钢筋混凝土框架结构设计要点

钢筋混凝土框架结构的设计

1、框架结构体系的特点

1．1建筑平面布置灵活，使用空间大。

1．2延性较好。

1．3整体侧向刚度较小，水平力作用下侧向变形较大（呈剪切型）。所以建筑高度受到限制。

1．4非结构构件破坏比较严重。

2、框架结构体系选择的因素及适用范围

2．1考虑建筑功能的要求。例如多层建筑空间大、平面布置灵活时。2．2考虑建筑高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件等因素。

2.3框架结构体系是介于砌体结构与框架-剪力墙结构之间的可选结构体系。框架结构设计应符合安全适用、技术先进、经济合理、方便施工的原则（结构设计原则）。

2.4非抗震设计时用于多层及高层建筑。抗震设计时一般情况下框架结构多用多层及小高层建筑（7度区以下）。

2.5框架结构由于其抗侧刚度较差，因此在地震区不宜设计较高的框架结构。在7度（0.15g）设防区，对于一般民用建筑，层数不宜超过7层，总高度不宜超过28米。在8度（0.3g）设防区，层数不宜超过5层，总高度不宜超过20米。超过以上数据时虽然计算指标均满足规范要求，但是不经济。

3、结构平面、竖向布置

3．1为了保证框架结构的抗震安全，结构应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等性能。设计中应合理地布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应；平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小（不应在同一层同时改变构件的截面尺寸和材料强度），避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。

3．2框架结构宜设计成双向梁柱刚架体系以承受纵横两个方向的地震作用或风荷载。特殊情况下也可以采用一向为刚架，另一向为铰接排架的结构体系。但在铰接排架方向应设置支撑或抗震墙，以保证结构的承载力、刚度和稳定。

3．3抗震设计的框架结构，不宜采用单跨框架。如果不可避免的话，可设计为框架-剪力墙结构，多层建筑也可仅在单跨方向设置剪力墙。后者框架结构部分的抗震等级应按框架结构选用，而剪力墙部分的抗震等级应按框架-剪力墙结构选用。

3．4框架结构按抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。

3.5小高层结构体系采用框架结构，首先尽可能将过于狭长的结构用伸缩缝脱开。如果建筑专业不允许，可通过加大端部开间的抗侧刚度达到限制结构扭转效应的目的。具体可将边框架的角柱断面增大，加

大框架梁的高度，如条件允许，中间增加框架住，既增加框架的跨数。这些方法可以显著增加结构的抗扭刚度。

4、建筑结构的规则性

4．1《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（以下简称《抗规》）第3.4.1条规定：“建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案”。应注意这条规定是强制性条文，必须不折不扣地执行。

4.2当存在《抗规》表3.4.2-1、2所规定的平面或竖向不规则结构时，应符合第3.4.3条的规定。

4.3平面不规则建筑划分为三类：a、扭转不规则；b、凹凸不规则；

c、楼板局部不连续。

竖向不规则建筑划分为三类：a、刚度不规则（有软弱层）；b、竖向抗侧力构件不连续；c、承载力非均匀变化（有薄弱层）。

4.3.1判断结构平面的扭转不规则，可通过计算来实现。在刚性楼板假定条件下，当计算小震作用下的楼层最大弹性水平位移（或层间位移）与该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值大于1.2时，判断为扭转不规则；当比值接近1.5时，判断为特别不规则；比值大于1.5时，一般判断为严重不规则；此时计算的弹性水平位移（或层间位移）值小于规范限值的50﹪时，判断为严重扭转不规则的比值可以适当方松。

计算弹性水平位移（或层间位移）时，多层建筑可仅考虑双向地震作用。高层建筑单向地震作用应考虑偶然偏心的影响。

最大值和平均值的计算，均取楼层中同一轴线两端的竖向构件计算，不考虑楼板悬挑的端部。

4.3.2凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型。

当楼板平面过于狭长、有较大的凹入和开洞而使楼板有过大削弱时，楼板有可能产生显著的平面内变形，这时应在设计中考虑楼板削弱产生的不利影响。如在结构分析中考虑柔性或弹性楼板计算模型、采取相应的楼板加强构造措施等。

对于错层结构，如错层超过梁高，应按楼板开洞考虑。

4.3.3薄弱层：该楼层的层间受剪承载力（屈服抗剪强度）小于相邻上一层的80%。薄弱层属于“楼层承载力突变”不规则。以上比值不应小于65%。

4.3.4：软弱层：该楼层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度的80%；除顶层外，局部收进的水平尺寸大于相邻下一层的25%。软弱层属于“侧向刚度”不规则。楼层的侧向刚度计算采用弹性阶段层间剪力除以层间位移。调整楼层侧向刚度可以采用增大本层侧向刚度或减小上部楼层侧向刚度的方法。

4.3.5竖向抗侧力构件不连续：框架柱的内力由水平转换梁向下传递。该柱传递给水平转换梁的地震内力应乘以1.25~1.5的增大系数。

5、结构计算与分析

5．1 SATWE软件设计参数选用

5.1.1 总信息：

＂对所有楼层强制采用刚性楼板假定＂——判断结构扭转规则性、计算楼层弹性层间位移时选用，除此之外一般情况下不选用此项。

5.1.2风荷信息：

1、地面粗糙度类别——以拟建物座落地点为圆心，半经２公里迎风向以内建筑物的平均高度h来划分地面粗糙度类别。当h>18m为D类，当9m≤h≤18m为C类，当h<9m为B类。

2、修正后的基本风压——高层、高柔和门式刚架轻型建筑、山峰、与主导风向一致的山口、山谷应仔细计算。

3、结构基本周期——默认值是估算值。当风荷载起控制作用时，应按实际计算值修改；

5.1.3地震信息：

1、规则性——指平面与竖向。一般情况下不规则建筑较多；

2、扭转耦联信息——程序自动按耦联计算。所谓耦联是考虑平动＋扭转，而非耦联仅考虑平动或转动；

3、场地土类型——应为场地类别。其范围在城镇中通常指不小于１.０ｋ㎡的占地面积；

4、考虑偶然偏心——高层结构应考虑此项；多层结构应满足《抗规》第５.２．３条条文说明；

5、考虑双向地震作用——“质量与刚度明显不对称时”即最大位移与平均位移比值为１．２到１．５考虑；实际上任何情况下都存在双向地震作用，只不过质量与刚度对称时不考虑双向地震作用计算结果满足工程计算精度要求；