第三章 框架結(jié)構(gòu)

第三章框架結(jié)構(gòu)體系３-1框架結(jié)構(gòu)的組成、特點(diǎn)、發(fā)展、優(yōu)點(diǎn)和適用范圍３-2框架的類型３-3框架的布置、柱網(wǎng)尺寸、及構(gòu)件截面尺寸３-4框架結(jié)構(gòu)的運(yùn)用與建筑藝術(shù)技巧的配合３-5框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)與適用層數(shù)和高寬比３-1框架結(jié)構(gòu)的組成、特點(diǎn)、發(fā)展、

優(yōu)點(diǎn)和適用范圍一、結(jié)構(gòu)組成二、特點(diǎn)１受力特點(diǎn)２框架結(jié)構(gòu)的變形特征三、框架結(jié)構(gòu)的發(fā)展四、框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍一、結(jié)構(gòu)組成豎直方向的柱與水平方向的梁，板二、框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、把承重骨架利用來(lái)圍護(hù)和分隔空間的簾幕式的墻面明確的分離開來(lái)。材料各自有自己的力學(xué)性能和特點(diǎn)，有的適宜做支撐物件而不宜防風(fēng)避雨，有的適宜于遮蔽空間而不宜于支撐重量，利用材料各自特性，形成圍護(hù)與承重分開的框架結(jié)構(gòu)。2、梁柱交接處為剛性連接，節(jié)點(diǎn)為剛節(jié)點(diǎn)二、框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（二）受力特點(diǎn)：剛結(jié)點(diǎn)，受力性能好（梁、柱）(三)變形特征p218剪切型三、框架結(jié)構(gòu)的發(fā)展

