框架及剪力墙结构设计的探析

1、框架及剪力墙结构设计的探析 【摘要】随着我国建筑工程的发展，人们越来越关注建筑工程的经济效益。本文通过对框架结构和剪力墙结构的设计分析，期望能针对不同的建筑类型采取合理的结构形式，从而产生较好的经济效益。 【关键词】框架柱网布置；剪力墙布置原则；经济性 引言 钢筋混凝土结构是建筑设计中常见的结构类型，由于钢筋混凝土结构具有良好的刚度、抗剪性、整体性和经济性，在各种类型的建筑设计和施工中得到了广泛运用，形成了建筑施工与钢筋混凝土结构应用相辅相成的关系。经过几十年的推广钢筋混凝土结构已经在整个建筑行业内得到了普及，但是在应用的过程中也发生过钢筋混凝土结构不稳定，倒塌等恶性事故，这必须引起建筑设计和

2、施工技术人员的重视。应该从设计这一初始环节入手，对钢筋混凝土结构问题进行分类，找到各种钢筋混凝土结构问题的原因，通过简化结构、合理尺寸、优化布局、控制裂缝等有效的措施。在设计阶段达到对问题的预防，进而实现钢筋混凝土结构设计的总体任务，达到促进钢筋混凝土结构安全，实现钢筋混凝土结构功能的目标。 一、框架结构设计 框架结构设计主要是确定柱网布置和选择结构承重方案。这些必须满足建筑平面使用要求，同时必须使结构受力合理，施工简单。民用建筑柱网和层高根据建筑使用功能确定。目前住宅、宾馆、办公楼和学校的柱网可分为小柱网和大柱网两类。小柱网的柱距一般为3.3m、3.6m、4.0m等；大柱网的柱距一般为6.6

3、m、7.2m、7.5m等。框架柱的截面尺寸一般根据建筑层数、柱距和抗震设防烈度进行初步估算，烈度越大层数越多框架柱的截面尺寸也就越大。比如抗震设防烈度为8度0.3g层数为4层的框架结构，柱截面尺寸一般估算为700800mm；框架主梁截面高度一般取h=l（1/81/12），截面宽度一般取b=h（1/21/3）。现浇板截面尺寸：单向板的板厚一般为板跨度的1/30；双向板一般为板跨度的1/40。 框架结构能为建筑提供较大的使用空间，广泛应用与公共类建筑中，但是框架结构梁柱节点处钢筋交叉在一起，使梁、柱节点的钢筋发生过密的现象，给混凝土的浇筑带来了困难，在这种条件下，通常有以下途径来解决。 1.改变混

4、凝土中粗骨料的粒径 影响混凝土沉入梁体内的主要因素是粗骨料的直径，所以，要采用与梁或柱强度等级一致的细石混凝土浇筑。但一定要注意，不能简单进行粗骨料的置换，必须根据混凝土配和比经换算后确定。 2、采取大梁负弯矩钢筋后放的方法 大梁负弯矩钢筋需承受较大的荷载，由于它的数量一般较多，有时甚至需要设置双排或多排钢筋，而它的位置恰恰又在梁截面的上部，这样就会给混凝土的浇筑带来较大的困难。负弯矩钢筋后放，把混凝土浇筑到负弯矩钢筋水平位置后，马上绑扎负弯矩钢筋，再继续浇筑剩余的混凝土。采取负弯矩钢筋后放措施是为了使节点内部混凝土的振捣密实，但也必须注意负弯矩钢筋一定要及时绑扎，剩余的混凝土也一定要及时浇筑

5、，确保先后浇筑的混凝土有良好的粘结，形成整体，不然就可能在大梁身上出现水平冷缝，这样对混凝土大梁的受力是相当不利的。 二、剪力墙结构设计 剪力墙结构因其在房间内不见柱子的棱角，抗震性能强，安全度高，故是高层住宅常用的结构形式。剪力墙的结构设计主要包括墙体和连梁的设计。墙体的截面、长度、配筋率等在规范中都有明确的规定。连梁的超筋曾是比较难解决的问题，不过随着结构计算软件的不断创新，现在已经可以通过设置双缝连梁、钢板混凝土连梁来解决连梁超筋的问题。在这里我重点介绍一下剪力墙的结构布置原则，一个好的结构布置，不仅能满足建筑使用功能的需要，还要使结构受力均衡、传力途径最短同时使用最少的结构构件来满足规

6、范及使用功能的要求。一个合理的结构布置，能减少混凝土及钢筋的使用量，从而节约材料创造可观的经济效益。以下介绍几点剪力墙布置的基本原则： 1、外围、均匀 剪力墙布置在外围，在水平力作用下，f1h=f2d，抗倾覆力臂d越大，f2越小，于是竖向相对位移差越小，反之，如果竖向相对位移越大，则可能会导致剪力墙或连梁超筋。剪力墙布置在外围，整个结构抗扭刚度很大；反之，不布置在外围，则可能导致位移比、周期比等不满足规范要求。 2、拐角处，楼梯、电梯处要布墙 拐角处布墙是因为拐角处扭转变形大，楼梯、电梯处布墙是因为此处位置无楼板，传力中断，一般都会有应力集中现象，布墙是让墙去承担大部分力。 3、多布置l形、t

7、形剪力墙，尽量不用短肢、一字形、z形剪力墙 短肢剪力墙、一字形剪力墙受力不好且配筋大，而z形剪力墙边缘构件多，不经济。 三、结构设计七大比值的调整 1、轴压比：主要为控制结构的延性。当轴压比不满足要求时需增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。 2、剪重比主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性。有以下三种情况： 1）当地震剪力偏小而层间侧移角又偏大时，说明结构过柔，宜适当加大墙、柱截面，提高刚度； 2）地震剪力偏大而层间侧移角又偏小时，说明结构过刚，宜适当减小墙、柱截面，降低刚度以取得合适的经济技术指标 3）当地震剪力偏小而层间侧移角又恰当时，可在satwe的“调整信息”中的“全楼

8、地震作用放大系数”中输入大于1的系数增大地震作用，以满足剪重比要求。 3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。当刚度比不满足规范要求时可适当降低本层层高和加强本层墙、柱或梁的刚度，适当提高上部相关楼层的层高和削弱上部相关楼层墙、柱或梁的刚度。 4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。当位移比不能满足要求时只能通过人工调整改变结构平面布置，减小结构刚心与形心的偏心距；可利用程序的节点搜索功能在satwe的“分析结果图形和文本显示”中的“各层配筋构件编号简图”中快速找到位移最大的节点，加强该节点对应的墙、柱等构件的刚度；也

9、可找出位移最小的节点削弱其刚度。 5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，周期比不满足要求，说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，结构扭转效应过大。周期比不满足要求时只能通过人工调整改变结构布置，提高结构的扭转刚度；总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度，适当削弱结构中间墙、柱的刚度。 6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，避免结构在风载或地震力的作用下整体失稳，刚重比不满足要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小；但刚重比过大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。 7、层间受剪承载力比：控制竖向不规则性，以免竖向楼层受剪承载力突变，形成薄弱层，对于形成的薄弱层应按高规予以加强。层间受剪承载力比不满足要求时可适当提高本层构件强度（如增大配筋、提高混凝土强度或加大截面）以提高本层墙、柱等抗侧力构件的承载力，或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧力构件的承载力。 结束语 框架结构和剪力墙结构相比，它们的工作性能有一定相似的地方，但同时也因为自身的受力变形等特点而存在区别。无论是哪种结构类型，合理的结构布置方案都能减少建筑材料的使用并提高结构的安全性。 参考文献： 1梁云宝.高层建筑混凝土框