框架结构设计十篇

框架结构设计篇1

关键词：框剪结构，抗震

Abstract: abnormity frame structure is built on ordinary frame structure based on it through the added some edge components (such as edge BiZhu and edge wall beam), improve frame column, frame beams and framework of the node stiffness methods, improve the overall structure of the lateral stiffness and consumption earthquake ability, and the framework (box shear) structure combination, can form abnormity framework-framework (box shear) structure, etc. Alien frame structure not only can effectively solve the pure frame structure displacement don't conform to the standard, still can solve the box in the shear wall structure cut too few quantity cause displacement symbol standard requirements, or structure change more serious problems. In the paper, the frame structure of the alien deformation and mechanical characteristics are analyzed, and put forward under the action of earthquake alien structure of the yield of sequence framework, increase the framework and frame structure of the seismic shear line.

Keywords: box shear structure, the earthquake

中图分类号： TU398+.2文献标识码：A 文章编号：

一、异形框架结构定义及结构体系

1.异形框柱与异形框梁截面形式

异形框柱其实和剪力墙带端柱约束边缘挂件从截面角度看是非常的相似，我们把它称为带边缘壁柱的异性框架柱，水平剪力和竖向力主要由主框柱承担，边缘壁柱辅助框柱只承担了少量的竖向力，大多数承担的是水平剪力。边缘壁柱可以依据下面四个情况进行设置：在中间的框柱两侧同一个方向上设置；框柱的四面同时进行设置；在框柱的一侧进行设置；取用框柱的三个方向进行设置。具体情况如图1所示：

要根据具体的情况进行相应的设计，在不同的位置就要采用不同的截面进行柱的设置，如图1c所示就是用于角柱，图1d 用于边框架中柱等。要根据实际的需要对边缘壁柱和框柱进行强连接和弱连接的连接方式。

异形框梁为在主框梁上边( 下边, 或者上下边)加设边缘壁梁的框架梁, 如图2, 框梁承担大部分剪力和弯矩, 边缘壁梁提高框梁的抗弯刚度, 承担部分竖向荷载引起的弯矩和水平荷载引起的剪力。根据计算和平面布置要求可以布置在框梁上边、下边, 或上下边同时设置。

2.异形框架结构体系及其特点

异形框架结构建立在普通框架结构的基础上, 是由异形框柱与异形框梁组成的现浇钢筋混凝土结构, 与框架或框剪结构相结合，形成异形框架-框架结构、异形框架- 框剪结构等。地下室顶板可视为不完全转换层, 在整体上无明确承担不落地框柱（剪力墙）的转换梁,其竖向构件均为连续传递至基础,从转换角度上看，其与带转换层的结构有较大区别。典型的异形框架结构立面示意如图3 所示。

二、异形框架结构计算方案

异形框架结构在地震作用下的变形特点与普通框架结构类似, 各榀框架的变形曲线基本相同, 由于控制边缘壁柱的截面长度, 使框柱的反弯点在柱中部, 结构整体变形特点仍呈剪切型, 楼层剪力同样可按异形框柱的的抗推刚度D值比例进行分配。

常用的电算程序可进行异形截面梁柱的计算与设计, 但由于弯矩、剪力和扭矩作用由异形梁柱构件各部分共同承担,整体参与计算,因此，在最后的计算结果中往往可以看到，预期结果要小于实际的结构刚度，这样不利于对梁柱的强度进行有效的控制。另外，结构失效的机制与异性框架本身具有的特点较为不符。一个设计的难点就是地下室顶梁柱节点的有效设计，梁柱节点的有效处理无法用电算化的程序进行反应，这就严重的影响了该处梁柱的有关内力计算以及钢筋匹配的设计。将已经计算好的层面位移角和事先规定好的规范进行相应的比较发现，只要简单的估算出边缘构件所需要的数量，就能在框架上加设边缘构件。通过上述的分析和研究，我们对异性框架结构的设计有了新的认识和了解，这样在之后的计算过程中我们有了更多的经验积累，以便更加有效的完成相应的设计结构工作。

三、异形框架结构构造要求

边缘构件的设置原则是可以采用在少数梁柱上加设截面较大的边缘构件, 也可以采用在多数梁柱上加设截面较小的边缘构件, 具体应根据计算结果及建筑平面隔墙布置进行确定。边缘构件的长度需要根据计算仔细调整, 一般为2倍到5倍截面宽度,边缘构件过长时会改变边缘构件的受力机制和对梁柱刚度的作用。边缘构件受力钢筋可采用单排布置, 钢筋直径不宜过大,承受剪力的箍筋配筋率可稍大。高规、抗规及异形柱规程等规范对框架结构的构造规定适用于异形框架结构。边缘构件的截面要求、配筋设计和梁柱节点设计是异形框架结构设计的重点。

根据计算结果，逐层减小边缘构件的截面高度,使框柱、框梁刚度发生自下而上的均匀变化, 强化下部刚度,并弱化其上部刚度。边缘构件的设置尽量做到上下对齐。根据“强柱弱梁”的原则，边缘壁柱的刚度及配筋可适当大于边缘壁梁。边缘壁柱通常是从地下室顶板或底部大空间楼层的顶板开始设置, 直接作用于框架梁上, 由于边缘壁柱为不连续设置, 且地下室顶板处的框梁截面为普通的矩形梁, 因此框梁为不完全转换梁, 承担较大的内力作用, 宜按照转换梁的构造要求进行考虑。地下室顶板处的梁柱节点区的连接方式, 可根据建筑使用要求与计算结果综合考虑，通过加大下部框柱截面、加设牛腿、加设柱帽、加强框梁等方式, 承担边缘壁柱的内力传递, 如图4。一般而言, 在强震下，上部框梁支座发生塑性屈服, 地下室顶板处的梁支座处不屈服, 且多数情况下视地下室顶板为上部嵌固端, 顶板较厚，配筋较大,故而这样考虑切实可行。

四、总结

文中提出的异形框架结构体系, 可有效地解决纯框架结构位移不符合规范要求, 框剪结构中剪力墙数量偏少引起位移不符规范要求。其次，提出了异形框架结构延性破坏的顺序,增加了框架结构的抗震防线。文中以异形框架-框架结构为例，对异形框架进行说明, 其设计思路同样适用于异形框架- 框剪结构、异形框架- 核心筒结构等结构体系。文章的最后提出了异形框架结构的概念及设计方法, 通过对异性框架结构设计的相关研究和分析，我们认识和了解到了有关连接方式和传递方式的相关内容，以便在具体的过程中能够有效的借签相关的理论内容进行计算和分析，另外对异性框架结构的耗能机理等相关问题也进行了更加深入的分析和研究当中。

参考文献:

[1]缪品章.住宅异形框架柱[J]. 福建建筑. 1999(04).

[2]谭筱红.异形柱框架轻质墙结构在多层住宅中的应用[J]. 矿业快报. 2003(11).

[3]郭猛.阶梯教室教学楼结构优化设计[J]. 建筑技术开发. 2008(08).

[4]郭猛.地震区多层异形框架柱-框架结构体系应用研究[J]. 世界地震工程. 2009(01).

