2022年框架结构的设计及优化.docx

精品学习资源郑州高校现代远程训练毕 业 设 计题目：框架结构的设计及优化入 学 年 月 2021 秋 姓名 _ 陈岳荣 _学 号_100001227004_专业 _ _ 土木工程 _ _联 系 方 式 学习中心 _浙江今明学习中心_指 导 教 师 郎晟颉 完成时间 _2021_年_6_月_22_日欢迎下载精品学习资源目 录框架结构的设计及优化1框架结构概述1.1.1 框架结构的主要特点1.1.2 框架房屋的最大相宜高度1.1.3 框架结构概念设计要点1.1.4 框架结构的运算要点2提高框架结构刚度的方法3框架柱的设计及优化3.1.1 框架柱截面的确定3.1.2 框架柱的剪跨比3.1.3 框架柱的配筋及构造要求3.1.4 框架柱设计的优化4框架梁的设计4.1.1 框架梁截面的确定4.1.2 框架梁的配筋及构造要求4.1.3 框架梁设计的优化5“强柱弱梁”设计理念的实现5.1.1 “强柱弱梁”的概念5.1.2 实际工作中“强柱弱梁”未实现的缘由5.1.3 工程中“强柱弱梁”实现的手段 6浙江兰溪一单体建筑结构设计、结构运算书、施工图纸6.1.1 结构运算书6.1.2 施工图纸欢迎下载精品学习资源框架结构的设计及优化 摘要 框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而构成承重体系的结构，即由梁和柱构成框架，共同抗击使用过程中显现的水平荷载和竖向荷载；对于框架结构设计而言，柱网的优化、梁的配筋是重点；框架结构设计要点： 1. 框架结构的传力路线应简捷明白、柱网尺寸应合理经济；2. 框架结构应当保证延性；3. 强柱弱梁强节点；4. 强剪弱弯； 5. 留意混凝土强度等级取值；框架结构设计时仍应当留意一些问题；“强柱弱梁”设计理念的实现；1. “强柱弱梁”的概念， 2 实际工程中“强柱弱梁”未实现的缘由， 3. 工程中“强柱弱梁”实现的手段；本文对框架结构的设计以及优化作肯定的分析，学以致用；制作浙江兰溪一单体框架结构运算书和结构图纸；关键词：框架结构设计 优化一、框架结构概述由梁和柱为主要构件组成的承担竖向和水平作用的结构为框架结构（一）框架结构的主要特点框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架，共同抗击使用过程中显现的水平荷载和竖向荷载；在地震区，梁和柱节点宜设计成刚性节点个别部位也可设计成铰接；框架结构中的墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，要求采纳轻质墙体材料；框架是由梁和柱构成的杆系结构，其承载力和刚度与剪力墙结构相比较都较低；它的受力特点类似于竖向的悬臂剪力梁，其总体水平位移上大下小，但相对于各楼层而言，层间变形上小下大，设计时如何提高框架的抗侧刚度及掌握好结构侧移是第一应当考虑的；对于钢筋混凝土框架，当高度大，跨度大，层数较多时，结构底部各层柱的轴力很大，梁和柱水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移都显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大，会给建筑平面布置和空间处理带来困难，同时在材料消耗和造价方面，也逐步趋于不合理；因此框架结构存在经济相宜的最大结构高度，该高度小于规范规定的框架结构高度限值；欢迎下载精品学习资源框架结构按跨数可以分为单跨，多跨；按层数可分为单层，多层；按所用材料可分为钢框架、钢筋混凝土框架与钢与钢筋混凝土混合框架等；其中最常见的是多跨多层钢筋混凝土框架；框架结构建筑的主要优点：空间分布敏捷，自重轻，合理的框架设计可有利于抗震，节约材料；具有较敏捷地协作建筑平面布置的优点，有利于支配较大空间；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采纳装配整体式结构，以宿短施工工 期；仍可以把梁和柱浇筑成各种所需要的截面外形；框架结构体系的缺点：框架节点应力集中效应显著；框架结构的侧向刚度小，属于柔性结构，在剧烈地震作用下，结构所产生的水平位移较大，易造成严峻的结构性和非结构性破坏；钢材和水泥用量较大，构件的数量多，接头工作量大，工序多，铺张人力，工程施工受季节环境影响较大；不相宜建造较多层数的高层建筑；框架结构的用钢量一般在 