(3)--建筑结构选型(第2章框架结构体系).ppt

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1、建筑结构选型建筑结构选型第二章第二章 框架结构体系框架结构体系 混合结构强度低，楼层较高时用料多、自重大，建筑有效面积随着楼混合结构强度低，楼层较高时用料多、自重大，建筑有效面积随着楼混合结构强度低，楼层较高时用料多、自重大，建筑有效面积随着楼混合结构强度低，楼层较高时用料多、自重大，建筑有效面积随着楼层增加大大减少层增加大大减少层增加大大减少层增加大大减少 本章讲述的框架结构主要是指钢筋混凝土框架结构，较之砖砌体结构，本章讲述的框架结构主要是指钢筋混凝土框架结构，较之砖砌体结构，本章讲述的框架结构主要是指钢筋混凝土框架结构，较之砖砌体结构，本章讲述的框架结构主要是指钢筋混凝土框架结构，较之砖

2、砌体结构，钢筋混凝土框架结构自重小、强度高，可以用于更多楼层的承重结构钢筋混凝土框架结构自重小、强度高，可以用于更多楼层的承重结构钢筋混凝土框架结构自重小、强度高，可以用于更多楼层的承重结构钢筋混凝土框架结构自重小、强度高，可以用于更多楼层的承重结构体系体系体系体系 一般用于不多于一般用于不多于15层（不超过层（不超过50米高度）的多层和高层房屋米高度）的多层和高层房屋 钢筋混凝土框架的梁柱节点多为刚钢筋混凝土框架的梁柱节点多为刚节点节点，建筑物整体性好，建筑物整体性好 因为刚节点的存在，梁跨中弯矩降低，从而可以跨越更大的因为刚节点的存在，梁跨中弯矩降低，从而可以跨越更大的跨度，空间布置更为灵

3、活跨度，空间布置更为灵活 在建筑上能够提供较大的空间，平面布置灵活，适用性强在建筑上能够提供较大的空间，平面布置灵活，适用性强 抗侧刚度小、水平位移大，结构柔度较大抗侧刚度小、水平位移大，结构柔度较大第一节第一节 结构特点和优缺点结构特点和优缺点 框架的主要受力构件包括梁和柱框架的主要受力构件包括梁和柱 梁、柱连接处一般为刚接连接，当为铰接连接时成为排架梁、柱连接处一般为刚接连接，当为铰接连接时成为排架 为利于结构受力合理，框架结构一般要求框架梁宜连通，框为利于结构受力合理，框架结构一般要求框架梁宜连通，框架柱在纵横两个方向上应与框架梁连接，梁、柱中心线宜架柱在纵横两个方向上应与框架梁连接，梁

4、、柱中心线宜重合，框架柱宜纵横对齐、上下对中重合，框架柱宜纵横对齐、上下对中 为了使用功能或建筑造型的要求，框架结构可采用抽梁、抽为了使用功能或建筑造型的要求，框架结构可采用抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等形式柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等形式第二节第二节 框架的组成与分类框架的组成与分类框架结构按施工方法分类框架结构按施工方法分类 全现浇框架：承重构件梁、柱、板均在现场绑扎、支模、全现浇框架：承重构件梁、柱、板均在现场绑扎、支模、浇筑、养护而成，整体性和抗震性较好，但现场工程量大、浇筑、养护而成，整体性和抗震性较好，但现场工程量大、模板耗费多、工期长，在框架结构中使用最广泛模板耗费多、工期

5、长，在框架结构中使用最广泛 装配式框架：梁、柱、板均为预制，用于钢结构框架装配式框架：梁、柱、板均为预制，用于钢结构框架 半现浇式框架：梁、柱为现浇，板为预制，成本低，但整半现浇式框架：梁、柱为现浇，板为预制，成本低，但整体性和抗震性差，应用较少体性和抗震性差，应用较少 装配整体式框架：装配整体式框架：梁、柱为预制，梁柱节点处现浇梁、柱为预制，梁柱节点处现浇框架结构按承重方式分类框架结构按承重方式分类 全框架（纯框架）：荷载全部由框架梁、柱承担，墙体仅全框架（纯框架）：荷载全部由框架梁、柱承担，墙体仅起围护、隔断作用，受力性能良好起围护、隔断作用，受力性能良好 内框架（半框架）：荷载由内部框架

