端的出挑長度。

（7）獨立基礎的拉梁宜通長配筋。拉梁頂標高宜較高，否則底層墻體過高。

（8）底層內(nèi)隔墻一般不用做基礎，可將地面的混凝土墊層局部加厚。

（9）基礎底板混凝土不宜大于C3O，一是沒用；二是容易出現(xiàn)裂縫。

2、柱子部分

（1）地上為圓柱時，地下部分應改為方柱，方便施工。圓柱縱筋根數(shù)最少為8 根，箍筋用螺旋箍，并注明端部應有一圈半的水平段。方柱箍筋應使用井字箍，并按規(guī)范加密。角柱、樓梯間柱應增大縱筋并全柱高加密箍筋。幼兒園不宜用方柱。

（2）原則上柱的縱筋宜大直徑、大間距，但間距不宜大于200。

（3）柱內(nèi)埋管，由于梁的縱筋錨入柱內(nèi)，一般情況下僅在柱的四角才有條件埋設較粗的管。管截面面積占柱截面4%以下時，可不必驗算。柱內(nèi)不得穿暖氣管。

（4）柱斷面不宜小于450×450，混凝土不宜小于C25，否則梁縱筋錨入柱內(nèi)的水平段不容易滿足0.45La 的要求，不滿足時應加橫筋；否則在梁柱節(jié)點處鋼筋太密，混凝土澆筑困難。異型柱結構，梁縱筋一排根數(shù)不宜過多，柱端部縱筋不宜過密，否則節(jié)點混凝土澆筑困難。當有部分矩形柱部分異型柱時，應注意異型柱的剛度要和矩形柱相接近，不要相差太大。

（5）柱應盡量采用高強度混凝土來滿足軸壓比的限制，減小斷面尺寸。

（6）盡量避免短柱，短柱箍筋應全高加密，短柱縱筋不宜過大。

（7）考慮到豎向地震作用，柱子的軸壓比及配筋宜留有余地。

3、梁部分

（1）梁上有次梁處(包括挑梁端部)應附加箍筋和吊筋，宜優(yōu)先采用附加箍筋。附加筋一般要有，但不應絕對。規(guī)范說得清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載可根據(jù)具體情況而定。當主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應加附加筋。當主梁高度很高、次梁截面很小、荷載很小時，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大，主梁也可不加附加筋。

（2）當外部梁跨度相差不大時，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。當梁底距外窗頂尺寸較小時，宜加大梁高做至窗頂。梁也可偏出柱邊一較小尺寸。梁與柱的偏心可大于1/4 柱寬，并宜小于1/3柱寬。

（3）梁上有次梁時，應避免次梁搭接在主梁的支座附近；否則應考慮由次梁引起的主梁抗扭，或增加構造抗扭縱筋和箍筋。當采用現(xiàn)澆板時，抗扭問題并不嚴重。

（4）原則上梁縱筋宜小直徑、小間距，有利于抗裂；但應注意鋼筋間距要滿足要求，并與梁的斷面相應。箍筋按規(guī)定在梁端頭加密。布筋時應將縱筋等距，箍筋肢距可不等。小斷面的連續(xù)梁或框架梁，上、下縱筋均應采用同直徑的，盡量不在支座搭接。

（5）端部與框架梁相交或彈性支承在墻體上的次梁，梁端支座可按簡支考慮，但梁端箍筋應加密。

（6）挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。與挑板不同，挑梁的自重占總荷載的比例很小，作成變截面不能有效減輕自重。變截面挑梁的箍筋，每個都不一樣，難以施工。變截面梁的撓度也要大于等截面梁。挑梁端部有次梁時，注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承載力不足。對于大挑梁，梁的下部宜配置受壓鋼筋以減小撓度。挑梁配筋應留有余地。

（7）梁上開洞時，不但要計算洞口加筋，更應驗算梁洞口下偏拉部分的裂縫寬度。梁從構造上能保證不發(fā)生沖切破壞和斜截面受彎破壞。

（8）挑梁出挑長度小于梁高時，應按牛腿計算或按深梁構造配筋。

（9）扁梁寬度不必過大，只要鋼筋能正常擺下及受剪滿足即可。因為在撓度計算時，梁寬對剛度影響不大。相對來講，增大鋼筋更經(jīng)濟。同時梁的上筋應大部分通長布置，以減小混凝土徐變對撓度的增大。

（10）梁寬大于350 時，應采用四肢箍。

4、現(xiàn)澆板部分

（1）板的鋼筋宜采用大直徑、大間距，但間距不大于200，間距盡量用200(一般跨度小于6.6m 的板的裂縫均可滿足要求)。板上下鋼筋間距宜相等，直徑可不同，但鋼筋直徑類型也不宜過多。

（2）相連幾個房間的同型號、同間距板底鋼筋宜連通。

（3）配筋計算時，可考慮塑性內(nèi)力重分布，將板上筋乘以0.8～0.9 的折減系數(shù)，將板下筋乘以1.1～1.2 的放大系數(shù)。

（4）支承在外圈框架梁上的板負筋不宜過大，否則將對梁產(chǎn)生過大的附加扭距。一般來說，板厚>150 時采用φ10@200 ；否則用φ8@200 。

（5）當厚板與薄板相接時，薄板支座按固定端考慮是適當?shù)模坏癜寰筒缓线m，宜減小厚板支座配筋，增大跨中配筋。

總之，在設計過程中對梁、柱、板以及結構體系中的一些注意點應該有清晰的認識，使設計的工程既經(jīng)濟又合理。設計人員要從一個個基本的構件算起，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其它專業(yè)來進行設計。