框架结构设计篇2

【关键词】多层框架结构；结构设计；计算

一、 框架结构方案构思时应注意的问题

在设计人员进行钢筋混凝土框架结构设计之前，要先做好一定的工作准备，根据不同的材料和要求，综合全面考虑，以保证设计方案的科学性、合理性、经济性和可行性。一般在进行框架结构方案构思的过程中，需要注意以下几点问题：① 从力学观点看，在民用和公共建筑的平面布局中，应当尽量保证柱网按开间等跨和进深等距（或近似于等距）布置，这样可以相应减少边跨柱距，也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯矩，可以使各跨梁截面趋于一致，从而提高结构的整体刚度。②结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。 ③ 框架结构的传力路线应简捷明了。一般来说，在相同的荷载作用下，结构的传力路线越短、越直接，结构的工作效能越高，所耗费的建材也就越少。

二、在概念设计上需要注意的问题

1、关于强柱弱梁节点

由于在当前多层建筑结构设计中，对地震的影响因素考虑的都不太周全，使得在地震来临时，建筑物会出现各种问题与故障，这也是当前建筑结构形式中的主要缺陷。这种缺陷和问题是以梁柱节点在设计中存在问题为主要影响形式和影响因素的。在设计过程中，需要对各个梁端和截面进行控制以及对抗弯能力进行处理，这是当前钢筋混凝土框架结构设计的关键，更是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，保证柱不被压溃的关键控制措施。当建筑许可时，尽可能的将柱的截面尺寸设计的大些，并控制柱的轴压比要满足规范要求，以增加延展性。在进行截面承载力验算时，将柱的设计弯矩按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋。框架梁加密区箍筋肢距应满足混凝土结构设计规范的要求。

2、关于强剪弱弯措施

强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位的结构在遭遇地震的过程中能以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于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。

3、注意构造措施

对于大跨度柱网的框架结构，在楼梯间处的框架柱因楼梯平台梁与其相连，使得楼梯间处的柱有可能会成为短柱，在设计中要对柱箍筋全长加密。这一点，在设计中容易被忽视，应引起重视。②对框架结构外立面为带形窗时，因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，再设计中我们要特别考虑到这点，只有通过这种细节的把握才能进一步完善方案，确保建筑物的寿命和抗灾害能力。

三、结构计算的要点

1、计算简图的处理

在结构计算中，计算简图选取的正确与否，直接影响到计算结果的准确性，其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下，基础梁设置在基础高度范围内，作为基础的一部分，此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载，构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时，其断面和配筋可按构造设计，截面高度取柱中心距的1/12～1/18，纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力来计算。但是，当基础埋深过大时，为了减少底层的计算高度和底层的位移，设计者往往在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁。

2、结构计算参数的选取

2.1 设计基本地震加速度值

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：抗震设防烈度为7 度时，设计基本地震加速度值分别为0.1g 和0.15g 两种，抗震设防烈度为8 度时，设计基本地震加速度值分别为O.2g 和0.3g 两种。计算中应严格注意地震区的划分，选取正确的设计基本地震加速度值，这一项对地震作用效应的影响极大。

2.2 结构周期折减系数

框架结构由于填充墙的存在，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，算出的地震作用效应偏小，使结构偏于不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的。

2.3 活荷载的最不利布置

多层框架，尤其是活荷载较大时，是否进行活荷的最不利布置对计算结果影响较大。即使选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数，也不一定能反映出工程的实际受力情况，有可能造成结构不安全或过于保守。考虑目前的计算机计算速度都比较快，作者建议所有工程都应进行活荷载的最不利布置计算。

3、独立基础设计荷载取值

钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础，《抗震规范》（GB50011-2010）第4.2.1 条指出，当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8 层且高度在24m 以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房，可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。这就是说，在8 度以下地震区，大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。因此，在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中，必须输入风荷载，不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。

另一种情况是，在设计独立基础时，作用在基础顶面上的外荷载（柱脚内力设计值）只取轴力设计值和弯矩设计值，无剪力设计值，或者甚至只取轴力设计值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小，配筋偏少，影响基础本向和上部结构的安全。

4 设计构造方面的问题

4.1 框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于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，但对于《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中6.3.10条规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08 且体积配箍率分别不宜小于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。

4.2底层框架柱箍筋加密区范围应满足《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：“底层柱，柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”。

四、结束语

随着科学技术的发展，建筑工程的设计方案更加合理，但是对于建筑结构设计中，一些不可忽视的问题仍然需要我们足够的重视，通过对本文的分析，让我们在多层框架结构的设计中，多了一份细心，多了一份了解，为此使得设计更加合理。

参考文献

[1]邓贞永. 框架结构设计中几个问题分析[J]. 黑龙江科技信息. 2008（17）

[2]谢雨君. 框架结构设计要点分析[J]. 科技信息（科学教研）. 2008（04）

[3]李卓伦. 浅谈钢筋混凝土多层框架结构设计[J]. 中国城市经济. 2011（02）

框架结构设计篇3

关键词：建筑；框架结构；设计

Abstract: with the increasingly diversified architectural shape and function requirements, industrial buildings and civil buildings, building frame structure design as the current practical mode, which are frequently used have been widely used in all kinds of buildings, the problems encountered in the structure design is also growing, and as a structure designers need to follow the bold and flexible solution to some of the structure under various specifications on the emphasis and difficulty.

Keywords: building construction; Frame structure; design

中图分类号：TB482.2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

引言

随着社会的发展，钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍。由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点；与钢结构相比又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此，在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构型式。近年来，世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快，应用很多。以下是建筑框架结构设计中值得我们注意的地方，以和大家共同探讨。

一、强柱弱梁节点设计

为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此，当建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯矩按强柱弱梁原则调整放大，加强拄的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进人屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。

二、基础系梁的设置

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粱。同时，依照建筑物的抗震要求，建议沿着两个主轴的方向设置基础系粱，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百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l／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％的叠加。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础系梁。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粱。总之，若是不设置基础系粱，则可以把混凝土条形作为填充墙的基础；若是设置基础拉粱，则适合在框架柱之间设置，对于不在框架柱之间的墙体可以素混凝土基础。

三、正确选取重要的结构计算参数

结构设计计算时，除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外，正确选择抗震设防烈度和场地类别、合理选取电算软件中的其他各项参数也是十分重要的。

1.结构的抗震等级

在工程设计中，各类房屋建筑首先应当根据《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223—2008)确定建筑类别。对于丙类建筑，其地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。对于乙类建筑，《建筑抗震设计规范》(GB5001 l一2001)3．1．3条第2款规定：地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求，但是抗震措施(主要体现为抗震等级)在一般情况下，当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求：当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。实际设计中经常发生抗震等级选错的情况。如：位于8度区的某乙类建筑，应按9度由《建筑抗震设计规范》表6．1．2确定其抗震等级为一级。当8度地区乙类建筑的高度超过表6．1．2规定的范围时．应采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。

2.设计基本地震加速度

《建筑抗震设计规范》3．2．2条中规定：抗震设防烈度为7度时，设计基本地震加速度值分别为0．19和0．159两种，抗震设防烈度为8度时，设计基本地震加速度值分别为O．29和0．39两种，这与89旧规范差别较大。计算中应严格注意地震区的划分，选取正确的设计基本地震加速度值，这一项对地震作用效应的影响极大。