6、和外部墙体共同来承内框架（半框架）：荷载由内部框架和外部墙体共同来承担，整体性和抗震性差，易发生地基不均匀沉降担，整体性和抗震性差，易发生地基不均匀沉降 底层框架混合结构：底层为框架结构或框架底层框架混合结构：底层为框架结构或框架-剪力墙结构，剪力墙结构，上部为普通混合结构，整个结构上刚下柔，整体性和抗震上部为普通混合结构，整个结构上刚下柔，整体性和抗震性差性差 结构布置是否合理，对结构的安全性、实用性以及造价影响结构布置是否合理，对结构的安全性、实用性以及造价影响很大很大 确定合理的结构布置，需要充分考虑建筑的功能、造型、荷确定合理的结构布置，需要充分考虑建筑的功能、造型、荷载、高度、施工条

7、件等载、高度、施工条件等 框架结构布置主要包括柱网布置和梁格布置，并满足抗震的框架结构布置主要包括柱网布置和梁格布置，并满足抗震的要求要求第三节第三节 框架的结构布置、柱网尺寸框架的结构布置、柱网尺寸以及构件截面尺寸以及构件截面尺寸 一、框架结构布置方案一、框架结构布置方案 根据承重框架布置方向的不同，分为以下三种布置方案：根据承重框架布置方向的不同，分为以下三种布置方案：根据承重框架布置方向的不同，分为以下三种布置方案：根据承重框架布置方向的不同，分为以下三种布置方案：1 1、主要承重框架横向布置、主要承重框架横向布置、主要承重框架横向布置、主要承重框架横向布置 横向的梁为主梁，纵向的梁为连

8、系梁。用于长宽比较大的横向的梁为主梁，纵向的梁为连系梁。用于长宽比较大的横向的梁为主梁，纵向的梁为连系梁。用于长宽比较大的横向的梁为主梁，纵向的梁为连系梁。用于长宽比较大的房屋，可以有效提高其横向的抗侧力强度和刚度。此种布置在房屋，可以有效提高其横向的抗侧力强度和刚度。此种布置在房屋，可以有效提高其横向的抗侧力强度和刚度。此种布置在房屋，可以有效提高其横向的抗侧力强度和刚度。此种布置在结构上较为合理，在建筑上利于立面处理和室内采光。结构上较为合理，在建筑上利于立面处理和室内采光。结构上较为合理，在建筑上利于立面处理和室内采光。结构上较为合理，在建筑上利于立面处理和室内采光。矩形截面柱的长边矩形

9、截面柱的长边矩形截面柱的长边矩形截面柱的长边为沿着房屋横向为沿着房屋横向为沿着房屋横向为沿着房屋横向2 2、主要承重框架纵向布置、主要承重框架纵向布置、主要承重框架纵向布置、主要承重框架纵向布置 纵向的梁为主梁，横向的梁为连系梁。横向连系梁截面高纵向的梁为主梁，横向的梁为连系梁。横向连系梁截面高纵向的梁为主梁，横向的梁为连系梁。横向连系梁截面高纵向的梁为主梁，横向的梁为连系梁。横向连系梁截面高度较小，便于纵向管道通过而不影响净高。此种布置房屋横向度较小，便于纵向管道通过而不影响净高。此种布置房屋横向度较小，便于纵向管道通过而不影响净高。此种布置房屋横向度较小，便于纵向管道通过而不影响净高。此种

