柱和框架結(jié)構(gòu)

1、3.3.13.3.1概述概述框架結(jié)構(gòu)的發(fā)展： 金釭加枋木； 哥特式建筑為雛形（如巴黎圣母院），主要采用磚石材料； 鑄鐵使框架結(jié)構(gòu)較快發(fā)展（以水晶宮為代表）。柱：柱：主要承受軸向壓力，用來支承上部結(jié)構(gòu)并將 荷載傳至基礎(chǔ)的豎向直桿。 壓屈壓屈成為其主要的受力特征，喪失穩(wěn)定的壓屈失效限制了柱的承受荷載的能力； 影響柱壓屈失效的關(guān)鍵因素是長細(xì)比長細(xì)比； 穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)（ 1）。 框架框架是由是由框架柱框架柱（豎向構(gòu)件）和（豎向構(gòu)件）和框架梁框架梁（水平（水平構(gòu)件）剛性連接組成的平面結(jié)構(gòu)體系。構(gòu)件）剛性連接組成的平面結(jié)構(gòu)體系?？蚣艿奶卣鳎嚎蚣艿奶卣鳎? 1）梁、柱連接為剛節(jié)點；）梁、柱連接為剛節(jié)點；2

2、 2）梁端受有部分固端約束的負(fù)彎矩，梁主要受彎、）梁端受有部分固端約束的負(fù)彎矩，梁主要受彎、剪和壓縮作用，計算中壓縮作用可不考慮；剪和壓縮作用，計算中壓縮作用可不考慮；3 3）柱主要受壓縮和彎曲作用，剪切作用可不考慮；）柱主要受壓縮和彎曲作用，剪切作用可不考慮；4 4）幾何不變體系。靜定和超靜定。）幾何不變體系。靜定和超靜定。 不允許采用幾何可變體系。不允許采用幾何可變體系。多層和高層框架結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)單元的疊加。必須是幾何不變體系。3.3.23.3.2柱網(wǎng)和框架結(jié)構(gòu)的平面布置柱網(wǎng)和框架結(jié)構(gòu)的平面布置 柱網(wǎng)：柱網(wǎng)：柱在平面上排列形成的網(wǎng)格；由柱間梁的跨 度和柱的間距組成。柱網(wǎng)布局分為柱網(wǎng)布局分為：

3、 （1）均勻式框架構(gòu)件重復(fù)布置，柱間距均等; （2）周邊式同（1），周邊有大體相等的柱間距；（3）錯列式各柱列錯開并居中布置； （4）集中式柱子相對集中，梁向兩端外挑； 建筑平面上，柱網(wǎng)可形成正方形、矩形、圓形和半圓形、三角形、多邊形、弧線形、十字形等。框架結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)注意：（1）柱網(wǎng)布置規(guī)律且便于施工；（2）主要受力方向明確；（3）非主要受力方向處置合理；（4）框架跨度6-12m；框架間距4-6m；層高3-5m。不便于施工便于施工柱截面尺寸的估算： N重力荷載產(chǎn)生的軸向力設(shè)計值，可取標(biāo)準(zhǔn)值的 1.25-1.3倍； bh柱截面尺寸； fc 混凝土的抗壓強度設(shè)計值； 軸壓比，取0.7-0.9。另

4、外，柱截面尺寸還應(yīng)符合下列要求： 最小邊長不宜小于300mm； 柱凈高與柱截面最大邊長之比不宜小于4； 截面尺寸應(yīng)以50mm為模數(shù)。幾個典型部位的柱網(wǎng)處理方法：幾個典型部位的柱網(wǎng)處理方法：（1）角隅處1）框架結(jié)構(gòu)為單向受力體系（a、b兩種）； 柱網(wǎng)處理，圖b的比圖a好 2）框架結(jié)構(gòu)為雙向受力體系，角隅處布置不會有異型（建筑物中有L形角隅區(qū)，宜采用正方形結(jié)構(gòu)網(wǎng)格）；3）圓弧過渡（構(gòu)件長短不一，不便于施工）；4）設(shè)置獨立區(qū)域；（2）建筑平面有錯位較小錯移時，采用單向板和承重墻結(jié)構(gòu)很方便。較小錯移時，采用框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)布置較麻煩。協(xié)調(diào)錯移尺寸與柱網(wǎng)尺寸，能形成規(guī)則的柱網(wǎng)。 2）大空間放在頂層； 3）

5、大空間在中層或低層；采用現(xiàn)澆混凝土框架（3）小空間柱網(wǎng)建筑物中有特殊的大空間時 1）大空間和小柱網(wǎng)分開設(shè)置； （1）短柱和長柱 短柱:高度與截面尺寸相差不多的構(gòu)件（H/B 4） 軸心受壓承載力 P1 =fA 長柱:高度與截面尺寸相差較大的構(gòu)件 軸心受壓承載力 H/r柱的長細(xì)比122222222)(PArHEHArEHEIP3.3.33.3.3柱和框架結(jié)構(gòu)的幾個重要概念柱和框架結(jié)構(gòu)的幾個重要概念 建筑力學(xué)P217 （2 2）柱端支承條件、計算高度、柱的側(cè)向支撐和柱）柱端支承條件、計算高度、柱的側(cè)向支撐和柱 截面布置截面布置柱端支承條件（4種）：兩端鉸接、兩端固定、一端固定一端鉸接、一端固定一端自

6、由；計算高度分別為：H、0.5H、0.7H、2H承載力分別為P、4P、2P、P/4建筑力學(xué)P218 為減小柱計算高度以增大其承載力，可沿柱高設(shè)置側(cè)向支撐。圖a，y方向加側(cè)向支撐，y方向計算高度減半，y方向承載力增加到原來的4倍，x方向未加側(cè)向支撐，承載力不變。圖b工形截面，須加側(cè)向支撐，使柱在弱軸方向上的承載力與強軸方向相當(dāng)。（3 3）框（剛）架和排架）框（剛）架和排架 框架（多高層）和門式剛架（單層）：梁柱連接節(jié)點 是剛節(jié)點，傳遞彎矩。 排架（單層）：排架（單層）：梁柱連接節(jié)點是鉸接的，不傳遞彎矩。（1）分層法（豎向荷載作用下的近似內(nèi)力分析）3.3.43.3.4框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析分層分層- -傳遞傳遞- -組合組合（2）反彎點法（水平荷載作用下的近似內(nèi)力分析）1 1）橫梁剛度無限大）橫梁剛度無限大2 2）各柱端同位移，柱的剪力與側(cè)移剛度成正比）各柱端同位移，柱的剪力與側(cè)移剛度成正比3 3）柱端彎矩由柱的剪力和反彎點位置確定；）柱端彎矩由柱的剪力和反彎點位置確定；4 4）梁端彎矩由節(jié)點力矩平衡確定；）梁端彎矩由節(jié)點力矩平衡確定；5 5）中間節(jié)點梁端彎矩按梁的轉(zhuǎn)動剛度分配不平衡）中間節(jié)點梁端彎矩按梁的轉(zhuǎn)動剛度分配不平衡彎矩求得。彎矩求得。（3）單層排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析例題3.4：框架內(nèi)力分布特點：框架內(nèi)力分布特點：（1）豎向荷載作用下，柱端彎