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1、 12多层框架结构复习一、砖混结构形式(掌握) (一)砖混结构建筑物的构造 砖混结构建筑物主要由以下部分构成: 1屋盖(屋顶) :砖混结构建筑物的屋盖是安装在墙体上,起两种作用,一承受屋顶上的荷载,如雪荷载。二起围护作用,一般在屋面板上做加气混凝土块保温层和油毡防水层来实现防雨雪、保温隔热功能。 2砖墙:砖墙按所处位置分为内墙、外墙。外墙与室外接触,受风雨浸蚀,起围护作用。内墙起分隔作用。砖墙又分承重墙和自承重墙。承重墙支撑楼板传递的荷载。 3钢筋混凝土楼盖板:楼盖板将家具重量、人的重量等楼层荷载传给墙体。 4楼梯:是楼层间的重要通道。 5砖基础:砖混结构建筑物的基础多为条形砖基础,承担由墙体
2、下来的荷载,并把荷载传给地基。 6门窗及其他:组成砖混结构建筑物的还有门、窗、阳台、雨篷、台阶、散水等。 墙体承重的砖混结构建筑建筑平面布置较单一,房间使用面积较小,建筑层数不多(一般只五六层)。 (二)砖混结构建筑物的结构特征 砖混结构建筑物是由屋盖、墙体、楼板、过梁、砖基础构成的承重结构体系。主要特征是结构荷载是通过屋盖、楼板传到承重墙上,再由承重墙传到基础。其传力方向为板一墙一基础,或为板一梁一墙一基础。因此承重墙砌筑质量的好坏、砌体强度的大小直接关系到砖混结构建筑物的质量和寿命。基础不均匀下沉,承重墙体出现裂缝,将意味着砖混结构建筑物的整体破坏。 二、排架结构建筑物(掌握) 单层工业厂
3、房等,要求室内有一个完整的大空间来满足功能上的需要,常采用柱和屋架构成的排架结构作为其承重骨架。这类建筑物称为排架结构建筑物。 (一)排架结构建筑物的构成 排架结构建筑物(单层厂房)主要由以下部分组成: 1屋盖:起围护和承重双重作用。包括屋面板、天窗架、屋架等。屋面板安装在天窗架和屋架上,天窗架安装在屋架上,屋架安装在柱顶上。屋面板是厂房上部承重及围护结构,承受屋面雪荷载,并通过屋架、柱向下传递。屋面还起防风、雨和保温作用。天窗的作用是便于厂房通风与采光。 2吊车梁:吊车梁位于吊车轨道下部,支承在牛腿上,承受吊车荷载(起吊重物、吊车运行时的移动集中竖向荷载,及吊车制动时产生的纵和横向水平荷载)
4、并传至柱子,再通过柱子把吊车荷载传到基础。 3柱子:是排架建筑的主要承重构件,它承受屋盖传来的荷载、吊车梁上传来的荷载、墙梁传来的上部墙体重量等荷载以及外墙传来的风荷载。 4基础:基础由杯形基础和基础梁组成。杯形基础用以支撑柱子和基础梁,并把荷载传给地基。基础梁两端安装在杯形基础上,并把梁上部托着的外墙重量传给杯形基础。 5支撑:包括屋架支撑、天窗架支撑、柱间支撑。它的主要作用是加强厂房结构的空间刚度和稳定性;同时起传递风荷载和吊车水平荷载的作用,在地震区尚能传递纵向地震作用力。 6围护结构:主要指外墙,还有与外墙连在一起的抗风柱及外墙的圈梁。 墙(纵墙和山墙):通常为砖砌的自承重墙。砖墙下部
5、支承在基础梁或带形基础上。墙承受风荷载并传给柱子。在某些大型厂房,也有采用预制墙板代替人工砌筑的砖墙。 墙 梁:加强厂房的纵向刚度。当为连系梁时,承受外墙重量,并把它传给柱子和基础;当为圈梁时,外墙重量则通过基础梁传给基础。 抗 风 柱:承受山墙传来的风荷载,并把它传给屋盖和基础。 (二)排架结构建筑物承受的主要荷载及其传递 1排架结构建筑物承受的主要荷载:排架建筑结构在使用和施工期间,承受的主要荷载有下列几种: (1)恒载:如各种构件和墙体的自重,以及管道等生产工艺设备的重量。(2)活荷载:活荷载是作用在厂房结构上的可变荷载,包括:吊车竖向荷载、吊车水平荷载、雪荷载、风荷载和施工荷载等,此外
