13多层框架结构解析

框架结构设计难点解析钢筋混凝土框架结构由梁和柱所组成,是一种抗震、抗风较好的结构体系,这种体系的侧向刚度小,平面布置灵活,易于满足建筑物设置大房间的要求,在工业与民用建筑中被广泛应用.但常因设计不当而造成施工环节质量难以保证,给工程安全留下隐患,现从以下几个方面阐述框架结构设计时应注意的问题.1框架计算简图的确定1.1无地下室的多层框架房屋1)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》GB50010-200(以下简称《结构规范》)第7.3.11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.2)基础埋深较大时为了增加房屋底部的整体性,减小位移有时在0.000m附近设置基础连系梁.将基础连系梁以下的部分看作底层,柱的H值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.1.2带地下室的多层框架房屋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》GB50011-2001(以下简称《抗震规范》),都没有明确地提出具体位置,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基础宽度和面积的计算在计算基础宽度或面积时,往往由于力学模型不明确或考虑问题不周详,导致基础宽度或面积不足.如墙体上作用有较大集中力的情况,当墙体上有较大的集中力作用时,通过墙体和基础可将集中力向地基扩散,但这种扩散是有一定范围的,且基底土反力并不均匀分布.若设计时用该集中力除以墙段长度得到的平均线荷来确定基础宽度,则导致局部基础宽度不足.因此,必须加大基础宽度以满足地基承载力的要求.通常采用局部调整系数调整基础宽度的方法解决此类问题.目前常用的框架结构空间分析计算软件都是以整幢楼的梁、柱整体参加工作进行计算分析的,对部分梁而言,尽管相交梁截面尺寸不同,相互之间却不存在主、次梁关系,设计人员在绘制施工图时,应注意配筋形式与受力分析相匹配.框架结构经空间分析程序电算,所有按主梁输入模型的梁是整体工作的,部分梁将产生扭转问题.一些三维空间分析软件,虽已调整梁的抗扭刚度,但计算出来框架边梁扭矩筋仍很大,因程序不计楼板对梁的约束作用(即实际扭矩设计算值那么大),实际受力与计算模型不符.可把次梁支座改为铰支座,并配以构造处理.框架梁的抗剪配筋施工图绘制时,往往为省事,而不查阅构件配筋打印资料,仅以配筋简图进行设计,并通常对简图上梁端加密区箍筋放大一倍间距置于跨中,此法如遇该梁上次梁集中力较大,剪力包络图趋于平缓,就会产生加密区外箍筋抗剪不足,导致结构不安全.3钢筋混凝土保护层厚度的取值混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀,并保证钢筋的粘结锚固性能,直接影响构件的耐久性和钢筋的受力性能,但由于设计人员的不重视,常会出现以下问题:1)梁或柱中,只注意到主筋的保护层厚度,而忽略了箍筋的保护层厚度,造成箍筋外露或保护层厚度不足;2)主梁与次梁交叉处、主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确,造成板负筋保护层厚度不足或构件有效截面高度损失,直接影响到构件的安全性;3)地上部分与地下部分的柱子因所处的环境条件不同,根据规范要求,应采取不同的保护层厚度.因此,设计时应注意:1)正确处理构件内各类钢筋的相互关系,按钢筋的正确位置确定构件内钢筋的保护层厚度及构件有效截面高度,并进行构件的截面设计.首先根据规范要求确定梁柱内箍筋的保护层厚度,即确定箍筋的正确位置,主筋的保护层厚度可采用a+d(1a为箍筋保护层最小厚度,d1为箍筋直径),并大于规范规定的最小厚度,以此确定主筋的正确位置;根据各种钢筋的正确位置,确定相关构件的有效截面高度并进行配筋计算,在施工图中标出相关构件中钢筋的位置.2)正确区分同一构件所处的环境条件,区别对待不同环境下的混凝土保护层厚度.地下部分的柱子可将其断面加大,满足其保护层厚度的要求,同时保证柱子钢筋上下位置的一致性,满足钢筋受力要求.4框架结构抗震构造措施4.1梁的抗震构造1)梁截面尺寸:为了防止梁发生斜裂缝破坏、斜压型脆性破坏,框架梁截面尺寸必须满足如下要求:梁的截面宽度与高度之比为b/h≥0.25,且b不宜小于200mm,也不宜小于1/2柱宽;同时应满足高跨比ln/h≥4;梁最大平均剪应力为V/bh0≤0.20fc.其中,b、h、h0分别为梁截面宽度、高度、有效高度;V为梁端组合剪力设计值;fc为混凝土轴心抗压强度设计值.2)梁的配筋率:为了保证梁的变形能力,使框架结构具有较好的抗震性能,梁端纵向受拉钢筋的配筋率应能使梁端截面的受压区相对高度满足以下要求:一级框架x≤0.25h0;二级框架x≤0.35h0,同时,纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%.3)梁的箍筋:为了保证梁有足够的延性,提高塑性铰区压区混凝土的极限压应变值,并防止在塑性铰区内最终发生斜裂缝破坏,在梁端纵筋屈服范围内加密封闭式箍筋,对提高梁的变形能力十分有效.同时,为了防止压筋过早压曲,应严格遵照《抗震规范》限制箍筋的间距.4)梁内纵筋锚固:在反复恒载作用下,在纵向钢筋埋入梁柱节点的相当长度范围内,混凝土与钢筋之间的粘结力将发生严重破坏,因此应注意在地震作用下框架梁中纵向钢筋的锚固长度,一般应比《结构规范》中所规定的受拉钢筋基本锚固长度大.4.2柱的抗震构造措施1)柱截面尺寸:柱的平均剪应力太大,会使柱产生脆性的剪切破坏.平均压应力或轴压比太大会使柱产生混凝土压碎破坏,为了使柱有足够的延性,柱截面尺寸应符合以下要求:柱截面的长边应小于柱净高的1/4,且柱截面的宽度不宜小于300mm;当剪压比保持较低时,可获得较好的延性,为此柱端截面的平均剪应力一般宜小于3N/mm.2)柱纵向钢筋的配置:柱中纵向钢筋宜对称配筋:为了保证柱有足够的延性,柱的最小配筋率必须满足《抗震规范》要求;纵向钢筋的接头,一级框架应采用焊接接头;二级宜采用焊接接头,而底层柱根应焊接;三级可采用搭接,而底层柱根宜焊接;直径大于32mm的钢筋必须采用焊接.在纵向钢筋连接区段内宜加密箍筋,防止纵向钢筋的压曲,增加粘结强度.3)柱的箍筋:在地震力的反复作用下,柱端钢筋保护层往往首先碎落,这时,如无足够的箍筋约束,纵筋就会向外膨曲,柱端破坏.箍筋对柱的核心混凝土起着有效的约束作用,提高配箍率可以显著提高受压混凝土的极限压应变,从而有效增加柱的延性.因此设计人员应遵照《抗震规范》对框架柱的箍筋构造要求.5结论总之,以上提出的都是些框架结构设计中出现的易疏忽的问题.一旦处理不好或计算过程中未加考虑便会导致结构不合理,甚至结构不安全.设计人员在精于结构电算分析的同时,更应注意到以上所提到的在设计过程中碰到的类似问题,使施工图的设计更完善,保证结构的安全.。

