第11章多层框架结构设计研究性学习

第一篇：第11章多层框架结构设计研究性学习

第11章多层框架结构设计

结合自己的建筑设计大作业以及校园中的框架结构建筑实例和网络资料，并认真学习建筑结构教材中的相关知识，根据如下问题，制作PPT，完成11.1-2的研究性学习。

1.如何理解抗震概念设计？在自己的建筑设计大作业中是如何体现的？（要有图）

2.请谈谈对合理建筑体型的理解。评价校园中的任一栋框架结构建筑的建筑体型（要有图，照片）

3.怎样理解多高层钢筋混凝土结构房屋结构布置的基本原则？分析扬子津校区的任一教学楼的结构布置。（要有图，照片）

4.建筑物的抗震等级是如何确定的？

5.根据多层框架的组成以及结构布置原则，完成自己建筑设计大作业的结构布置。（要有图和比较详细的分析）

6.在楼盖结构布置中，谈谈一根主梁上，布置几根次梁比较适当？

7.根据问题5的结构布置，请建立框架的计算简图并要有说明。（要有图）

8.谈谈建筑物上作用的荷载。

9.总结框架结构的内力计算方法。

10.参考文献和网站。

第二篇：浅谈我国多层混凝土框架结构设计

浅谈我国多层混凝土框架结构设计

1.前言

随着社会的发展,钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍.由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点；与钢结构相比又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此，在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构型式。近年来，世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快，应用很多。

一般框架结构是由楼板、梁、柱及基础4种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。文献[1]认为，在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置比较的灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。

多层钢筋混凝土框架结构设计可以分为四个阶段：一是方案设计，二是结构分析，三是构件设计，四是绘施工图。结构分析和构件设计是结构设计中的计算阶段，在现代，已由电子计算机承担这一工作，常采用PKPM建模计算。但是，结构的计算并不能代替结构的设计。文献[2]中认为：良好的结构设计的重要前提，应该是合理组织与综合解决结构的传力系统、传力方式，良好的结构方案是良好结构设计的重要前提。

2.关于框架结构设计文献回顾

2.1框架结构的优缺点

框架结构体系是由横梁与柱子连接而成.梁柱连接处(称为节点)一般为刚性连接,有时为便于施工和其他构造要求,也可以将部分节点做成铰接或者半铰接.柱支座一般为固定支座,必要时也可以设计成铰支座.框架结构可以分为现浇整体式,装配式,现浇装配式.文献[3]中提到:框架结构的布置灵活,容易满足建筑功能和生工艺的多种要求.同时,经过合理设计,框架结构可以具有较好的延性和抗震性能.但是,框架结构承受水平力(如风荷载和水平地震作用)的能力较小.当层树较多或水平力较大时,水平位移较大,在强烈地震作用下往往由于变形过大而引起非结构构件(如填充墙)的破坏.因此,为了满足承载力和侧向刚度的要求,柱子的截面往往较大,既耗费建筑材料,又减少使用面积.这就使框架结构的建筑高度受到一定的限制.目前,框架结构一般用于多层建筑和不考虑抗震设防,层数较少的的高层建筑(比如,层数为10层或高度为30米以下)

2.3框架结构的布置

多层框架结构的平面布置形式非常的灵活，文献[4]中将框架结构按照承重方式的不同分为以下三类：

(1)横向框架承重方案,以框架横梁作为楼盖的主梁,楼面荷载主要由横向框架承担.由于横向框架数往往较少,主梁沿横向布置有利于增强房屋的横向刚度.同时,主梁沿横向布置还有利于建筑物的通风和采光.但由于主梁截面尺寸较大,当房屋需要大空间时,净空较小,且不利于布置纵向管道.(2)纵向框架承重方案 以框架纵梁作为楼盖的主梁,楼面荷载由框架纵梁承担.由于

横梁截面尺寸较小,有利于设备管线的穿行,可获得较高的室内净空.但房屋横向刚度较差,同时进深尺度受到预制板长度的限制.(3)纵横向框架混合承重方案 纵横向框架混合承重方案是沿纵横两个方向上均布置有框架梁作为楼盖的主梁,楼面荷载由纵,横向框架梁共同承担.它具有较好的整体工作性能.2.4双向板的截面设计构造及配筋

