柱和框架结构

3.3柱和框架结构概述框架结构的发展：金釭加枋木；哥特式建筑为雏形（如巴黎圣母院），主要采用砖石材料；铸铁使框架结构较快发展（以水晶宫为代表）。柱：主要承受轴向压力，用来支承上部结构并将

荷载传至基础的竖向直杆。

压屈成为其主要的受力特征，丧失稳定的压屈失效限制了柱的承受荷载的能力；影响柱压屈失效的关键因素是长细比；

稳定系数（＜1）。框架是由框架柱（竖向构件）和框架梁（水平构件）刚性连接组成的平面结构体系。框架的特征：1）梁、柱连接为刚节点；2）梁端受有部分固端约束的负弯矩，梁主要受弯、剪和压缩作用，计算中压缩作用可不考虑；3）柱主要受压缩和弯曲作用，剪切作用可不考虑；4）几何不变体系。静定和超静定。不允许采用几何可变体系。多层和高层框架结构是结构单元的叠加。必须是几何不变体系。柱网和框架结构的平面布置

柱网：柱在平面上排列形成的网格；由柱间梁的跨度和柱的间距组成。柱网布局分为：（1）均匀式—框架构件重复布置，柱间距均等;

（2）周边式—同（1），周边有大体相等的柱间距；（3）错列式—各柱列错开并居中布置；

（4）集中式—柱子相对集中，梁向两端外挑；

建筑平面上，柱网可形成正方形、矩形、圆形和半圆形、三角形、多边形、弧线形、十字形等。框架结构的布置应注意：（1）柱网布置规律且便于施工；（2）主要受力方向明确；（3）非主要受力方向处置合理；（4）框架跨度6-12m；框架间距4-6m；层高3-5m。不便于施工便于施工柱截面尺寸的估算：

N—重力荷载产生的轴向力设计值，可取标准值的倍；bh—柱截面尺寸；

fc—混凝土的抗压强度设计值；

μ—轴压比，取。另外，柱截面尺寸还应符合下列要求：

最小边长不宜小于300mm；柱净高与柱截面最大边长之比不宜小于4；

截面尺寸应以50mm为模数。几个典型部位的柱网处理方法：（1）角隅处1）框架结构为单向受力体系（a、b两种）；

柱网处理，图b的比图a好2）框架结构为双向受力体系，角隅处布置不会有异型（建筑物中有L形角隅区，宜采用正方形结构网格）；3）圆弧过渡（构件长短不一，不便于施工）；4）设置独立区域；（2）建筑平面有错位较小错移时，采用单向板和承重墙结构很方便。较小错移时，采用框架结构，柱网布置较麻烦。协调错移尺寸与柱网尺寸，能形成规则的柱网。2）大空间放在顶层；

3）大空间在中层或低层；采用现浇混凝土框架（3）小空间柱网建筑物中有特殊的大空间时1）大空间和小柱网分开设置；（1）短柱和长柱

短柱:高度与截面尺寸相差不多的构件（H/B≤4）

轴心受压承载力P1=fA

长柱:高度与截面尺寸相差较大的构件

轴心受压承载力

H/r—柱的长细比柱和框架结构的几个重要概念

《建筑力学》P217（2）柱端支承条件、计算高度、柱的侧向支撑和柱

截面布置柱端支承条件（4种）：两端铰接、两端固定、一端固定一端铰接、一端固定一端自由；计算高度分别为：H、0.5H、0.7H、2H承载力分别为P、4P、2P、P/4《建筑力学》P218为减小柱计算高度以增大其承载力，可沿柱高设置侧向支撑。图a，y方向加侧向支撑，y方向计算高度减半，y方向承载力增加到原来的4倍，x方向未加侧向支撑，承载力不变。图b工形截面，须加侧向支撑，使柱在弱轴方向上的承载力与强轴方向相当。（3）框（刚）架和排架框架（多高层）和门式刚架（单层）：梁柱连接节点是刚节点，传递弯矩。

排架（单层）：梁柱连接节点是铰接的，不传递弯矩。（1）分层法（竖向荷载作用下的近似内力分析）框架结构的内力分析分层-传递-组合（2）反哀弯点浆法（水平谱荷载作用刑下的蛙近似予内力效分析兆）1）横够梁刚住度无番限大2）各壮柱端碌同位件移，野柱的境剪力森与侧若移刚滑度成著正比3）柱掏端弯贡矩由名柱的绘剪力窗和反秒弯点谎位置摊确定届；4）梁端端弯食矩由押节点然力矩孕平衡珍确定填；5）中堤间节谋点梁钢端弯坟矩按拘梁的律转动婆刚度填分配版不平它衡弯录矩求精得。（3）单液层排钟架结爸构的联内力再分析例题3.4：框架内故力分布绢特点：（1）竖积向荷叠载作部用下狮，柱淋端弯滥矩随到层数纹的变杀化变广化不展大，忠但轴稻力差福距明搞显；（2）内义力和洪变形金计算疗必须振考虑外竖向矮荷载科和水饿平荷玩载的着组合听；（3）竖很向荷