扬州市某小区社区中心项目结构设计开题报告

一、 文献综述（1200字左右）

1、框架结构概念

框架结构是常见的结构形式，框架结构布置灵活，具有较大的室内空间，使用比较方便。框架结构主要用于有抗震设防的多层建筑和不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。框架结构分为梁柱框架、板柱框架、异型柱框架，由线构件组成，刚度有限，正常情况下其变形为剪切变形。在框架结构工程设计中，概念设计体现在建筑体型、结构方案、构造细节，包括总体布局和处理原则等。在抗震框架结构施工方面，近几年来工业与民用建筑中，采用钢筋混凝土框架结构的占有很大的比例。在结构设计中，大多数采用了先进的平法设计方法。这种设计对施工人员的技术素质要求较高，不仅需要具备建筑结构相应的专业知识，而且要了解设计规范的有关规定和熟悉施工规范的相关要求，在充分了解设计意图的基础上，遵照规范、标准的要求以及通用图集的具体做法才能较好地组织安排施工。经过几年的培训，大部分专业施工人员已逐步掌握了这一新的科学表达方法。但仍有一些施工人员还不很习惯平法施工图设计的识图方式，在施工过程中由于理解不深、了解不细、考虑不全，往往容易顾此失彼，产生一些误会，发生一些影响工程质量的问题。如箍筋数量不足、支座负筋排列不当、后浇带施工处理欠周、抗震缝夹带物体未清理干净等问题。这些质量隐患，将会不同程度地影响结构的安全使用。如不及时整改，一旦发生强烈地震，就会造成严重的不良后果。本文主要阐述抗震框架概念设计的一些具体原则和要求，以及抗震结构框架在施工时所要注意的一些问题。

2、概念设计

20世纪70年代以来，人们在总结大地震灾害经验中发现，对结构抗震设计来说，“概念设计”比“计算设计”更为重要。由于地震的不确定性和复杂性，以及结构计算模型的假定与实际情况的差异，使“计算设计”很难有效地控制结构的抗震性能，因此不能完全依赖“计算”。在《浅谈抗震框架结构的概念设计和施工问题》^[1]一文中认为概念设计就是以工程概念为依据，从有利于提高结构抗震能力的概念上，用符合工程客观规律和本质的方法，对所设计的对象作宏观的控制。

规范是指导我们设计工作的标准，应遵守。在工程实践中，根据多年工程实践经验，在一些技术方面已突破了规范的要求，但是规范中的“概念”我们仍在贯彻执行。使用规范首先要了解编制规范的依据，根据实际工程的特定条件，抓住规范的实质含义，突破一些限值，而不能盲目地照抄别的工程经验，设计上的创新也是规范再次修订的新内容。抗震规范制定了抗震设计原则，遵循这些原则就能使建筑物原则上具有可靠的抗震性能，所以黄炜张超瑞的《钢筋混凝土框架梁柱截面尺寸确定方法浅析》^[2]说掌握了抗震原则比抗震计算更为重要。概念设计决定建筑物的抗震性能，如果概念设计不适宜于抗震，那么不管多“精密”的计算也无济于事。当然，在做好概念设计的基础上也要认真计算，做好定量分析。

按照规范框架结构概念设计的要求主要归纳为以下几点：

(1)选择对建筑抗震有利的场地和地基。抗震设计时，应选择坚硬土或中硬土场地，当无法避开不利的或危险的场地时，应采取适当的措施。

(2)结构必须具有足够的刚度和承载力，以及良好的延性和耗能能力。足够的刚度使结构满足小震作用下的侧移和层间变形限值，避免非结构构件的破坏。

(3)尽可能设置多道抗震防线。在《结构设计中应注意的几个问题》^[3]认为地震有一定的持续时间，而且可能多次作用，适当处理构件强弱关系，使其形成多道防线，是增强结构抗震能力的重要措施。例如，框架结构中的梁和柱，要做成“强柱弱梁”。

(4)控制结构的非弹性部位(塑性铰区)，实现合理的屈服耗能机制。

(5)应合理选择梁柱截面尺寸、配置纵向钢筋和箍筋，避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土的压溃先于钢筋的屈服、钢筋锚固粘结先于构件破坏。

(6)提高结构整体性。

(7)地基承载力和刚度要与上部框架结构的承载力和刚度相适应。实际工程确定结构方案时，具体原则是：①结构平面布置规则，刚度分布应力求均匀对称，侧向刚度沿竖向逐步减小，避免突变；②传力简单直接，避免过渡；③重力或风力作用中心与刚度中心尽量重合，避免扭转；④符合抗震规范的要求；⑤做好与建筑设计、设备设计的配合，还要方便施工。

3 抗震结构框架的施工技术

在抗震结构框架的施工技术方法中，主要要求注意的问题包括：箍筋的制作和绑扎、抗震缝的施工以及后浇带的施工^[4]。针对施工实际中在这三个方面存在的一些问题提出一些意见。

