带腋撑的钢筋混凝土框架结构.pdf

本发明提供带腋撑的钢筋混凝土框架结构，由框架梁、框架柱刚接而成，框架梁、框架柱刚接的节点区还设置有腋撑，腋撑的上、下端分别和框架梁、框架柱刚接；腋撑轴线和框架梁轴线的内夹角α1、腋撑轴线和框架柱轴线的内夹角α2根据结构设计的要求确定；带腋撑的钢筋混凝土框架结构可以是单跨或多跨、单层或多层；多跨可以是等跨或不等跨，多层的层高可以相等或不相等。本发明受力性能优良、经济性和施工性好，可适用于大跨度结构体系。

1、  带腋撑的钢筋混凝土框架结构，由框架梁、框架柱刚接而成，其特征在于：所述框架梁、框架柱刚接的节点区还设置有腋撑，所述腋撑的上、下端分别和框架梁、框架柱刚接。

2、  根据权利要求1所述带腋撑的钢筋混凝土框架结构，其特征在于：所述带腋撑的钢筋混凝土框架结构是单跨或多跨的；所述多跨是等跨或不等跨的。

3、  根据权利要求1所述带腋撑的钢筋混凝土框架结构，其特征在于：所述带腋撑的钢筋混凝土框架结构是单层或多层的；所述多层的层高是相等或不相等的。

4、  根据权利要求1所述带腋撑的钢筋混凝土框架结构，其特征在于：所述框架梁在和腋撑连接位置配置有抗弯钢筋和抗剪钢筋。

5、  根据权利要求1所述带腋撑的钢筋混凝土框架结构，其特征在于：所述框架柱在和腋撑连接位置配置有抗弯钢筋和抗剪钢筋。

6、  根据权利要求1所述带腋撑的钢筋混凝土框架结构，其特征在于：所述框架梁在和腋撑连接位置布置有附加横向钢筋。

7、  根据权利要求1所述带腋撑的钢筋混凝土框架结构，其特征在于：所述框架柱在和腋撑连接位置布置有附加横向钢筋

8、  根据权利要求1所述带腋撑的钢筋混凝土框架结构，其特征在于：所述框架梁柱节点区到和腋撑连接位置间的框架梁中布置有交差钢筋。

9、  根据权利要求1所述带腋撑的钢筋混凝土框架结构，其特征在于：所述框架梁柱节点区到和腋撑连接位置间的框架柱中布置有交差钢筋。

10、  根据权利要求6或7任一项所述带腋撑的钢筋混凝土框架结构，其特征在于：所述附加横向钢筋包括吊筋或附加箍筋。

带腋撑的钢筋混凝土框架结构
                           技术领域
本发明涉及构筑物钢筋混凝土框架结构及其构造，具体是指带腋撑的钢筋混凝土框架结构。
                           背景技术
钢筋混凝土框架由框架梁和框架柱组成，框架梁和框架柱的连接处为刚接。框架可以是单跨或多跨、单层或多层；多跨框架可以是等跨或不等跨，多层框架的层高可以相等或不相等。房屋建筑的钢筋混凝土框架一般框架梁上有楼屋面板，由多榀框架形成框架结构体系来承担外部载荷。其他构筑物的钢筋混凝土框架梁上可以有板、也可以没有板，可以由单榀框架来承担外部载荷或多榀框架形成的框架结构体系来承担外部载荷。钢筋混凝土框架由于其良好的经济性、施工性和适用性，在土木工程领域、特别在多高层建筑中得到广泛的应用。
国内外对钢筋混凝土框架结构已进行了卓有成效的研究，各国的设计规范已有较完善的设计理论和方法。但随着经济的发展、人民生活水平的提高，建筑功能多样化的要求，既有的钢筋混凝土框架结构形式在应用中存在了不可逾越的障碍。主要反映在对于要求大跨度的建筑结构，现有的钢筋混凝土框架结构的框架梁跨中和梁端弯矩过大，框架梁跨中的挠度也很大；框架柱的柱端弯矩也过大。常规的设计常常导致框架梁、柱的截面过大、配筋过多，甚至无法设计。对于一般构筑物来说，也存在相同的问题。
现有的应用于大跨度钢筋混凝土框架结构的技术方法归纳起来主要有以下几种。
