鋼筋混凝土框架結構的技術特點及其設計要點探討

白文廣

【摘 要】本文對建筑結構框架設計的基本原則進行論述，針對建筑結構框架結構設計中的幾個主要問題進行了較為深入的探討，得到了建筑結構框架設計的基本原理與方法。

【關鍵詞】框架結構；空間剛度；整體穩定性；強柱弱梁；強剪弱彎；抗側剛度

0 引言

隨著建筑功能以及建筑造型呈現出的多功能以及多樣化趨勢，建筑結構設計中遇到的問題也日趨增加。因此，建筑結構設計者應該在遵循建筑設計規范的基礎上，利用合理有效的方式來解決一些結構方案設計中的重點與難點。

1 鋼筋混凝土框架結構的技術特點

1.1 框架結構的定義

所謂的框架結構也就是指一種由梁和柱連接而成的一種承重結構。這種框架結構在實際應用的過程中，不僅有著一個良好的承重作用，還對建筑空間結構有著良好的維護分隔的作用，從而使得建筑工程的使用功能得到有效的提高。

1.2 框架結構的特點

1）自重比較輕。設計這種結構的建筑單位，可以有效的控制工程造價，降低施工成本，建筑施工的目的是提高經濟效益，這種結構的建筑施工可以節省大量成本，同時也可以提高建筑收益，具有較強的經濟性。

2）靈活性強，有利于平面空間結構的設計，可以調整建筑平面空間布局，使其更加合理。這樣可以使建筑的空間結構得到更充分的利用，可以擴展更多的空間面積，提高其利用率，而且這樣的建筑內部結構也更加和諧。

3）具有增強穩定性的特點，這樣的結構可以使其構件更加標準，而且可以使施工更加規范，有利于提高施工人員的技術，對這種結構的有效利用，可以使整個建筑結構更加安全，而且對其的規范也可以提高施工人員的工作效率，從而加快施工的進度，提企業的經濟效益。

4）框架結構設計也是建筑設計者比較青睞的建筑類型。這種結構穩定性高，而且可以使設計師充分發揮自己的能力與構思，可以根據施工單位的要求，在施工的過程對設計進行修改，具有靈活性，這種結構的設計增加了建筑的功能，也有助于設計師提高自己的設計水平。

2 建筑框架設計遵循的基本原則

建筑結構設計的一項重要工作就是進行建筑框架的抗震驗算，而具體的驗算過程中要根據不同的樓層與布置特點來對建筑結構的整體剛度、柔度等進行計算分析。在驗算的過程中尤其要注意根據建筑場地的類別，一般在有條件時，8層或者是超過5層的建筑可以采用剪力墻，這樣能夠有效的提高建筑整體結構的抗震能力。且框架結構設計中應盡量采用雙向梁柱剛接體系，并合理的運用部分框架梁搭接在另外一方的框架梁之上。

當需要加裝雨蓬時，其設計不能夠從建筑的填充墻中挑出。而且在設計跨度較大的雨蓬、陽臺等梁結構時，應該著重考慮梁所承受的扭矩（以梁中心線處板承受的負向彎矩乘以梁跨度的一半）；設計梁、柱時，對應的混凝土等級一般以相差一個級別為宜；當出于某些特殊需要或者是其他一些原因導致量的截面積較大時，應該對梁的最小配筋率進行驗算；當采用框架結構時，電梯井壁一般以采用粘土磚進行砌筑為佳，但是注意不要采用磚墻來承重，應該通過設置對應的梁來承托墻體的重量；在電梯井的四周應該加上構造柱，當建筑層高較大時，可以在門洞的上方加上圈梁；在設計建筑長度時，應該對根據伸縮縫的具體要求來進行設計，否則要采取對應的措施來予以改善，諸如：加長構件的配筋、改善保溫條件、增大配筋率以及設置后澆帶等方式；當設計中采用井字梁時，由于梁的自重較大，在設計時不能忽略梁的自重；當建筑的整體布局不夠規則時，建筑的框架結構設計應該根據建筑的整體布局來進行合理設置，并采取針對性的細部構造措施；當建筑的地下水位較高時，應該對暖溝采用防水措施，一般以U型混凝土暖溝為宜；當需要設計地下室時，應該采用抗滲效果好的混凝土，抗滲等級一般在P6或者是P8級，且混凝土中要摻入膨脹劑。