3.1 基础技术措施

我国于2002年新出了基础设计规范，所以基础设计应参照我国的《建筑地基基础设计规范GBJ50007—200》和各地方的地基基础规程。

(1)独立基础：独立基础受弯配筋不必满足最小配筋率要求，除非此基础非常重要，但配筋也不得过小。独立基础是介于钢筋混凝土和素混凝土之间的结构。面积不大的独立基础宜采用锥型基础，方便施工。独立基础的拉梁宜通长配筋，其下应垫焦碴。

(2)柱下条基：在设计中在柱下扩展基础宽度较宽(大于4m)或地基不均匀及地基较软时宜采用柱下条基。当独立基础的偏心比较大的时候，可以考虑与相近的柱做成柱下条形基础。柱下条形基础的底板偏心不能过大，必要时可做成三面支承一面自由板。两根柱的柱下条基的荷载重心和基础底版的形心宜重合。

(3)基础底板：基础底板可做成梯形或台阶形，或调整挑梁两端的出挑长度。并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素，适当加宽基础。当基础下有防空洞或枯井等时，可做一大厚板将其跨过。混凝土基础下应做垫层。当有防水层时，应考虑防水层厚度。考虑到一般建筑沉降为锅底形、结构的整体弯曲和上部结构和基础的协同作用，顶、底板钢筋应拉通(多层的负筋可截断1／2或1／3)，且纵向基础梁的底筋也应拉通。基础平面图上应加指北针。基础底板混凝土不宜大于c3o，因为超过C30对基础承载力没有什么作用，并且容易出现裂缝。基础底面积不应因地震附加力而过分加大，否则地震下安全了而常规情况下反而沉降较大。

(4)基础拉梁：拉梁顶标高宜较高，否则底层墙体过高。底层内隔墙一般不用做基础，可将地面的混凝土垫层局部加厚。

(5)基础抗震设计：抗震设计时抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝，连接处应加强。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。刘九玲在《浅谈框架结构设计》^[5]中认为建筑地段较好，基础埋深大于3m时，应建议甲方做地下室。地下室底板，当地基承载力满足设计要求时，可不再外伸以利于防水。每隔30~40m设一后浇带，并注明两个月后用微膨胀混凝土浇注。设置地下室可降低地基的附加应力，提高地基的承载力(尤其是在周围有建筑时有用)，减少地震作用对上部结构的影响。不应设局部地下室，且地下室应有相同的埋深。可在筏板区格中间挖空垫聚苯来调整高低层的不均匀沉降。地下室外墙为混凝土时，相应的楼层处梁和基础梁可取消。新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。如深于原有基础，其基础间的净距应不少于基础之间的高差的1．5至2倍，否则应打抗滑移桩，防止原有建筑的破坏。建筑层数相差较大时，应在层数较低的基础方格中心的区域内垫焦碴来调整基底附加应力。

3.2 柱技术措施

叶劲彤、叶靖在《关于钢筋混凝土框架结构设计的几个问题探讨》^[6]一文中认为柱计算要同梁计算相对应，在整体上面要保证将整个框架结构设计成为强柱弱梁、强剪弱弯的结构体系。原则上柱的纵筋宜大直径大间距，但间距不宜大于200mm。圆柱纵筋根数最少为8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部应有一圈半的水平段。异型柱结构，梁纵筋一排根数不宜过多，柱端部纵筋不宜过密，否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时，应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近，不要相差太大。柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制，减小断面尺寸。方柱箍筋应使用井字箍，并按规范加密。角柱、楼梯问柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。柱内埋管，由于梁的纵筋锚人柱内，一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4 9／6以下时，可不必验算。柱内不得穿暖气管。柱断面不宜小于450mm450mm，混凝土不宜小于C25，否则梁纵筋锚人柱内的水平段不容易满足0．45I a的要求，不满足时应加横筋。尽量避免短柱，短柱箍筋应全高加密，短柱纵筋不宜过大。考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。独立柱上或柱的中部(半层处)有挑梁时，挑梁长度应有限制。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率在绘制柱详图时，地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，方便施工。

3.3 梁技术措施

(1)梁的计算要遵循的原则是：强柱弱梁，强剪弱弯。张英、周淼在《框架结构钢筋构造值得注意的问题》^[7]文章中认为梁柱的整体设计中要注意框架结构尽量设计成强柱弱梁，强剪弱弯的结构体系，来增加结构的延性，从而提高建筑物整体的抗震性能。

(2)梁纵筋和腰筋配筋原则：原则上梁纵筋宜小直径小间距，有利于抗裂，但应注意钢筋间距要满足要求，并与梁的断面相应。布筋时应将纵筋等距。小断面的连续梁或框架梁，上、下部纵筋均应采用同直径的，尽量不在支座搭接。考虑抗扭的梁，纵筋间距不应大于300和梁宽，即要求加腰筋，并且纵筋和腰筋锚人支座内I．a。梁净高大于500mm时，宜加腰筋，间距200ram，否则易出现垂直裂缝。

(3)梁箍筋和吊筋配筋原则：按规定在梁端头加密。箍筋肢距可不等。端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁，梁端支座可按简支考虑，但梁端箍筋应加密。反梁的板吊在梁底下，板荷载宜由箍筋承受，或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。在梁的配筋时应注意，梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋，宜优先采用附加箍筋。梁上小柱和水箱下，架在板上的梁，不必加附加筋。可在结构设计总说明处画一节点，有次梁处两侧各加三根主梁箍筋，荷载较大处应绘制施工详图。梁上开洞时，不但要计算洞口加筋，更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度。