对于周边与梁整浇的双向板，由于在两个方向受到支撑构件的变形约束，整块板内存在穹顶作用，使板内的弯矩大大减小。文献[5]中提到为了利用这一有利的因素，规范允许对四边与梁整结板，起弯矩的设计值根据一定的条件进行折减。双向板的厚度不宜小于80mm.由于挠度不另作验算，双向板的板厚与短跨跨长的比值应满足：简支板，连续板。双向板按照弹性理论方法设计时，所求得的跨中正弯矩钢筋数量是指板的中央处的数量，靠近板的两边，其数量可以逐渐减小。考虑到施工方面，将板的两个边方向上各分为3个板带。两个方向的边缘板带宽度军为均为短边长度的1/4，其余则为中间板带。在中间板带上，按跨中最大正弯矩求得的单位板宽内的钢筋数量均匀布置；而在边缘板带上，按中间板带单位板宽内的钢筋数量一半均匀布置。

2.5框架梁和柱的电算结果的人工调整

框架梁配筋的人工调整，其目的是解决梁的裂缝宽度超限和“强剪弱弯”问题。文献[5]中提到当裂缝宽度超限时，首先应考虑将大直径的钢筋改用小直径的钢筋验算，如裂缝宽度仍然超限，就应增大梁的配筋和混凝土的强度等级，或加大梁的截面尺寸，调整至满足规范的要求。为了保证“强剪弱弯”，可进行以下几项调整：一是适当增大梁端截面；二是适当增大梁端箍筋直径，加密箍筋间距；三是梁端负弯矩钢筋不放大，梁跨中受拉钢筋适当放大1．1～1．2倍；四是按构造要求对跨度>7m的框架梁增加弯起钢筋。

在地震力作用下，框架柱尤其是角柱和大开间、大进深的边柱，一般均处于双向偏心受压状态，而电算程序是按两个方向分别为单向偏心受压的平面框架计算配筋。因此，文献[6]中认为框架柱配筋应进行如下调整：一是选择最不利的方向进行框架计算，也可对两个方向均进行计算后取较大值方向的配筋，并采用对称配筋；二是控制柱单边方向钢筋的最少根数。四是选择井字形或菱形的框架柱箍筋形式，以增强箍筋对混凝土的约束；五是由于多层框架电算一般不考虑温度应力和基础不均匀沉降问题，当多层框架水平尺寸较大以及地基为软弱土层或地基土层不均匀时，可适当再稍放大框架柱的配筋。

2.6周期折减系数的取用

进行框架结构的周期和刚度计算时。往往忽略框架填充墙的影响。但实际情况中填充墙(砖砌体)在早期弹性工作阶段参与工作的能力是较大的。使结构实际的刚度大于计算刚度，实际的周期小于计算周期，地震作用计算偏小。结构设计偏于不安全。文献[12]中认为为了避免较大误差，在设计过程中应该对计算周期应该进行折减。一般情况．周期折减系数的取值： 当填充墙为砌体时，取0．6～0．7； 为轻质砌块或砌体填充墙较少时，取0．7～0．8； 当填充墙为轻质墙体板材时，取0．9；

无填充墙的纯框架取1．0。可以看出，填充墙的刚度越小对框架的周期影响越小，吸收地震作用的能力也越弱.3.结语

由于框架结构具有空间大、平面布局灵活多样的特点，满足了人们不断追求使用个性化的要求。随着社会的不断发展和人们物质生活水平的提高，框架结构(住宅、公共建筑)将会得到较大发展。设计多层框架结构，设计人应首先判断结构方案的可行性，对可能碰到的问题，提前采取措施予以解决，并对所有计算结果认真分析、判断，准确无误后方可应用于实际工程。

综上所述,对于我来说,在做毕业设计(某高校教学楼)时,要根据规范以及实际的环境,选取构件参数和设计参数.此外,还要多了解一些结构细部构造等设计.通过查看规范,杂志等文献资料,对建筑结构的设计有一个具体的认识,争取将毕业设计作好.参考文献