3 框架結構設計中需要注意的幾個關鍵問題

3.1 梁與柱的中心線宜重合

框架結構的建筑設計具有一定特點，在設計時需要注意梁與柱的中心線問題，需要注意確保梁與柱的中心線完全重合，保持一致。一旦發現其中心線未重合，需對其進行及時處理，避免后期出現建筑質量問題。在處理的過程中要考慮施工條件，要在不影響其他施工操作的情況下進行處理，盡量不影響工期。中心線是否重合對建筑結構有著重要的影響，有未重合的情況，就會對其受力產生不利的影響，在處理的階段施工人員需根據實際情況，選擇正確的施工技術，對中心線的偏心距進行調整。對梁與柱的中心線的處理工作非常重要，因為一旦其中心線的偏心距超過一定數額，就會影響框架結構的水平受力情況。

3.2 避免短柱的出現

框架的柱端一般同時存在著彎矩M和剪力V，長、短柱的確定是根據柱的剪跨比λ=M/Vh0 確定，（h0與彎矩平行方向柱截面有效高度）λ≤1.5時為極短柱，1.5<λ≤2時為短柱，λ>2時為長柱。試驗表明極短柱發生剪切斜拉破壞，屬于脆性破壞，短柱多數發生剪切破壞，長柱一般發生彎曲破壞。

3.3 雙向梁柱抗側力體系的布置

框架結構既要承受豎向荷載，又要承受水平荷載，因此必須設計成雙向梁、柱抗側力體系，并且應具有足夠的側向剛度，以滿足規范規定的樓層層間最大位移與層高之比的限值。

4 框架設計關鍵問題的應對措施

4.1 梁、柱截面的確定

1）梁的超配筋顯示或梁的裂縫寬度>0.3或梁的撓度值大于允許值。柱的軸壓比超限或柱的超配筋顯示。此時可放大梁、柱截面尺寸或提高混凝土的標號等級或提高鋼筋的強度等級，再進一步試算。

2）部分梁、柱的構造配筋，此時可依據梁的裂縫寬度和柱的軸壓比適當減小梁、柱的截面尺寸再試算。

3）梁、柱的截面尺寸均滿足要求，此時可進一步觀察梁、柱的配筋率是否合適。

4.2 框架梁柱的配筋

1）框架梁的配筋。對梁縱向鋼筋的配筋率為0.5%～1.5%較為適宜，在配筋率一定時，用較細的鋼筋可以增加混凝土的握裹面積，可減小梁的裂縫寬度，增大配筋率是減小梁裂縫的最直接方法，但是只提高混凝土的強度等級對梁裂縫的影響就較小。在地震作用下，為滿足強剪弱彎，就應做到梁端斜截面受剪承載力高于正截面受彎承載力，在具體設計時，可將梁端負彎矩筋乘以系數0.85～1.0梁中正彎距乘以 1.1～1.3，梁端箍筋的直徑可增加2mm。

2）框架柱的配筋。框架柱的配筋一般都較低，電算結果往往都是構造配筋，由于抗震上強柱弱梁的要求，也就是要適當增大柱的配筋而減小梁的配筋，可見，柱子承擔的責任最大。為了保證在地震時柱在最后失效。必須設計成強柱弱梁，人為把梁設計成相對薄弱的環節，使其破壞在先以最大限度地減少可能出現的損失。

5 結束語

總之，根據本文對建筑框架結構的分析，可以發現這種結構的建筑具有很多優勢，框架結構最大的優點是自重較輕、節省材料、整體性與安全性較好，具有良好的抗震能力。但是在設計的過程中也要考慮梁與柱的中心線問題，一旦發現中心線未重合，就要采取必要措施對偏心距進行調整，否則會影響其抗震的能力，會導致建筑出現裂縫，從而影響建筑的安全性與美觀性。框架結構在應用的過程中靈活性也比較高，設計人員在布置建筑結構時，其基本不會因為外界因素的影響，可以有效的提高建筑的質量。所以，在設計框架結構時，一定要對其幾個關鍵問題進行處理，保證其各項指標合格，這樣才能提高建筑結構的穩定性，才能提高建筑的質量。

【參考文獻】

[1]陳敬文.建筑框架結構設計原則及注意事項[J].輕工設計，2011（6）：166.

[2]阮君良.多層建筑框架結構設計問題的研究[J].中國房地產業，2011（10）：190.

[責任編輯：鄧麗麗]