(1)加大钢筋混凝土框架梁、柱的截面以及配筋，从而提高框架梁和柱的承载力、提高框架梁的刚度并减少其跨中的挠度。在跨度不是很大的情况下可以达到一定效果，但存在以下问题：①增加材料的用量，经济性差；②影响结构的使用功能；③结构自重增大，相当于荷载增加，框架梁、柱的弯矩又增加，同时给施工带来困难。当跨度较大时，上述问题更为突出，导致无法设计。
(2)采用预应力混凝土框架结构。采用预应力混凝土框架梁可以提高框架梁的刚度、减少框架梁跨中的挠度，但基本无法提高框架梁、柱的承载力，其在大跨度框架结构中的应用受限制。
(3)采用钢-混凝土组合框架结构。钢-混凝土组合框架梁、柱的承载力和刚度比钢筋混凝土框架梁、柱高，其适用跨度也大；但经济性和施工性差，且无法适用于更大跨度的要求。
(4)采用框架梁端加腋。框架梁端加腋提高了梁端的承载力，对框架梁跨中弯矩的减少、框架梁的刚度的提高有若干作用，但对提高框架的适用跨度不明显。
综上所述，现有的应用于大跨度钢筋混凝土框架结构的技术方法，是从改善结构构件本身的受力性能出发来达到提高框架的适用跨度的，存在较大的局限性。采用桁架等适合大跨度的结构来替换框架梁虽然可以达到大跨度的目的，但桁架等和框架柱难于做成刚接，形成不了框架结构体系，整体水平刚度小；同时桁架等的结构高度比框架梁大很多，影响结构的使用功能。因此，提出一种受力性能优良、经济性和施工性好、可以不影响或基本不影响结构的使用功能的适用于大跨度结构的新型框架结构体系有重要的理论意义和工程应用价值。
                           发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供带腋撑的钢筋混凝土框架结构，其受力性能优良、经济性和施工性好，可适用于大跨度结构体系。
本发明的目的通过下述技术方案实现：带腋撑的钢筋混凝土框架结构，由框架梁、框架柱刚接而成，所述框架梁、框架柱刚接的节点区还设置有腋撑，所述腋撑的上、下端分别和框架梁、框架柱刚接；所述腋撑轴线和框架梁轴线的内夹角α₁、腋撑轴线和框架柱轴线的内夹角α₂可以根据结构设计的要求确定，以使该结构的受力合理、并满足使用功能的要求。
为了更好得实现本发明，所述带腋撑的钢筋混凝土框架结构可以是单跨或多跨、单层或多层；多跨可以是等跨或不等跨，多层的层高可以相等或不相等。
和常规的钢筋混凝土框架结构相比，本发明带腋撑的钢筋混凝土框架结构在腋撑和框架梁、框架柱的连接处存在连接节点，这些连接节点的处理和常规的钢筋混凝土框架结构节点的处理基本相同；梁、柱的处理也基本相同，但应注意以下几点。
(1)框架梁在和腋撑连接位置、框架柱在和腋撑连接位置存在较大弯矩和剪力，应配置相应的抗弯钢筋和抗剪钢筋，保证该截面符合承载力要求。
(2)框架梁在和腋撑连接位置，由腋撑传来的轴力作为集中力作用于框架梁，在框架梁和腋撑连接位置应布置附加横向钢筋(吊筋或附加箍筋)。
(3)框架柱在和腋撑连接位置，由腋撑传来的轴力作为集中力作用于框架柱，在框架柱和腋撑连接位置应布置附加横向钢筋(吊筋或附加箍筋)。
(4)框架梁柱节点区到和腋撑连接位置间的框架梁部分，当梁的剪跨比较小时，应在框架梁中布置交差钢筋。
(5)框架梁柱节点区到和腋撑连接位置间的框架柱部分，当柱的剪跨比较小时，应在框架柱中布置交差钢筋。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)腋撑的设置，改变了常规的钢筋混凝土框架结构的受力模式，具有常规的钢筋混凝土框架结构特点和优势：