[1] 王光友.浅谈框架结构设计中的几点经验[D].安徽：滁州市建筑勘察设计院，202_.[2] 蓝宗建,朱万福.混凝土结构与砌体结构设计 东南大学出版社 202_年1月第二版

[3] 赵国藩.高等钢筋混凝土结构学[M].北京：中国电力出版社，1999 [7]

[4] 陈仁朝.钢筋混凝土框架结构设计问题初探[J].建筑技术与应用，2/202_.41-42.[5] 常卫东,陈义闯.钢筋混凝土框架柱纵向裂缝的分析和处理[J].山西建筑, 202_年 32卷 8期;118-119.[6] 叶劲彤 叶靖.关于钢筋混凝土框架结构设计的几个问题探讨:;建筑结构 202_,32

(10)

[7] 陈翠荣.框架结构中应注意的几个问题.[J].山西建筑 第33卷第4期202_/2

[8] 王崇山，刁延军.浅谈多层钢筋混凝土框架结构设计[D].安徽：马钢集团设计研究院，202_.[9] GB 50011－202_.建筑抗震设计规范[S].[10] 孙海涛，张芳，杨龙婴.多层框架结构设计心得[D].新疆：新疆时代石油工程有限公司规划建筑分公司，202_.[11] Mita A and Yokoi I(202_).Fiber Bragg Grating Accelerometer for Building and Civil Infrastructure[C].Proc．of the SPIE Vo1． 4330．Sma rt Systems for Bridges，Structures，and Highways，PP．479-486．

[13] 朱伯龙,张琨联等.建筑结构抗震设计原理[M].同济大学出版社：186-210.[14] 沈蒲生等.混凝土结构[M].中国建筑工业出版社：123-157

[15] GB50204-202_,混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

第三篇：多层框架办公楼结构设计的文献综述

多层框架办公楼结构设计的文献综述

摘要：本文通过对

某办公楼的框架结构设计，结合结构设计需要注意的各种问题，通过对图集的查阅，以及相关书籍的参考，规范的参照，结合计算机应用软件以及相关工程设计的软件，合理进行结构布置；确定结构方案；进行结构设计计算；编写相应的结构计算书；绘制结构施工图。关键词：毕业设计 五层框架 结构设计 办公楼 正文：

早期的高层建筑功能上几乎只是单件的办公楼。在办公以外，不过附带一些辅助办公从业人员生活的所谓办公辅助商业设施。然而，现在高层办公建筑与其他功能复合化的情况很多，可与商业设施、住宅、文化设施、宾馆、车站等公共设施复合。综合大楼是指一个建筑物中同时拥有多种功能的办公楼。在这种设计中，重要的是要设定整体的概念，决定如何将不同的用途综合在一起。

一、现代办公楼的发展与趋势

随着经济的发展，城市用地日趋紧张。办公楼的发展向高层、综合性、灵活性和智能性发展。钢筋混凝土的迅速发展为办公楼建筑向高层的发展的平面布局提供了有利的条件。对于大开间的布置，采用较大柱网，少设分割墙，办公市内部区域可自由分割。高层办公楼建筑的主要布局多采用这种模式。这种布局不但增大了使用面积，而且缩短了交通面积，同时有利于结构的计算，以及施工的方便快捷。

二、建筑设计

根据设计任务书的要求，综合考虑环境条件、使用功能、设备材料、建筑经济、空间要求、地基处理等问题，着重建筑物内部的使用条件和空间布置的限制，结合周围环境和建筑物本身、与外部环境相适应，达到外部与内部协调的艺术性，细部的构造方案等，创作出既符合人们生活需求又符合人们的审美价值观的建筑。建筑设计要以使用功能，自然环境，设计标准、国家规范、国家规程、地方规范、建筑模数等为依据，制定出满足建筑要求的设计方案。