10、布置房屋横向刚度很差，只用于低层非抗震设防区的厂房。刚度很差，只用于低层非抗震设防区的厂房。刚度很差，只用于低层非抗震设防区的厂房。刚度很差，只用于低层非抗震设防区的厂房。矩形截面柱矩形截面柱矩形截面柱矩形截面柱的长边为沿的长边为沿的长边为沿的长边为沿着房屋纵向着房屋纵向着房屋纵向着房屋纵向3 3、主要承重框架纵横双向布置、主要承重框架纵横双向布置、主要承重框架纵横双向布置、主要承重框架纵横双向布置 纵横向的梁均为主梁。用于长宽比较小或抗震设防区的房纵横向的梁均为主梁。用于长宽比较小或抗震设防区的房纵横向的梁均为主梁。用于长宽比较小或抗震设防区的房纵横向的梁均为主梁。用于长宽比较小或抗震设防区

11、的房屋，可使其纵横两个方向均具有足够的强度和刚度。此种布置屋，可使其纵横两个方向均具有足够的强度和刚度。此种布置屋，可使其纵横两个方向均具有足够的强度和刚度。此种布置屋，可使其纵横两个方向均具有足够的强度和刚度。此种布置适用性强、应用广泛。适用性强、应用广泛。适用性强、应用广泛。适用性强、应用广泛。矩形截面柱的长边为沿着柱弯矩较大的方向矩形截面柱的长边为沿着柱弯矩较大的方向矩形截面柱的长边为沿着柱弯矩较大的方向矩形截面柱的长边为沿着柱弯矩较大的方向二、框架柱网布置二、框架柱网布置 柱网布置应满足建筑功能的要求：在民用建筑中，柱网布柱网布置应满足建筑功能的要求：在民用建筑中，柱网布置应与建筑隔墙

12、布置相协调，常将柱子设在纵横墙交错处置应与建筑隔墙布置相协调，常将柱子设在纵横墙交错处 柱网布置应尽量简单、规则、整齐、间距适中、传力明确、柱网布置应尽量简单、规则、整齐、间距适中、传力明确、受力合理：框架结构同时承受竖向荷载和水平荷载，并且受力合理：框架结构同时承受竖向荷载和水平荷载，并且在框架平面内承载能力较高在框架平面内承载能力较高 柱网布置应便于施工：设计时尽量减少构件规格，尽量使柱网布置应便于施工：设计时尽量减少构件规格，尽量使梁、板布置也简单、规则，施工方便可加快施工进度、降梁、板布置也简单、规则，施工方便可加快施工进度、降低工程造价低工程造价1、多层厂房的柱网尺寸、多层厂房的柱网

13、尺寸 柱距：一般可采用柱距：一般可采用6m6m 跨度：按柱网形式分为以下两种跨度：按柱网形式分为以下两种 （1 1）内廊式）内廊式 常用常用 6.06.02.42.46.06.0（mm）或或 6.96.93.03.06.96.9（mm）（2 2）等跨式）等跨式 常用常用 6m6m、7.5m7.5m、9m9m、12m12m （从经济角度考虑不宜超过（从经济角度考虑不宜超过 9m9m，最常用为，最常用为 6m6m）2、多层民用房屋的柱网尺寸、多层民用房屋的柱网尺寸 柱距：柱距：3.33.36m6m （旅馆常为（旅馆常为 6 68m8m，即两个客房的开间之和，即两个客房的开间之和 ）跨度：跨度：6

14、612m12m （从经济角度考虑不宜超过（从经济角度考虑不宜超过 9m9m）造型复杂或特殊用途的建筑物，以及高层建筑，需要从实造型复杂或特殊用途的建筑物，以及高层建筑，需要从实际情况和工程经验出发确定柱网布置际情况和工程经验出发确定柱网布置三、框架构件截面尺寸的初步估算三、框架构件截面尺寸的初步估算 钢筋混凝土框架结构的承载能力取决于梁、柱的强度，其钢筋混凝土框架结构的承载能力取决于梁、柱的强度，其钢筋混凝土框架结构的承载能力取决于梁、柱的强度，其钢筋混凝土框架结构的承载能力取决于梁、柱的强度，其刚度亦与梁、柱的刚度直接相关，因此框架梁、柱截面尺寸的刚度亦与梁、柱的刚度直接相关，因此框架梁、柱

