[分享]混凝土结构构件设计要点（内附10篇构件设计资料）

时间: 2020-07-29 11:04 阅读: 次大中小

概述

现浇混凝土框架结构是指由梁和柱为主要构件组合的承受竖向和水平作用的结构即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。由于框架结构的墙体墙不承重，仅起到围护和分隔作用，一般采用预制的加气混凝土、页岩空心砖或页岩多孔砖等轻质板材等材料砌筑而成。现浇混凝土框架结构主要优点是建筑平面布置灵活，能够较大程度地满足建筑使用的要求，常用于酒店、住宅、办公楼、学校等民用建筑物。但框架结构的侧移刚度小，水平作用下抵抗变形的能力较差，在强震下结构顶点水平位移与层间相对水平位移都较大。为了同时满足承载能力和侧移刚度的要求，柱子截面往往很大，很不经济，也减少了使用面积。所以在地震区的框架结构不宜太高，一般框架结构多用于多层建筑物。实际工程中，框架结构的高度可以参考下表：

如：8度区框架结构最好不要超过5层，过高则不仅容易发生震害，经济上不经济；框架结构一般超过70米后就要设置温度缝。住宅现浇框架结构的温度缝一般不要超过规范的规定的55米。

框架柱的设计要点

2.1

框架柱的柱网布置

框架柱的位置在不影响建筑使用功能的基础上进行布置，框架结构柱网间距一般为小柱网（4米左右）、中柱网（6米左右）和大柱网（9米左右）；通常情况下，层数少、设防烈度低（如6度）且基本风压小（如等于小于0.4KN/M2）可以采用大柱网（9米左右）；层数多、设防烈度高（8度及以上）者宜采用小柱网（4

米左右）。具体情况应根据抗侧刚度、承载力配筋、建筑要求等因素综合确定。一般框架结构的柱距不要超过9米。

2.2

框架柱的截面尺寸

（1）框架柱的最小截面尺寸应符合《抗规》6.3.5条要求：柱截面的宽度和高度，四级或不超过2层时不宜小于300mm，一、二、三级且超过2层不宜小于400mm；圆柱的直径，四级或不超过2层时不宜小于350mm，一、二、三级且超过2层不宜小于450mm，柱的截面的长边与短边的边长之比不宜大于3，柱子的受力应按剪力墙设计；框架柱的剪跨比宜大于2，根据抗震规范中的剪跨比的计算公式为

。计算剪跨比，但这里需要程序计算才能精确的确定剪跨比，实际工程中一般用柱的净高大于4倍柱的截面高度初步判断剪跨比是否大于2，如果剪跨比不大于2，根据抗震规范要求框架柱的箍筋全高加密，对于楼梯间的梯柱应箍筋全高加密。

（2）框架柱的最小截面尺寸应根据结构刚度需要及满足规范轴压比相关要求，《建筑抗震设计规范》规定的柱轴压比限值：建造于Ⅳ类场地其较高的高层建筑，轴压比应适当的减少。

（3）对于多层框架柱，应合理选取截面及混凝土强度等级，使大部分柱子的计算配筋处于构造配筋状态。①多层框架柱混凝土强度等级可取C30；高层框架柱混凝土强度等级可取C35、C40，具体情况应根据建筑功能确定，框架柱混凝土强度一般情况宜取高值，但不宜超过C50，避免采用增大截面形成短柱或超短柱。②除业主对经济性有特殊要求时，一般情况下，框架柱截面尺寸沿建筑物高度分级缩小，为避免柱子竖向刚度产生突变，每侧每次收级不宜超过100mm。多层框架柱截面尺寸改变不超过2次；高层框架柱截面尺寸改变不超过3次。③柱可沿全高分阶段改变截面尺寸和混凝土强度等级，但不应在同一层同时改变柱截面尺寸和混凝土强度等级。④柱截面形状一般为矩形，且柱截面长边平行于结构平面弱轴方向（即加大结构弱轴方向刚度）。梯柱：抗震规范要求楼梯按抗震设计，其截面大于等于300X300.在实际设计中，可以设计成墙厚X300或者墙厚X400，考虑到楼梯的梯柱的重要性，梯柱全高加密（梯柱是短柱）。

（4）框架柱的配筋步骤：现以国内设计框架结构常用的PKPM程序中的SATWE中的计算图形为例，介绍柱子的配筋步骤如下。

①首先根据框架柱子截面的大小，确定框架柱箍筋的布置，框架柱箍筋布置经验表格（参考该表确定柱子箍筋肢数）

②再根据SATWE计算结果中的Asx、Asy计算数值，确定箍筋的直径，而且箍筋的直径满足抗震规范6.3.7条的规定要求。特别注意

SATWE输出的矩形柱箍筋的计算结果是基于柱子两个方向箍筋肢数一样的假设条件下给出来的，当柱子为长方形截面时，由于箍筋的肢距要求，两个方向箍筋的肢数不同，此时可将柱箍筋计算结果面积乘以2，然后除以两个方向的箍筋肢数之和，可以得到每肢箍筋的面积。例如：

柱子箍筋的计算结果是G2.7-0，柱子的截面是400x600，实际配筋3x4，则每肢箍筋的面积=2.7x2/（3+4）=77.1mm2，箍筋的直径采用10mm>9.92mm，满足计算要求。

