钢筋混凝土框架结构的设计要点.pdf

64STONE2023No.10STONE建筑设计石材钢筋混凝土框架结构的设计要点张晓伟（河北拓朴建筑设计有限公司山西分公司，山西太原（030000)摘要：本文以某学校办公楼建设项目为例，对装配式钢筋混凝土框架结构设计要点进行研究，分析钢筋混凝土框架结构设计要点，以期降低工程项目后续施工难度与安全风险，为装配式钢筋混凝土框架结构工程设计施工提供参考。关键词：钢筋混凝土框架结构；设计方案；抗震参数设计要点(一）制制定合适的设计方案钢筋混凝土框架结构一般是通过梁柱刚性连接的方式，完成房屋建筑结构的搭建工作，在开展设计工作时，需要以相应的设计规范与文件为基础，在明确施工地点实际情况以及建筑工程具体功能要求的基础上，开展设计工作，并通过细化设计内容的方式，切实提升设计方案的可行性。（二）抗震性参数设计1.梁刚度放大系数一般的设计软件在开展钢筋混凝土框架结构设计过程时，主要以矩形截面的形式完成框架结构的状态呈现工作，这种模型在实际应用过程中无法从根本上杜绝楼板T型截面诱发的刚度增大问题，进而降低设计方案的梁刚度放大系数计算结果。现阶段，为了确保计算得到的刚度放大系数与实际系数保持一致，提升建筑框架结构的地震剪力，设计人员需要在明确钢筋混凝土框架结构施工地点实际情况的基础上，选择合适的设计分析软件，开展梁刚度放大系数的计算工作，尽可能提升计算结果与实际情况的一致性，提升建筑的抗震能力2.结构抗震等级在钢筋混凝土框架结构设计过程中，结构抗震等级是设计重点之一，现阶段，为了保证钢筋混凝土框架结构有着足够的抗震性能，在设计过程中，设计人员需要以建筑抗震设防类别、设防烈度为基础，选择合适抗震措施，提升框架结构的抗震等级，确保框架结构具备良好的抗震性能，达到提升建筑物投人使用后的安全性与稳定性的目的。3.基本地震加速度在钢筋混凝土框架结构设计工作中，地震加速度设计是保证建筑即便在地震发生时仍具备良好结构稳定性的重要设计参数之一。在设计过程中，地震加速度参数可以以抗震设防烈度指标为基础开展计算工作。若计算得到抗震地震加速度与实际情况不符，那么将会增大建筑物结构失衡问题的出现概率，即在地震发生时，建筑物将无法有效抵御地震产生的冲击力，进而威胁建筑物内人们的生命财产安全。4.结构周期折减系数在框架结构施工过程中，填充墙的设计、施工质量与建筑工程整体质量安全之间存在着直接的联系。现阶段，为了尽可能提升建筑的结构刚度，在开展砌体填充墙设计计算工作时，需要以填充墙数量、框架结构本身相对刚度为基础，开展周期折算折减系数计算工作，若计算得到的刚度结果与实际情况不一致，那么会降低建筑物的抗震性，进而对建筑整体结构的稳定性造成不利影响。（三）强柱弱梁、强剪弱弯、设计在钢筋混凝土框架设计工作中，为了切实降低地震对建筑工程安全的威胁性，可以将强柱弱梁、强剪弱弯设计理念融入到结构设计工作中，具体来说，从建筑结构的角度看，梁破坏属于构件破坏，是局部性破坏。而柱破坏属于整体性破坏，会对建筑整体结构安全性造成威胁。因此，在当前的框架结构设计过程中，为了提升柱子结构的安全性，可以通过应用强柱弱梁，强剪弱弯的结构设计方式，尽可能保证柱结构的安全性。强柱弱梁节点设计是当前钢筋混凝土框架结构设作者简介：张晓伟（1 9 8 9 一），男，山西省太原市人，工程师。主要从事结构设计工作石材2023年1 0 期65SHICAI建筑设计计工作中的关键点之一，通过合理设计强柱弱梁节点的方式，可以保证塑性角出现在梁端，保障构件有着良好的延伸性，实现脆性破坏问题的有效规避。具体来说，柱端截面的抗弯矩能力增幅会对强柱弱梁节点强度的高低产生影响，在钢筋混凝土框架结构设计工作中，为了保证结构设计的安全性与稳定性，可以将柱端截面屈服塑性转动量控制在塑性转动能力的范畴内，切实提升柱的稳定性。