框架结构

框架结构框架结构概述框架结构的选型框架结构的合理选用实例简析概念材料采用梁、柱等杆件刚接组成空间体系作为建筑物承重骨架的结构。层数：单层、多层，框架结构的概述钢材、钢筋混凝土优点“刚节点”—几何不变体;对杆件的转动具有约束作用。结构轻巧、整体性好可形成大空间、施工方便较为经济缺点抵抗水平荷载能力差侧向刚度小，侧移大受地基的不均匀沉降影响大刚、铰节点类型梁板式—梁、板、柱三种构件组成。无梁式—板、柱组成（无梁楼盖）--按框架构件组成分：类型--按施工方法不同分：框架结构类型全现浇式框架装配式装配整体式全部构件现场浇注优点：整体性好、抗震性好、刚度大、预埋铁少、平面布置灵活……缺点：耗模板量大、工期长、现场湿作业量大、冬施需防冻……全部构件预制，现场装配连接优点：省模板、工期短、构件可标准定型化……缺点：预埋件多、整体性差、抗震性差、用钢量大、……预制构件，现场安装就位，在连接处现浇混凝土形成整体。优点：省模板、预埋件少、工期短、用钢量少、抗震整体性好……缺点：施工复杂、增加了现场混凝土二次浇注工作量……装配式混凝土框架预制长柱预制主梁预制槽形板预制卡板装配整体式混凝土框架预制短柱迭合梁预制长柱装配整体式混凝土框架装配整体式混凝土框架类型--按承重结构分：全框架半框架（内框架）：降低房屋造价缺点：钢筋混凝土和砖墙刚度不协调，房屋整体性和总体刚度差，抗震性能差填充墙设计要求1．优先选用预制轻质砌块或墙板，砌块应与框架可靠拉结,墙板宜与框架采用柔性连接。2．填充墙宜与框架梁、柱轴线位于同一垂直平面内。3．采用砖砌体填充墙时，应在柱与填充墙的交接处，沿高度每隔500mm（或砌体皮数的倍数），用两根φ6钢筋与柱拉结。当墙长大于5m时，墙顶与梁应拉结，当墙高大于4m时，宜在墙高中部设置与柱连接的通长钢筋混凝土水平墙梁。组成梁基础柱刚性节点固定连接框架结构组成框架结构的选型结构布置原则通常为方形或矩形，特殊时也采用不规则形状.开间、进深尽可能统一：构件类型规格尽可能少，利于构件生产工业化平面应简单、规则、对称：尽可能使受力合理刚度沿高度分布均匀：避免突变、错层、局部夹层控制房屋高宽比H/B≤4：保证必要的抗侧移刚度框架结构的布置承重框架布置横向框架承重纵向框架承重纵横向混合承重（预制板、现浇板）纵横向混合承重（井式楼盖）横向框架承重：横向梁为主梁，纵向梁为次梁（连系梁）横向刚度大、有利于抵抗横向水平荷载，纵向连系梁较小，利于房屋采光、通风。纵向框架承重：纵向梁为主梁，横向梁为次梁（连系梁）横向连系梁较小，利于设备管线穿行，开间布置灵活，但横向刚度差。纵横向混合承重：两个方向均有较好的抗侧刚度纵横向梁截面均较大(刚度大)，整体性能好，采用较多。1.主要承重框架横向布置2.主要承重框架纵向布置3.主要承重框架纵横两向布置框架结构的布置--按承重构件布置方向分：规则框架内收外挑缺梁抽柱错层1、一般要求框架梁宜连通，梁、柱中心线宜重合2、特殊要求由于使用功能或造型要求，框架结构可做成抽梁、内收、外挑等形式。框架结构的布置--框架的立面布置：柱网布置生产工艺要求建筑平面布置要求结构受力合理方便施工布置方式：内廊式、跨度组合式柱网应与建筑分隔墙体布置相协调使竖向荷载下结构内力均匀分布合理易施工：进度快、造价低、保质量框架结构的布置--柱网布置框架结构的布置--柱网分类：典型的柱网有内廊式、等跨式和不等跨式。内廊式等跨式对称三跨。房间进深：6m、6.6m、6.9m走廊跨度：2.4m、2.7m、3.0m开间方向柱距：3.6—8m内廊式适用范围：旅馆、教学、办公、医院客房与卫生间客房与卫生间走道750024007500420039005400540066006000420054002400720060004200教室走道6000600039002400走道6000600078002400教室等跨式柱网：常用跨度为6米、7.5米、9米、12米开间方向柱距：6m等跨式柱网适用范围：厂房、仓库、商店对称不等跨式柱网异性柱网布置总结：结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避免缺梁抽柱）•方便施工1．截面：一般为方形、矩形、L形；特殊要求为圆形、八角形等；柱肢与墙同厚时可为：T形、L形、十字形。