某高层住宅楼钢筋混凝土框架结构设计

摘要：高层建筑钢筋混凝土结构可采用框架，剪力墙，框架一剪力墙、筒体和板柱一剪力墙结构体系。高层建筑结构的竖向布置应该有合理的刚度分布，同时在水平布置上也应有合理的承裁力分布，就能避免因局部位置突变而形成薄弱部位。本文结合工程实例对钢筋混凝土框架结构设计作出了探讨。

关键词：高层建筑；钢筋混凝土；框架结构设计

Abstract：The high-rise building reinforced concrete structure can use framework, shear wall, a frame shear wall, barrel and plate column a shear wall structure system. The structure of the high-rise building vertical arrangement should have reasonable stiffness distribution, and at the same time in horizontal decorate on also should have a reasonable, the status of the cutting force distribution, can avoid the local position and the formation of mutations weak positions. Combining with the project examples of reinforced concrete frame structure design make discussed.

Keywords: high building; Reinforced concrete; Frame structure design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1、 高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点

1.1 水平荷载逐渐成为钢筋混凝土结构设计的控制因素 在低层住宅中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着钢筋混凝土结构设计;而在小高层住宅中，尽管竖向荷载仍对钢筋混凝土结构设计产生着重要影响，但水平荷载将成为控制因素。对某一特定建筑来说，竖向荷载大体上是定值;而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随动力特性的不同而有较大幅度的变化。

1.2 轴向变形不容忽视 对于采用框架体系或框架一剪力墙体系的小高层住宅，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，这就使得中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到很大的数值，其后果相当于连续梁中间支座产生沉陷，使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

1.3 结构延性是钢筋混凝土结构设计的重要指标 相对于低层住宅而言，小高层住宅更柔一些，地震作用下的变形就更大一些。为了使结构在进入塑性阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

2、钢筋混凝土结构设计对功能的要求

所有建筑结构在设计时必须符合技术先进、经济合理、

安全适用的要求。建筑结构的功能要求主要有安全性、适

用性和耐久性。结构的安全性是指结构在规定的使用期限

内，能承受在正常施工和正常使用过程中可能出现的各种

作用；结构的适用性是指结构在正常使用时，能满足预定

的使用要求；结构的耐久性是指结构在正常维护下，材料

性能虽然随时间变化，但结构仍能满足设计的预定的功能

要求。

钢筋混凝土结构在预定时间内，在正常设计、施工和

使用的条件下，能达到安全、适用和耐久三方面的功能要

求，就应认为该结构是可靠的。

3、工程概况及特点

某住宅楼为9层，主体高度为32．4米，属高层建筑。在高层建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的戈键问题。本建筑采用的是钢筋混凝土框架结构体系，框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构口丁通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；Ⅻ以采用预制构件，也易于采用定型楼扳而做成现浇结构。由于该工程为住宅楼，要求有灵活的空间布置和较高的抗震性能，故采用钢筋混凝土框架结构。

4.基础部分设计

4.1对于柱下扩展基础宽度较宽(大于4米)或地基不均匀及地基较软时宜采用柱下条基。并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素，适当加宽基础。

4.2建筑地段较好，基础埋深大于3米时，应建议甲方做地下室。

4.3地下室外墙为混凝土时，相应的楼层处梁和基础梁可取消。

4.4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。

4.5新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。

4.6独立基础偏心不能过大，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。

4.7独立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。

4.8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。

4.9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l，2或I／3)，且纵向基础梁的底筋也应拉通。

4.10基础底板混凝土不宜大于C30，一是没用，二是容易出现裂缝。

4.11基础底面积不应因地震附加力而过分加大，否则地震下安全了而常规情况下反而沉降差异较大，本末倒置。

5.粱部分设计

5.1当外部梁跨度相差不大时。梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时，宜加大梁高做至窗顶。梁也可偏出柱边一较小尺寸。粱与柱的偏心可大于1／4柱宽并宜小于1／3柱宽。

5.2.粱上有次梁时，应避免次梁搭接在主梁的支库附近：否则应考虑由次粱引起的主粱抗扭，或增加构造抗扭纵筋和箍筋。当采用现浇板时，抗扭问题并不严重。

5.3原则上梁纵筋宜小直径、小间距，有利于抗裂；但应注意钢筋间距要满足要求，并与粱的断面相应。箍筋按规定在梁端头加密。布筋时应将纵筋等距，箍筋肢距町不等。小断面的连续梁或框架梁，上、下纵筋均应采用同直径的，尽量不在支座搭接。

5.4端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁。梁端支座可按简支考虑．但梁端箍筋应加密。

5.5挑梁宜作成等截面(大挑粱外露者除外)。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，难以施工。

变截面粱的挠度也要大于等截面梁。挑梁端部有次梁时，注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承载力不足。对于大挑粱，梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。

