解密！ 钢结构五大第五个“框架”建筑如何深化设计？

作者丨杨勇

单位丨中建五局第三公司钢结构事业部

前言

钢框架结构是钢结构中重要的结构形式之一。 广泛应用于建筑、冶金、石油、化工等领域。 特别是近年来，随着经济和技术的发展，建造了大量的高层和超高层建筑，各种形式的钢框架结构得到广泛应用。 钢框架结构主体的深度设计需要与围护系统相协调，幕墙等专业连接件可以一次性深化到位。 这样可以节省大量的施工时间和人力成本，同时消除不同学科之间的碰撞，避免后期整改带来的后果。 质量和成本风险。

长沙世茂广场——长沙世茂广场总建筑面积约23万平方米，总建筑高度348.5m。 结构型式为钢管混凝土组合柱钢框架+混凝土核心管+支腿桁架混合结构体系。 外框圆管柱最大截面为Φ2500×55mm。 桁架层核心管拐角处装有Φ380mm长18.1m的实心铸钢杆，采用对角交错交叉屈曲约束支撑与外框架柱连接。

长沙世茂广场

长沙大王山矿山生态恢复利用项目朗豪酒店五星级酒店——长沙大王山矿山生态恢复利用项目朗豪酒店项目是湖南省“湘江欢乐城”重点项目。 本项目钢结构集刚度、框架、桁架网格于一体。 非常规的桥梁支撑和质量调谐阻尼器用于减震。

朗廷五星级酒店

赣州市南康家居特色小镇PPP项目展示馆及北山孵化器项目 - 南康家居特色小镇PPP项目展示馆及北山孵化器项目布局采用“一核两翼一飞地”形式。 东侧展厅和北侧孵化器为钢框架结构。 展厅共三层。 采用钢框架+网架结构，共有56根钢柱。 网格面积约15000平方米。 楼面采用钢桁架楼承板。 钢结构构件类型有圆柱柱、箱形钢梁、H型钢梁、螺栓球、焊接球网等。北山孵化器由地下室、三座塔楼和三层裙房组成。 地下室及主体结构均为钢框架结构。 外圈采用不同半径的椭圆钢梁逐层排列，形成蛋形形状。 内部由内外两层钢管柱与主次钢梁结合形成框架体系。

展厅

北山孵化器

中建五局技校生产实训基地实训楼EPC项目——建筑采用装配式钢框架结构体系，主体、机电、装修整体装配率达到95%以上。 整个建筑分为四层。 地下一层为实验区和停车场，地上三层为教学展示区。

中建五局技工学校生产实训基地实训楼

长沙黄花综合保税区（一期）PPP项目——项目建设由多个钢结构仓库和多层钢结构建筑组成。 办公楼和展览中心采用多层钢框架结构形式。 长沙黄花综合保税区办公大楼由通关大楼和综合大楼两部分组成。 通关大楼地下1层、地下4层，综合楼地下1层、地上7层。 两部分相互独立，中间有结构伸缩缝。

长沙黄花保税区办公楼

长沙黄花保税区商品展示交易中心

双道湾科技金融大厦 - 该项目是长沙市河西金融中心的重要组成部分。 钢结构由刚性钢柱和屋顶矩形钢管桁架组成。 钢桁架跨度36~40m，净高15.3~20m。

双道湾科技金融大厦2#楼

长沙保利国际广场——长沙保利国际广场项目钢结构分布在B2、B3两栋楼。 结构型式为箱形混凝土组合柱钢框架+混凝土核心筒+支腿桁架结构。 最高钢材为Q390GJC，板厚100mm。

长沙保利国际广场

钢框架结构是由楼板、梁、柱、支撑、剪力墙、基础等构件组成的空间结构体系。 根据其建筑高度和构成的不同，可细分为钢框架结构、钢框架-支撑结构、钢框架-核心筒结构、梁筒结构、巨型结构等体系。 这种类型的系统由柱、梁、支撑和其他彼此刚性或铰接连接的部件组成。 具有空间层次清晰、造型简洁、构件主次分明的特点。 深化设计的重点是结构的布局和节点的连接，要求明确表达构件的定位和节点的连接方式。 同时还需综合考虑运输、吊装等因素。

钢框架结构体系

➤ 柱、梁段和节点的详细设计

框架结构的中心柱跨越多层并支撑整个系统。 在加工施工过程中，由于材料、场地、运输、吊装等因素，无法制成整柱。 深化设计时，需要考虑柱的分段和分段节点。 设计。 深化设计时应注意以下几个方面：

