一种强边框框架结构的制作方法

本实用新型涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种强边框框架结构。

背景技术：

当前，在地震七度(地震加速度为1.5g)区、八度或八度以上地区进行多层建筑或高层建筑结构设计时，通常采用以下几种结构形式：

第一种是钢筋混凝土框架结构，这种混凝土框架结构通常是先根据竖向承载力确定柱截面的大小，对于柱跨相同的柱构件，其柱截面基本相同；当层间位移角不够时，可通过统一增加柱截面大小及梁截面大小来满足要求。然而，采用统一增加梁柱截面来增加其抗侧移刚度的方式，会导致原结构的第一自振周期变短，刚度增大，地震力也相应加大，从而导致新的结构侧移刚度不足；同时，统一增加梁柱截面也并不能增加原结构的整体抗扭刚度，即，普通钢筋混凝土框架结构是难以满足高烈度地区的计算要求的。

第二种是钢筋混凝土框架-剪力墙结构，在这种框架-剪力墙结构中，主要是利用剪力墙来承担绝大部分的地震剪力，而框架则作为第二道防线，以承担竖向荷载为主，因此，此结构体系将剪力墙布置在结构周边时，可获得较好的抗扭刚度及抗侧移刚度。然而，此框架-剪力墙结构体系应用在高烈度地区(例如七度区、场地特征周期很长的地区、八度区或九度区)时，由于剪力墙比较分散，单片剪力墙的刚度过大，吸收的地震力过多，剪力墙极容易产生破坏，在多层及小高层中更加明显；除非剪力墙片短而分散，这样才会不容易产生破坏，但这样的结构在建筑功能上空间狭小，布置不灵活，使用功能上受到限制，因此该结构体系并不能广泛的适用于高烈度地区的多高层建筑。

第三种是钢筋混凝土框架-支撑结构，此结构体系是将钢支撑布置在结构周边，具有较好的抗扭刚度。然而，其与框架-剪力墙存在类似的缺点，即由于框架-支撑结构的刚度也较大，吸收的地震力较多，与钢支撑相连的框架柱同样容易产生破坏，尤其是钢支撑与梁柱的节点位置。另外钢支撑在建筑物外侧布置时对建筑功能及立面造型也有一定影响，在室内布置时，也影响建筑的空间使用。而且斜撑节点在施工实施方面也较为复杂，对施工队的技术要求较高，因此在多高层建筑中的应用率同样不高。

综上，急需设计一种能够适用于地震高烈度地区、且具有良好的抗侧移及抗扭刚度，同时内部使用空间大、空间灵活多变，施工便捷的多高层建筑结构。

技术实现要素：

本实用新型实施例公开了一种强边框框架结构，能够适用于高烈度地区的多层、高层建筑，以具有良好的抗侧移刚度及抗扭刚度，同时内部使用空间大、空间灵活多变，施工便捷。

本实用新型提供了一种强边框框架结构，其包括

设置在建筑结构外周的用于形成强边框结构的若干边框柱和若干边框梁；以及

设置在所述建筑结构内部的用于形成内框架结构的若干内框柱和内框梁；

其中，所述边框柱的柱截面大于所述内框柱的柱截面，所述边框梁的梁截面大于所述内框梁的梁截面。

采用这种设计，通过加大边框柱的柱截面和边框梁的梁截面，同时减少内框柱的柱截面和内框梁的梁截面，不仅能够利用具有较大截面的边框梁柱来吸引较大的地震剪力及倾覆力矩，还能够由于该内框柱和内框梁的截面减少而减少对内部建筑空间的影响，从而较大地提高室内空间的利用率，使得室内空间的功能布置更加方便。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述强边框结构的结构自振周期比小于或等于0.85。

也就是说，采用将边框柱的柱截面及边框梁的梁截面加大，并大于内框柱的柱截面及内框梁的梁截面，能够有效减少整体结构的扭转周期，进而降低整体结构的周期比。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述边框柱的柱截面与所述内框柱的柱截面的抗弯刚度比值为1∶3～15；所述边框梁的梁截面与所述内框梁的梁截面的抗弯刚度比值为1∶3～15。

