第三章_框架結構課件

1、1 1 框架結構的特點、優(yōu)點和分類框架結構的特點、優(yōu)點和分類2 2 框架的類型框架的類型3 3 框架的布置、柱網尺寸、及構件截面尺寸框架的布置、柱網尺寸、及構件截面尺寸4 4 框架結構的運用與建筑藝術技巧的配合框架結構的運用與建筑藝術技巧的配合5 5 框架結構的受力特點與適用層數(shù)和高寬比框架結構的受力特點與適用層數(shù)和高寬比一、特點一、特點 受力特點受力特點（）受力特點：（）受力特點：剛節(jié)點，受力性能好（梁、柱）剛節(jié)點，受力性能好（梁、柱）優(yōu)點：優(yōu)點：n建筑平面布置靈活、易于設置較大房間、使用方便建筑平面布置靈活、易于設置較大房間、使用方便n構件類型少，易于標準化、定型化構件類型少，易于標準化、

2、定型化,外墻采用輕質填充材料時，外墻采用輕質填充材料時，結構自重小。結構自重小。n可以采用預制構件，也易于采用定型模板而做成現(xiàn)澆結構，可以采用預制構件，也易于采用定型模板而做成現(xiàn)澆結構，有時還可采用現(xiàn)澆柱及預制梁板的半現(xiàn)澆半預制結構。有時還可采用現(xiàn)澆柱及預制梁板的半現(xiàn)澆半預制結構。n現(xiàn)澆結構的整體性好，抗震性能好，在地震區(qū)應優(yōu)先采用?，F(xiàn)澆結構的整體性好，抗震性能好，在地震區(qū)應優(yōu)先采用。：抗側剛度低，層以下建筑：抗側剛度低，層以下建筑n適用范圍適用范圍：辦公樓、餐廳、車間、營業(yè)室、：辦公樓、餐廳、車間、營業(yè)室、教室和實驗室等教室和實驗室等1.1.按框架構件組成劃分按框架構件組成劃分（1 1）梁板

3、式結構）梁板式結構( (多層和高層多層和高層) )（2 2）無梁式結構（倉庫、冷藏庫）無梁式結構（倉庫、冷藏庫）（）現(xiàn)澆整體式框架（）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆：工地現(xiàn)澆優(yōu)點：優(yōu)點：結構整體性及抗震性能好，節(jié)省鋼材；結構整體性及抗震性能好，節(jié)省鋼材；缺點：缺點：現(xiàn)場工作量大，模板消耗多，施工周期較長?，F(xiàn)場工作量大，模板消耗多，施工周期較長。 （）裝配式框架（）裝配式框架：優(yōu)點：優(yōu)點：構件可以在工廠預制，質量容易保證，施工現(xiàn)構件可以在工廠預制，質量容易保證，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；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：缺點：增加了框架的節(jié)點連接，用鋼量

4、大增加了框架的節(jié)點連接，用鋼量大, , 整體性較差。整體性較差。 （）裝配整體式框架（）裝配整體式框架 其梁板柱可以在工廠預制，在施工現(xiàn)場將構件吊裝其梁板柱可以在工廠預制，在施工現(xiàn)場將構件吊裝就位，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?？蚣芗?zhèn)淞饲皟煞N框架的優(yōu)點。優(yōu)點：優(yōu)點：可實現(xiàn)標準化，工廠化，機械化生產速度快，效率高缺點：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（）現(xiàn)澆整體式框架（）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆：工地現(xiàn)澆（）現(xiàn)澆整體式框架（）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆：工地現(xiàn)澆 （）現(xiàn)澆整體式框

5、架（）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆：工地現(xiàn)澆基礎鋼筋綁扎過程（）現(xiàn)澆整體式框架（）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆：工地現(xiàn)澆現(xiàn)澆多層樓房的柱基（）現(xiàn)澆整體式框架（）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆：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鋼框架鉸接連接角鋼柱梁1111鋼框架剛接鋼框架剛接T形連接件（1 1）全框架）全框架（2 2）內框架：降低房屋造價）內框架：降低房屋造價 缺點：缺點：鋼筋混凝土和磚墻剛度不

