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来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文 发布时间：2012-09-11浏览：23次
摘要：结合笔者从事结构设计室实践以及某框架结构设计实例，对该类建筑的结构设计进行剖析，总结了框架结构体系选择的因素及适用范围，提出框架结构平面及竖向布置要点，为同类工程结构设计提供参考。
关键词：框架结构；结构设计；平面及竖向布置；结构布置
1． 工程概况
某综合楼规划用地面积29001.22㎡，总建筑面积28550.55㎡，计入容积率总建筑面积21836.36㎡，地下室面积6667.19㎡，建筑占地面积4172.32㎡，综合容积率0.78，绿化率37.64%。综合楼建筑面积17296.2㎡。一类高层及所有地下室为一级,二类高层为二级，该综合楼建筑层数为地上9层，地下1层；建筑最大高度41.6米。建筑结构形式为钢筋混凝土框架结构，建筑结构的类别为丙类，抗震设防烈度为6度（抗震设防措施按6度）；建筑耐久年限等级为二级，使用年限50年。
2． 框架结构体系选取
对于同一个建筑来说，可选取的结构类型多种多样，而关键是要选取既经济又结构受力合理的结构体系才是关键，而如何合理地选取结构体系是一个重要课题。而框架结构体系是介于砌体结构与框架-剪力墙结构之间的可选结构体系。框架结构设计应符合安全适用、技术先进、经济合理、方便施工的原则，结合笔者的结构设计经验，对于框架结构体系选取需要考虑的因素进行了总结归纳。
（1）考虑建筑功能的要求，例如多层建筑空间大、平面布置灵活时。（2）考虑建筑高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件等因素。（3）框架结构对于非抗震设计时用于多层及高层建筑。抗震设计时一般情况下框架结构多用多层及小高层建筑（7度区以下)。（4）框架结构由于其抗侧刚度较差，因此在地震区不宜设计较高的框架结构。在7度(0.15g)设防区，对于一般民用建筑，层数不宜超过10层，总高度不宜超过28米。在8度（0.3g）层数不宜超过5层，总高度不宜超过20米，结合笔者工程实践表明，超过以上数据时虽然计算指标均满足规范要求，但是不经济。
3． 结构体系设计
建筑柱网尺寸应当根据建筑类别等进行确定，其常用的柱网有内廊式和等跨式两种。按照抗震设计规范要求，对于内廊式的边跨跨度一般为6~8m，而对于中间跨跨度为2~4m，等跨式的跨度一般为6~12m。对于教学楼来说可采取小柱网和大柱网两类。
结合实践，为了保证框架结构的抗震安全，结构应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等性能。设计中应合理布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应;平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性;结构的侧向刚度宜均匀变化。竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小(不应在同一层同时改变构件的截面尺寸和材料强度)，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
框架结构宜设计成双向梁柱刚架体系以承受纵横两个方向的地震作用或风荷裁.特殊情况下也可以采用一向为刚架，另一向为铰接排架的结构体系。但在铰接排架方向应设置支撑或抗震墙，以保证结构的承载力、刚度和德定。尤其是对于抗震设计的框架结构，不宜采用单跨框架。如果不可避免的话，可设计为框架-剪力墙结构，多层建筑也可仅在单跨方向设置剪力墙。后者框架结构部分的抗震等级应按框架结构选用、而剪力墙部分的抗震等级应按框架-剪力墙结构选用。
框架结构按抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重之混合形式，框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。对于小高层结构体系笔者建议适宜采用框架结构，首先尽可能将过于狭长的结构用伸缩缝脱开，如果建筑专业不允许，可通过加大端部开间的抗侧刚度达到限制结构扭转效应的目的.具体可将边框架的角柱断面增大，加大框架梁的高度，如条件允许，中同增加框架住，既增加框架的跨数。这些方法可以显著增加结构的抗扭刚度。
4． 框架结构设计要点
4.1角柱的处理