可以得知的是，上述的边框柱可根据需要做成钢骨混凝土柱或钢筋混凝土柱等；上述的边框梁可根据需要做成钢骨混凝土梁或钢筋混凝土梁等。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述边框梁的高跨比大于1∶5，以形成连梁。

需要得知的是，由于该边框梁形成连梁，其水平力产生的内力占总内力的比值较高，因此，在对边框梁进行受力分析及设计时，需根据连梁的相关计算及构造要求去设计。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述建筑结构的平面形状为矩形，所述边框柱的柱截面为矩形，且任一所述边框柱的柱截面的长边沿所述建筑结构的平面的边长方向延伸设置；所述内框柱的柱截面为矩形，且任一所述内框柱的柱截面的长边与所述建筑结构的平面的短边平行设置。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述强边框结构的四个边角处设置有角柱，所述角柱的柱截面为正方形或矩形，且所述角柱的柱截面面积大小与所述边框柱的柱截面面积大小相等。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述强边框框架结构还包括用于连接所述强边框结构和所述内框架结构的若干楼板结构，每一所述楼板结构均包括若干支撑梁和设置在所述若干支撑梁上的楼板层，所述支撑梁为钢筋混凝土梁或钢梁，所述楼板层为钢筋混凝土楼板、空心楼板或组合楼板。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述支撑梁至少有部分连接于所述边框柱与所述内框柱之间，且至少还有部分所述支撑梁连接于所述边框梁与所述内框梁之间。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：

(1)更加有效保证高烈度地区的建筑结构的安全性。本实用新型实施例提供的强边框框架结构，通过设置边框柱的柱截面大于内框柱的柱截面，边框梁的梁截面大于内框梁的梁截面，使得由边框柱和边框梁形成的强边框结构能够承担相对较大的水平剪力及倾覆力矩，而由内框柱和内框梁形成的内框架结构承担相对较少水平剪力和倾覆力矩，因此使得整个强边框框架结构的整体受力更加合理而具有针对性。此外，由于强边框结构承担较多的水平剪力及倾覆力矩，因此，在抗地震时，强边框结构可作为第一道抗震防线，而内框架结构作为第二道抗震防线，使得强边框框架结构具有类似于框架-剪力墙结构体系的两道抗震防线，在高烈度地区更加难以产生破坏以致倒塌，更能确保建筑结构的安全性。

(2)施工简单，易于实施。本实用新型的强边框框架结构相对于普通框架结构只是在梁柱截面大小及配筋大小上有所区别，在施工实施上与普通框架结构并无二致，所以施工简单，易于实施。

(3)造价低廉。本实用新型的强边框框架结构能够有效优化建筑结构体系的抗震能力，将较多的竖向构件及水平构建材料均用在建筑结构抗震受力最需要的部位(即，强边框结构部位)。因此，该强边框框架结构的整体结构造价相较于普通框架结构来说造价更为低廉。

总而言之，本实用新型的强边框框架结构具有抗震性能优越，施工简单，整体造价更加低廉的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的强边框框架的结构平面图；

图2是本实用新型实施例提供的强边框框架结构的结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

以下进行结合附图进行详细描述。

请一并参见图1及图2，为本实用新型实施例提供的强边框框架结构的结构示意图。本实用新型实施例提供的强边框框架结构100包括设置在建筑结构外周的用于形成强边框结构10的若干边框柱11和若干边框梁12，以及设置在建筑结构内部的用于形成内框架结构20的若干内框柱21和内框梁22。其中，该边框柱11的柱截面大于内框柱21的柱截面，该边框梁12的梁截面大于内框梁 22的梁截面。

本实用新型中的强边框框架结构100，能够依靠边框柱11较大的柱截面、边框梁12较大的梁截面所形成的强边框结构及其所处的边框位置，吸引较大的地震剪力及倾覆力矩，从而使得其不同于普通的框架结构存在的抗扭刚度弱且周期比较大的问题；此外，强边框框架结构100也不同于框架-剪力墙结构中的剪力墙存在由于刚度过度集中而导致严重地震力过大反而承载力不够，出现偏拉破坏的问题。

此外，由于本实用新型中的边框柱11的柱截面明显大于内框柱21的柱截面，边框梁12的梁截面明显大于内框梁22的梁截面，因此，在中震及大震分析中，其具有边框梁12首先出铰、接着部分内框架结构20的内框梁22梁端出铰，然后边框柱11出现柱铰，最后内框架结构20的内框柱21出铰的良好破坏机制，有效保证强边框框架结构100的结构安全性。

