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框架结构柱网尺寸的技术经济分析与确定原则_刘智健

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摘 要： 框架结构［１］具有很好的抗震性能， 能够提供宽敞而灵活的使用空间， 造价低廉、施工方便， 建筑造型的可塑空间大。在建筑设
计中， 只要选择了框架结构， 就面临柱网尺寸如何确定的问题。框架结构柱网尺寸的选择不仅需要符合建筑设计和使用的要求， 同时还
要保证经济合理、施工方便。定性和定量分析了影响柱网尺寸确定的主要因素： 工程造价、施工技术难易程度等， 得出了他们与柱网
科技创新导报 Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｈ ｅ ｒ ａ ｌ ｄ
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广大师生征集优秀稿件。
投稿须知 １．稿件应具有科学性、先进性和实用性，论点鲜明、论据充分、数据真实、逻辑严谨、文字准确、语句通顺。 ２．文章以２２００～２７００字为宜；文章标题字数在２０字以内；摘要、关键词、参考文献（按引用的先后顺序列于文末）等要素齐全。 ３．计量单位以国家法定计量单位为准；统计学符号须按国家标准《统计学名词及符号》的规定书写；标点符号使用准确；表格设计合
根据上述计算结果绘出结构工程造价 与柱网尺寸的关系图曲线（如图２）。
由上图曲线可知，Ｗ６＞Ｗ５＞Ｗ４＞Ｗ７＞ Ｗ３＞Ｗ８＞Ｗ２＞Ｗ９＞Ｗ１，６．６ｍ为最经济合 理柱距，６．０ｍ次之。
４ 结语 框架结构的柱网尺寸不应太小，对于
那 些 开 间 不 大 、层 高 不 高 、功 能 比 较 固 定 的 多层建筑，采用砖混结构就可以很好地满 足建筑的功能要求，造价要比框架结构低 得多；框架结构的柱网尺寸亦不可太大，大
（ ２ ） 工 程 造 价 。当 柱 网 尺 寸 较 小 时 ， 构 件 截面满足构造要求即可，所以其强度不能
充分发挥，造成材料浪费；当柱网尺寸较大 时，构件尺寸增大，结构的造价也可能提 高，故只有合理的柱网尺寸才能使造价最 低 、最 经 济 。
（ ３ ）施工技术难易程度。当设计柱网尺 寸较大时，必须在主梁之间加次梁，这导致 了混凝土用量及模板工程量的增加，模板 的平整度也不好控制，所以有可能既不经 济又增加了施工难度。
建 筑 科 学
屋（楼）面恒荷载为，屋（楼）面活荷载为；基本 风压；抗震设防烈度为８度；板厚取１００ｍｍ； 混凝土强度等级为Ｃ３０；梁和柱内钢筋采用 ＨＲＢ３３５，板内钢筋采用ＨＰＢ２３５。
为了便于分析，假定所设计的办公楼 开间数保持不变（共８跨），以单位面积上的 工 程 造 价 作 为 比 较 标 准 。依 据 建 筑 设 计 ， 其 柱网布置如图１所示，其中为柱距，分别取 ＝３６００，４２００，４８００，５４００，６０００，６６００，７２００， ７ ８ ０ ０ 和 ８ ４ ０ ０ ｍ ｍ 进 行 计 算 、分 析 讨 论 。
参考文献 ［１］ 王 心 田 ． 建 筑 结 构 体 系 与 选 型 ［ Ｍ ］ ． 上
海：同济大学出版社，２００３． ［２］ 何亚伯，杨海红，张海涛．建筑工程经济
与企业管理［Ｍ］．武汉：武汉大学出版 社，２００５． ［３］ 建筑结构荷载规范（ＧＢ５０００９－２００１）［Ｍ］． 北京：中国建筑工业出版社，２００２．
科技创新导报 ２０１０ ＮＯ．３１ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
建 筑 科 学
框架结构柱网尺寸的技术经济分析与确定原则
