一种大跨度多层抗震框架结构体系及其施工方法技术

一种大跨度多层抗震框架结构体系及其施工方法，该结构体系包括各楼层的框架柱、框架梁、次梁和楼板，框架柱包括主框架柱和辅助框架柱，辅助框架柱包括每边至少一个边部辅助框架柱；框架梁包括第一主框架梁、第二主框架梁和楼层辅助框架梁，第一主框架梁沿横纵跨的轴网布置，第一主框架梁的两端分别连接相邻的主框架柱；第二主框架梁的两端分别连接主框架柱与边部辅助框架柱；次梁的两端分别连接相邻的第一主框架梁；楼层辅助框架梁的两端分别连接辅助框架柱与邻近的梁、柱构件。本发明专利技术利用现有的框架结构体系中合理安排主框架柱、辅助框架柱、框架梁和辅助框架梁的布置，来提高结构的抗侧刚度和抗震承载力，结构受力均匀、抗震性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种大跨度多层抗震框架结构体系及其施工方法
本专利技术属于多层建筑的框架结构领域，特别是涉及一种用于大跨度、高层高、大地震力的多层建筑的框架结构及其施工方法。
技术介绍
随着建筑的发展，现代建筑中如多层工业厂房、库房、展厅，使用上要求房间内尽量减少结构柱，也就是要求梁跨度大、柱截面小，有时还有高层高、重荷载要求，常规的现浇钢筋混凝土结构很难满足这种要求。对梁可以采用预应力混凝土梁，但截面依然很大、自重很重。目前工程师们采用的最常规的方法是采用钢框架结构。钢结构自重轻、跨度大、抗震性能好，是一种很好的结构形式；但是钢结构造价高、耐火时间短、抗腐蚀性能差，也不是一种十分令人满意的方式。另外，在高烈度地震设防地区，对于这种大跨度多层框架，由于跨度大，柱子少，整个结构侧向刚度和抵抗力就比较薄弱，如何抵抗水平地震力是结构工程师面临的很大难题。最常见的方法就是加大框架梁、柱截面。如果设计的框架只是比常规框架略大时，这种方法是有效的。但增加梁柱截面时，结构自重、刚度都会随着增大，结构承受的水平地震力也增大，使得梁柱截面需要继续增大。梁柱截面过大，一方面影响建筑使用，另一方面还会增加造价，因此，对于大跨度多层框架，用加大框架梁柱截面的方法效果有时并不是很好。另一种比较常用的方法就是设置柱间支撑：在建筑中均匀分散的设置一些柱间支撑，形成框架-支撑结构，可以将一部分地震力由柱间支撑承受，同时可以大大提高建筑抗侧刚度。对于抵抗水平地震力，设置柱间支撑是一种非常经济、有效的方法，平面布置也比较灵活。柱间支撑可以采用普通钢支撑，也可以采用屈曲约束支撑。但是，设置柱间支撑建筑上影响美观，有时还会影响房间使用，建筑师一般不喜欢柱间支撑；另外，与柱间支撑相连的框架柱，在地震下产生很大的上拉力和剪力，致使基础底面很大，甚至抗震计算无法满足要求。还有一种方法是设置钢筋混凝土剪力墙：在建筑楼梯、电梯间等位置设置钢筋混凝土剪力墙，形成框架-剪力墙结构，用来抵抗水平地震力，也是很有效的方法。但是，多层建筑由于房屋高度小，剪力墙抗侧刚度很大，常常加大水平地震力；尤其是楼梯、电梯平面布置不均匀对称时，很容易使结构产生扭转，对建筑抗震很不利；而且设置钢筋混凝土剪力墙不但造价高，施工也不方便，因此，设置钢筋混凝土剪力墙常常也不是一种很理想的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大跨度多层抗震框架结构体系及其施工方法，要解决现有大跨度多层框架抗侧刚度差、抗震能力弱的技术问题，同时要解决现有技术施工不方便、综合造价高的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种大跨度多层抗震框架结构体系，包括各楼层的框架柱、框架梁、次梁和楼板，所述框架柱包括主框架柱和辅助框架柱，所述主框架柱布置于横纵跨的轴网交点上，所述辅助框架柱包括位于主框架柱之间、布置于建筑周围最外侧轴网上的每边至少一个边部辅助框架柱；所述框架梁包括第一主框架梁、第二主框架梁和楼层辅助框架梁，各梁均位于各楼层标高位置；所述第一主框架梁沿横纵跨的轴网布置，第一主框架梁的两端分别连接相邻的主框架柱；所述第二主框架梁的两端分别连接主框架柱与边部辅助框架柱；所述次梁的两端分别连接相邻的第一主框架梁；所述楼层辅助框架梁的两端分别连接辅助框架柱与邻近的梁、柱构件。