6、,还可能有某些特殊作用,如:地震作用,温度作用等。图355是作用于排架结构厂房的主要荷载示意图。 2荷载的传递:单层排架结构建筑物的荷载传递线路如图356所示: 3单层排架结构建筑物的结构特征:由以上分析可知,单层排架结构建筑物所承受的各种荷载,基本上都是通过柱子再传递到基础、地基的,因此,柱子是结构中的主要承重构件,它的强度与稳定性是决定寿命的重要因素,而其外墙墙体仅起围护作用。 三、框架结构建筑物(掌握) 框架结构建筑物是以柱、梁、板组成的空间结构体系作为骨架的建筑物。 (一)框架结构建筑物的构成,由以下部分组成: 1屋盖与楼板:屋盖在建筑物顶部,既起承受屋面荷载作用,又起防雨雪、保温的围
7、护作用。楼板承担着楼层荷载,并向下传递。 2框架梁:框架结构的梁,分主梁与次梁,承受楼板、屋面板传来的荷载。 3框架柱:梁和柱是刚性连接在一起的。梁上荷载由柱传到基础。 4柱基础:框架结构柱基础多为钢筋混凝土独立基础。 5框架墙:框架结构的外墙及内墙是用普通砖或轻质砖在柱间砌筑的墙体。这些墙只起围护作用,砖墙的重量通过梁、板传给柱。 以梁柱体系为承重骨架的框架结构房屋中,墙体只起围护作用,因此可以形成较大的空间和比较灵活的平面布置。此外,框架建筑与砖混建筑相比还具有强度大、延性好,能承受较大荷载,抗震能力强等优点,便于减轻结构自重,有利于向高层发展。 因此,框架结构一般应用于: (1)使用荷载
8、较大,振动较强,设备管道较多的多层工业厂房;(2)要求有较大空间的工业与民用建筑如办公楼、多高层旅馆等;(3)五层及五层以上的多层及高层建筑如高层住宅等;(4)有特殊要求的建筑物及大型公共建筑。 (二)框架结构建筑物的结构特征 框架结构建筑物的特点是:由钢筋混凝土主梁、次梁和柱形成的框架作为建筑物的骨架,梁和柱之间的连接为刚性结点。屋盖、楼板上的荷载通过梁柱传到基础。框架结构建筑物的墙体全部为自承重墙,只起分隔和围护作用,墙体越轻越好。框架结构的房间布置灵活,不受楼板跨度的限制,因此,这种结构适用于建造办公楼、商店和轻工业厂房。 二、简答题复习1、常用的多、高层建筑结构体系有哪几种? 答:(1
9、)框架结构体系;(2)剪力墙结构体系;(3)框架-剪力墙结构体系;(4)筒体结构体系2、什么是框架结构?有何特点?答:是由梁、柱组成的框架作为竖向承重和抗水平作用的结构体系。主要优点:建筑平面布置灵活,可形成较大的空间,且在立面处理上,易于表现建筑艺术的要求,因而很适合于多层工业厂房以及民用建筑中的多、高层办公楼、旅馆、医院、学校、商店和住宅等建筑。其缺点是:框架结构在水平荷载作用下则表现出刚度小、水平位移大的特点,故亦称柔性结构。由于它的构件截面小,抗震性能较差,所以高度受限制,非地震区最大高度为60m,地震区为7度设防为55m。3、框架结构布置原则是什么?答:结构布置是否合理,对结构的安全
10、性、适用性、经济性影响很大。因此,需根据房屋的高度、荷载情况及建筑的使用要求和造型要求,确定一个合理的结构布置方案。 (1)尽可能减少开间、进深的类型;柱网应规则、整齐、间距合理,传力明确; (2)房屋平面宜尽可能规整、均匀对称,体型力求简单,以使结构受力合理; (3)提高结构总体刚度,减小位移。房屋高宽比不宜过大,一般不超过5;(4)应考虑地基不均匀沉降、温度变化和混凝土收缩等影响。4、框架结构的承重方式有哪几种?特点如何?(1)横向框架承重:横向布置框架承重梁,楼面竖向荷载由横向梁传至柱而在纵向布置连系梁。由于横向框架往往跨数较少,主梁沿横向布置有利于提高建筑物横向抗侧刚度,对抗震有利。而