地震力振型组合数

对于较高层建筑，当不考虑扭转耦联时，振型数应不小于3；当振型数多于3时，宜取为3的倍数，但不能多于层数；当房屋层数不大于2时，振型数可取层数。对于不规则建筑，当考虑扭转耦联时．振型数应不小于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，顶部有小塔楼等，振型数应大于12或更多，但不能多于房屋层数的3倍；只有定义弹性楼板且按总刚分析法分析，有必要时，才可以取更多的振型。建筑抗震设计规范在条文说明中明确指出：振型数可以取振型参与质量达到总质量9 0％所需的振型数。如：对于某一建筑，选取的振型数为15，但振型参与质量系数只有50％，说明振型数取得不够，可能由于此建筑过于复杂或由于某些杆件不连续导致局部震动引起的，应仔细复核。

4.结构周期折减系数

框架结构由于填充墙的存在，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，算出的地震作用效应偏小，使结构偏于不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的，但如果折减系数取得过大也是不妥当的。对于框架结构来说，采用砌体填充墙时，周期折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0．6～0．7：砌体填充墙较少或采用轻质砌块时，可取0．9：无墙的纯框架，计算周期可以不折减。

5.梁刚度放大系数

结构设计计算软件的输入模型均为矩形截面，未考虑因存在楼板形成T型截面而引起的刚度增大，造成结构的实际刚度大于计算刚度，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大，放大系数中梁取2．0、边梁取1．5为宜。

四、框架结构构造配筋

1.框架外挑梁配筋

由于占地面积的限制、使用功能的要求或结构上的原因，工程上常在框架的梁端设计挑梁。由于框架梁的荷载与外挑梁的实际荷载值不同，因而框架梁与外挑梁的断面尺寸会有所不同，而有的设计人员在绘图时只是将框架梁上的某些主筋向外挑梁延伸了事，殊不知有些主筋根本无法伸进挑梁，这些差错一般在施工时才会暴露出来，但为时已晚，许多钢筋已截断成型，这不仅影响了施工进度，而且也造成了不必要的损失。

框架梁外挑梁下常设置钢筋混凝土柱。在柱的内力和配筋计算中，有些设计人员对其受力概念不清，误认为此为构造柱，并且其配筋为构造配筋，悬臂梁也未按计算配筋，这样有可能导致水平荷载作用下承载力不足，为事故的发生埋下隐患。

2.框架边柱柱顶配筋

对于框架结构的高层建筑，水平荷载对结构的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力与建筑高度的平方成正比；顶点位移与建筑高度的4次方成正比。水平荷载是结构设计中的控制因素。框架顶层的风荷载较大，而屋面结构荷重传给边柱的轴向总力比楼层边柱总力要小，显然柱顶有大偏心问题，顶层边柱节点出现轴向力对截面重心的偏心距大于0．5倍的柱截面高度。根据框架结构的构造要求，横梁上部钢筋应全部伸人柱内，且伸过横梁下边；柱内一部分钢筋伸到顶端，另一部分钢筋伸到横梁内，其根数依据计算确定且不少于2根。设计人员在图中经常容易将边柱柱角的钢筋弯入梁内，对这类问题，缺乏实践经验的工程技术人员不易立即发现，而要等施工时才会察觉。问题的症结在于柱宽大于梁宽，柱角的纵筋要完全伸人梁内是办不到的，对这种差错应引起设计人员的重视。

3.框架梁、柱箍筋配置

《混凝土结构设计规范》对不同抗震等级的框架梁、柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距都作了明确规定。根据这些规定，工程习惯上常取的梁、柱箍筋加密区最大间距为100 mm，非加密区箍筋最大间距为200 mm。电算程序信息中通常也内定梁、柱箍筋加密区间距为100 mm，由设计人员根据规范确定箍筋直径和肢数。但是，在程序内定的条件下，当框架梁的跨中部位有次梁或有较大的其他集中荷载作用却仅配两肢箍筋时，多数情况下，非加密区箍筋间距若仍是200 mm，会使梁的非加密区配箍不足。当框架梁中由于种种原因纵向钢筋超筋时，梁端适当加大抗剪承载力对结构抗震非常有利。这也是当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2％时，规范规定梁的箍筋直径应比最小构造直径增大2 mm的原因。对于框架柱，当框架内定柱加密区箍筋间距为100 mm时，在某些情况下，亦可能因非加密区箍筋间距采用200 mm引起配箍不足。这里需要指出的是，梁、柱箍筋非加密区配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求，即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力设计值，并且不乘以剪力增大系数。

结语

建筑框架设计的造型与功能的要求日趋多样，设计过程中遇到的难点也日益增多，上述的建筑框架结构设计的几个问题都是比较常见的，却又是很多设计人员没有引起足够的重视，时常被施工方忽略。设计人员在进行建筑框架结构设计时，不仅要熟悉国家所规定的硬性要求和遵循各种规范，还要依据实际工作的经验，合理利用计算机技术，选择合适的参数指标和结构体系，大胆灵活的处理和解决结构方案上相关的问题，在工作中不断的进步和完善。

参考文献：

[1]GB50011--2001，建筑抗震设计规范[S].

框架结构设计篇4

关键词:框架结构；计算简图；框架柱；抗震等级

中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：

钢筋混凝土框架结构以抗震性能好著称，其主要由梁和柱组成，这种结构具有较强的灵活性，有利于平面布置，是目前主流的建筑结构之一，得到了广泛的应用。但是这种建筑结构在设计时如果不加以注意，其后果和影响也比较严重。随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化,无论是工业建筑还是民用建筑,建筑框架结构设计作为现行比较常用的实际模式,已经广泛应用在各类建筑中。钢筋混凝土框架结构是由楼板、梁、柱及基础4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。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，其平面布置灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。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。本文从几个方面提出了这些问题，并给出了解决措施。

1 框架计算简图的确定

没有地下室的多层框架房屋，一般来说基础埋的较深，对于不同的深浅度，要有不同的设计。在基础埋的比较深的时候，为了增加房屋底部的整体性，减小位移有时在±0.000附近设置基础连系梁。将基础连系梁以下的部分看作底层，层高H取基础顶面至连系梁顶面的高度，而把实际建筑的底层作为第二层考虑，层高H取连系梁顶层至一层楼面高度。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。对于带地下室的多层框架结构，合理确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题。《结构规范》和《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(以下简称《抗震规范》)，都没有明确地提出具置，需要具体问题具体分析。对于能够满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或采用箱型基础时，可将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置，在利用PKPM软件进行设计时，楼层总数仅输入地下室以上的实际层数，底层的层高H取实际层高。这样计算出的地震作用与实际情况较为接近。对于不能满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或者采用筏板式基础时，嵌固位置最好取在基础顶面。此时，利用电算进行楼层组合时，总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。

2 振型组合数的合理选取

应按以下规则选取：对于较高层建筑，当不考虑扭转耦联时，振型数应不小于3；当振型数多于3时，宜取为3的倍数(由于程序按3个振型一页输出)，但不能多于层数。当房屋层数不大于2时，振型数可取层数。对于不规则建筑，当考虑扭转耦联时，振型数应不小于9，但不能超过结构层的3倍，只有定义弹性楼板且按总刚分析法分析时，才可以取更多的振型。建筑抗震设计规范在条文说明中明确指出：振型数可以取振型参与质量达到总质量90％所需的振型数。目前许多程序已有这种功能，这是一个重要指标。如：对于某一建筑，选取的振型数为15，但振型参与质量系数只有50％ ，说明振型数取得不够，可能由于此建筑过于复杂或由于某些杆件不连续导致局部震动引起的，应仔细复核。