6、協(xié)調，房屋整體性和鋼筋混凝土和磚墻剛度不協(xié)調，房屋整體性和總體剛度差，抗震總體剛度差，抗震 性能差。性能差。裝配（整體）式裝配（整體）式（1 1）短柱單梁式：制作、運輸、安裝方便，但接頭多，施工復雜）短柱單梁式：制作、運輸、安裝方便，但接頭多，施工復雜（2 2）長柱單梁式：減少柱子接頭，增加了結構的整體性；但柱子長，）長柱單梁式：減少柱子接頭，增加了結構的整體性；但柱子長，運輸困難，吊裝內力大，長度不宜超過米運輸困難，吊裝內力大，長度不宜超過米（3 3）組合單元式：接頭少，增加了結構的整體性；構件制作復雜，運）組合單元式：接頭少，增加了結構的整體性；構件制作復雜，運輸困難，起重噸位大輸困難，起

7、重噸位大1.1.梁與柱的接頭梁與柱的接頭n暗牛腿剛接方式暗牛腿剛接方式n明牛腿剛接方式明牛腿剛接方式2.2.柱與柱的接頭方式柱與柱的接頭方式-焊接連接焊接連接3.3.梁與板的接頭方式梁與板的接頭方式-迭合梁式迭合梁式按承重框架布置方向分為三種：按承重框架布置方向分為三種：1.1.主要承重框架橫向布置主要承重框架橫向布置2.2.主要承重框架縱向布置主要承重框架縱向布置3.3.主要承重框架縱橫兩向布置主要承重框架縱橫兩向布置一、框架的布置一、框架的布置框架結構荷載計算簡述框架結構荷載計算簡述框架內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： 垂直荷載作用的內力計算-分層法；二次力矩分

8、配法。水平荷載的內力計算-反彎點法；D值法。 特點：特點：橫向梁為主梁，縱向梁橫向梁為主梁，縱向梁為次梁（連系梁）為次梁（連系梁）優(yōu)點：優(yōu)點：承重框架橫向布置可有效提高縱承重框架橫向布置可有效提高縱房屋橫向的抗側力強度和剛度；房屋橫向的抗側力強度和剛度；有利于立面處理和室內采光有利于立面處理和室內采光橫向框架承重方案橫向框架承重方案縱向布置連系梁?？v向布置連系梁。橫向抗側剛度大。橫向抗側剛度大。有利采光和通風。有利采光和通風。特點：特點：縱向梁為主梁，橫向縱向梁為主梁，橫向梁為次梁（連系梁）梁為次梁（連系梁）優(yōu)點優(yōu)點：有利于樓層凈高的有效利：有利于樓層凈高的有效利用，房屋的使用劃分比較靈活；用

9、，房屋的使用劃分比較靈活；缺點缺點：橫向很差剛度；：橫向很差剛度；適用范圍適用范圍：層數(shù)不多的無抗震要：層數(shù)不多的無抗震要求的廠房求的廠房縱向框架承重方案縱向框架承重方案橫向布置連系梁。橫向布置連系梁。橫向抗側剛度小。橫向抗側剛度小。有利獲得較高凈空。有利獲得較高凈空。兩個方向均有較好的抗側剛度。兩個方向均有較好的抗側剛度?？蚣艹兄胤桨概c樓蓋布置有關框架承重方案與樓蓋布置有關單向板樓蓋單向板樓蓋雙向板樓蓋雙向板樓蓋縱橫向框架承重方案縱橫向框架承重方案（一）基本要求：（一）基本要求：n框架的柱網布置應力求簡單、規(guī)則、整齊框架的柱網布置應力求簡單、規(guī)則、整齊n要滿足生產工藝和建筑平面布置的要求要滿

10、足生產工藝和建筑平面布置的要求n要使結構受力合理，施工方便要使結構受力合理，施工方便n柱網尺寸應符合柱網尺寸應符合和盡量符合和盡量符合模數(shù)模數(shù)（二）分類（二）分類n內廊式柱網（教學樓，辦公樓，醫(yī)院或賓館需要公共內廊式柱網（教學樓，辦公樓，醫(yī)院或賓館需要公共走廊的建筑）走廊的建筑）n等跨式柱網（公共建筑或輕型廠房）等跨式柱網（公共建筑或輕型廠房）n對稱不等跨式柱網對稱不等跨式柱網（二）分類（二）分類等跨式柱網（公共建筑或輕型廠房）等跨式柱網（公共建筑或輕型廠房）內廊式柱網（教學樓，辦公樓，醫(yī)內廊式柱網（教學樓，辦公樓，醫(yī)院或賓館需要公共走廊的建筑）院或賓館需要公共走廊的建筑）結構受力合理（均勻、

