关于混凝土框架结构设计讨论
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇关于混凝土框架结构设计讨论范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：本文介绍了钢筋混凝土框架结构延性的重要性，分析了钢筋混凝土框架结构抗震延性设计原则。
Abstract: This paper introduces the importance of the reinforced concrete frame structure ductility, and analyzes its seismic ductility design principle.
Key words: concrete frame; structure design; discussion
中图分类号：TU7文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
19世纪下半期开始，钢筋混凝土作为结构材料在工业文明的潮流下广泛得到应用，并且因为其本身的材料特性优于其他结构材料而在房屋建筑和土木工程中也得到空前的应用和发展，而后相继在材料、设计方法、制作工艺、施工技术等方面也大显身手。目前，随着我国经济的飞速发展,城市面貌日新月异,一栋栋高楼大厦拔地而起。混凝土也已经成为我国工程建设中最主要的结构材料之一。
钢筋混凝土框架的延性对于建筑的抗震能力起着决定性的作用，而且对其中主要构成部分延性的要求要比对结构总体来说要更高。在钢筋混凝土建筑设计中，必然要求设计方选择性价比最合适方法，使框架结构具有足够的延性，才有希望大幅度提升建筑物抗震能力。钢筋混凝土框架的抗震能力是土建工程抗震水平的基础，而框架结构抗震能力的本质是其抗震延性，提升延性就能够增强钢筋混凝土框架结构的抗震能力，本文对此做了一定的探讨。
1 结构的抗震等级
在工程设计中，多数房屋建筑按其抗震设防分类属于丙类建筑，如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等等，其抗震等级可根据烈度、结构类型和房屋的高度按《抗震规范》确定。而电讯、交通、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑，首先，应当根据《建筑抗震设防分标准》（GB50223-95）确定其中哪些建筑属于乙类建筑。乙、丙类建筑，地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。对于乙类建筑，一般情况下，当抗震设防烈度为6～8度时，抗震措施应符合本地区抗震设防列度提高一度的要求。所谓抗震措施，在这里主要体现为按本地区设防烈度提高一度由《抗震规范》确定其抗震等级。例如，位于8度地震区（如乌鲁木齐）的乙类建筑，应按9度由《抗震规范》确定其抗震等级为一级；当8度乙类建筑的高度过规定的范围时，还应经专门研究，采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。如某大型零售商场和某三级医院的门诊楼本属乙类建筑，但设计人员错当成丙类建筑来设计，使建筑物的抗震能力降低，而不得不对设计计算做重大修改。
2 钢筋混凝土框架结构延性的重要性
混凝土框架结构抗震实质上就是结构的延性设计。所谓延性，指的是指构件与结构屈服之后，在其承载能力不下降的前提下，所具备的塑性变形能力，这种能力被称为“延性比”。提高结构的延性比有助于提升框架的抗震潜能，加强其抗倒塌能力。设计在延性结构的混凝土框架通过其塑性铰区域发生变形，可以有效吸收和分散地震传对于框架作用力；该区域变形也可以使整体框架刚度得以降低，减弱地震对于结构的作用力。具有延性结构能够使框架对于承载力要求降低，事实上延性结构对抗突发地震的武器就是它所具有的变形能力。也就是说，如果钢筋混凝土框架的结构延性不够好，那么就要求框架对于地震具备足够大的承载力。
3 钢筋混凝土框架结构抗震延性设计
广泛而言，在结构计算与分析阶段，如何准确、高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。因此，结构工程师也应该对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。