刘智健 １ 郑晖 ２ （ １ ． 开封天元网架工程有限公司 河南开封 ４ ７ ５ ０ ０ ４ ； ２ ．大连市市政设计研究院有限责任公司 辽宁大连 １ １ ６ ０ ０ ０ ）
３ 试验研究 试验计算模型为全现浇钢筋混凝土框
架结构体系，建筑为六层办公楼，层高３．６ｍ。
图１ 框架柱网布置图 表１ 框架结构截面设计工程量及造价
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２ 影响框架结构柱网尺寸的主要因素 在实际工程中，柱网尺寸的大小往往
不是通过单一的平面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ系就能确定的，尤
其 是 比 较 复 杂 的 建 筑 物 。影 响 框 架 结 构 柱 网尺寸选择的因素很多， 如使用功能、建筑 布 局 和 造 型 、工 程 造 价 、施 工 技 术 难 度 等 。
（ １ ） 建 筑 布 局 和 造 型 。一 幢 高 层 建 筑 中 ， 有的楼层可能是办公房间，有的楼层是旅 馆，有的楼层是公寓，底层可能是商场或某 行业的营业大厅，地下室还要做停车场及 设备用房等。这时， 确定建筑物的柱网就不 能仅从单一的功能去考虑，必须对建筑物 的各种功能进行权衡，找出既适应各种功 能又最经济合理的柱网。
尺寸的关系， 找出最合理的柱网尺寸。
关 键 词： 结构工程 柱网尺寸 影响因素 确定原则
中图分类号：ＴＵ２４７
文献标识码： Ａ
文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１０）１１（ａ）－００３６－０２
１ 引言 为了确定经济合理的柱网尺寸［２］，掌握
其规律性，需要对影响柱网尺寸的因素及 确定原则进行研究。为此， 首先分析了确定 框架结构柱网尺寸的影响因素及它们之间 的关系，再利用ＰＫＰＭ算出实际工程中不 同柱网尺寸时对应的建材消耗量及工程造 价，确定最为经济合理的框架结构柱网尺 寸。
理，推荐使用三线表；图片清晰，注明图题图号。 ４．投稿请使用ｗｏｒｄ格式并注明作者姓名、联系电话、工作单位、通讯地址、邮编、电子邮箱。 ５．本刊编辑部有权对所投稿件进行修改。 ６．本刊已被相关电子期刊等网络媒体所收录，本刊发表的文章将在网络媒体上全文发布。 ７．严禁一稿多投、剽窃或抄袭行为，否则一切后果由作者本人负责。
对以上９种不同柱网尺寸条件下的框 架结构进行设计，根据结构设计进行了技 术经济指标的计算和分析，其结果见表１， 次梁每隔两米横向布置， 其中混凝土、钢筋
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均按近似市场价计算，混凝土：３００元／，钢 筋：３８００元／。
柱距对梁的要求较高，不仅会增加工程造 价，还会占用更多的空间，减少空间使用 率 。对 于 像 展 览 厅 、体 育 馆 等 有 更 大 空 间 要 求的结构，框架结构已经不再是最佳选择， 这时，更经济的结构形式也许是钢屋梁或 者网架结构。
通过以上分析我们可以看出，任何一 种结构体系都有它的适用范围，在一定情 况下它是合理的，超出了它的使用范围，就 不能很好地发挥它的优越性，框架结构也 是这样。根据功能的需要， 选择合适的柱网 尺寸，是发挥框架结构优越性的重要方面。 而合适的柱网有其内在规律，需要针对不 同 的 功 能 要 求 、工 程 造 价 、建 筑 设 备 ［ ７ ］ 、建 筑 经 济 、施 工 难 易 程 度 等 各 种 因 素 综 合 分 析 比较，只有这样，才能确定出符合功能要 求、经济适用的柱网尺寸， 使建筑设计取得 更好的经济效益和社会效果。
图２ 柱网尺寸与工程造价关系曲线
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框架梁柱截面尺寸的确定方法

