建筑結(jié)構(gòu)選型之框架結(jié)構(gòu)體系.ppt

第三章 框架結(jié)構(gòu)體系,-1 框架結(jié)構(gòu)的特點、優(yōu)點和分類 -2 框架的類型 -3 框架的布置、柱網(wǎng)尺寸、及構(gòu)件截面尺寸 -4 框架結(jié)構(gòu)的運用與建筑藝術(shù)技巧的配合 -5 框架結(jié)構(gòu)的受力特點與適用層數(shù)和高寬比,-1框架結(jié)構(gòu)的特點、優(yōu)點和分類,一、特點 受力特點 框架結(jié)構(gòu)的變形特征 二、框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點 三、適用范圍,1框架結(jié)構(gòu)的特點,（）受力特點：剛結(jié)點，受力性能好（梁、柱）,變形特征,剪切型,1框架結(jié)構(gòu)的特點,優(yōu)點： 建筑平面布置靈活、易于設置較大房間、使用方便 構(gòu)件類型少，易于標準化、定型化； 可以采用預制構(gòu)件，也易于采用定型模板而做成現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，有時還可采用現(xiàn)澆柱及預制梁板的半現(xiàn)澆半預制結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的整體性好，抗震性能好，在地震區(qū)應優(yōu)先采用。 缺點：抗側(cè)剛度低，層以下建筑 適用范圍：辦公樓、餐廳、車間、營業(yè)室、教室和實驗室等,二、框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點及適用范圍,-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）無梁式結(jié)構(gòu)（倉庫、冷藏庫）,2按框架的施工方法劃分,（）現(xiàn)澆整體式框架：工地現(xiàn)澆 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)整體性及抗震性能好，節(jié)省鋼材； 缺點：現(xiàn)場工作量大，模板消耗多，施工周期較長。 （）裝配式框架： 優(yōu)點：構(gòu)件可以在工廠預制，質(zhì)量容易保證，施工現(xiàn)場的工作量較少，比現(xiàn)澆框架節(jié)省模板并能縮短工期； 缺點：增加了框架的節(jié)點連接，用鋼量大整體性較差。 （）裝配整體式框架 其梁板柱可以在工廠預制，在施工現(xiàn)場將構(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。,-2 框架的類型,裝配式混凝土框架,裝配整體式混凝土框架,裝配整體式混凝土框架,裝配整體式混凝土框架,鋼框架鉸接,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 缺點：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,-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、運輸、安裝方便，但接頭多，施工復雜 （2）長柱單梁式：減少柱子接頭，增加了結(jié)構(gòu)的整體性；但柱子長，運輸困難，吊裝內(nèi)力大，長度不宜超過米 （3）組合單元式：接頭少，增加了結(jié)構(gòu)的整體性；構(gòu)件制作復雜，運輸困難，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,-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：橫向梁為主梁，縱向梁為次梁（連系梁）,優(yōu)點： 承重框架橫向布置可有效提高縱房屋橫向的抗側(cè)力強度和剛度； 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：縱向梁為主梁，橫向梁為次梁（連系梁）,優(yōu)點：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：橫向很差剛度； 適用范圍：層數(shù)不多的無抗震要求的廠房,2.主要承重框架縱向布置,實例,二、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。,框架設計,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,兩個方向均有較好的抗側(cè)剛度。,框架設計,3.1 組成與布置,3.1 .1種類,3.1 .2組成,3.1 .3布置,二、柱網(wǎng)尺寸,（一）基本要求： 框架的柱網(wǎng)布置應力求簡單、規(guī)則、整齊 要滿足生產(chǎn)工藝和建筑平面布置的要求 要使結(jié)構(gòu)受力合理，施工方便 柱網(wǎng)尺寸應符合經(jīng)濟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)、對稱不等跨式柱網(wǎng),結(jié)構(gòu)受力合理（均勻、對稱、對直、貫通，盡量避免缺梁抽柱）,方便施工,對稱三跨。 