浅谈钢筋混凝土框架结构

黄勇进

（泰州市第一建设工程监理有限公司，江苏泰州 225300）

浅谈钢筋混凝土框架结构

黄勇进

（泰州市第一建设工程监理有限公司，江苏泰州 225300）

钢筋混凝土框架结构因为诸多优点，被广泛的运用于各种建筑之中。主要介绍钢筋混凝土框架结构的受力特点，以及钢筋混凝土框架结构设计的一般过程。

框架结构；建筑设计；结构设计

随着建筑造型和建筑功能的要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在结构设计中遇到的各种难题也日益增多，这些问题有待进一步解决和完善[1]。

1 钢筋混凝土框架结构的受力特点

框架结构由梁柱杆系构成，能够承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。一般设计成双向梁柱抗侧力体系，主体结构均宜采用刚接模式[2]。抗震设计时，为协调变形和合理分配内力，框架结构不宜设计成单跨结构[3]。

竖向荷载作用下，框架结构以梁受弯为主要受力特点，梁端弯矩和跨中弯矩成为梁结构的控制内力。水平荷载作用下，框架柱承担水平剪力和柱端弯矩，并由此产生水平侧移，在梁柱节点处，由于协调变形使梁端产生弯矩和剪力。因此产生于柱上下端截面的轴力、弯矩和剪力是柱的控制内力[4]。

2 钢筋混凝土框架结构设计的一般过程

2.1 结构布置——结构方案的确定

（1）柱网布置。框架结构的柱网布置既要满足生产工艺和建筑平面布置的要求，又要使结构受力合理，施工方便[6]。总的原则是均匀、对称、受力合理、传力可靠。建筑平面布置主要有内廊式、统间式、大宽度式等几种。与此相应，柱网的布置方式可以分为内廊式、等跨式、对称不等跨式等几种。

（2）承重框架的布置。抗震设防区，柱在两个方向均应有梁拉结，亦即沿房屋纵横向均应布置梁系。因此，实际的框架结构是一个空间受力体系。但为计算分析方便起见，把实际框架结构看成纵横两个方向的平面框架。纵向框架和横向框架分别承受各自方向上的水平力，而楼面竖向荷载则依据楼盖结构布置方式的不同而按不同的方式传递。对于现浇平板楼盖，竖向荷载向距离较近的梁上传递[7]。

（3）次梁的布置。洞口边（楼梯，电梯井）、隔墙下要布置次梁。再者，在结构需要的地方，如为满足板跨4m，也要布置次梁。

（4）初步确定构件的截面尺寸。规范规定[8]：为了保证刚度，单向板的厚度不应小于跨度的1/40（连续板）、1/35（简支板） 以及1/12（悬臂板），双向板的厚度不应小于跨度的1/45（简支板），1/50（连续板）。目前实际工程中板厚一般取100mm和120mm两种尺寸[10]；主梁截面高度h=（1/10～1/15）跨度，宽度b=（1/2～1/3）h；次梁的截面高度h=（1/12～1/18）跨度，宽度b=（1/2～1/3）h。同时，一般抗震设防地区的梁高h不应小于350mm。

对于框架柱截面尺寸的估算，一般根据轴压比限值，按照轴心受压构件来初步确定截面的尺寸，考虑弯矩的影响，将轴力乘以1.2～1.4的放大系数。柱截面尺寸初步确定的经验值取法：中柱的截面高度h=1/6H～1/12H，截面宽度b=1h～1/1.5h，其中H为房屋层高。

2.2 结构分析与设计

（1）结构分析基本原则。结构按承载能力极限状态计算和按正常使用极限状态验算时，应按国家现行有关标准规定的作用（荷载）对结构的整体进行作用（荷载）效应分析；必要时，尚应对结构中受力状况特殊的部分进行更详细的结构分析。

结构分析中所采用的各种简化和近似假定，应有理论或试验的依据，或经工程实践验证。计算结果的准确程度应符合工程设计的要求。结构分析应符合下列要求：满足力学平衡条件；在不同程度上符合变形协调条件，包括节点和边界的约束条件；采用合理的材料或构件单元的本构关系。

深基坑支护技术作为土建基础施工过程中的常见技术手段，其应用效果直接决定最终建筑物的工程质量。从作用上来看其具有稳定内部结构、维持建筑平衡、提升应用安全性等效果，所以本文讨论深基坑支护常见几种技术的应用对于我国土建施工水平的提高具有重要的现实意义。

（2）结构分析的方法。结构分析时，宜根据结构类型、构件布置、材料性能和受力特点等选择下列方法：线弹性分析方法；考虑塑性内力重分布的分析方法；塑性极限分析方法；非线性分析方法；试验分析方法。

