房屋建筑鋼筋混凝土框架結構設計與應用

王俊龍

摘 要：國家經濟的快速發展，帶動各行各業的發展迅速，建筑行業尤為突出，在世界領域也取得相當不錯的成績。那么建筑業發展的同時，對于施工中的材料運用也應該給予足夠的重視。在現階段，我國大量的建筑中都會用到鋼筋混凝土。根據多年的實踐工作經驗來看，房屋建筑鋼筋混凝土框架結構的優點主要體現在：空間分隔靈活，自重輕，節省材料等方面。本文對房屋建筑鋼筋混凝土框架結構特點、應用范圍，設計原則等進行了闡述，討論了其具體施工措施。

關鍵詞：房屋建筑；鋼筋混凝土；框架結構；設計與應用

1 引言

隨著我國建筑行業技術和水平的不斷提升，房屋建筑發展也相當迅速，其成果也得到了業內的認可。目前，在國內外的建筑行業中，在對建筑物進行構建時，多采用鋼筋混凝土框架結構設計。且隨著社會的不斷進步與科技的不斷創新，現代的鋼筋混凝土框架結構設計方法層出不窮，再加上計算機技術的快速發展，如何在房屋建筑的施工過程中，對各個鋼筋混凝土框架結構的設計方案進行分析與管理，成為當下建筑結構設計中不可忽視的問題。鋼筋混凝土框架結構存在著一定的優點與長處，但在設計過程中也存在著一定的缺陷與不足。因此，在設計過程中，有許多問題需要我們注意以及解決。所以，我們必須對鋼筋混凝土框架結構設計做出較為恰當的分析與研究。

2 房屋建筑鋼筋混凝土框架結構特點

房屋建筑鋼筋混凝土框架結構的優點主要體現在：空間分隔靈活，它自重輕，節省材料；具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優點，利于安排需要較大空間的建筑結構；框架結構的梁、柱構件易于標準化、定型化，便于采用裝配整體式結構，以縮短施工工期；采用現澆混凝土框架時，結構的整體性、剛度較好，設計處理好也能達到較好的抗震效果，而且可以把梁或柱澆注成各種需要的截面形狀。

3 鋼筋混凝土框架的結構設計中所存在的現狀

3.1 框架中所存在的問題

在對鋼筋混凝土框架的結構設計中，框架中所存在的問題是多種多樣的。框架的梁、柱配筋方面等都存在著不少的問題。譬如框架的箍筋間距問題，箍筋在加密區和非加密區的設置問題，不能保證梁的抗剪力等問題。

3.2 設計人員容易出現的問題

在對混凝土的框架結構的設計過程中，設計人員處于主導地位。因此，為避免設計人員在設計時出現多種多樣的問題，應對設計人員在設計時出現的問題進行分析與討論。在設計時，設計人員往往把配筋視為構造配筋，這樣就會給房屋建筑安全帶來一定的隱患。此外，設計人員在計算框架梁的內力問題時，易忽視一些細節問題。譬如水平尺寸和垂直尺寸的差距較大、地基中的軟土較厚、土質不均勻、溫度應力等問題。因此，在對混凝土的框架結構進行設計時，應特別注意這些問題。

4 房屋建筑鋼筋混凝土框架結構設計與應用

4.1 在設計框架的結構時，要符合國家規范

在設計框架梁的配筋時，要符合相應的國家規范與要求。在計算時，應注意最小的配筋率，不僅和框架的抗震等級有關，還與混凝土的軸心和鋼筋的抗拉強度的比值有關。準確的設計框架梁的配筋率，在一定程度上可增強框架結構的整體穩定性。此外，設計人員在設計時應注意區分配筋與構造配筋，以避免安全隱患事故的發生。此外，在選擇箍筋形式時，為促進箍筋對混凝土的約束力，可以優先選擇菱形或井形。

4.2 合理設計框架結構

我們根據以上的要求進行設計的前提下，為了實現設計水平提升，我們還需要對進行施工的建筑進行了解，采取相應的辦法，根據以往的慣例，我們常用直接與間接法，最后實現提高設計水平的目的。

