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来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文 发布时间：2012-09-05浏览：117次
摘要：通过工程模型的对比分析，证明了多层框架结构的次梁布置对结构整体刚度的影响，进而影响结构的抗震。为框架结构尤其是平面狭长的框架结构设计提供参考。
关键词：次梁；刚度；抗震；结构布置
框架结构因为具有建筑平面布置灵活、房间空间大等优点，在工业厂房及公共建筑中有着广泛的应用。一般而言，框架结构就其承重方案一般有三种：横向承重，纵向承重和双向承重。对应的次梁布置方式分别为沿纵向布置，沿横向布置和双向布置（即十字梁或井字梁）。
当框架结构的主要结构构件框架柱、框架梁尺寸确定的情况下，次梁对结构整体抗震设计有何贡献呢？目前有不少的工程设计人员持有以下观点：设计中次梁不参与抗震，其布置方式对框架结构整体抗震没有影响。此观点的主要依据是在早期结构设计阶段，框架结构的抗震设计计算为手算，次梁只考虑其导荷作用，不考虑其对主体结构的刚度贡献。手算设计的框架结构在使用过程中也没有出现大范围的问题。实践经验从侧面支持了该观点。但是不能说这种观点在工程设计中是完全正确的，次梁是客观存在的，必然对整体刚度有影响。忽略次梁对结构整体刚度的影响只是限于当时的设计手段，对计算模型进行了很大程度的简化。
近年来计算机辅助设计软件的成熟，为准确评价次梁对整体刚度的影响提供了条件。笔者曾经设计过各种体型的多层框架结构，从长宽比不大的矩形到狭长的一字型。总结设计过程的体会，笔者认为在框架结构中，次梁本身截面设计确实不需要考虑抗震作用的，但是次梁对整体框架的刚度贡献和抗震变形分析还是有影响的。下面我们通过一个简化的工程设计进行次梁对整体刚度的定性分析。
设定工程为三层框架结构，层高均为3.3m。计算软件采用由中国建筑科学研究院开发的计算机辅助设计PKPM系列软件：STAWE2010版（2011年9月
图1.1标准层结构布置图
升级）。各计算模型除次梁（截面均为250x600）布置方式不同外，其他计算参数相同。标准层框架梁和框架柱结构布置图见图1.1(横向框架梁截面为300x600，纵向框架梁截面为300x800，框架柱截面为500x500,均居中布置，楼板均为100mm厚现浇板；混凝土的强度等级均为C30)。PKPM设计参数的总信息见图1.2，地震信息见图1.3。
图1.2PKPM计算总信息
图1.3PKPM计算地震信息
模型编号及说明：
A:将次梁定义为PKPM结构布置中的“次梁”（只考虑次梁的导荷作用，不考虑对主体结构的刚度贡献）输入，每跨沿纵向布置一道次梁，二等分横向框架梁。
B:将次梁定义为PKPM结构布置中的“次梁”输入，每跨沿横向布置一道次梁，二等分纵向框架梁。
C:将次梁定义为PKPM结构布置中的“主梁”（既考虑次梁的导荷作用，又考虑其对主体结构的刚度贡献，计算中考虑主梁和次梁的空间作用）输入，每跨沿纵向布置一道次梁，二等分横向框架梁。
D: 将次梁定义为PKPM结构布置中的“主梁”输入，每跨沿横向布置一道次梁，二等分纵向框架梁；
E: 将次梁定义为PKPM结构布置中的“主梁”输入，每跨沿横纵向各布置一道次梁，二等分纵横向框架梁，即十字梁；
F: 将次梁定义为PKPM结构布置中的“主梁”输入，每跨沿横向布置两道次梁，三等分纵向框架梁；
各模型下前三振型的周期及最大层间位移角摘录于表1.1中。
表1.1各计算模型下的参数对比
模型编号考虑扭转耦联时的振动周期(秒)最大层间位移角
X,Y方向的平动系数X方向
第一振型第二振型第三振型Y方向
A0.48190.43120.42381/1248
1.00(0.00+1.00)0.00(0.00+0.00)1.00(1.00+0.00)1/926
B0.47780.42270.42021/1270
1.00(0.00+1.00)0.00(0.00+0.00)1.00(1.00+0.00)1/941
C0.50650.44600.42311/1253
1.00(0.00+1.00)0.00(0.00+0.00)1.00(1.00+0.00)1/828
D0.47580.43510.42311/1168
1.00(0.00+1.00)1.00(1.00+0.00)0.00(0.00+0.00)1/950
E0.51060.44700.44411/1123
1.00(0.00+1.00)0.00(0.00+0.00)1.00(1.00+0.00)1/816
F0.48700.45650.43341/1053
1.00(0.00+1.00)1.00(1.00+0.00)0.00(0.00+0.00)1/908
模型计算结果分析：
1.对比模型A和C，B和D的计算结果，我们可以看出将次梁定义为PKPM结构布置中的“次梁”输入和将次梁定义为PKPM结构布置中的“主梁”输入对结构的整体刚度有不同的影响；
2.对比模型C、D和E的计算结果，可以看出D模型的次梁布置是三个模型中最好的。此时结构前三个振型的整体空间振动呈现为“平平扭”，这是模型调整的一个大控制方向，同时两方向的最大层间位移角相对最为接近。
3.对比模型B、D和F的计算结果，我们可以看出虽然模型D和F都使得结构前三个振型的整体空间振动呈现为“平平扭”，但是对于模型B而言,模型D使得X方向最大层间位移角变大，Y方向最大层间位移角减小，模型F却使得X、Y两方向的最大层间位移角均增大。
虽然该工程案例的设计存在着一定的片面性，但是通过比对，我们可以定性的得出以下结论：框架结构中的次梁布置对结构整体刚度有影响，进而影响结构整体的抗震变形，不宜忽略，设计中应将次梁定义为PKPM结构布置中的“主梁”输入。同时，框架结构，尤其是长宽比较大的狭长框架结构，次梁宜布置在刚度较弱方向。
【参考文献】
【1】 GB50010-2010混凝土结构设计规范【S】.
【2】GB50011-2010建筑抗震设计规范【S】.
【3】JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程【S】.
【4】戴自强.钢筋混凝土房屋结构（第三版）【K】.天津：天津大学出版社，2002.
《浅谈多层框架结构中次梁的设计》
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文章名称： 浅谈多层框架结构中次梁的设计
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