(整理)框架结构规范

框架结构设计注意事项
一、规范的有关规定 (3)
1、构件长细比要求： (3)
2、杆件翼缘宽厚比和腹板高厚比的要求 (4)
3、结构挠度的限值 (4)
4、柱脚内力放大值： (5)
5、节点的内力放大系数： (5)
6、强柱弱梁的规定： (5)
7、内力放大系数： (5)
（1）框架柱地震剪力放大系数： (5)
（2）偏心支撑框架中与消能梁段相连接构件的内力设计值调整： (6)
（3）转换构件的内力放大值： (6)
（4）角柱和两方向支撑共有构件的内力放大值： (6)
（5）中心支撑构件的内力放大值： (7)
（6）消能装置中心支撑构件的内力放大值： (7)
二、楼承板的计算 (7)
1、组合式楼板： (7)
2、非组合楼板： (7)
3、防火要求： (8)
三、组合梁的设计： (9)
四、支撑的计算方法： (9)
1、中心支撑 (9)
2、偏心支撑 (9)
3、钢板剪力墙 (9)
五、型钢混凝土结构的设计方法： (9)
六、钢管混凝土结构的设计方法： (9)
七、钢框架-混凝土核心筒结构的设计方法： (10)
八、异形柱的研究现状及展望： (10)
1、研究现状： (10)
2、展望 (14)
九、工业化装配式钢结构研究现状及展望。

(15)
1、一天建成远大馆 (15)
2、七天建成15层宾馆 (20)
3、展望 (22)
一、规范的有关规定
1、构件长细比要求：
《钢规》P56-5.3.8：柱的长细比限值为150，支撑的受压长细比限值为200，受拉长细比限值为400（一般建筑结构）；
《抗规》P104-8.3.1:框架柱的长细比
《抗规》P107-8.4.1:中心支撑的长细比：按照压杆设计时，不应大于120（Q235），99（Q345），93.2（Q390），一、二、三级中心支撑应采用压杆设计，四级采用拉杆设计时，其长细比不应大于180；
《抗规》P109-8.5.2:偏心支撑杆件长细比不应大于120（Q235），99（Q345），93.2（Q390）
《高钢规》P36-6.2.4:轴心受压柱的长细比不宜大于120；
《高钢规》P39-6.3.6:按7度及以上抗震设防的结构，柱的长细比不宜大于60（Q235），49.5（Q345），46.6（Q390）。

按照6度抗震设防和非设防的结构，柱的长细比不应大于120（Q235），99（Q345），93.2（Q390）
《高钢规》P39-6.4.2:非抗震设防的中心支撑，当按照只受拉设计时其长细比不应大于300（Q235），247.5（Q345），232.9（Q390）；
当按照既能受拉又能受压的杆件设计时，其长细比不应大于150（Q235），123.8（Q345），116.4（Q390）；
抗震设防建筑中的支撑杆件长细比，当按照6、7度抗震设防时不得大于120（Q235），99（Q345），93.2（Q390），按照8度设防时不得大于80（Q235），66（Q345），62.1（Q390）,9度抗震设防时不得大于40（Q235），33（Q345），31（Q390）
《高钢规》P42-6.4.8:按照7度及以上抗震设防的结构，当支撑为填板连接的双肢组合构件时，肢件在填板件的长细比不应大于构件最大长细比的1/2，且不应大于40。

2、杆件翼缘宽厚比和腹板高厚比的要求
《抗规》P105-8.3.2:框架梁、柱板件的宽厚比
《抗规》P108-8.4.1.2:钢结构中心支撑板件的宽厚比
《抗规》P109-8.5.1:偏心支撑框架梁的板件宽厚比限值
《高钢规》P38-6.3.4:框架柱板件宽厚比
《高钢规》P40-6.4.3:支撑斜杆的板件宽厚比
3、结构挠度的限值
《钢规》P120-A.1.1受弯构件的挠度容许值
《钢规》P121-A.2.1风载下框架柱顶水平位移:H/500；层间位移：h/400;
《抗规》P44-5.5.1：多高层钢结构多遇地震作用标准值作用下
层间位移限值：h/250;
《抗规》P47-表5.5.5：多高层钢结构罕遇地震作用标准值作用下层间位移限值：h/50;
《高钢规》P32- 5.5.3：多高层钢结构罕遇地震作用标准值作用下层间位移限值：h/70;
4、柱脚内力放大值：
《抗规》P104-表8.2.8:柱脚与基础的连接极限承载力。