同时在建筑施工过程中，设计人员可以通过适度增加柱截面尺寸，使柱线刚度与梁线刚度比值大于1 的方式确保柱的轴压能够满足设计标准的要求达到适当提升结构延性的目的。（四）受力钢筋设计在钢筋混凝土框架结构设计过程中，受力钢筋主要是指混凝土构件内布置的纵筋与箍筋，在钢筋混凝土框架结构投入使用过程中，受力钢筋可以实现拉力与剪力的有效管控。在受力钢筋设计时，设计人员需要提升对钢筋混凝土框架结构梁边长的关注度，通过使框架梁与钢筋混凝土框架梁柱有效连接到一起的方式。确保钢筋混凝土框架结构的稳定性。若在设计过程中发现梁柱钢筋与钢筋混凝土框架柱之间存在误差，那么受力钢筋在框架结构投人使用后将无法有效实现拉力、剪力的荷载，进而影响框架结构的稳定性。为了解决这一问题，在实际设计过程中，设计人员需要对钢筋混凝土框架结构的受力钢筋设计情况进行二次评估，然后通过优化设计方案的方式，加强钢筋混凝土框架梁柱部分钢筋连接有效性的目的3 。二、工程实例（一）项目概况某学校办公楼建设项目的建筑面积为1 9 40 m，建筑为地上三层建筑，总高度为1 0.7 5m，每层层高为3.60m，建筑抗震等级为四级，为提升工程项目的施工效率,办公楼结构形式为装配式钢筋混凝土框架结构。(二）设计总体要求为了尽可能降低本次工程项目施工产生的能耗要求，该工程装配率不得低于50%，同时办公楼屋面为坡屋面，因此，在施工过程中需要使用现浇混凝土技术，开展屋面施工活动。由于办公楼的总层数为三层，很难满足标准要求的水平构件装配比例要求，因此，在本次工程项目的设计阶段，确定本次工程项目的预制柱装配比例为3 5%，楼盖为装配式叠合楼盖，装配比例为7 0%。在开展构件装配设计时，需要以结构受力特点为基础，开展设计工作。具体来说，在开展跃层柱、角柱、首层柱设计时，需要以现浇柱设计原则为基础，开展设计工作。在开展折梁、悬挑梁、两侧楼板等有高差的梁构件设计时，需要以现浇梁设计方式为参照，开展工作。在开展异形板、厕所、雨棚板等部分设计时，需要按照现浇施工的设计方案开展设计工作。此外，在开展建筑工程装配施工前，为了保证设计工作的可靠性，需要以建筑工程的装配比为基础，开展构件的调整设计工作。（三）工程设计要求1.构件选型在办公楼设计工作中，预制柱的截面尺寸共有500500mm以及6 0 0 50 0 mm两种，在本次工程项目施工过程中预制柱设计需要以GB50010-2010混凝土结构设计规范（2 0 1 5年版）设计要求为基础，在预制柱截面为矩形时，通过控制预制柱边长大于400mm，并保证预制柱边长大于同方向1.5倍梁宽的方式，提升预制柱的承载力。为了避免梁柱节点处的预制构件钢筋在安装过程中发生碰撞，在开展为预制柱配置钢筋时，需要采用直径超过2 0 mm，且受力较为均匀的纵筋。同时，在受力钢筋间距比现行规范要求更大时，可以通过增设直径在1 2 mm以上的构造钢筋，并将其放置于预制柱内不外伸于两处接头的方式，提升预制柱的整体承载力。叠合框架梁截面尺寸共有300550mm和3 0 0 6 0 0 mm两种，叠合次梁截面尺寸包括3 0 0 550 mm和2 50 40 0 mm两种。在本次施工过程中，框架梁的混凝土后浇叠合厚度大于1 50 mm，侧梁的混凝土后浇叠合厚度大于1 2 0 mm，凹口截面预制梁的凹口深度应在50 mm以上，凹口边的厚度需要在60mm以上。在构件的设计加工过程中，叠合板为单向桁架钢筋叠合板，当局部两边跨板尺寸较小时，采用双向叠合板，预制板厚度为6 0 mm，现浇层厚度为70mm。预制构件在设计过程中需要开展类型归并工作，以便降低预制构件生产安装的难度 4。2.