位于建筑平面的凸角部、与柱的正交两个方向各只有一根框架粱与之相连接的框架柱。而位于建筑平面的凹角处，若柱的四边各有一根框架梁与之相连，则可不按角柱对待。考虑到角柱承受双向地震作用，扭转效应对内力影响较大且受力复杂等，抗震设计中对其抗震措施和抗震构造措施有一些专门的要求。
4.2梁的挠度或裂缝宽度较大时的处理
当梁的挠度不满足规范要求时，可增加梁高或采用梁起拱的措施来解决。不要增加梁宽或加大纵筋。当梁的裂缝宽度不满足规范要求时，首先在保证钢筋面积不变的情况下钢筋根数增加而直径减小，或者在钢筋相同外形情况下降低钢筋级别.。
4.3非框架梁箍筋不加密
（1）非框架梁主要承受竖向荷载作用，有无抗震设计均不考虑延性，梁端箍筋不加密，其箍筋按内力计算确定，不要求135度弯钩及10倍直径直段。当利用程序自动形成施工图时应选择非抗震计算。（2）施工图设计时，应根据计算结果配筋，不应随意增加钢筋根数、直径或改变钢筋等级，否则有可能不满足规范要求，使梁出现超筋破坏。对于框架梁来说，地震时当梁出现塑性铰时有可能会是“混凝土铰”。
4.4凹凸不规则或楼板局部不连续时的处理
凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型。当楼板平面过于狭长、有较大的凹入和开洞而使楼板有过大削弱时，楼板有可能产生显著的平面内变形，这时应在设计中考虑楼板削弱产生的不利影响。如在结构分析中考虑柔性或弹性楼板计算模型、采取相应的楼板加强构造措施等。对于错层结构，如错层超过梁高，应按楼板开洞考虑。
4.5软弱层的处理
软弱层是指楼层的侧向刚度小于相部上一层的80%或小于其上相邻三个楼层侧向刚度的80%；除顶层外，局部缩进的水平尺寸大于相邻下一层的25%，软弱层属于“侧向刚度”不规刚。楼层的侧向刚度计算应采用弹性阶段层间剪力除以层间位移。调整楼层侧向刚度可以采用增大本层侧向刚度或减小上部楼层侧向刚度的方法。
5． 结构计算分析
对于结构设计来说，对结构进行合理的结构布置与建模后，对结构计算结构的分析判断加以调整是结构设计人员关键工作之一。结合工程实践经验，笔者总结了对于框架结构来说几点重点的计算结果分析。
5.1需检查的计算结果数据
（1）一般多层框架结构的柱截面是由水平地震作用下为满足位移（抗侧力刚度)确定，高层框架一剪力墙结构的柱截面一般是由柱轴压叱要求确定；（2）控制刚度比是为了避免竖向刚度突变，形成薄弱层；（3）通过剪重比来控制楼层的最小地震剪力，保证结构的安全；（4）控制结构的扭转程度，避免地震作用下扭转对结构造成的不利影呐；（5）对于多层建筑可不考虑周期比，但基本自振周期不能以扭转为主。对于高层建筑应满足《高规》第4.3.5条规定；（6）《高规》第5.4.4条给出了刚重比的限值。控制刚重比的目的是为了控制结构的稳定性，避免结构产生整体失稳。
5.2计算结果特征
（1）结构自振周期。正常情况下，非耦联计算地震作用时，对于框架结构基本自振周期一般按照公式T1=(0.12～0.15)N计算，其中N为结构计算层数。当结构计算周期偏离上述值太远，应当考虑本工程刚度是否合适，必要时调整结构截面尺寸。
（2）结构振型。正常计算结果的振型曲线多为连续光滑曲线，当沿竖向有非常明显的刚度和质量突变时振型曲线可能有不光滑的畸变点。框架结构的基本振型为剪切型。
（3）结构位移。对于框架啊结构来说，往往结构的位移起着控制作用。因此结构的弹性位移角需满足《抗规》第5.5.1条的要求，即层间位移角应1/550。此时位移是在“楼板平面内刚度无限大”假定条件下计算的，且应在单向水平地震作用时不考虑偶然偏心的影响。
（4）渐变性的判断。对于框架结构设计为竖向刚度、质量变化较均匀，在较均匀变化的外力作用下，其内力、位移等计算结果自上而下也应均匀变化，不应有较大的突变，否则应检查结构截面尺寸或输入数据是否正确、合理。
6． 结语
结合笔者从事建筑结构设计的工作经验，提出框架结构体系选取，同时为了保证框架结构的抗震安全，提出框架结构平面及竖向布置等相关设计要点以及计算结果的分析，为类似工程设计提供参考。
参考文献：
[1]吴宗泽．框架结构设计原则及应注意的问题[J]．中小企业管理与科技(上旬刊)，2010，31(06)：56～57.
[2]张恒．建筑框架结构设计中应注意的一些问题探讨[J]．民营科技，2010，25(03)：31～32.
[3]周俊，肖晓珊．建筑框架结构设计的技术措施与技巧探析[J]．建材与装饰(中旬刊)，2007，35(11)：78～79.
《框架结构设计实例及其技术探讨》
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