浅谈钢筋混凝土框架结构

《土木工程概论》

课程论文

《浅谈钢筋混凝土框架结构》

专 业 土木工程 班 级 3班

姓 名 闵迎辉

学 号 201010141313

武汉科技大学城市学院 二0一0年十一月

武汉科技大学城市学院

浅谈钢筋混凝土框架结构

【摘要】: 在我国现在的多高层建筑中，钢筋混凝土结构应用最普遍，其中钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。地震极具偶然性,但同时也极具破坏性。国内外历次地震震害情况表明, 钢筋混凝土结构在地震中遭受的破坏比较轻。多层钢筋混凝土框架结构具有较好的整体性和较大的延伸性,是抗震性能良好的一种结构型式。

【关键词】：钢筋混凝土框架结构、现浇式框架、强柱弱梁、抗震措施

1．前言

20世纪90年代以后，随着我国钢材量的不断提高，钢一混凝土组合结构在建筑行业得到了迅速发展，建筑造型和建筑功能要求日趋多样化。

框架结构是采用梁、柱等杆件刚接组成空间体系作为建筑承重骨架的结构。屋盖、楼板上的荷载通过板传递给梁，由梁传递到柱，由柱传递到基础。框架结构的墙体全部为自承重墙，只起分隔和围护作用。随着社会的发展,钢筋混凝土框架结结构的建筑物越来越普遍. 在我们周围有很多这样的建筑物，例如一些办公大楼、小型住宅等。

不管是08年的四川汶川地震，还是今年4月的青海玉树地震，灾后重建工作首先也必先解决灾区人民的住房问题。。在汶川及其周围受灾地区，大部分钢筋混凝土框架结构房屋是在上世纪90年代以后建造的,凡是严格按抗震设计规范设计,施工质量较好的均未出现严重破坏,仅少数框架梁、柱或梁柱节点附近出现轻微的裂缝。房屋受损表现主要是填充墙体的震害、变形缝处的震害等。抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设，连接处应加强。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。

2、框架结构的特点及类型

框架结构具有建筑平面布置灵活，能获得较大空间，因而很适合于多层工业厂房以及民

用建筑中的多高层办公楼、旅馆、医院、学校、商

店和住宅建筑。最近，我们的专业作业在幼儿园之后是商场设计。一个商场需要的平面能够灵活布置，空间要大，我觉得很适合用钢筋混泥土框架结构。框架结构的构件简单，施工方便，较经济；承受竖向荷载作用合理、结构自重较轻，而且对支座不均匀沉降比较敏感。

同样，框架结构也有缺点。它的抗侧刚度小，

在水平荷载作用下侧移较大，抗震性能较差，谷亦称框架结构为“柔性结构”。因此，这种体系在房屋高度和地震区使用受到。在高度不大的多高层建筑中，框架结构是一种较好的结构体系。

按施工方法的不同，框架可分为现浇式、装配式和整体式三种。

现浇式框架也可以细分为全现浇式框架和半现浇

装配式框

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架。优点是整体性好，建筑布置灵活，有利于抗震。也存在缺点，就是现场施工相对复杂，模板耗费多，工期较长。从受力合理和控制造价的角度，现浇钢筋混凝土框架高度一般不超过45m。但今年来，随着施工新工艺的不断出现及技术水平的发展和提高，这些缺点正在逐步克服。所以，全现浇式框架是框架结构中使用最广泛的，大量应用于多高层建筑及抗震地区。

例如四川南充市嘉陵区的“嘉南国际”，就是南充第一个“全现浇框架结构”多层建筑楼盘。嘉南国际的楼盘全部使用全现浇楼板，钢筋混凝土浇筑在一起，各部位间相互咬合，再加上框架剪力墙结构（柱子、墙都是钢筋混凝土的结构），抗震能力极强。汶

川特大地震发生后，“全现浇框架结构”也显现出其巨大的抗震性能，嘉南国际的在建、已建工程未受到丝毫“震伤”。房屋建筑结构类型主要分为砖混结构、钢筋混凝土框架结构、砖木房屋和土坯房屋共四类。建筑结构类型不同，其设防标准不同，抗震性能存在差异，经过一系列的实践研究表明，钢筋混凝土框架结构的安全性为最高。

装配式框架的构件全部为预制，在施工现场进行吊装和连接。其优点是节约模板，缩短工期，有利于施工机械化。但预埋件多，用钢量大，节点处理要求高，整体性差，在地震区不宜采用。