①框架梁：高度：hb=（1/12-1/18）LbLb-梁的计算跨度且hb≤L0/4L0-梁的净跨bb=（1/2-1/4）hbbc－柱的宽度bb≮1/2bc且≮250mm②联系梁：高度：h联=（1/15-1/18）Lb③框架柱：抗震设计：宜取方柱。非抗震设计：hC：bC≯1.5且：bC≥350mmhC≥400mm框架结构的构件截面尺寸昼夜温差引起的变形不均匀沉降引起的变形地震可能引起的变形如果足以引起建筑物结构破坏，应在变形的敏感部位或其它必要的部位将建筑物沿全高断开，令各部分成为独立的单元，或分为简单、规则、均一的段，并在其中设缝，以利变形需要，这就是变形缝变形缝的布置变形产生的原因：伸缩缝(温度缝)—昼夜温差引起的变形沉降缝——不均匀沉降引起的变形防震缝——地震可能引起的变形建筑物不同的变形情况，变形缝分为：伸缩缝沉降缝抗震缝避免温度应力和混凝土收缩应力使房屋产生裂缝设置的。1、设制条件根据建筑物的长度、结构类型和屋盖刚度以及屋面有否设保温或隔热层来考虑。2、构造要求1）基础可不断开2）从基础顶面至屋顶沿结构断开变形缝的布置--伸缩缝：项次结构类型室内或土中露天1排架结构装配式100702框架结构装配式现浇式756550353剪力墙结构装配式现浇式654540304挡土墙及地下墙壁等结构装配式现浇式40303020钢筋砼房屋伸缩缝的最大间距防止建筑物因地基不均匀沉降引起破坏而设置的缝隙。沉降缝把建筑物分成若干个整体刚度较好，自成沉降体系的结构单元，以适应不均匀的沉降。1、设置条件①平面形状复杂、高度变化较大、连接部位比较薄弱；②同一建筑相邻部分层数相差两层以上或层高相差超过10米；③建筑物相邻部位荷载差异较大；④建筑物相邻部位结构类型不同；⑤地基土压缩性有明显差异处⑥房屋或基础类型不同处⑦房屋分期建造的交接处。2、构造要求（1）断开部位：从基础到屋顶全部断开。3、沉降缝的宽度变形缝的布置--沉降缝：地基情况建筑物高度沉降缝宽度（mm）一般地基H5m30H=5～10m50H=10～15m70软弱地基2～3层50～804～5层80～1205层以上120湿陷性黄土地基≥30～70针对地震时容易产生应力集中而引起建筑物结构断裂，发生破坏的部位而设置的缝。1、设置条件对以下情况，需要考虑设置抗震缝。a、建筑平面复杂，有较大突出部分时；b、建筑物立面高差在6米以上时；c、建筑物有错层且楼板高差较大；d、相邻部分的结构刚度、质量相差较大时。2、构造要求1）基础以上断开，基础可不断开。2）缝的两侧设置墙体或双柱或，一柱一墙，使各部分封闭并具有较好的刚度。3）防震缝应同伸缩缝和沉降缝协调布置，做到一缝多用。3、缝宽在多层砖混结构建筑中，防震缝宽50～70mm。多层和高层钢筋混凝土结构中，最小宽度应符合下列要求：1）当高度不超过15m时，可采用70mm；2）高度超过15m，按不同设防烈度增加缝宽：变形缝的布置--抗震缝：6度地区，建筑每增加5m，缝宽增加20mm7度地区，建筑每增加4m，缝宽增加20mm;8度地区，建筑每增加3m，缝宽增加20mm;9度地区，建筑每增加2m，缝宽增加20mm;框－结构，取上述值50%，均不宜小于70mm。抗震缝两侧结构类型不同，宜按较大一侧确定缝宽。框架结构房屋最大适用高度根据国内外大量震害调查和工程设计经验，为了达到既安全又经济合理的要求，多层与高层钢筋混凝土房屋高度不宜太高。首先，从强度方面来看，高度增加，竖向荷载和水平荷载(风力、地震作用)产生的内力都要相应加大。其次，从刚度方面来看，框架结构本身柔性较大，随着房屋高度增加，高宽比也逐渐增大，在水平荷载作用下，水平位移成为重要的控制因素。因此，当层数较高时，如果要满足强度和刚度的要求，框架下部的梁、柱截面尺寸就会增大到不经济甚至不合理的地步。框架结构的合理选用框架结构是一种柔性的结构体系，随着房屋高度的增加，侧向力作用的效应更为显著。在水平荷载作用下，房屋层数越多，框架结构“抗侧刚度小，水平位移大”的弱点越明显，对框架越不利。框架结构的合理层数为6～15层，最经济的层数是10层左右，一般高宽比为3～5。结构体系烈度6度7度8度9度框架结构(高度m）60554525框架结构的合理选用框架结构抗震等级《建筑抗震设计规范》根据房屋设防烈度、结构类型和房屋高度，将框架结构和框架—抗震墙结构划分为四个抗震等级并规定不同抗震等级的结构应符合相应的计算和构造措施。