4080KG/M2（不包括地下车库），对于框架结构而言，梁用钢量所占比例较高，水平构件梁与板所占的比例一般超过75%；框架结构中，柱的含钢量占结构总含钢量的15%-30%，梁的用钢量一般占30%-65%，是框架结构中含钢量最大的构件，与柱网的布置有关；板的用钢量一般占15%-35%；因此对于框架结构设计优化而言，柱网的优化、梁的配筋是重点；（二）框架结构房屋的最大相宜高度建筑抗震设计规范 GB50011-2021 规定了现浇框架结构的最大高度限值，是从安全、经济等诸方面综合考虑的结果，当房屋层数较多、高度较高时，特殊是当房屋高度接近规范规定的最大限值时，需对框架结构实行特殊加强措施，不仅结构设计难度较大，而且结构设计的经济性也差；满意建筑抗震设计规范GB50011-2021 对房屋适用最大高度限制时，设计合法，但不肯定合理，不肯定有较好的经济性；采纳框架结构的主要问题是结构抗侧刚度不足，需要通过加大梁柱截面来提高结构的侧向刚度，以满意规范对框架结构弹性层间位移小于等于1/550 的要求；实践证明，单纯采纳加大构件的截面积来提高框架结构侧向刚度的做法，效率很低，应调整结构体系；当房屋高度较高时，虽然房屋高度并没有超出规范对框架结构的高度限值，但设计的各项技术、经济指标均不抱负；这种情形下，应防止采纳纯框架结构， 应采纳抗侧刚度较大、抗震性能更好的框架- 剪力墙结构或含少量剪力墙的框架结构；综前所述，对于纯框架结构而言，在建筑形体基本合理的情形下，存在着一个经欢迎下载精品学习资源济相宜的最大高度，依据工程实践体会，这一经济相宜最大高度一般为抗震规范规定的框架结构高度限值的50%-60%；由于框架结构受地震作用时，侧向变形较框架- 剪力墙结构大许多，简洁导致非结构构件（如填充墙、高级装修等）破坏，同时框架结构在材料用量上，特殊是在钢材用量上，比同样层数的框架 - 剪力墙结构大；（三）框架结构概念设计要点1、框架结构的传力路线应简捷明白、柱网尺寸应合量经济框架结构方案应结合工程地质情形和建筑功能要求综合考虑；框架结构的传力路线应简捷明白；在荷载作用下，结构的传力路线越短、越直接，结构的工作效能就越高，所耗费的建材也就越少；从力学观点看，在民用和公共建筑的平面布局中，应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距（或近似于等距）布置，并相应削减边跨柱距，充分利用连续梁的受力特点以削减结构中的弯短，使各跨梁截面趋于一样，从而提高结构的整体刚度；框架结构的柱网尽寸可以做的大些，常用的高层框架结构相宜的柱网尽寸宜为7.0-12.0m ，一方面便于地下室停车场的有效布置，另一方面有利地上部商业柜台的布置和办公室内景观视野；小柱网尺寸4.0-6.0m ，对于现代建筑来说已不太适应建筑功能的要求；从结构角度看，柱网尺寸放大些，可以使结构无需转换，传力直接；可以使框架柱截面比较大，有利于框架梁钢筋的抗震锚固；可以使框架梁柱刚度比较匹配；仍可以削减框架柱的数量，加快施工进度；2、框架结构应保证延性框架结构的延性设计包括规范的内力调整和构造两个方面，也称为才能设计法；它是 20 世纪 70 岁月后期，新西兰知名学者 T· Paulay 和 Park 提出的钢筋混凝土结构在设计地震作用取值偏低的情形下，保证具有够迄性的方法；其核心思想为：（1） 通过“强柱弱梁”引导结构形成“梁铰机构”或者“梁柱铰机构”；（2） 通过“强剪弱弯”防止结构在达到估计延性才能前发生剪切破坏；（3） 通过必要构造措施使可能形成塑性饺的部位具有必要的塑性转动才能和耗能才能；通过以上三个方面保证使结构肯有必要的延性；框架结构作为常见的结构形式，其延性设计也主要是从这三个方面来表达的；欢迎下载精品学习资源3、强柱弱梁强节点框架结构的设计要做到“强柱弱梁强节点”；这是为了实现在罕遇地震作用下， 让梁端形成塑性铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，节点仍处于弹性工作阶段；“强柱弱梁”措施中所指的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯才能而方柱端截面抗弯才能增强幅度的大小，是打算由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动才能，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键掌握措施；柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不行防止的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特点的相应变化；因此， 