第三章框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)體系1框架結(jié)構(gòu)的特點、優(yōu)點和分類2框架的類型3框架的布置、柱網(wǎng)尺寸、及構(gòu)件截面尺寸4框架結(jié)構(gòu)的運用與建筑藝術(shù)技巧的配合5框架結(jié)構(gòu)的受力特點與適用層數(shù)和高寬比３-1框架結(jié)構(gòu)的特點、優(yōu)點和適用范圍一、特點１受力特點２框架結(jié)構(gòu)的變形特征二、框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點三、適用范圍一、框架結(jié)構(gòu)的特點（１）受力特點：剛節(jié)點，受力性能好（梁、柱）２變形特征剪切型彎曲型優(yōu)點：建筑平面布置靈活、易于設置較大房間、使用方便構(gòu)件類型少，易于標準化、定型化,外墻采用輕質(zhì)填充材料時，結(jié)構(gòu)自重小?？梢圆捎妙A制構(gòu)件，也易于采用定型模板而做成現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，有時還可采用現(xiàn)澆柱及預制梁板的半現(xiàn)澆半預制結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的整體性好，抗震性能好，在地震區(qū)應優(yōu)先采用。二、框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點及適用范圍缺點：抗側(cè)剛度低，２０層以下建筑適用范圍：辦公樓、餐廳、車間、營業(yè)室、教室和實驗室等３-2框架的類型1.按框架構(gòu)件組成劃分（1）梁板式結(jié)構(gòu)(多層和高層)（2）無梁式結(jié)構(gòu)（倉庫、冷藏庫）2按框架的施工方法劃分（１）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆優(yōu)點：結(jié)構(gòu)整體性及抗震性能好，節(jié)省鋼材；缺點：現(xiàn)場工作量大，模板消耗多，施工周期較長。（２）裝配式框架：優(yōu)點：構(gòu)件可以在工廠預制，質(zhì)量容易保證，施工現(xiàn)場的工作量較少，比現(xiàn)澆框架節(jié)省模板并能縮短工期；缺點：增加了框架的節(jié)點連接，用鋼量大,整體性較差。

（３）裝配整體式框架其梁板柱可以在工廠預制，在施工現(xiàn)場將構(gòu)件吊裝就位，再用現(xiàn)澆混凝土將框架連接成整體，因而這種框架兼?zhèn)淞饲皟煞N框架的優(yōu)點。優(yōu)點：可實現(xiàn)標準化，工廠化，機械化生產(chǎn)速度快，效率高缺點：接頭處用鋼量增加，整體性較差，抗震能力弱，不適用于地震區(qū)使用（１）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆（１）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆

（１）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆基礎鋼筋綁扎過程（１）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆現(xiàn)澆多層樓房的柱基（１）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆現(xiàn)澆多層樓房鋼筋綁扎過程裝配式混凝土框架預制長柱預制主梁預制槽形板預制卡板裝配整體式混凝土框架預制短柱迭合梁裝配整體式混凝土框架裝配整體式混凝土框架預制長柱鋼框架鉸接連接角鋼柱梁111—1鋼框架剛接T形連接件3按承重結(jié)構(gòu)劃分（1）全框架（2）內(nèi)框架：降低房屋造價

缺點：鋼筋混凝土和磚墻剛度不協(xié)調(diào)，房屋整體性和總體剛度差，抗震性能差。4裝配（整體）式框架的構(gòu)件劃分（1）短柱單梁式：制作、運輸、安裝方便，但接頭多，施工復雜（2）長柱單梁式：減少柱子接頭，增加了結(jié)構(gòu)的整體性；但柱子長，運輸困難，吊裝內(nèi)力大，長度不宜超過１６米（3）組合單元式：接頭少，增加了結(jié)構(gòu)的整體性；構(gòu)件制作復雜，運輸困難，起重噸位大5裝配（整體）式框架的接頭型式1.梁與柱的接頭暗牛腿剛接方式明牛腿剛接方式2.柱與柱的接頭方式--焊接連接3.梁與板的接頭方式--迭合梁式３-３框架的布置、柱網(wǎng)尺寸、及構(gòu)件截面尺寸按承重框架布置方向分為三種：1.主要承重框架橫向布置2.主要承重框架縱向布置3.主要承重框架縱橫兩向布置一、框架的布置框架結(jié)構(gòu)荷載計算簡述框架內(nèi)力的計算方法有電算和手算兩種方式。手算(近似計算方法)有：

