多层框架结构祥解

《多层框架结构祥解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多层框架结构祥解（115页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第13章 框架结构,第 13 章 多层框架结构,结构组成和结构布置,框架结构的计算简图及荷载,竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算,水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,荷载效应组合和构件设计,框架结构的构造要求,主要内容：,重点：,结构组成和结构布置,框架结构的计算简图及荷载计算,分层法、弯矩二次分配法，值法,13.1 框架结构组成与结构布置,1 框架结构组成,框架结构（frame structure）是由梁和柱连接而成的结构。梁柱连接处为刚节点，柱底支座一般为固定约束，如图 (a)所示。如梁与柱为铰接，就称为排架结构，如图(b)所示。,一、结构组成及特点,框架结构,框架结构为高次超静

2、定结构，既承受竖向荷载，又承受水平作用力。 为利于结构受力，框架梁宜拉通、对直,框架柱宜纵横对齐、上下对中。但有时由于使用功能或建筑造型上的要求，框架也可做成抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等。如图所示。,2 框架结构特点,在竖向荷载和水平荷载作用下，框架结构各构件将产生内力和变形，框架结构的侧移一般由两部分组成：由竖向荷载和水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的整体剪切变形us；由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩），形成框架结构的整体弯曲变形ub。如图 当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很

3、小。,第13章 框架结构,13.1 结构组成和结构布置,3、框架结构体系的优缺点 优点： 由于框架结构是梁柱组成的承重结构，墙体不承重，故其平面布置较其它结构形式灵活，可根据使用要求分隔空间，特别是可做成大空间的会议室、营业厅及餐厅等。也可按需要做成小房间。 建筑立面容易处理；结构自重较轻； 计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较低。 缺点： 由于结构的抗侧刚度较低，水平荷载作用下侧移变形大，在地震设防烈度较高的地区，结构的高度受到限制，在非地震设防地区，也不宜超过60 m。,第13章 框架结构,13.1结构组成和结构布置,二、钢筋混凝土框架结构的分类,按施工方法的不同，可分为全现浇式、半现

4、浇式、装配式和装配整体式。 1、全现浇式梁、柱、楼板均为现浇砼。施工时每层的柱与其上的梁板同时支模、扎筋，并一次性浇注砼。该形式整体性好，利于抗震。 2、半现浇式梁、柱为现浇，楼板为预制，由于楼板采用了预制板，因此可大大减少现场浇注砼的工作量，节省大量模板，提高施工效率。 3、装配式梁、柱及板均为预制，三者通过焊接拼装连接成整体。此种方式施工速度快，但整体性较差，不宜在地震区应用。 4、装配整体式梁、柱、楼板均为预制，在吊装就位后，再浇注部分砼而将梁、柱、板连接成整体。该形式既具有较好的整体性和抗震性能，又可采用预制构件,减少现场浇注砼的工作量，兼有二者的优点。但节点区现场浇注施工复杂。,第1

5、3章 框架结构,13.1结构组成和结构布置,三、结构布置（structural configuration）,框架结构布置主要是确定柱在平面上的排列方式（柱网布置）、选择结构承重方案和变形缝的设置。,民用建筑柱网布置,第13章 框架结构,13.1结构组成和结构布置,（一）结构布置原则 1、框架结构的高宽比应满足相应的要求。 框架结构的高宽比是对框架结构刚度、整体稳定性、承载能力和经济合理性的宏观控制参数。高层建筑砼结构技术规程根据结构的最大适用高度和高宽比将钢筋砼高层建筑分为A级、B级两类。（见高层建筑结构）通常情况下，框架结构的高宽比应符合表中要求。,A级、B级高度钢筋砼框架结构的适用的最大

6、高宽比（H/B),第13章 框架结构,13.1结构组成和结构布置,2、框架结构平面形状宜简单、规则，刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面布置。正方形、矩形、正多边形和圆形等简单的几何形状有利于提高结构的受力性能。,结构平面的长宽比（L/B）限值,第13章 框架结构,13.1结构组成和结构布置,3、在框架结构布置中，梁、柱轴线宜重合，如梁须偏心放置时，梁、柱中心线之间的偏心距e不宜大于柱截面在该方面宽度的1/4。如偏心距e大于该方向柱宽的1/4时，可增设梁的水平加腋。 试验表明，此法能明显改善梁柱节承受反复荷载的性能。,第13章 框架结构,13.1结构组成和结构布置,（二）柱网布置,柱