3 结构计算方面

3.1 计算简图的处理

结构计算中，计算简图选取的正确与否，直接影响到计算结果的准确性，其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下，基础梁设置在基础高度范围内，作为基础的一部分，此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载，构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时，其断面和配筋可按构造设计，截面高度取柱中心距的1／12～1／18，纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10％作为拉力来计算。

3.2 结构计算参数的选取

3.2.1 设计基本地震加速度值

健筑抗震设计规范》(GB5001I一2001)中规定：抗震设防烈度为7度时，设计基本地震加速度值分别为0．1g和0．15g两种，抗震设防烈度为8度时，设计基本地震加速度值分别为0．2g和0．3g两种，这与89规范差别较大。计算中应严格注意地震区的划分，选取正确的设计基本地震加速度值，这一项对地震作用效应的影响极大。

3.2.2 结构周期折减系数

框架结构由于填充墙的存在，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，算出的地震作用效应偏小，使结构偏于不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的。折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7～0.9。

3.2.3 梁刚度放大系数

SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截面，未考虑因存在楼板形成T型截面而引起的刚度增大，造成结构的实际刚度大于计算刚度，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大，放大系数中梁取2.0、边梁取1.5为宜。

3.2.4 活荷载的最不利布置

多层框架，尤其是活荷载较大时，是否进行活荷的最不利布置对计算结果影响较大。即使选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数，也不一定能反映出工程的实际受力情况，有可能造成结构不安全或过于保守。考虑目前的计算机计算速度都比较快，笔者建议所有工程都应进行活荷载的最不利布置计算。

4 加强短柱设计意识

抗震设计中要求构件具有一定的延性，破坏时尽可能成延性，但对于短柱，其破坏形式一般为剪切破坏或纵筋的粘结滑移破坏，均属脆性破坏，所以设计时应尽量避免短柱的出现。然而实际工程中，由于楼板错层、楼梯间平台梁、层高较低等客观条件的制约仍然会出现一些短柱，这就需要设计者予以充分的重视并采取相关措施。

首先短柱在图纸中应以醒目的表示提醒施工人员。另外， 以往一直采用的箍筋沿短柱全长加密以防止剪切破坏的措施经震害证明仍有不妥之处，而采用复合矩形螺旋箍筋和高强复式螺旋箍筋不仅可有效地提高柱子的抗剪承载力，而且可以加强对混凝土的约束，提高其抗压承载力，改善短柱的抗震性能。

5 框架配筋问题

5.1 框架边柱柱顶配筋问题

对于框架结构的高层建筑，水平荷载对结构的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力与建筑高度的平方成正比；顶点位移与建筑高度的4次方成正比。水平荷载是结构设计中的控制因素。框架顶层的风荷载较大，而屋面结构荷重传给边柱的轴向总力比楼层边柱总力要小，显然柱顶有大偏心问题，顶层边柱节点出现轴向力对截面重心的偏心距>0．5倍的柱截面高度(e。>0.5 h)。根据框架结构的构造要求，横梁上部钢筋应全部伸入柱内，且伸过横梁下边 ；柱内一部分钢筋伸到顶端，另一部分钢筋伸到横梁内，其根数依据计算确定且不少于2根。设计人员在图中经常容易将边柱柱角的钢筋弯入梁内，对这类问题，缺乏实践经验的工程技术人员不易立即发现，而要等施工时才会察觉。问题的症结在于柱宽大于梁宽，柱角的纵筋要完全伸入梁内是办不到的，对这种差错应引起设计人员的重视。

5.2 框架外挑梁配筋问题

由于占地面积的限制、使用功能的要求或结构上的原因，工程上常在框架的梁端设计挑梁。由于框架梁的荷载与外挑梁的实际荷载值不同，因而框架梁与外挑梁的断面尺寸会有所不同，而有的设计人员在绘图时只是将框架梁上的某些主筋向外挑梁延伸了事，殊不知有些主筋根本无法伸进挑梁，这些差错一般在施工时才会暴露出来，但为时已晚、许多钢筋已截断成型，这不仅影响了施工进度，也造成了不必要的损失。

6 结束语

钢筋混凝土框架结构是目前应用最广泛的结构形式之一，但目前的设计中还是经常存在一些问题，需要加以注意。钢筋混凝土框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。

参考文献:

[1] 宋益斌．框架结构设计中的力学问题解析[J]．新疆化工．2010．(01)．

框架结构设计篇5

【关键词】框架桥，弯矩，剪力，变形

1.工程概况。此工程位于烟台市某地，根据市交通局规划和城市人行地道的交通流量，本设计采用单孔5m框架桥结构。施工时采用暗挖施工主通道，出入口和主通道净空2700mm另加装修层50mm，底板厚度为500mm，顶板厚度500mm，侧墙厚度500mm，出入口底板厚30cm。箱涵主体结构和洞门混凝土强度等级为C35，基础垫层混凝土强度等级为C15，支护结构锚喷混凝土为C20，防水保护层混凝土为C30，主要受力钢筋为HRB335.地基为粘土。主通道荷载等级为城-B级，出入口设计荷载3.5kN/m2.

2.恒载计算

2.1材料特性。根据《城市人行天桥和人行地道技术规范》本地道桥框架结构采用C35混凝土，材料特性依据《混凝土结构设计规范》（GB 50010--2002）：

2.2 桥跨自重。计算尺寸： 计算宽度 L=5.0m+0.50m=5.5m，计算高度 H=2.7m+0.05m+0.50m=3.25m

2.3 结构荷载

2.3.1板顶均布恒载

2.3.3混凝土收缩影响

根据《城市人行天桥和人行地道技术规范》规定，对于刚架结构，混凝土收缩的影响系假定用降低温度的方法来计算。对于整体灌注的钢筋混凝土结构，相当于降低温度15？莓，线膨胀系数？琢=0.00001，顶板收缩t′=（？琢·l·t）

＼3.活载计算3.1汽车活载标准值

3.2人群荷载标准值

4.截面弯矩检算

根据《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）规定，按照极限状态法进行框架结构截面检算，取框架单位宽度1m作为计算单元。分别取跨中，钢筋弯起点和端部进行计算。

计算参数：

式中：M --弯矩设计值；？琢1 --系数取1；fc --混凝土轴心抗压强度设计值； A？琢、AS′--受拉区、受压区纵向钢筋的截面积； b--矩形截面的宽度；h0 --截面有效高度； ？孜b--界限相对受压区高度； ？琢′--受压区钢筋合力点至截面受压边缘的距离。

对于边墙的截面计算，由于受力钢筋截面没有变化，所以取弯矩绝对值最大的截面进行计算，采用了与底板和顶板相同的计算原理，其中上侧钢筋指相对于左侧，下侧钢筋相对于右侧。经计算各截面均符合要求。

5.截面剪力检算

根据《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）规定，矩形截面受弯构件，其受剪截面满足条件。

参考文献：

[1]杨工勤，地道桥的设计与施工，[硕士学位论文]四川：西南交通大学2002

框架结构设计篇6

[关键词]：汶川地震震害钢筋混凝土框架建筑抗震设计规范

Abstract: Combined with the reinforced concrete frame beam, column, node, filling wall damage and structure collision damage in Wenchuan earthquake, analyzes the frame structure of " strong column and weak beam ", " strong shear weak bending ", " strong joint and weak member " seismic design problem, as well as structure filler wall and prevention of collision measure the contrast between new and old criterion, which can be reference to structure design.

