多層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

1、多層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討 摘要：結(jié)合筆者從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作經(jīng)驗(yàn)。以公司宿舍5層框架結(jié)構(gòu)例，簡(jiǎn)要地概述了框架結(jié)構(gòu)的布置，分析了框架結(jié)構(gòu)的梁柱配筋以及變形縫的設(shè)置。最后，對(duì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些問(wèn)題進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：多層框架；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)布置Abstract: Combined the architectural structure with design work experience, as to the dormitory in 5 level frame structure as an example, this paper briefly summarizes the

2、 layout of the frame structure, and analyzes the frame structure of the beams and distortion seam reinforcement of settings. Finally, some of the design processes of the frame structure are discussed.Key Words: multilayer frame; structure design; structure layout框架結(jié)構(gòu)是由框架梁、柱、樓板等主要構(gòu)件組成。其具有柱網(wǎng)布置靈活，便于獲得較

3、大的使用空間，延性較好，橫向側(cè)移剛度較小等特點(diǎn)。因此，框架結(jié)構(gòu)適用需要大空間的、層數(shù)不宜太多、房屋的高度不宜太高的建筑。相比其他結(jié)構(gòu)類型，在多層建筑中使用框架結(jié)構(gòu)最為經(jīng)濟(jì)合理。本文就某多層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討。工程概況某公司宿舍樓，本工程總建筑面積3853.5平方米，結(jié)構(gòu)類型為鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)。建筑物總高度為21.9米，共5層。位于7度地震設(shè)防區(qū)。建筑首層平面圖框架結(jié)構(gòu)布置3.1結(jié)構(gòu)布置原則1）結(jié)構(gòu)平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則和對(duì)稱；2）建筑平面長(zhǎng)寬比不宜過(guò)大，L/B宜小于6；3） 結(jié)構(gòu)的豎向布置要做到剛度均勻而連續(xù)，避免剛度突變；4）建筑物的高寬比不宜過(guò)大，H/B不宜大于5；5）

4、房屋的總長(zhǎng)度宜控制在最大伸縮縫間距以內(nèi)，否則需設(shè)伸縮縫或采取其它措施，以防止溫度應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)造成的危害；6）在地基可能產(chǎn)生不均勻沉降的部位及有抗震設(shè)防要求的房屋，應(yīng)合理設(shè)置沉降縫和防震縫。 3.2框架結(jié)構(gòu)方案框架結(jié)構(gòu)是由若干個(gè)平面框架通過(guò)連系梁的連接而形成的空間結(jié)構(gòu)體系。在這個(gè)體系中，平面框架是基本的承重結(jié)構(gòu)，按其布置方向的不同，框架體系可以分為下列三種：1）橫向框架承重方案。在這種布置方案中，主要承重框架沿房屋的橫向布置。沿房屋的縱向設(shè)置板和連系梁；2）縱向框架承重方案。在這種布置方案中，主要承重框架沿房屋的縱向布置。沿房屋的橫向設(shè)置板和連系梁；3）縱橫向框架混合承重方案。在這種布置方案中，主

5、要承重框架沿房屋的縱、橫向布置。3.3柱網(wǎng)尺寸及層高民用建筑類型較多，功能要求各有不同，柱網(wǎng)及層高變化也較大，尺度一般較工業(yè)廠房為小。柱網(wǎng)和層高通常按300mm進(jìn)級(jí)。3.4框架梁及柱的截面配筋1） 框架梁設(shè)計(jì)。梁的配筋計(jì)算包括正截面抗彎和斜截面抗剪配筋，一般按受彎構(gòu)件進(jìn)行?？v向受拉鋼筋應(yīng)滿足配筋率及裂縫寬度的要求?？v筋的彎起和截?cái)辔恢?，?yīng)根據(jù)彎矩包絡(luò)圖確定；2）框架柱設(shè)計(jì)?？蚣苤鶎倨氖軌簶?gòu)件，一般采用對(duì)稱配筋，在中間軸線上的框架柱，按單向偏心受壓考慮，邊柱按雙向偏心受壓考慮，框架平面外尚按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算。3.5變形縫的設(shè)置變形縫分為伸縮縫和沉降縫，在地震設(shè)防區(qū)還需按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定設(shè)

6、置防震縫。伸縮縫是為了避免溫度應(yīng)力和混凝土收縮應(yīng)力使房屋產(chǎn)生過(guò)大伸縮變形或裂縫而設(shè)置的，伸縮縫僅將基礎(chǔ)以上的房屋分開。沉降縫是為了避免地基不均勻沉降在房屋構(gòu)件中產(chǎn)生裂縫而設(shè)置的，沉降縫必須將房屋連同基礎(chǔ)一起分開。在建筑物的下列部位宜設(shè)置沉降縫： 土層變化較大處； 地基基礎(chǔ)處理方法不同處； 房屋在高度、重量、剛度有較大變化處； 建筑平面的轉(zhuǎn)折處； 新建部分與原有建筑的交界處。沉降縫由于是從基礎(chǔ)斷開，縫兩側(cè)相鄰框架的距離可能較大，給使用帶來(lái)不便，此時(shí)可利用挑梁或擱置預(yù)制梁、板的方法進(jìn)行建筑上的閉合處理， 框架結(jié)構(gòu)設(shè)中相關(guān)問(wèn)題的探討4.1梁柱截面的選擇承受主要豎向荷載的框架主梁，其截面形式在全現(xiàn)澆的