三、平面构成

在标准层时应考虑作为单一空间的办公室空间，以及集中了如电梯间、楼梯、洗手间和设施等垂直方向重复通用的要素核心筒部分。在决定办公楼的空间时，大致框架除了受核心筒类型的影响外，其也受到办公室的进深尺寸以及柱间隔尺寸和吊顶的高度的限制。

为了和标准的对称式办公室容易取得一致，办公室的进深一般都在12~18m。为避免在发生火灾等避难疏散时造成混乱，在进行避难流线设计时，要尽量同日常人流设计的一致，并容易识别，并且保证避难通道在火焰和烟雾中的安全。设计要做到火灾发生时，能将过廊和楼梯间同其他部分明确分开。具有使用方式的办公楼，一般情况下多使用3.0m~3.6m的模数。使用3.0m模数时，比较合理的是采用进深70cm的办公桌、办公家具的布置为对向式。

电梯布置，作为整体建筑物内人和物垂直流线的交通设计。要考虑的电梯的台数、规模、速度以及群体管理等的控制方法。

门厅作为交通枢纽，其主要作用上接纳、分配人流，室内外空间过渡及各方面交通的衔接。门厅的布局可以分为对称式与非对称式两种。对称式的布局常采用轴线的方法表示空间的方向感，将楼梯布置在轴线上成对称布置在主轴线两侧。门厅设计应注意：门厅应处于总平面中明显而突出的位置，一般应面向主干道，便人流出入方便。门厅内部设计要有明确的导向性，同时交通流线组织简明醒目，减少相互干扰成不知所以的现象。由于门厅是人们进入建筑物首先到达、经常停留的地方，因此门厅的设计，除了合理地解决好交通枢纽等功能要求外，门厅内的空间组合和建筑选型要求，也是公共建筑中重要的设计。

对窗户进行设计时，不仅要表现出建筑外形造型，而且还要考虑到室内良好舒适的办公环境。功能要求：

1、采光面积。

2、在自然排烟时，保证法规上规定的必要开窗面积。

3、保证法规上规定的紧急出入口的位置和大小。

4、考虑节能的开窗大小和玻璃种类。

5、开窗大小要与办公室的进深相吻合。

6、办公的安全性和居住性。

7、窗边部分空调设备的放置位置。

此外，还要求对水密、气密性能，耐热，隔音，耐火性能作一定保证。防灾设计：在平面设计上，要设置出有效的避难分区，将火灾区域同其他的区域有所区别，设计出不通过火灾区也可以进入到安全分区疏散通道。在剖面设计中，首先必须根据各楼层的楼面作为完整的水平分区。另外，不要和楼梯、设备、竖井等垂直方向的流线和路径发生偏差，并将这些地方作为独立的分区，与其他的部分明确区分开，以防止有烟进入。

四、构件设计及构造措施

从抗震设计及非抗震设计的内力组合设计值中，选取最不利的内力设计值进行截面配筋计算。构件的抗震承载力计算方法(1)正截面承载力。试验研究表明，在低周反复荷载作用下，构件的正截面承载力与一次加载时的正截面承载力没有太多差别。因此，对框架梁、柱、剪力墙及连梁等构件，其正截面承载力仍可用非抗震设计的相应公式计算，但应考虑相应的承载力抗震调整系数。(2)斜截面受剪承载力。试验研究表明，在低周反复荷载作用下，构件上出现两个不同方向的交叉斜裂缝，直接承受剪力的混凝土受压区因有斜裂缝通过，其受剪承载力比一次加载时的受剪承载力要低，因此抗震设计时，框架梁、柱、剪力墙及连梁等构件的斜截面受剪承载力取比非抗震设计时低，且应考虑相应的承载力抗震调整系数。抗震设计时，构件除应具有足够的承载力和适当的刚度外，还应具有良好的延性，为此截面设计应遵循以下原则：(1)强柱弱梁。指设计框架时应保证框架柱的受弯承载力大于梁的受弯承载力，避免柱中出现塑性铰而形成柱较型破坏机构。因为梁铰机构的抗震性能优于柱铰机构。(2)强剪弱弯。指框架梁、柱、剪力墙及连梁等构件的斜截面受剪承载力宜大于件弯曲屈服时实际达到的剪力，防止构件发生脆性剪切破坏。(3)强节点、强锚固。强节点是指梁柱节点的承载力应高于相邻构件的承载力，强锚固是指构件在达到极限承载力之前不应发生锚固失效。这是为了防止节点破坏或锚固失效发生在塑性铰充分发挥作用之前，以确保框架结构的延性要求。

