框架结构设计一般构造措施

框架结构设计一般构造措施.1框架结构的体型应力求规则、对称，平面及竖向布置的结构刚度和强度宜均匀、连续，质量中心与刚度中心宜重合。框架柱截面沿房屋高度宜逐步变化，避免刚度突变。.2抗震设计的高层建筑不宜采用单跨框架(有抗震墙的框架剪力墙结构，其框架部分一般可不受此限制)。对于剧场、礼堂一类既空旷体型又复杂的建筑，采用框架结构时，应加强其抗侧刚度，结合建筑功能在适当部位布置剪力墙。.3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载。有特殊情况不可能设计成双向梁柱刚架体系时，也可采用一向为刚架，另一向为饺接排架的结构体系，但在铰接方向须采取设置支撑等有效抗侧力措施，以保证结构的承载力、刚度和稳定。.4架结构的粱、柱中心线宜重合。当由于各种原因不能重合时，其偏心距宜不大于柱宽的1／4，同时，在设计中须考虑偏心对粱柱节点核心区的不利影响。图.4-1当梁柱中线重合时，核心区截面有效验算宽度为：1当验算方向的粱截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2时，可采用该侧柱截面宽度；当小于该侧柱截面宽度的1/2时，可采用下列二者的较小值：bj=bb+0.5hc(.4—1)bj=bc(.4—2)式中bj——节点核心区的截面有效验算宽度；bb——梁截面宽度；hc——验算方向的柱截面高度；bc——验算方向的柱截面宽度。2当梁、柱的中线不重合且偏心距不大于柱宽的1/4时，核心区的截面有效验算宽度可采用上列两式及下式计算结果的较小值，柱箍筋宜沿柱全高加密。bj=0.5（bb+bc）+0.25hc-e(.4—3)式中e——粱与柱中线偏心距。3节点核心区的截面抗震验算，详见《建筑抗震设计规范》附录D。当偏心距超过bc/4时，宜在粱支座处设置水平加腋．如图.4-2所示。图中所示为边柱，角柱也适用此法。加腋部分的高度同梁高。图.4-2当x=0时，梁柱节点核心区的有效宽度按下式取用：(.4-4)当时，bj取以下两式中的较大值：(.4-5)(.4-6)同时：(.4-7)水平加腋做法可参考图.4-3图.4-3有加腋之节点.5框架结构的设计，应遵循“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强底层柱底”、“强节点”和“避免短柱”的设计原则。框架柱的极限受弯承载力应大于框架梁的极限受弯承载力，框架梁、柱的极限受剪承载力应大于其极限受弯承载力，框架节点的极限承载力应大于框架梁、柱的极限承载力。.6抗震设计时，框架结构采用砌体填充墙时，填充墙的布置应注意：1避免形成上下层刚度变化过大。2避免形成短柱。3减少因刚度偏心所引起的扭转。在结构设计时，对于框架结构的砌体填充墙的布置，应予以充分的注意，对建筑的不利布置提出修改建议。.7框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体。抗震设计时，框架结构砌体填充墙，应符合下列要求：1砌体的砂浆强度等级不应低于M5，墙顶应与框架或楼板密切结合；2砌体填充墙应沿框架柱全高每隔500mm左右设置2根直径6mm的拉筋，拉筋伸入墙内的长度，6、7度时不应小于墙长的1／5且不应小于700mm，8、9度时宜沿墙全长贯通；3墙长大于5m时，墙顶与梁(板)宜有钢筋拉结；墙长大于层高的2倍时，宜设置钢筋混凝土构造柱；墙高超过4m时，墙体半高处(或门洞上皮)宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。.8在抗震设防的框架结构中，不得采用部分由砌体墙承重的混合形式；框架结构中的楼、电梯间，也不得采用砌体墙承重。局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不得采用砌体墙承重。.9按抗震设计的框架结构中，当楼、电梯间采用钢筋混凝土墙时，应按框架剪力墙结构考虑。楼、电梯间可不必做成钢筋混凝土墙。电梯间可用砌体填充墙围护(当为消防电梯时，应满足防火要求)。.10抗震设计时，应注意剪跨比λ小于2的柱子的设计及构造。