结构设计的内容一般包括屋盖、楼盖的设计；框架设计；基础设计三大部分。

3 钢筋混凝土框架结构设计的几个注意点

根据框架结构的自身特点，在进行建筑、结构设计时，国际上流行采用“三统一”的原则，即“统一柱面、统一层高、统一荷载”的模式设计[8]。

在体系的选择方面：

（1）由于在发生地震时，框架柱首当其冲，一旦出现塑性铰，将危及该柱距范围内的上层建筑，并可能引起相邻柱距范围的上层建筑连续倒塌，所以框架结构不宜采用单跨形式；且纵横两个方向的水平地震作用都由抗侧力构件承担，结构应设计成双向框架体系；

（2）框架结构的柱与梁宜上下左右贯通，不宜采用复式框架；以及砖混框—剪结构。

（3） 在填充墙的布置方面：宜采用轻质材料，且应避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成短柱；减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。

在建筑设计方面：

（1） 要先对建筑外观、建筑面积、建筑高度、层高和室内净高进行设计；

（2） 然后对局部进行设计，如地下室墙身、楼地面、顶棚、屋面、楼面、坡面及楼梯位置，消防要求等进行设计。各部分都要按照规范要求进行设计。

（3）最后要明确框架结构的抗震级数，采用规则结构以利于房屋抗震，按照“三统一”的原则，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸，以及基础的选定。

在结构设计方面：

（1）首先根据不同的设计要求选取不同的荷载代表值来进行承载力计算

（2） 进行变形验算。

（3） 进行横向水平与纵向水平地震的作用计算。

在地基基础设计时：

（1）首先要正确地阅读和使用地质报告熟悉勘察报告的主要内容，了解勘察结论和计算指标的可靠程度，进而判断报告中的建议对该项工程的适用性。这里，要把场地的工程地质条件与拟建建筑物的具体情况和要求联系起来进行综合分析。在满足承载力和变形的基本要求下，尽量采用比较经济的天然地基上的浅基础。地基持力层的选择应从地基基础和上部结构的整体性出发，综合考虑场地土层的分布情况及稳定性，土层的物理力学性质，建筑物的体型、结构类型和荷载性质与大小，还要考虑地下水的影响[9]。

（2）一般先由地基承载力和变形确定基础底面尺寸，然后再进行基础截面设计验算。基础高度由混凝土抗冲切和剪切条件确定，基础配筋则由基础验算截面的抗弯能力确定。除满足计算要求以外，还要满足一些规范规定的构造要求。要注意的是，在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时，应考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用；而在进行基础截面设计中，应采用不计上覆土重力作用时的地基净反力进行计算。

（3）在地基处理时，要针对地质报告条件和水文地质条件选用合适的地基处理方法。要特别注意所选的方法必须符合土力学的基本原理和重视当地的实际工程经验。要有长期荷载重心和基础形心尽量相重合的概念。要有基础整体性的概念，通过增设基础连系梁和基础圈梁等措施来保证。[10]

最后，设计人员还要进行“三水准、两阶段”设计方法进行抗震设计：

（1） 做好“强柱弱梁”的设计。由于框架柱受轴向压力作用，其延性通常比梁的延性小，一旦框架柱先于框架梁出现塑性铰，就会产生较大的层间位移，甚至形成同层各柱上下端同时出现塑性铰的“柱铰结构”，从而危及结构承受垂直荷载的能力

（2） 做好“强剪弱弯”的设计。为了防止梁端，柱端在弯曲屈服前出现脆性剪切破坏，在设计中要求做到“强剪弱弯”亦即构件的受剪承载力要大于构件弯曲时实际达到的剪力。

4 结束语

钢筋混凝土框架结构设计中仍有许多需要注意的问题，只有熟练地掌握相关规范，并具有良好的结构概念，才能设计出即安全又经济适用的优秀作品。

[1]沈蒲生.建筑工程毕业设计指南[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2]混凝土结构设计规范（GB50010-2002）[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[3]建筑抗震设计规范（GB50011-2001）[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[4]东南大学.混凝土结构（上册）（第三版）[M].北京:中国建筑

工业出版社,2005.

[5]蒋鲁蓉.钢筋混凝土框架结构设计有关问题的初步探讨[J].山西建筑,2008,34（1）:85-86.

[6]东南大学,天津大学,同济大学.混凝土结构设计原理[M].

北京:中国建筑工业出版社,2003.

[7]赵顺波.混凝土结构设计原理[M].上海:同济大学出版社.2004.[8]钟彩霞.浅析框架结构设计[J].广州科技建筑与设计专版,2007,167:89-90.

[9]吴有来.浅谈地基处理及基础设计[J].广东建材建筑设

计与装饰,2006,11:95-97.

[10]赵明华.基础工程[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

黄勇进（1975-），男，江苏姜堰人，助理工程师.

（责任编辑施 翔）