多层建筑框架结构设计的问题分析摘要：我国经济的繁荣带来了城市建筑事业的蓬勃发展，也对建筑业从业人员的设计水平及建筑物的安全性能有了进一步革新和提升。

现阶段就结构设计而言，多层框架建筑结构设计被普遍的运用于各种多层建筑工程中。

作者主要就多层框架建筑结构设计中需要注意的几点问题展开论述。

关键词：多层建筑；框架结构设计；抗震1框架结构设计所面临的问题在当前建筑业所常用的框架结构设计中，框架结构在设计过程中往往存在一些问题，使得建筑结构的质量受到很大程度的影响，严重影响了建筑物的安全性，为此若想促进框架结构在设计领域的普遍运用，并充分发挥框架结构所具有的相对优势，就必须确保框架结构设计的质量，需要在设计过程中加以改正和完善。

其受设计中计算结构精准度的影响，建筑结构设计中条形基础的宽度以及条形基础的面积受与实际需求存在一定的偏差。

当条形基础面积不足时，在有较大的并且相对集中地作用力通过墙体向地基进行不均匀扩散时，对建筑结构的基础地基将形成一定不良的影响，为此在进行设计时必须对受力模型进行精准的计算，避免不均匀作用力对基础所造成的不良影响，影响建筑结构的稳固性。

