論混凝土建筑框架結構的設計

【摘要】隨著我國科技與經濟的不斷發展和進步，建筑行業也取得非凡的成就。混凝土框架結構的應用逐漸得到廣泛的應用，而其中所體現的結構設計思想也在不斷更新中。本文就混凝土建筑框架結構的設計進行了深入的分析和探討。

【關鍵字】混凝土；建筑框架結構； 設計

目前，混凝土框架結構是應用最為廣泛的結構形式之一，該結構主要由兩部分組成，分別是柱和梁剛性連接的骨架組成，在此基礎上，框架的連接點采用的是剛節點，而該連接點具有幾何不變的特性。所以，混凝土框架結構具有抗震和抗風的優點，該結構能夠使得內部的使用空間相對變大，具有靈活的建筑平面，容易達到建筑物房間設置的相關要求，具有較好的延展性。由于該結構所具有的特點，在工業建筑和民用建筑中都得到了廣泛的應用。但是，由于在框架結構設計中，仍然存在著實際性和概念性的問題亟待解決，為了確保結構設計質量，需要引起相關設計人員的高度重視。

1.混凝土框架整體結構的設計

隨著混凝土框架結構在工業和民用建筑中的廣泛應用，需要從以下四個方面注意建筑混凝土框架的整體結構設計：

（1）選取建筑使用的材料時需要考慮到建筑物的屬性，包括了常用材料，即，鋼材、混凝土以及焊條和有特殊要求所選用的附加材料。

（2）對于工程的基本狀況以及標高進行深入的了解

（3）對于混凝土選用詳圖、保護層的厚度以及通用詳圖或節點以及圖紙中相關說明需要特別注意，與此同時，針對在施工過程中，沒有在圖中注明，而通過施工過程中的注意事項、相關卷冊以及通過說明表達信息需要引起注意。

（4）設計依據的相關要求主要體現在對相關文件、規范、圖集和氣象條件方面；對于回填土要求、地基基礎的設計等級以及地基情況承載力的狀況需要進行交代，對于設計基礎來說具有十分重要的作用；混凝土建筑框架作為建筑物的骨架，其安全性能關系重大，因此，需要對于結構安全的等級、抗震設防烈度、結構抗震等級以及設計的使用年限、混凝土的環境類別做相關要求。

2.在混凝土框架結構設計時存在的關鍵點

2.1如何選擇框架結構

框架結構抗側剛度較差，所以，地震帶進行框架設計時不能設計較高的框架結構。現澆框架的抗震等級不同，其建筑物的層數也要有一定的限制，例如，在七度（0.15g）設防區，其建筑物的總高度不宜超過28米，其層數需控制在7層以內。在八度（0.3g）的設防區內，其建筑物的總高度不宜超過20米，而其層數不能超過5層。如果在設計過程中，超過了以上數據，雖然其計算指標滿足規范要求，但會造成較大的損耗。而對框架結構進行設計需要從安全合理、經濟適用、技術先進以及方便施工的結構設計原則進行設計。

2.2如何進行結構布局

框架結構中的柱和梁在設計中是重要的部分，如何選擇截面的尺寸就顯得尤為關鍵，這就需要嚴格按照相關要求進行合理取值。在進行框架結構設計的過程中 ，需要將其必要的穩定性、剛度、承載力、延性以及耗能等主要因素考慮進去，這些關鍵因素也保證了框架結構的抗震安全性。一般狀況下，在對框架結構設計中，將其設計成為雙向的梁柱剛架體系，抵抗縱橫兩個方向的地震作用和風載荷；針對結構的側向剛度需要保持均勻的變化，而且，對于豎向抗側力構件的控制要求：其材料強度和截面尺寸需要自上而下逐漸的增大，以其良好的整體性能為前提，控制平面的布局達到對稱和規則；為了減少地震作用下的扭轉效應，需要在框架結構設計中對抗側力構件進行合理的布置。

2.3如何選取混凝土建筑框架結構的振型組合數

目前，隨著建筑業的不斷發展，城市化進程的不斷加快，建筑層數也在逐步增多，針對較多建筑層數的建筑，如果對于扭轉耦聯不進行考慮時，其振型的數量應該控制在3以上，當振型的數量超過3時，其數量的選擇最好為3的倍數，但是控制在建筑層數以內。針對一些不規則的建筑物，當考慮到扭轉耦聯時，需要將振型數的數量控制在9以上，但不大于結構層的3倍，而取得更多振型的前提條件是需要定義彈性樓板而且按照總剛分析法進行分析。與此同時，按照建筑抗震設計的有關規定，其振型數可以選取有效質量系數不小于90%所需要的振型數。

3. 兩種框架結構構造設計

3.1框架結構梁的設計

在進行框架梁設計時，除了滿足承載力、裂縫、撓度等規范要求外，還應注意梁縱筋的錨固。框梁梁內貫通中柱的縱筋不宜大于柱在該方向截面尺寸的1/20，當有另一方向的次梁支承于框架梁上時，框架梁梁寬不宜過小，以滿足次梁頂筋在框架梁內平直段錨固長度的要求。框架梁端為懸挑梁時，由于懸挑梁的計算跨度、荷載與框架梁不相同，這就決定了懸挑梁的與框架梁的斷面尺寸不相同。但是在設計過程中，有一些設計人員在繪圖時僅僅是將框架梁的通長頂筋向外延伸，其處理過于簡單，而該處理方式就會造成框架梁原位標注的支座筋不能伸進挑梁中，而該類錯誤在真正的施工過程中才能顯露出來，此時發現已經晚了，無法進行補救，原因在于很多鋼筋已經按照圖紙將其截斷成型，對于施工進度產生了巨大的負面影響，而且造成了嚴重的經濟財產損失。

3.2框架結構現澆樓板、樓梯的設計

目前，大部分框架結構均采用現澆樓板，現澆樓板具有承載力高，平面內剛度大等特點，可以很好的作為傳遞水平地震力的構件。在進行現澆樓板設計時，應注意相鄰跨板板厚不應相差過大，以減小其對分隔框架梁的扭轉效應，如確實無法避免，應加強此分隔框架梁的抗扭措施。在樓板開大洞口處（如電梯間、樓梯間、建筑中庭），周邊樓梯可以按彈性樓板分析，并采用加強板厚，雙層雙向配筋等措施來加強結構整體性。

樓梯對框架結構平面剛度影響甚大，當計入其影響時，應保證整體結構在地震作用主振型不以扭轉為主，也可以只考慮樓梯荷載而不計入其剛度影響，樓梯梯板與結構主體之間采用滑動支座。樓梯間四角宜設置框架柱，由于樓梯平臺梁的影響，樓梯間框架柱極易形成短柱，為保證其有足夠的抗剪承載力，柱箍筋宜全高加密。

4.總結

我國現代建筑設計領域，框架結構設計具有十分重要的意義，其混凝土框架結構相對簡單，但是，在其設計過程中仍然存在一系列的問題需要注意，在混凝土設計環節，需要考慮到其安全性能、使用性能以及經濟性能三個重要因素，對其可行性進行科學論證，因此，為了保證設計出安全經濟的框架結構，需要相關設計人員具有良好的職業素質和相關結構概念。

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