建筑纯框架结构形式

建筑纯框架结构形式

摘要: 建筑框架结构设计是结构设计中较为基础的设计，也是建筑结构设计中较为重要的一种形式，一直以来，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。

关键词：纯框架结构设计相对稳定

Abstract: Construction frame structure design is in the structural design of more basic design, also be building structural design of a form of the more important, since, architectural framework 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.

Keywords: pure frame; structure design; relatively stable

1．工程概况

广州新图书馆建设工程位于广州市天河区珠江新城J2-6地块，广州新图书馆地上10层、地下2层（含B1夹层），建筑总高约50米，建筑埋深约13.3米。地上主要设各种功能的图书阅览室，地下主要设停车库、藏书区及设备用房等。

大楼地上主要分南区和北区两部分，南北区在建筑外形上均呈平面圆弧、竖向倾斜，并以南区东侧更为显著，外墙面最多大约倾斜至19度。结构设计上利用南北区各自相对倾斜的特征，在8层设置南北区结构连接，以保证整体结构的稳定和安全。

南区和北区均采用纯框架结构形式。

2．结构设计

2.1 主体设计

2.1.1结构主体概要

广州新图书馆地上部分主要分南区和北区两部分。南北区在建筑外形上均呈平面圆弧、竖向倾斜。南北区相比，北区体量大、倾斜小、安定性好。而南区虽体量小，但体量却逐渐由西向东变化增大，倾斜角也逐渐由西向东增大，外墙面最多大约倾斜至19度。

结构设计上利用南北区各自相对倾斜的特征，在8层设置南北区结构连

接，以保证整体结构的稳定和安全。南区和北区均采用纯框架结构形式。

2.1.1.1．南区4轴以东部分

南区4轴以东部分，4～9轴各南北框架仅为1跨，10轴以东各南北框架为2跨。根据南北框架的跨距及建筑倾斜程度，该部分柱梁框架采用型钢钢筋混凝土组合结构(SRC) 纯框架结构形式，以达到大跨度和建筑倾斜对结构刚度和强度的要求。该部分楼板均采用钢筋混凝土现浇楼板，地上部分楼板厚度在一般部分均为150mm。小梁采用RC梁。

2.1.1.2南区4轴以西部分

南区4轴以西部分，由于建筑上需要保证1层入口处的大空间使用功能，要求南区西端的2轴处仅可设置一根落地柱，即结构上只能设计为巨型单柱。于是，南区4轴以西部分便呈现了下述复杂情况∶

①1～4轴间，巨型单柱只能设在2轴跨中，南北方向梁板需从巨型单柱挑出。

②1～2轴间，东西方向建筑立面弧形悬挑，最长挑出9.6m。

各层建筑重量全部由巨型单柱承担。

③2～4轴间，东西方向建筑跨度9.6m×2＝19.2m。

各层建筑重量全部由巨型单柱承担和4轴的2根框架柱承担。

针对这些情况，结构设计上采用下述措施，有效解决了力的传递和刚度需要∶

巨型单柱

将巨型单柱设计成具备高度强度和刚度的内含组合型钢断面的SRC柱。将南北方向从巨型单柱挑出的梁，设计成轻量的S梁。再将这些梁在各层用S斜撑和S小柱连接成轻量的S桁架。于是，巨型单柱及两旁各层纯钢桁架，构成了大树干树形结构形式。（2）南北方向拉杆斜撑

南北方向1～2轴建筑悬挑，建筑外墙侧为大理石装修幕墙，重量较大，通过在各层设置拉杆，以控制悬挑端过大变形。

因此，1～4轴间由巨型单柱、桁架、斜撑等构成的综合结构形式，在尽可能减小结构重力负担的同时，明确完成了重力传递，保证了结构强大的侧向刚度和强度，保证了南区西端结构的安全稳定性。该部分楼板均采用现浇钢筋混凝土楼板，地上部分厚度均为150mm（局部采用钢板加固）。小梁采用S梁。

2.1.1.3北区

与南区相比，北区框架柱虽在外周、中庭和东西端切进处呈倾斜，但中间5～10轴基本竖直。而且，柱网跨距除东西端切进处跨度不规则及Y形柱交叉外，中间部位也基本整齐，梁柱直交。因此，结构设计时在满足北区建筑设计要求的基础上，基本实现了经济的钢筋混凝土(RC)纯框架结构形式，达到了节省造价的设计目的。北区地上部分楼板均采用钢筋混凝土现浇楼板，楼板厚度在一般部位均为150mm。小梁采用RC梁。

2.1.1.4南北区之间的连接

南北区之间的连接，主要是利用南北区相互倾斜的特点，通过连接部分有效的力的传递达到整体结构稳定的设计目的。

由于南区屋面逐渐上升，南北区屋面的高度不齐，因此，结构设计上在8层和10层处设置了结构的主要连接――轴力承载构件（S梁）和剪力承载构件（RC楼板+钢板加固），这样不仅保证了南北区相互倾斜在8层连接处的轴力传递，又提供了地震作用下结构平面内的水平力承载能力。为安全顺利地完成连接，北区中庭侧东西轴线上柱梁均采用SRC。同时，这些SRC大梁在中庭西侧巨大玻璃幕墙结构中，也起到了必要的作用。

2.1.1.5地下部分

南北区在1层以下（含1层）全体相连。南北区地上部分的倾斜柱自1层以下均竖直向下。结构设计上在南区巨型单柱下面的地下部分，两边又设置了RC墙，用以固定巨型单柱的柱脚，并抵抗上部结构引起的弯矩。

地下部分的RC和SRC结构情况也比较复杂∶

南区SRC框架柱和北区中庭侧东西轴线上框架柱中的型钢自B1层立起。

B1层南北区之间的大梁为RC梁，1层南北区之间的大梁为SRC梁（或SRC 桁架）。1层处该部位的SRC大梁又为建筑上B1层入口处的大空间设计提供了可能。

B1层2个学术报告厅也要求大跨度，且学术报告厅上方1层处为室外绿化区，具有一定厚度的覆土层。1层该部位的大梁也采用SRC梁。相应部位的柱则从B1层起为SRC柱。