目前常用的框架结构空间分析计算软件都是以整幢楼的梁、柱整体参加工作进行计算分析的，对部分梁而言，尽管相交梁截面尺寸不同，相互之间却不存在主、次梁关系，设计人员在绘制施工图时，应注意配筋形式与受力分析相匹配。

框架结构经空间分析程序电算，所有按主梁输人模型的梁是整体工作的，部分梁将产生扭转问题。

2 独立基础荷载取值在多层框架房屋结构设计当中一般情况下多采用柱下独立基础作为建筑结构设计中的基础地基设计形式，但在《抗震规范》根据建筑物的层数以及地基持力层是否具有软弱粘性土层为标准，对建筑基础地基所能够承载的抗震承载力不进行特殊的要求，因此建筑房屋设计人员在进行基础地基设计时缺乏对抗震承载力的考量，由此导致了设计人员在进行具体设计时，对建筑物的风荷载也同样缺乏必要的考量。

第13章钢筋混凝土多层框架结构常见问题解答1．什么是框架结构？框架结构的特点如何？答：框架结构是一种由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋建筑结构框架结构的特点是：建筑平面布置灵活，可以形成较大的使用空间以满足车间、餐厅、实验室、会议室、营业室等要求。

框架结构的组成简单，只有框架柱和框架梁两种基本构件组成，便于构件的标准化、定性化，可以采用装配式结构也可以采用现浇式结构。

框架结构广泛在多高层建筑中应用，它的特点是建筑平面布置灵活，可以形成较大的使用空间以满足车间、餐厅、实验室、会议室、营业室等要求。

框架结构的组成简单，只有框架柱和框架梁两种基本构件组成，便于构件的标准化、定性化，可以采用装配式结构也可以采用现浇式结构。

2．框架柱常用的柱网尺寸和空间高度的范围如何？答：框架柱常用的柱网尺寸和空间高度的范围：民用框架结构房屋常用的柱网尺寸一般在6～9米之间，工业建筑的柱网尺寸一般在6～12米之间。

房屋使用中的空间高度要求—层高决定了柱的高度，民用框架结构房屋的层高一般在3～6米之间；工业建筑的层高一般在4～6米之间。

3．框架承重体系按结构体系承受和传递竖向荷载的方式不同可划分为哪三种类型？各有什么特点？答：框架承重体系按结构体系承受和传递竖向荷载的方式不同一般分为横向框架承重方案，纵向框架承重方案和纵横向框架混合承重方案三种类型。

（1）横向框架承重体系横向框架承重体系的结构布置见图13-2a。

这种承重体系是将楼盖传来的竖向荷载全部由横向框架梁承担，而纵向框架梁仅承受自重和梁上维护墙体的重量。

这样，横向框架梁的截面尺寸要比纵向框架梁的大，因此梁的横向框架的刚度也比较大，从而有利于提高房屋的横向侧移刚度。

由于横向跨度小于纵向，故而楼板的跨度较为经济合理。

（2）纵向框架承重体系纵向框架承重体系的结构布置见图13-2b。

这种承重体系是将楼盖传来的竖向荷载全部由纵向框架梁承担，而横向框架梁仅承受自重和梁上维护墙体的重量。

多层框架梁结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握多层框架梁结构的基本概念和组成，理解其在我国建筑结构中的应用和重要性。

2. 使学生了解多层框架梁结构的受力特点，掌握梁柱节点、框架结构内力分析方法。

3. 引导学生掌握多层框架梁结构的设计原则和步骤，了解相关设计规范。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识，解决多层框架梁结构设计过程中遇到的实际问题。

2. 提高学生运用专业软件（如AutoCAD、PKPM等）进行多层框架梁结构设计和绘图的能力。

3. 培养学生团队协作和沟通表达能力，能够就多层框架梁结构设计问题进行有效讨论。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对土木工程专业的热爱和责任感，激发学生为我国建筑事业发展贡献力量的信心。

2. 引导学生树立正确的工程观念，注重工程质量，养成良好的职业道德。

3. 培养学生勇于面对挑战，敢于创新，追求卓越的精神风貌。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够独立完成多层框架梁结构的设计计算和分析。