7、网框架柱在平面上纵横两个方向的排列。 柱网布置的任务确定柱子的排列形式与柱距、跨度。 布置的依据满足建筑使用要求，同时考虑结构的合理性与施工的可行性。,柱网的形式： 对民用建筑，柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调，一般将柱子设在纵横墙交叉点上。 常用跨度是4.8m、6.3m、6m、6.6m等，常用柱距为3.9m、4.5m、4.8m、5.1m、5.4m、5.7m、6m。 采用内廊式时，走廊跨度一般为2.4m、2.7m、3m。常用层高为3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m。,内廊式柱网常采用对称三跨，图 (a)，边跨跨度a，c可为6 m、6.6 m、6.9 m等，中间跨为走廊，b可取2.

8、43 m。开间方向柱距d可取3.68 m。,对工业建筑，常采用内廊式、 等跨式与不等跨式 。,等跨式柱网，图 (b)。适用于厂房、仓库、商店等，其进深方向柱距a常为6 m、7.5 m、9 m、12 m等，开间方向柱距d一般为6 m。,第13章 框架结构,13.1结构组成和结构布置,对称不等跨式,对称不等跨柱网，图 (c)。常用于建筑平面宽度较大的厂房。,第13章 框架结构,13.1结构组成和结构布置,柱网确定后，用梁把柱连起来，即形成框架结构。一般情况下柱在两个方向均应有梁拉结，故应在房屋纵横向均应布置框架梁。因此，实际的框架结构是一个空间受力体系。但为计算简便起见，可把实际框架分成纵横两个方

9、向的平面框架即横向框架和纵向框架来进行计算。如图所示 横向框架-由建筑物短方向的梁柱组成。 纵向框架-由建筑物长方向的梁柱构成。 两向框架分别承受各自方向的水平荷载。对于楼面竖向荷载，可由横向框架承受，也可由纵向框架承受或纵、横向共同承受。根据楼面竖向荷载的传递路线，可将框架的承重体系分为三种：,（二）承重框架布置方案,1、横向框架承重 楼面荷载全部传至横向框架梁，如图所示。此时在横向布置框架承重梁，而在纵向布置连系梁。此方案的优点在于主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向刚度（横向跨数少），纵向设较小的连系梁也有利于立面开洞。,2、纵向框架承重 如预制板沿横向布置，楼面荷载将传到纵向框架梁，如

10、图所示，此时纵梁为承重梁，而横向为连系梁。由于横梁高度较小，可获得较高的室内净高，也利于管线的穿行。该方案的缺点是横向抗侧刚度较差，进深尺寸受预制板长度的限制。,纵向框架承重,2、纵横向框架混合承重 两个方向的框架梁均承受楼面荷载，如图中的预制板布置以及现浇双向板均是将板面荷载向纵横向框架梁上传递。混合承重方案具有较好的整体工作性能，当楼面作用荷载较大时，常采用此种方案。 顺便指出，若楼盖采用 现浇板且为双向板时，则 其竖向承重结构应为一空 间框架。,纵横向框架混合承重,第13章 框架结构,13.1结构组成和结构布置,（四）、变形缝的设置,变形缝有三种：伸缩缝、沉降缝、防震缝。,1、伸缩缝 是

11、否设缝，与结构长度有关，当长度超过规范对钢筋混凝土结构规定的伸缩缝最大间距时，一般应设缝，如不设缝，应验算温度应力并采取相应的构造措施，如设置后浇带、做好保温隔热层等。“钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距”见表。伸缩缝宽度2030 mm。,表 钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距（m）,第13章 框架结构,13.1结构组成和结构布置,2、沉降缝 如上部荷载差异较大，或地基土的物理力学指标相差较大，则应设沉降缝。沉降缝可利用挑梁或搭置预制板、预制梁等方式作成，参见房屋建筑学沉降缝宽不小于50 mm。 3、防震缝 当建筑平面形状不规则，竖向高度、刚度、质量差异较大时，应设防震缝，缝宽不小于70 mm。 上

