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1、第四章第四章 框架结构设计框架结构设计第一节第一节 框架结构的布置框架结构的布置 框架结构只能承受自身平面内的水平力，因此沿框架结构只能承受自身平面内的水平力，因此沿建筑的两个主轴方向都应设置框架。建筑的两个主轴方向都应设置框架。有抗震设防的框架结构，或非地震区层数较多的有抗震设防的框架结构，或非地震区层数较多的房屋框架结构，横向和纵向均应设计为刚接框架。设房屋框架结构，横向和纵向均应设计为刚接框架。设计成双向梁柱抗侧力体系。主体结构除个别部位外，计成双向梁柱抗侧力体系。主体结构除个别部位外，不应采用铰接。梁柱刚接可增大结构的刚度和整体性。不应采用铰接。梁柱刚接可增大结构的刚度和整体性。抗震设
2、计的框架结构不宜采用单跨框架。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。图图4 41 1为台湾集集地震十六层为台湾集集地震十六层RCRC高层建筑震害，高层建筑震害，倒塌的原因是单跨框架，结构冗余度不够。倒塌的原因是单跨框架，结构冗余度不够。图图4 41 1 台湾集集地震十六层台湾集集地震十六层RCRC高层建筑震害高层建筑震害 布置框架时，首先要确定柱网尺寸。框架的抗侧刚布置框架时，首先要确定柱网尺寸。框架的抗侧刚度除了与柱断面尺寸有关外，梁的断面尺寸对抗侧刚度度除了与柱断面尺寸有关外，梁的断面尺寸对抗侧刚度影响很大，但是由于抗震结构的延性框架要求，抗震框影响很大，但是由于抗震结构的延性框架要求，抗震
3、框架的梁不宜太强，因此抗震的钢筋混凝土框架柱网一般架的梁不宜太强，因此抗震的钢筋混凝土框架柱网一般不宜超过。柱网的开间和进深，可设计成大柱网或小柱不宜超过。柱网的开间和进深，可设计成大柱网或小柱网网(图图4 42)2)。大柱网适用于建筑平面要求有较大空间的。大柱网适用于建筑平面要求有较大空间的房屋，但将增大梁柱的截面尺寸。小柱网梁柱截面尺寸房屋，但将增大梁柱的截面尺寸。小柱网梁柱截面尺寸小，适用于饭店、办公楼、医院病房楼等分隔墙体较多小，适用于饭店、办公楼、医院病房楼等分隔墙体较多 的建筑。在有抗震设防的框架房屋中，过大的柱网将的建筑。在有抗震设防的框架房屋中，过大的柱网将 给实现强柱弱梁及延
4、性框架增加一定困难。给实现强柱弱梁及延性框架增加一定困难。大柱网小柱网图4-1图图4 42 2 柱网柱网 水平加腋bcbbbxxlxlxhc图图4 44 4 水平加腋梁水平加腋梁挑板bcebcb0.5bcbc图图4 43 3 框架梁柱轴线框架梁柱轴线 框架梁、柱中轴线宜重合。当梁柱中心线不能重框架梁、柱中轴线宜重合。当梁柱中心线不能重合时，在计算中应考虑梁荷载对柱子的偏心影响。为合时，在计算中应考虑梁荷载对柱子的偏心影响。为承托隔墙而又要尽量减少梁轴线与柱轴线的偏心距，承托隔墙而又要尽量减少梁轴线与柱轴线的偏心距，可采用梁上挑板承托墙体的处理方法可采用梁上挑板承托墙体的处理方法(图图4 43)
5、3)。梁、。梁、柱中心线之间的偏心距不宜大于柱截面在该柱中心线之间的偏心距不宜大于柱截面在该宽度的宽度的1/41/4。当为当为8 8度及度及9 9度抗震设防时，如偏心距大于该方向柱度抗震设防时，如偏心距大于该方向柱宽宽的的1/41/4时，时，可采取增设梁的水平加腋可采取增设梁的水平加腋(图图4-4)4-4)等措施。等措施。设置水平加腋后，仍须考虑梁荷载对柱子的偏心影响设置水平加腋后，仍须考虑梁荷载对柱子的偏心影响。框架结构按抗震设计时，不得采用部分由砌体墙承框架结构按抗震设计时，不得采用部分由砌体墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯及局部突出屋顶重之混合形式。框架结构中的楼、电梯及局部突出屋