(4)梁高及梁尺寸选取：当外部梁跨度相差不大时，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时，宜加大梁高至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮齐平。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1／4柱宽，并宜小于1／3柱宽。

(5)其他情况：梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。李永江、张强在《浅谈钢筋砼框架结构梁柱节点的施工》^[8]文章中认为挑梁出挑长度小于梁高时，应按牛腿计算或按深梁构造配筋。尽量避免长高比小于4的短梁，采用时箍筋应全梁加密，梁上筋通长，梁纵筋不宜过大。梁宽大于350mm时，应采用四肢箍。折梁阴角在下时纵筋应断开，并锚人受压区内La，还应加附加箍筋。梁上有次梁时，应避免次梁搭接在主梁的支座附近，否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭，或增加构造抗扭纵筋和箍筋。错层部位应采取加强措施错层处可加一大截面梁，上下层板均锚人此梁。应避免将大梁穿过较大房间，在住宅中严禁梁穿房间。电线管竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。

(6)其它形式梁配筋技术措施：

①挑梁：挑梁宜做成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，做成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时，注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承载力不足。对于大挑梁，梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。

②扁梁：扁梁计算过程中要注意扁梁的变形。扁梁宽度不必过大，只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时，梁宽对刚度影响不大，加宽一倍，挠度减小20 左右。相对来讲，增大钢筋更经济，钢筋加大一倍，挠度减小60 左右，同时梁的上筋应大部分通长布置，以减小混凝土徐变对挠度的增大，如果上筋不小于下筋，挠度减小20 。框架梁高取1／10～1／15跨度，扁梁宽可取到柱宽的两倍。扁梁的箍筋应延伸至另一方向的梁边。当一宽框架梁托两排间距较小的柱时，可加一刚性挑梁，两个柱支承在刚性挑梁的端头。

③井字梁：当采用井字梁时，梁的自重大于板自重，梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁。

3.4 板技术措施

(1)现浇板技术措施：

陈维斯在《浅谈多层框架结构设计中应该注意的若干问题》^[9]文章中认为现浇板的计算一般可以按照塑性计算，尤其是基础底板和人防结构。但结构自防水、不允许出现裂缝和对防水要求严格的建筑，如坡、平屋顶、橱厕、配电间等应采用弹性计算。弹性计算板配筋不需考虑折减，塑性计算则要考虑塑性内力重分布。按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的最大值，按此配筋是偏于保守的，不必再人为放大。支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大，否则将对梁产生过大的附加扭矩。按照塑性理论计算板配筋时需将板上筋乘以0．8～0．9的折减系数，将仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4 9／6以下时，可不必验算。柱内不得穿暖气管。柱断面不宜小于450mm450mm，混凝土不宜小于C25，否则梁纵筋锚人柱内的水平段不容易满足0．45I a的要求，不满足时应加横筋。尽量避免短柱，短柱箍筋应全高加密，短柱纵筋不宜过大。考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。独立柱上或柱的中部(半层处)有挑梁时，挑梁长度应有限制。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率。在绘制柱详图时，地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，方便施工。

4、小结

框架结构是常用的结构形式，目前城市中正在建设的多层、中高层建筑物大都是框架结构。地震是一种自然现象，为避免它给人类带来大的灾难，这就要求结构工程师运用好抗震概念设计，尤其是框架结构中的抗震概念设计，并且在施工阶段运用现代科学研究的技术成果，通过三水准两阶段的精心设计和抗震构造措施的设置，严格管理，严格要求，精心组织施工，确保工程质量，以此来减轻甚至避免震灾带来的严重灾难。

参考文献：

[1] 张钦加 ，陈国印. 浅谈抗震框架结构的概念设计和施工问题 [J]. 西部探矿工程

.07年,第7期：第190-191页

[2] 黄炜张超瑞. 钢筋混凝土框架梁柱截面尺寸确定方法浅析 [J]. 中州建设.07年,第6期：第49页

[3] 任全宏 常建军. 结构设计中应注意的几个问题[J]. 陕西建筑.07年6月,第145期：第7页

[4] 张钦加. 框架结构设计技术措施[J]. 西部探矿工程.07年,第8期：第172页

[5] 刘九玲. 浅谈框架结构设计 [J].一线技术.07年,第4期：第122页

[6] 叶劲彤 叶靖. 关于钢筋混凝土框架结构设计的几个问题探讨 [J].中国高斯技术.07年,第6期：第163页

[7] 张英 周淼. 框架结构钢筋构造值得注意的问题[J]. 山西建筑.07年,第9期：第99页

[8] 李永江 张强. 浅谈钢筋砼框架结构梁柱节点的施工[J]. 科技信息.07年,第26期：第105页

[9] 陈维斯. 浅谈多层框架结构设计中应该注意的若干问题[J]. 建筑与设计.07年8月,中旬刊：第78页

四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）设计及论证（不少于900字）