装配整体式框架是将预制梁、柱和板现场安装就位后，在构件连接处浇捣混凝土，使之形成整体。其优点是，省去了预埋件，减少了用钢量，整体性比装配式提高，但节点施工复杂。

3、框架结构的布置

房屋结构布置是否合理，对结构的安全性、实用性及造价影响很大。经过长期的实践和研究，结构布置有一些基本规律，总的来说，框架结构按照承重方式的不同分为以下三类： 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。

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。

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。 新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。如深于原有基

础，其基础间的净距应不少于基础高差的2倍，否则应打抗滑移桩，防止原有建筑的破坏。建筑层数相差较大时，应在层数较低的基础方格中心的区域内垫焦碴来调整基底附加应力。

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基础偏心不能过大，必要时可与相近的基础做成柱下条基。柱下条形基础的底板偏心不能过大，必要时可作成三面支承一面自由板(类似筏基中间开洞)。两根柱的柱下条基的荷载重心和基础底版的形心宜重合，基础底板可做成梯形或台阶形，或调整挑梁两端的出挑长度。基础的拉梁宜通长配筋，其下应垫焦碴。拉梁顶标高宜较高，否则底层墙体过高。底层内隔墙一般不用做基础，可将地面的混凝土垫层局部加厚，考虑到一般建筑沉降为锅底形，结构的整体弯曲和上部结构与基础的协同作用，顶、底板钢筋应拉通(多层的负筋可截断1/2或1/3)，且纵向基础梁的底筋也应拉通。这样框架才能更好的发挥其优点。

4、一些抗震的特性

钢筋混凝土框架结构具有良好的塑性内力重分布能力，如果整结构同时具有合理的破坏机制，能够充分的吸收和耗散输入结构的地震能量，就可以保证钢筋混凝土框架结构在强震作用下过早地发生严重破坏甚至倒塌。

为了增强结构的抗震能力，设计时遵循以下原则：“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”。 为了的承载力、置宜规则、框架部分的框

保证框架结构的抗震安全，结构应具有必要刚度、稳定性、延性及耗能等性能。平面布对称，并应具有良好的整体性。

结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作

用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。

建筑长度宜满足伸缩缝要求，否则应采取措施。如：增大配筋率，通长配筋，改善保温，铺设架空层，加后浇带等。构件不得向电梯井内伸出，否则应验算是否影响电梯安装，电梯井处柱可外移或做成L型柱。框架结构是一个系统整体，它有内在的关联性，而不是构件或杆件的叠加和组合，不能人为为有割裂和肢解结构，应重视对抗震有极大影响的结构概念设计和钢筋构造。

5、钢筋混泥土框架结构的震害及特点

钢筋混凝土结构与砌体结构的房屋相比，钢筋混泥土框架结构房屋具有较好的抗震性能，我国的历次大地震震害调查发现，钢筋混泥土框架结构房屋的震害要比多层砌体结构房屋的震害小得多。但是，未经过抗震设防的钢筋混泥土框架结构房屋有明显的薄弱环节，震害也比较严重，甚至出现极少数的倒塌现象。

地震引起框架结构的破坏包括：结构构件的破坏、非结构构件的破坏以及场地和基地的破坏。我们常说的结构构件破坏主要是指框架柱、框架梁和梁柱节点的破坏，而非结构构件破坏主要指的是填充

墙的破坏。在地震作用下，钢筋混凝土框架结构传递支座反力、承受弯矩和水平剪力，受力状态复杂。总的来说，钢筋混凝土框架的震害

主要发生在梁端、柱端和梁柱节点处。一般来说，柱的震害重于梁，柱顶的震害重于柱底，

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角柱的震害重于内柱，短柱的震害重于一般柱。

由于采用的材料有一定的特性，大直径钢筋(φ≥28)可采用钢筋剥肋滚压直螺纹套筒连接新技术,即剥助钢筋纵肋后滚压直螺纹的套筒将预制的丝头待连接钢筋旋拧在一起达到钢筋连接一体,实现等强度连接的目的，而且可以达到抗震的效果。形成一个框架可更好的达到想要的结果。

它的机理是:

利用滚压螺纹能使螺纹综合机械性能大幅度提高的特性,同时利用螺纹连接传力不均率与螺杆横截面积变化率相协调对应能够降低螺杆抗拉应力,改变连接过渡段内力曲线形状,降低变截面应力集中影响的特性来弥补钢筋剥肋和螺纹小径对钢筋横截面积削弱影响达到钢筋等强度连接。 框架梁由于梁端处的弯矩、剪力均为较大，并且是反复受力，故破坏常发生在梁端。梁端可能会由于纵筋配筋不足、钢筋端部好、箍筋配置不足等原因而引起破坏。梁的破坏没有重，且梁的破坏属于局部破坏，一般不会引起结构的塌。