1、木框架中國(guó)木框架傳力體系——墻倒屋不塌（1）屋頂舉折坡度曲線平緩（2）斗拱承托檐口梁重，過(guò)渡構(gòu)件保護(hù)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)，形成挑檐，出檐深遠(yuǎn)。（3）靈活多變的建筑形式：廳、堂、桿、亭、榭、廊（4）空廊、空門、空窗、漏窗、透空屏風(fēng)格扇，輕巧淡雅、玲瓏活潑北歐木框架建筑：半木建筑框架露明北美殖民地式建筑柱間加斜撐木框架建筑特點(diǎn)：由于木材便于加工，富有彈力和韌性，可做成各種形式的接榫，制做，整體性較強(qiáng)2、磚石框架13-15世紀(jì)在歐州風(fēng)行一時(shí)的高直式建筑所采用的尖拱拱肋結(jié)構(gòu)，將拱面上的荷重分別集中在若干根拱肋上，再通過(guò)這些交叉的拱肋把重力匯集于平面的四角為克服拱肋的水平推力，分別在建筑物兩側(cè)設(shè)寬大的飛扶壁，形成向上的動(dòng)勢(shì)石材整體剛性很差,所以梁柱之間的節(jié)點(diǎn)不是剛節(jié)點(diǎn),磚石框架不是純粹意義上的框架結(jié)構(gòu)3、砼框架是由砼梁和柱剛性連接的骨架結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就在于“剛節(jié)點(diǎn)”形成幾何不變體，約束桿件轉(zhuǎn)動(dòng)，減少橫梁正彎矩。(重力傳遞集中在若干點(diǎn)上，本身并不形成任何空間為空間提供一個(gè)骨架，從而按功能與空間藝術(shù)處理需要靈活分隔。)對(duì)近現(xiàn)代建筑的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用。如果說(shuō)西方古典建筑的輝煌成就是建立在磚石結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上；中國(guó)古典建筑的輝煌成就建立在木框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的；西方近現(xiàn)代建筑的輝煌成就就是建立在砼或鋼框架基礎(chǔ)上。法國(guó)(生于瑞士)建筑師柯布西耶——現(xiàn)代建筑開創(chuàng)者1926年提出(1)底層獨(dú)立支柱(2)屋頂花園(3)自由的平面(4)橫向長(zhǎng)窗(5)自由的力面深刻揭示出近代框架結(jié)構(gòu)給予建筑創(chuàng)作所開拓的新可能性?，F(xiàn)代西方建筑打破了傳統(tǒng)六面體空間觀念的束縛，創(chuàng)造出“流動(dòng)空間”概念，少就是多。如：密斯凡德羅。德國(guó)1929年巴塞羅那博覽會(huì)德國(guó)館八根十字形斷面的銅柱?！翱臻g”概念的樹立:平面圖案化不等于空間宜人對(duì)自然的約束與操縱從而妨礙了萬(wàn)物共生的親切自然凡爾塞宮與江南園林之比較優(yōu)點(diǎn)：建筑平面布置靈活、易于設(shè)置較大房間、使用方便構(gòu)件類型少，易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化；可以采用預(yù)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(shí)還可采用現(xiàn)澆柱及預(yù)制梁板的半現(xiàn)澆半預(yù)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(yīng)優(yōu)先采用。缺點(diǎn)：抗側(cè)剛度低，２０層以下建筑適用范圍：辦公樓、餐廳、車間、營(yíng)業(yè)室、教室和實(shí)驗(yàn)室等四、框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍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(wú)梁式結(jié)構(gòu)（倉(cāng)庫(kù)、冷藏庫(kù)）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(diǎn)：結(jié)構(gòu)整體性及抗震性能好，節(jié)省鋼材；缺點(diǎn)：現(xiàn)場(chǎng)工作量大，模板消耗多，施工周期較長(zhǎng)。（２）裝配式框架：優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)件可以在工廠預(yù)制，質(zhì)量容易保證，施工現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)：增加了框架的節(jié)點(diǎn)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(yù)制，在施工現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)。３-2框架的類型裝配式混凝土框架預(yù)制長(zhǎng)柱預(yù)制主梁預(yù)制槽形板預(yù)制卡板裝配整體式混凝土框架預(yù)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(yù)制長(zhǎng)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(jià)缺點(diǎn)：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３-2框架的類型4裝配（整體）式框架的構(gòu)件劃分（1）短柱單梁式：制作、運(yùn)輸、安裝方便，但接頭多，施工復(fù)雜（2）長(zhǎng)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(zhǎng)，運(yùn)輸困難，吊裝內(nèi)力大，長(zhǎng)度不宜超過(guò)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(fù)雜，運(yùn)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1.主要承重框架橫向布置特點(diǎn)：橫向梁為主梁，縱向梁為次梁（連系梁）優(yōu)點(diǎn)：承重框架橫向布置可有效提高縱房屋橫向的抗側(cè)力強(qiáng)度和剛度；有利于立面處理和室內(nèi)采光2.主要承重框架縱向布置特點(diǎn)：縱向梁為主梁，橫向梁為次梁（連系梁）優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：橫向很差剛度；適用范圍：層數(shù)不多的無(wú)抗震要求的廠房2.主要承重框架縱向布置實(shí)例承重（豎向荷載）框架的布置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(fēng)?？v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?？蚣茉O(shè)計(jì)3.1組成與布置3.1.1種類3.1.2組成3.1.3布置縱橫向框架承重方案兩個(gè)方向均有較好的抗側(cè)剛度?？蚣艹兄胤桨概c樓蓋布置有關(guān)單向板樓蓋雙向板樓蓋二、柱網(wǎng)尺寸（一）基本要求：１框架的柱網(wǎng)布置應(yīng)力求簡(jiǎn)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(yīng)符合經(jīng)濟(jì)原則和盡量符合模數(shù)（二）分類內(nèi)廊式柱網(wǎng)、等跨式柱網(wǎng)、對(duì)稱不等跨式柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)受力合理（均勻、對(duì)稱、對(duì)直、貫通，盡量避免缺梁抽柱）方便施工對(duì)稱、三跨。

房間進(jìn)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

適用范圍：旅館、教學(xué)、辦公、醫(yī)院內(nèi)廊式客房與衛(wèi)生間客房與衛(wèi)生間走道750020007500390039005000500070006000400050002000700060004000教室走道6000600039002400走道6000600078002400教室等跨式柱網(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(cāng)庫(kù)、商店等跨式柱網(wǎng)對(duì)稱不等跨式柱網(wǎng)注意：無(wú)論是工業(yè)或民用建筑的柱網(wǎng)布置，當(dāng)房屋長(zhǎng)度較大（55米）時(shí)，均需設(shè)置伸縮縫，在縫的兩側(cè)應(yīng)各自設(shè)置框架三、構(gòu)件截面尺寸框架橫梁截面：梁高h(yuǎn)=(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四、抗震設(shè)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(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)齊、對(duì)稱，有利于抵抗水平荷載平面形狀：板式、塔式板式是指房屋寬度較小，而長(zhǎng)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(zhǎng)度和寬度相接近的建筑在塔式建筑中，常用圓形、方形、長(zhǎng)寬比較小的矩形、Y形、井形、三角形或其他各種形狀。（一）結(jié)構(gòu)平面布置的原則圖例：增大房屋等效厚度（1）圖例：增大房屋等效厚度（2）北京國(guó)際飯店：