当建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于 1，并保证柱的轴压比满意规范要求，以增加延性；设计时实行的措施包括，验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯矩按强柱弱梁原就调整放大，加强柱的配筋构筋；梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到框架柱上；加强节点构造，让塑性铰向梁跨内移；规范规定的提高柱端弯矩增大系数的方法作为保证“强柱弱梁”的实现重要途径；4、强剪弱弯框架结构设计中“强剪弱弯”是何证构件延性，防止脆性破坏的重要原就，它要求人为加大各构件相对于其抗弯能国的抗剪承载力，使这些部位在结构经受罕遇地震的过程中不显现脆性剪切失效；对于框架结构中的框架梁必需重视抗剪验算和构造， 使其满意相关规范要求；5、混凝土强度等级的取值框架柱作为主要竖向承重抗侧力构件，一般以压应力为主，为有利于掌握和满意轴压比的要求，有利于提高建筑平面利用系数，改善建筑使用功能，常规的做法是混凝土强度等级尽量高些，下部楼层可取C35-C50，上部楼层可取 C30；柱梁宜相同或梁低于柱 C5，变柱截面处不同时转变混凝土强度等级，以免刚度突变；整个工程的竖向构件混凝土强度等级种类不宜太多，混凝土强度等级的变化不与竖向构件截面的变化同步；水平构件的混凝土强度等级取值要符合规范要求，同时要与竖向构件相配搭， 使施工处理简洁化，尽量防止显现节点区单独浇注混凝土的情形；6、框架结构的高宽比不宜过大框架结构的变形特点是剪切型变形，一旦高宽比过大，框架边柱的轴向变形效应欢迎下载精品学习资源加大，波及框架弯矩分布二次调整，使得框架结构的刚度退化较在，整体结构的抗侧稳固将很难得到满意，结构选型不经济不合量；此时不应采纳纯框架结构，可增设剪力墙；（四）框架结构的运算要点1、框架结构的运算简图的处理在结构运算时，运算简图选取的正确与否，直接影响到运算结果的正确性和精确性；对框架结构来说，基础梁的处理应予重视；一般情形下，基础梁设置在基础高度范畴内，作为基础的一部分，此时结构的底层运算高度可取基础顶面至一层楼板顶面的高度，基础梁仅考虑承担首层墙体荷载， 构造满意一般梁的要求即可；当按规范要求需设置基础拉梁时，其断面和配筋可按构造要求设计，基础拉梁截 面高度取柱中心距的1/12-1/18 ，纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10%作为拉为来运算；当基础埋深过大时，为了削减底层的运算高度和底层的位移，设计者往往在± 0.000m 以下的某个适当位置设置基础拉梁；此时，基础拉梁应作为一层输入，底层运算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度，二层运算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度；因拉梁层无楼板，应按楼板开洞处理，并采纳总刚分析方法进行运算，同时应考虑该层回填土层的影响；基础拉梁截面及配筋按实际运算结果采纳；如因此造成底层框架柱形成短柱，应实行构造措施予以加强；另一个需要留意的是，当框架结构的电梯井道采纳钢筋混凝土结构时（设计时应尽量防止），运算简图肯定要按实际情形输入，否就可能会造成结构顶部框架柱设计的担心全；2、框架结构运算分析软件的选取在用 PKPM系列软件运算梁柱时，应尽量采纳TAT或 SATWE三维设计软件；相对平面框架 PK来讲，运算结果更接近实际受力状态，如地震作用或风力是按抗侧移刚度安排，而不是按框架的楼面从属面积，从框架柱出挑的梁和从次梁出挑的梁，因次梁的支座（框架梁）发生下觉变形，内力重分布，从框架柱出挑的挑梁配筋将较大；利用三维软件整体运算，不必生成单榀框架，再人工归并，可整楼归并；3、框架结构运算参数的选取欢迎下载精品学习资源框架结构运算参数较多，仅强调以下三个参数的选取；（1） 结构周期折减系数；框架结构由于填充墙的存在，使结构的实际刚度大于运算刚度；运算时如不考虑填充墙的影响，将导致运算周期大于实际周期，算出的地震作用效应偏小，使结构偏于担心全，因而对结构的运算周期进行折减是必要的；折减系数可依据填充墙的材料及数量选取0.6-0.7 ；（2） 梁刚度放大系数； ATWE或 TAT等运算软件的梁输入模型均为矩形截面，未考虑因现浇楼板形成 T 形截面而引起的刚度增大，造成结构的实际刚度大于运算刚度， 算出的地震剪力偏小，使结构偏于担心全；因此运算时应将梁刚度进行放大，放大系数，中梁取 2.0 、边梁取 1.5 为宜；（3） 活荷载的最不利布置；多层框架，特殊是活荷载较大时，是否时行活荷载的最不利布置对运算结果影响较大；即使选用程序中考虑了梁设计弯矩放大系数，也不肯定能反映出工程的实际受力情形，有可能造成结构担心全或过于保守；对于多层框架结构，当活荷载较大时应依据考虑活荷载的最不利布置的方式进行运算；4、关于地基梁是否按一层参加运算的问题：（1） 地基梁按一层（特殊是地梁未设为地下层），梁柱配筋增增大，而且增大较多，不经济；（2） 地基梁处作为一层（层高 1m），地梁层柱截面和强度同真正一层，地梁层柱配筋很小（构造配筋），但是柱的水平剪力较大，特殊是地梁荷载较大时又采纳桩基础，桩基抗水平难于满意要求；（3） ）地基梁处作为一层，地震作用的底层放大系数（建筑抗震设计规范GB50011-2021 第 6.2.3条）未能表达真正一层，可能存在担心全，如确需要将地梁作为一层，也必需将地梁层作为地下室；（4） 上述运算比较，虽然设置地梁层时，梁柱配筋大，但不排除特殊情形； 由于，建议地基梁层不宜按一层运算，由于存在两种情形：要么不经济，要么偏于担心全，如需按一层参加主体运算，应将地基梁层高烧地下室；但是，对于基础埋深较大（相当于一层高），地基梁宜作为一层运算，此时，柱网上应全部设地梁；（五）框架结构设计时应留意的一些问题（1） 在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连，使得楼梯间处的柱可能成为短柱，应实行对柱箍筋全长加密等技术措施；框架结构的楼梯，不能用砌体支承；用欢迎下载精品学习资源“小框架”支承，梁柱宜符合相应的抗震等级要求；（2） 对框架结构外立面为带形窗时，因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应留意加强构造措施；（3） 甲、乙类建筑以及高度大于24m 的丙类建筑，不应采纳单跨框架结构；高度不大于 24m 的丙类建筑不宜采纳单跨框架结构；框架结构中某个主轴方向均为单跨， 属于单跨框架结构，某个主轴方向有局部的单跨框架，可不作为单跨框架结构对待；一、二层的连廊采纳单跨框架时，运算要实行加强措施；框架- 剪力墙结构中的框架， 可以是单跨；（4） 框架结构中的构造柱：上端与梁板应弱连接；构造柱的箍筋可不加密，它不是抗震构件；构造柱混凝土必需先砌填充墙（留马牙搓）后浇注；（5） 框架结构中填充墙：填充墙应沿框架柱全高每隔500-600mm设 26拉筋，拉筋伸入墙内的长度， 6、7 度时宜沿墙全长贯穿， 8、9 度时应全长贯穿；楼梯间和人流通道的填充墙，尚应采纳钢丝网砂浆面层加强；（6） 钢筋混凝土结构中的电梯机房楼板、水箱等不行用砌体支承；有抗震设防要求的工程，框架结构中的电梯筒墙体宜做填充墙，使受力体系明确；如肯定要做钢筋混疑土墙时，结构运算时要考虑墙体的作用；不应按纯框架运算，施工图再加上混凝土墙的做法，由于地震作用过于集中在筒体四周，使与筒体相连的框架受力增大，而按纯框架考虑偏于担心全；（7） ）一般框架结构，不建议在顶层采纳梁柱铰接的处理方法，特殊是地震区建筑；这是由于：顶层梁柱铰接，牺牲的是结构冗余度，这与抗震设计的基本原进相违反，大量采纳是不合适的；规范规定：“主体结构除个别部位外，不得采纳铰接”，说明规范对铰接做法是严格限制的；铰接做法一般可用于处理结构的差异沉降， 及结构的竖向荷载效应不明显或以承担水平作用为主的结构构件，如：连梁等，对框架应慎用；在框架顶层采纳梁柱铰接，将带来诸如构件裂缝掌握等其他一系列问题， 梁柱铰接梁端弯矩完全由跨中承担，经济性也差；有必要时，顶层大跨度梁可采纳适当减小支座截面高度的方法，将梁设计成鱼腹式，以适当减小梁端弯矩；单层工业厂房是一种特殊的结构形式，规范对其要求和框架结构有区分，不能把在单层工业厂房中的做法完全照搬到高层框架结构中；二、提高框架结构刚度的方法欢迎下载精品学习资源框架结构的整体刚度小于剪力墙结构和框架- 