11、對稱、對直、貫通，盡量避免缺梁抽柱）結構受力合理（均勻、對稱、對直、貫通，盡量避免缺梁抽柱）方便施工方便施工對稱三跨。對稱三跨。房間進深：房間進深：6m6m、6.6m6.6m、6.9m6.9m走廊跨度：走廊跨度：2.4m2.4m、2.7m2.7m、3.0m3.0m開間方向柱距：開間方向柱距：3.63.68m8m客房與衛(wèi)生間客房與衛(wèi)生間客房與衛(wèi)生間客房與衛(wèi)生間走道走道7500240075004200酒店的結構平面 內廊式39005400540066006000420054002400720060004200辦公樓的結構平面 內廊式教室教室走道走道6000600039002400走道走道60006

12、00078002400教室教室教室的結構平面 內廊式等跨式柱網：常用跨度為等跨式柱網：常用跨度為6 6米、米、7.57.5米、米、9 9米、米、1212米米開間方向柱距：開間方向柱距：6m6m對稱不等跨式柱網對稱不等跨式柱網注意：注意：n無論是工業(yè)或民用建筑的柱網布置，當房屋長無論是工業(yè)或民用建筑的柱網布置，當房屋長度較大（度較大（5555米米）時，均需設置伸縮縫，在縫的）時，均需設置伸縮縫，在縫的兩側應各自設置框架兩側應各自設置框架框架橫梁截面：框架橫梁截面：n梁高梁高h=(1/8-1/12)lh=(1/8-1/12)l梁跨梁跨n梁寬梁寬b=(1/2-1/3)hb=(1/2-1/3)h梁高梁

13、高n框架柱截面的寬與高框架柱截面的寬與高=(1/15-1/20)H=(1/15-1/20)H層高層高三、構件截面尺寸三、構件截面尺寸1.1.結構平面布置簡單、規(guī)則、對齊、對稱，結構平面布置簡單、規(guī)則、對齊、對稱， 有利于抵抗水平荷載有利于抵抗水平荷載平面形狀：平面形狀：n板式板式n塔式塔式（一）結構平面布置的原則（一）結構平面布置的原則n板式板式是指房屋寬度較小，而長度較大的建筑是指房屋寬度較小，而長度較大的建筑 為了增加板式結構的側向剛度和穩(wěn)定，避免為了增加板式結構的側向剛度和穩(wěn)定，避免“一字一字形形”建筑，可以做成折板式或曲線式。建筑，可以做成折板式或曲線式。n塔式塔式則是指平面的長度和寬

14、度相接近的建筑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、長寬比較小的矩在塔式建筑中，常用圓形、方形、長寬比較小的矩形、形、Y Y形、井形、三角形或其他各種形狀。形、井形、三角形或其他各種形狀。圖例：增大房屋等效厚度（圖例：增大房屋等效厚度（1）圖例：增大房屋等效厚度（圖例：增大房屋等效厚度（2）北京國際飯店： . .盡量避免部分突出及剛度突變盡量避免部分突出及剛度突變. .控制房屋的長寬比控制房屋的長寬比L/BL/B不宜超過不宜超過4.04.0（一）結構平面布置的原則（一）結構平面布置的原則圖例：抗震建筑平面圖例：抗震建筑平面圖例：不利抗震建筑平面圖例：不利抗震建筑平面

15、圖例：日本建議的建筑平面圖例：日本建議的建筑平面 抗側力結構的布置應盡抗側力結構的布置應盡可能使房屋的剛度中心與地可能使房屋的剛度中心與地震力合力作用線接近或重合震力合力作用線接近或重合（一）結構平面布置的原則（一）結構平面布置的原則圖例：不利抗震的結構布置圖例：不利抗震的結構布置 . .抗側力結構的布置應抗側力結構的布置應使房屋中各部分的剛度均使房屋中各部分的剛度均勻，不應過分懸殊勻，不應過分懸殊（一）結構平面布置的原則（一）結構平面布置的原則 . .在烈度較高的抗震設防區(qū)、在烈度較高的抗震設防區(qū)、樓、電梯間不宜布置在結構單樓、電梯間不宜布置在結構單元的兩端和拐角部位元的兩端和拐角部位（一）

