钢筋混凝土框架结构设计的思考.pdf

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1、钢筋混凝土框架结构设计的思考 导言 钢框架结构是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一.钢筋承受拉力，混凝土承受压力。钢筋混凝土框架结构设计方案构思需要考虑的问题 1.建筑布置 在抗震设计中，应提倡平面和立面简单、规则、对称的原则，合理的建筑布置是最重要的。“规则”包括了对建筑的平面和立面外形尺寸、抗侧力构件布质量分布、承载力分布等诸多因素的综合要求。建筑师需和结构师互相配合，才能设计出抗震性能良好的建筑。在做钢筋混凝土结构的抗震设计时，要注意：（1）平面宜简单、规则、对称，减少偏心，否则应考虑其不利影响；（2）刚度中心与质量中心尽量重合；（3）质量大的跨间不宜布置在结构单元的边缘，质

2、量大的设备宜布置在距刚度中心较近的部位；（4）尽量少采用大悬挑结构；（5）围护结构宜采用轻质材料。2.结构的传力路线应简捷明了 在荷载作用下，结构的传力路线越短、越直接，结构的工作效能越高，所耗费的建材也就越少。3.从力学观点看 在民用和公共建筑的平面布局中，应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距（或近似于等距）布置，这样可以相应减少边跨柱距，也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯矩，可以使各跨梁截面趋于一致，而提高结构的整体刚度。4.结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。钢筋混凝土框架结构设计的安全问题 结构设计的安全问题是所有从事结构设计与研究的人们一生都要面对的问题，要

3、掌握保障结构设计安全所必须坚持的基本原则。（1）结构设计安全的底线应该清醒地认识到，结构科学和材料科学的发展远没有达到可以令建筑师们的浪漫设计无约无束的境地。在实际结构的建造过程中影响结构安全的因素众多，一方面，建筑结构理论归根结底是一门实验科学，理论与实际的偏差不可避免，另一方面，建造技术的发展水平和区域差异以及施工质量控制等等方面的诸多因素，都会给实际建造完成的建筑结构安全性能带来某种程度的不确定性。所以，建筑师们在通过建筑表达其美学或情感需求的时候，结构工程师们还是要给他们设定一条底线。这条底线不仅依赖于当代人类对自然界的认识水平，而且还依赖于现代结构技术与材料科学的发展水平，依赖于结构

4、分析技术的发展水平。建筑结构设计绝不能突破基本力学准则的底线。（2）结构设计安全与结构设计的创造性并不矛盾实际上，对结构设计安全性的忧虑往往会束缚住我们结构设计创造性探索的步伐。结构设计的任务始终是：按照建筑的功能与美学需求确定安全、合理的结构体系；进而依据建筑结构可靠度设计有关标准所确定的原则对结构作用效应与结构抗力进行符合结构实际工作条件（性能）的分析；最终应做到在规定的结构设计使用年限内，在现行规范规定的各种荷载作用下，所设计的结构是安全可靠、经济合理、技术先进的。为了实现这样的使命，对结构设计安全的自始至终的关切无疑是必要的，另一方面，结构设计的创造性不但是当今建筑设计发展的必然要求，

5、同时也是结构设计技术自身发展的要求。钢筋混凝土框架结构设计应从概念设计上着手注意的几个问题 1.关于强柱弱梁节点 这是为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此，当建筑许可时，尽可能

6、将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于 1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯矩按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。2.关于“强剪弱弯”措施 强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。3.注意构造措

7、施（1）对于大跨度柱网的框架结构，在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连，使得楼梯问处的柱可能成为短柱，应对柱箍筋全长加密。这一点，在设计中容易被忽视，应引起重视。（2）对框架结构外立面为带形窗时，因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应注意加强构造措施。（3）对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝（规范规定裂缝宽度小于 0.3mm），建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于 150mm，对屋面宜设置后浇带，后浇带处按构造措施宜适当加强。（4）其它构造措施限于篇幅，这里不再赘述，请详见新规范。4.注意抗震设计（1）抗震设计的基点结构

8、 抗震设计的基点是强度和延性。人们现在已经认识到可以利用钢筋混凝土结构屈服后的非弹性变形来抵抗地震，也就是将强度和延性两者相结合来抵抗地震。为保证结构的抗震能力，对结构设计而言，如果我们给结构设定较低的承载力水准，相应地就要求结构具有较高的延性水准；如果我们给结构设定较高的承载力水准，则结构需要的延性水准就可以较低。在这个问题的具体处理上，各国的理念存在一定的差异。（2）能力设计法 能力设计法的基本思想为：为了使抗震钢筋混凝土结构在地震中形成所追求的“梁铰机构”或“梁柱铰机构”，就需要把不希望出现塑性铰或不希望先出现塑性铰（也就是不希望塑性转动过大）的部位的抗弯能力相对增强；为了不致在结构表现出所需的延性之前在结构的任何部位出现几乎没有延性的剪切失效，也需要相对增强各有关部位的抗剪能力；还需要采取必要的措施使可能形成塑性铰的部位具有足够的延性能力和必要的耗能能力。结束语 钢筋混凝土结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的。在钢筋混凝土结构设计的过程中，要明确结构设计对建筑物功能的要求，掌握设计中的基本原理正确使用结构设计的各种原则，设计出结构可靠的钢筋混凝土建筑物。