剪力墙结构，设计时如何提高框架结构的抗侧刚度是一个结构设计师比较关怀的问题；在真正的框架中，框架的作用程度主要由梁柱刚度比打算，假如单柱刚度比梁刚度大，就大部分倾覆力矩将由每个柱的抗弯作用承担；假如梁刚度更大些，就柱内弯矩要减小，成对的轴力将分担很大一部分倾覆力矩，这样抗弯作用将由独立柱受弯转为整个框架受弯，独立柱的抗弯力臂很小，而成对的柱形成的框架力臂就很大的，这就要求柱子之间梁的刚度要足够大；梁与柱珠线刚度比是很重要的因素，是衡量框架作用程度的标志；当梁与柱的刚度比减小时，柱顶将有很大转动，当梁柱刚度比为 1： 1 时，反弯点大约在柱高的 3/4 处，框架作用程度是完全框架作用的 1/2 ；作为近似估算，当梁柱刚度比小于 1：1 时，近似认为几乎没有框架作用了；对简洁的双列柱框架，可采纳四种方法改善双列柱框架结构体系的整体刚度，从而提高承载力：其一，在双列柱框架内加设内柱；其二，增大双列柱截面高度； 其三，设置更刚的水平梁；其四，加设更多的水平梁，形成多层框架；实行第一种方法有下述两个好处，由于成对柱之间距离减小，梁的线刚度增大， 加强了整体框架作用；每个柱承担的水平荷载减小，弯矩也减小，因此总变形减小；实际上，在框架结构的民用建筑中，几乎没有梁柱线刚度比能达到3-4 的，除了在跨度很大（ L>24m）的单向密肋楼（屋）盖的边以承框架梁柱线刚度比能达到2-3外，其他一般都不会超过 1.5-2.0 ；但通过增加柱列和层数，采纳相宜的梁柱刚度比， 保证节点刚性等等这些综合方法，可以使基本框架的刚度得到保证和提高；结构的侧向刚度小变形大，这是其主要缺点，因此限制了框架结构的建造高度；但框架结构通过合理设计，确定合理的整体刚度及梁、柱的线刚度比，掌握适度的侧移，可使框架结构肯有良好的延性和抗震性能；充分发挥其平面布置敏捷、空间大的优点，框架结构在肯定高度和层数范畴内，是一种很好的结构体系；三、框架柱的设计及优化（一）框架柱截面的确定对于纯框架结构来说，整个结构的抗侧、稳固主要靠框架结构自身，因此框架柱欢迎下载精品学习资源截面尺寸不宜太小；在设计前期确定柱截面时，应第一满意轴压比限值的要求；限制框架柱的轴压比主要是为了保证柱的塑性变形才能和保证框架的抗倒塌才能；在满意轴压比限值的情形下，框架柱一般是压弯构件，其配筋在多数情形下多数部位是构造配筋；在框架结构的顶层，轴压力较小，框架柱截面也不宜小于400mm× 400mm；框架柱在其混凝土强度等级合理取值且满意轴压比要求的前提下，截面也不宜过大，否就用钢量将随其截面增大而增加；建筑抗震设计规范 GB50011-2021 第 6.3.5条规定：框架柱截面宽度和高度， 四级或不超过 2 屋时，不宜小于 300mm，一、二、三级且超过 2 层时不宜小于 400mm；圆柱的直径，四级或不超过 2 层时，不宜小于 350mm，一、二、三级且超过 2 层时不宜小于 450mm；剪跨比宜大于 2；截面长边与短边的边长也不宜大于3；柱截面种类不宜太多是设计中的一个原就，在柱网疏密不均的建筑中，某根柱或为数不多的如干根柱由于轴力大而需较大截面，而建筑考虑便于装修就期望柱截相 同，此时如将全部柱截面放大以求其统一，势必增加用钢量，合理经济的做法应是对个别柱的配筋采纳加芯柱、加大配箍率甚至加大主筋配筋率或配以劲性钢筋以提高其轴压比，从而达到掌握其截面尺寸的目的；2、框架柱截面的估算框架柱截面尺寸可依据柱支承的楼层面积运算由竖向荷载产生轴力设计值NV（荷载分项系数暂取 1.30 ），按以下公式估算柱截面面积A，然后再确定柱边长；有地震组合时， m 为增大系数，框架结构外柱取1.30 ，内柱取 1.20 ，有地震作用组合时柱所需截面面积为ACMnv /nf c式中 fc混凝土轴心抗压强度设计值；N为柱轴压比限值；框架柱截面尺寸仍应满意抗剪（即剪压比）要求，不满意时应增大柱截面或提高混凝土强度等级；3、框架柱截面的收级问题假如是高层建筑，框架柱截面仍有一个收级问题；从节约用钢量的角度动身，框 架柱截面应尽量小，只要符合50mm模数，几乎可以每层都收级，但从结构整体特殊是从施工角度考虑，一幢高层建筑的框架柱截面变化过于频繁、截面种类过多会导致施欢迎下载精品学习资源工不便利；正因如此，一幢高100m的高层建筑，其柱截面变化在正常情形下应为3-4次即每 5-8 层变化一次；当框架柱地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，便利施工；圆柱纵筋根数量少为8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部应有一圈半的水平段；方柱箍筋应使用井字箍，并按 