五、总结

由于空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；具有可以较灵活的配合建筑平面布置的优点，有利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。框架结构具有结构性能良好、施工方便、造价低廉、空间利用率高等突出优点。所以现在框架结构被普遍的使用，本次毕业设计采用的是框架结构的设计，培养了我们对具体条件分析问题解决问题的能力，并且培养了我们在对实际问题的独立自主的研究能力。

本次设计涉及到专业图集的使用和理解，专业规范的参照，还涉及到了计算机软件的应用以及相关程序的使用，提高了应用计算机的能力，并且加强了对设计中不断出现的问题的解决能力，增强了遇到事情的思考能力。

参考文献

[1]同济大学，西安建筑科技大学.东南大学，重庆建筑大学.房屋建筑学［M］北京：中国建筑工业出版社，1999.32-46 [2]陈文斌、章金良.建筑工程制图［M］.上海：同济大学出版社，1996.[3]沈蒲生，梁兴文.混凝土结构原理［M］.北京：高等教育出版社出版，202_.21-22 [4]李国强，李杰.建筑结构抗震设计［M］.北京：中国建筑工业出版社202_.34-42 [5]GB 50011－202_，中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范［S］.北京中国建筑工业出版社，202_；

[6]中华人民共和国国家标准：《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-202_)，中国建筑工业出版社202_年版。

[7]中华人民共和国国家标准：《建筑结构荷载规范》(GB50009-202_)，中国建筑工业出版社202_年版。

[8]中华人民共和国国家标准：《混凝土结构设计规范》(GB50010-202_)，中国建筑工业出版社202_年版。

[9]中华人民共和国国家标准：《建筑抗震设计规范》(GB50011-202_)，中国建筑工业出版社202_年版。

[10]中华人民共和国国家标准：《建筑地基基础设计规范》(GB5007-202_)，中国建筑工业出版社202_年版。

[11]彭少民：《混凝土结构》(第2版)，武汉工业大学出版社202_年版。

[12]《混凝土结构设计规范算例》编委会：《混凝土结构设计规范算例》，中国建筑工业出版社202_年版。

第四篇：框架结构设计

《混凝土结构》课程设计

目录

一、设计资料............................................................................................................1

二、框架内力计算.....................................................................................................1

三、梁的计算............................................................................................................4

四、柱子的计算........................................................................................................9

一、设计资料

某框架采用矩形截面梁柱结构。混凝土均为C25级混凝土，钢筋受力纵筋为HRB335（fy300N/mm2），其余均采用HPB235（fy210N/mm2）级钢筋。结构安全等级为二级，环境等级为一级。

计算跨度L=8m 柱子高度H=6m 均布荷载q=31.6KN/m 集中荷载F=300KN 偏心距e0=0.5m

二、框架内力计算

框架计算简图

剪力图

弯矩图

轴力图

三、梁的计算

1、梁截面设计

由设计资料和内力图可知L0=8m，max=315 KN·m，混凝土为C25级混凝土，纵向受力钢筋为HRB335级钢筋（fy210N/mm2）

（1）确定梁截面尺寸

h(11～)L0=667～1000mm，取h=720mm。1281)h=288～360mm，取b=300mm。2.5b(～12假定梁按一排配筋，As=40 h0=720-40=680mm（2）判别截面类型