所述辅助框架柱还包括布置于建筑楼梯间或电梯间周围位置的梯间辅助框架柱和/或沿横纵跨的轴网、布置于建筑防火墙位置的中部辅助框架柱。所述边部辅助框架柱在相邻的主框架柱之间布置数量为1-3个，相邻的边部辅助框架柱之间连接有第三主框架梁。所述辅助框架柱在多层抗震框架结构底部沿竖向高度布置不少于一层。所述楼层辅助框架梁包括与次梁平行、整跨设置的第一辅助框架梁，所述第一辅助框架梁的两端分别连接边部辅助框架柱与邻近的梁、柱构件；所述楼层辅助框架梁还包括与第一辅助框架梁垂直、部分跨设置的第二辅助框架梁，所述的第二辅助框架梁的两端分别连接边部辅助框架柱与邻近的梁、柱构件。所述楼层辅助框架梁还包括第三辅助框架梁，所述第三辅助框架梁的两端分别连接梯间辅助框架柱与邻近的梁、柱构件；所述楼层辅助框架梁还包括第四辅助框架梁，所述第四辅助框架梁的两端分别连接中部辅助框架柱与邻近的梁、柱构件。所述框架梁还包括层间辅助框架梁，层间辅助框架梁位于不同楼层的框架梁之间，在相邻框架梁之间布置数量为1-2道。所述框架柱的横截面形状为圆形或矩形，框架柱为中部包含钢骨芯的钢管混凝土叠合柱，所述钢骨芯包括外侧横截面为圆形或矩形的钢管和钢管内浇筑的钢管内混凝土，所述钢管内混凝土为高强混凝土，强度等级为C60-C100，所述框架柱的钢管外钢筋笼由柱纵向钢筋和柱横向箍筋绑扎而成，框架柱的钢管外混凝土为普通混凝土。一种大跨度多层抗震框架结构体系的施工方法，施工步骤如下：步骤一，根据建筑受力计算设计基础、框架柱、框架梁、次梁和楼板的类型以及布置形式；步骤二，先施工基础，并在基础上施工框架柱，将两层以上的框架柱作为一整根长柱进行预制或者逐层现浇；预制时预先水平浇注钢管内混凝土，然后在钢管外侧绑扎柱纵向钢筋和柱横向箍筋，然后再水平浇注钢管外混凝土形成预制钢管混凝土叠合长柱；步骤三，采用预制柱时，框架柱吊装就位；采用现浇钢骨柱混凝土时，直接施工框架柱；步骤四，在框架柱之间施工框架梁，在框架梁之间施工次梁；步骤五，框架梁和次梁上施工楼板形成大跨度多层抗震框架结构体系。与现有技术相比本专利技术具有以下特点和有益效果：本专利技术的大跨度多层抗震框架结构体系，利用在现有的框架结构体系中合理安排主框架柱、辅助框架柱、框架梁和辅助框架梁的布置，来提高结构的抗侧刚度和抗震承载力，结构受力均匀、抗震性能好；辅助框架柱仅布置在建筑周边、楼梯间、电梯间或防火墙等不影响建筑使用的部位，室内效果非常美观，工艺布局非常灵活；辅助框架柱和辅助框架梁可以仅布置在受力大、刚度薄弱的底部楼层，相比于柱间支撑与剪力墙的通高设置要求，结构布置更加灵活，适用范围更加广泛。本专利技术的大跨度多层抗震框架结构体系，框架柱采用预制钢管混凝土叠合长柱，相比于常规钢筋混凝土框架柱，抗震性能好得多，施工方便；相比于钢框架柱，造价要低得多。本专利技术大大提高了大跨度多层框架的抗震性能，有利于推动预制装配式框架结构的发展。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。图1是常规框架结构平面图。图2是图1的A-A剖面示意图。图3是实施例一框架结构平面图。图4是图3的B-B剖面示意图。图5是实施例二的框架结构平面图。图6是图5的C-C剖面示意图。图7是实施例框架柱横剖面的结构示意图（方形柱-圆钢管）。图8是实施例框架柱横剖面的结构示意图（圆形柱-圆钢管）。