规范加密；角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋；幼儿园不宜用方柱；在柱 内埋管，管截面面积占柱截面4%以下时，可不必验算；柱内不得穿暖气管；尽量防止短柱，短柱箍筋应全高加密，短柱纵筋不宜过大；独立性上或柱的中部（半层处）有 挑梁时，挑梁长度应有限制，并进行具体运算，实行适当加强措施；（二）框架柱的剪跨比框架柱端一般同时存在着弯矩M 和剪力 V，依据柱的剪跨比 =M/Vh0 可把柱划分为长柱、短柱和极短柱， ho 为与弯矩 M平行方向柱截面有效高度；当剪跨比： >2（当柱反弯点在柱高度 H0 中部时即 H0/h 0 >4）称为长柱；1.5< 2 称为短柱； 1.5 称为极短柱；试验说明：长柱一般发生弯曲破坏；短柱多数发生剪切破坏；极短柱发生的剪切斜拉破坏；抗震设计的框架柱，柱端剪力一般较大，导致剪跨比较小，易形成短柱或极短柱；柱的剪切受拉和剪切斜拉破坏属于脆性破坏，在设计中应特殊留意防止发生这类破坏；设计规范规定柱的剪跨比宜大于2，以防止产生剪切破坏，在设计中，楼梯间、设备层等部位难以防止短柱时，除应验算柱的受剪承载力以外，仍应实行措施提高其延性和抗剪才能；（三）框架柱的配筋及构造要求1、框架柱的纵向钢筋正常情形下，合理设计的框架柱的纵向钢筋配筋率一般都较低，电算结果往往是 构造配筋即可；设计人员可能会进行人工调整，对关键柱适当增大配筋量，如将框架 柱的配筋放大 1.1-1.5倍，其中角柱放大大些，边柱次之，中柱小些；这样做是可以接受的；这是由于框架适当增大一些配筋，提高了整体结构的安全度，同时对整个建 筑物的用钢量影响并不大；可依据工程的重要程度、结构体型、抗震设防烈度、工程 地质条件、结构高度等因素综合确定是否放大以及放大系数；欢迎下载精品学习资源2、框架柱的体积配箍率规范规定，框架柱的体职配箍率为混凝土单位长度范畴内箍筋的体积除以该范畴内混凝土核芯区的体积；在实际设计中，常常将柱混凝土核芯区的体积以柱混凝土总体积来替换，以便利运算，并确保满意规范要求，这样一来导致框架柱的体积配箍率要求偏于严格；（四）框架柱设计的优化框架柱的设计在满意规范规定的各项要求、保证安全的前提下可从以下几个方面考虑优化；1、框架柱截面，框架柱轴压比不宜太接近限值框架柱截面尺寸主要受轴压比掌握，框架柱设计第一要素是柱截面不要抠得太紧，即轴压比不宜太接近限值，这不仅可削减配筋，而且仍能较简洁实现“强柱弱 梁”的要求，设计时宜适当留有余地，但也不宜使轴压比过小，过小的轴压比会因截面尺寸过大和最小配筋率的掌握而增加混凝土和钢筋的用量；柱截面形式，宜尽量采纳正方形或接爱正方形的矩形，箍筋肢数在两个方向宜尽量相等；合理的结构方案，竖向受力构件一般为构造配筋，框架柱配筋率在0.7%-1.0%左右，当配筋率偏大，甚至超筋，一般情形下说明柱截面偏小，应加大柱截面；2、框架柱配筋柱纵筋最小直径，柱截面<400mm× 400mm取 14mm，柱截面 400mm× 400mm取 16mm，这样可使程序绘出的施工图的柱纵筋配筋率在合适的范畴内；柱纵筋多为构造配筋，采纳低强度等级的钢筋时，规范要求的柱截面纵向钢筋最小配筋率应提高；因此设计时柱纵向钢筋应尽量采纳较高强度等级的钢筋，如HRB50、0 HRB400等；纵筋配置也应有适当余量，角筋可挑选较大直径，其他纵筋依据运算要求设计即可；工程设计实践中，对于抗震等级为二、三级的框架结构，柱纵向钢筋配筋率为1.0%-1.2%为宜，角柱和框支柱以 1.2%-1.5%为宜，不宜过高；柱纵筋间距，在不增大柱纵筋配筋率的前提下尽量采纳规范上限值，以削减箍筋肢数；柱加密区箍筋间距，取100mm，箍筋直径 10mm时，箍筋间距宜予优化；多层及高层住宅建筑通常由于层高不大，柱主筋完全可以每两层连接一次，既削减了竖向钢筋的接头数量，又节约了钢筋；欢迎下载精品学习资源3、框架柱的角柱考虑框架角柱承担双向地震作用，扭转效应对内力影响较大且受力复杂等因素， 抗震设计中对其抗震措施和抗震构造措施有特地的要求；抗震规范和高规中的角柱是指位于建筑角部，与柱的正交两个方向各只有一根框架梁与之连接的框架柱；因此， 