房屋建筑概論第三講框架結(jié)構(gòu)體系

28十二月2023房屋建筑概論第三講框架結(jié)構(gòu)體系本課程主要內(nèi)容大跨度建筑屋蓋結(jié)構(gòu)單層剛架結(jié)構(gòu)體系桁架結(jié)構(gòu)體系拱式結(jié)構(gòu)體系網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系薄壁空間結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)選型砌體結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)體系剪力墻結(jié)構(gòu)體系框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系筒體結(jié)構(gòu)體系巨型框架結(jié)構(gòu)體系多層與高層建筑結(jié)構(gòu)緒論什么是建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)選型的原則建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計的關(guān)系建筑結(jié)構(gòu)的組成與分類SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity第二章框架結(jié)構(gòu)體系2.1框架結(jié)構(gòu)體系的特點和應(yīng)用范圍2.2框架的類型2.3框架結(jié)構(gòu)布置及截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity2.1框架結(jié)構(gòu)體系的特點和應(yīng)用范圍1框架結(jié)構(gòu)體系的概念剛性連接框架結(jié)構(gòu)是指由梁和柱以剛接或者鉸接相連接而成構(gòu)成承重體系的結(jié)構(gòu)，即由梁和柱組成框架共同抵抗適用過程中出現(xiàn)的水平荷載和豎向荷載。采用結(jié)構(gòu)的房屋墻體不承重，僅起到圍護和分隔作用，一般用預(yù)制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、空心磚或多孔磚、浮石、蛭石、陶粒等輕質(zhì)板材等材料砌筑或裝配而成。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity節(jié)點鉸接2.1框架結(jié)構(gòu)體系的特點和應(yīng)用范圍SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity裝配式框架的鉸節(jié)點框架柱與基礎(chǔ)的連接2.1框架結(jié)構(gòu)體系的特點和應(yīng)用范圍SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity2框架結(jié)構(gòu)體系的特點和應(yīng)用范圍優(yōu)點2.1框架結(jié)構(gòu)體系的特點和應(yīng)用范圍框架結(jié)構(gòu)所用的鋼筋混凝土或型鋼有很好的抗壓和抗彎能力，因此，可以加大建筑物的空間和高度?？梢詼p輕建筑物的重量。有較好的抗震能力。有較好的延性。有較好的整體性。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity缺點2.1框架結(jié)構(gòu)體系的特點和應(yīng)用范圍框架節(jié)點應(yīng)力集中顯著；框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小，在強烈地震作用下，結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生水平位移較大，易造成嚴(yán)重的非結(jié)構(gòu)性破性；框架是由梁柱構(gòu)成的桿系結(jié)構(gòu)，其承載力和剛度都較低，設(shè)計時如何提高框架的抗側(cè)剛度及控制好結(jié)構(gòu)側(cè)移為重要因素，對于鋼筋混凝土框架，當(dāng)高度大、層數(shù)相當(dāng)多時，截面尺寸和配筋增大，對建筑平面布置和空間處理，就可能帶來困難SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity一般不超過15層的房屋，適用于多層和高度不超過60m的高層建筑使用范圍2.1框架結(jié)構(gòu)體系的特點和應(yīng)用范圍SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架結(jié)構(gòu)填充墻2.1框架結(jié)構(gòu)體系的特點和應(yīng)用范圍SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity梁板式結(jié)構(gòu)：由梁、板、柱三種基本構(gòu)件組成的骨架結(jié)構(gòu)無梁式結(jié)構(gòu)：由板和柱子組成的骨架結(jié)構(gòu)2.2框架結(jié)構(gòu)體系的類型1按構(gòu)件組成分SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity現(xiàn)澆整體式框架框架全部構(gòu)件均在現(xiàn)場澆注成整體，具有整體性和抗震性能好、構(gòu)件尺寸不受標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件限制的特點。裝配式框架：框架全部構(gòu)件采用預(yù)制裝配，具有可加快施工進度、提供建筑工業(yè)化程度的特點，但節(jié)點構(gòu)造剛性差，抗震性差。2.2框架結(jié)構(gòu)體系的類型2按施工方法分SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity現(xiàn)澆整體式框架框架全部構(gòu)件均在現(xiàn)場澆注成整體，具有整體性和抗震性能好、構(gòu)件尺寸不受標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件限制的特點。2.2框架結(jié)構(gòu)體系的類型2按施工方法分SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity裝配式框架：框架全部構(gòu)件采用預(yù)制裝配，具有可加快施工進度、提供建筑工業(yè)化程度的特點，但節(jié)點構(gòu)造剛性差，抗震性差。2.2框架結(jié)構(gòu)體系的類型SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity2.2框架結(jié)構(gòu)體系的類型SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity半現(xiàn)澆框架：梁、柱現(xiàn)澆，樓板預(yù)制或現(xiàn)澆，預(yù)制梁板，具有梁柱整體性好、可節(jié)約模板的特點。裝配整體式框架：預(yù)制梁、柱，裝配時通過局部現(xiàn)澆混凝土使構(gòu)件連接成整體，結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性介于現(xiàn)澆和裝配式構(gòu)件之間，保證了節(jié)點的剛度，比全現(xiàn)澆節(jié)省模板，加快了施工進度，但增加了后澆混凝土的工序。2.2框架結(jié)構(gòu)體系的類型SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity（1）橫向框架承重布置