梁柱节点多由于节点内未设箍筋或箍筋不足以及钢筋过密而影响混凝土浇筑质量引起破坏。

地震时，框架和填充墙共同工作，抵抗地震作用。的刚度大、变形性能差、承载力低，所以填充墙破坏破坏严重。框架中的砌体填充墙由于受剪承载力低，

乏有效的连接，易发生墙面斜裂缝，并沿柱周边开裂。

墙震害的一般规律：上轻下重、空心砌体重于实心砌体、砌块墙重于砖墙。

锚固不柱的严整体倒核芯区的但填充墙发生早、与框架缺框架填充

此外，还有就是防震缝的破坏。我在我校南京工程学院设计北楼时发现墙体之间有大概70mm的缝隙，原先很好奇，不懂那是防震缝。通过学习，我知道，当防震缝不足时，地震作用引起防震缝两侧的结构构件发生碰撞，从而造成结构的破坏。

6、一些材料的优点

接头强度高,连接质量稳定可靠。接头性能达到行业标准 钢筋机械连接通用技术规程))(JGJ107～96)中A级规定,实现与钢筋母材等强度连接。 钢筋丝头螺纹加工精度高。使工厂加工的套筒与施工现场加工的钢筋丝头配合性好,保证了钢筋连接质量。 由于钢筋端部的丝头是对钢筋柱体表面金属强化后形成的螺纹,钢筋芯部材质和机械性能不发生任何变化,接头的综合机械性能高,特别是接头的抗疲劳性能好,与钢筋化学成分无关。 铜筋丝头加工过程中钢筋搬运次数少、操作简单,加工速度快。一次装卡即可完成钢筋剥肋、滚压螺纹两道工序。 钢筋丝头加工设备投入小,易耗件损耗低,一套滚丝轮可加工丝头为0.8万～1.2万个。 接头连接施工方便,质量容易控制。钢筋丝头用手即可旋入套筒,仅最后2～3扣时用管钳或力矩扳手旋紧,只要钢筋外露螺纹不超过1.5扣,即可保证接头的等强连接。适用范围广。不仅适用于直径16～50mmⅡ、Ⅲ级钢筋在各个方向和位置的同、异径可旋转钢筋连接,还能适用于不可旋转或轴向不能移动钢筋的连接。

7、钢筋混凝土框架结构一些控制质量措施

控制好混凝土质量

对配合比的控制不容忽视,再准确的配合比,现场不控制粗细骨料的含杂质量和称量,仍然会生产出不合格品。有的工地不做配合设计,而套用别人的比例。对已浇成品不保护,养护

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不及时,尤其是夏天气温高的地区需要保养,这是提高强度的重要环节。对混凝土框架柱的浇筑施工,必须遵守现行的施工规范,注意克服配料计量、拌和时间短,加水不控制,运距长摇晃离析现象,更要注意不允许二次加水重拌及振捣不密实、过振、漏浆、跑模、不清除残留木屑等现象。操作素质低下所产生的后果将削弱支撑件的竖向荷载,影响结构连接及降低抗震能力。只要有健全的施工操作标准,步步检验认证,按规范施工,框架工程质量就会得到保证。

8、结论

通过对钢筋混凝土框架结构的学习和了解，我明白在抗震地区钢

筋混凝土框架结构既安全又经济合理，对一些多层与高层的房屋具有一定的优越性，当然层数越多，就越不优越。近年来的一些特大地震， 让人们对房屋的抗震有了新的要求。所以在房子上我认为钢筋混凝土框架结构更有利于我们在一些地震不受危险。

在今后的设计作业当中，我应当学习如何做好抗震设计，达到“小震不坏、大震不倒”的抗震设防要求。常必要的前提条件。结构的合理布置及采取必要的抗震构造措施是我们减轻震害的最根本、最有效的措施。 现浇施工的框架具有整体性好、围护墙体轻、抗震性好、施工速度快、布局灵活多样的优点,在工程实践中成为主要的结构形式,工程技术人员在施工中应严格按照图纸和规范施工,确保工程质量和安全。

【参考文献】：

[1] GB 50010-2002.混凝土结构设计规范。 [2] 何益斌：《建筑结构》，中国建筑工业出版社2009年版 [3] 叶献国：《建筑结构选型概论》，武汉理工大学出版社2009年版