16、結構平面布置的原則（一）結構平面布置的原則1. 1. 沿房屋的豎向高度剛度和質量分布均勻，不要發(fā)生過沿房屋的豎向高度剛度和質量分布均勻，不要發(fā)生過大的突變，盡量避免夾層、錯層、抽柱現(xiàn)象大的突變，盡量避免夾層、錯層、抽柱現(xiàn)象（二）結構立面布置的原則（二）結構立面布置的原則圖例：結構薄弱層反應圖例：結構薄弱層反應 2. 2. 各層樓板應盡可能設置各層樓板應盡可能設置在同一標高上，盡可能不采在同一標高上，盡可能不采用復式框架用復式框架（二）結構立面布置的原則（二）結構立面布置的原則圖例：長、短柱共存現(xiàn)象圖例：長、短柱共存現(xiàn)象n下剛頂柔結構，容易出現(xiàn)下剛頂柔結構，容易出現(xiàn)“辮梢辮梢”效應。震害效應。震

17、害調查表明：房屋頂部突出結構震害嚴重調查表明：房屋頂部突出結構震害嚴重n南開大學主樓南開大學主樓 突出部分的體型越細長，則擺動影響越大，鞭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梢效應越明顯，當突出部分高度小于下部高度的1/51/5時，其擺動影響可不考慮時，其擺動影響可不考慮房屋頂部不宜有局部突出和剛房屋頂部不宜有局部突出和剛度突變，如不能避免，突出部度突變，如不能避免，突出部分應逐步收小，并需作抗震驗分應逐步收小，并需作抗震驗算算豎向規(guī)則建筑：豎向規(guī)則建筑：3 3 立面局部收緊尺寸不大于該方向總尺寸的立面局部收緊尺寸不大于該方向總尺寸的25%25%；

18、4 4 樓層剛度不小于相鄰上層剛度的樓層剛度不小于相鄰上層剛度的70%70%，且連，且連續(xù)三層的總剛度下降不超過續(xù)三層的總剛度下降不超過50%50%。5 底柔上剛結構，底部容易破壞底柔上剛結構，底部容易破壞H是指建筑物地面到檐口高度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是指建筑物平面的短方向總寬抗抗 震震 設設 計計結結 構構 類類 型型非非 抗抗 震震 設設 計計6、 7度度8度度9度度框框 架架5542框框 架架 剪剪 力力 墻墻 （ 筒筒 體體 ）5543剪剪 力力 墻墻6654筒筒 中中 筒筒 、 成成 束束 筒筒66546 6 控制結構高寬比控制結構高寬比H HB B高

19、寬比超過限值需進行整體穩(wěn)定性和抗傾覆驗算高寬比超過限值需進行整體穩(wěn)定性和抗傾覆驗算7 7 合理地設置變形縫合理地設置變形縫 注意控制房屋的側向變位和層間相對變位，并注意控制房屋的側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仍O對填充墻采取適當?shù)募訌姶胧ㄔ谔畛鋲仍O輕鋼或鋼筋混凝土骨架并與框架連接等）輕鋼或鋼筋混凝土骨架并與框架連接等） 控制房屋的側向變位和層間相控制房屋的側向變位和層間相對變位的作用：對變位的作用：（1 1）防止豎向荷載引起的附加彎矩的加?。┓乐关Q向荷載引起的附加彎矩的加?。? 2）防止填充墻的裝修材料的破壞）防止填充墻的裝修材料的破壞（3 3）避免相鄰房屋

20、的相互碰撞）避免相鄰房屋的相互碰撞（4 4）減輕搖晃的感覺）減輕搖晃的感覺n房屋高低層不宜用牛腿相連，宜用防震縫分開房屋高低層不宜用牛腿相連，宜用防震縫分開柱子凈高與截面長邊的比值宜大于柱子凈高與截面長邊的比值宜大于4 43-5 3-5 框架結構的受力特點與適用層數(shù)和高寬比框架結構的受力特點與適用層數(shù)和高寬比一、框架結構的受力特點一、框架結構的受力特點n框架結構是由梁和柱相互剛接而成的框架結構是由梁和柱相互剛接而成的, ,框架的框架的承載能力和結構效能主要依賴于梁與柱的強承載能力和結構效能主要依賴于梁與柱的強度和節(jié)點剛度。度和節(jié)點剛度。1.1.豎向荷載豎向荷載框架層數(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)多少沒有太大的關系框架的變形和彎矩與框架的層數(shù)多少沒有太大的關系2.2.水平荷載水平荷載框架的層數(shù)越