Key words: Wenchuan earthquake; earthquake damage; reinforced concrete frame; seismic design code for buildings

中图分类号：TU323.5文献标识码：A 文章编号

1 引 言

汶川地震给我国造成了巨大的经济损失和人员伤亡，建筑结构的严重震害给广大结构设计者留下了深刻反思和学习的资料。笔者结合5.12汶川大地震实际钢筋混凝土框架结构震害，对《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）关于框架结构设计的修订，进行了分析。

2. 结构主要受力构件的震害

汶川地震中，钢筋混凝土框架结构主要承重构件－框架梁、柱及节点均有严重震害发生，且并未按照设计者预想的“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”形式出现，给广大结构工作者留下了深刻的反思资料。

2.1 关于“强柱弱梁”

在大多数现浇楼板框架结构体系中，由于楼板对梁承载能力的增强作用尚不明确，而导致框架柱成为抗震的薄弱环节。汶川地震中，大量钢筋混凝土框架结构发生的是“强梁弱柱”型的破坏，图1为某框架发生的震害，可以看出，结构破坏集中于柱端，而相比之下，框架梁则基本没有震害发生。

图1 汶川地震中框架发生的“强梁弱柱”型破坏

实现框架“强柱弱梁”抗震能力，我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）（GB 50011-2010）设计基本思路是：对同一节点，使其在地震作用组合下，柱端的弯矩设计值大于梁端的弯矩设计值或抗弯能力。按以下公式保证：

式中，为框架节点上下柱端弯矩设计值之和，为框架梁端弯矩设计值之和，为柱端弯矩增大系数，为框架节点梁端按实配钢筋截面积和材料强度标准值计算的弯矩值之和。

在（GB 50011-2001）中的取值，一级框架取为1.4，二级为1.2，三级取1.1；在（GB 50011-2010）中，提高了框架结构的柱端弯矩增大系数，并补充了四级框架的柱端弯矩增大系数，一、二、三、四级分别取1.7、1.5、1.3、1.2。同时（GB 50011-2010）明确提出：计算梁端实配抗震受弯承载力时，还应计入梁两侧有效翼缘范围的楼板。

在构造上，修订后的（GB 50011-2010）对一、二、三级且层数超过2层的房屋，增大了柱截面最小尺寸的要求，将柱轴压比限值减小了0.05，增加了四级框架的柱的轴压比值，以有利于实现“强柱弱梁”。

2.2 关于“强剪弱弯”

汶川地震中，大量钢筋混凝土框架柱发生了严重的剪切破坏，如图3所示。

图3 钢筋混凝土框架柱发生的剪切破坏

保证钢筋混凝土梁、柱构件发生延性弯曲破坏，防止脆性剪切破坏是结构设计者追求的重要目标。根据“强剪弱弯”原则进行设计的思路是使构件在地震组合下的剪力设计值大于按设计弯矩或实际抗弯承载力反算出的剪力。我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）（GB 50011-2010）规定，对一、二、三级框架柱剪力设计值则按下式调整：

式中，为柱剪力增大系数，为柱净高，、分别为柱上下端弯矩设计值，、分别为按柱上下端按实配钢筋面积、材料强度标准值和轴力确定的正截面抗弯承载力。

在（GB 50011-2001）中的取值，一级框架取为1.4，二级为1.2，三级取1.1；在（GB 50011-2010）中，提高了框架结构柱的增大系数，并补充了四级框架的柱端弯矩增大系数，一、二、三、四级分别取1.5、1.3、1.2、1.1。

2.3 框架节点“强节点弱构件”抗震设计的实现

汶川地震中，大量钢筋混凝土框架节点发生严重破坏，主要是由于框架节点抗剪承载力不足而发生的剪切破坏，如图4所示。因此，能否正确计算框架节点实际抗剪承载力，对保证结构抗震安全具有重要意义。

图4 框架节点的剪切破坏

我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）（GB 50011-2010）对框架梁柱节点的受剪承载力，按下列公式计算：

式中，为正交梁对节点的约束影响系数，为框架节点核心区的截面有效验算宽度，为节点核心区的截面高度，为核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋各肢的全部截面面积，为梁截面有效高度，为框架柱宽度。（GB 50010-2010）增加了三级框架的节点核芯区应进行抗震验算的规定，设计者应当予以重视。

3. 框架填充墙震害及对结构抗震能力的影响

填充墙对框架结构抗震能力的影响较为复杂，由于地震中填充墙先破坏，可耗散地震能量。但其缺陷也比较明显，一方面由于填充墙约束作用易使框架柱形成短柱而发生剪切破坏，如图5所示。另外，若填充墙不均匀布置，则使得结构抗侧刚度分布不均匀，易导致结构局部破坏；同时，填充墙与主体拉结过弱，尤其是作为主要逃生通道的楼梯间，地震中破坏严重，如图6所示。

框架结构设计篇7

关键词：框架结构设计；建筑结构设计；应用

随着不断发展的科学技术，进行建筑结构设计的同时，使用设计的方式比较多样，经常使用的建筑结构设计方式就是框架结构设计。正式因为框架结构设计比较简单，同时灵活的对建筑结构进行布局，所以在不同类型建筑结构当中广泛的使用。显然，尽管框架结构使用当中有非常多的优势，但是也要充分了解到框架结构设计当中出现的问题和不足，从使用有效的方式进行解决，最后将我国框架结构设计品质和水准不断的提升，帮助我国建筑工程得到更好的发展进步。

1 建筑工程项目设计框架结构内容介绍

建筑工程项目当中进行框架结构施工当中，需要关心项目当中是否包含了地下室，同样因为地下室当中的建筑物，具体施工建设需要将底层设计标准充分考量。此外，进行框架结构工程施工的过程中，要充分关心框架结构工程施工原则，普通来说，框架结构在施工设计的流程中，关心其弹性，为了更好的保证抵抗来自外界的压力。详细的施工环节当中，要将各个步骤进行打通，防止出现外力干扰，另外，施工当中需要关心重点施工部分。

2 框架结构实际设计中应注意的事项

2.1 抗震方案概念设计及构思问题

设计框架结构抗震，需要具有清晰的设计图纸，设计人员在设计当中，尽量保证竖向建筑构件布置成为压应力水准，同时接近均匀情况。设计建筑盖梁系统当中，同样需要尽量让重力荷载垂直，这样保证通过最短的路程，最快的传送到竖向构件墙当中，同时，使用转换结构系统，通过转换层，将上部结构竖向构件传送到垂直重力荷载转换出来，保证各个部件受力均匀。

2.2 柱子设计中应注意的事项

对建筑工程来讲，框架结构当中配筋率一般来说比较低，这样如果发生地震，建筑框架在受到很大作用力的情况中出现扭转剪力。一旦在设计框架结构的过程中不充分考虑这个问题，就会给建筑结构带来非常大的安全隐患。所以，设计框架结构的同时，要按照实际情况进行配筋设置，保证建筑结构设计品质。

2.3 梁设计中应注意的事项

设计基础梁，重点就是处理好埋设深度，保证基础梁埋设深度并不会太深，也不会太过于浅，比较适中，更好的保证框架结构设计的品质。一旦出现了埋设比较深的问题，要按照一层框架梁的标准进行设计，将对埋设的部分根据短柱来进行处理。同时，设计基础梁的同时，保证建筑具备更高的抗震效果，就需要在设计基础梁的同时，根据建筑主体框架柱的两个轴方向进行设置。