7、整體式框架中以T形為多；在裝配式框架中可做成矩形、T形、梯形和花籃形等。不承受主要豎向荷載的連系梁，其截面形式常用T形、形、矩形、形、L形等。 框架柱的截面形式一般為矩形或正方形。梁截面尺寸可參考受彎構(gòu)件來(lái)初步確定。梁高h(yuǎn)b一般可取(1/101/18)lb(lb為梁的計(jì)算跨度），梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。梁的寬度bb=(1/21/3)hb，一般不宜小于200mm。選擇梁截面尺寸還應(yīng)符合規(guī)定的模數(shù)要求。柱截面的寬度bc和高度hc一般?。?/151/20)層高。為了提高框架抗水平力的能力，矩形截面的hc/bc不宜大于3，柱截面的邊長(zhǎng)不宜小于250mm。4.2梁截面的慣性矩為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在框架

8、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常作如下規(guī)定：1）對(duì)現(xiàn)澆樓面的整體框架，中部框架梁I=2I0；邊框架梁I=1.5I0。其中I0為矩形截面梁的慣性矩；2）對(duì)整澆層的裝配整體式框架，中部框架梁I=1.5I0；邊框架梁I=1.2I0；3）對(duì)裝配式樓蓋，梁的慣性矩可按本身的截面計(jì)算，I=I0。4.3框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖框架結(jié)構(gòu)是由橫向框架和縱向框架組成的空間結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常忽略它們之間的空間聯(lián)系，而將空間結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)化為橫向和縱向平面框架計(jì)算，并取出單獨(dú)的一榀框架作為計(jì)算單元。在計(jì)算簡(jiǎn)圖中，框架節(jié)點(diǎn)多為剛接，柱子下端在基礎(chǔ)頂面，也按剛接考慮。桿件用軸線表示，梁柱的連接區(qū)用節(jié)點(diǎn)表示。等截面軸線取截面形心位置，當(dāng)上下柱截

9、面尺寸不同時(shí)，則取上層柱形心線作為柱軸線。4.4框架上的荷載多層結(jié)構(gòu)房屋一般受到豎向荷載和水平荷載的作用。豎向荷載包括恒荷載、樓層使用活荷載、雪荷載及施工活荷載等。水平荷載包括風(fēng)荷載和水平地震作用。 在設(shè)計(jì)住宅、宿舍、旅館、辦公樓等多層建筑的墻、柱和基礎(chǔ)時(shí)，由于樓面活荷載在所有各層同時(shí)滿載的可能性很小，所以作用于樓面上的使用活荷載應(yīng)乘以相應(yīng)規(guī)范規(guī)定的折減系數(shù)。4.5水平荷載作用下側(cè)移的計(jì)算框架的側(cè)移主要是由水平荷載引起，框架的側(cè)移包括兩部分：一是頂層最大位移，若過(guò)大會(huì)影響正常使用；二是層間相對(duì)側(cè)移，過(guò)大會(huì)使填充墻出現(xiàn)裂縫。因而必須對(duì)這兩部分側(cè)移加以限制?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移，可以看作

10、是梁柱彎曲變形和柱的軸向變形所引起的側(cè)移的疊加。在水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)層間相對(duì)側(cè)移u的限值要求是：1)高度不大于150m的框架結(jié)構(gòu)uh/550；2) 高度等于或大于250m的框架結(jié)構(gòu)uh/500；3) 高度在150250m之間的框架結(jié)構(gòu)。按uh/550-uh/500線形插入。4.6樓面活荷載的最不利布置作用于框架結(jié)構(gòu)上的豎向荷載包括恒荷載和活荷載。恒荷載是長(zhǎng)期作用在結(jié)構(gòu)上的荷載，任何時(shí)候必須全部考慮。在計(jì)算內(nèi)力時(shí)，恒荷載必須滿布。但是活荷載卻不同，它有時(shí)作用，有時(shí)不作用。各種不同的布置就會(huì)產(chǎn)生不同的內(nèi)力，因此應(yīng)該由最不利布置方式計(jì)算內(nèi)力，以求得截面最不利內(nèi)力?？梢圆豢紤]活荷載不利布置，與恒荷載一樣均按滿布方式計(jì)算內(nèi)力，從而使計(jì)算工作量大為減少?，F(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求5.1連接構(gòu)造要求現(xiàn)澆框架的連接主要是指梁與柱及柱與柱之間的配筋構(gòu)造。1）梁與柱連接。澆框架的梁柱節(jié)點(diǎn)，一般做成剛性節(jié)點(diǎn)；2）上下柱連接。上下柱的鋼筋的連接宜采用焊接，也可采用搭接。 當(dāng)柱每邊鋼筋不多于4根時(shí)，可在一個(gè)水平面上接頭；當(dāng)柱每邊鋼筋為58根時(shí)，可在兩個(gè)水平面上接頭；當(dāng)柱每邊鋼筋為912根時(shí)，可在三個(gè)水平面上接頭。下柱伸入