需要得知的是，本实用新型实施例中的强边框框架结构应满足《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3中对于框架结构的适用高度，即该强边框框架结构的建筑高度在地震七度区应不超过70m，在地震八度区的建筑高度应不超过50m，在地震九度区的建筑高度应不超过35m。此外，本实用新型实施例的强边框框架结构不建议用于地震六度区及非抗震地区。

其中，由于该强边框结构承担较多的地震水平剪力，边框柱的柱截面和边框梁的梁截面相较于普通的框架结构中的梁柱截面较大，因此强边框结构吸收的地震力比例介于框架-剪力墙结构的剪力墙和普通框架结构的外边框之间，即，该边框柱吸收的地震力相对于剪力墙来说少且均匀，而该边框吸收的地震力相对于普通框架结构的边框来说多且有针对性。

具体地，当本实用新型的强边框框架结构的层间位移角与普通的框架结构的层间位移角相等时，该强边框框架结构的第一自振周期基本与普通的框架结构的第一自振周期基本相等，而强边框框架结构的抗扭自振周期则远小于普通的框架结构的抗扭自振周期，即，本实用新型的强边框框架结构的抗扭整体刚度远大于普通的框架结构的抗扭整体刚度。

同理，本实用新型的强边框框架结构的结构第一自振周期大于相应的框架-剪力墙结构的第一自振周期，同时强边框框架结构的整体刚度小于相应的框架-剪力墙结构的整体刚度。其中，该相应的框架-剪力墙结构是指对应于强边框框架结构的内框架结构的内框柱、内框梁的截面大小不变，同时周边框架梁柱截面与内框架梁柱截面基本相等，并在周边增加剪力墙的结构体系。

需要得知的是，所述内框架结构承担相对少量的地震水平剪力，因此，所述内框柱的柱截面以及所述内框梁的梁截面大小主要是由竖向荷载的轴压比进行控制。也就是说，在本实用新型实施例中的内框柱的柱截面和内框梁的梁截面可设计成相较于对应的普通的框架结构中的内框柱的柱截面和内框梁的梁截面小。

在本实施例中，形成该强边框结构10的边框柱11的柱截面可根据建筑结构的整体性能指标来确定，也就是说，该强边框结构10的周期比可设置成小于或等于0.85。优选地，该强边框结构10的周期比为0.75。可以理解的是，在其他实施例中，该强边框结构10的周期比还可设置为0.7或者是0.8等。

作为一种实施方式，该建筑结构(即，强边框框架结构100)的平面形状为矩形，边框柱11的柱截面也为矩形，且边框柱11的柱截面的长边沿建筑结构的边长延伸设置，以加强建筑结构在周边的刚度。内框柱21的柱截面也为矩形，内框柱21柱的长边宜与建筑结构的矩形平面的短边平行设置；对应，该内框柱 21的柱截面的短边与建筑结构的矩形平面的长边平行设置，以实现矩形的建筑结构在两个方向上刚度接近或相同。可以理解的是，作为另一种实施方式，该建筑结构的平面形状也可为近似正方形，此时，该边框柱11的柱截面可为矩形，内框柱21的柱截面可设置成正方形。

进一步地，边框柱11的柱截面与内框柱21的柱截面的截面弯曲刚度比值宜为1∶3～15，边框梁12的梁截面与内框梁22的梁截面的截面弯曲刚度比值也宜为1∶3～15。优选地，该边框柱11的柱截面与内框柱21的柱截面的弯曲刚度比值调整为1∶7左右，边框梁12的梁截面与内框梁22的梁截面的弯曲刚度比值调整为1∶8左右，例如，当边框柱11的柱截面尺寸为900mmx1200mm时，该内框柱21的柱截面尺寸可为550mmx750mm。可以理解的是，在其他实施例中，该边框柱11的柱截面与该内框柱21的柱截面的截面弯曲刚度的比值还可为1∶4、 1∶5、1∶6、1∶8、1∶9、1∶10、1∶11、1∶12、1∶13、1∶14或1∶15等。同理，该边框梁 12的梁截面与该内框梁22的梁截面的截面弯曲刚度比值也可为1∶4、1∶5、1∶6、 1∶7、1∶9、1∶10、1∶11、1∶12、1∶13、1∶14或1∶15等。