11、纵向框架往往仅按构造要求布置较小的连系梁,这也有利于房屋室内的采光和通风。(2)纵向框架承重:在纵向布置承重梁,横向布置连系梁。当为大开间柱网时,可考虑采用此种方案。横向刚度差,对抗震不利。布置时,横向连系梁必须与柱子刚接,且截面不能太小,以保证房屋的横向刚度。对抗震不利,地震区不宜采用。(3)纵横向框架承重:该方案两个方向的梁均要承担楼板的荷传来的竖向荷载,梁的截面均较大,房屋的双向刚度较大。故下列情况下宜采用:当房屋的尺寸接近于方形; 两个方向柱列数接近时。此时,楼盖采用双向板。此外,对抗震设防有要求的房屋,宜采用此种方案。因为沿房屋两个方向的地震作用大体相等,要求房屋在两个方向都要具有较
12、大的抗侧刚度和抗震承载力。5、如何估算框架梁、柱截面尺寸?(1)梁的截面尺寸:梁截面高度h:现浇整体式: ;装配式: 梁截面宽度b: ,且宜(2)柱的截面尺寸:柱截面尺寸一般是根据柱的轴向力设计估算确定,建议: 一般要求柱截面高度不小于400mm,截面宽度不小于300mm。N轴向力设计值,一般民用建筑竖向荷载标准值可取1415,初步估算柱截面面积。6、在确定框架结构的计算简图时,如何利用结构和荷载的对称性? 答:无论电算还是手算,利用结构和荷载的对称性确定的计算简图,可使计算工作量大为减少。因此,在确定计算简图时,应充分利用结构的对称性。由结构力学知,对称结构在对称荷载作用下,可简化为半边结构
13、:(1)正对称荷载作用下:奇数跨时:由于结构中的内力和变形均匀对称,位于对称轴截面上的梁跨中截面的剪力只能为零,但有弯矩和垂直挠度(位移)发生,故可简化为如图所示的计算简图如图12-1所示。在对称轴上的梁截面设置定向支座,可上下滑动,无支座反力(剪力为零),但能承受弯矩。 图12-1 偶数跨时半边结构计算简图 图 12-2 奇数跨时半边结构计算简图 此时,中间跨的线刚度或相对线刚度为原来的2倍,因为跨度变为原来的1/2。 偶数跨时:由于结构中的内力和变形均对称,对称截面处不发生任何转和位移,对称截面处相当于固定支座(中间跨度的线刚度同原来),计算简图如图12-2所示。(2)反对称荷载作用下:其
14、内力和变形具有反对称的性质,对称轴上梁截面不可能出现弯矩和垂直挠度(位移)故可简化为如图12-3所示的计算简图。图12-3 反对称荷载作用下半边结构的简化7、多层框架结构在荷载作用下(竖向荷载和水平荷载)的内力和侧移计算,采用的方法有哪些?答:有电算和手算方法,目前多用电算方法。电算利用结构矩阵位移法编程,然后根据框架的计算简图,将框架的几何尺寸、荷载、约束参数输入,则框架的内力、侧移、配筋都可输出,非常方便,各设计部门目前都采用电算方法。手算时引入一些基本假定,采用近似计算方法。由于各种计算方法的计算假定不同,计算结果精确度也有所差异,但一般满足设计所要求的精度。对初学者,利用手算,掌握计算
15、基本原理和结构受力特征极为重要。8、多层框架在竖向荷载作用下的计算方法有哪几种?答:多层框架在竖向荷载作用下的内力近似计算方法有:弯矩分配法、分层法、迭代法等。它们由于假定的条件不同,计算精度也不一样,但基本都能满足设计精确度的要求。9、何谓弯矩二次分配法?如何计算的? 三大要素是什么? 答:弯矩二次分配法是对弯矩分配法的进一步简化。计算假定:(1)忽略竖向荷载作用下框架节点侧移;(2)某一节点的不平衡弯矩只对与该节点相交的各杆件远端有影响,而忽略对其余各杆件的影响。适用于层数较少的恒荷载情况下。计算时,先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配,并向远端传递(传递系数为),再将因传递弯矩产生新的不平衡弯矩进行第二次分配,整个弯矩分配和传递过程即告结束。10、用弯矩分配法计算多层框架在竖向荷载作用下的内力时,其三大要素是什么? 答:三大要素为:弯矩分配系数;因端弯矩;传递系数。11、何谓梁、柱转动刚度S?如何计算? 答:(1)转动刚度:使近端转动单位转角时所需