图9是实施例框架柱横剖面的结构示意图（方形柱-方钢管）。图10施例框架柱横剖面的结构示意图（圆形柱-方钢管）。图11是算例1的示意图。图12是图11的A-A剖面示意图。图13算例2的示意图。图14是图13的B-B剖面示意图。图15是算例3的示意图。图16是图15的C-C剖面示意图。图17是算例5的示意图。附图标记：1－主框架柱、2－边部辅助框架柱、3－第一主框架梁、4－第二主框架梁、5－第三主框架梁、6－第一辅助框架梁、7－次梁、8－第二辅助框架梁、9－梯间辅助框架柱、10－中部辅助框架柱、11－第三辅助框架梁、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大跨度多层抗震框架结构体系，包括各楼层的框架柱、框架梁、次梁（7）和楼板（18），其特征在于：所述框架柱包括主框架柱（1）和辅助框架柱，所述主框架柱（1）布置于横纵跨的轴网交点上，所述辅助框架柱包括位于主框架柱（1）之间、布置于建筑周围最外侧轴网上的每边至少一个边部辅助框架柱（2）；所述框架梁包括第一主框架梁（3）、第二主框架梁（4）和楼层辅助框架梁，各梁均位于各楼层标高位置；所述第一主框架梁（3）沿横纵跨的轴网布置，第一主框架梁（3）的两端分别连接相邻的主框架柱（1）；所述第二主框架梁（4）的两端分别连接主框架柱（1）与边部辅助框架柱（2）；所述次梁（7）的两端分别连接相邻的第一主框架梁（3）；所述楼层辅助框架梁的两端分别连接辅助框架柱与邻近的梁、柱构件。

【技术特征摘要】
1.一种大跨度多层抗震框架结构体系，包括各楼层的框架柱、框架梁、次梁（7）和楼板（18），其特征在于：所述框架柱包括主框架柱（1）和辅助框架柱，所述主框架柱（1）布置于横纵跨的轴网交点上，所述辅助框架柱包括位于主框架柱（1）之间、布置于建筑周围最外侧轴网上的每边至少一个边部辅助框架柱（2）；所述框架梁包括第一主框架梁（3）、第二主框架梁（4）和楼层辅助框架梁，各梁均位于各楼层标高位置；所述第一主框架梁（3）沿横纵跨的轴网布置，第一主框架梁（3）的两端分别连接相邻的主框架柱（1）；所述第二主框架梁（4）的两端分别连接主框架柱（1）与边部辅助框架柱（2）；所述次梁（7）的两端分别连接相邻的第一主框架梁（3）；所述楼层辅助框架梁的两端分别连接辅助框架柱与邻近的梁、柱构件。2.根据权利要求1所述的大跨度多层抗震框架结构体系，其特征在于：所述辅助框架柱还包括布置于建筑楼梯间或电梯间周围位置的梯间辅助框架柱（9）和/或沿横纵跨的轴网、布置于建筑防火墙位置的中部辅助框架柱（10）。3.根据权利要求1所述的大跨度多层抗震框架结构体系，其特征在于：所述边部辅助框架柱（2）在相邻的主框架柱（1）之间布置数量为1-3个，相邻的边部辅助框架柱（2）之间连接有第三主框架梁（5）。4.根据权利要求1～3任意一项所述的大跨度多层抗震框架结构体系，其特征在于：所述辅助框架柱在多层抗震框架结构底部沿竖向高度布置不少于一层。5.根据权利要求1所述的大跨度多层抗震框架结构体系，其特征在于：所述楼层辅助框架梁包括与次梁平行、整跨设置的第一辅助框架梁（6），所述第一辅助框架梁（6）的两端分别连接边部辅助框架柱（2）与邻近的梁、柱构件。6.根据权利要求5所述的大跨度多层抗震框架结构体系，其特征在于：所述楼层辅助框架梁还包括与第一辅助框架梁（6）垂直、部分跨设置的第二辅助框架梁（8），所述的第二辅助框架梁（8）的两端分别连...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹剑强，张庆亮，李慧成，付桂宏，马若辰，
申请(专利权)人：中国航空规划设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11