大院观点|现规范难做到强柱弱梁及框架结构设计的特点、适用范围及高度的限制范围

01

框架结构的特点

1、剪切变形为主。

框架结构的侧移主要表现为整体剪切变形,整体弯曲变形的影响很小。

2、 能实现大空间,形式灵活。

3、难以实现“强柱弱梁”。

抗震设计通过柱端弯矩增大系数提高柱在轴力作用下的正截面受弯承载力,弯矩增大系数考虑了楼板作用、钢筋屈服强度超强等因素。研究表明,实现“强柱弱梁”的柱端弯矩增大系数不小于2.5。目前规范规定的增大系数还不能实现“强柱弱梁”。抗震设计虽然可以采用梁端实配的抗震受弯承载力确定柱端弯矩设计值,但仍然有两个不确定因素,一是钢筋屈服强度超强,二是楼板的有效宽度取值应该取多少可以充分考虑楼板与梁的整体作用。这两个因素导致梁端实配的抗震受弯承载力不确定,仍然不能确定是否实现“强柱弱梁”。

 

4、结构抗侧刚度小。

 

5、抗震防线单一。

02

框架结构的适用范围

框架结构适用于体型较规则、平面和竖向刚度较均匀的多、高层建筑。由于其抗侧刚度较差,有抗震设防要求时,不宜用于高度较高的建筑。

 

大跨度公共建筑(如体育馆,影剧院,礼堂,会展中心等)应结合建筑功能要求在适当部位设置剪力墙等抗侧力构件,以提高结构的抗侧力刚度。

03

框架结构的适宜高度

《建筑抗震设计规范》GB 50011 -2010中,框架结构的最大适用高度定得偏高,如下表,例如8度区为40m。事实上,在8度区要设计高度40m的框架结构,需要将柱、梁截面设计得很大,才能使结构侧移满足规范要求,这样不仅减小了有效使用空间,经济指标也不好(用钢量很大,梁、柱截面很大等等)。

 

框架结构不宜建得过高,例如8度区最好不超过5层,过高则不仅容易发生震害,经济上也不适宜。

 

BIAD2019版建筑结构专业技措、BIAD2007版结构专业技措,2009版全国民用建筑技术措施(混凝土结构分册)都给出了框架结构的适宜高度,设计中可参考,如下图。

 

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