2Msb1fcbh00.3991.011.93006802

658.66 KN·mmax=315 KN·m 故为单筋矩形截面梁

（3）求截面配筋面积

Mmax3151060.191 s 221fcbh01.011.9300680

ξ=1－12s0.2140.550

Asξ1fc1.011.93006801732mm2 bh0=0.214300fy2（4）差钢筋表实配425，实配面积As=1964 mm（5）复核钢筋间距

2x40+4x25+3x40=300≤300，满足要求。

（6）验算配筋率

min0.2%As/bh01964/(300x680)0.963% max0.550x1x11.9/3002.18% 满足要求

2、梁正截面受弯承载力校核（1）求配筋率

ASbh019640.963%

300680（2）求梁截面受压区相对高度

ξ=fy3000.009630.243 1fc1.011.9（3）求截面受弯性能系数

s=ξ（1-0.5ξ）=0.243（1-0.5x0.243）=0.213（4）梁截面提供的抵抗弯矩

2Mus1fcbh00.2131.011.93006802

351.61 KN·mmax=315 KN·m

此梁安全可靠

3、梁斜截面计算

由剪力图可知梁支座边缘的Fsmax141.4kN

（1）求梁支座边缘的剪力设计值

VnFsmax141.4kN

（2）复核梁截面尺寸

hw6802.274 b300

由公式得

0.25cfcbh00.251.011.9300680606.9kNV141.4kN梁截面尺寸满足要求。

（3）验算是否需要计算配箍

0.7ftbh00.71.27300680181.36kNV141.4kN

所以无需计算配置箍筋，只需按构造要求配置箍筋即可。

（4）求箍筋的间距并配置箍筋

选用双肢箍8（Asv150.3mm2），则SnAsv10.41250.3245mm，0.41 实际配置28@200

梁的截面尺寸及配筋如下图

4、梁的挠度验算

（1）求弯矩标准值及准永久值

弯矩标准值取跨中最大值Mk314.69 KN·m 查表得准永久值系数为0.4，MQ0.4MK125.88 KN·m（2）求受拉钢筋应变不均匀系数

h072040680mm

AS19640.0192 50.5bh00.5300680

C25混凝土抗拉强度标准值ftk1.78N/mm2，按荷载效应标准组合计算的钢筋应力为

skMk314.69106270.8N/mm2 0.87h0As0.8768019647 钢筋应变不均匀系数为

1.10.65ftktesk1.10.651.780.878

0.01925270.8（3）求短期刚度Bs

因为截面为矩形f0，E'ES2105 4EC2.810

受拉纵筋的配筋率AS19640.00963 bh0300680

则短期刚度为

BSESASh021.1540.26E'13.5f

210519646802=1.11961014 N·mm2

67.140.009631.150.8780.213.50

（4）考虑荷载长期作用影响的刚度B

由于'0，2

B MKMQ(1)MKBS314.691061.1196101466125.8810(21)314.6910

7.9971013 N·mm2

（5）计算跨中挠度f 5MKL25314.6910680002026.27flim32mm

f1348B487.997108

故满足要求

四、柱子的计算

1、柱正截面设计

由设计资料和内力图可知Nmax441.4kN，H=6m，M=120 KN·m初步选

'取柱截面尺寸为bh300500mm，asas40mm

长边弯矩作用方向的偏心受压验算

（1）求出偏心距增大系数s

e00.5m

h050040460mm

h/3016.7mm20mm，故ea20mm

eie0ea520mm

0.5fcA0.511.93005002.0241，取ξ=1.0 344110ξNs111500ei/h0(L02)ξc h

116000()21.01.085

1500520/460500判别大小偏心

sei1.085520564.20.3h0138mm

NNb11.93004600.550903.21kN 故构件属于大偏心受压。截面受压区相对高度

N4411030.269ξ=0.550 ξb1.011.93004601fcbh0'

124mm2as80mm

eseih2as1.08552050040774.2mm 2求AS及AS'

Ne1fcbh02ASAs'fy'(h0as)' ξ（1-0.5ξ）= 441103774.21.011.930046020.269(10.50.269)

300(46040)=1313mm2 查表配筋

实配422，（AsAs'=1520 mm2）

验算配筋率

min0.2%'As'bh15201.01%max3%

300500

满足要求

箍筋为10@100/200

截面边长钢筋间距大于300mm，因此需要在边长中部每侧设置一根直径12mm的HPB235级构造钢筋。

（2）垂直于弯矩作用平面受压承载力验算

1）L0/b6000/30020

2）查表得0.73）求Nu

'

