工程结构课件第十一章框架结构

1、工程结构课件第十一章框架结构 11-1 11-1 框架结构的概述、特点、优点和分类框架结构的概述、特点、优点和分类 11-2 11-2 框架的类型框架的类型 11-3 11-3 框架的布置、柱网尺寸、及构件截面尺寸框架的布置、柱网尺寸、及构件截面尺寸 11-4 11-4 框架结构的运用与建筑艺术技巧的配合框架结构的运用与建筑艺术技巧的配合 11-5 11-5 框架结构的受力特点与适用层数和高宽比框架结构的受力特点与适用层数和高宽比 工程结构课件第十一章框架结构 1 概述 n框架结构是由梁和柱连接而成的。梁柱连接 处为刚节点，柱底支座一般为固定约束。 1 多层框架结构的组成多层框架结构的组成 工

2、程结构课件第十一章框架结构 2 钢筋混凝土框架结构的分类钢筋混凝土框架结构的分类 n按施工方法的不同，可分为整体式、装配式和装配整体式。按施工方法的不同，可分为整体式、装配式和装配整体式。 n整体式整体式梁、柱、楼板均为现浇混凝土。施工时每层的柱梁、柱、楼板均为现浇混凝土。施工时每层的柱 与其上的梁板同时支模、扎筋，并一次性浇注混凝土。该形与其上的梁板同时支模、扎筋，并一次性浇注混凝土。该形 式整体性好，利于抗震。式整体性好，利于抗震。 n装配式装配式梁、柱均为预制，二者通过焊接拼装连接成整体。梁、柱均为预制，二者通过焊接拼装连接成整体。 此种方式施工速度快，但整体性较差，不宜在地震区应用。此

3、种方式施工速度快，但整体性较差，不宜在地震区应用。 n装配整体式装配整体式梁、柱、楼板均为预制，在吊装就位后，再梁、柱、楼板均为预制，在吊装就位后，再 浇注部分混凝土而将梁、柱、板连接成整体。该形式既具有浇注部分混凝土而将梁、柱、板连接成整体。该形式既具有 较好的整体性和抗震性能，又可采用预制构件较好的整体性和抗震性能，又可采用预制构件, 但节点区现但节点区现 场浇注施工复杂。场浇注施工复杂。 工程结构课件第十一章框架结构 一、特点一、特点 受力特点受力特点 工程结构课件第十一章框架结构 （）受力特点：（）受力特点： 刚结点，受力性能好（梁、柱）刚结点，受力性能好（梁、柱） 工程结构课件第十一

4、章框架结构 工程结构课件第十一章框架结构 优点：优点： n建筑平面布置灵活、易于设置较大房间、使用方便建筑平面布置灵活、易于设置较大房间、使用方便 n构件类型少，易于标准化、定型化构件类型少，易于标准化、定型化,外墙采用轻质填充材料时，外墙采用轻质填充材料时， 结构自重小。结构自重小。 n可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构， 有时还可采用现浇柱及预制梁板的半现浇半预制结构。有时还可采用现浇柱及预制梁板的半现浇半预制结构。 n现浇结构的整体性好，抗震性能好，在地震区应优先采用。现浇结构的整体性好，抗震性能好，在地震区应优先采用。

5、 工程结构课件第十一章框架结构 ：抗侧刚度低，层以下建筑：抗侧刚度低，层以下建筑 n适用范围：办公楼、餐厅、车间、营业室、适用范围：办公楼、餐厅、车间、营业室、 教室和实验室等教室和实验室等 工程结构课件第十一章框架结构 1.1.按框架构件组成划分按框架构件组成划分 （1 1）梁板式结构）梁板式结构( (多层和高层多层和高层) ) （2 2）无梁式结构（仓库、冷藏库）无梁式结构（仓库、冷藏库） 工程结构课件第十一章框架结构 （）现浇整体式框架：工地现浇（）现浇整体式框架：工地现浇 优点：结构整体性及抗震性能好，节省钢材；优点：结构整体性及抗震性能好，节省钢材； 缺点：现场工作量大，模板消耗多，

6、施工周期较长。缺点：现场工作量大，模板消耗多，施工周期较长。 （）装配式框架：（）装配式框架： 优点：构件可以在工厂预制，质量容易保证，施工现优点：构件可以在工厂预制，质量容易保证，施工现 场的工作量较少，比现浇框架节省模板并能缩短工期；场的工作量较少，比现浇框架节省模板并能缩短工期； 缺点：增加了框架的节点连接，用钢量大缺点：增加了框架的节点连接，用钢量大 整体性较差。整体性较差。 工程结构课件第十一章框架结构 （）装配整体式框架（）装配整体式框架 其梁板柱可以在工厂预制，在施工现场将构件吊装其梁板柱可以在工厂预制，在施工现场将构件吊装 就位，再用现浇混凝土将框架连接成整体，因而这种就位，再