位于建筑平面凸角处的框架柱一般均为角柱，而位于建筑平面凹角处的框架柱，如柱的四边各有一根框架梁与其连接，就不尖按角柱对待；4、框架柱的运算方式，一般设计软件举荐的运算方式是，按单偏压运算，按双偏压验算；5、提高钢筋混凝土柱的延性，一般可实行以下措施：掌握钢筋混凝土柱的轴压比；尽量防止短柱；长柱的延性比短柱好；柱的延性仍与受荷偏心大小有关，大偏心受压柱的延性，优于小偏心受压柱的中心受压柱；柱箍筋的加密，采纳复合箍筋对改善柱的延性有好处，可以增强对混凝土的约束；提高混凝土的强度等级和采纳双向纵向配筋，对改善柱的延性均有好处；四、框架梁的设计直接与竖向受力构件框架柱、剪力墙等相连的梁可称为框架梁，它们直接吸取一部分水平力，对结构刚度、抗侧奉献大；不直接与竖向受力构件相连的梁可称为楼面梁，它个间接吸取水平力，对结构刚度、抗侧奉献小；（一）框架梁截面的确定国家规范建筑抗震设计规范GB5011-2021 第 6.3.1 条规定，框架梁的截面尺寸宜符合以下要求：截面宽度不宜小于200mm，截面高宽比不宜大于4，净跨与截面高度之比不宜小于 4；梁的截面尺寸，应从整个框架中梁、柱的相互关系，如在强柱弱梁基础上提高框架梁变形才能要求等来处理；（二）、框架梁的配筋及构造要求1、国家规范对框架梁配筋的要求国家规范建筑抗震设计规范GB50011-2021等对框架梁的配筋有要求；2、框架梁配筋时应留意的其他一些问题（1） 框架梁上有次梁处，包括挑梁端部，应设置附加箍筋和吊筋，宜优先采纳附加箍筋；可在结构设计总说明处增画节点大样图，有次梁处两侧各加三根主梁箍筋， 荷载较大处详施工图；梁上有次梁时，应防止次梁搭接在主梁的支座邻近，否就应考欢迎下载精品学习资源虑由次梁引起的主梁抗扭，增加构造抗扭纵筋和箍筋；当采纳现浇板时，可考虑现浇板的抗扭作用；（2） 框架梁跨度相差不大时，梁高宜相等；当梁底距外窗顶尺寸较小时，宜加大梁高做到窗顶；外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮齐平，也可偏出住边较小尺寸；反梁的板吊在梁底，板荷载宜由箍筋承担，应运算并适当增大箍筋；梁支承偏心布置的墙时宜做成下挑沿；折梁阴角纵筋应工业局开，并锚入受压区内LaE，仍应加附加箍筋；（3） ）原就上梁纵筋宜小直径小间距，有利于抗裂，但应留意钢筋间距要满意要求，并与梁的断面尺寸相适应；布筋时应将纵筋等距，箍筋肢距可不等；小断面的连续梁或框架梁，上、下部纵筋均宜采纳相同直径，尽量不在支座搭接；（4） 端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁，梁端支座可按简支考虑；（5） 挑梁宜作成等截面（大挑梁外露者除外）；与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面对有效减轻自重意义不大；变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，施工不便利；变截面梁的挠度也大于等截面梁；挑梁端部有次梁时，留意加附加箍筋或吊筋；一般挑梁根部不必附加余筋，除非受剪承载力不足；对于大挑梁，梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度；挑梁上部配筋应留有余地，挑梁出挑长度小于梁高时，可按牛腿运算或按深梁构造配筋；（6） ）梁上开洞时，不但要运算洞口加筋，更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度，保证梁从构造上不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏；（7） 尽量防止长度比小于 4 的短梁，采纳时箍筋应全梁加密，梁上筋通长，梁纵筋不宜过大；（8） 原就上扁梁宽可取到柱宽的两瓿，但设计时扁梁宽度不必过大，只要钢筋能正常布置及受剪满意即可；由于在挠度运算时，梁宽对刚度影响不大，加宽一倍，挠度减小 20%左右；相对来说，增大钢筋更经济，同时梁的上筋应大部分通长布置，以减小混凝土徐变对挠度的增大，假如上筋不小于下筋，挠度减小20%；（三）框架梁设计的优化1、合一确定梁高和梁宽对于一般的民用建筑，框架梁高跨比取1/10-1/12（较小跨度的梁除外），框架梁纵筋一般不会受混凝土裂缝宽度的掌握；欢迎下载精品学习资源对截面宽度较小的梁，当配筋量较大时往往需要放2-3 排钢筋，无疑将减小梁的有效高度，因此当不影响使用及建筑空间观感时，梁宽宜略为放大，尽量布置成单排主筋，特殊是梁截面高度不太大时，以达到节约钢筋的目的；梁中尽量防止三排钢筋的配筋方式；2、框架梁的配筋从梁主筋最小配筋率及梁箍筋配箍率公式中可以看出，要使梁的用钢量不太高， 