多層鋼筋混凝土框架結構的設計探討

李 英 李小勇 王期濱

(1.北方工業大學建筑工程學院，北京 100144;2.山西通暢工程勘察設計咨詢有限公司，山西太原 030001)

0 引言

鋼筋混凝土框架結構是由梁、板、柱及基礎組成的一種建筑結構體系［1］，主要由框架梁、框架柱及基礎構成平面框架，各平面框架之間由連梁聯系起來，形成空間結構體系。該體系結構合理，受力傳導路徑明確，傳力方式為使用上產生的荷載由樓板傳遞給梁，再由梁傳遞給柱，由柱傳遞給基礎，設計方法相對比較簡單［3］。

目前框架結構多采用矩形柱形式，但是隨著大家對住房品質要求的提高，異形柱框架結構也越來越多的用在建筑中，與矩形柱框架結構相比，異形柱框架結構具有以下特點:1)建筑平面布局較為靈活，可以采用T形，L形或者十字形等截面形式，使得室內不露柱楞，既美觀又能增加有效使用空間。2)能在一定程度上降低結構對基礎的要求。3)為后期的裝修提供更大的靈活性［5］。

1 優化設計工程實例

利用PKPM系列軟件，根據現行的建筑結構設計規范，對某棟多層住宅進行矩形柱框架結構和異形柱框架結構設計，通過對比結構受力使人們對多層住宅的不同結構類型有個新的認識。

1.1 工程概況

該建筑總共5層，底層平面尺寸23.40 m×13.20 m，層高2.9 m，總高14.2 m，抗震設防烈度7度，設計基本地震加速度值0.10g，抗震設計分組為第一組，基本風壓為0.35 kg/m2，基本雪壓為0.60 kg/m2，場地類別Ⅱ類，抗震等級三級，混凝土強度等級C25，受力鋼筋為 HRB335級鋼，設計強度310 N/mm2，箍筋為HRB235級，設計強度210 N/mm2。該住宅的各層建筑的平面布置相同。

1.2 結構設計原則

結構設計的過程中，除滿足相關規范要求外，還應使得兩種結構在建筑平面布置中盡可能相似，在使用材料、承受外荷載方面接近，從而增加可比性。

1)保持兩種結構建筑平面、立面及層高相同，柱網一致，豎向構件布置基本一致。

2)構件斷面按設計規范選擇，兩種框架結構的梁斷面及梁布置位置相同，梁斷面240 mm×400 mm。

1.3 荷載取值

荷載按建筑結構荷載規范取值［2］:

1)樓面活荷載取值:臥室、起居室、廚房、餐廳、衛生間取2.0 kN/m2，樓梯取3.5 kN/m2。2)樓梯輸入設計恒載和活荷載，恒載取6.0 kN/m2，活荷載取 3.5 kN/m2。3)屋面恒載按 7.0 kN/m2輸入，屋面活載按0.5 kN/m2輸入。

1.4 結構布置及計算

矩形柱框架結構布置和異形柱框架結構布置見圖1，圖2。

圖1 矩形柱框架結構布置平面圖

圖2 異形柱框架結構布置平面圖

2 設計結果分析比較

2.1 對兩種結構對比分析［4］

基本信息見表1。

2.2 底層柱最大組合內力比較

兩種結構形式最大組合內力值見表2。

表1 基本信息

表2 組合內力值

2.3 側移比較

水平地震作用下橫向位移曲線和縱向位移曲線如圖3和圖4所示。

圖3 水平地震作用下縱向位移曲線

圖4 水平地震作用下橫向位移曲線

3 結語

將表1，表2的計算結果綜合分析對比，可知:兩種模型的變形均符合規范要求，但是矩形柱框架結構與異形柱框架結構相比受力性能更好，施工方便，所以一般建筑物大多數選擇矩形柱框架結構，但是在滿足規范要求的前提下，異形柱框架結構可達到美觀的目的，因此不能說哪一種結構形式更優，以上分析只能作為結構設計時的一種參考。

［1］ GB 50011-2001，建筑抗震設計規范［S］.

［2］ GB 50009-2001，建筑結構荷載規范［S］.

［3］ 唐興榮.混凝土結構課程設計解析與實例［M］.北京:機械工業出版社，2012.

［4］ 中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部.PKPM系列軟件［Z］.2002.

［5］ JGJ 149-2006，混凝土異形柱結構技術規程［S］.