２.盡量避免部分突出及剛度突變３.控制房屋的長(zhǎng)寬比L/B不宜超過(guò)4.0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(yīng)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(yīng)使房屋中各部分的剛度均勻，不應(yīng)過(guò)分懸殊６.在烈度較高的抗震設(shè)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(guò)大的突變，盡量避免夾層、錯(cuò)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(yīng)2各層樓板應(yīng)盡可能設(shè)置在同一標(biāo)高上，盡可能不采用復(fù)式框架圖例：長(zhǎng)、短柱共存現(xiàn)象3下剛頂柔結(jié)構(gòu)，容易出現(xiàn)“鞭梢”效應(yīng)。震害調(diào)查表明：房屋頂部突出結(jié)構(gòu)震害嚴(yán)重南開大學(xué)主樓突出部分的體型越細(xì)長(zhǎng)，則擺動(dòng)影響越大，鞭梢效應(yīng)越明顯，當(dāng)突出部分高度小于下部高度的1/5時(shí)，其擺動(dòng)影響可不考慮4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(yīng)逐步收小，并需作抗震驗(yàn)算豎向規(guī)則建筑：立面局部收緊尺寸不大于該方向總尺寸的25%；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(guò)50%。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５、控制結(jié)構(gòu)高寬比H／B６、合理地設(shè)置變形縫高寬比超過(guò)限值需進(jìn)行整體穩(wěn)定性和抗傾覆驗(yàn)算7注意控制房屋的側(cè)向變位和層間相對(duì)變位，并對(duì)填充墻采取適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)措施（在填充墻內(nèi)設(shè)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(duì)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(jué)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(zhǎng)邊的比值宜大于4（避免短柱）３-４框架結(jié)構(gòu)的布置與建筑藝術(shù)技巧的配合底層收進(jìn)：立面效果底層的樓蓋懸挑出很厚的周邊雨罩一、框架帶懸挑與建筑藝術(shù)的有效結(jié)合框架兩端縱橫兩向同時(shí)懸挑外形對(duì)稱減少側(cè)移角柱受力合理建筑造型合理協(xié)調(diào)連續(xù)梁端部適當(dāng)懸挑有利于減少跨中彎矩從力學(xué)結(jié)構(gòu)角度，懸臂外伸越長(zhǎng)，懸臂的撓度越大，不經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)合理的懸臂外伸長(zhǎng)度以懸臂彎矩與內(nèi)梁跨中彎矩的大小差不多為宜一般，均布荷載作用情況下，懸臂外伸長(zhǎng)度不應(yīng)大于1/2內(nèi)跨長(zhǎng)度，也不應(yīng)小于1/4內(nèi)跨長(zhǎng)度，約為1/3內(nèi)跨長(zhǎng)度比較合適框架懸挑的外伸長(zhǎng)度二、在復(fù)雜的建筑平面體型上進(jìn)行簡(jiǎn)單的框架柱網(wǎng)布置越簡(jiǎn)單規(guī)則整齊對(duì)結(jié)構(gòu)越有利，經(jīng)濟(jì)效果越好建筑藝術(shù)的效果：周邊復(fù)雜的形式在復(fù)雜的建筑平面上力求簡(jiǎn)單的框架柱網(wǎng)布置3-5框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)與適用層數(shù)和高寬比一、框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)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(qiáng)度和節(jié)點(diǎn)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(méi)有顯著的變化框架的變形和彎矩與框架的層數(shù)多少?zèng)]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(zhǎng)，層數(shù)超過(guò)一定程度時(shí)，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。這時(shí)，水平荷載對(duì)設(shè)計(jì)起主要控制作用。１框架結(jié)構(gòu)層數(shù)較少時(shí)，豎向荷載起控制作用，框架結(jié)構(gòu)比較經(jīng)濟(jì)。２當(dāng)房屋