房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王俊龍

摘 要：國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動(dòng)各行各業(yè)的發(fā)展迅速，建筑行業(yè)尤為突出，在世界領(lǐng)域也取得相當(dāng)不錯(cuò)的成績(jī)。那么建筑業(yè)發(fā)展的同時(shí)，對(duì)于施工中的材料運(yùn)用也應(yīng)該給予足夠的重視。在現(xiàn)階段，我國(guó)大量的建筑中都會(huì)用到鋼筋混凝土。根據(jù)多年的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：空間分隔靈活，自重輕，節(jié)省材料等方面。本文對(duì)房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、應(yīng)用范圍，設(shè)計(jì)原則等進(jìn)行了闡述，討論了其具體施工措施。

關(guān)鍵詞：房屋建筑；鋼筋混凝土；框架結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1 引言

隨著我國(guó)建筑行業(yè)技術(shù)和水平的不斷提升，房屋建筑發(fā)展也相當(dāng)迅速，其成果也得到了業(yè)內(nèi)的認(rèn)可。目前，在國(guó)內(nèi)外的建筑行業(yè)中，在對(duì)建筑物進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，多采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。且隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與科技的不斷創(chuàng)新，現(xiàn)代的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法層出不窮，再加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，如何在房屋建筑的施工過(guò)程中，對(duì)各個(gè)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析與管理，成為當(dāng)下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可忽視的問(wèn)題。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)存在著一定的優(yōu)點(diǎn)與長(zhǎng)處，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中也存在著一定的缺陷與不足。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有許多問(wèn)題需要我們注意以及解決。所以，我們必須對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做出較為恰當(dāng)?shù)姆治雠c研究。

2 房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：空間分隔靈活，它自重輕，節(jié)省材料；具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點(diǎn)，利于安排需要較大空間的建筑結(jié)構(gòu)；框架結(jié)構(gòu)的梁、柱構(gòu)件易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化，便于采用裝配整體式結(jié)構(gòu)，以縮短施工工期；采用現(xiàn)澆混凝土框架時(shí)，結(jié)構(gòu)的整體性、剛度較好，設(shè)計(jì)處理好也能達(dá)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所存在的現(xiàn)狀

3.1 框架中所存在的問(wèn)題

在對(duì)鋼筋混凝土框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，框架中所存在的問(wèn)題是多種多樣的?？蚣艿牧骸⒅浣罘矫娴榷即嬖谥簧俚膯?wèn)題。譬如框架的箍筋間距問(wèn)題，箍筋在加密區(qū)和非加密區(qū)的設(shè)置問(wèn)題，不能保證梁的抗剪力等問(wèn)題。

3.2 設(shè)計(jì)人員容易出現(xiàn)的問(wèn)題

在對(duì)混凝土的框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員處于主導(dǎo)地位。因此，為避免設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)多種多樣的問(wèn)題，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析與討論。在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員往往把配筋視為構(gòu)造配筋，這樣就會(huì)給房屋建筑安全帶來(lái)一定的隱患。此外，設(shè)計(jì)人員在計(jì)算框架梁的內(nèi)力問(wèn)題時(shí)，易忽視一些細(xì)節(jié)問(wèn)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(zhì)不均勻、溫度應(yīng)力等問(wèn)題。因此，在對(duì)混凝土的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別注意這些問(wèn)題。

4 房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

4.1 在設(shè)計(jì)框架的結(jié)構(gòu)時(shí)，要符合國(guó)家規(guī)范

在設(shè)計(jì)框架梁的配筋時(shí)，要符合相應(yīng)的國(guó)家規(guī)范與要求。在計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意最小的配筋率，不僅和框架的抗震等級(jí)有關(guān)，還與混凝土的軸心和鋼筋的抗拉強(qiáng)度的比值有關(guān)。準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)框架梁的配筋率，在一定程度上可增強(qiáng)框架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。此外，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意區(qū)分配筋與構(gòu)造配筋，以避免安全隱患事故的發(fā)生。此外，在選擇箍筋形式時(shí)，為促進(jìn)箍筋對(duì)混凝土的約束力，可以?xún)?yōu)先選擇菱形或井形。

4.2 合理設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)

我們根據(jù)以上的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的前提下，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)水平提升，我們還需要對(duì)進(jìn)行施工的建筑進(jìn)行了解，采取相應(yīng)的辦法，根據(jù)以往的慣例，我們常用直接與間接法，最后實(shí)現(xiàn)提高設(shè)計(jì)水平的目的。

（1）框架直接設(shè)計(jì)。為了建筑更好的運(yùn)行和發(fā)揮效益，我們需要充分的考慮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與可靠性，對(duì)工業(yè)廠房存在的缺點(diǎn)進(jìn)行改善和彌補(bǔ)。假如，我們?cè)谶M(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑時(shí)需要根據(jù)圖紙進(jìn)行更換混凝土型號(hào)的時(shí)候，如果換了之后的混凝土不能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，就需要我們改變構(gòu)件的尺寸，采取何種辦法進(jìn)行彌補(bǔ)，能夠保證構(gòu)件的穩(wěn)定性，有效地提高管理能力。還有就是針對(duì)施工的過(guò)程，需要我們進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的防火處理，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件保持良好的整體性與安全性。