5、节点的内力放大系数：
《抗规》P104-表8.2.8:钢结构抗震连接系数。

6、强柱弱梁的规定：
《抗规》P100-表8.2.5:钢结构节点处的抗震承载力承载力验算。

7、内力放大系数：
（1）框架柱地震剪力放大系数：
《抗规》P99- 8.2.3.3:钢框架-支撑结构的斜杆可按照端部铰接杆计算；其框架部分按照刚度分配计算得到的地震层剪力应乘以调整系数，达到不小于结构底部总地震剪力的25%和框架部分计算最大层剪力1.8倍的较小值。

（2）偏心支撑框架中与消能梁段相连接构件的内力设计值调整：
《抗规》P99- 8.2.3.5:支撑斜杆的轴力设计值，应取与支撑斜杆相连接的消能梁段达到受剪承载力时支撑轴力与增大系数的乘积；增大系数，一级不应小于1.4，二级不应小于1.3，三级不应小于1.2；
位于消能梁段同一跨的框架梁内力设计值，应取消能梁段达到受剪承载力时框架梁内力与增大系数的乘积；增大系数，一级不应小于1.3，二级不应小于1.2，三级不应小于1.1；
框架柱的内力设计值，应取消能梁段达到受剪承载力时柱内力与增大系数的乘积；其增大系数，一级不应小于1.3，二级不应小于1.2，三级不应小于1.1；
（3）转换构件的内力放大值：
《抗规》P100- 8.2.3.7:钢结构转换构件下的钢框架柱，地震内力应乘以增大系数，其值可取1.5；
《高钢规》P35-6.1.7:当在多遇地震作用下进行构件承载力计算时，托柱梁的内力应乘以放大系数，增大系数不应小于1.5。

（4）角柱和两方向支撑共有构件的内力放大值：
《高钢规》P27- 5.3.4:在结构平面的两个主轴方向分别计算水平地震效应时，角柱和两个方向的支撑或剪力墙所共有的柱构件，其水平地震作用引起的构件内力，应按照 1.3X（总框架任一楼层承受
的地震剪力不应小于结构总底部剪力的25%）
（5）中心支撑构件的内力放大值：
《高钢规》P41-6.4.5:在多遇地震效应组合作用下，人字形支撑和V形支撑的斜杆内力应乘以增大系数1.5，十字交叉和单斜杆支撑的内力应乘以增大系数1.3；
（6）消能装置中心支撑构件的内力放大值：
《高钢规》P42-6.4.9：按照8度及以上抗震设防的结构，可以采用带有消能装置的中心支撑，此时支撑斜杆的承载力应为效能装置滑动或者屈服承载力的1.5倍。

二、楼承板的计算
1、组合式楼板：考虑压型钢板的受力作用，应验算压型钢板在施工和使用过程的承载力和挠度值。

2、非组合楼板：不考虑压型钢板的受力作用，只是用于浇筑混凝土的模板，可按照部分抗剪连接设计，限用于跨度不超过20m的等截面组合梁。

栓钉的计算：
βv=1,Ч=1的圆柱头栓焊钉的抗剪承载力设计值
《钢规》P115-11.3.4：抗剪连接件的计算，应以弯矩绝对值最大点及零弯矩点为界限，划分若干个剪跨区，逐段进行。