Nu0.9fcA(ASAS)fy



0.90.75(11.930050015202300)

=1820.48kN>N=441.4kN

满足要求

2、柱斜截面受剪承载力校核

0.25cfcbh00.251.011.9300460410.55kNV20kN

满足要求

柱截面尺寸及配筋图

第五篇：钢筋混凝土框架结构设计（模版）

框架结构梁板柱的布置原则

1太原理工大学

建筑与土木工程学院 郭瑶雪

山西省第一建筑工程公司

刘春红 摘 要:

改革开放以来,随着我国经济的迅猛发展,我国的建筑也发展迅速,设计思想也在不断更新。钢筋混凝土框架结构就是符合社会发展要求的一种结构，目前应用也是最为广泛,但其结构设计中还存在许多问题。该文从结构设计计算、构造措施等方面探讨了框架结构梁板柱设计中需要注意的问题

关键词:框架结构 基本原则 构造要求

1.概述

框架结构是由梁、柱构件组成的空间结构，既承受竖向荷载，又承受风荷载和地震作用，因此，必须设计成双向结构体系，并且应具有足够的侧向刚度，以满足规范、规程的楼层层间最大位移与层高之比的限制。由于框架的平面布置灵活,可以最大程度的满足使用要求,所以在合理的高度和层数的情况下,框架结构能够提供较大的建筑空间。

2.结构布置原则

2.1结构体系

合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构刚性强则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很容易造成局部受损最后全部毁坏；而韧性大的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至建筑倾倒。因此框架应沿建筑的两个主轴双向设置，形成双向梁柱抗侧力体系。且在刚接体系除个别部位外，框架的梁柱应采用刚接，以增大结构刚度和整体性。

2.2 结构受力

结构传力路径要求简单、合理且有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，以减少扭转

平面布置应简单、规则、对称、均匀，以保证良好的整体性；避免过大内收和外伸（凹角处应力集中）；质心于刚心宜接近，避免平面不规则结构，建筑的立面和竖向剖面宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,竖向抗侧力构建的截面尺寸和裁量强度宜自下而逐渐减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变,以免出现薄弱层。

3.结构布置

3.1框架梁截面尺寸

根据《高规》6.3.1条规定，框架结构的主梁截面高度hb可按

11lb~lb确定，1018梁净跨与截面高度之比不宜小于4，梁的截面宽度不宜小于200lb为主梁计算跨度；㎜，梁截面的高宽比不宜大于4。

当梁高较小或采用扁梁时，除验算其承载力和受剪截面要求外，尚应满足刚度和裂缝的有关要求。在计算梁的挠度时，可扣除梁的合理起拱值；对现浇梁板结构，宜考虑梁受压翼缘的有利影响。

框架梁是框架结构在地震作用下的主要耗能构件，因此梁的塑性铰区必须保证有足够的延性。梁的剪跨比、截面的剪压比和配筋率、受压区高度比等都是影响梁延性的因素。按照不同抗震等级对上述各因素的要求，在地震作用下，梁端塑性铰区保护层容易脱落，如果框架梁的截面宽度过小，梁的截面损失比例则比较大。为了对节点核心区提供约束以提高梁的受剪承载力，梁截面宽度不宜小于柱宽的1/2，如不能满足其要求，则应考虑核心区的有效受剪截面。3.2 柱网尺寸

框架结构的柱网布置既要满足生产工艺和建筑平面布置的要求，又要使结构受力合理，施工方便。柱网尺寸及层高应根据建筑功能要求、施工条件及材料设备等各方面因素来确定。

框架柱的截面尺寸可根据柱支撑的楼层面积计算由竖向荷载产生的轴力设计值，按下列公式估算柱截面积Ac，然后再确定柱边长。Nv（荷载分项系数可取1.30）⑴仅有风荷载作用或无地震作用组合时

N1.05~1.1Nv

N Acfc ⑵有水平地震作用组合时

NNv

为增大系数，框架结构外柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；框剪结构外柱取1.1~1.2，内柱取1.0.有地震作用组合时柱所需截面面积为：

