多高层框架结构.pptx

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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,多高层三大传统结构体系,一、框架结构,No.3,框架结构体系是指竖向承重结构全由框架所组成的房屋结构体系框架由梁、柱、基础这三种构件形成承重结构框架与框架之间由联系梁及楼面结构联成整体,横向框架体系,纵向框架体系,No.2,No.1,01,02,梁板式结构是由梁、板、柱三种基本构件组成，广泛用于多层及高层房屋建筑上,无梁式结构由板和柱子组成，实质是一种无梁楼盖结构，由于它的柱子与楼板整体连接，柱子除受轴向力外，柱端弯矩按“代替框架法”进行计算（“柱上板带”作为框架横梁来考虑）从结构选型的角度来说，无梁楼盖本不是骨架体系，但由于起内力分析类似框架结构，从结构的受力角度看，它也是框架结构的一种，广泛用于冷藏库，仓库等建筑物,二、框架结构的分类,按框架构件组成划分,按施工方法划分,现浇式框架全部在现场浇注，故其整体性好，抗震性能好但是现场施工的工作量大，工期长，并需要大量的模板,装配式框架是指梁、柱、楼板均为预制，然后通过焊接拼装连接成整体的框架结构。

可实现标准化、工厂化、机械化生产现场施工速度快，但现场的运输和吊装工作量大且整体性差，抗震能力弱，不宜在震区使用,装配式整体框架是指梁、柱、楼板均为预制，在吊装就位后，焊接后绑扎节点区钢筋，通过浇捣混凝土，形成框架节点并使各构件连成整体的框架结构这种结构既具有良好的整体性和抗震性能，又采用预制构件，兼具前两种形式的优点,1,2,3,4,按承重结构划分,全框架是房屋的（屋）面荷载全部由框架承担，外墙仅起维护作用它具有良好的整体性和抗震性,内框架的房屋内部由梁柱组成的框架承重，外围由砖墙承重，楼（屋）面荷载由框架和砖墙共同承担因其力学计算简图形如龙骨，也称之为“龙骨架”（如图）这种房屋由于钢筋混凝土与砖两种材料的弹性模量不同，两者刚度不协调，房屋的整体性和总体刚度都比较差,三、框架结构的特点及优缺点,框架结构的受力特点：,在竖向荷载作用下，梁主要承受弯矩和剪力，轴力较小；立柱主要承受轴力和弯矩，剪力较小，受力合理当房屋层数不多时，风荷载的影响一般较小，竖向荷载对结构起着控制作用在水平荷载作用下，表现出刚度小、水平侧移大的特点，水平侧移呈剪切型,房屋高度增加时，其受力特点的变化是由竖向荷载为主变为受侧向荷载为主。

,框架结构的受力特点还在于“刚节点”以门式刚架为例，它是几何不变体系，刚节点对杆件的转动具有约束作用，因而承受竖向荷载时，刚架横梁的正弯矩得以减少,门式刚架,01,02,02,框架结构的优点：,强度高、自重轻、整体性和抗震性好建筑平面布置灵活，可以做成有较大空间的会议室、餐厅、车间、营业室、教室等需要时，可用隔板分割成小空间，或拆除隔断成大空间，使用灵活特别是它的外墙用非承重构件，可使立面设计灵活多变,03,框架结构的缺点：,框架抗侧刚度主要取决于梁柱的截面尺寸通常梁柱的截面惯性矩小，侧向变形较大，这是框架结构的主要缺点，限制了它的使用高度此外，框架结构层间变形大，容易引起非结构构件破坏,框架结构的变形特点：,水平荷载作用下，杆件的变形是以弯曲为主，但框架整体的变形却是剪切型的,01,四、结构布置及选型,平面布置,柱网布置,所谓柱网，就是柱子在平面图上的位置，因其常形成矩形网格而得名,民用建筑的柱距常为3.37.2m,梁跨为4.57.0m，层高为2.84.2m，通常以300mm为模数,柱网布置应力求简单、规则、整齐，柱网尺寸应符合经济原则和模数,（,2,）承重框架的布置,横向框架承重方案 在横向布置主梁、纵向布置次梁或联系梁。