一是混凝土强度等级不宜过高；二是采纳高强度钢筋，不仅可降低最小配筋（箍） 率，更重要的是有利于作为受弯构件的梁的抗裂性能；梁运算参数的取值上弯矩放大系数及配筋放大系数取1.0；在后期施工图设计时， 再针对薄弱的部分比如悬挑梁等，时行适当的放大，提高其安全储备；梁弯矩放大系数是程序开发早期为没有做活载最不利布置而设定的，目前国内常用的结构运算软件 如 PKPM、广厦等均有活载不利布置的功能，故该系数不再需要放大；且楼面本身荷载和梁荷均已经乘以大于1 的分项系数，梁运算中即使不放大也已经存在足够的安全储备，没有必要再对弯矩放大系数及配筋放大系数进行放大；梁的归并系数要取小；严格依据运算配筋，配筋误差超筋值宜掌握在5%以内；否就通过归并后虽然削减了结构的工作量，但梁配筋就会增加；依据高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2021 第 5.3.4 条运算时考虑梁柱节点刚域作用，可以降低梁的配筋 1%-2%；依据建筑抗震设计规范 GB5011-2021 第 6.3.3-3 条规定，尽量防止梁端纵向受拉钢筋配筋率 >2%，从而造成箍筋用量增加；合进设计梁截面，尽量防止梁宽 350mm，否就箍筋按构造须采纳 4 肢箍，造成箍筋用量增加；增加梁高可以降低梁面及梁底的配筋量，但箍筋量也有所增加；除非由内力掌握运算梁的截面要求比较高，否就不要轻易取大于 600mm 梁高，这样防止配置一些腰筋；对于梁宽不大于 250mm 的梁，假如腰筋间距取 200mm，腰筋直径宜取 10mm；（按规范运算，先确定间距，再确定面积）；梁配筋除了框架梁、连梁外，其余均不设通长负筋（短梁除外）；井式梁次梁也不设通长负筋，宜设置为架立筋 +支座负筋的形式；直径大于 14mm 的架立筋要求与支座负筋依据受拉搭接；框架梁的通长筋尽可能只有2 根，尽可能采纳小直径通长筋；依据混凝土结构设计规范 GB50010-2021 的第 9.2.6 条，可在非框架梁内采纳欢迎下载精品学习资源直径为 8-12mm 的架立钢筋；依据第11.3.7 条，可在框架梁上部采纳直径为12-14mm的通长钢筋，通长钢筋与梁支座上部负筋的连接做法按平法图集及规范要求施工；梁合理的配筋率应是在1.0%-1.8%，应当尽量削减接近最大配筋率的梁，综合经济成效较好；3、框架结构中的次梁框架梁、柱组成抗侧力结构，抗震设计时应有足够的延性；框架结构中的次梁是楼板的组成部分；承担竖向荷载并传递给框架梁，有抗震要求时也可不考虑延性，次梁箍筋按剪力确定，构造按非抗震时梁要求，没有135o弯钩及 10 倍直径直段的要求；4、县挑梁的设计优化跨度较大的悬臂梁，不论其承担的是均布荷载仍是梁端集中荷载，其弯矩内力都是急剧下降的，因此当面筋较多时，除角筋需伸至梁端外，其余特殊是第2 排钢筋均可在跨中某个部位切断，既节约钢筋又便利施工；5、提高钢筋混凝土梁的延性的措施通过合适的梁截面尺寸，以获得知宜的配筋率；这样可以防止梁受拉钢筋过多或显现超筋，使受压区混凝土先被压碎或剪切破坏；梁上部（跨中）和下部（支座处）配置适量的受压钢筋对梁的延性有益； T 形截面梁比矩形截面梁的延性好，宜尽量采纳T 形截面梁，以增加梁的受压面积，使梁的屈服第一在钢筋中产生；加密区箍筋不仅可提高梁的抗剪强度，防止剪切脆性破坏，而且加强对混凝土的约束和防止受压纵向钢筋产生屈服，从而改善梁的延性；五、“强柱弱梁”设计理念的实现（一）“强柱弱梁”的概念所谓“强柱弱梁”（ Strong Column and Weak Beam）指的是：框架结构节点处梁端实际受弯承载力小于柱端实际受弯承载力，也就是使框架结构塑性铰显现在梁端的设计要求，用以提高结构的变形才能，防止结构在剧烈地震作用下倒塌；这种概念设计，由于地震复杂性、楼板的影响和钢筋屈服强度的超强，难以通过精确的承载力运算真正实现；“强柱弱梁”不仅是手段，也是目的，其手段表现在人们对柱的设计弯矩等进行人为放大，对梁不放大；其目的表现在调整后，柱的抗弯才能比之前提高， 而梁不变；即柱的才能提高程度比梁大；这样梁柱一起受力时，梁端形成塑性铰，梁欢迎下载精品学习资源端可以先于柱屈服；纯框架结构的抱负破坏机制是在地震作用下第一在梁端产生塑性铰，消耗地震能量；产生塑性铰后，结构刚度下降，运算简图发生变化，地震作用减小，结构受力状态自然会得到改善；如连续强震作用，底层柱底弯矩增大，导致底层柱底最终显现塑性铰，结构进入失稳状态成为几何可变体系；在结构设计时必需千方百计保证底层柱的抗弯和抗剪强度，要提