（2）框架結(jié)構(gòu)間接設(shè)計(jì)。所謂的間接設(shè)計(jì)就是采用預(yù)制構(gòu)件模擬受力的作用，根據(jù)承受壓力效果，再進(jìn)行圖紙的設(shè)計(jì)。這種方法能夠有效地防御問(wèn)題，會(huì)減少設(shè)計(jì)完之后的設(shè)計(jì)變更。我們主要是通過(guò)預(yù)應(yīng)力水平拉桿，將混凝土受壓力的構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。我們可以通過(guò)間接設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行整個(gè)建筑的承壓實(shí)驗(yàn)，以便在進(jìn)行施工的時(shí)候，能夠使設(shè)計(jì)中的要求得到滿(mǎn)足。這種設(shè)計(jì)方法能夠更好的提升設(shè)計(jì)水平，保證設(shè)計(jì)的規(guī)則性、剛度以及延性的要求。

（3）梁、柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。我們?cè)诜课菰O(shè)計(jì)梁柱節(jié)點(diǎn)時(shí)，通常出現(xiàn)多根梁交叉在一起的現(xiàn)象，主次梁的負(fù)彎矩鋼筋多層也會(huì)疊加在一起，這樣會(huì)對(duì)梁截面造成較大的影響。這也是房屋在建時(shí)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(biāo)高和降低主梁底面標(biāo)高的有關(guān)措施來(lái)加以控制。

4.3 變形的分析

一旦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了過(guò)度變形，就會(huì)產(chǎn)生與之相對(duì)應(yīng)的裂縫。一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)的過(guò)度變形是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足或者剛度不足的標(biāo)志，它并沒(méi)有直接反映出結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形的因素有跨度、截面的尺寸、支座的形式、材料的質(zhì)量和荷載等，結(jié)構(gòu)變形是鑒定房屋安全的重要內(nèi)容。

4.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置要均勻

從房屋建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)看，臨街的房屋建筑物，往往會(huì)因?yàn)樯虡I(yè)的需要，底部幾層有大空間的設(shè)置。非臨街的房屋建筑物，底部也可能門(mén)廳、餐廳或停車(chē)場(chǎng)，而出現(xiàn)大空間。在這種結(jié)構(gòu)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(shuō)，上部各層為全墻體系或框架一抗震墻體系，而底層或底部?jī)扇龑觿t為框架體系，整個(gè)結(jié)構(gòu)屬“框托墻”體系。

4.5 應(yīng)注意建筑物的抗震以及防水能力

根據(jù)相關(guān)的建筑物抗震能力以及防水能力的等級(jí)及要求，合理地設(shè)計(jì)鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)。此外，在設(shè)計(jì)時(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)非結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震強(qiáng)度，比如女兒墻，應(yīng)采取結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施來(lái)加強(qiáng)抗震能力。對(duì)結(jié)構(gòu)體系來(lái)說(shuō)足夠的承載能力和變形能力是兩個(gè)同時(shí)需要滿(mǎn)足的條件。結(jié)合概念設(shè)計(jì)的理念，對(duì)上述兩種結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行對(duì)比分析，電算程序可以采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件SATWE。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力，還要求其有適當(dāng)?shù)膭偠?。高層結(jié)構(gòu)的使用功能和安全與其側(cè)移的大小密切相關(guān)，過(guò)大的側(cè)向變形會(huì)使隔墻、維護(hù)墻及其飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞。結(jié)構(gòu)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(jì)算出各結(jié)構(gòu)體系層間位移角，剪力墻結(jié)構(gòu)小于框剪結(jié)構(gòu)，但均小于規(guī)范要求，且富裕量較大，說(shuō)明兩種結(jié)構(gòu)體系滿(mǎn)足剛度要求。但就使用性能方面，剪力墻結(jié)構(gòu)由于墻體太多，結(jié)構(gòu)自重大，導(dǎo)致了較大的地震作用，混凝土和鋼材用量也較高，同時(shí)也增加了基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是平面使用靈活，適用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)合理，能使框架、剪力墻兩種有著不同變形性能的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)很好地協(xié)同發(fā)揮作用。在水平荷載作用下，具有較純框架和純剪力墻結(jié)構(gòu)更為有利的水平變形曲線。由框架構(gòu)成自由靈活的使用空間，容易滿(mǎn)足不同建筑功能的要求；同時(shí)剪力墻具有相當(dāng)大的抗側(cè)移剛度，從而使框一剪結(jié)構(gòu)具有較好的抗震能力，也大大減少了結(jié)構(gòu)的側(cè)移。

5 結(jié)語(yǔ)

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)雖然相對(duì)簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)中仍有很多需要注意的問(wèn)題，只有熟練地掌握規(guī)范，并具有良好的結(jié)構(gòu)概念，才能設(shè)計(jì)出既安全又經(jīng)濟(jì)適用的優(yōu)秀作品。

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