7、用现浇混凝土将框架连接成整体，因而这种 框架兼备了前两种框架的优点。框架兼备了前两种框架的优点。 工程结构课件第十一章框架结构 装配式混凝土框架装配式混凝土框架 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装配整体式混凝土框架 预制短柱 迭合梁 装配整体式混凝土框架装配整体式混凝土框架 装配整体式混凝土框架装配整体式混凝土框架 预制长柱 工程结构课件第十一章框架结构 钢框架铰接钢框架铰接 连接角钢 柱 梁 1 1 11 钢框架刚接钢框架刚接 T形连接件 工程结构课件第十一章框架结构 （1 1）全框架）全框架 （2 2）内框架：降低房屋造价）内框架：降低房屋造价 缺点：钢筋混凝

8、土和砖墙刚度不协调，房屋整体性和缺点：钢筋混凝土和砖墙刚度不协调，房屋整体性和 总体刚度差，抗震总体刚度差，抗震 性能差。性能差。 工程结构课件第十一章框架结构 装配（整体）式装配（整体）式 （1 1）短柱单梁式：制作、运输、安装方便，但接头多，施工复杂）短柱单梁式：制作、运输、安装方便，但接头多，施工复杂 （2 2）长柱单梁式：减少柱子接头，增加了结构的整体性；但柱子长，）长柱单梁式：减少柱子接头，增加了结构的整体性；但柱子长， 运输困难，吊装内力大，长度不宜超过米运输困难，吊装内力大，长度不宜超过米 （3 3）组合单元式：接头少，增加了结构的整体性；构件制作复杂，运）组合单元式：接头少，增

9、加了结构的整体性；构件制作复杂，运 输困难，起重吨位大输困难，起重吨位大 工程结构课件第十一章框架结构 1.1.梁与柱的接头梁与柱的接头 n暗牛腿刚接方式暗牛腿刚接方式 n明牛腿刚接方式明牛腿刚接方式 2.2.柱与柱的接头方式柱与柱的接头方式-焊接连接焊接连接 3.3.梁与板的接头方式梁与板的接头方式-迭合梁式迭合梁式 工程结构课件第十一章框架结构 按承重框架布置方向分为三种：按承重框架布置方向分为三种： 1.1.主要承重框架横向布置主要承重框架横向布置 2.2.主要承重框架纵向布置主要承重框架纵向布置 3.3.主要承重框架纵横两向布置主要承重框架纵横两向布置 一、框架的布置一、框架的布置 工

10、程结构课件第十一章框架结构 特点：横向梁为主梁，纵向梁特点：横向梁为主梁，纵向梁 为次梁（连系梁）为次梁（连系梁） 优点：优点： 承重框架横向布置可有效提高纵承重框架横向布置可有效提高纵 房屋横向的抗侧力强度和刚度；房屋横向的抗侧力强度和刚度； 有利于立面处理和室内采光有利于立面处理和室内采光 工程结构课件第十一章框架结构 横向框架承重方案横向框架承重方案 纵向布置连系梁。纵向布置连系梁。 横向抗侧刚度大。横向抗侧刚度大。 有利采光和通风。有利采光和通风。 工程结构课件第十一章框架结构 特点：纵向梁为主梁，横向特点：纵向梁为主梁，横向 梁为次梁（连系梁）梁为次梁（连系梁） 优点：有利于楼层净高

11、的有效利优点：有利于楼层净高的有效利 用，房屋的使用划分比较灵活；用，房屋的使用划分比较灵活； 缺点：横向很差刚度；缺点：横向很差刚度； 适用范围：层数不多的无抗震要适用范围：层数不多的无抗震要 求的厂房求的厂房 工程结构课件第十一章框架结构 纵向框架承重方案纵向框架承重方案 横向布置连系梁。横向布置连系梁。 横向抗侧刚度小。横向抗侧刚度小。 有利获得较高净空。有利获得较高净空。 工程结构课件第十一章框架结构 两个方向均有较好的抗侧刚度。两个方向均有较好的抗侧刚度。 框架承重方案与楼盖布置有关框架承重方案与楼盖布置有关 单向板楼盖单向板楼盖双向板楼盖双向板楼盖 工程结构课件第十一章框架结构 纵

12、横向框架承重方案纵横向框架承重方案 工程结构课件第十一章框架结构 （一）基本要求：（一）基本要求： n框架的柱网布置应力求简单、规则、整齐框架的柱网布置应力求简单、规则、整齐 n要满足生产工艺和建筑平面布置的要求要满足生产工艺和建筑平面布置的要求 n要使结构受力合理，施工方便要使结构受力合理，施工方便 n柱网尺寸应符合柱网尺寸应符合和尽量符合模数和尽量符合模数 工程结构课件第十一章框架结构 （二）分类（二）分类 n内廊式柱网、内廊式柱网、 n等跨式柱网、等跨式柱网、 n对称不等跨式柱网对称不等跨式柱网 工程结构课件第十一章框架结构 结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避免缺梁抽柱）结构受

