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钱慧洁
平湖市建筑设计院有限公司 浙江 平湖 314200
【摘 要】现在越来越多的建筑物使用钢筋混凝土结构，因此钢筋混凝土结构设计在建设设计阶段就显得很重要。本文对多高层钢筋混凝土结构设计进行分析，着重提出了框架结构设计的原则。
【关键词】建筑工程；框架结构设计
一、小高层住宅钢筋混凝土框架结构设计
1、优化设计的方法。当前，在无成熟的优化设计分析软件的情况下，主要是应用小高层住宅结构分析软件，采用人工分析进行调整，运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断的进行方案分析比较，以获得比较理想的结构方案，这是在结构设计中最常用的也是最简单的优选或者说是优化方法。用概念设计的方法所得的方案是较合理、经济的，虽其费工费时、对设计人员的素质要求较高，但这种依靠设计人员经验进行人工优化的方法仍是当前所普遍采用的主要方法。对于同一小高层住宅方案，可以有许多不同的结构（ 包括基础）布置方案；确定了结构布置的小高层住宅物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法；分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是唯一的；小高层住宅物细部的处理更是不尽相同等等，这些问题目前计算机是无法完全解决的，都需要设计人员自己做出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下，根据工程实践经验进行，这便是前面所说的概念设计。因此，概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。
2、性能分析
（1）抗震性能分析。对结构体系来说足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。结合概念设计的理念，对两种结构体系进行对比分析，电算程序可以采用中国建筑科学研究院编制的结构空间有限元分析软件SATWE。在结构设计中，不仅要求结构具有足够的承载能力，还要求其有适当的刚度。高层结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关，过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5% 的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角，剪力墙结构小于框剪结构，但均小于规范要求，且富裕量较大，说明两种结构体系满足刚度要求。
（2）经济性比较。我们通过对三种钢筋混凝土住宅结构直接费的计算，发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费相差不是很多，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大，框架一剪力墙结构的单位面积直接费最小，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%，比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%，大开间剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。三种钢筋混凝土住宅结构的次要项目造价基本相同。
二、多层钢筋混凝土框架结构设计
多层钢筋混凝土框架结构是一种由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋建筑结构。多层钢筋混凝土框架结构设计文件与图纸是最主要的依据之一，全面理解设计文件，并规范进程加以实施，是结构方案的主要工作。全面理解设计意图和设计要求，看懂容懂图纸的每项内容，达到按图纸施工的要求，对图纸设计中存在的问题通过会审加以解决，对其遗误交易纠正，是保证施工质量的前提，必须认真地组织与实施，该项工作由甲方或委托监理工程师进行。
（1）根据设计文件和相关规范、规程、编制和审查施工组织设计。钢筋混凝土框架结构由水平承重体系一各层楼盖和屋盖连接形成空间的整体结构体系。其中各平面钢筋混凝土框架结构形成竖向承重体系，它们承受由楼盖和屋盖传来的竖向和水平荷载并再传给地基基础。
（2）做好多层钢筋混凝土框架结构技术交底，根据设计要求和施工队的技术素质状况对其不熟悉的施工工艺过程，经批准实施的新工艺、新材料、新结构等，必须认真进行技术交底。明确各项工艺参数指标、操作方法、质量要求和检测办法，并认真的加以实施。
（3）现浇式框架即梁、柱、楼盖均为现浇钢筋混凝土结构。现浇式多层钢筋混凝土框架结构的整体性强、抗震性能好，因此在实际工程中采用比较广泛。但现场浇筑混凝土的工作量较大。
（4）预制装配式框架是指梁、柱、楼板均为预制，通过焊接拼装连接成的多层钢筋混凝土框架结构。其优点是构件均为预制，可实现标准化、工厂化，机械生产。因此，施工速度快、效率高。但整体性较差，抗震能力弱，不宜在地震区应用。
（5）现浇预制框架是指梁、柱、楼板均为预制，在预制构件吊装就位后，对连接节点区浇筑混凝土，从而将粱、柱、楼板在连成整体多层钢筋混凝土框架结构。现浇预制框架既具有较好的整体性和抗震能力，又可采用预制构件，减少现场浇筑混凝土的工作量。因此它兼有现浇式框架和装配式框架的优点。
三、框架结构设计原则
1、刚柔并济