主要节点设计在钢筋混凝土框架结构设计过程中，节点是影响设计质量的关键点，现阶段为了保证节点设计能够满66STONE2023No.10STONE建筑设计石材足工程项目的实际需要，应依据连接节点的受力情况为基础开展节点形式设计工作。具体来说，在工程项目中柱端接缝同时受到了拉力、压力、剪力的影响，其中，浆料或坐浆材料是传递压力的主要材料；钢筋或预埋件可以传递拉力；结合面粘接强度、槽键、钢筋抗剪作用或销栓可以实现剪力的传递。为了保证连接接缝的整体强度能够满足钢筋混凝土框架结构的使用需要，应保证接缝处后浇混凝土灌浆料或坐浆材料的强度等级，高于原预制构件的强度等级，并且考虑到预制件结合面黏结抗剪强度一般比构件混凝土抗剪强度要低。因此，在设计过程中需要提升预制构件接缝处的强度计算工作，尽可能提升施工使用过程中，接缝处的受剪承载力。为提升钢筋混凝土框架结构的抗震性，在开展抗震设计时，设计人员可以通过控制构件接缝受剪承载力比被连接构件受剪承载力更大的方式，实现构件破坏顺序的有效管控，同时在计算构件端部受剪承载力时，可以用实际钢筋面积与增大系数相乘。并且受间承载力系数需要以抗震等级为基础，当抗震等级为一、二级时，系数为1.2，当抗震等级为三、四级时，系数为1.1。考虑到本次办公楼工程的抗震等级为四级。因此，在计算构件端部受剪承载力时，可以用1.1 与钢筋面积相乘，完成计算工作。需要注意的是，在实际施工过程中，为了保证接缝的安全性，接缝实际承载力需要比构件设计内应力更大 5。在办公楼工程预制柱安装过程中，需要在筑底采用套筒灌浆的方式完成纵向钢筋的连接工作。在开展梁柱节点连接方式为现浇施工，楼板连接方式为密封拼缝。同时，为了切实提升构件连接的可靠性，在开展楼板拼接工作时，需要以装配式混凝土结构技术规程（JGJ1-2014）为基础，计算预制柱柱底水平接缝受剪承载力和叠合梁竖向拼缝受剪承载力，然后以计算结果为基础，设计柱底槽键、梁端槽键，并完成接缝处钢筋的配置工作。在本次工程施工过程中，主要接缝的连接节点情况如图1 所示，其中，图1（a）指的是预制柱套筒灌浆连接节点；图1（b）指的是叠合梁框架柱中间层边结点；图c指的是叠合梁框架柱中节点；图1（d）指的是主次梁连接节点；图1（e）指的是单向双向叠合板板端接缝节点；图1（f）指的是单向叠合板板侧节点。图中l（a）（e）为基本锚固长度单位为mm，d 为钢筋直径，单位为mm。角部连接套上部预制柱主筋伸至柱外侧纵筋简上移50内侧且0.41 ae抗剪钢筋柱吊装角部引导筋预制柱15d15d半灌浆套简连接楼面标高后浇节点砼叠合梁叠合粱伸至梁止部纵筋弯钩段内侧或柱外侧纵筋内侧耳0.41 ae框柱（现浇或预制）框架柱或基础短柱(a)(b)212d框架柱设计按铰接15d抗剪钢筋15d5一50次梁底筋登合梁锚固钢筋优先在同一水平面横向错开伸至柱外侧纵筋无法在同一水平面时内侧且0.41 ag则竖向错开框架柱1-1(c)(d)5d且过梁中线底板连接筋附加通长构造钢筋叠合楼板现浇层板15叠合楼板预制层215d叠合梁或现浇梁叠合梁预制部分5d且至少到梁或墙中线(e)()图1 接缝节点参考文献1】胡亚华.基于抗震性能的钢筋混凝土框架结构设计分析D.低碳世界,2 0 2 2,1 2(0 9):1 3 3-1 3 5.2李文静.多层钢筋混凝土框架结构基于整体性的抗震设计D.湖南大学,2 0 2 0.3】王鑫.煤矿工业建筑中钢筋混凝土框架结构的设计要点探析D).居业,2 0 2 2(0 5):8 6-8 8.4郭胜，肖晓泉.装配整体式混凝土框架结构设计方法D.工程建设,2 0 2 1,53(0 3):3 6-41.5】徐艳苗.工业建筑中的钢筋混凝土框架结构设计的分析D.四川水泥,2 0 1 9(0 7):2 1.