框架结构设计的原则及问题

试论框架结构设计的原则及问题研究摘要：建筑框架结构设计是结构设计中较为基础的设计，建筑框架结构设计问题是业内关注的重点，是保障建筑结构安全、实现建筑使用功能的灵魂。本文针对框架结构设计中的问题进行了分析，提出了相应的解决措施。

关键词：框架结构；结构设计；原则

abstract: construction frame structure design is in the structural design of more basic design, architecture frame structure design problem is the focus of concern, is to ensure the safety of the structure, building construction realize the use function of the soul. in this paper the design of frame structure are analysed, and the corresponding solutions.

keywords: frame structure; structure design; principle 中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号：

一、引言

框架结构作为常用的结构形式,具有结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点,目前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建中。随着计算机技术的不断发展,框架结构的计算也由手算转向电算,计算精度日益提高,设计人员的工作强度逐渐降低。但是,在框架结构的设计中,仍然存在着一些概念性和实际性的问题需要设计人员予以重视,以确保设计质量的提高。

二、框架结构设计中关键问题的处理

（一）、梁与柱的中心线宜重合

规范规定,框架、梁、柱中心线宜重合,当梁、柱中心线不重合时,在计算时应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响,以及梁上的荷载对柱子的偏心影响。若偏心距大于该方向上柱高宽度的1/4时,可以采用增设梁的水平方向加腋等措施。有模拟水平地震作用的研究表明,当框架梁、柱中心线偏心距大于该方向柱宽的1/4时。节点核心区除了出现斜裂缝,还会出现竖向裂缝。因此当梁、柱偏心距大于该方向柱宽的1/4时应采用梁水平腋的措施,加腋的构造见《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)6.1.7条,加腋后的粱在验算梁的剪压比和受弯承载力时,一般不计加腋部分截面的有利影响。水平加腋部分斜向设置的水平钢筋的直径不宜小于φ14,间距不小于200mm,附加箍筋直径不宜小于φ

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（二）、避免短柱的出现

框架的柱端一般同时存在着弯矩m和剪力v,长、短柱的确定是根据柱的剪跨比λ=m/vh0确定(ho与弯矩平行方向柱截面有效高度)λ≤1.5时为极短柱,1.52时为长柱。试验表明极短柱发生剪切斜拉破坏,属于脆性破坏.短柱多数发生剪切破坏,长柱一般发生弯曲破坏。框架结构中由于楼梯间休息平台梁或因层高矮而柱截面大等原因,某些工程中短柱难以避免如果同一层均为短柱,各柱刚度相

差不大,这种情况进行内力分析和结构设计安全是可以保证。

（三）、双向梁柱抗侧力体系的布置

框架结构既要承受竖向荷载,又要承受水平荷载,因此必须设计成双向梁、柱抗侧力体系,并且应具有足够的侧向刚度,以满足规范规定的楼层层间最大位移与层高之比的限值。

三、框架结构设计的原则

（一）、建筑结构体系应该刚柔相济

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。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。

（二）、结构安全的设计理念

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。

（三）、重视设计理念的发挥

抓大放小在框架结构结构体系中具有“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等的说法也是钢结构设计中非常重要的概念。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种构件协调组成一体，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。一旦不可意料的破坏力量突然袭来，各个构件协作抵抗的目的，就

是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁，这时候牺牲在所难免，让谁牺牲呢？明智之举是要让次要构件先去承担灾难。“宁为玉碎，不为瓦全”，如果平均用力，可能会“玉石俱粉”，损失则更大矣！

（四）、设计要符合实际

打通关节理想的结构体系当然是浑然一体的—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。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。可见设计者是协调者，其任务是让所有互不相关的静态构件相聚之后依然处于静态（也就是使其保持常态），或者是处在相对的静态之中。

四、框架结构设计方法

（一）、框架计算简图的确定

1、无地下室的多层框架房屋

（1）、基础埋深较浅时现浇的框架结构梁柱刚接，计算简图的确定主要是确定底层柱的计算长度。根据《混凝土结构设计规范》gb50010-2010 (以下简称《结构规范》)第6.2.20条规定:一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，底层柱的计算长度取基础顶面到一层楼盖顶面的高度h:装配式框架取1.25h。