合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。个人认为刚多点使工程不经济，造成造价过高，而且应变能力差。柔多一点虽然造价便宜但是必然产生变形以适应外力，太柔的结果必然是太大的变形.甚至会导致立足不稳而失去根本。这些问题历来都是专家们争论的焦点，现今的规范给出的也只是一些控制的指标，但无法提供精确答案。
2、多道防线
安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。如土建结构中多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。
3、抓大放小
在框架结构结构体系中具有“强柱弱粱”、“强剪弱弯”等的说法也是钢结构设计中非常重要的概念。有人问：为什么不是“强柱强梁”“强剪强弯”呢？ 为什么所有构件都很强的结构体系反而不好，甚至会有安全隐患呢？ 这里面首先包含着一个简单的道理：绝对安全的结构是没有的。简单地说，虽然整个结构体系是由各科，构件协调组成一体，但各个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分。为了保证柱是在最后失效，我们故意把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏在先，以最大限度减少可能出现的损失。
4、打通关节
理想的结构体系当然是浑然一体的一也就是没有任何关节的，这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路，设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打通”，使力量在关节处畅通无阻。中医上云：“通则不痛，痛则不通”，结构就像一个人，气穴若不能畅通，症结和隐患就会产生。在设计的四项基本原则中，“刚柔相济”，“多道防线”，“抓大放小” 是设计概念中的战略问题，但要想得让这些战略思想得以实现，靠的是“打通关节”这个原则作为保证的，结构设计的具体操作，最后全都归到“打通关节”的贯彻和实施上来。打通关节保持平衡的目的其实就是使其永远处于原始的静态，当力量不能畅通时，构件与构件之间，构件的组成元素与元素之间的静态平衡一旦被破坏，结构变成机动，“动”即是死，即为终结。
四、结束语
钢筋混凝土框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。
参考文献：
[1]沈冯强；林峰；；框架结构地震反应分析的有限元模型[A]；第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C]；2000
[2]闫培雷；考虑隔墙影响的框架结构非线性地震反应分析及地震灾场模拟[D]；哈尔滨工程大学；2010年
平湖市建筑设计院有限公司 浙江 平湖 314200
【摘 要】现在越来越多的建筑物使用钢筋混凝土结构，因此钢筋混凝土结构设计在建设设计阶段就显得很重要。本文对多高层钢筋混凝土结构设计进行分析，着重提出了框架结构设计的原则。
【关键词】建筑工程；框架结构设计
一、小高层住宅钢筋混凝土框架结构设计
1、优化设计的方法。当前，在无成熟的优化设计分析软件的情况下，主要是应用小高层住宅结构分析软件，采用人工分析进行调整，运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断的进行方案分析比较，以获得比较理想的结构方案，这是在结构设计中最常用的也是最简单的优选或者说是优化方法。用概念设计的方法所得的方案是较合理、经济的，虽其费工费时、对设计人员的素质要求较高，但这种依靠设计人员经验进行人工优化的方法仍是当前所普遍采用的主要方法。对于同一小高层住宅方案，可以有许多不同的结构（ 包括基础）布置方案；确定了结构布置的小高层住宅物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法；分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是唯一的；小高层住宅物细部的处理更是不尽相同等等，这些问题目前计算机是无法完全解决的，都需要设计人员自己做出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下，根据工程实践经验进行，这便是前面所说的概念设计。因此，概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。
2、性能分析
（1）抗震性能分析。对结构体系来说足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。结合概念设计的理念，对两种结构体系进行对比分析，电算程序可以采用中国建筑科学研究院编制的结构空间有限元分析软件SATWE。在结构设计中，不仅要求结构具有足够的承载能力，还要求其有适当的刚度。高层结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关，过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5% 的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角，剪力墙结构小于框剪结构，但均小于规范要求，且富裕量较大，说明两种结构体系满足刚度要求。