6、顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。框架结构中有填充墙时，填充墙在应采用砌体墙承重。框架结构中有填充墙时，填充墙在平面和竖向的布置，宜均匀对称，一、二级抗震的框架，平面和竖向的布置，宜均匀对称，一、二级抗震的框架，宜采用轻质填充墙，或与框架柔性连接的墙板，二级且宜采用轻质填充墙，或与框架柔性连接的墙板，二级且层数不超过五层、三级且层数不超过八层、四级框架等层数不超过五层、三级且层数不超过八层、四级框架等情况才可考虑粘土砖填充墙的抗侧力作用，但粘土砖填情况才可考虑粘土砖填充墙的抗侧力作用，但粘土砖填 充墙应符合框架充
7、墙应符合框架-剪力墙的布置要求。剪力墙的布置要求。抗震设计的框架结构中，当楼、电梯间采用钢筋抗震设计的框架结构中，当楼、电梯间采用钢筋混凝土墙时，结构分析计算中，应考虑该剪力墙与框混凝土墙时，结构分析计算中，应考虑该剪力墙与框架的协同工作。如果在框架结构中布置了少量剪力墙架的协同工作。如果在框架结构中布置了少量剪力墙(例如楼梯间例如楼梯间)，而剪力墙的抵抗弯矩少于总倾覆力矩，而剪力墙的抵抗弯矩少于总倾覆力矩的的1/21/2时，则规范要求该结构按框架结构确定构件的抗时，则规范要求该结构按框架结构确定构件的抗震等级，但是内力及位移分析仍应按框架震等级，但是内力及位移分析仍应按框架-剪力墙结构剪力墙
8、结构进行，否则对剪力墙不利。如因楼、电梯间位置较偏进行，否则对剪力墙不利。如因楼、电梯间位置较偏等原因，不宜作为剪力墙考虑时，可采取将此种剪力等原因，不宜作为剪力墙考虑时，可采取将此种剪力墙减薄、开竖缝、开结构洞、配置少量单排钢筋等方墙减薄、开竖缝、开结构洞、配置少量单排钢筋等方法，以减少墙的作用，此时与墙相连的柱子，配筋宜法，以减少墙的作用，此时与墙相连的柱子，配筋宜适当增加适当增加。框架按支承楼板方式，可分为横向承重框架、纵向框架按支承楼板方式，可分为横向承重框架、纵向承重框架和双向承重框架承重框架和双向承重框架(图图4-5)4-5)。但是就抗风荷载和地。但是就抗风荷载和地震作用而言，无论
9、横向承重还是纵向承重，框架都是抗震作用而言，无论横向承重还是纵向承重，框架都是抗侧力结构。侧力结构。框架沿高度方向各层平面柱网尺寸宜相同。柱子截框架沿高度方向各层平面柱网尺寸宜相同。柱子截面变化时，尽可能使轴线不变，或上下仅有较小的偏心。面变化时，尽可能使轴线不变，或上下仅有较小的偏心。当某楼层高度不等形成错层时，或上部楼层某些框架柱当某楼层高度不等形成错层时，或上部楼层某些框架柱取消形成不规则框架时，应视不规则程度采取措施加强取消形成不规则框架时，应视不规则程度采取措施加强 楼层，如加厚楼板、增加边梁配筋。楼层，如加厚楼板、增加边梁配筋。框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体。抗框架结构的填充
10、墙及隔墙宜选用轻质墙体。抗震设计时，框架结构如采用砌体填充墙在平面和竖震设计时，框架结构如采用砌体填充墙在平面和竖向布置宜均匀对称，其布置宜符合下列要求：向布置宜均匀对称，其布置宜符合下列要求：避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成短柱避免形成短柱；减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。(a)横向(b)纵向(c)双向图4-4 框架承重方式图图4 45 5 框架承重方式框架承重方式 抗震设计时，填充墙及隔墙应注意与框架及楼板抗震设计时，填充墙及隔墙应注意与框架及楼板拉结，并注意填充墙及隔墙自身的稳定性；做到以下拉结，并注意填充墙及隔墙自身的
11、稳定性；做到以下几点几点:（1 1）、砌体的砂浆强度不应低于）、砌体的砂浆强度不应低于M5M5，墙顶应与框架，墙顶应与框架 梁或楼板密切结合；梁或楼板密切结合；（2 2）、填充墙应沿框架柱全高每隔）、填充墙应沿框架柱全高每隔50mm50mm左右左右(结合砌结合砌 体的皮数体的皮数)设设 拉筋，拉筋伸入墙内的长度，拉筋，拉筋伸入墙内的长度，6 6、7 7度不应小于墙长的度不应小于墙长的1/51/5且不应小于且不应小于700mm700mm，8 8、9 9度时宜沿墙全长贯通；度时宜沿墙全长贯通；62（3 3）、墙长大于）、墙长大于5m5m时，墙顶与梁时，墙顶与梁(板板)宜有拉结；墙高宜有拉结；墙高