（1）框架直接設計。為了建筑更好的運行和發揮效益，我們需要充分的考慮結構穩定性與可靠性，對工業廠房存在的缺點進行改善和彌補。假如，我們在進行現場澆筑時需要根據圖紙進行更換混凝土型號的時候，如果換了之后的混凝土不能滿足強度要求，就需要我們改變構件的尺寸，采取何種辦法進行彌補，能夠保證構件的穩定性，有效地提高管理能力。還有就是針對施工的過程，需要我們進行專門的防火處理，使結構構件保持良好的整體性與安全性。

（2）框架結構間接設計。所謂的間接設計就是采用預制構件模擬受力的作用，根據承受壓力效果，再進行圖紙的設計。這種方法能夠有效地防御問題，會減少設計完之后的設計變更。我們主要是通過預應力水平拉桿，將混凝土受壓力的構件進行設計。我們可以通過間接設計來進行整個建筑的承壓實驗，以便在進行施工的時候，能夠使設計中的要求得到滿足。這種設計方法能夠更好的提升設計水平，保證設計的規則性、剛度以及延性的要求。

（3）梁、柱節點的設計。我們在房屋設計梁柱節點時，通常出現多根梁交叉在一起的現象，主次梁的負彎矩鋼筋多層也會疊加在一起，這樣會對梁截面造成較大的影響。這也是房屋在建時它的成本很難控制的一方面。在此，筆者建議可采取降低次梁底面的標高和降低主梁底面標高的有關措施來加以控制。

4.3 變形的分析

一旦結構產生了過度變形，就會產生與之相對應的裂縫。一般來說，結構的過度變形是結構穩定性不足或者剛度不足的標志，它并沒有直接反映出結構強度。導致結構變形的因素有跨度、截面的尺寸、支座的形式、材料的質量和荷載等，結構變形是鑒定房屋安全的重要內容。

4.4 結構設計布置要均勻

從房屋建筑結構的特點看，臨街的房屋建筑物，往往會因為商業的需要，底部幾層有大空間的設置。非臨街的房屋建筑物，底部也可能門廳、餐廳或停車場，而出現大空間。在這種結構中，上部的鋼筋混凝土抗震墻或豎向支撐或砌體墻體到此被中止，而下部須采取框架體系。也就是說，上部各層為全墻體系或框架一抗震墻體系，而底層或底部兩三層則為框架體系，整個結構屬“框托墻”體系。

4.5 應注意建筑物的抗震以及防水能力

根據相關的建筑物抗震能力以及防水能力的等級及要求，合理地設計鋼筋混凝土的框架結構。此外，在設計時，還要加強對非結構設計的抗震強度，比如女兒墻，應采取結構構造措施來加強抗震能力。對結構體系來說足夠的承載能力和變形能力是兩個同時需要滿足的條件。結合概念設計的理念，對上述兩種結構體系進行對比分析，電算程序可以采用中國建筑科學研究院編制的結構空間有限元分析軟件SATWE。在結構設計中，不僅要求結構具有足夠的承載能力，還要求其有適當的剛度。高層結構的使用功能和安全與其側移的大小密切相關，過大的側向變形會使隔墻、維護墻及其飾面材料出現裂縫或損壞。結構分別按考慮5%的偶然偏心和雙向地震力作用的不利情況計算出各結構體系層間位移角，剪力墻結構小于框剪結構，但均小于規范要求，且富裕量較大，說明兩種結構體系滿足剛度要求。但就使用性能方面，剪力墻結構由于墻體太多，結構自重大，導致了較大的地震作用，混凝土和鋼材用量也較高，同時也增加了基礎工程的投資，而且限制了建筑上的靈活使用。而框架一剪力墻結構的特點是平面使用靈活，適用性強，結構合理，能使框架、剪力墻兩種有著不同變形性能的抗側力結構很好地協同發揮作用。在水平荷載作用下，具有較純框架和純剪力墻結構更為有利的水平變形曲線。由框架構成自由靈活的使用空間，容易滿足不同建筑功能的要求；同時剪力墻具有相當大的抗側移剛度，從而使框一剪結構具有較好的抗震能力，也大大減少了結構的側移。

5 結語

鋼筋混凝土框架結構雖然相對簡單，但設計中仍有很多需要注意的問題，只有熟練地掌握規范，并具有良好的結構概念，才能設計出既安全又經濟適用的優秀作品。

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