有利于提高结构的横向抗侧刚度,纵向框架承重方案 在纵向布置主梁、横向布置次梁或联系梁可获得较高的室内净高，还可调整该方向的不均匀沉降,混合框架承重方案 在纵横两个方向均布置主梁；楼面荷载较大、楼面有开洞或柱网布置成方形时常采用；整体工作性能好,横向框架,竖向布置,竖向布置是指确定结构沿竖向的变化情况在满足建筑功能要求的同时，应尽可能规则、简单,常见的结构沿竖向的变化有：沿竖向基本不变化，这是常用的且受力合理的形式底层大空间，如底层为商场等顶层大空间，如顶层为观光室、会议室等其他例如上部（逐层）收进、上部（逐层）挑出，等等,对竖向较规则的结构，结构布置主要是平面布置当结构在竖向很不规则时，就应分层布置,为有利于结构受力，在平面上，框架梁宜拉通、对直；在竖向，框架柱宜上下对中，梁柱轴线宜在同一竖向平面内,1,2,3,4,5,五、构件选型,构件形式 梁截面一般为矩形；现浇板楼盖时为,T,或,L,形；预制板楼盖，常为十字型或花篮形；也可用叠合梁柱截面为矩形或正方形,构件尺寸,过大的梁断面会增加层高，不经济，对抗震也不利柱断面的尺寸要根据所受的轴力和弯矩确定在震区，柱断面受轴压比限制，尺寸不能过小。

,框架横梁截面：,h=(1/8-1/12)L,，,b=(1/2-1/3)h,框架柱截面的宽与高,(1/15-1/20),层高,框架横梁截面按（,0.5-0.7,）,M0,初步估算（,M0,简支梁跨中弯矩）,框架柱梁截面按（,1.2-1.4,）,N,初步估算（,N,轴向压力）,节点设计,节点设计应保证节点的安全可靠、经济合理且便于施工对装配式框架的节点，还需保证节点的整体性，使节点受力明确、构造简单、安装方便，又易于调整，在构件连接后能尽早地承受部分或全部设计荷载，使上部结构得以继续安装,现浇框架节点一般均为刚接柱节点构造应满足规范要求,节点的重要性一般大于构件的重要性构件失效引起的破坏可能是局部的，而节点失效引起的破坏往往是大范围的，造成的后果很严重,尽管大量的试验证实节点区周围的梁、屋面板以及其上、下方的柱都会对节点产生约束作用，使得节点区的承载力有一定的潜力但是我国目前通行的设计方法仍是节点区的混凝土强度等级不低于混凝土柱的强度等级,1,2,3,4,5,六、节点设计和构造要求,装配整体式框架节点的构造方式很多对现浇柱、预制梁的装配整体式框架，如采用工具式非承重柱模，预制主梁的梁端一般深入柱内70mm，纵向连梁由电焊与事先焊在柱纵向受力钢筋上的小角钢或撑筋相连。

采用工具式承重柱模时，预制主梁的梁端深入柱内20mm，预制梁与纵向连梁均直接支承在柱模上此外，常见的几种方式如下：,梁与柱的接头 暗牛腿刚接方式；明牛腿刚接方式,柱与柱的接头方式榫式焊接连接,梁与板的接头方式叠合梁式（详见下图）,梁、柱暗牛腿刚性连接点,梁、柱明牛腿刚性连接点,柱与柱榫式焊接连接点,装配式框架接点图,现浇框架的构造应使得构件的各截面一方面能有效地承受设计内力，另一方面具有合理的强度储备这就要求钢筋有合理的搭接和锚固，并满足最小配筋率的要求,规范给出了具体的构造要求,构造要求,现浇框架的构造要求,（,2,）装配式与装配整体式框架的梁柱接头布置,装配式与装配整体式框架的预制单元的确定，应使结构受力合理、构造简单、施工方便，还要考虑到预制单元的生产、运输和吊装的可行性预制单元的划分通常有以下几种形式：,单梁短柱式,梁按跨度、柱按层高划分成单个构件这种方案的优点是构件小，便于制作、堆放、运输和吊装；但接头数量多且位于节点处，不利于受力,单梁长柱式,梁按跨度划分，柱子每两层或数层为一个预制构件减少了接头数量和吊装次数，提高房屋的整体性但运输吊装困难，增加配筋,框架式,把整个框架划分为若干个小框架。