框架抗震等级可查表。结构体系与类型设防烈度框架结构烈度6789高度(m)≤30＞30≤30＞30≤30＞30≤25框架四三三二二一一剧场、体育馆等大跨度公共建筑三二一一四川汶川地震1976年唐山地震7月28日3时42分54秒规则结构与不规则结构地震震害调查表明，在抗震设计中，对不规则结构如未采取妥善处理，则会给建筑带来不利影响甚至造成严重震害。对不规则结构的不利部位，应采取有效措施，以提高其抗震能力；对规则结构则应按《规范》的一般规定进行设计。根据理论分析和设计经验，框架结构和框架—抗震墙结构，平面、立面尺寸和刚度沿房屋平面和高度变化符合下列各项要求时，结构扭转效应和鞭鞘效应都较小，同时，楼层屈服强度系数沿房屋高度分布也比较均匀。因此，可以认为是规则结构。设防烈度L／Bl／Bmaxl/b6、7度≤6.O≤O.35≤2.O8、9度≤5.0≤0.30≤l.5结构平面要求：(1)平面宜简单、规则、对称，减少偏心；(2)平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大。(3)不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。建筑立面布置不利的建筑立面良好的建筑立面（a）大底盘建筑；（b）阶梯形建筑我国《高层规程》规定：建筑的竖向体形宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。当上部收进时,H１/H0.2时,B1/B≥0.75;当上部外挑时,B/B1≥0.9且a≤4m。结构竖向收进和外挑示意马那瓜中央银行大厦试问：那一幢破坏严重呢？马那瓜美洲银行大厦建筑结构的规则性对抗震能力的重要影响的认识始自若干现代建筑在地震中的表现。最为典型的例子是1972年2月23日南美洲的马那瓜地震。马那瓜有相距不远的两幢高层建筑，一幢为十五层高的中央银行大厦，另一幢为18层高的美洲银行大厦。当地地震烈度估计为8度。一幢破坏严重，震后拆除；另一幢轻微损坏，稍加修理便恢复使用。1）平面不规则4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。2）竖向不规则塔楼上部（4层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4层楼板水平处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m×1.55m的柱子上（间距9.4m）。上下两部分严重不均匀，不连续。主要破坏：第4层与第5层之间(竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈；横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板(有的宽达1cm),直至电梯井东侧；塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均严重破坏或倒塌。震后计算分析结果:1.结构存在十分严重扭转效应;2.塔楼3层以上北面和南面大多数柱子抗剪能力大大不足,率先破坏；3.水平地震作用下,柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。马那瓜中央银行大厦结构是均匀对称的，基本的抗侧力体系包括4个L形的桶体，对称地由连梁连接起来，这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结构能观察到的主要破坏。分析表明：1.对称的结构布置及相对刚强的联肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了明显的扭转效应；2.避免了长跨度楼板和砌体填充墙的非结构构件的损坏；3.当连梁剪切破坏后，结构体系的位移虽有明显增加，但由于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移量得到控制。美洲银行框架结构的布置要求(1)房屋的平面、立面宜简单、规则。房屋顶部不宜有局部突出和刚度突变，若不能避免时，凸出部分应逐步收小，使刚度不发生突变，并需作抗震验算。(2