2. 学生能够熟练运用专业软件进行多层框架梁结构的绘图和方案设计。

3. 学生能够针对具体工程案例，进行多层框架梁结构的优化和改进。

4. 学生在团队项目中，能够发挥个人优势，积极参与讨论，提高团队整体设计水平。

二、教学内容1. 多层框架梁结构基本概念与组成- 框架结构分类及特点- 梁柱节点类型及受力性能- 多层框架结构体系与应用2. 多层框架梁结构受力分析- 框架结构内力分析方法- 弯矩分配法及改进算法- 矩阵位移法原理及应用3. 多层框架梁结构设计原则与步骤- 设计规范及标准- 梁柱截面尺寸确定- 结构荷载及组合- 结构计算简图及内力分析4. 多层框架梁结构设计实例分析- 简化计算方法及工程实例- 结构优化与改进- 节点设计与构造5. 多层框架梁结构绘图与软件应用- AutoCAD绘图技巧- PKPM软件操作与建模- 结构分析及设计结果输出6. 团队项目实践与讨论- 项目任务分配与协作- 结构设计报告撰写- 项目成果展示与评价教学内容安排与进度：1-2周：多层框架梁结构基本概念与组成3-4周：多层框架梁结构受力分析5-6周：多层框架梁结构设计原则与步骤7-8周：多层框架梁结构设计实例分析9-10周：多层框架梁结构绘图与软件应用11-12周：团队项目实践与讨论三、教学方法为了提高教学效果，激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：教师通过生动的语言、形象的比喻和具体的案例，对多层框架梁结构的基本概念、受力分析和设计原则进行讲解，使学生系统掌握课程内容。

第十三章多层框架结构学习目标通过本章学习应了解框架结构体系选择方法、结构布置原则及计算简图的确定，并应掌握竖向荷载作用下框架内力分析的分层法和二次弯矩分配法，水平力作用下框架内力分析的D值法等内力和变形的近似计算方法。

熟悉和领会荷载效应组合的原则、构件截面设计的方法及框架结构的构造要求。

第一节框架结构体系及布置我国《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3一2002把10层及10层以上的房屋定义为高层建筑，一般认为10层以下房屋属于多层建筑。

一、框架结构体系（一）框架结构组成框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础（图13-1）。

框架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完全相同的，有时因工艺和使用要求，也可能在某层抽柱或某跨抽梁，形成缺梁缺柱的框架（图13-1b）。

（二）框架结构类型1、纯(全)框架结构整个房屋全部采用框架结构的称为纯(全)框架结构。

框架结构根据施工方法的不同可分为整体式、装配式和装配整体式三种。

（1）整体式框架又称全现浇框架，它由现场支模浇注而成，整体性好，抗震能力强。

（2）装配式框架的梁、柱等构件均为预制，施工时把预制的构件吊装就位，并通过节点进行连接。

（3）装配整体式框架兼有整体式和装配式框架的优点，预制构件在现场吊装就位后，通过在预制梁上浇注叠合层等措施，便框架连成整体。

2、底层框架结构底层框架结构房屋是指底层为框架-抗震墙结构(图13-2)，上层为承重的砌体墙和钢筋混凝土楼板的混合结构房屋。

3、内框架结构房屋内部由梁、柱组成的框架承重，外部由砌体承重，楼(屋)面荷载由框架与砌体共同承担(图13-3)。

这种框架称为半框架或内框架结构。

（三）框架结构布置按照结构布置不同，框架结构可以分为横向承重、纵向承重和纵横双向承重三种布置方案。

二、变形缝 1、沉降缝不同或因地基存 在差异而有可能产生过大的不均匀沉降时，应设沉降缝将建筑物从基础至屋顶全部分开，使得各部分能够自由沉降，不致在结构中引起过大内力，避免混凝土构件出现裂缝。

多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理作者：张燕来源：《城市建设理论研究》2013年第23期摘要：多层建筑结构框架结构设计工作中经常会出现基础梁设置、框架结构梁设计、薄弱层处理、框架结构计算简图等多方面的问题，本文针对这些问题进行了详细的分析，并提出了具体的处理方法。

【关键词】框架结构；结构设计；处理措施中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：一、多层建筑结构设计的框架结构问题1．在框架结构设计中，忽视纵向框架设计。

