建筑工程框架结构构造理论与设计方法分析

关键词：建筑工程框架结构；构造理论；设计方法 

　　1框架结构的分类 

　　框架结构按不同的分类标准可以分为不同的类型。按框架结构平面布置方式，框架结构可以分为横向主要承重、纵向主要承重和横纵两个方向主要承重三类；按构件组成，框架结构可以分为梁板式结构和无梁式结构；按框架的施工方法，框架结构可以分为装配式框架、现浇整体式框架、装配整体式框架和半现浇框架四类。按框架的受力特性，框架结构可以分为竖向力作用下的变形和弯矩以及水平力作用下的变形和弯矩两大类。 

　　2框架结构的特点 

　　2.1优点 

　　框架结构有很多优点，如框架结构的自重轻，可以灵活分隔空间，有利于节省材料，可以起到一定的抗震作用；框架结构适合于大规模产业化施工，可以有效提高施工效率和工程质量；由于框架结构的主体是梁和柱，易于标准化，且可灵活进行平面布置，因而可以在有效节省空间的同时缩短施工工期。 

　　2.2缺点 

　　框架结构也有一些缺点，如各节点的应力集中非常明显，威胁整体的安全；侧向刚度小，水平位移较小，抗震性较差；构件截面积比普通结构较小，因此承载力和刚度较低，各层之间层间变形由上到下越来越大，因而不适合层数太多的建筑，一般是用于建造低于15层的房屋。 

　　3框架结构的构造理论 

　　3.1梁 

　　首先要按照构造要求选择梁高；按混凝土结构规范GB20010-2002设计协调扭转构件，计算内应力要考虑抗扭刚度下降和构件开裂所产生的内应力重新分布问题。分析并确定抗扭纵筋和箍筋，满足混凝土规范规定的最小配筋要求；建筑工程框架结构应选用双向梁柱刚接体系，部分框架的横梁也可以搭在另外的框架上；梁或过梁的截面较大时，要计算最小配筋率；采用井字梁时，如果梁的自重大于板自重，那么梁自重不可忽略。 

　　3.2柱 

　　框架结构柱的高宽比一般可取1/10~1/15；柱子的轴压比要满足规范要求；在柱长度系数的确定过程中，要有效控制误差；若柱梁刚度比过大或过小，则不安全；若柱间跨度不等、竖向载荷分配不均则误差较大；框剪结构中由于层间位移不同，可能导致较大误差；框架结构的梁、柱所用的混凝土应相差一个等级。 

　　3.3基础 

　　按照《抗震规范》设计基础，对于钢筋混凝土多层框架结构房屋可以建立柱下独立基础模式，不存在软弱粘性土层的建筑在不超过25米的情况可以不用进行地基的抗震承载力验算。当地基埋深较深时，应在适当位置建造基础梁来降低底层柱的长度和位移；当地基埋深较浅时，要在两个主轴方向建立拉梁来避免地基不稳固和柱子载荷分布不均造成安全性的降低。对于有防空洞或枯井的建筑，地基可用厚板将洞和井跨过。独立的桩基承台要对底部的钢筋的保护层厚度进行严格要求。 

　　3.4楼梯和电梯 

　　楼梯间不能采用砖混结构；楼梯段跨度在5米以下时，应用板式楼梯，这样可以更加便于施工；楼梯短板厚在100到130之间且跨度在4米以下时，要用1/10来计算系数，板厚在160到200之间且跨度在6米时用1/8计算系数。板厚一般为1/25~1/28。 

　　电梯井不能用砖墙承重，要用粘土砖；用每层的梁承托该层的墙体重量；梯井四角架构造柱，如果层高很高，可以在门洞上设置圈梁；电梯井采用的混凝土墙结构的刚度很大，不能在其他地方加剪力墙，这样会对梯井的结构非常不利。 

　　3.5板钢筋 

　　单向楼板厚度为短边的1/35，双向板厚度为短边的1/40，悬臂板厚度为悬臂长的1/12。 

　　钢筋要优先选择二级以上钢筋，这样既可以方便施工又可以节约造价，安全性也高。跨度在2米以下的板上部和顶层及考虑抗裂时板上的钢筋可以不断开。 

　　4框架结构的有效设计方法 

　　4.1对于高层建筑采用现浇钢筋混凝土框架时上部的设计 

　　应采用框架-剪力墙方式。这种方式有效结合了框架结构和剪力墙结构的优点，既提高了平面空间的使用效率，又使建筑的使用性能得到了很好的改善。对于截面高度为1/6~1/12H，截面宽度为1~1/1.5h的框架截面尺寸（H为房屋层高），可按轴心受压柱进行估算；对于截面高度为1/10~1/14L，截面宽度为1/2~1/3h的框架截面尺寸（L为梁的计算跨度），可参照相关的指标取值。在设计过程中关注楼面梁和屋面梁的差异，并且做好屋面梁的防水处理。要保证屋面形成双向板结构，这样可以使建筑物的结构在受力时均匀，配筋均衡，双向板楼板厚度比单向板更加合适。要从安全性出发，对建筑的实际过程深入了解、全面认知，之后再制定相应的方案。 

　　4.2基础图和详细图的设计 

　　建筑的地基深度超过4米时，基础条基就根据阻碍因素进行加宽处理；当建筑的地基深度小于4米时，可通过在地基下方建造地下室的方法来减少上层给予的压力，使建筑物的承载能力增大，提高建筑物的抗震性。同时要控制基础偏心，通过设置梯形或台阶形的底板，对挑梁的两端长度做相应的调整。新建地基与原有地基深度应一致，当不一致时，新建基础应更深，且净距比基础高差大三倍，使建筑顺利完成。 

　　4.3砼框架的计算方案 

　　要建立侧移刚度计算， 测得建筑不同层的D值，用测得值判断其与标准框架的符合度，从梁的横纵两向进行计算；对风荷载和频发地震位移计算，可以通过静力等效原则进行转化；在计算纵向框架内应力时，当活载荷和恒载荷的比值小于1时，用满布计算。 

　　5结束语 

　　框架结构还存在诸多问题，对于建筑工程框架结构的研究还有待完善，需要设计工作者精诚合作，运用科学知识设计出更加安全、合理、经济的建筑结构。 

　　参考文献 

　　[1]李晓杰.梁体施工方法分析[J].中国新技术产品,2010,9. 

　　[2]徐秀丽.混凝土框架结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2008. 

　　[3]李书全.土木工程施工[M].上海:同济大学出版社,2008.