3 框架结构设计在建筑结构设计中的应用

3.1 混凝土工程施工要点

框架结构来讲，混凝土工程重点影响刚度和稳定性，因此为了确保框架结构的施工质量，重点需要做好混凝土施工工作。首先配制混凝土之前，需要将各种组成材料质量严格进行检测，不合格的材料使用到混凝土配制过程中，严重影响混凝土强度和稳定性能，所以，不合格的配置材料，不能够使用到混凝土配制流程中。其次，配置混凝土的时候，各种混凝土材料的配合比，需要进行科学、合理配制，与此同时，严格控制混凝土配置温度，防止因为在配制过程中混凝土温度影响导致质量不符合标准情况出现。接着浇筑混凝土的过程中，要依靠专业的施工人员进行施工，不但可以防止施工不专业的导致材料浪费，同时保证混凝土的浇筑品质。最后，仓混凝土节后，要详细记录混凝土硬化流程，同时做好混凝土养护工作，避免之后出现裂缝问题，普遍来讲，混凝土养护工作，往往需要7天左右时间。

3.2 模板工程施工技术要点

模板工程施工的优劣，给框架结构施工带来了比较大的影响，所以使用模板之前，需要做好表面清洁工作，保证表面干净整洁。使用模板的同时，为了避免使用过程中出现偏移状况，模板内侧要固定一个短的钢筋头。为了尽可能使用模板避免破坏墙体，使用海绵材料在模板和墙体之间。一旦发现模板出现了漏浆状况，需要及时科学的处理，保证建筑施工品质。

总之，设计建筑工程项目的同时，要重视各个部分之间的连接点以及总体施工工艺专业性和建筑物品质，同时，具体进行建筑工程施工的同时，需要有关工作人员提前对施工环境进行详细调查。与此同时，根据文章所述，建筑工程在施工当中，需要对细节非常关心。同时，建筑工程施工之前，需要对具体施工部分特征进行了解的情况中，根据施工标准进行工程建设工作。

框架结构设计篇8

关键词：钢筋混凝土；结构设计；计算

中图分类号：TU398+.2 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）04-（页码）-页数

在钢筋混凝土框架结构的设计过程中，笔者通过切身体会，总结归纳了一些不符合规范要求的问题。较常见的有在结构施工图中将场地类别写成了场地土类别，结构设计使用年限与建筑施工图不一致，抗震措施和抗震构造措施不明确，柱纵筋在基础内锚固长度不足，周期该折减而未折减等，应引起足够的重视。

1.框架结构的设计特点

在进行框架结构设计时，必须同时竖向荷载和水平荷载的组合，而且在竖向荷载和水平荷载的共同作用下，由梁、柱变形所引起的侧向位移往往是设计的控制因素。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）梁柱间的连接为刚结点；（2）梁端一般有负弯矩，但梁在荷载作用下只考虑弯曲和剪切；（3）柱在荷载作用下剪切不计，只受弯曲和压缩；（4）不能采用“几何可变体系”的框架，提倡选用超静定框架结构。框架结构方案的选择与框架结构的抗震是密切相关的。结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位，地震能量的耗散仅集中在极少数薄弱部位，导致结构过早破坏。钢筋混凝土框架结构结构方案的选择应具有结构的简单性、整体性、规则性、均匀性、具有刚度和抗震能力。

2.框架结构的计算

在进行设计时，很重要的一环是框架结构的内力计算。过去都是采用近似的手算法，随着计算机科学技术的发展，运用矩阵位移法原理、利用计算机这一先进的计算工具，使超静定结构内力的精确求解已成为可能。对于框架结构这样复杂的超高次静不定结构的内力计算也可以利用计算机求得精确解。结构计算模型的确定影响计算结果的合理性以及后期对框架结构的设计。选取合适的软件是进行框架结构设计高效、准确，是决定结构设计质量的关键。

（1）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。结构计算中，计算简图选取的正确与否，直接影响到计算结果的准确性。实际结构复杂，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如此精确地按照实际结构进行计算。因此，在进行结构计算时，就应该进行计算模型的简化。计算简图要反映实际结构的主要力学性能，与实际结构尽可能相吻合，能够进行结构计算；根据不同的计算手段，采用相应的计算简图；使用计算机软件计算，可以采用空间结构计算简图，或者采用实体模型进行有限元分析。（2）计算软件的选择——当计算简图已经确定完毕以后，就选择恰当的软件进行结构计算。在进行计算机软件算前后，设计人员必须对软件的计算原理及适用范围有一个清晰的认识。在结构计算与分析阶段，如何准确，高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定结构设计质量好坏的关键。目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等。不同的计算软件在采用的计算模型和计算简图上存在差异，因此导致了各个软件计算结果之间有所不同。因此，在进行框架结构的结构计算和分析时必须选择适合框架结构特点的合理的计算软件。如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的人力物力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。

比如TAT软件计算程序主要适用于各种体型的框架，是计算框架结构的主流软件之一。其具体解题能力为：计算结构层数≤100；每层柱+无柱节点数≤500；每层墙数≤200；每层斜柱+支撑数≤200；每层梁数≤1000。

3.结构计算软件参数的合理选取

（1）振型组合数的合理选取。建筑抗震设计规范在条文说明中明确指出：振型数可以取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数。比如某工程，选取的振型数为15（大于9且为3的倍数），但如果振型参与质量系数不足90%。则表明振型数取得不够，可能的原因是该大楼结构较复杂或由于某些杆件不连续导致局部震动引起的。（2）周期折减系数。在弹性阶段的早期，填充墙的刚度很大，可以吸收了较多的地震力，若按计算周期计算地震作用结果偏小。因此结构类型的不同和填充墙的多少确定了周期折减系数的选取，如表1所示。

4.计算结果的分析

当采用合适的计算软件得到计算结果以后， 设计人员不能够直接就利用电脑计算出来的结果， 还应该对计算结果进行分析和比较。在框架结构计算中， 不论是采用平面框架模型或者空间框架模型， 都没有考虑地基不均匀沉降对框架结构计算不利影响。框架结构这种结构形式又对不均匀沉降十分敏感。若地质条件不好， 则结构必然产生不均匀沉降， 主要依靠上部结构整体刚度及结构的整体性来抵抗地基的不均匀沉降。因此在结构设计中设计人员就应该加强上部结构的刚度， 提高结构构件的承载力和延性， 以提高结构抵抗不均匀沉降的能力， 不能仅按计算结果进行设计。设计人员根据计算结果进行设计时， 还应该重视框架结构的柱、梁和节点构造措施。

5.框架结构计算方面应注意的问题

结构计算中，计算简图选取的正确与否，直接影响到计算结果的准确性，其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下，基础梁设置在基础高度范围内，作为基础的一部分，此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载，构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时，其断面和配筋可按构造设计，截面高度取柱中心距的1/12～1/18，纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力来计算。但是，当基础埋深过大时，为了减少底层的计算高度和底层的位移，设计者往往在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时，基础拉梁应作为一层输入，底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度，二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板，应开洞处理，并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。若因此造成底层框架柱形成短柱，应采取构造措施予以加强。另一个需要注意的是，当框架结构的电梯井道采用钢筋混凝土井壁时（设计时应尽量避免），计算简图一定要按实际情况输入，否则可能会造成顶部框架柱设计不安全。

6.结论

框架结构的设计与计算是密切相关的。本文通过对框架结构的设计与计算的探讨，得出结论：（1）设计人员应该明确框架结构所特有的优点， 也应该重视框架结构的缺陷； 在结构方案构思中显得尤其重要， 框架结构的设计应该满足一定的要求。（ 2 ） 计算机已经广泛应用于结构设计当中， 合理结构计算简图和计算模型是十分重要的， 因为错误的结构计算模型必将导致计算结果的错误， 错误计算结果作为结构设计的依据可能导致结构设计的错误；任何结构计算软件都有其局限性， 设计人员应该对各种计算软件有相当的理解， 对软件的力学模型有比较深人的了解， 才能选择合适的计算软件进行框架结构的内力计算。

参考文献

[1] 郭靳时.钢筋混凝土结构设计[M].武汉理工大学出版社，2011.

