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第四章框架结构设计
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第一节框架结构的布置
框架结构只能承受自身平面内的水平力,因此沿
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
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,
不应采用铰接。梁柱刚接可增大结构的刚度和整体性。
抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。
图4-1为台湾集集地震十六层RC高层建筑震害,
倒塌的原因是单跨框架,结构冗余度不够。
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图4-1 台湾集集地震十六层RC高层建筑震害
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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
影响很大,但是由于抗震结构的延性框架要求,抗震框
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
网(图4-2)。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
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
给实现强柱弱梁及延性框架增加一定困难。
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图4-2 柱网
图4-4 水平加腋梁
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图4-3 框架梁柱轴线
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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
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(图4-3)。梁、
柱中心线之间的偏心距不宜大于柱截面在该宽度的1/4。
当为8度及9度抗震设防时,如偏心距大于该方向柱
宽的1/4时,可采取增设梁的水平加腋(图4-4)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。
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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
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
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
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
充墙应符合框架-剪力墙的布置要求。
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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),而剪力墙的抵抗弯矩少于总倾覆力矩的1/2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-剪力墙结构进行,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,配筋宜适当增加。
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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(图4-5)。但是就抗风荷载和地
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。
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。
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
楼层,如加厚楼板、增加边梁配筋。
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