框架结构设计研究文献综述(朱攀峰)

学校代码：11517

学号：201010810131

HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING

文献综述

学生姓名朱攀峰

专业班级土木1041

学号201010810131

学院土木工程学院

指导教师(职称)赵红垒讲师

完成时间 2014 年 2 月 25 日

框架结构设计文献综述

摘要：随着科学技术的日新月异，框架结构在当代建筑中得到普遍应用。框架结构是由楼板、梁、柱及基础几种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。本文描述了框架结构设计中的相关内容，并从设计中的要点问题、技术问题和施工现实问题，进行了相关的分析和讨论。

关键词：框架结构；设计内容；要点问题；技术问题；施工问题。

前言

近年来，我国建筑在结构设计工作中，逐步实现了与世界先进理念的接轨与融合，建筑结构的体系与模式也呈现出了多项发展的新形势。建筑平面布置与竖向体形也越来越复杂，给结构设计提出更高的要求。框架结构是由楼板、梁、柱及基础几种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。文献[1]认为：在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置比较的灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。

一、框架结构设计

1.1 框架结构注意问题

1.1.1 框架结构方案的构思

（1）简明的结构受力和传力。框架结构关系越简单，传力结构清晰,文献[2]中认为：良好的结构设计的重要前提，应该是合理组织与综合解决结构的传力系统、传力方式，良好的结构方案是良好结构设计的重要前提。在荷载作用下，结构通过板→梁→柱流程传力，传力结构清晰有利于经济利用建筑材料。

（2）在民用和公共建筑的柱网平面布局中，柱网应尽量按等距（纵、横）布置，尽量减少边跨柱距，并充分利用连续梁的受力特点减少结构中的弯距。

（3）结构方案应结合建筑功能、工程地质情况等要求综合考虑。

1.1.2 概念设计上着重注意的问题

（1）强柱弱梁措施。文献[3]中认为：强柱即使框架柱的抗弯和抗剪能力比梁的抗弯和抗剪能力强,柱子的破坏大多是因剪压复合受力所致，多发生脆性破坏，脆性破坏大多是突然发生的，而强柱弱梁，可以延缓破坏时间，给人们以躲避和加固的时间。

（2）强剪弱弯措施。框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关

规范要求。文献[3]中认为:强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，加大各承重构件的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中保证不出现脆性剪切失效。

（3）注意构造措施。

1）楼梯间的框架柱因楼梯平台梁与其相连，使得楼梯间柱成为短柱，因此应全长加密柱箍筋；

2）外立面为带形窗框架结构，因设置连续窗过梁，使外框架柱成为短柱，应加强构造措施；

3）对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝，采用双向配筋补偿混凝土后浇带。

1.1.3框架结构梁柱截面尺寸的取值

我国的设计人员在大量的实际工程设计经验中，得出了框架梁柱截面尺寸大小的一般限值。根据文献[8]：柱的短边尺寸b 可近似取底层柱高的1/15~1/20，长边尺寸h 按(1~1.5)b 选用，框架梁截面高度h 可取L/8~L/12，截面宽度b 一般为h/2~h/3（L 为梁的跨度）。这是初步估计的截面尺寸。进行高层建筑的框架结构设计时，因为由于框架柱所受的轴向压力较大，柱的截面尺寸还要根据轴压比限值进行假定,目的是为防止钢筋混凝土框架柱在高轴压状态下呈现脆性破坏。同时，建筑物层数多、高度大，为保证高层建筑具有必要的刚度，以保证结构的正常使用，还要控制其侧向位移量。

1.1.4框架结构梁柱的节点设计问题

框架梁柱节点承受由梁端和柱端传递来的轴力、弯矩和剪力，受它们共同作用且受力状态复杂。因此节点要求具有足够的强度，以抵抗相邻构件承受的各种荷载．保证整个结构体系坚固和安全可靠。文献[4]中认为:框架结构设计的基本原则是“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“更强节点”的原则。“强剪弱弯”就是避免构件（梁、柱、墙）剪力较大的部位在梁端达到塑性变形能力极限之前发生非延性破坏，即控制脆性破坏形式的发生。“更强节点”就是节点的承载力应大于梁端和柱端的承载力。文献[5]中认为:节点区设计应遵循以下几个原则：①节点区的强度应相对要大；②节点区的钢筋应有足够的锚固长度和粘结性能；③节点区的钢筋构造应尽量简单，以保证节点区混凝土的浇捣质量，使实际的受力情况符合设计要求。根据文献[9]规范规定，一、二级抗震等级的框架结构，应对其进行节点核心区的承载力设计；三、四级抗震等级的框架结构，其节点应符合规范的构造要求。

1.5抗震框架结构计算参数选取

为得到合适的结果，除有合理的结构方案、正确的结构计算简图外还应正确确定抗震设防烈度和场地类别、地震力的振型组合数和结构周期折减。

1.5.1 结构的抗震等级

一般工业、民用建筑，可根据烈度、结构类型和房屋高度按《建筑抗震设计规范》表6.1.2 确定抗震等级；而电讯、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑，应当首先确定其属于哪类建筑。乙、丙类建筑，地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。对于乙类建筑，一般情况下，当抗震设防烈度为6～8 度时，抗震措施应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。

1.5.2 地震力的振型组合数

对于多层建筑，当不考虑扭转耦联计算时，地震力的振型组合数至少应取3；当振型数多于3 时，宜取3 的倍数，但不应多于层数；当房屋层数≤2 层，振型数可取层数；对于不规则的建筑结构，当考虑扭转耦联时，振型数应≥9；结构层数较多或结构刚度突变较大时，振型数应多取，如结构有转换层顶部有小塔楼、属多塔结构等，振型数应≥12 或更多。但不能多于房屋层数的3 倍，只有当定义弹性楼板，采用总刚分析，且必要时，振型数才可以取得更多。文献[17]中指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。

1.5.3 结构周期折减系数

钢筋混凝土框架结构中，由于填充墙的存在使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大于实际周期。因此，计算地震剪力偏小，结构显得不安全。对结构的计算周期进行折减是必要的，对于框架结构来说采用砌体填充墙时，周期折减系数可取0.6～0.7；砌体填充墙较少或采用轻质砌块时，可取0.7～0.8；完全采用轻质墙体板材时，可取

0.9；只有无墙的纯框架计算周期才可以不折减。

1.2框架结构设计与计算

1.2.1 框架结构的特点

文献[5]认为框架结构有以下的特点：（1）框架结构的梁、柱间为刚性连接；（2）梁端、边柱端多存在负弯矩，梁端仅考虑弯曲和剪切；柱端只考虑弯曲和压缩；（3）框架结构选用超静定框架结构而不能采用“几何可变体系”的框架。框架结构计算时，首先要进行荷载组合，在竖向和水平荷载共同作用下，设计的控制因素是梁、柱变形所引起的侧向位移。框架结构的特点、结构受力使得结构方案的选择十分重要。