结构选型6.ppt

建筑力学与结构选型 常用的建筑结构形式 2 框架结构体系 2. 框架结构 2.1 框架结构的概念 框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。 2-2 框架结构的特点 2.2.1 框架结构体系的特点 ?框架结构是由梁和柱组成承重体系的结构。主梁、柱和基础构成平面框架，各平面框架再由联系梁连接起来而形成框架体系。框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工，建筑的内外墙处理十分灵活，应用范围很广。这种结构形式虽然出现较早，但直到钢和钢筋混凝土出现后才得以迅速发展。根据框架布置方向的不同，框架体系可分为横向布置、纵向布置及纵横双向布置三种。横向布置是主梁沿建筑的横向布置，楼板和联系梁沿纵向布置，具有结构横向刚度好的优点，实际采用较多。纵向布置同横向布置相反，横向刚度较差，应用较少。纵横双向布置是建筑的纵横向都布置承重框架，建筑的整体刚度好，是地震设防区采用的主要方案之一。 2.2.2 框架结构的受力特点 框架结构的抗力来自于梁、柱通过节点相互约束的框架 作用。单层框架柱底完全固结，单层梁的刚度也大到可以完 全限制柱顶的转动，此时在侧向荷载作用下，柱的反弯点在 柱的中间，其承受的弯矩为全部外弯矩的一半，另一半由柱 子的轴力形成的力偶来抵抗。 这种情况下的梁、柱之间的相互作用即为框架作用的理 想状态——完全框架作用。一般来说，当梁的线刚度为柱的 线刚度的5倍以上时，可以近似地认为梁能完全限制柱的转 动，此时就比较接近完全框架作用。实际的框架作用往往介 于完全框架作用与悬臂排架柱之间，梁、柱等线型构件受 建筑功能的限制，截面不能太大，其线刚度比较小，故而抗 侧刚度比较小。 2.2.3 框架结构的变形特点 在水平荷载的作用下将产生较大的侧向位移。其中： 一部分是框架结构产生的整体弯曲变形，即柱子的轴向拉伸 和压缩所引起的侧移，在完全框架作用的情况下，拉压力偶 抵抗一半的外力矩，此时的整体弯曲还是比较明显的。 另一部分是剪切变形，即框架的整体受剪，层间梁、柱杆件 发生弯曲而引起水平位移。在完全框架作用情况下，柱子的 弯曲尚需抵抗一半外弯矩，在普通的框架中，柱的弯曲需抵 抗更多的外弯矩，这对比较柔的线型构件来说是比较难抵抗 的。通过合理设计，框架结构本身的抗震性能良好，能承受 较大的变形。但由于框架结构的构件截面较小，抗弯刚度较 小，在强震作用下结构的整体位移和层间位移都比较大，这 对结构构件以及非结构构件都是不利的，容易加重震害。 ? 使用层数和应用：建筑高度15层以下或50m以下（小高层）。 砖混结构和框架结构的区别 砖混结构：是指房屋主要承重结构为砖砌墙体。楼板、过梁、楼梯、阳台、挑檐等构件由钢筋混凝土浇制（或预制）建造的房屋。砖混结构住宅是以小部分钢筋混凝土及大部分砖墙承重的结构。“砖”指的是一种尺寸统一的建筑材料，也有异型粘土砖。“混”指的是由钢筋、水泥、砂石、水按一定比例配制的钢筋混凝土配件，与砖做的承重墙相结合，可以称为砖混结构式住宅。1995年之前，开发建设的多层住宅，一般均采用砖混结构；砖混结构住宅其优点是工程造价较低廉，但由于其采用墙体承重，住宅内不允许自由分隔。 框架结构又叫现浇结构：即由钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，组成骨架，再用空心砖或预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、陶粒等轻质板材或砖作隔墙分户装配而成的住宅。墙主要是起围护和隔离的作用，由于墙体不承重，可以用各种轻质材料制成。梁、板、柱等承重构件，可以预制，也可以浇注，我市当前采用现场浇注。框架结构住宅的优点是抗震性能好，结构牢固，使用寿命长，且住宅内可以自由分隔，大开间住宅均采用此结构。适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。 2-3 框架结构的优缺点及适用范围 框架结构的优缺点分析： 框架建筑的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，节省材料；具有可以灵活地进行建筑平面布置的优点，适用于需要较大空间的建筑结构；框架的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短工期（…）;采用现浇33混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱设计成各种需要的截面形状。 框架结构体系的缺点为：框架结点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构体系，在强烈的地震作用下，结构所产生的水平位移较大，易造成非结构构件的破坏；构件数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受 季节、环境影响较大；不适于建筑较高的高层建筑，一般适用于建造不超过15层的房屋。 2-4 框架的类型 （3）按承重结构划分 2-5 框架的布置、柱网尺寸及构件截面尺寸 柱网布置实例 八