框架梁柱截面尺寸的确定方法

框架梁柱截面尺寸的确定方法2 工程案例以一个6层框架结构为例，由于多层结构竖向构件尺寸通常由竖向荷载控制，且一般位于中间跨部分的梁柱从属面积较大，分担荷载较大，可以代表结构构件的最大尺寸，我们将结合该工程计算结果选取关键的框架梁柱作为研究对象来分析框架梁柱截面尺寸的确定方法。

3 梁柱截面尺寸的确定步骤先运行PMCAD建立模型，由于初学者还没有梁柱截面尺寸的概念，我们可以将梁截面输入宽×高=400×800，柱截面输入1 000×1 000，输入相应楼面荷载和梁问荷载，运行完PMCAD 的前三个主菜单，按抗震等级为三级进入SATWE进行计算，最后查看SATWE后处理图形文件输出之“混凝土构件配筋及钢构件验算简图”，取第1层，选取柱轴压比和梁纵向配筋均为最大的一跨作为分析对象图1 粱柱截面示意图3．1 柱截面尺寸的初步确定及调整对于抗震等级为三级的框架结构，由《建筑抗震设计规范》知，柱轴压比限值为0．9，由图1町知，所选研究对象在取杜截面尺寸1 000×1 000情况下的计算轴压比为0．39，远小于0．9，说明柱截面尺寸太大，应予以减小。

由柱轴压比计算公式 =F／Aft可知，柱截面面积与轴压比成反比例关系，即A1／A2= 2／1，柱截面面积A2=A1 1 2=1 0oo2×0．39／0．9=433 333 rr1rn2，按_F方形柁计算，边长为658 rnrn，初步取650 mrn。

3．2 梁截面尺寸的初步确定及调整根据《混凝土结构设计规范》，梁受弯构件的最小配筋率为0．2％和45 ／，、 (％)的较大值，《建筑抗震设计规范》规定“梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2．5％”。

根据经验，从经济的角度考虑，框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率一般控制在1．2％～1．6％，跨中0．6％-0．8％。

由图1可知，所选研究对象在取梁截面尺寸为400×800的梁端较大纵筋配筋率．D=0．43％，远小于经济配筋率，说明哉面尺寸偏大，也应该减小。

门式刚架轻钢筋结构柱网尺寸的合理选用

门式刚架轻钢筋结构柱网尺寸的合理选用

门式刚架轻钢结构柱网尺寸的合理选用柴昶刘迎春(中国钢结构协会) (包头钢铁设计研究院)提要本文结合工程实际设计经验，对影响合理选用柱网尺寸的主要因素，如跨度与柱距的变化，不同钢号的变化、荷载大小的变化以及有无吊车的影响等，进行了较详细的计算比较，并分析了这些因素变化对用钢量影响的基本规律。

同时还综合考虑了钢结构安装工期及基础工程等的影响与分析意见，并提出了合理选择柱网尺寸的具体建议，供设计参考。

关键词门式刚架用钢量门式刚架轻钢结构的柱网布置首先应满足工艺使用的要求，在设计中往往也是由工艺或业主与建筑师选定柱网尺寸，但是要作到合理的选择柱网尺寸，还离不开结构工程师的参与，这是因为除了工艺使用要求外，柱网尺寸（柱距、跨度等）的合理选定还应综合考虑结构用钢量、工期、基础工程等诸多因素的影响，在这方面结构工程师有责任提出正确的建议，协助决策。

本文结合实际工程设计经验及有关资料，针对主要影响柱网合理选用的主要变化因素，如柱距、跨度的变化、不同钢号及荷载大小的变化及有无吊车。

工期与基础工程等进行了详细计算比较与分析，目的是得出这些影响的基本规律，从结构工程的角度提出合理选用柱距的建议，供设计参考。

一、柱网尺寸对结构用钢量的影响用钢量直接影响工程的造价，几乎已习惯地成为从结构因素考虑柱网选用时的重要因素，但应注意到，除柱网尺寸这一主要因素外，结构高度、材料强度、荷载大小、有无吊车、单跨多跨等都对结构用钢量变化有明显的综合影响，不能不在分析比较中，一并予以考虑。

本文以单跨门式刚架为对象，考虑了不同跨度、不同柱距、不同高度、不同钢号、不同荷载及有无吊车等因素变化对用钢量影响，各用钢量数值均在理论计算基础上参照工程实际经验进行了加工余量及构造余量的增量调整，以更符合工程实际。

（一）无吊车门式刚架用钢量的分析比较1．当荷载及跨度条件变化时的用钢量分析跨度12m～36m及0.3KN/m2、0.6KN/m2、1.0KN/m2三级活荷载的门式刚架用钢量变化列如表1与图1。

柱截面尺寸确定及验算

柱截面尺寸确定及验算

柱截面尺寸确定及验算柱截面尺寸确定及验算 Revised as of 23 November 2020一．框架结构是多次超静定结构,只有确定了构件截面尺寸后才能进行精确的分析计算。