（2）经济性比较。我们通过对三种钢筋混凝土住宅结构直接费的计算，发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费相差不是很多，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大，框架一剪力墙结构的单位面积直接费最小，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%，比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%，大开间剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。三种钢筋混凝土住宅结构的次要项目造价基本相同。
二、多层钢筋混凝土框架结构设计
多层钢筋混凝土框架结构是一种由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋建筑结构。多层钢筋混凝土框架结构设计文件与图纸是最主要的依据之一，全面理解设计文件，并规范进程加以实施，是结构方案的主要工作。全面理解设计意图和设计要求，看懂容懂图纸的每项内容，达到按图纸施工的要求，对图纸设计中存在的问题通过会审加以解决，对其遗误交易纠正，是保证施工质量的前提，必须认真地组织与实施，该项工作由甲方或委托监理工程师进行。
（1）根据设计文件和相关规范、规程、编制和审查施工组织设计。钢筋混凝土框架结构由水平承重体系一各层楼盖和屋盖连接形成空间的整体结构体系。其中各平面钢筋混凝土框架结构形成竖向承重体系，它们承受由楼盖和屋盖传来的竖向和水平荷载并再传给地基基础。
（2）做好多层钢筋混凝土框架结构技术交底，根据设计要求和施工队的技术素质状况对其不熟悉的施工工艺过程，经批准实施的新工艺、新材料、新结构等，必须认真进行技术交底。明确各项工艺参数指标、操作方法、质量要求和检测办法，并认真的加以实施。
（3）现浇式框架即梁、柱、楼盖均为现浇钢筋混凝土结构。现浇式多层钢筋混凝土框架结构的整体性强、抗震性能好，因此在实际工程中采用比较广泛。但现场浇筑混凝土的工作量较大。
（4）预制装配式框架是指梁、柱、楼板均为预制，通过焊接拼装连接成的多层钢筋混凝土框架结构。其优点是构件均为预制，可实现标准化、工厂化，机械生产。因此，施工速度快、效率高。但整体性较差，抗震能力弱，不宜在地震区应用。
（5）现浇预制框架是指梁、柱、楼板均为预制，在预制构件吊装就位后，对连接节点区浇筑混凝土，从而将粱、柱、楼板在连成整体多层钢筋混凝土框架结构。现浇预制框架既具有较好的整体性和抗震能力，又可采用预制构件，减少现场浇筑混凝土的工作量。因此它兼有现浇式框架和装配式框架的优点。
三、框架结构设计原则
1、刚柔并济
合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。个人认为刚多点使工程不经济，造成造价过高，而且应变能力差。柔多一点虽然造价便宜但是必然产生变形以适应外力，太柔的结果必然是太大的变形.甚至会导致立足不稳而失去根本。这些问题历来都是专家们争论的焦点，现今的规范给出的也只是一些控制的指标，但无法提供精确答案。
2、多道防线
安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。如土建结构中多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。
3、抓大放小
在框架结构结构体系中具有“强柱弱粱”、“强剪弱弯”等的说法也是钢结构设计中非常重要的概念。有人问：为什么不是“强柱强梁”“强剪强弯”呢？ 为什么所有构件都很强的结构体系反而不好，甚至会有安全隐患呢？ 这里面首先包含着一个简单的道理：绝对安全的结构是没有的。简单地说，虽然整个结构体系是由各科，构件协调组成一体，但各个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分。为了保证柱是在最后失效，我们故意把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏在先，以最大限度减少可能出现的损失。
4、打通关节
理想的结构体系当然是浑然一体的一也就是没有任何关节的，这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路，设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打通”，使力量在关节处畅通无阻。中医上云：“通则不痛，痛则不通”，结构就像一个人，气穴若不能畅通，症结和隐患就会产生。在设计的四项基本原则中，“刚柔相济”，“多道防线”，“抓大放小” 是设计概念中的战略问题，但要想得让这些战略思想得以实现，靠的是“打通关节”这个原则作为保证的，结构设计的具体操作，最后全都归到“打通关节”的贯彻和实施上来。打通关节保持平衡的目的其实就是使其永远处于原始的静态，当力量不能畅通时，构件与构件之间，构件的组成元素与元素之间的静态平衡一旦被破坏，结构变成机动，“动”即是死，即为终结。
四、结束语
钢筋混凝土框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。
参考文献：
[1]沈冯强；林峰；；框架结构地震反应分析的有限元模型[A]；第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C]；2000
[2]闫培雷；考虑隔墙影响的框架结构非线性地震反应分析及地震灾场模拟[D]；哈尔滨工程大学；2010年