接头位置可在节点、弯矩较小的梁跨中或柱的层高中点减少预制构件数量，提高整体性；但预制构件大而复杂，制作、运输、吊装困难,b),长柱单梁式,a),短柱单梁式,c,),组合单元式,框架构件单元划分,抗震设防区框架体系房屋体型和结构布置的要求,房屋的平、立面宜用简单的体型平、立面不规则的体型，在水平荷载下作用下，受力复杂，应尽量避免部分突出及刚度突变若不能避免时，应在结构布置上局部加强,局部加强,鞭端效应,抗侧力结构的布置应尽可能使房屋的刚度中心与地震合力作用线接近或重合如果二者相距较远，在地震力作用下会有扭矩产生使房屋扭转变形，并在柱中引起附加内力,扭矩MT作用,抗侧力结构的布置应使房屋中各部分的刚度均匀，不过分悬殊相差悬殊时，刚性部分和柔性部分之间会产生差异较大的水平力，它们之间还会出现剪力和弯矩，受力复杂在工业厂房中此问题都发生在框架结构的厂房附有混合结构的附属用房，宜用防震缝使两者隔开,剪力和弯矩,防震缝,在烈度较高的抗震设防区、楼、电梯间不宜布置在结构单元的两端和拐角部位因为结构单元的两端两端扭转效应最大，拐角部位受力复杂，而各层楼板在楼、电梯间处要中断，受力不利,应注意控制房屋的侧向变位和层间相对变位，并对填充墙采取适当的加强措施（在填充墙内设置轻钢或钢筋混凝土骨架等）,各层楼板应尽量设置在同一标高上，尽可能不采用复式框架。

,侧向变位和层间相对变位,复式框架,房屋高低层不宜用牛腿连接，宜用防震缝分开,柱子的净高与截面长边的比值宜大于4震害和实验研究表明，柱子的净高与截面长边的比值小于4时，柱子通常发生脆性的剪切破坏,牛腿破坏,1,2,在竖向荷载下，框架的变形和弯矩与框架的层数没有太大的关系这是框架的优越性,1,框架结构是由梁和柱相互刚接而成的，框架的承载能力和结构效能主要依赖于梁与柱的强度和接点刚度框架结构在竖向力和侧向力作用下的反应是完全不同的在竖向荷载作用下，梁主要承受弯矩和剪力，轴力较小；立柱主要承受轴力和弯矩，剪力较小，受力合理当房屋层数不多时，风荷载的影响一般较小，竖向荷载对结构起着控制作用在水平荷载作用下，表现出刚度小、水平侧移大的特点，水平侧移呈剪切型,2,在侧向荷载下，框架的变形和弯矩与框架的层数有很大的关系层数越多，变形越大,3,七、框架结构的适用层数与高宽比,框架房屋高度增加时，侧向力作用的重要性急剧增加建筑物达到一定高度时，侧向位移会很大，甚至控制设计框架的优越性就表现不出来了实践表明，框架结构的合理层数是6-15层，最经济是10层左右一般跨高比为5-7,当有变形性能良好的轻质隔断及外墙材料时，钢筋混凝土框架可建造到30层左右。

在我国目前情况下，框架结构建造高度不宜过高，以1520层为宜,在北京已建成了高18层，局部22层的现浇框架结构长城饭店它是我国震区最高的框架结构，采用了延性设计方法，并采用轻钢龙骨石膏作隔断墙，外墙采用玻璃幕墙,八、框架结构的运用和建筑艺术技巧的配合,01,框架带悬臂与建筑艺术的有效结合,02,在复杂的建筑平面体形上进行简单的框架柱网布置,03,框架柱网布置与建筑平面布局的融合构思,04,美国的框架结构,把建筑底层以上的室内空间向周边延伸是现代建筑常用的一种设计形式这种悬挑形式可不必割断柱子的连续性而达到“底层收进”的效果，使立面上下形成强烈对比并且利于减少跨中弯矩,由底层的楼盖悬挑出很厚的周边雨罩也是现代建筑常用的一种设计形式它使高层建筑立面给人以高中有宽，耸而不危，周边开阔舒坦的感觉,这两种设计方法都是对悬挑的绝妙应用,框架带悬臂与建筑艺术的有效结合,在复杂的建筑平面体形上进行简单的框架柱网布置,在现代建筑中已有多种典型的布置方法,02,框架柱网布置越简单、规则、整齐，对结构受力越有利；而建筑艺术效果则要求复杂的形式因此在复杂的建筑平面形式与简单的瞩望布置之间要有一个很好的配合,01,在尽可能简单规矩的柱网上，配以布局富于变化的建筑空间，是现代建筑艺术创新的一条途径。

,基本做法：在统一的规则柱网中，结合人流流线和使用要求，灵活地划分厅室空间和穿插各种构图要素，以此来打破厅室空间的单调感，给人以美的享受（见下图几种形式）,框架柱网布置与建筑平面布局的融合构思,建造于,1961,年的芝加哥,20,层哈特福德公司大楼，是第一批结构完全外露的大型混凝土建筑实例之一,(Khan,1。