在常規(guī)的結(jié)構(gòu)體系中，梁柱剛度基本匹配，梁柱互為約束，每層的框梁形成對柱的有效側(cè)支撐。我們對這種體系已經(jīng)習(xí)以為常，但有時，慣性思維可能讓我們忽略了結(jié)構(gòu)中的“大框架體系”。最常見的大框架體系，是帶加強層的結(jié)構(gòu)。
帶加強層結(jié)構(gòu)
在這種結(jié)構(gòu)體系中，柱往往比較大，一般層的梁不足以形成對柱的有效約束。所以，習(xí)慣做法是：以加強層為分界，按“分區(qū)”討論柱的穩(wěn)定性。這是一個比較重要的概念。
“大框架”的概念固然重要，但也要注意區(qū)分。比如說，在結(jié)構(gòu)高區(qū)，柱截面逐漸減小，一般層梁的約束作用逐漸增大，此時，就要小心，一般層梁的約束作用是否可以忽略？即，是否還符合“大框架”的概念？
這個問題的本質(zhì)就是，梁柱滿足何種關(guān)系，可以當(dāng)做“大框架”，而在什么情況下，應(yīng)該當(dāng)做“普通框架”。鄙人曾以梁柱線剛度比這個指標(biāo)，統(tǒng)計了幾個框筒結(jié)構(gòu)的項目。
主要結(jié)論是：普通框筒結(jié)構(gòu)的梁柱線剛對比大致在0.04～0.20之間，此時，梁對柱的約束能力非常明顯，分析柱的穩(wěn)定性時，不可忽略梁的作用。而對巨柱框筒結(jié)構(gòu)，梁柱線剛度比量級大致為10-4~1.5x10-3，梁對框柱的約束較小，一般梁的作用基本可以忽略。
事實上，“大框架”的概念并不僅限于帶加強層的結(jié)構(gòu)體系中。比如轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可能也有這個問題。13年結(jié)構(gòu)一注考試就有一道這樣的試題。在計算層剛度比的時候，將f2、f3作為一層，用串聯(lián)后的剛度比與f4進(jìn)行比較。這是“大框架”概念的一個局部應(yīng)用。
13年一注考題-a
13年一注考題-b
撇開考題中層剛度比的討論，對轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，無論是桁架轉(zhuǎn)換，還是梁式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換層都會對柱形成“強約束”。轉(zhuǎn)換柱通常也比較大，而轉(zhuǎn)換層以下的梁，是有可能無法對柱形成有效側(cè)支撐。在這種情況下，就可能會形成“大框架”體系。我們可以仔細(xì)想想高位轉(zhuǎn)換。
“大框架”代表一種變形特征，同時也反映一種受力特征，這與普通的框架是不同的。比如，《高規(guī)》10.2.11條第3款規(guī)定，“與轉(zhuǎn)換構(gòu)件相連的一、二級轉(zhuǎn)換柱的上端和底層柱下端截面的彎矩組合值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.5、1.3”。
這里面還有一些特殊情況，程懋堃在《創(chuàng)新思維結(jié)構(gòu)設(shè)計》中曾講到，“轉(zhuǎn)換層下面兩~三層，受剛度變化的影響最大（從計算和試驗中都可得出此結(jié)論），因此，各種計算及構(gòu)造，均須按框支要求，再往下，就無必要了。”鄙人認(rèn)為，程大師提到的這種情況，在梁對柱有一定約束的高位轉(zhuǎn)換中，是可以考慮的。也就是說，在非大框架的高位轉(zhuǎn)換中，可以用，以便節(jié)省造價。