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框架结构设计原则及应注意的问题-结构理论

建筑框架结构设计是保障建筑结构安全、实现建筑使用功能的灵

魂。

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。

1.框架结构设计原则

1.1刚柔并济合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚

则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易

造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外

力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。柔多一点虽然造

价便宜但是必然产生变形以适应外力，太柔的结果必然是太大的变

形，甚至会导致立足不稳而失去根本。

1.2多道防线安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵

抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。这时候，如果把“生存”的希

望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。如土建结构中

多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防

线的设计思路。

1.3抓大放小在框架结构结构体系中具有“强柱弱梁”、“强剪弱弯”

等的说法也是钢结构设计中非常重要的概念。绝对安全的结构是没有

的。简单地说，虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体，但各

个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分。一旦不
可意料的破坏力量突然袭来，各个构件协作抵抗的目的，就是为了保

住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁，这时候牺牲在所

难免，让谁牺牲呢？明智之举是要让次要构件先去承担灾难。“宁为

玉碎，不为瓦全”，如果平均用力，可能会“玉石俱粉”，损失则更大

矣！

1.4打通关节理想的结构体系当然是浑然一体的—也就是没有任

何关节的，这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这

个思路，设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打

通”，使力量在关节处畅通无阻。打通关节保持平衡的目的其实就是

使其永远处于原始的静态，当力量不能畅通时，构件与构件之间，构

件的组成元素与元素之间的静态平衡一旦被破坏，结构变成机动，

“动”即是死，即为终结。可见设计者是协调者，其任务是让所有互不

相关的静态构件相聚之后依然处于静态（也就是使其保持常态），或

者是处在相对的静态之中。

2.框架结构设计方法

现代建筑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。

2.1框架计算简图的确定

2.1.1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》

GB50010-2002（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

0.000n〕附近设置基础连系梁。将基础连系梁以下的部分看作底层，

往的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。

2.1.2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。

2.2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