框架柱截面怎么估算：框架柱截面的高与宽一般可取（1/10~1/15）层高。

并可按下列方法初步确定。

1。

按轴压比要求又轴压比初步确定框架柱截面尺寸时，可按下式计算：μN=N/Acfc式中μN-----框架柱的轴压比Ac-------框架柱的截面面积fc--------柱混凝土抗压强度设计值N---------柱轴向压力设计值柱轴向压力设计值可初步按下式估算:N=γGqSnα1α2β式中:γG-----竖向荷载分项系数q---------每个楼层上单位面积的竖向荷载,可取q=12~14KN/m2S--------柱一层的荷载面积n---------柱荷载楼层数α1------考虑水平力产生的附加系数,风荷载或四级抗震时α1=,三~一级抗震时α1=~α2------边角柱轴向力增大系数,边柱α2=,角柱α2=β------柱由框架梁与剪力墙连接时,柱轴力折减系数,可取为~框架柱轴压比μN的限值宜满足下列规定:抗震等级为一级时,轴压比限值抗震等级为二级时,轴压比限值抗震等级为三级时,轴压比限值抗震等级为四级及非抗震时,轴压比限值Ⅳ类场地上较高的高层建筑框架柱,其轴压比限值应适当加严,柱净高与截面长边尺寸之比小于4时,其轴压比限值按上述相应数值减小。

2。

按柱截面最小尺寸高层建筑框架柱的最小尺寸hc不宜小于400mm,柱截面宽度bc 不宜小于350mm,柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。

二．柱截面的确定，在高层的情况下，往往是由轴压比控制，而多层不见得是。

层数越少，越可能不是轴压比控制。

这是个概念问题，首先应当明确。

对高层（或者层数较多的多层），在柱截面估算时，应当先明确几点：混凝土的强度等级、结构的抗震等级、轴压比限值。

只有知道这几点，估算轴力才可能确定截面。

框架结构柱网尺寸的确定原则

框架结构柱网尺寸的确定原则


较复杂的建筑物。 建筑物经常是多功能的， 一 幢高层建筑中， 有的楼层可能是办公房间， 有 些楼层是旅馆， 有些楼层是公寓， 底层会是商 场或某行业的营业大厅，地下室还要作停车 场及设备用房等。这时， 确定建筑物的柱网， 就不能仅从单一的功能去考虑，必须对建筑 物的各种功能进行权衡，找出既适应各种功 能， 又最经济合理的柱网。 对于这样一幢建筑 物， 如果地下室的停车数量较少， 就可以采用 如果是多层建筑， 地下室的停 !") & 的 柱 网 ； 车 数 量 又 要 求 较 多 ， 就 可 以 采 用 !"* & 的 柱 网； 如果建筑物的层数较多、 柱断面较大， 同 时地下室的停车量较多， 就 可 以 采 用 *"+ & 的 柱网； 对办公和旅馆来说， 柱网尺寸要以旅馆 为依据， 因为旅馆的客房是有一定规矩的， 开 间和进深过小或过大都不合适，而办公楼的 开间与进深则比较灵活。 因此， 要区分不同的 情况作出不同的柱网选择。 又比如， 对图书馆 而言， 如果不是采用独立书库的布置， 而是开 架阅览，柱网的选择就需要兼顾书架的安排 和阅览的需要，同时还要兼顾建筑物的其他 功能和使用的灵活性。另外， 在实际工程中， 有时也会用到一些比较随意的异型柱网， 柱 子的位置根据功能需要自由设置。从结构角 度来说， 规整的柱网更合理一些， 结构受力明 确而均匀， 结构逻辑关系清晰， 对于高层建筑 更是这样。 结构和功能应当兼顾， 既不要先确 定好柱网尺寸， 然后再往里面塞功能； 也不能 先作平面， 定型之后再往里面点柱子。 通过以上的分析我们可以看出，任何一 种结构形式都有它的适用范围，在一定情况 下它是合理的， 超出了它的适用范围， 就不能 很好地发挥它的优越性， 框架结构也是这样。 根据功能的需要， 选择合适的柱网尺寸， 是发 挥框架结构优越性的重要方面。而合适的柱 网有其内在规律， 需要针对不同的功能要求、 发展的需要、 建筑设备、 建筑经济、 建筑标准 等各种因素综合分析， 只有这样， 才能确定出 符合功能要求、 经济适用的柱网尺寸， 使建筑 设计取得更好的经济和社会效果。