12、超过超过4m4m时，墙体半高处时，墙体半高处(或门洞上皮或门洞上皮)宜设置与宜设置与 柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁，柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁，梁高梁高100100120mm120mm，纵向钢筋不少于，纵向钢筋不少于 ，分布，分布 筋为筋为 ，混凝土，混凝土C20C20；（4 4）、一、二级框架的围护墙和分隔墙，宜采用轻质）、一、二级框架的围护墙和分隔墙，宜采用轻质 墙体。墙体。833006第二节第二节 梁截面尺寸的确定及其刚度取值梁截面尺寸的确定及其刚度取值 梁截面尺寸应根据承受竖向荷载大小、跨度、抗梁截面尺寸应根据承受竖向荷载大小、跨度、抗震设防烈度、混凝土强度等
13、级诸多因素综合考虑确定。震设防烈度、混凝土强度等级诸多因素综合考虑确定。在一般荷载情况下，框架梁截面高度在一般荷载情况下，框架梁截面高度 可按可按(1/10(1/101/18)1/18)，且不小于，且不小于400mm400mm，也不宜大于，也不宜大于1/41/4净跨，净跨，不宜不宜小于小于1/4 1/4 ，且不应小于，且不应小于200mm200mm。为了降低楼层高度，或。为了降低楼层高度，或便于通风管道等通行，必要时可设计成宽度较大的扁梁。便于通风管道等通行，必要时可设计成宽度较大的扁梁。此时应根据荷载及跨度情况，满足梁的挠度限值，扁梁截此时应根据荷载及跨度情况，满足梁的挠度限值，扁梁截面高度
14、可取面高度可取 。bblh)18/115/1(bhbbbhbl式中式中 :柱截面宽度，圆柱截面宽度，圆形截形截 面取柱直径的面取柱直径的0.80.8倍；倍；、分别为梁截面宽度分别为梁截面宽度和高度；和高度；柱纵筋直径柱纵筋直径。采用扁梁时，楼板应现浇，梁中线宜与柱中线重合；采用扁梁时，楼板应现浇，梁中线宜与柱中线重合；当梁宽大于柱宽时，扁梁应双向布置；扁梁的截面尺寸当梁宽大于柱宽时，扁梁应双向布置；扁梁的截面尺寸应符合下列要求，并应满足挠度和裂缝宽度的规定：应符合下列要求，并应满足挠度和裂缝宽度的规定：cbbb2bcbhbbdhb16cbbbbhd 当梁高较小时，除验算其承载力外，尚应注意满当
15、梁高较小时，除验算其承载力外，尚应注意满足刚度及剪压比的要求。在计算梁的挠度时，可以扣足刚度及剪压比的要求。在计算梁的挠度时，可以扣除梁的合理起拱值，对现浇梁板，宜考虑梁受压翼缘除梁的合理起拱值，对现浇梁板，宜考虑梁受压翼缘的有利影响。的有利影响。为满足梁的刚度和承载力要求，节省材料和有利为满足梁的刚度和承载力要求，节省材料和有利建筑空间建筑空间,可将梁设计成加腋形式可将梁设计成加腋形式(图图4-6)4-6)。这种加腋。这种加腋梁在进行框架的内力和位移计算时，可采用等效刚度梁在进行框架的内力和位移计算时，可采用等效刚度代替变截面加腋梁的实际线刚度。代替变截面加腋梁的实际线刚度。加腋图4-5 加
16、腋梁LLKbLhhr图图4 46 6 加腋梁加腋梁 图图4 47 7 加腋梁线刚度加腋梁线刚度 当梁两端加腋对称时，其等效线刚度为：当梁两端加腋对称时，其等效线刚度为：式中式中:加腋梁中间部分截面的线刚度加腋梁中间部分截面的线刚度(图图4-7)4-7)；等效刚度系数，查表等效刚度系数，查表(表表4-1)4-1)。bbKKbK加腋梁等效刚度系数加腋梁等效刚度系数 表表4-14-1 r r0.00.00.40.40.60.61.01.01.51.52.02.00.100.101.001.001.251.251.341.341.471.471.571.571.641.640.200.201.001.001.521.521.761.762.162.162.562.562.872.870.300.301.001.001.781.782.212.213.093.094.164.165.195.190.400.401.001.002.002.002.622.624.104.106.326.328.928.920.500.501.001.002.152.152.922.924.894.898.258.