[2] 国胜.高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造[M].中国建筑工业出版社，2012.

框架结构设计篇9

关键词：高层建筑；框架；结构设计

中图分类号：TU3文献标识码：A文章编号：

在民用建筑的多层框架结构设计中，结构设计师要在了解建筑结构设计的基本内容的基础上，认真面对多层框架结构设计中出现的问题：表现在计算简图不合理、多层框架柱配筋调配不合理以及对框架梁裂缝宽度的忽视等问题。需要结构设计师在进行民用建筑多层框架结构设计中注意进行问题的改进，另外还要从多层框架的基础设计上以及多层框架的上部设计来进行改进，保证多层框架的民用建筑更加安全、稳定和实用。

1 截面尺寸的选择

梁、柱的截面尺寸的选择是框架结构设计的前提,除应满足规范所要求的取值范围,还应注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于1,以达到在罕遇地震作用下,梁端形成塑性铰时,柱端处于非弹性工作状态而没有屈服,节点仍处于弹性工作阶段的目的,即规范所要求的“强柱弱梁强节点”。

2 框架计算简图不合理

无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋置较深,在0.05m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层1输入。以某学生宿舍楼为例,该项目为3层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为ll类:层高33m,基础埋深4.0m 基础高度0.8m,室内外高差0.45m。根据《抗震规范》第6.12条,在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计者按3层框架房屋计算,首层层高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在0.05m处的基础拉梁顶面基础拉梁的断面和配筋按构造设计。

基础按中心受压计算。显然,选取这样的计算简图是不妥当的。因为,第一,按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;第二,《混凝土结构设计规范》(GB50010一2002)第7.3.11条规定,框架结构底柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。工程设计经验表明, 这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算,即将基础拉梁层按层1输入,拉梁上如作用有荷载,应将荷载一并输入。

这样,计算剪力的首层层高为H1-4―0.8―0.05=3.15m,层2层高为3.35m,层3、4层高为3.3m。根据《抗震规范》第6.2.3条,框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.25。当设拉梁层时,一般情况下,要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用,对这样的计算简图,在电算程序总信息输入中,可填写地下室层数为1,并复算一次,按两计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。

3 框架柱配筋的调整

框架柱的配筋率一般都很低,有时电算结果为构造配筋,但是实际工程中均不会按此配筋,因为在地震作用下的框架柱,尤其是角柱,所受的扭转剪力最大,同时又受双向弯矩作用,而横梁的约束又较小,工作状态下又处于双向偏心受压状态,所以其震害重于内柱,对于质量分布不均匀的框架尤为明显,因此应选择最不利的方向进行框架计算,另外也可分别从纵、横两个方向计算后比较同一侧面的配筋,取其较大值,并采用对称配筋的原则,为了满足框架柱在多种内力组合作用下其强度要求,在配筋计算时应注意以下问题:

角柱、边柱及抗震墙端柱在地震作用组合下会产生偏心受拉时,其柱内纵筋总截面面积应比计算值增大25%;框架柱的配筋可放大1.2～1.6倍,其中角柱1.4倍,边柱1.3倍,中柱1.2倍;框架柱的箍筋形式应选用菱形或井字形,以增强箍筋对混凝土的约束;对于二、三级框架的底层柱底和底部加强部位纵筋宜采用焊接,且当柱纵向钢筋的总配筋率超过3%时,箍筋的直径不应小于8,并应焊接。

另外多层框架电算时常不考虑温度应力和基础的不均匀沉降,当多层框架水平尺寸和垂直尺寸较大以及地基软弱土层较厚或地基土质不均匀时,可以适当放大框架柱的配筋,且宜在纵、横两个方向设置基础梁,其配筋不宜按构造设置,应按框架梁进行设计,并按规范要求设置箍筋加密区。

4 多层框架民用建筑上部设计的注意事项

首先，在抗震设防地区，应注意遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的设计原则，一项成延性框架。恰当的运用“强柱弱梁”的原则可以节约费用，做到经济实惠；还可以使楼层的净空高度得到加大；来提高建筑的整体刚度。其次，在框架梁的配筋设计上，主要在主梁和次梁之间相交的地方要增加箍筋和吊筋来保证稳定性。比如，当梁端的纵向受拉钢筋的配筋率大于2%时，要加大箍筋的最小直径到至少2 mm，结构设计师不能忽视这个问题，要根据实际情况及时的调整，这也不代表在进行框架计算时荷载取值并不是越大越好，要结合各种具体的情况来进行设计计算等。最后，在现浇楼板设计中的注意事项是：由于楼板通常包括单向板和双向板，在普遍情况下，可以运用次梁把楼板变为双向板的结构，保证整体的受力合理，配筋的均匀等，双向板的厚度一般要薄于单向板。

5 框架结构设计中应注意的其它问题

在框架结构中不允许采用两种不同的结构型式,楼、电梯间、局部突出屋顶的房间,均不得采用砖墙承重,因为框架结构是一种柔性结构体系,而砖混结构是一种刚性结构。为了使结构的变形相互协调,不应采用不同结构混合受力。

加强短柱的构造措施:在工程施工过程中顶棚可能要吊顶或其它装修,甲方为了节约开支。往往要求柱间填充墙不到顶或者是在墙上任意开门窗洞12I,这样往往会造成短柱,由于短柱刚度大,吸收地震作用使其受剪,当混凝土抗剪强度不足时,则产生交叉裂缝及脆性错断,从而引起建筑物或构筑物的破坏甚至倒塌,所以在设计中应采取如下措施:1)尽量减弱短柱的楼层约束,如降低相连梁的高度、梁与柱采用铰接等;2)增加箍筋的配置,在短柱范围内箍筋的间距不应大于l00mm,柱的纵向钢筋间距≤150mm;3)采用良好的箍筋类型,如螺旋箍筋、复合螺旋箍筋、双螺旋箍筋等。

由于建筑的需要,有时需要框架梁外挑,且梁下设置钢筋混凝土柱。在柱的内力和配筋计算中,有些设计人员对其受力概念不清,误认为此柱为构造柱,并且其配筋为构造配筋,悬臂梁也未按计算配筋,这样有可能导致水平荷载作用下承载力不足,为事故的发生埋下隐患。实际上,在结构的整体计算中,此柱为偏心受压构件,柱与梁端交接处类似于框架梁、柱节点,应考虑悬臂梁梁端的协调变形。所以对于此柱应作为竖向构件参与结构的整体分析,并且柱与梁端交接处应按框架梁、柱的节点处理。

6 结束语

对于框架结构的内力目前多采用计算机辅助软件来进行分析和计算,但是目前有的工程设计人员过分地依赖计算机的计算结果,而缺少独立分析问题、解决问题的能力,致使在一些图纸中出现不必要的问题,为以后事故的发生埋下隐患。因此本文就多层框架电算结果中梁、柱的配筋调整和设计中应注意的问题进行了分析,并提供了一些改进措施和方法。

参考文献:

[1] 中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范GB50010-2002:中国建筑工业出版社:2002

[2] 陈风杨,赵琳.工程建筑抗震.东南大学出版社,2007.