5.6梁上开洞时，不但要计算洞口加筋。更应验算粱洞口下偏拉部分的裂缝宽度。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。

5.7挑梁出挑长度小于梁高时。应按牛腿计算或按深梁构造配筋。

5.8梁宽度不必过大，只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时，粱宽对刚度影响不大。相对来讲，增大钢筋更经济。同时粱的上筋应大部分通长布置。以减小混凝土徐变对挠度的增大。

6、现浇板部分设计

6.1扳的钢筋宜采用大直径、大间距，但间距不大于200，间距尽量用200(一般跨度小于6．6m的板的裂缝均可满足要求)。板上下钢筋问距宜相等，直径町不同，但钢筋直径类型也不宜过多。

6.2相连几个房间的同型号、同间距板底钢筋宜连通。

6.3配筋计算时．可考虑塑性内力重分布，将板上筋乘以0．8～0．9的折减系数。将板F筋乘以1．1～1．2的放大系数。

6.4当厚板与薄板相接时．薄板支库按固定端考虑是适当的；但厚板就不合适．宜减小厚板支座配筋。增大跨中配筋。

7、横向框架粱截面设计

粱的斜截面强度计算

实验和理论分析证明，翼缘对提高T型截面粱的受剪承载力并不很显著，因此，《混凝土结构设计规范》规定，在计算形截面粱的承载力时，仍取腹扳宽度b并按矩形截面计算。

为了防止粱在弯曲屈服前先发生剪切破坏，截面设计时对剪力设计值进行调整。若调整后的剪力值大于组合表中的静力组台的剪力值，则按调整后的剪力进行斜截面计算。

7.1柱截面设计

在框架设计中，应体现“强柱弱粱”，即一、二级框架的粱柱节点处，除项

层和轴压比小于0．15者外（因顶层和轴压比小于0．15的柱可以认为具有与

粱相近的变形能力)。

7.2荷载计算

(1)恒载计算。主要考虑屋面、楼面均布荷载，并得到恒载作用下结构的计算简图。

(2)活载计算。根据《建筑结构荷载规范》得到非上人屋面的活荷载标准值以及各楼层活荷载标准值，进而通过计算，得到了活载作用下的计算简图。

(3)风荷载计算。根据《建筑结构荷载规范》，已知基本分压w0=0.35kN／m2。由Wk=βzusuzwo。可知风荷载标准值。将风荷载换算成作用于每一层节点上的集中荷载，从而建立风荷载作用下的结构计算简图。

(4)地震荷载计算。本工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第二组，Tk=0.40S，根据底部剪力法公式可得地震荷载作用在每一层节点上的集中荷载，从而得到地震荷载下的结构设计简图。

7.3内力计算

(1)恒载作用下内力计算。力法、位移法、弯矩分配法、无剪力分配法均可用来计算框架结构内力和侧移，但是多层钢结构往往杆件较多，超静定次数很多，采用这些方法比较费时，因此实际计算时一般用近似方法分别计算结构在竖向荷载和水平荷载作用下的内力和位移。框架结构在竖向荷载作坩下的计算方法有分层法、迭代法、二次弯矩分配法等。

7.4 构件设计

据内力计算组合结果，即可选择各截面的最不利内力进行梁柱截面设计。设计公式为S≤R 和S≤R/yRE(地震作用参与的组合)。柱的截面设计考虑强度、刚度、平面内整体稳定、平面外整体稳定以及局部稳定等方面。主梁设计模型按多跨连续梁考虑。截面设计考虑强度、刚度、局部稳定等方面(由于采用压型钢板组合楼板，且有牢靠的连接，故不必验算整体稳定)，次梁截面按两端简支考虑，由强度、刚度、稳定等综合确定。

8、 钢筋混凝土在高层结构设计问题

基于高层及多层建筑的特点：涉及工序多，结构复杂，工程量大，建筑施工的具有一般的建筑所不具备的难度。

8.1在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，必须对结构的该项

控制因素严格注意，一旦结构为B 级高度建筑甚或超过了B 级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。

7.2嵌固端的设置问题。嵌固端高层建筑有可能设置在地下室顶板，也有可能设

置在人防顶板等位置，这为结构设计工程师带来许多注意的方面，如嵌固端位置与结构抗震缝设置的协调等等，忽略其中任何一个方面都有可能埋下安全隐患。

8.3地基与基础设计问题。由于高层对地基来说，要求更高的承载力，钢筋混凝

土的地基基础也是整个工程造价的决定性因素，一定要对地方规范进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。钢筋混凝土高层结构设计是一个复杂的过程，任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。

结语

钢筋混凝土框架结构是由粱、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。这种结构体系适用于多层建筑及不太高的高层建筑。正确理解框絮结构的结{智原理，遵循结构设计规范，按照。强柱弱粱”、“强节点弱构件”的设计原则，是钢筋混凝土结构设计的关键所在。

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