在本实施例中，该强边框结构10的四个边角处均设置有角柱13，每一根角柱13的柱截面均为近似正方形，且该角柱13的柱截面面积等于边框柱11的柱截面面积，以加强在建筑结构边角处的结构刚度。可以理解的是，在其他实施例中，该角柱13的柱截面面积还可大于或略小于该边框柱11的柱截面面积。

进一步地，该边框梁12的高跨比大于1∶5，以形成连梁。由于连梁具有跨度小、截面大等优点，因此，当该边框梁12设计为连梁时，能够有效增强强边框结构10的刚度。

在本实施例中，由于边框柱11的柱截面大于内框柱21的柱截面，边框梁12 的梁截面大于内框梁22的梁截面，即强边框结构10具有较大的抗侧移刚度，因此，在设计时，可以适当减小该内框架结构的抗侧移刚度，也就是说，可以通过减小内框架结构的抗侧移刚度来减少内框柱21的柱截面和内框梁22的梁截面。优选地，内框柱21的柱截面大小可根据满足其自身内部竖向荷载作用下的周要比要求即可，因此，内框柱21的柱截面可设计成相较于普通的框架结构中的内框柱21的柱截面更小。在此情况下，由于内框柱21的柱截面较小，因此，其对于内部建筑空间的影响更小，从而有效提高建筑内部空间的利用率，进而方便建筑空间内部的功能布置。

在本实施例中，强边框框架结构100还包括用于连接强边框结构10和内框架结构20的若干楼板结构(未图示)，每一个楼板结构均包括若干支撑梁 31和设置在该若干支撑梁31上的楼板层(未图示)，每一根支撑梁31均为钢筋混凝土梁或钢梁，每一块楼板层均为钢筋混凝土楼板、空心楼板或组合楼板等。对于每一楼板层，其至少有部分支撑梁31连接于强边框结构10的边框柱11与内框架结构20的内框柱21，且至少还有部分支撑梁31连接于强边框结构10的边框梁12和内框架结构20的内框梁22，另外还可以设置部分连接于相邻内框梁22之间的支撑梁31。

进一步地，对于楼板层中与强边框结构10及内框架结构20连接的支撑梁31，即，与边框柱11及内框柱21连接的支撑梁31，该支撑梁31与边框柱11连接的一端为刚接，该支撑梁31与内框柱21连接的另一端也为刚接。

在本实施例中，在强边框结构10中靠近角柱13的位置处，可根据实际建筑结构设置有楼梯间、电梯间或者建筑的隔墙等。

本实用新型实施例提供的强边框框架结构，通过设置边框柱的柱截面大于内框柱的柱截面，边框梁的梁截面大于内框梁的梁截面，使得由边框柱和边框梁形成的强边框结构能够承担相对较大的水平剪力及倾覆力矩，而由内框柱和内框梁形成的内框架结构承担相对较少水平剪力和倾覆力矩，因此使得整个强边框框架结构的整体受力更加合理而具有针对性。此外，由于强边框结构承担相对较多的水平剪力及倾覆力矩，因此，在抗地震时，强边框结构可作为第一道抗震防线，而内框架结构作为第二抗震防线，使得强边框框架结构具有类似于框架-剪力墙结构体系的两道抗震防线，在高烈度地区更加难以产生破坏以致倒塌，更能确保建筑结构的安全性。

同时，本实用新型的强边框框架结构相对于普通框架结构只是在梁柱截面大小上有所区别，在施工实施上与普通框架结构并无二致，所以施工简单，易于实施。

另外，本实用新型的强边框框架结构能够有效优化建筑结构体系的抗震能力，将较多的竖向构件及水平构建材料均用在建筑结构抗震受力最需要的部位(即，强边框结构)。因此，该强边框框架结构的整体结构造价相较于普通框架结构来说造价更为低廉。

总而言之，本实用新型的强边框框架结构具有抗震性能优越，施工简单，整体造价更加低廉的优点。

以上对本实用新型实施例公开的一种强边框框架结构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。