15、截面尺寸的刚度亦与梁、柱的刚度直接相关，因此框架梁、柱截面尺寸的刚度亦与梁、柱的刚度直接相关，因此框架梁、柱截面尺寸的初步选择要考虑强度和刚度的需要：初步选择要考虑强度和刚度的需要：初步选择要考虑强度和刚度的需要：初步选择要考虑强度和刚度的需要：1 1、框架梁截面尺寸、框架梁截面尺寸、框架梁截面尺寸、框架梁截面尺寸 框架梁：截面高度框架梁：截面高度框架梁：截面高度框架梁：截面高度 h h（）跨长，且）跨长，且）跨长，且）跨长，且 h h400mm400mm 连系梁，次梁：截面高度连系梁，次梁：截面高度连系梁，次梁：截面高度连系梁，次梁：截面高度 h h（）跨长）跨长）跨长）跨长 截面宽度截面宽

16、度截面宽度截面宽度 b b（）h h，且，且，且，且 b b200mm200mm 截面宽度截面宽度截面宽度截面宽度 b b（）h h，且，且，且，且 b b200mm200mm2 2、框架柱截面尺寸、框架柱截面尺寸、框架柱截面尺寸、框架柱截面尺寸 柱截面长边柱截面长边h hc c不宜小于不宜小于300mm300mm，圆柱截面直径不宜小于，圆柱截面直径不宜小于350mm350mm 柱净高与柱净高与h hc c之比宜大于之比宜大于4 4，在抗震设防区应不小于，在抗震设防区应不小于3 3 矩形柱截面长边与短边之比不宜大于矩形柱截面长边与短边之比不宜大于3 3 框架柱截面面积可按框架柱截面面积可按 A

17、 Ac c（1.2 1.2 1.41.4）N N /f fc c 进行初步估算进行初步估算 柱子所受轴力柱子所受轴力 N N 1818 楼面负载面积楼面负载面积 其上楼层数（角柱可其上楼层数（角柱可取取2222）四、抗震设防区框架结构体型与布置的要求四、抗震设防区框架结构体型与布置的要求 抗震设计对房屋体型与结构布置有以下要求：抗震设计对房屋体型与结构布置有以下要求：抗震设计对房屋体型与结构布置有以下要求：抗震设计对房屋体型与结构布置有以下要求：1 1、房屋的平、立面宜用简单体型、房屋的平、立面宜用简单体型、房屋的平、立面宜用简单体型、房屋的平、立面宜用简单体型 在水平荷载作用下，体型突变处受

18、力较为复杂，若无法避在水平荷载作用下，体型突变处受力较为复杂，若无法避免则应局部加强免则应局部加强 立面上有局部突变和刚度突变时应考虑鞭梢效应的影响立面上有局部突变和刚度突变时应考虑鞭梢效应的影响 屋顶突出结构（如女儿墙、建筑造型、水箱、电梯间、烟屋顶突出结构（如女儿墙、建筑造型、水箱、电梯间、烟囱等）的震害较为严重囱等）的震害较为严重 为避免和减轻震害，屋顶突出结构可采用刚度渐变（突出为避免和减轻震害，屋顶突出结构可采用刚度渐变（突出部分逐步收小）的形式以及抗震性良好的材料和结构部分逐步收小）的形式以及抗震性良好的材料和结构2 2、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋的刚度中心与地、抗侧力结构的布