13、力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避免缺梁抽柱） 工程结构课件第十一章框架结构 方便施工方便施工 工程结构课件第十一章框架结构 对称三跨。对称三跨。 房间进深：房间进深：6m6m、6.6m6.6m、6.9m6.9m 走廊跨度：走廊跨度：2.4m2.4m、2.7m2.7m、3.0m3.0m 开间方向柱距：开间方向柱距：3.63.68m8m 工程结构课件第十一章框架结构 客房与卫生间客房与卫生间 客房与卫生间客房与卫生间 走道走道 7500 2400 7500 4200 工程结构课件第十一章框架结构 3900 5400 5400 6600 工程结构课件第十一章框架结构 6000 4200 540

14、0 2400 7200 6000 4200 工程结构课件第十一章框架结构 教室教室 走道走道 6000 6000 3900 2400 走道走道 6000 6000 7800 2400 教室教室 工程结构课件第十一章框架结构 等跨式柱网：常用跨度为等跨式柱网：常用跨度为6 6米、米、7.57.5米、米、9 9米、米、1212米米 开间方向柱距：开间方向柱距：6m6m 工程结构课件第十一章框架结构 对称不等跨式柱网对称不等跨式柱网 工程结构课件第十一章框架结构 注意：注意： n无论是工业或民用建筑的柱网布置，当房屋长无论是工业或民用建筑的柱网布置，当房屋长 度较大（度较大（5555米）时，均需设置

15、伸缩缝，在缝的米）时，均需设置伸缩缝，在缝的 两侧应各自设置框架两侧应各自设置框架 工程结构课件第十一章框架结构 框架横梁截面：框架横梁截面： n梁高梁高h=(1/8-1/12)lh=(1/8-1/12)l梁跨梁跨 n梁宽梁宽b=(1/2-1/3)hb=(1/2-1/3)h梁高梁高 n框架柱截面的宽与高框架柱截面的宽与高=(1/15-1/20)H=(1/15-1/20)H 层高 层高 三、构件截面尺寸三、构件截面尺寸 工程结构课件第十一章框架结构 工程结构课件第十一章框架结构 1.1.结构平面布置简单、规则、对齐、对称，结构平面布置简单、规则、对齐、对称， 有利于抵抗水平荷载有利于抵抗水平荷载

16、 平面形状：平面形状： n板式板式 n塔式塔式 （一）结构平面布置的原则（一）结构平面布置的原则 工程结构课件第十一章框架结构 n板式是指房屋宽度较小，而长度较大的建筑板式是指房屋宽度较小，而长度较大的建筑 为了增加板式结构的侧向刚度和稳定，避免为了增加板式结构的侧向刚度和稳定，避免“一字一字 形形”建筑，可以做成折板式或曲线式。建筑，可以做成折板式或曲线式。 n塔式则是指平面的长度和宽度相接近的建筑塔式则是指平面的长度和宽度相接近的建筑 在塔式建筑中，常用圆形、方形、长宽比较小的矩在塔式建筑中，常用圆形、方形、长宽比较小的矩 形、形、Y Y形、井形、三角形或其他各种形状。形、井形、三角形或其

17、他各种形状。 工程结构课件第十一章框架结构 工程结构课件第十一章框架结构 图例：增大房屋等效厚度（图例：增大房屋等效厚度（1） 工程结构课件第十一章框架结构 图例：增大房屋等效厚度（图例：增大房屋等效厚度（2） 工程结构课件第十一章框架结构 北京国际饭店： 工程结构课件第十一章框架结构 . .尽量避免部分突出及刚度突变尽量避免部分突出及刚度突变 . .控制房屋的长宽比控制房屋的长宽比 L/BL/B不宜超过不宜超过4.04.0 （一）结构平面布置的原则（一）结构平面布置的原则 工程结构课件第十一章框架结构 图例：抗震建筑平面图例：抗震建筑平面 工程结构课件第十一章框架结构 图例：不利抗震建筑平面

18、图例：不利抗震建筑平面 工程结构课件第十一章框架结构 图例：日本建议的建筑平面图例：日本建议的建筑平面 工程结构课件第十一章框架结构 工程结构课件第十一章框架结构 抗侧力结构的布置应尽抗侧力结构的布置应尽 可能使房屋的刚度中心与地可能使房屋的刚度中心与地 震力合力作用线接近或重合震力合力作用线接近或重合 （一）结构平面布置的原则（一）结构平面布置的原则 工程结构课件第十一章框架结构 图例：不利抗震的结构布置图例：不利抗震的结构布置 工程结构课件第十一章框架结构 . .抗侧力结构的布置应抗侧力结构的布置应 使房屋中各部分的刚度均使房屋中各部分的刚度均 匀，不应过分悬殊匀，不应过分悬殊 （一）结构