每个剪跨区段内钢梁与混凝土翼板交界面的纵向剪力Vs按下列方法确定：（1）.正弯矩区Vs=min{Af，b e h c1f c};
b e：混凝土翼板的有效宽度；A：钢梁的截面积
h c1：压型钢板以上混凝土厚度；f:钢梁的强度设计值
（2）、负弯矩区段Vs=A st f st
A st:负弯矩区混凝土翼板有效宽度范围内的纵向钢筋截面面积；
f st：钢筋抗拉强度设计值
（3）、栓钉抗剪承载力设计值：
《钢规》P114-11.3.2~3
3、防火要求：
组合楼板应该进行防火处理。

三、组合梁的设计：
四、支撑的计算方法：
1、中心支撑
2、偏心支撑
3、钢板剪力墙
五、型钢混凝土结构的设计方法：
可采用sap2000、midas、etabs计算
参照《型钢混凝土结构技术规程》
六、钢管混凝土结构的设计方法：
可采用sap2000、midas、etabs计算
七、钢框架-混凝土核心筒结构的设计方法：
钢框架可采用钢管混凝土结构或者型钢混凝土，钢框架与核心筒可以铰接或者刚接，刚接时应在混凝土核心筒处设置钢骨，以实现刚接。

将混凝土核心筒做为第一道防线，框架结构做为第二道防线，框架部分地震剪力应进行调整。

八、异形柱的研究现状及展望：
1、研究现状：
目前这些住宅钢结构的实践和研究中，都是采取普通截面柱（箱形、H形）作为竖向构件的结构体系。

于是，框架柱柱角在室内的凸
出等问题突兀而出，严重影响了室内美观和建筑使用功能。

这些问题是框架结构对建筑设计带来的传统问题，在住宅建筑设计中尤为明显。

由此设想，在住宅钢结构建筑中采用类似混凝土异形柱截面形式的钢异形截面框架柱代替普通截面钢柱，就能很好解决钢结构住宅建筑中室内柱角凸出而影响建筑使用功能的弊端。

例如中柱用十字形截面、边柱用T形截面、角柱用L形截面，它们通称为钢异形截面柱，见下
图
(1)强震荷载下，满足轴压比和板件宽厚比限值条件的钢异形柱（十字形、T形、L形）在破坏前经历了充分的塑性变形，破坏模态属于局部屈曲的塑性破坏，其抗弯承载力退化较慢，延性性能和耗能能力等抗震性能指标较好，能够在强震区的多高层钢结构中使用。

(2)翼缘宽厚比、腹板高厚比和轴压比是决定钢异形柱（十字形、
T形、L形）抗震性能的关键因素，它们之间相互影响、相互关联。

抗震设计中，十字形截面钢异型柱的翼缘宽厚比、腹板高厚比限值及其组合条件和轴压比之间的相关关系应满足下列公式(2-1)和公式
(2-2)。

(3)高震区应该严格限制钢异形柱（十字形、T形、L形）的轴压比。

本文建议十字形截面钢异型柱的轴压比控制在0.6以内，为安全经济考虑，取0.4左右为宜；建议T形和L形截面钢异形柱的轴压比控制在0.4以内，为安全经济考虑，取0.3左右为宜。

但对于结构底层部位的钢异型柱，可采用较小板件宽厚比而适当放宽对轴压比的限制。

(4)T形截面钢异形柱-钢梁框架刚性节点在破坏前可经历了充分的塑性变形，破坏模态为局部屈曲的塑性破坏。

强震荷载下，承载能力较高退化较慢，延性性能、耗能能力以及塑性转动能力等抗震性能指标较好，能够在强震区的多高层钢结构中使用。

(5)强震荷载下，T形截面钢异形柱-钢梁框架节点的塑性铰分布于盖板外的梁截面上，远离梁柱交界面的焊缝；破坏时，塑性铰发展充分，节点塑性转角基本满足θp>0.03rad的要求。