根据建筑抗震设计要求，水平的地震作用应该按照两个主轴方向的抗侧力构建来承担。

但是在一些结构设计中设计人员只对纵向普通的连续梁进行设计，导致框架中的纵筋配置和梁柱的节点无法满足框架抗震的构架要求。

因此常出现梁的支座负筋，跨中纵筋配筋配置不足的现象。

也就是说，在进行框架结构设计时，设计者要将纵向框架与横向框架放于同等重要的位置。

2．设计时因为对板受力状态认识不全面，或者为了计算方便，简单的将双向板按照单向板来进行计算，使得计算假定与实际受力情况不符，从而导致了长方向上配筋过大，短方向上仅按构件配筋，造成了配筋严重不足，致使了板出现裂缝。

3.施工图达不到规定要求一些设计人员制作施工图时，制作图纸“偷工减料”设计粗糙简单，漏缺施工图中应有的大图样、系统图等相关剖视图；施工图设计表述不全面，细节大洋不详细，不能完全反应工程的全貌；还有一些重要的设计依据、设计参数、安全等级、工程类别、耐火等级以及防火校方处理等在设计施工图总说明中没有交代清楚或没有标明。

4.结构设计工作中态度问题在现阶段由于各级单位设计工作量较大，任务比较繁重，加上甲方要求比较急等等方面的原因，使得建筑工程的结构设计往往变成了速成品。

另外，设计人员的业务设计水品也是参差不齐，致使建筑工程的结构设计质量不可避免的出现了这样那样的问题。

建筑物既要实现其本身的使用价值、商业价值，还有实现其重要的社会功能。

建筑结构设计本身就是一项关乎人民财产安全的大事，关乎建筑单位投资大小以及经济效益息息相关。

详解框架结构设计原理框架结构是多层建筑物最经常使用的结构形式之一，该结构以其传力明确而简捷的特点，被结构发明家所青睐。

主塔的构件受力形式以受弯为主，杆件可以采用各种延性材料，形成钢框架、钢筋混凝土框架、劲性混凝土框架、木框架等多种框架形式。

不论哪一种，其宏观剪应力状况是相同的。

在这里，以钢筋铸铁框架为例，阐述框架结构的各种特点。

框架结构房屋的在结构上组成框架结构的组合成包括梁、板、柱、以及基础。

梁与柱的节点为从刚节点，个别情况下做成半铰节点。

柱的基础多为刚性节点基础，有时做成铰节点。

框架结构属于超静定结构，在力学计算中，通常称之为刚架。

柱基座是框架的主要承重构件、抗侧向力构件，是框架的关键性构件。

框架结构的柱多为矩形，从室内看，一般突出于墙面。

近几年，随着计算技术的发展，也随着入们对于室内空间要求的提高，异型柱逐渐流行，“L”、“T”、“十”状的柱也有使用。

在一些大型建筑中，圆形柱也有采用。

梁梁在框架中起着双重作用，一方面梁承接着板的荷载，并将其传递至柱上所，并进而通过柱联结至基础；另一方面，梁也在协调着柱的内力，与柱共同承担竖向与发展水平荷载，这在框架各种荷载作用下的弯矩与剪上能，可以清楚地看到。

框架与框架之间的梁称为联系梁，理论上联系汪不承担荷载，仅仅连接框架。

实际上，联系梁也要调整框架不均匀的受力光滑作用，促使框架受力愈加均衡。

同时部分联系梁也着板所传来的荷载。

板瓦片板是不仅直接承担垂直荷载的构件，而且对于水平荷载，板所起到的作用也是十分重要的。

板是重要的确保板框架结构空间刚度的构件——板的平面内刚度极大，甚至可以被普遍认为是无穷大，因此可以起到对于各个柱所承担的侧向进行整体协调的作用，还可以有效平衡各个框架之间的受力不均匀。

在楼梯间处，由于没有连续的梁柱，生活空间刚度大大折减，要靠四角的存储空间柱来稳固这一不利空间，因此很多技术人员将楼梯间楼梯间四角的柱设计成相对较大的尺度。

梁与板一般采用钢筋混凝土整体钢筋，才能保证这些空间刚度，环保楼板不能满足要求，因此对于抗震地区，现浇楼板是必须的。