房間進深：6m、6.6m、6.9m 走廊跨度：2.4m、2.7m、3.0m 開間方向柱距：3.68m 適用范圍：旅館、教學、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,7500,2000,7500,3900,3900,5000,5000,7000,6000,4000,5000,2000,7000,6000,4000,教室,走道,6000,6000,3900,2400,走道,6000,6000,7800,2400,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、倉庫、商店,等跨式柱網(wǎng),對稱不等跨式柱網(wǎng),注意： 無論是工業(yè)或民用建筑的柱網(wǎng)布置，當房屋長度較大（55米）時，均需設置伸縮縫，在縫的兩側(cè)應各自設置框架,三、構(gòu)件截面尺寸 框架橫梁截面： 梁高h=(1/81/12)l梁跨 梁寬b=(1/21/3)h梁高 框架柱截面的寬與高=(1/151/20)H層高,四、抗震設防區(qū)框架體系結(jié)構(gòu)布置的要求,1.結(jié)構(gòu)平面布置簡單、規(guī)則、對齊、對稱，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度和寬度相接近的建筑 在塔式建筑中，常用圓形、方形、長寬比較小的矩形、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）,北京國際飯店：,. 盡量避免部分突出及剛度突變,.控制房屋的長寬比 L/B不宜超過4.0,（一）結(jié)構(gòu)平面布置的原則,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,抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置應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,（一）結(jié)構(gòu)平面布置的原則,圖例：不利抗震的結(jié)構(gòu)布置,.抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置應使房屋中各部分的剛度均勻，不應過分懸殊,（一）結(jié)構(gòu)平面布置的原則,.在烈度較高的抗震設防區(qū)、樓、電梯間不宜布置在結(jié)構(gòu)單元的兩端和拐角部位,（一）結(jié)構(gòu)平面布置的原則,1. 沿房屋的豎向高度剛度和質(zhì)量分布均勻，不要發(fā)生過大的突變，盡量避免夾層、錯層、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,各層樓板應盡可能設置在同一標高上，盡可能不采用復式框架,圖例：長、短柱共存現(xiàn)象,下剛頂柔結(jié)構(gòu)，容易出現(xiàn)“辮梢”效應。震害調(diào)查表明：房屋頂部突出結(jié)構(gòu)震害嚴重 南開大學主樓,突出部分的體型越細長，則擺動影響越大，鞭梢效應越明顯，當突出部分高度小于下部高度的1/5時，其擺動影響可不考慮,房屋頂部不宜有局部突出和剛度突變，如不能避免，突出部分應逐步收小，并需作抗震驗算,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,、控制結(jié)構(gòu)高寬比HB,、合理地設置變形縫,高寬比超過限值需進行整體穩(wěn)定性和抗傾覆驗算,注意控制房屋的側(cè)向變位和層間相對變位，并對填充墻采取適當?shù)募訌姶胧ㄔ谔畛鋲?nèi)設輕鋼或鋼筋混凝土骨架并與框架連接等）,控制房屋的側(cè)向變位和層間相對變位的作用： （1）防止豎向荷載引起的附加彎矩的加劇 （2）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,房屋高低層不宜用牛腿相連，宜用防震縫分開,柱子凈高與截面長邊的比值宜大于4,- 框架結(jié)構(gòu)的運用與建筑藝術(shù)技巧的配合,底層收進：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懸挑 外形對稱減少側(cè)移 角柱受力合理 建筑造型合理協(xié)調(diào),連續(xù)梁端部適當懸挑有利于減少跨中彎矩,從力學結(jié)構(gòu)角度，懸臂外伸越長，懸臂的撓度越大，不經(jīng)濟 經(jīng)濟合理的懸臂外伸長度以懸臂彎矩與內(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，懸臂外伸長度不應大于1/2內(nèi)跨長度，也不應小于1/4內(nèi)跨長度，約為1/3內(nèi)跨長度比較合適,框架懸挑的外伸長度,二、在復雜的建筑平面體型上進行簡單的框架柱網(wǎng)布置,越簡單規(guī)則整齊對結(jié)構(gòu)越有利，經(jīng)濟效果越好 建筑藝術(shù)的效果：周邊復雜的形式 在復雜的建筑平面上力求簡單的框架柱網(wǎng)布置,4-5 框架結(jié)構(gòu)的受力特點與適用層數(shù)和高寬比,一、框架結(jié)構(gòu)的受力特點 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度和節(jié)點剛度。,1.豎向荷載,框架層數(shù)的增加而框架的變形和彎矩沒有顯著的變化 框架的變形和彎矩與框架的層數(shù)多少沒有太大的關(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，層數(shù)超過一定程度時，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)利遠遠大于豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。這時，水平荷載對設計起主要控制作用。,框架結(jié)構(gòu)層數(shù)較少時，豎向荷載起控制作用，框架結(jié)構(gòu)比較經(jīng)濟。 當房屋向更高的層數(shù)發(fā)展時，采用框架結(jié)構(gòu)將會產(chǎn)生矛盾： （）強度方面：由于層數(shù)和高度的增加，豎向荷載和水平荷載產(chǎn)生的