延性结构在钢筋混凝土建筑结构中起着不可忽视的作用，与结构本身的承载能力一样重要，特别是震区的钢筋混凝土建筑必须要意识到这一点，倡导延性设计，以加强其抗震能力。由于钢筋混凝土材料还具脆性，所以为了最大限度减少这一特点的损害，在设计中更应当重视发挥钢筋的塑性特征，实行延性设计。
根据我国目前对于钢筋混凝土结构设计的要求，在实施混凝土框架延性设计过程中需得遵循以下要求：
3.1 控制塑性铰的位置，“强柱弱梁”
在发生地震时，钢筋混凝土结构中的塑性铰不允许出现于梁的跨中，而要求出现在梁端上。因为如果出现于梁的跨中会导致框架局部遭到破坏，如图1。
如今的建筑中有的采取现浇楼板设计，这种设计解决了梁的刚度和强度加强问题，而在实际的震后调查中我们发现，只属现浇楼板框架，地震破坏均发生在柱中，而且破坏较严重；那些无楼板构架式设计的裂缝也出现在梁中，破坏框架结构的塑性铰所现顺序和位置不相同，框架结构所遭遇的破坏形式也会有所不同。如果塑性铰出现在柱中则不但难以修复还容易致使整个框架结构发生倒塌，见图2所示。
只有当梁端出现塑性铰时，混凝土框架才可以在遭到外力损坏前就已经发生一定程度的变形，见图3，因此可以耗散和吸收比较多震时能量，相对具备更好的抗震能力。
总的来说，比较合理的钢筋混凝土框架破坏机制应是梁比柱的塑性屈服尽可能早发生和多发生，底层柱柱根的塑性铰较晚形成，各层柱子的屈服顺序应错开，不要集中在某一层。这种破坏机制的框架，就是强柱弱梁型框架。
3.2 梁柱的延性设计
要使钢筋混凝土框架有延性，就要保证框架中的梁柱延性足够，而梁柱截面塑性铰的转动能力大小直接是衡量其延性是否足够的关键，所以框架抗震设计中梁柱塑性铰的设计非常重要。此设计技术要求如下：
3.2.1 要做到“强剪弱弯”。钢筋混凝土制梁柱在遭受到较大的外界剪力时，常会出现脆性破坏，不能达到较好的延性从而实现对地震能量的分散，因此做其框架的梁、柱设计工作时，要请注意使其构件受剪承载的能力力大于其受弯承载能力，以保证构件能够发生弯曲破坏，尽量避免其形成延性较差的剪切破坏，而且即使塑性铰出现之后也可保证构件避免被过早剪坏，实际上这么做目的是为了最大程度地控制框架构件在遭遇地震时的破坏形态。
3.2.2 对梁、柱剪跨比和轴压比的限制有一定的要求。剪跨比是框架构件截面所承受的弯矩与剪力相对大小的反映，能够影响到梁、柱的极限变形能力，因此其剪跨比应当控制到 。如果构件截面的过小时，箍筋数量就会需要很多，在箍筋起作用之前，框架构件过早出现脆性斜压式破坏，而此时箍筋用量再多也毫无作用。所以，在设计时就要限制梁截面的平均剪应力，这样箍筋无需太多，也可有效防止斜裂缝的过早出现。
当然，要保证结构的延性，构造措施是必不可少的，这些在现行的规范和构造手册上都有详细的说明。
4 结语
近几年来，世界范围内地震灾害频发，人们针对地震灾害的各类观察与实验分析得出的所有结果都表明：建筑工程在地震会发生倒塌，多是由于其混凝土框架结构的耗能及变形能力不足所致。当前我们国家的建筑抗震设计是按“三水准”抗震设防：即要求建筑遭受过地震后，要达到小震不坏、中震可修复、大震不倒塌。要实现这一目标，钢筋混凝土框架必须具备适当的承载力、刚度以及耗能和延性能力。随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在今后设计中所遇到的各种难题也是日益增多，而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范的前提下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点重点并在工作中不断的总结和完善
参考文献：
[1]张来彩.对钢筋混凝土框架结构抗震延性设计的理解[J]中华民居.2010(12):44
[2]郑冬菁.浅谈钢筋砼框架结构在抗震中的延性设计[J].福建建设科技.2002(3):20-21
[3] 陈岱林,等.多层及高层结构CAD 软件高级应用——PKPM 系列软件应用指南丛书[M].北京:中国建筑工业出版社，2004.
[4] 混凝土结构设计规范（GB500010-2002）北京。中国建筑工业出版社
[5] 朱炳寅,等.建筑地基基础设计方法及实例分析[M].北京:中国建筑工业出版社, 2007.