這種布置以橫向框架作為主要承重框架，橫向的梁為框架主梁，縱向的梁為連系梁，具有結(jié)構(gòu)合理，利于立面處理和屋內(nèi)采光等特點，但只適用于非地震區(qū)。1框架結(jié)構(gòu)的承重布置方式2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架結(jié)構(gòu)橫向承重方案2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity（2）縱向框架承重布置

這種布置以縱向框架作為主要承重框架，縱向的梁為框架主梁，橫向的梁為連系梁，有利于樓層凈高的有效利用，同時房間的劃分比較靈活，但橫向剛度差，不適用于地震區(qū)。2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架結(jié)構(gòu)縱向承重方案2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity(3)主要承重框架縱橫兩個方向布置

當(dāng)房屋平面為正方形（或接近正方形）或房屋有抗震設(shè)防要求時，兩個方向的受力相差較小，此時兩個方向的框架都應(yīng)具有足夠的強度和剛度，故應(yīng)采用縱橫兩個方向的框架作為主要承重框架，這種布置適用于地震區(qū)。2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架結(jié)構(gòu)縱橫向承重方案2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)尺寸和層高主要由使用功能的要求決定，并符合建筑模數(shù)，力求柱網(wǎng)平面簡單規(guī)則，便于布置模板。

①民用建筑的柱網(wǎng)及層高民用建筑的類型多，功能要求各不相同，因此柱網(wǎng)和層高的變化也大，但對于一般民用建筑可以做到定型化。2框架結(jié)構(gòu)體系的層高、柱網(wǎng)尺寸2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity柱網(wǎng):一般以300mm為模數(shù)，如住宅、旅館的框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)尺寸，柱距可采用6.3m、6.6m和6.9m，

跨度可采用4.8m、5.1m、6.0m、6.6m和6.9m，層高:3.0m、3.3m、3.6m、3.9m和4.2m。2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity民用建筑框架柱網(wǎng)布置2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity②工業(yè)建筑的柱網(wǎng)及層高

工業(yè)建筑的柱網(wǎng)布置可分為內(nèi)廊式和跨度組合式兩種。2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity內(nèi)廊式柱網(wǎng)常用尺寸：柱距為6.0m，跨度一般采用6.0m、6.6m和6.9m，走廊寬一般為2.4m、2.7m和3.0m?？缍冉M合式柱網(wǎng)的常用尺寸：柱網(wǎng)采用6.0m，跨度采用6.0m、7.5m、9.0m和12m。層高一般為3.6m、3.9m、4.5m、4.8m和5.4m。2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity梁、柱截面形狀梁截面形狀

*282.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸3框架結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)件截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity柱截面形狀

一般為矩形或正方形，也有圓形或其它異形*292.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity梁、柱截面尺寸的確定步驟*30框架梁、柱截面尺寸應(yīng)根據(jù)承載力、剛度及延性等要求確定。初步設(shè)計時，通常由經(jīng)驗或估算先選定截面尺寸；再進行承載力、變形等驗算，檢查所選尺寸是否合適；若截面尺寸不合適，需要重新選擇并驗算，直到滿足要求。2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity梁截面尺寸確定截面高度選擇的依據(jù)：梁的跨度約束條件荷載大小一般情況框架梁：h=（1/8~1/10）L次梁：h=（1/12～1/18）L截面寬度：一般b=（1/2~1/3）h，且不宜小于200mm。為了保證梁的側(cè)向穩(wěn)定性，梁截面的高寬比（hb/bb）不宜大于4。為了防止梁發(fā)生剪切脆性破壞，hb不宜大于1/4凈跨。*312.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity

為了降低樓層高度，可將梁設(shè)計成寬度較大而高度較小的扁梁，扁梁的截面高度可按(1/18～1/15)lb估算。扁梁的截面寬度b（肋寬）與其高度h的比值b/h不宜超過3。注意：變量需要進行正常使用驗算。加腋梁2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity*33柱截面尺寸確定按軸壓比估算A≥N/（λfC）式中：A-柱全截面面積N-柱軸壓力，按柱的負荷面積估算，再取1.2-1.4放大系數(shù)。λ-柱軸壓比限值fC–混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值按層高估算，柱截面高度h一般取層高的1/15~1/20。柱截面尺寸可直接憑經(jīng)驗確定，也可先根據(jù)其所受軸力按軸心受壓構(gòu)件估算，再乘以適當(dāng)?shù)姆糯笙禂?shù)以考慮彎矩的影響。2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity一般的框架柱，估算時重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)實際荷載取值，也可近似按（12~14）kN/m2計算；柱軸壓比限值按表取值*34類別抗震等級一二三框架柱0.70.80.9框架柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm；圓柱截面直經(jīng)不宜小于350mm；柱截面高寬比不宜大于3；為避免柱產(chǎn)生剪切破壞，柱凈高與截面長邊之比宜大于4。2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity（1）布置原則建筑平面形狀和立面體型宜簡單、規(guī)則，使各部分剛度均勻?qū)ΨQ?？刂平Y(jié)構(gòu)的高寬比（一般高寬比設(shè)為5～7），減少結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移。房屋的總長度宜控制在最大伸縮縫間距內(nèi)，減少溫度裂縫。4框架結(jié)構(gòu)體系的平面布置方式2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架梁宜拉通、對直，框架柱宜上下對中，梁柱軸線宜在同一豎向平面內(nèi)。盡量統(tǒng)一柱網(wǎng)及層高，以減少構(gòu)件種類規(guī)格，簡化設(shè)計及施工。2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架柱網(wǎng)布置簡單、規(guī)則、整齊，對結(jié)構(gòu)是非常有利的，經(jīng)濟效果也好。但有些建筑平面采用周邊復(fù)雜的形式來表示建筑藝術(shù)的效果，這就出現(xiàn)了在復(fù)雜的建筑平面形式上力求簡單的柱網(wǎng)布置的協(xié)調(diào)問題。下圖是幾種典型的平面形式及柱網(wǎng)布置方法。

2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)平面布置舉例2.3框架結(jié)構(gòu)體系的布置、截面尺寸SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity概念設(shè)計：根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想進行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細部構(gòu)造的過程稱為概念設(shè)計。概念設(shè)計的內(nèi)容：建筑場地選擇建筑選型與結(jié)構(gòu)布置設(shè)置多道抗震防線2.4結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity避開地震危險地段地震危險地段：地震時可能發(fā)生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段，以及震中烈度為8度以上的發(fā)震斷裂帶在地震時可能發(fā)生地表錯位的地段。地震危險地段包括：斷層陡峭的山區(qū)存在液化或潤滑夾層的坡地大面積采空區(qū)2.4結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計1場地選擇SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity對建筑抗震有利的地段：開闊平坦地帶的堅硬場地土或密實均勻的中硬場地土。對建筑抗震不利的地段：條狀突出的山嘴，孤立的山包和山梁的頂部，高差較大的臺地邊緣，非巖質(zhì)的陡坡，河岸和邊坡的邊緣軟弱土、宜液化土、故河道、斷層破碎帶、暗埋塘浜溝谷或半挖半填地基在平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的地段選擇有利抗震的場地2.4結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity平面宜簡單、規(guī)則、對稱，減少偏心；質(zhì)量和剛度變化均勻，避免樓層錯層；平面長度不過長，突出部分長度不過大；不宜采用角部重疊的平面圖形或細腰形平面圖形。2建筑平面布置2.4結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity不規(guī)則類型定義扭轉(zhuǎn)不規(guī)則樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)平面凹進的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續(xù)樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%,或開洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯層平面不規(guī)則類型2.4結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity2.4結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity豎向體型規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應(yīng)采用豎向布置嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件宜上下連續(xù)貫通。2.4結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計3建筑立面布置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity不規(guī)則類型定義側(cè)向剛度不規(guī)則該層的側(cè)向剛度小于相鄰