[3] 谢闯.浅述多层框架民用建筑结构设计常见的问题[J].山西建筑,2012,（11）.

框架结构设计篇10

关键词:框架结构；基本原理；重要原则；设计方法

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

前言

无论是民用建筑还是工业建筑，框架设计都是建筑建设的重要组成部分，它不仅影响着整个建筑结构设计方案，还影响着建筑落成后的安全和维护问题。作为建筑结构的设计人员,创新的设计思维和一定的专业水平是必需的，认真负责的工作态度更是必不可少。在平时的工作实践中要严格要求自己按照建筑结构设计的标准规范进行设计，以保证建筑的质量与安全，进而保证人们的财产和人身安全，推动建筑业更好更快地发展。

1 框架结构设计的基本原理

在建筑结构中框架结构设计的基本原理主要包括两个方面:一是建筑结构的荷载,二是极限状态设计法。

1.1 建筑结构的荷载

荷载:施加在结构上的集中力或分布力,称之为直接荷载;引起结构外加变形或约束变形,称之为间接荷载。荷载效应:由作用引起的结构构件的反映。结构抗力:结构或结构构件承受效应的能力。

1.2 极限状态设计法

为了保证框架结构设计的安全性、耐久性与实用性,必须对其极限状态进行验算。同时,这也是框架结构设计的方法。安全性:满足特定的与建筑物功能相适应的承载力极限状态;耐久性:保证结构的承载力的持续时间与环境使用度;实用性:保证结构在正常使用中时具有良好的工作性能。

2 框架结构设计中存在的问题分析

为了保证框架结构的稳定性，一般使用的都是一种结构型式，框架结构属于柔性结构体系，我们不应使用砖墙承重因为它属于刚性结构。不同的建筑，其要求也会有所区别，有些建筑将框架梁进行外挑，同时能够在框架梁下设置相应的钢筋混凝土柱。有的计算人员由于对柱的受力概念不清楚，经常会把这样的柱认为是构造柱，并把配筋视为构造配筋，这样只会为建筑埋下安全隐患。为避免这些安全隐患的存在，在实际建筑中，由于钢筋混凝柱是偏心受压构件，在与梁端交接的地方与框架梁和柱节点非常相似，因此，在建筑过程中应该全面考虑悬臂梁梁端的调节变形方面的问题。

3 框架结构设计的重要原则

3.1 刚柔并济原则

框架结构太过刚性,则制约了灵活性而影响了变形能力;框架结构太过柔和,则不能保证结构的稳定,容易造成倾覆和滑移问题。可见,一个合理的建筑物结构应该刚柔并济,二者相辅相成。那么“钢”和“柔”应该到什么程度,二者最佳的结合状态应该如何掌握？成为困扰结构设计者和专家们的主要问题。尽管我国相关部门对此制定了一些规范要求,但是仍不能给出精确答案。所以,在框架结构设计的过程中,设计者们应该充分了解施工现场环境,收集各种设计材料,结合自身多年来的设计经验,尽可能选择一个合理的梁柱截面以及合理的连接方式。

3.2 多道防线原则

无论任何建筑结构的框架设计都需要具备完善的安全防护体系,尤其对于多层建筑和高层建筑来讲。这些建筑物往往需要设置很多层的框架结构,更需要层层设防,做好安全防御功能。当地震等破坏性自然灾害来临时,所有抵抗力结构能够通力合作,以达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”，最大程度地减低损失。虽然框架结构具有很多优点,可还是存在一定的缺点。由于在框架结构中,钢筋和水泥用量较多、构件总量多、工序多、接头多等,一旦发生地震,很容易产生水平位移等破坏性影响。甲、乙类建筑按规定提高一度确定其抗震等级，如其高度超过对应的房屋最大适用高度，则应采取比相应抗震等级更有效的抗震构造措施。这些因素,决定了框架结构设计应该遵循多道设防的原则。

3.3 抓大放小原则

所谓的抓大放小,通俗说就是取大舍小。在设计框架结构的时候,分清楚梁和柱的主次地位,合理地设计梁和柱的强度。对于建筑结构来讲,事实上并不存在绝对安全的结构设计,只是尽量保证建筑物结构具有最大程度的安全体系。在框架结构中,梁倒了,柱不一定倒,柱倒了,梁也会跟着倒。可见,柱相对于梁而言,其强度较大。因此,设计者在框架结构设计中,可以有意地相对提高柱的强度,保证建筑结构的抵抗外力能力。为什么不能将梁和柱都设计成一样的强度呢？因为这样的设计,一旦遇到巨大破坏性灾害,梁和柱有可能一同倒塌,造成的损失是巨大的。例如,在地震发生的一瞬间,建筑物的梁和柱一起倒塌,人们逃生的时间就会相对减少;假如梁先倒了,而柱没倒,就可以留给人们更多的逃生时间。因此,在框架结构设计中经常采用“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的结构设计。

3.4 打通关节原则

在框架结构设计中,打通关节就是使力量在构件与构件的接触位置能够畅通无阻地运行,形成理想中框架结构体系,从而完成刚柔相济、多道防线和抓大放小设计概念中的战略思想。除此之外,打通关节还有另外一个目的,就是保持建筑结构永远处于静止状态,或相对静止状态。

4 建筑结构设计的设计方法

在建筑结构框架设计中,设计方法主要研究的是结构设计中各种不确定性因素问题,实现安全可靠与经济适用之间的平衡。极限状态设计法,就是能够有效实现该目标的设计方法。极限状态设计法,是按结构或构件达到某种预定功能要求的极限状态为原则的工程结构设计方法。分为半概率极限状态设计法和概率极限状态设计法。

功能函数:Z=R-S=g(X1,X2,X3 Xn)

结构分析:Z=R-S>0,表示结构处于可靠状态;

Z=R-S

Z=R-S=0,表示处于极限状态,因而,此方程式是极限状态方程。

5 结语

在建筑物结构设计中,框架结构是保证建筑物结构安全与稳定的重要设计内容。我们必须要重视建筑结构的设计工作，使其更加科学合理。另外在设计过程中，我们还要结合实际，根据实践经验总结，结合相关的数据，进行更好的设计，提高结构设计的科学性与合理性，建设出更好的工程项目，为我国经济发展做出更好的贡献。

参看文献

[1] 吴晓祥.框架结构设计若干问题探讨[J].中国新技术新产品,2010(5).

[2] 范二安.框架结构初步设计分析[J].科技情报开发与经济,2010(24).

[3] 朱学伟，尹钊.建筑内部消防设计中若干问题的探讨[J].科技风，2011（1）.