（.10）式中M——柱端截面组合的弯矩计算值取上下端弯矩的较大值；V——柱端截面组合的剪力计算值；h0——截面有效高度。当柱的λ<2时，延性较差，较易产生脆性剪切破坏，设计时应予注意。当λ<2时，可称为短柱。当同一楼层中皆为λ<2的短柱，同时又有较强的剪力墙时，地震危险性相对较小；当同一楼层中，同时存在长柱与短柱，且不具有较强的剪力墙，或无剪力墙时，其地震危险性相对较大，应慎重对待。一般高层建筑中，柱荷载很大，由于轴压比的限制，导致柱截面很大，因此，短柱常不可避免。为提高短柱的抗震性能，一般可按下列各条进行设计：1当不能避免短柱时，应适当设置较强的剪力墙，不应做成框架结构。2尽量采用高强混凝土,减小柱截面，从而加大剪跨比。图.103应注意加强柱的约束，以采用螺旋箍较好。螺旋箍可选用圆形或方形。其配箍率可取规范规定各抗震级螺旋箍配箍率之上限。4应限制短柱的轴压比。5剪压比的限制为Vc≤0.15fcbh0／γRE。6柱纵筋间距宜≤200mm。柱全高度箍筋皆应加密。7应尽量减小柱端的梁对柱的约束，必要时可将梁做成铰接或半铰接，也可尽量减小梁的高度(也即减小梁的刚度，减少约束)。.11框架结构的主梁截面高度札可按（1/12～1/18）确定，lb为主粱计算跨度，主梁的截面宽度bb不应小于250mm，粱截面的高宽比不宜大于4。当梁高度较小时，除验算其承载能力外，尚应满足刚度及剪压比的有关要求。在计算梁的挠度时，可以扣除梁的合理起拱值；对现浇梁板，应考虑楼板位于受压区翼缘的有利影响。.12在竖向荷载作用下，可以考虑粱端内力重分布，对梁端负弯矩进行调幅。现浇框架梁的调幅系数可取0.8～0.9，当设计人确有经验且工程设计中有此需要时，调幅系数还可适当降低。框架竖向荷载产生的粱弯矩，应先调幅后再与水平荷载产生的弯矩进行组合。风荷载和地震等水平荷载作用下，框架梁不能进行调幅。.13现浇框架的混凝土强度等级；当为一级抗震时，不宜低于C30；当为二、三级抗震或非抗震设计时，不宜低于C20。.14在进行框架结构内力和位移计算时，现浇楼板可作为框架粱的有效翼缘。对于边框架粱，可取I=1.5I0；中框架梁，I=2I0，I0为梁的矩形部分的惯性矩。.15抗震设计时，框架柱的最小截面尺寸不应小于300mm。非抗震设计时，柱的最小截面尺寸不应小于250mm。.16箍筋、拉筋及预埋件(防雷接地的埋件除外)等不应与框架梁、柱的纵向受力钢筋焊接.17抗震设计时，框架柱在竖向荷载与地震作用组合下的轴压比，宜满足表.17的规定。表.17框架柱轴压比限值注；1采用复合箍或复合螺旋箍，且配箍特征值λv达到规范所规定的上限时，轴压比限值可增大0.05～0.l0(包括框支柱)。2剪跨比≤2的框架柱，其轴压比限值宜减小0.05(不包括框支柱)。3当柱子混凝土强度等级为c65～c70时，其轴压比限值宜戒小0.05；当混凝土强度等级为c75～c80时，其轴压比限值宜减小0.10。但当采用高强钢筋作为箍筋，且为复合螺旋箍，如经过试验或有可靠依据时，轴压比限值可不减少。4当柱子纵筋的实际配筋率比计算值增加0.8％以上，且≥3％同时采用HRB400级钢复合箍筋或螺旋箍筋且箍筋体积配筋率不小于l.8％时，其轴压比限值可增大0.05；当柱子纵筋的实际配筋率比计算值增加1.6％以上，且≥4％，同时采用HRB400级钢复合箍筋或螺旋箍筋，且箍筋体积配筋率不小于2％时，其轴压比限值可增大0.l0。5上述各条附注中的增减值，可适用于框支柱，但轴压比不宜大于0.8，也不必小于0.6。6抗震规范表6.3.7中的注3、4、5，也同样适用，此处不再重复。.18为避免由于轴压比的控制而使柱截面过大，尽可能提高柱子的混凝土强度等级。在柱采用高强混凝土之后，梁柱节点区不宜如图.18-1所示，局部做高强混凝土，而宜与楼板(包括梁)采用同一强度，同时浇捣。此时楼板混凝土与柱混凝土之强度级差，可以放大，倒如楼板用C30，柱子用C60，然后再对梁柱节点区之强度(包括抗剪与抗竖向荷载)进行核算，此时节点区之混凝土强度可以按提高后之“折算强度”采用。图.18-1图.18-l中之做法，过去曾在若干工程中采用，但目前再采用此种做法，有如下几个问题：1目前商品馄凝土已普遍采用，其塌落度皆很大。