异性框架结构设计研究
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摘要：异形框架结构是建立在普通框架结构基础上的，它通过加设一些边缘构件（如边缘壁柱和边缘壁梁），提高框架柱、框架梁及框架节点区的刚度等方法,提高结构的整体抗侧刚度与耗震能力，与框架（框剪）结构相结合，能形成异形框架-框架（框剪）结构等。异形框架结构不仅能有效地解决纯框架结构位移不符合规范要求，还能解决框剪结构中剪力墙的数量偏少引起位移不符规范要求，或结构扭转情况较严重等问题。文中对异形框架结构的整体变形和受力特点进行了分析，并提出地震作用下异形框架结构的屈服顺序，增加了框架和框剪结构的抗震防线。
关键词：框剪结构，抗震
Abstract: abnormity frame structure is built on ordinary frame structure based on it through the added some edge components (such as edge BiZhu and edge wall beam), improve frame column, frame beams and framework of the node stiffness methods, improve the overall structure of the lateral stiffness and consumption earthquake ability, and the framework (box shear) structure combination, can form abnormity framework-framework (box shear) structure, etc. Alien frame structure not only can effectively solve the pure frame structure displacement don't conform to the standard, still can solve the box in the shear wall structure cut too few quantity cause displacement symbol standard requirements, or structure change more serious problems. In the paper, the frame structure of the alien deformation and mechanical characteristics are analyzed, and put forward under the action of earthquake alien structure of the yield of sequence framework, increase the framework and frame structure of the seismic shear line.
Keywords: box shear structure, the earthquake
中图分类号： TU398+.2文献标识码：A 文章编号：
一、异形框架结构定义及结构体系
1.异形框柱与异形框梁截面形式
异形框柱其实和剪力墙带端柱约束边缘挂件从截面角度看是非常的相似，我们把它称为带边缘壁柱的异性框架柱，水平剪力和竖向力主要由主框柱承担，边缘壁柱辅助框柱只承担了少量的竖向力，大多数承担的是水平剪力。边缘壁柱可以依据下面四个情况进行设置：在中间的框柱两侧同一个方向上设置；框柱的四面同时进行设置；在框柱的一侧进行设置；取用框柱的三个方向进行设置。具体情况如图1所示：
要根据具体的情况进行相应的设计，在不同的位置就要采用不同的截面进行柱的设置，如图1c所示就是用于角柱，图1d 用于边框架中柱等。要根据实际的需要对边缘壁柱和框柱进行强连接和弱连接的连接方式。
异形框梁为在主框梁上边( 下边, 或者上下边)加设边缘壁梁的框架梁, 如图2, 框梁承担大部分剪力和弯矩, 边缘壁梁提高框梁的抗弯刚度, 承担部分竖向荷载引起的弯矩和水平荷载引起的剪力。根据计算和平面布置要求可以布置在框梁上边、下边, 或上下边同时设置。
2.异形框架结构体系及其特点
异形框架结构建立在普通框架结构的基础上, 是由异形框柱与异形框梁组成的现浇钢筋混凝土结构, 与框架或框剪结构相结合，形成异形框架-框架结构、异形框架- 框剪结构等。地下室顶板可视为不完全转换层, 在整体上无明确承担不落地框柱（剪力墙）的转换梁,其竖向构件均为连续传递至基础,从转换角度上看，其与带转换层的结构有较大区别。典型的异形框架结构立面示意如图3 所示。
二、异形框架结构计算方案
异形框架结构在地震作用下的变形特点与普通框架结构类似, 各榀框架的变形曲线基本相同, 由于控制边缘壁柱的截面长度, 使框柱的反弯点在柱中部, 结构整体变形特点仍呈剪切型, 楼层剪力同样可按异形框柱的的抗推刚度D值比例进行分配。
常用的电算程序可进行异形截面梁柱的计算与设计, 但由于弯矩、剪力和扭矩作用由异形梁柱构件各部分共同承担,整体参与计算,因此，在最后的计算结果中往往可以看到，预期结果要小于实际的结构刚度，这样不利于对梁柱的强度进行有效的控制。另外，结构失效的机制与异性框架本身具有的特点较为不符。一个设计的难点就是地下室顶梁柱节点的有效设计，梁柱节点的有效处理无法用电算化的程序进行反应，这就严重的影响了该处梁柱的有关内力计算以及钢筋匹配的设计。将已经计算好的层面位移角和事先规定好的规范进行相应的比较发现，只要简单的估算出边缘构件所需要的数量，就能在框架上加设边缘构件。通过上述的分析和研究，我们对异性框架结构的设计有了新的认识和了解，这样在之后的计算过程中我们有了更多的经验积累，以便更加有效的完成相应的设计结构工作。
三、异形框架结构构造要求
边缘构件的设置原则是可以采用在少数梁柱上加设截面较大的边缘构件, 也可以采用在多数梁柱上加设截面较小的边缘构件, 具体应根据计算结果及建筑平面隔墙布置进行确定。边缘构件的长度需要根据计算仔细调整, 一般为2倍到5倍截面宽度,边缘构件过长时会改变边缘构件的受力机制和对梁柱刚度的作用。边缘构件受力钢筋可采用单排布置, 钢筋直径不宜过大,承受剪力的箍筋配筋率可稍大。高规、抗规及异形柱规程等规范对框架结构的构造规定适用于异形框架结构。边缘构件的截面要求、配筋设计和梁柱节点设计是异形框架结构设计的重点。
根据计算结果，逐层减小边缘构件的截面高度,使框柱、框梁刚度发生自下而上的均匀变化, 强化下部刚度,并弱化其上部刚度。边缘构件的设置尽量做到上下对齐。根据“强柱弱梁”的原则，边缘壁柱的刚度及配筋可适当大于边缘壁梁。边缘壁柱通常是从地下室顶板或底部大空间楼层的顶板开始设置, 直接作用于框架梁上, 由于边缘壁柱为不连续设置, 且地下室顶板处的框梁截面为普通的矩形梁, 因此框梁为不完全转换梁, 承担较大的内力作用, 宜按照转换梁的构造要求进行考虑。地下室顶板处的梁柱节点区的连接方式, 可根据建筑使用要求与计算结果综合考虑，通过加大下部框柱截面、加设牛腿、加设柱帽、加强框梁等方式, 承担边缘壁柱的内力传递, 如图4。一般而言, 在强震下，上部框梁支座发生塑性屈服, 地下室顶板处的梁支座处不屈服, 且多数情况下视地下室顶板为上部嵌固端, 顶板较厚，配筋较大,故而这样考虑切实可行。
四、总结
文中提出的异形框架结构体系, 可有效地解决纯框架结构位移不符合规范要求, 框剪结构中剪力墙数量偏少引起位移不符规范要求。其次，提出了异形框架结构延性破坏的顺序,增加了框架结构的抗震防线。文中以异形框架-框架结构为例，对异形框架进行说明, 其设计思路同样适用于异形框架- 框剪结构、异形框架- 核心筒结构等结构体系。文章的最后提出了异形框架结构的概念及设计方法, 通过对异性框架结构设计的相关研究和分析，我们认识和了解到了有关连接方式和传递方式的相关内容，以便在具体的过程中能够有效的借签相关的理论内容进行计算和分析，另外对异性框架结构的耗能机理等相关问题也进行了更加深入的分析和研究当中。
参考文献:
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