1、立柱的拼接位置应设置在内力较小、便于现场施工的位置。 通常位于框架梁上方1.3米附近或柱净高的一半处，取较小值。

2、柱安装单元的划分应考虑运输、吊装、施工安全等，一般2～3层为一段比较合适。

3、当拼接处上下截面尺寸或板厚不同时，可通过加垫板的方式进行调整，使上下立柱的重心线尽可能一致。

4、为了方便安装并保证连接前的安全，在接头处设置了临时耳板。 连接耳板和螺栓的规格和参数应根据机组自重和安装过程中可能出现的最大风载和施工荷载确定。

5、柱截面高度变化的位置应位于梁柱连接处，使上下柱保持截面相等，便于后期施工。

6、一般情况下，不建议对梁进行分段。 当梁的长度超过运输、吊装条件时，也可分段。 分割位置应设置在梁跨度的1/3处。

框架柱分段对接节点

框架梁分段对接节点

➤ 柱脚详细设计

钢结构的柱脚可分为刚性连接柱和铰接柱。 钢框架结构中普遍采用刚性连接的柱脚。 柱脚节点设计应传递明确的力，结构简单，节省材料，易于加工和安装。 深化设计时应注意以下几点：

1、柱脚地脚螺栓的长度必须与基础深度相匹配。 二次灌浆层的高度必须考虑调节螺母和垫片的厚度。 锚固螺纹的长度必须满足垫片和双螺母的要求。

2、多高层框架结构基础深度较大钢结构主梁与次梁节点，柱锚需设置固定支架。

3、预埋柱脚可配备支撑底座钢结构主梁与次梁节点，安装方便，可采用地脚螺栓或其他方式与钢柱有效连接。

框架柱脚节点

➤ 柱梁连接详细设计

框架-柱-梁连接也分为刚性连接和铰接连接。 连接形式多种多样，如单板连接、双板连接、角钢连接、支撑连接、悬臂段连接、全焊接连接、螺栓焊接连接、全螺栓连接等。 深化设计时应注意以下几点：

1、单板连接时，梁腹板与柱翼缘的距离应保证梁腹板避开单板连接焊缝并与连接板紧密贴合，以保证高强螺栓连接的强度。 一般≥10mm，厚度较大时 连接板的值根据连接焊缝的高度计算。

2、现场安装钢梁时预留连接板，用于双板连接。 当连接板较薄时，可采用单面角焊缝，以保证焊缝高度。 当连接板较厚时，可采用单坡口焊缝连接。

3、柱、梁刚性连接时，梁翼缘、柱翼缘应采用全焊透坡口焊，并按要求安装衬板，翼缘坡口两侧应安装起弧板。

4、框架梁与柱采用悬臂截面连接时，悬臂截面与柱翼缘应满焊。 悬臂截面与梁连接时，可采用螺栓焊、全焊接连接或全螺栓连接。 悬臂段与梁的拼接位置应设置在节点塑性段之外，且内力较小且便于施工的位置。 长度一般在1米左右，距柱轴线一般不超过1.6米。

框架柱、梁连接节点

➤ 梁与梁连接详细设计

框架梁与梁之间的连接也分为刚性连接和铰接连接，包括梁与梁之间的拼接连接和主次梁之间的连接。 梁与梁之间的拼接连接与柱梁连接中悬臂截面与梁之间的连接类似。 多用于大跨梁中段的安装拼接，而主次梁之间的连接多为铰接连接。 深化设计时应注意以下几点：

1、梁与梁拼接节点宜设置在内力较小的位置，多设在跨度的1/3处。 梁与梁拼接节点应按等强度条件设计。

2、梁拼接位上翼缘可设置定位板，方便现场定位安装。

3、对于腹板焊接的梁与梁拼接节点，可以安装焊接衬板，也可以安装螺栓和连接板。 安装螺栓和连接板时，需要在腹板焊接完成后连接梁。 板围板与梁腹板焊接，增加了结构强度。 应优先采用焊接衬板的连接方式。

4、主次梁铰接有几种方法：次梁腹板伸入主梁翼缘内侧，主梁连接板伸出，采用双胶合板连接。 为了便于次梁安装，最好采用伸出的连接板或双夹板连接方法。 ，防止次梁无法安装。

5、主次梁也采用刚性接头。 连接此类节点时，应注意焊接垫板的设置或顶部连接盖的焊接。 如果使用全螺栓连接，则类似于梁与梁的拼接。

梁与梁连接节点

➤ 支撑节点详细设计

钢支撑是钢框架结构中的常见构件。 支架的截面有H形、箱形、圆管等形式。 支撑形式有X型、单斜杆、人字型、K型等。加深支撑连接节点时应注意以下几点：

1、支架与立柱之间采用节点板连接。 节点板的有效宽度应满足连杆各边夹角不小于30度的要求。 抗震等级为一级、二级的框架结构中，支撑端基座沿支撑杆至节点板最近锚固点的距离不应小于节点板厚度的2倍。

2、与框架柱连接处应设置H型、箱型支撑。 支撑端应加大或制成弧形。 两端应牢固地连接到框架上。 梁、柱与支撑连接处宜设置加强筋。

3、支撑交叉处的节点可通过节点板连接，也可采用一肢连续、一断肢直接焊接在连续肢上或用短牛腿连接。

支持节点

随着经济的不断发展，人们追求更多的建筑功能和造型。 钢框架结构体系越来越复杂、差异化，深化设计工作的难度也越来越大。 只有不断总结、创新、深化设计，才能赶上技术的发展，更好地满足项目和业主日益增长的需求。