垂直荷載作用的內(nèi)力計算--分層法；二次力矩分配法。

水平荷載的內(nèi)力計算--反彎點法；D值法。1.主要承重框架橫向布置特點：橫向梁為主梁，縱向梁為次梁（連系梁）優(yōu)點：承重框架橫向布置可有效提高縱房屋橫向的抗側(cè)力強度和剛度；有利于立面處理和室內(nèi)采光橫向框架承重方案縱向布置連系梁。橫向抗側(cè)剛度大。有利采光和通風。2.主要承重框架縱向布置特點：縱向梁為主梁，橫向梁為次梁（連系梁）優(yōu)點：有利于樓層凈高的有效利用，房屋的使用劃分比較靈活；缺點：橫向很差剛度；適用范圍：層數(shù)不多的無抗震要求的廠房縱向框架承重方案橫向布置連系梁。橫向抗側(cè)剛度小。有利獲得較高凈空。兩個方向均有較好的抗側(cè)剛度。框架承重方案與樓蓋布置有關(guān)單向板樓蓋雙向板樓蓋3.主要承重框架縱橫向布置縱橫向框架承重方案二、柱網(wǎng)尺寸（一）基本要求：１框架的柱網(wǎng)布置應力求簡單、規(guī)則、整齊２要滿足生產(chǎn)工藝和建筑平面布置的要求３要使結(jié)構(gòu)受力合理，施工方便４柱網(wǎng)尺寸應符合經(jīng)濟原則和盡量符合模數(shù)（二）分類內(nèi)廊式柱網(wǎng)（教學樓，辦公樓，醫(yī)院或賓館需要公共走廊的建筑）等跨式柱網(wǎng)（公共建筑或輕型廠房）對稱不等跨式柱網(wǎng)（二）分類等跨式柱網(wǎng)（公共建筑或輕型廠房）內(nèi)廊式柱網(wǎng)（教學樓，辦公樓，醫(yī)院或賓館需要公共走廊的建筑）結(jié)構(gòu)受力合理（均勻、對稱、對直、貫通，盡量避免缺梁抽柱）方便施工對稱三跨。

房間進深：6m、6.6m、6.9m

走廊跨度：2.4m、2.7m、3.0m

開間方向柱距：3.6—8m

內(nèi)廊式適用范圍：旅館、教學、辦公、醫(yī)院客房與衛(wèi)生間客房與衛(wèi)生間走道7500240075004200酒店的結(jié)構(gòu)平面–內(nèi)廊式39005400540066006000420054002400720060004200辦公樓的結(jié)構(gòu)平面–內(nèi)廊式教室走道6000600039002400走道6000600078002400教室教室的結(jié)構(gòu)平面–內(nèi)廊式等跨式柱網(wǎng)：常用跨度為6米、7.5米、9米、12米開間方向柱距：6m適用范圍：廠房、倉庫、商店等跨式柱網(wǎng)對稱不等跨式柱網(wǎng)注意：無論是工業(yè)或民用建筑的柱網(wǎng)布置，當房屋長度較大（55米）時，均需設置伸縮縫，在縫的兩側(cè)應各自設置框架框架橫梁截面：梁高h=(1/8-1/12)l梁跨梁寬b=(1/2-1/3)h梁高框架柱截面的寬與高=(1/15-1/20)Hｉ層高三、構(gòu)件截面尺寸四、抗震設防區(qū)框架體系結(jié)構(gòu)布置的要求1.結(jié)構(gòu)平面布置簡單、規(guī)則、對齊、對稱，有利于抵抗水平荷載平面形狀：板式塔式（一）結(jié)構(gòu)平面布置的原則板式是指房屋寬度較小，而長度較大的建筑為了增加板式結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和穩(wěn)定，避免“一字形”建筑，可以做成折板式或曲線式。塔式則是指平面的長度和寬度相接近的建筑在塔式建筑中，常用圓形、方形、長寬比較小的矩形、Y形、井形、三角形或其他各種形狀。圖例：增大房屋等效厚度（1）圖例：增大房屋等效厚度（2）北京國際飯店：