③根据箍筋的布置和计算结果确定框架柱纵筋的布置和根数，如果纵筋根数超过上述表格中箍筋肢数时，允许纵筋隔一拉一，不需要再增加箍筋肢数，以免核心区箍筋太多影响节点核心区混凝土的浇捣而影响质量。

④框架结构柱子的归并：将SATWE计算书的部分放大成实际1：1比例，然后对于计算书进行柱子的编号，用TSSD画柱子的配筋大样图（即先将柱子的截面一样大的找出来，然后进行编号）；柱子的竖向归并，一般各楼层的柱子的截面大小要一样的柱子才能竖向归并。对于多层的框架结构，底层、标准层、屋面层分三层进行竖向归并。

特别对于刚刚开始搞设计的结构工程师，应熟记下面钢筋的面积，只有非常熟悉钢筋的面积时候，梁柱的施工图的配筋才配的快而且经济。

框架梁的设计要点

3.1

梁截面尺寸确定

（1）过去规定框架主梁的截面高度为计算跨度的1/8-1/12，已经不能满足近年来大量兴建的高层建筑对层高的要求。近来我国一些设计单位，已经大量设计了梁高较小的工程，对于8米左右的柱网，框架主梁截面高度为450mm左右，宽度为350-400mm的工程实例也较多。即根据工程实践经验，一般多层的框架结构，框架主梁截面高度可以按L(1/13)估算；次梁截面高可以按L(1/15)估算；双向井字梁截面高度可以按L(1/18)估算；挑梁L(1/6）估算；框架梁的净跨与截面高度之比大于4（

，该条针对的框架梁，不包括次梁）；转换梁：抗震设计时

;（2）梁截面宽度可取为梁高的1/2~1/3，对于多层的框架结构框架

;分隔井道、卫生间等的小梁梁宽可用120mm，一般框架梁宽取小于等于300mm，这样比较框架梁经济合理。（3）对于住宅的框架结构，梁高的限制是有要求的，对于卧室，起居室（厅）的室内净高不应低于2.40米，局部净高不应低于2.10米，这里的净高指室内梁底处的标高处的净高。梁箍筋的肢数，一般情况下，梁宽b

小于350mm采用两肢箍；b大于等于350mm，采用四肢箍；b大于等于800mm，采用采用六肢箍；不建议采用奇数箍。（4）最终梁截面尺寸根据计算结果确定，一般情况下应确保梁支座配筋率为1.2~1.6%，跨中配筋率0.8~1.2%较为合适。

3.2

梁的纵筋确定原则

框架梁纵筋直径的选择：根据SATWE中的计算书中的混凝土梁和型钢混凝土梁的计算简图，SATWE中的纵筋的计算面积：确定小于等于 10cm2 ，则钢筋的直径选16mm或者18mm；大于10cm2小于等于20cm2 ，则钢筋的直径选20mm或者22mm；大于等于20小于等于30 cm2则钢筋的直径选22mm或者25mm。SATWE计算面积中VT1、VT2时，当hw<=450时，框架梁四角的纵筋能满足抗扭要求，即不需要配置抗扭钢筋；SATWE计算面积中VT3、VT4要配置抗扭钢筋：当有抗扭腰筋时，抗扭腰筋间距及面积需满足构造腰筋的要求。

同时框架梁纵筋的直径应满足：对于抗震等级为一级、二级、三级抗震等级的框架梁内贯通中柱（不是边柱，角柱）的每根纵向钢筋的直径，对于矩形截面的柱，不宜大于柱子在该方向截面尺寸的

1/20。梁内钢筋的直径的级差，同一截面内的梁底或面筋（指受力钢筋）其直径不宜相差两级。如直径为20mm，可以用直径为16或者18mm并用，但直径22mm与直径为16的不能并用，原因为了使混凝土构件应力尽量分布均匀些，以达到最佳的受力状态。

根据框架梁纵筋的间距及保护层厚度的要求，框架梁每排纵筋的摆放的最大根数应满足下列表格的要求

注：a.该表的净保护层厚度为：25mm； b.6/7表示一般情况下可布置6根钢筋，极限情况下可布置根钢筋。

框架梁底筋、面筋一、二级抗震设计时框架梁钢筋的直径不应小于

14mm；三四级钢筋和非抗震设计时钢筋直径不应小于12mm。主梁的宽度为250mm时，次梁纵筋的直径不得超过20mm；梁底筋最少根数，当梁宽b≤200时为2，b= 250~300时为3，b≥350时为4，当b≥400时应考虑满足箍筋肢距而取相应的最少根数。悬挑梁的钢筋实际配筋应比计算值放大1.2~1.3倍，悬挑部分箍筋应全长加密。框架梁中间支座两边的负筋计算值差别较大时，可以采用两侧不同钢筋的根数配筋；

3.3

框架梁箍筋设置

框架结构梁箍筋的设计除满足计算要求外，尚应满足规范的构造要求，构造要求具体规定见《抗规》和《高规》的规定。

结论

框架结构的设计，首先要结构布置的合理，基础形式选择合理，然后梁、柱、板的截面尺寸合理，梁、板、柱以及基础的配筋合理，特别是框架梁的配筋不能随意放大，汶川地震表明，框架结构很难实现强柱弱梁，现阶段对现浇楼板的刚度对梁的贡献好大没有研究清楚，所以梁的钢筋不能随意放大，这样就能设计出安全，经济的框架结构。