12、述三缝在进行布置时，应综合考虑，多缝合一，尽量减少缝数，以方便施工、降低造价、增加整体性。伸缩缝和防震缝只需将基础以上的房屋分开，而沉降缝必须将基础也分开。,上节内容回顾,框架结构特点及的分类 框架结构布置原则 框架结构的承重方案 变形缝的设置,第13章 框架结构,四、框架梁、柱截面尺寸,13.1结构组成和结构布置,框架结构属于超静定结构，其内力和变形除了与荷载大小与作用形式有关外，还与构件的截面刚度(EI)有关，而构件的截面刚度又取决于其截面尺寸，因此要首先确定构件的截面尺寸。框架梁、柱截面尺寸应根据承载力、刚度及延性等要求确定。初步设计时，通常由经验或估算先选定截面尺寸，以后进行承载力、变

13、形等验算，检查所选尺寸是否合适。 （一）梁截面形式及尺寸 1、截面形式 对全现浇整体式框架，与梁相连的楼板是梁的翼缘，梁截面为T形或倒L形； 当采用预制板楼盖时，框架梁为矩形或T形； 有时为减小楼盖结构高度，增加室内净高，框架梁截面常做成花篮形或十字形； 对装配整体式框架，其框架梁为部分预制、部分现浇，称为迭合梁。 连系梁的截面多做成T形、形、L形、形、Z形等,第13章 框架结构,2、截面尺寸 框架梁截面尺寸按下式确定： 截面高度h=l0/8l0/12， 截面宽度b=h/2h/3，且不宜小于0.5柱宽, 且不应小于250mm l0梁的计算跨度,第13章 框架结构,梁截面惯性矩,3、框架梁截面的

14、惯性距I 按矩形截面（图中阴影部分）计算出惯性矩I0，再根据楼板的形式进行修正求得I。 （1）现浇整体式框架中框架梁截面的惯性矩I =2I0，边框架梁的截面的惯性矩I =1.5I0。 （2）预制装配式框架I =I0。 （3）装配整体式框架中框架梁的I=1.5I0 ， 边框架梁的I =1.2I0 。,4、梁的线刚度ib,（二）框架柱截面形式及尺寸 1、截面形式 一般为方形或矩形。,2、截面尺寸 框架柱的截面尺寸一般按下列公式估算。 （1）按高宽比计算,Hi层高,第13章 框架结构,Ac N /fc = (1.11.2)Nv / fc,（2）按轴压构件估算,式中 Ac为柱截面面积； Ac=bchc

15、 N为柱所承受的轴向压力设计值； Nv根据柱支承的楼面面积计算由竖向荷载产生的轴向力 设计值； 计算时，可近似将楼面板沿柱轴线之间的中线划分，恒载与活载的分项系数均取1.25。或者直接近似取（1214）kN/m2计算。 fc为混凝土轴心抗压强度设计值。,层数为6层,C30砼,底层中柱的轴力估算：N=1.1Nv=1.1124.80.5(7.2+6.0)6=2509kN Ac=N/fc=2509000/14.3=175454mm2 采用方形截面柱，截面尺寸可初步定为：bh=450mm450mm,第13章 框架结构,（3）按构造要求确定,矩形截面框架柱的边长在非抗震设计时不宜小于250mm，抗震设计

16、时不宜小于300mm；圆柱截面直经不宜小于350mm，为避免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比不宜小于4。,（4）抗震设计时，为防止柱发生脆性破坏，上述方法确定的截面尺寸上应满足轴压比的要求：,抗震等级为一级时,抗震等级为二级时,抗震等级为三级时,第13章 框架结构,3、框架柱截面的惯性矩,4、框架柱的线刚度,为减少构件类型，以简化施工，多层房屋的柱截面沿房屋高度不宜改变。高层建筑的柱截面沿房屋高度可根据房屋层数、高度、荷载等情况保持不变或做12次改变。当柱截面沿房屋高度变化时，中间柱宜使上下柱轴线重合，边柱和角柱宜使截面外边线重合。,第13章 框架结构,13.2 框架结构的计算简图及荷载,一、框架结构的计算简图,1、计算单元确定,框架结构是一个空间受力体系，为方便起见，常常忽略结构纵向和横向之间联系，将一个较规则的空间框架分解为若干个横向和纵