鋼筋混凝土框架結構設計

寧夏工業設計院有限責任公司 王小蛟

鋼筋混凝土框架結構設計

寧夏工業設計院有限責任公司 王小蛟

鋼筋混凝土框架結構是一種抗震、抗風性能較好的結構，具有建筑平面布置靈活、使用空間大、延性較好等特點，不僅能滿足建筑物設置大房間的要求，而且還可以減輕建筑物的重量，在現代工業和民用建筑中應用廣泛。

一、構思框架結構方案設計要求

1.結構的傳力路線應簡捷明了。在荷載作用下，結構的傳力路線越短、越直接，其工作效能就會越高，所耗費的建材也就越少。

2.結構設計應符合力學規律。從力學觀點看，在民用和公共建筑的平面布局中，應當盡量使柱網按開間等跨和進深等距（或近似于等距）的方式進行布置，這樣可以相應減少邊跨柱距，也可以充分利用連續梁的受力特點，以減少結構中的彎矩。

3.結構設計要結合實際。結構設計應綜合考慮工程地質實際情況和建筑功能要求等因素。

二、在概念設計上需注意的問題

1.基礎部分。設計基礎部分需要注意的問題如下。

（1）在柱下擴展基礎寬度較寬、地基不均勻或地基較軟時，宜采用柱下條基，并應考慮節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3 m時，應建議甲方做地下室。當地基承載力滿足設計要求時，地下室底板可不再外伸以利于防水。可每隔30～40 m設一條后澆帶，并注明兩個月后用微膨脹混凝土澆筑。地下室外墻為混凝土時，相應的樓層處梁和基礎梁可取消。

（3）地面以下可不設抗震縫、伸縮縫，連接處則應加強抗震縫、伸縮縫的設置，沉降縫兩側墻體基礎一定要分開。

2.柱部分。設計柱部分時需要考慮的問題如下。

（1）原則上柱的縱筋宜采用大直徑、大間距。

（2）由于梁的縱筋錨入柱內，因此，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。柱內不得穿暖氣管。

（3）柱應盡量采用高強度混凝土來滿足軸壓比的限制，從而減小斷面尺寸。

3.梁部分。設計梁部分時需要注意的問題如下。

（1）當外部梁跨度相差不大時，梁宜等高，尤其是外部的框架梁。當梁底距外窗頂尺寸較小時，宜加大梁高至窗頂。外部框架梁應盡量做成外皮與柱外皮平齊。梁也可略偏出柱邊，兩者的偏心可大于1/4柱寬，但不要超過1/3柱寬。

（2）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，并采取增加構造抗扭縱筋和箍筋等措施。采用現澆板時，抗扭問題一般并不嚴重。

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

4.現澆板部分。設計現澆板部分要注意的如下問題。

（1）板鋼筋宜采用大直徑、大間距，間距一般不小于200 mm。一般跨度小于6.6 m的板的裂縫均可滿足要求。板上下的鋼筋間距宜相等，但鋼筋直徑類型可不同（也不宜過多）。相連幾個房間的同型號、同間距板底的鋼筋宜連通。配筋計算時，要考慮到塑性的內力重分布，將將板上筋乘以0.8～0.9的折減系數，將板下筋乘以1.1～1.2的放大系數。

（2）支承在外圈框架梁上的板負筋不宜過大，否則將對梁產生過大的附加扭矩。

三、設計中的處理措施

1.建筑許可時，應盡可能將柱的截面尺寸作得大些，使柱與梁的線剛度比盡可能大于1，并控制柱的軸壓比，以增加延性。驗算截面承載力時，要加強柱的配筋構造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高。注意節點構造，讓塑性鉸向梁跨內移。

2.“強剪弱彎”是保證構件延性、防止脆性破壞的重要原則，它要求人為加大各承重構件相對于其抗彎能力的抗剪承載力，使這些部位結構在經歷罕遇地震時不會出現脆性剪切而失效。

四、結構計算方面的問題

1.設計基本地震加速度值 。《建筑抗震設計規范》（GB50011– 2001）中規定：抗震設防烈度為7度時，設計基本地震加速度值分別為0.1 g和0.15 g兩種；抗震設防烈度為8度時，設計基本地震加速度值分別為0.2 g和0.3 g兩種。這與“89規范”差別較大，應加以注意。計算中還應嚴格注意地震區的劃分，選取正確的設計基本地震加速度值。

2.結構周期折減系數。由于填充墻的存在，框架結構的實際結構剛度會大于計算剛度，而計算周期會大于實際周期，因而會導致算出的地震作用效應偏小，使結構偏于不安全，所以對結構的計算周期進行折減是十分必要的。折減系數可根據填充墻的材料及數量選取，一般為0.7～0.9。

3.梁剛度放大系數。SATWE或TAT等計算軟件的梁輸入模型均為矩形截面，未考慮因存在樓板形成T形截面而引起的剛度增大，因而導致算出的地震剪力偏小，使結構偏于不安全。因此，計算時應將梁剛度進行放大，放大系數以中梁取2.0、邊梁取1.5為宜。