在节点处只浇高强混凝土，支模非常困难，节点处先浇捣的高强混凝土可能会流淌较远，如图中点线所示，将造成梁上很不容易处理的施工缝，而这里正是梁端内力较大，可能形成塑性铰的部位；2节点处所用之少量混凝土，理当随搅拌随浇注，但实际上工地常一次搅拌多量之混凝土，再逐个节点使用，在浇注到最后几个节点时，混凝土的初凝时间可能已经超过。高强混凝土柱的梁柱节点处理方法：过去，在高强混凝土柱的梁柱节点处，曾采用在节点处局部浇注一部分高强混凝土，然后再浇注其余梁板之普通混凝土的方法。但随着商品混凝土的逐渐推广，由于其流动性大，再用以前的方法，已几近不可能。过去的《高规》中曾规定，柱的混凝土强度与楼板相差不应超过二级。如柱为C60，楼板(包括梁)不能低于C50。新的高规中已无此规定。因此，可以根据国内外的试验结果，以及工程实践经验，确定梁柱节点的处理方法。1）美国早在20世纪50年代末开始，试验楼板混凝土强度低于柱强度的做法，并于1963年开始，在其混凝土规范ACI318中，列出了公式：（.18-1）式中——梁柱节点处混凝土折算强度；——楼板(梁)的混凝土强度；——柱的混凝土强度。例如：柱为c60，楼层梁板为c30，节点处也为c30，则节点的混凝土折算强度：即可采用C55来验算节点的承载能力。2）加拿大规范CSAA23.394也有类似规定，其计算公式为：（.18-2）如按上例的同样条件：其结果小于美国规范。3）历年来国外的试验报告中，多数认为加拿大规范的公式较为合适还有人根据试验结果，提出计算公式。（.18-3）式中h——楼板(梁)的厚度；c——正方形柱的单边长。4）设计建议，本建议只适用于柱混凝土强度不超过C60的情况。a.当柱混凝土强度为C60而楼板不低于C30，或柱为C50而楼板不低于C25时．梁柱节点核心区的混凝土皆可随楼板同时浇捣。b.采用本法时，施工前对节点核心区的承载力，包括抗剪及抗压(轴压及偏压)，皆应按折算的混凝土强度仔细验算，满足承载力的要求。轴压比无须验算。c.对于中柱，可取公式(.18-2)、(.18-3)，算出节点混凝土折算强度，为偏于安全，可取计算结果的较小值。此时应注意节点四周的约束程度。当楼板为梁板结构时，若粱宽小于柱宽的1/2时，可按图.8-2所示，在梁端做成水平加腋，以加强对梁柱核心区的约束。如节点核心区的抗剪承载力不足，可在图.18-3所示的虚线部位加配筋。但如柱与楼板(梁)的混凝土强度相差不到1倍，例如柱C50，楼板(梁)C30时，即使粱宽小于柱宽的1/2，也不一定设置加腋。图.18-2图.18-3d.对于边柱及角柱，一般有两种情况，即不带悬挑接板(图.18-4)及带悬挑楼板(图.18-5)两种。图.18-4图.18-5如图.18-4的边、角柱，可按美国有关试验得出的公式进行计算。对于边柱：无梁楼板（.18-4）有梁楼板（.18-5）对于角柱(不分有、无梁)：（.18-6）如图.18-4所示示的边、角角柱，只要要悬挑长度度大于或等等于2bc((bc为柱截面面尺寸)，即可按按中柱对待待，按中柱柱公式计算算其(即图.18--5)。详细情况，可参参见《建筑筑结构》2001年第5期“高强混凝凝土柱的梁梁柱节点处处理方法”。.19截面面设计时，框框架梁跨中中截面正弯弯矩设计值值不应小于于竖向荷载载作用下按按简支梁计计算的跨中中弯矩设计计值的50％。考虑虑地震作用用组合时，正正截面抗弯弯承载力计计算公式右右边项应乘乘以相应的的承载力抗抗震调整系系数rre。.20在连连续梁的构构造方面，对对于梁底部部的纵筋，要要求在支座座柱内锚固固。在有些些工程中，由由于梁底部部纵筋根数数较多，致致使柱内梁梁底钢筋过过于密集，影影响施工质质量。上海市建筑设计计院经过构构件试验(东南大学学试验)结果，提提出了一种种新的做法法，并已在在若干工程程中采用，反反映良好，现现介绍于此此，供参照照采用。图.20-1连续梁下下部纵筋不不在支座上上搭接的做做法（引自上上海市建筑筑设计院的的工程实践践）关于框架粱底部部纵筋不在在支座上锚锚固的做法法，还可参参照美国及及英国的做做法。美国规范中，关关于抗震设设计的框架架梁的配筋筋方法，见见图.20-2其纵筋的的搭接，应应位于距支支座边≥2h处，搭接接处箍筋应应按规定加加密。图.20-3是英英国规范中中的梁纵筋筋布置示意意图(非抗震)。注意主主、次梁之之底部纵筋筋皆在柱边边截断，在在柱内另加加底筋，伸伸出与梁