２.盡量避免部分突出及剛度突變３.控制房屋的長寬比L/B不宜超過4.0（一）結(jié)構(gòu)平面布置的原則圖例：抗震建筑平面圖例：不利抗震建筑平面圖例：日本建議的建筑平面

４．抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置應盡可能使房屋的剛度中心與地震力合力作用線接近或重合（一）結(jié)構(gòu)平面布置的原則圖例：不利抗震的結(jié)構(gòu)布置

５.抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置應使房屋中各部分的剛度均勻，不應過分懸殊（一）結(jié)構(gòu)平面布置的原則

６.在烈度較高的抗震設防區(qū)、樓、電梯間不宜布置在結(jié)構(gòu)單元的兩端和拐角部位（一）結(jié)構(gòu)平面布置的原則1.沿房屋的豎向高度剛度和質(zhì)量分布均勻，不要發(fā)生過大的突變，盡量避免夾層、錯層、抽柱現(xiàn)象（二）結(jié)構(gòu)立面布置的原則圖例：結(jié)構(gòu)薄弱層反應2.各層樓板應盡可能設置在同一標高上，盡可能不采用復式框架（二）結(jié)構(gòu)立面布置的原則圖例：長、短柱共存現(xiàn)象下剛頂柔結(jié)構(gòu)，容易出現(xiàn)“辮梢”效應。震害調(diào)查表明：房屋頂部突出結(jié)構(gòu)震害嚴重南開大學主樓

突出部分的體型越細長，則擺動影響越大，鞭梢效應越明顯，當突出部分高度小于下部高度的1/5時，其擺動影響可不考慮房屋頂部不宜有局部突出和剛度突變，如不能避免，突出部分應逐步收小，并需作抗震驗算豎向規(guī)則建筑：3立面局部收緊尺寸不大于該方向總尺寸的25%；4樓層剛度不小于相鄰上層剛度的70%，且連續(xù)三層的總剛度下降不超過50%。5底柔上剛結(jié)構(gòu)，底部容易破壞H是指建筑物地面到檐口高度B是指建筑物平面的短方向總寬6控制結(jié)構(gòu)高寬比H／B高寬比超過限值需進行整體穩(wěn)定性和抗傾覆驗算7合理地設置變形縫

注意控制房屋的側(cè)向變位和層間相對變位，并對填充墻采取適當?shù)募訌姶胧ㄔ谔畛鋲?nèi)設輕鋼或鋼筋混凝土骨架并與框架連接等）

控制房屋的側(cè)向變位和層間相對變位的作用：（1）防止豎向荷載引起的附加彎矩的加?。?）防止填充墻的裝修材料的破壞（3）避免相鄰房屋的相互碰撞（4）減輕搖晃的感覺８房屋高低層不宜用牛腿相連，宜用防震縫分開９柱子凈高與截面長邊的比值宜大于43-5框架結(jié)構(gòu)的受力特點與適用層數(shù)和高寬比一、框架結(jié)構(gòu)的受力特點框架結(jié)構(gòu)是由梁和柱相互剛接而成的,框架的承載能力和結(jié)構(gòu)效能主要依賴于梁與柱的強度和節(jié)點剛度。1.豎向荷載框架層數(shù)的增加而框架的變形和彎矩沒有顯著的變化框架的變形和彎矩與框架的層數(shù)多少沒有太大的關(guān)系2.水平荷載框架的層數(shù)越多，產(chǎn)生的水平位移越大，框架的內(nèi)力也隨層數(shù)的增加而迅速增長，層數(shù)超過一定程度時，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)利遠遠大于豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。這時，水平荷載對設計起主要控制作用。１框架結(jié)構(gòu)層數(shù)較少時，豎向荷載起控制作用，框架結(jié)構(gòu)比較經(jīng)濟。２當房屋向更高的層數(shù)發(fā)展時，采用框架結(jié)構(gòu)將會產(chǎn)生矛盾：（