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钢筋混凝土框架结构设计基本之浅述

作者：黎宇红

来源：《中国房地产业·上半月》2016年第05期

【摘要】本文主要就建筑结构设计的基本原则和要点及钢筋混凝土框架结构设计进行了简单阐述。

【关键词】结构设计；框架结构；钢筋混凝土 一、前言

随着我国房地产行业的发展，对建筑的要求越来越高，对建筑功能的要求以及对不同建筑类型的需求也越来越多，多高层建筑大量出现。建筑设计行业不可避免地受房地产其发展需求的影响，建筑结构的类型也在随之不断变化。对于建筑结构设计及结构工程师，应适应这种要求，不断提高设计质量和设计水平。 二、结构设计 2.1概述

内容包括：结构设计的原则和基本规定，结构方案，结构上的作用和抗力，结构体系框架结构，多高层建筑结构设计的概念设计。 2.2结构设计

按照建筑术语的解释建筑结构设计是指：为确保建筑物能承担规定的荷载，并保持其刚度、强度、稳定性和耐久性进行的设计。

在建筑工程设计中一般分为方案设计、初步设计和施工图设计三个设计阶段。而建筑结构设计三个主要阶段为：结构方案阶段、技术设计（结构计算）阶段与施工图设计阶段。 合理的结构方案是良好设计的开始，在此阶段根据设计的基础资料、设计依据等文件所提供的数据[如：建筑结构安全等级和抗震设防类别，结构的设计使用年限，工程地质勘察报告，建筑所在地的抗震设防烈度以及建筑场地类别，结构总高度和楼层层数，作用（荷载）取值等]来确定建筑的结构形式。在确定了结构的形式之后，再根据不同结构形式的要求和特点来布置结构的受力构件和承重体系。结构方案还应结合建筑功能和其它专业的要求综合考虑，并在投资、质量、进度三大控制和绿色建筑方面加以重视。 2.3结构设计计算

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结构上的作用可分为两种：直接作用和间接作用。直接作用或间接作用作用在结构上，会使结构或构件产生内力和变形（如弯矩、剪力、压力、拉力、扭矩；弯曲、拉伸、扭转、裂缝、疲劳等），称之为作用效应。整个结构或结构构件承受各种作用效应的能力（如强度、刚度、承载力等）称为结构抗力。

确定了结构的形式之后，结构师通过结构软件建立结构计算模型，计算结构的梁、板和柱等结构构件在各项作用下的结构抗力，确定结构体系布置和构件截面尺寸。结合位移、变形、裂缝及耐久性等要求采取必要的构造措施。使结构满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。计算时应注意计算简图的合理性，荷载取值、计算参数取值应恰当合理，对计算结果要有合理判断。

2.4框架结构钢筋混凝土 2.4.1框架结构

框架结构：由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋建筑结构。

当建筑采用框架结构时其主要优点是：空间分隔灵活，易于配合建筑的平面布置和立面设计，利于建筑布置较大空间；当框架结构的梁、板、柱其构件类型较少时易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期。

框架结构体系的缺点为：框架节点处内力较大应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，在强烈地震作用下，结构产生的水平位移较大，尤其高层框架当产生的顶点位移和层间相对位移较大时，会产生较多的非结构性破坏。所以在工程应用过程中需要做好抗震设计，提高框架的抗侧刚度，控制好结构侧移，确保建筑物抗震性能的提升，使其安全性和稳定性能够得到有效的保障。

2.4.2钢筋混凝土

在众多建筑材料中，钢筋和混凝土由于它们材料性能的特点形成可以共同工作的结构形式，更因其符合经济实用耐久的条件，长期以来被大规模使用。在我国，钢筋混凝土结构在建筑中的应用较为广泛，尤其近几年钢筋混凝土结构占了建筑形式的绝大多数。

在钢筋混凝土结构中，钢筋承受拉力，混凝土承受压力。使其具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。

当采用现浇混凝土框架时，结构的整体性能和刚度较好，对不规则平面适应性强且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。 2.4.3框架结构的概念设计

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A.建筑结构的合理布置

（1）合理的建筑布置在抗震设计中非常重要。尽量在平面和竖向布置上简单、规则、对称。“规则”包括了对建筑的平面和立面外形尺寸、抗侧力构件布质量分布、承载力分布等诸多因素的综合要求。建筑师和结构师需互相配合，才能设计出抗震性能良好的建筑。（2）减少偏心，刚度中心与质量中心尽量重合，减少扭转影响，刚度和质量布置上变化均匀。（3）质量大的跨间宜布置在距刚度中心较近的部位，不宜布置在结构单元的边缘。（4）尽量少采用大悬挑结构；（5）围护结构宜采用轻质材料合理布置。

结构体系的合理布置：（1）具有明确的计算简图，传力路线应简捷明了。（2）具有多道抗震防线。（3）具有必要的强度、变形能力、耗能能力。（4）具有合理的强度、刚度分布，避免突变。平面布局中，应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距布置，而提高结构的整体刚度。（5）提高结构抗侧移能力。 B.延性设计

钢筋混凝土框架结构的抗震设计除加强结构强度外还应注重结构的延性设计，注重结构的构造措施。

强柱弱梁设计原则。使结构在地震中形成所追求的“梁铰机构”或“梁柱铰机构”，较合理的框架破坏机制应是梁比柱的塑性屈服尽可能早发生和多发生，底层柱根的塑性铰较晚形成。采取必要的措施使可能形成塑性铰的部位具有足够的延性能力和必要的耗能能力。

强剪弱弯设计原则。控制结构构件的破坏形态，保证构件延性，使内力重分布得以充分发展，防止产生脆性破坏。

强节点弱构件设计原则。框架结构中的节点为联系整个结构体系的枢纽，因此应重视节点核心区的设计，提高节点核心区的强度。 结束语：

综上所述，结构设计时必须满足结构的可靠性，即建筑结构在规定的时间（设计使用年限），在规定的条件下（正常设计、施工、使用、维修）必须保证完成预定的建筑结构功能。 参考文献：

[1]郭玉阳.试述建筑框架结构设计的原则与方法. [2]建筑结构荷载规范GB50009--2001. [3]建筑抗震设计规范GB50011--2010.