框架结构的梁板柱设计

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摘要：目前对于房建来说，最常用的就是框架结构，框架结构成为了房屋的主体受力骨架，它将承受自身的永久荷载，和楼层上面的物品包括人的活动等形成的可变荷载，当然还有风荷载，风荷载对于框架结构来说，会让其产生剪切变形和弯曲变形，对于单个构件来说，在风荷载的作用下该构件受到的剪力和弯矩影响较明显，但对于整个框架来说，由于其连接可靠，常视为一个整体，从这角度考虑设计就偏于经济；同时由于现代技术的发展，修建框架结构变得更加容易，使其成为了现代高层建筑的首选形式，因此今天我将通过自己的学习来谈谈框架结构的梁板柱设计。

关键字：框架结构 ；经济 ；高层建筑 ；设计

中图分类号：TU208文献标识码： A

框架结构的主体就是就是框架柱和框架梁，同时还有基础、楼板，通俗点讲框架结构就像板凳，主要目的就是承受人类活动所产生的荷载，只是框架结构比板凳更宽更高，对于框架结构的设计主要就是梁板柱的设计，在此我将逐一介绍。

框架柱的设计

框架柱犹如当今国家的经济，对于框架结构来说它是最基础的，也是最为重要的。框架柱可以简单看着悬臂柱，它的固定端就是基础，其常用形式就是钢筋混凝土，其承受的主要荷载就是轴心压力荷载，由于高层建筑很高，从受力来看，柱的长细比很大，其稳定性不易满足，因此框架梁可以作为侧向支撑，从而将柱的长细比缩小到界限之内；框架柱的常用形式是矩形和圆形，圆形由于支模比较麻烦，因此在工程上通常都是矩形，相信大家都知道，矩形有强轴和弱轴之分，由于房屋横向长度通常长于纵向长度，因此横向刚度大于纵向刚度，因此矩形柱的强轴方向就放在纵向，框架柱的正截面设计的计算公式是：

式中轴心压力设计值

轴心受压承载力设计值

0.9 可靠度调整系数

钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数，可以通过规范查取

混凝土轴心抗压强度设计值

构件截面面积

纵向钢筋的抗压强度设计值

全部纵向钢筋的截面面积

当纵向钢筋的配筋率大于3%时，式中的应改用

这就是轴心受压柱的设计方法，其计算结果跟混凝土强度等级和钢筋的直径和种类有关，通常设计思路是先选择材料，然后通过计算确定尺寸以达到要求，但是当尺寸有所限制时，就通过调节材料强度已达到强度要求，当然设计还与稳定性有关，稳定性的量化指标是长细比值，算出后跟规范的长细比值就行比较，在合理区间就能够满足。纵向受力就通过这样满足，横向受剪常用箍筋来满足， 当结构的剪力不大于混凝土的抗剪能力时，就通过构造设计箍筋即可，但是当不能单纯依靠混凝土来满足要求时，就需要设置箍筋，设计的受力箍筋常用直径为8和10mm，箍筋设计计算式如下

式中构件斜截面上的最大剪力设计值

矩形截面的高度，T行截面或I行截面的腹板宽度

截面有效宽度

混凝土轴心抗拉强度设计值

箍筋抗拉强度设计值

这就是框架柱的抗剪设计方法，同时还要注意箍筋分为加密区和非加密区，根据抗震等级来分是在基础嵌固部位的范围内，以及梁柱交接处和梁两端范围内进行加密，框架柱的钢筋接长常采用的是电渣压力焊。

框架梁的设计

对于框架梁来说，其和简支梁有所不同，框架梁通常是多跨，这样支座处将受到负弯矩，就需要在上部配置钢筋来承受负弯矩，对于框架梁来说，最经济的就是让最大正弯矩与最大负弯矩绝对值相等，这样就可以充分利用钢筋混凝土。对于框架梁的纵筋配置是通过弯矩图确定的，常采用的就是以最大弯矩截面作为控制截面，然后进行受力配筋，最后该跨梁就按该截面进行相同配筋，负弯矩的配筋也是通过弯矩来确定，对于负弯矩的截断，有理论和实践两种，理论截断点是通过弯矩包络图确定的，主要与理论断点和充分利用点有关，实践截断点是，第一排对于中间跨是支座附近两净跨中的大者的三分之一，边支座就该净跨的三分之一，第二排分别是支座附近两净跨中的大者的四分之一和边支座就该净跨的四分之一，对于框架梁的受剪承载力设计，也包括抗冲剪设计都是通过箍筋来满足的，其设计方法与框架柱的箍筋设计方法是一样的，根据规范梁箍筋有加密区和非加密区，加密区的范围跟抗震等级有关，范围是在主次梁交接处和该处的两边或者一边的范围内进行加密，这范围根据抗震等级分为一二级为，三级为，四级为，同时还要注意主次梁连接处的附加钢筋设置，第一选择是配6根同梁箍筋相同直径的箍筋进行验算承载力，当不能满足时在设计吊筋，吊筋通常配置2根，除开加密区就是非加密区，加密区和非加密区的主要区别就是加密区的箍筋间距通常为非加密区的一半，对于框架梁钢筋的接长常用的形式是闪光对接焊。

板的设计

板通常较厚，因此可以抵抗剪应力，因此板只需要进行受弯设计，同时板也不抗震，因此其设计相对来说比较简单，其基本原理是选取有代表性的1米宽的板带，加上荷载进行设计，在这里我想说的是楼板混凝土强度等级常采用，是因为混凝土强度等级对抗弯来说影响不大，但强度低的混凝土造价低些，且塑性更好，相比之下强度低点反而更好更合适，同时我们知道楼板所用的混凝土量相比来说很大，由于选择相对低点的混凝土强度等级就有利于节约成本，使其更加经济，板钢筋的连接形式常用绑扎连接。

对于框架结构来说，其主要结构就是梁板柱，掌握好了梁板柱的设计，就掌握了框架结构的主体，余下的还有就是填充墙，构造柱，有时还会有剪力墙等，将这些掌握后框架结构就掌握得差不多了，希望这些能帮助到您。

参考文献

[1]混凝土结构设计原理（第二版）（按新规范GB50010-2010编写） [S] 北京 中国建筑工业出版社出版 2011

[2]国家标准，混凝土结构设计规范（GB50010-2010) [S]. 北京 :中国建筑工业出版社，2011

[3]11G01-1 《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）》