浅谈钢筋混凝土框架结构设计

梁锦源

内容提要：2003年建设部将房地产行业确定为支柱产业，从2004年开始，建筑行业出现了井喷式的飙升势头。而在建筑工程建设中，钢筋混凝土框架结构以其较好的经济效益和社会效益，得到了越来越广泛的应用。

关键词：框架结构、结构形式、结构优化、钢筋混凝土

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1.前言

20世纪90年代以后，随着我国钢材量的不断提高，钢筋--混凝土组合结构在建筑行业得到了迅速发展，在这里，我们主要讨论一下符合我国国情、应用广泛的钢筋混凝土框架结构。

2.关于钢筋混凝土框架结构

2.1.结构形式-钢筋混凝土结构

在建筑工程中，合理的选择结构形式、结构体系和进行结构布置，是一个战略问题。钢筋混凝土结构具有较好的抗震性能，材料来源丰富，可模性好，耐火型好、建造的工业化程度高等诸多优点。随着科学技术的发展，其缺点不断得到克服，是目前多层和高层建筑中应用最广泛的结构形式。

2.2.结构体系-框架结构

框架结构是指由梁和柱刚性连接的骨架所组成，框架的连接点刚性节点，是几何不变体，既承担竖向荷载，又承担水平荷载的结构。其优点是平面布置灵活，立面也可以变化。框架结构有横向框架，纵向框架及纵横向框架结构，每种结构有其自身的优缺点，如纵横向框架结构种结构有利于抵抗来自纵、横两个方向的风荷载和地震作用，此种框架结构具有较好的整体工作性能，现今多采用此种结构体系。

3.结构设计

3.1.方案设计

建筑结构是建筑三大构成要素中建筑技术的组成内容，是保证建筑物安全可靠的重要技术手段。而结构设计首先的是方案设计、结构布置。考虑到建筑的使用要求、材料、施工技术等，从而制定合理可行的设计方案。框架结构的布置应对称、均匀，结构平面形状和立面体型应尽可能简单、规则，使得各部分刚度均匀，减少结构的扭转可能性。为了保证框架结构的抗震安全，结构应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等性能。在抗震设防地区，应遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的设计原则，以形成延性框架。

3.1.1.上部结构设计

上部结构设计与建筑设计紧密相连，在设计时要做到在保证结构安全合理经济的基础上，最大限度的满足建筑的要求。上部结构设计也就是每层的梁板柱平面布置，首先应根据建筑平面提供的条件进行柱网布置，柱网布置不应过密，要满足生产工艺要求的同时使结构受力合理，便于施工。当房屋平面尺寸过长时，为避免温度混凝土收缩使房屋产生裂缝，必须设置伸缩缝。其设置主要与结构的长度有关。设置伸缩缝会导致结构局部构造复杂，施工困难等。目前，工程中常采用分阶段施工，设置后浇带并在局部构造加强的办法处理。

3.1.2.基础设计

进行基础设计前，首先要正确的阅读和适用地质报告。熟悉地质勘察报告的主要内容，了解勘察结论和各计算指标的可靠度，从而根据实际的工程状况判定报告建议的适用性，做到把场地的工程地质条件和建筑物的具体情况结合起来进行综合分析。

基础一般采用钢筋混凝土，其形式有独立基础、条形基础、十字型基础、桩基础等。

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。基础的设计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。除了满足计算要求以外，还耍满足一些规范规定的构造要求。

3.2.构件设计

3.2.1．柱设计

框架柱的截面尺寸：截面高度b=H／6一H／12，截面宽度b=1h一1.5h，其中H为房屋层高。也可按轴心受压柱估算，考虑弯矩的影响，将轴力乘以1.2～1.4的放大系数。另外根据2010《抗规》规定四级不超过2层时，圆柱不少于350mm，矩形柱不少于300mm；一、二、三级且超过2层时，圆柱不少于450mm，矩形柱不少于400mm。

3.2.2.梁设计

框架主梁的截面尺寸：截面高度h=L／10～L／18，截面宽度b=h／2～h／3，其中L为梁的计算跨度。可根据跨数、荷载、承重、非承重选取大者或小者，一般可取b=L／10，b不宜小于200mm。也不宜小于h／4。次梁的截面高度h=L／12～L／16，应比框架主梁高度至少小50帆，可以的话，最好比主梁小100 mm。次梁的截面最好比主梁宽度小50 nm，一般可取200mm或250mm，但不应小于150mm。主次梁相交处应注意附加钢筋或附加吊筋的增设。

3.2.3.板设计

楼板韵结构体系常用的有双向板和单向板两种。一般情况下，可通过次梁使楼板尽量成为双向板结构，这样可以使整体受力更加合理，配筋也更加均匀，楼板厚度也可以比单向板要薄一些。通常，单向板板厚可取^=上／30～L／35，双向板板厚可取^=L／35～L／45，可根据荷载、跨数及使用实际情况取大者或小者。一般来说，．框架结构的楼板板厚不宜小于100 mm。另外，还要注意楼板开洞的各种处理方法。

4.结构优化

4.1.方案阶段优化

工程建设设计过程中建筑师往往为了考虑建筑的立面造型和内部空间，反而造成建筑的结构产生许多不合理之处， 和不必要的浪费。因为在方案阶段结构设计师要根据切实可行和经济方面的考虑与建筑师协调好。

主要有以下几方面：一、控制竖向高宽比，为了保证结构的整体稳定并控制结构的侧向位移，势必要设置较刚强的抗侧力构件来提高结构的侧向刚度，而此类构件的增多势必使得材料用量增多；二、；三、柱网尺寸，住宅的柱网跨度控制在4~6米，厂房的柱网跨度控制在6~8米会比较经济合理。

4.2.施工图优化

在施工图设计设计阶段，要重点注意钢筋和某些大样或者装饰线的设计，要节约用钢量，一是混凝土强度等级不宜过高，二是采用高强度钢筋，减少钢筋的布置形式。对于多高层建筑，柱截面可以采用变截面形式减少混凝土用量，通常每隔3-4层变一次截面。

5.设计中应注意的问题

抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时，尽量加剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用尚存异议。

框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率。

6.结语

随着我国人口的增加，住房需求将继续大大提升，建筑行业亦会因而发展，钢筋混凝土框架结构以其结构传力明确、结构灵活、整体性强、抗震能力强等诸多优点，被广泛用于建筑中。从结构形式上看，钢筋混凝土框架结构是比较简单，但是如果在设计中考虑不周全，就会出现这样或那样的错误，对工程造成影响，轻者金钱的损失，重者出现安全问题。所以我们在做设计时要认真仔细，如文章所述一步一步做好。

参考文献

1．吕颖、赵永彪多层框架结构设计[期刊论文]-辽宁建材 2005(5)；

2．王光友浅谈框架结构设计中的几点经验；

3．彭治框架结构设计应注意的几个问题[J].科技创新导报，2009，(6)；

4．范俊梅钢筋混凝土多层框架结构设计问题分析[J].科技资讯，2008，(3)；

5．叶献国《建筑结构选型概论》，武汉理工大学出版社2009年版；

6．GB 5001022010，混凝土结构设计规范[S]；

7．GB5001122010，建筑抗震设计规范[S]；

8．GB 5000722011，建筑地基基础设计规范[S]。