1、改变了框架梁端、框架柱端的设计控制截面的位置。常规的钢筋混凝土框架结构的框架梁端、柱端的设计控制截面分别在梁端、柱端，钢筋混凝土带腋撑框架结构的框架梁端、柱端的设计控制截面分别在梁、柱的腋撑处。
2、框架梁端、框架柱端的设计控制截面的弯矩值大幅度减少。
3、框架梁跨中的设计控制截面的弯矩值大幅度减少。
4、框架梁跨中的挠度大幅度减少。
(2)本发明和常规的钢筋混凝土框架结构技术或预应力混凝土框架结构技术相比，在结构跨度一定的条件下，结构内力减少，结构构件的截面尺寸和配筋也减少；当结构构件的截面尺寸和配筋相同时，结构的适用跨度可大幅度增加。
(3)适用范围广，本发明主要适用于单层或多层大跨度混凝土结构房屋建筑，还可适用于单层或多层大跨度的混凝土结构土木工程构筑物、大跨度钢结构房屋建筑和钢结构土木工程构筑物。
(4)本发明对完善结构理论有重大的学术意义，在工程实践中有广泛的应用前景。
                          附图说明
图1是本发明带腋撑的钢筋混凝土框架结构(单跨二层)的结构示意图；
图2a、2b分别是常规钢筋混凝土框架结构(单跨二层)的垂直荷载图和相应的弯矩图；
图3a、3b分别是常规钢筋混凝土框架结构(单跨二层)的水平荷载图和相应的弯矩图；
图4a、4b分别是常规钢筋混凝土框架结构(单跨二层)的垂直荷载和水平荷载共同作用下的荷载图和相应的弯矩图；
图5a、5b分别是本发明带腋撑的钢筋混凝土框架结构(单跨二层)的垂直荷载图和相应的弯矩图；
图6a、6b分别是本发明带腋撑的钢筋混凝土框架结构(单跨二层)的水平荷载图和相应的弯矩图；
图7a、7b分别是本发明带腋撑的钢筋混凝土框架结构(单跨二层)的垂直荷载和水平荷载共同作用下的荷载图和相应的弯矩图；
图8是本发明带腋撑的钢筋混凝土框架结构(单跨二层)配筋示意图；
图9是本发明带腋撑的钢筋混凝土框架结构(二跨二层)的结构示意图。
                        具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
如图1、图9所示，本带腋撑的钢筋混凝土框架结构，由框架梁1、框架柱2刚接而成，框架梁1、框架柱2刚接的节点区还设置有腋撑3，腋撑3的上、下端分别和框架梁1、框架柱2刚接；腋撑3轴线和框架梁1轴线的内夹角α₁、腋撑3轴线和框架柱2轴线的内夹角α₂可以根据结构设计的要求确定，以使该结构的受力合理、并满足使用功能的要求。带腋撑的钢筋混凝土框架结构可以是单跨或多跨、单层或多层；多跨可以是等跨或不等跨，多层的层高可以相等或不相等。图1中框架结构的框架梁跨度取L＝29500mm，框架柱高度取H₁＝8900mm、H₂＝8700mm，内夹角α₁＝40.91°，α₂＝49.09℃；图9中框架结构的框架梁跨度取L₁＝29500mm，L₂＝29500mm，框架柱高度取H₁＝8900mm、H₂＝8700mm，内夹角α₁＝40.91°，α₂＝49.09°。
图2a、2b～图7a、7b以及表1、表2表示了采用相同的单跨二层结构，本发明带腋撑的钢筋混凝土框架结构和常规的钢筋混凝土框架结构或预应力混凝土框架结构的荷载图(单位：KN)、弯矩图(单位：KN-M)和相关技术参数的比较。为了更清楚地说明问题，表1、表2中只列出了竖向荷载下的结果，水平荷载下的结果以及竖向荷载和水平荷载共同作用下的结果类同。表1、表2中框架结构的框架梁跨度取L＝29500mm，框架柱高度取H₁＝8900mm、H₂＝8700mm，内夹角α₁＝40.91°，α₂＝49.09°。
                                  表1