19、平面布置的原则（一）结构平面布置的原则 工程结构课件第十一章框架结构 . .在烈度较高的抗震设防区、在烈度较高的抗震设防区、 楼、电梯间不宜布置在结构单楼、电梯间不宜布置在结构单 元的两端和拐角部位元的两端和拐角部位 （一）结构平面布置的原则（一）结构平面布置的原则 工程结构课件第十一章框架结构 1. 1. 沿房屋的竖向高度刚度和质量分布均匀，不要发生过沿房屋的竖向高度刚度和质量分布均匀，不要发生过 大的突变，尽量避免夹层、错层、抽柱现象大的突变，尽量避免夹层、错层、抽柱现象 （二）结构立面布置的原则（二）结构立面布置的原则 工程结构课件第十一章框架结构 工程结构课件第十一章框架结构 图例：结

20、构薄弱层反应图例：结构薄弱层反应 工程结构课件第十一章框架结构 2. 2. 各层楼板应尽可能设置各层楼板应尽可能设置 在同一标高上，尽可能不采在同一标高上，尽可能不采 用复式框架用复式框架 （二）结构立面布置的原则（二）结构立面布置的原则 工程结构课件第十一章框架结构 图例：长、短柱共存现象图例：长、短柱共存现象 工程结构课件第十一章框架结构 n下刚顶柔结构，容易出现下刚顶柔结构，容易出现“辫梢辫梢”效应。震害效应。震害 调查表明：房屋顶部突出结构震害严重调查表明：房屋顶部突出结构震害严重 n南开大学主楼南开大学主楼 工程结构课件第十一章框架结构 突出部分的体型越细长，则摆动影响越大，鞭突出部

21、分的体型越细长，则摆动影响越大，鞭 梢效应越明显，当突出部分高度小于下部高度的梢效应越明显，当突出部分高度小于下部高度的 1/51/5时，其摆动影响可不考虑时，其摆动影响可不考虑 工程结构课件第十一章框架结构 房屋顶部不宜有局部突出和刚房屋顶部不宜有局部突出和刚 度突变，如不能避免，突出部分度突变，如不能避免，突出部分 应逐步收小，并需作抗震验算应逐步收小，并需作抗震验算 工程结构课件第十一章框架结构 竖向规则建筑：竖向规则建筑： 3 3 立面局部收紧尺寸不大于该方向总尺寸的立面局部收紧尺寸不大于该方向总尺寸的25%25%； 4 4 楼层刚度不小于相邻上层刚度的楼层刚度不小于相邻上层刚度的70

22、%70%，且连，且连 续三层的总刚度下降不超过续三层的总刚度下降不超过50%50%。 工程结构课件第十一章框架结构 5 底柔上刚结构，底部容易破坏底柔上刚结构，底部容易破坏 工程结构课件第十一章框架结构 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总宽是指建筑物平面的短方向总宽 抗抗 震震 设设 计计 结结 构构 类类 型型非非 抗抗 震震 设设 计计 6、 7度度8度度9度度 框框 架架5542 框框 架架 剪剪 力力 墙墙 （ 筒筒 体体 ）5543 剪剪 力力 墙墙6654 筒筒 中中 筒筒 、 成成 束束 筒筒6654 6 6 控制结构高宽比控制结构高宽

23、比H HB B 高宽比超过限值需进行整体稳定性和抗倾覆验算高宽比超过限值需进行整体稳定性和抗倾覆验算 7 7 合理地设置变形缝合理地设置变形缝 工程结构课件第十一章框架结构 注意控制房屋的侧向变位和层间相对变位，并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（在填充墙内设对填充墙采取适当的加强措施（在填充墙内设 轻钢或钢筋混凝土骨架并与框架连接等）轻钢或钢筋混凝土骨架并与框架连接等） 工程结构课件第十一章框架结构 控制房屋的侧向变位和层间相控制房屋的侧向变位和层间相 对变位的作用：对变位的作用： （1 1）防止竖向荷载引起的附加弯矩的加剧）防止竖向荷载引起的附加弯矩的加剧 （2 2）防止填充墙的装修材料的破坏）防止填充墙的装修材料的破坏 （3 3）避免相邻房屋的相互碰撞）避免相邻房屋的相互碰撞 （4 4）减轻摇晃的感觉）减轻摇晃的感觉 工程结构课件第十一章框架结构 n房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用防震缝分开房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用防震缝分开 柱子净高与截面长边的比值宜大于柱子净高与截面长边的比值宜大于4 4 工程结构课件第十一章框架结构 11-5 1