框架结构设计研究文献综述朱攀峰.doc

学校代码：11517学 号：201010810131新步Z/孽怯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日框架结构设计调研报告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，传力结构活晰 ，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T梁T柱 流程传力，传力结构活晰有利丁经济利用建筑材料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，使得楼梯问柱成为短柱，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） 对丁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股限值根据文献［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， 因为由丁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丁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，应当首先确定其届丁哪类建筑。

乙、丙类建筑，地震作用均按本 地区抗震设防烈度计算对丁乙类建筑，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丁多层建筑，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;当振型数多丁 3时，宜取3的倍数，但不应多丁层数；当房屋层数V 2层，振型数可取层 数；对丁不规则的建筑结构，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、届多塔结构等，振型 数应＞12或更多但不能多丁房屋层数的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%f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，由丁填充墙的存在使结构的实际刚度大丁计算刚度，计算 周期大丁实际周期因此，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，对丁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、柱问为刚性连接；（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1.2.2计算简图的确定计算简图是计算模型及作用在结构上的荷载共同构成的 计算简图直接影响到计算结果的准确性如果完全按照实际结构进行计算，必然会带来相当大的计算量，而且实 践证明也没有必要因此，就应进行计算模型简化计算简图要反映实际结构的主要力 学性能，尽可能与实际结构相吻合；根据计算手段不同，采用相应的计算简图1.2.3受力计算根据文献[12]框架结构设计内力计算主要包括以下四个方面：（1）荷载的计算：荷 载包括外部荷载和内部荷载，上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的 组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算 （2）构件的试算：根据计算出的荷载值，构造措施要求，使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来进行初步 确定构件的截面。

3）内力的计算：根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算， 包括弯矩，剪力，扭矩，轴心压力及拉力等4）构件的计算：根据计算出的结构内力 及规范对构件的要求和限制来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求， 如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止1.3设计构造方面（1）框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对丁规范中规定的框架柱箍筋加密区的 箍筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对丁文献 [9]中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小丁 0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小丁 0.6 %、0.5 %, 0.4%设计中经常被忽视，尤其是柱轴压 比不大时，常常不满足要求这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格 遵守2）底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求按文献 [9]中规定：“底层柱，柱根处 箍筋加密区范围为不小丁柱净高的1/3”这是新增加的要求，设计中应重点说明3） 框架梁的纵向配筋率应注意《建筑抗震设计规范》 （GB50011 — 2001）中规定：“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大丁 2卅寸，梁箍筋最小直径的数值应比表 6.3.3中规定的 数值增大2mm.在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。

（4）框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求《混凝土结构设计规范》 （GB50010-2002中规定：“框架端节点处，当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时，应伸至柱外边并向下 弯折，弯折前的水平投影长度不应小丁 0.4LaE. ”当框架柱截面尺寸小丁 400x400mm时, 应注意梁上部纵筋直径的选择，否则这一项要求不容易得到保证框架结构设计中的要点分析2.1基础系梁的设置问题当前建筑框架结构设计在基础梁设置方面的问题主要表现在埋置深度问题 如果基础梁埋置深度过深，则可采用基础系梁的方式减少底层柱的计算长度若是工程条件符 合《建筑抗震设计规范》的规定，同样需要设置基础系梁文献［7］中认为:依照建筑物 的抗震要求，沿着两个主轴的方向设置基础系梁，其中所构造的基础系梁的纵向受力钢 筋可以取所连接柱的最大轴力设计值的白分之十作为压力或者拉力来加以计算 ，截面高度可以取连接柱中心距离的1/12〜1/15满足最小配筋率是构造配筋的基本条件，当基 础系梁上作用有楼梯柱或者填充墙时传来的荷载时，应该将相应值提升至与所连接柱子 最大轴力设计值的10%勺叠加同时，基础系梁截面也应该保持同步的增加，计算出配筋 应满足的构造和受力要求。

基础系梁顶标高的构造与基础顶标高一样此外 ，可以用混 凝土将基础梁下面独立基础的锥形斜坡或者台阶之间的空隙部分浇筑 ，使其与基础项面齐平之后再浇筑基系梁如果以基础系梁来进行柱底弯矩的平衡 ，那么应该按照框架梁来设计配筋和基础系梁的截面尺寸此时，应该全部拉通拉梁正弯矩钢筋，至少应在1/2 跨拉通负弯矩钢筋，基础系梁纵筋的抗震要求、箍筋的加密以及框架柱内的锚固应该与 上部框架梁相同，而且此时要在基础梁顶部设置拉梁总之 ，若是不设置基础系梁，则可以把混凝土条形作为填充墙的基础； 若是设置基础拉梁，则适合在框架柱之间设置，对丁 不在框架柱之间的墙体可以素混凝土基础2.2关丁多跨连续框架梁边支座与相应框架柱连接节点的细部设计文献［7］中认为：在地震力作用下，对丁超静定结构，重力荷载产生的弯矩分配与框 架梁、框架柱之间的相对刚度有关，谁的相对刚度大，谁分配的弯矩就越多，由此得出结 论:在设计过程中，将框架梁截面相对做大，从抗震角度来说，对结构整体抗震是有利的， 这也符合“强柱弱梁”的设计理念另外，平时接触的人多数结构设计方案。