柱内上加劲板应变较小且稳定，下加劲板在强震下易出现较大的应力，在抗震设计中应注意加强下加劲板。

(6)节点域强弱对节点的抗震性能影响很大。

较弱节点域可以产
生较大的剪切变形，具有较好的转动能力、延性性能以及耗能能力，但会使节点的承载能力降低，而且地震变形后不易修复。

在抗震设计中应加强对节点域的综合评估，不能过于依靠减弱节点域来获得较大的转动能力。

(7)强震荷载下，T形截面钢异形柱平面框架破坏模态为局部屈曲的强柱弱梁型塑性破坏，具有较高且稳定的水平承载能力，水平强度和刚度退化较慢，延性性能、耗能能力等抗震性能指标较好，能够在强震区的多高层钢结构中使用。

(8)强震荷载下，T形截面钢异形柱平面框架塑性铰分布于柱脚加劲肋以上柱脚部位及一、二层梁两端盖板外梁截面，远离柱脚底板和梁柱交界面焊缝；破坏时，梁端塑性铰比柱脚塑性铰的变形发展更为充分，部分塑性铰局部屈曲，各节点完好，节点区域内的板件处于弹性状态，各部位焊缝完好；变形模式满足“强柱弱梁，更强节点”的抗震设计准则。

(9)T形截面钢异形柱框架的柱腹板厚度或节点域强弱对框架的抗震性能影响很大。

较厚框架柱腹板或较强节点域框架具有较高的承载能力，但其强度和承载力退化较早、较快，耗能能力较差，延性性能也没有提高。

抗震设计中，不宜过分依靠增加柱的腹板厚度来获得较大的承载能力，这样会降低结构的整体抗震性能。

本文取得的关于钢异型柱(十字形、T形、L形)构件、T形截面钢异形柱-钢梁节点、T形截面钢异形柱框架具有较好的抗震性能，能够在强震区使用等一系列研究成果，具有较重要的基础理论意义和
工程应用价值，为钢异型柱结构的抗震设计和钢异形柱结构技术规程的编制提供依据。

2、展望
（1）、应进行多层钢异型柱结构典型住宅单元空间模型的振动台试验，研究结构的动力特性（自振频率、振型及相应的阻尼比）及其在各阶水准烈度地震荷载作用下的动力响应、动应变响应、位移反应、扭转反应等指标，对钢异形柱空间框架结构体系的抗震性能做出综合的评价，并提出合理的抗震构造措施。

(2)在《轻型钢结构住宅技术规程》和《钢结构住宅技术规程》的修订工作中，进一步研究不同轴压比下，能够在强震区使用的T形、L形截面钢异形柱截面参数组合限值的相关关系；研究钢异形柱（T 形、L结论与展望形）在不同方向地震荷载作用下的破坏模态、抗震性能；研究L形截面钢异形柱-钢梁框架节点和L形截面钢异形柱平面框架在强震荷载下的破坏模态、抗震性能。

(3)以材料选用、建筑设计、结构设计、设备电气设计、施工、围护结构设计、验收与使用为重点内容，强调设计标准化、适用多样化以及生产工业化等成套技术，尽快开展钢异型柱结构技术规程的编制工作，以规范钢异型柱结构的设计、施工，推动钢异型柱结构体系的发展。

为了充分发挥钢结构抗震性能优势，避免汶川地震灾难不再重演，应大力发展抗震性能优异、节能环保的钢结构住宅。

钢异型柱结构作
为最适合钢结构住宅的结构形式之一，高度符合国家新时期的拉动内需策略和可持续发展的低碳经济战略计划，又具备优异的抗震性能，雄厚的发展动力，深厚的市场潜力。

随着有关技术问题的解决，特别是钢异型柱结构技术规程的编制完成，钢异型柱结构将会在轻钢结构、高震区钢结构住宅建筑、钢结构住宅产业化等领域展现出更为广泛的应用前景。

九、工业化装配式钢结构研究现状及展望。

1、一天建成远大馆
2、七天建成15层宾馆
3、展望
远大可建装配式结构形式仅限于方形，柱距仅为 3.9m，对于其他建筑样式及柱距的装配式结构有待于继续研究。