N AcNfc式中

N——柱轴压比限值见《混凝土规范》表11.4.16 fc——混凝土轴心抗压强度设计值

校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求：非抗震设计时，不宜小于250mm，抗震设计时，不宜小于300mm；圆柱截面直径不宜小于350mm；柱截面高宽比不宜大于3；柱剪跨比宜大于2，以避免产生剪切破坏。在设计中，楼梯间、设备层等部位难以避免短柱时，除应验算柱的受剪承载力外，还应采取措施提高其延性和抗剪能力。

框架柱剪跨比可按下式计算：

MVh

0式中 ——框架柱的剪跨比，反弯点位于柱高中部的框架柱，可取柱净高与2倍柱截面的有效高度之比值

M——柱端截面组合的弯矩计算值，可取上下端的较大值 V——柱端截面与组合弯矩计算值对应的组合剪力计算值 h0——计算方向上截面的有效高度

框架柱截面的组合最大剪力设计值应符合下列条件： 无地震作用组合时：V0.25cfcbh0 有地震作用组合时：

1剪跨比大于2 V0.2cfcbh0

RE剪跨比不大于2 V1RE0.15cfcbh0

式中

V——剪力设计值

b——矩形截面的宽度，T形截面、工形截面的腹板宽度

h0——计算方向上截面的有效高度

c——混凝土强度的折减系数

3.3现浇板的厚度

按照受力特征，混凝土楼盖的周边支撑板可分为单向板和双向板。用l02、l01分

l别表示长短跨方向的计算跨度，将02l3的板称为单向板，即主要在一个跨度方

01l向受弯曲的板；02l2的板称为双向板，即在两个跨度方向受弯的板。对于2＜01l02l01＜3的板，可按单向板设计，但应适当增加沿长跨方向的分布钢筋。各类现浇板为满足承载力和刚度、防火和预埋暗管的要求，板的最小厚度和板厚与跨度的比值都必须满足：一般楼层现浇板厚不应小于80mm，当板内有预埋暗管时不宜小于100mm；顶层楼板厚度不宜小于120mm，宜双层双向配筋；普通地下室顶板厚度不宜小于160mm；等等《混凝土设计规范》的相关规定。

单向板：为了保证刚度，单向板的厚度应不小于跨度的1/40（连续板）、1/35（简支板）以及1/12（悬臂板）。在满足上述要求的前提下，为减轻现浇板的自重并且节约资源，板厚应尽量的薄些。

双向板：板厚不宜小于80mm，由于挠度不再另外验算，双向板的板厚与短跨跨度的比值h需满足刚度的要求: l01简支板 h≥1/45 l01连续板 h≥1/50 l01对于周边与梁整体连接的双向板，由于在两个方向受到支撑结构对变形的约束，整块板内存在穹顶作用，使板内弯矩大大减小。所以，对四边都与梁整体连接的现浇板，规范允许对其弯矩设计值按以下几种情况进行折减：

⑴中间跨和跨中截面以及中间支座截面处，可减小20%

l⑵边跨的跨中截面以及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当bl＜1.5,时可

01l减小20%；当1.5≤bl≤2.0时可减小10%，式中l0为垂直与楼板边缘方向板的计

01算跨度；lb为沿楼板边缘方向板的计算跨度。

⑶楼板的角区格不折减。3.4抗震设防

建筑在设计时应满足当地的抗震设防烈度,对于重要的建筑物还要提高设防等级。因此结构布置应能抵抗地震来袭时的地震力。即应满足“三水准，两阶段”的基本抗震设防要求。结束语

对框架的研究可以提高对框架结构性能的认识,使得结构具有良好的承载能力。钢筋混凝土框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多问题需要注意，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。

参考文献：

[1]中华人民共和国建设部.GB50010-202_，混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，202_.[2]东南大学、同济大学、天津大学.混凝土结构（中册）[V], 北京：中国建筑工业出版社.202_.[3]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造[S]..北京：中国建筑工业出版社.202_.