19、置应尽可能使房屋的刚度中心与地、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋的刚度中心与地、抗侧力结构的布置应尽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震力合力作用线接近或重合震力合力作用线接近或重合 房屋刚度中心与地震力合力房屋刚度中心与地震力合力作用线相距较远时，结构扭作用线相距较远时，结构扭转变形较大，不利于抗震转变形较大，不利于抗震 非结构构件（如填充墙、门非结构构件（如填充墙、门窗、设备管道等）的震害可窗、设备管道等）的震害可予以适当关注予以适当关注3 3、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋各部分的刚度、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋各部分的刚度、抗侧力结构的布置应尽可

20、能使房屋各部分的刚度、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋各部分的刚度均匀，避免相差过分悬殊均匀，避免相差过分悬殊均匀，避免相差过分悬殊均匀，避免相差过分悬殊 在地震力作用下，刚度相差过分悬殊的两部分结构之间会在地震力作用下，刚度相差过分悬殊的两部分结构之间会出现相互作用力，使得结构受力更为复杂出现相互作用力，使得结构受力更为复杂 如无法避免，可采用防震缝隔开刚度相差过分悬殊的两部如无法避免，可采用防震缝隔开刚度相差过分悬殊的两部分结构分结构4 4、在地震烈度较高的抗震设防区，楼、电梯间不宜、在地震烈度较高的抗震设防区，楼、电梯间不宜、在地震烈度较高的抗震设防区，楼、电梯间不宜、在地震烈度较高的抗震

21、设防区，楼、电梯间不宜布置在结构单元的两端和拐角处布置在结构单元的两端和拐角处布置在结构单元的两端和拐角处布置在结构单元的两端和拐角处 在地震力作用下，结构单元两端和拐角处地震效应大、受在地震力作用下，结构单元两端和拐角处地震效应大、受力复杂力复杂 各层楼板在楼、电梯间处都要中断，易发生震害各层楼板在楼、电梯间处都要中断，易发生震害 如无法避免，应采用加强措施如无法避免，应采用加强措施5 5、应注意控制房屋的侧向变形和层间相对变形、应注意控制房屋的侧向变形和层间相对变形、应注意控制房屋的侧向变形和层间相对变形、应注意控制房屋的侧向变形和层间相对变形 可防止竖向荷载引起的附可防止竖向荷载引起的附

22、加弯矩的加剧加弯矩的加剧 防止填充墙的装修材料的防止填充墙的装修材料的破坏破坏 避免相邻房屋结构的相互避免相邻房屋结构的相互碰撞碰撞 减轻摇晃的感觉减轻摇晃的感觉6 6、各层楼板应尽量设置在同一标高处或错开很少，、各层楼板应尽量设置在同一标高处或错开很少，、各层楼板应尽量设置在同一标高处或错开很少，、各层楼板应尽量设置在同一标高处或错开很少，避免采用复式框架避免采用复式框架避免采用复式框架避免采用复式框架 同一楼层的楼板错开较多时，同一楼层的楼板错开较多时，不利于抗震不利于抗震 复式框架存在楼板多处中断的复式框架存在楼板多处中断的情况，框架柱刚度差别较大，情况，框架柱刚度差别较大，易引起震害易

23、引起震害7 7、房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用防震缝隔开、房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用防震缝隔开、房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用防震缝隔开、房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用防震缝隔开 房屋高低层连接处刚度房屋高低层连接处刚度相差悬殊，地震效应较相差悬殊，地震效应较大，牛腿连接处将产生大，牛腿连接处将产生很大的应力集中，震害很大的应力集中，震害严重严重8 8、柱子净高与截面长边之比宜大于、柱子净高与截面长边之比宜大于、柱子净高与截面长边之比宜大于、柱子净高与截面长边之比宜大于4 4 柱子净高与截面长边之比小于柱子净高与截面长边之比小于4 4时，在地震作用下，柱子通时，在地震作用下，柱子通常发生剪

24、切破坏，属于脆性破坏，应予以避免常发生剪切破坏，属于脆性破坏，应予以避免 设备层较低或柱子半高处连有梁时，可能出现短柱设备层较低或柱子半高处连有梁时，可能出现短柱 房屋的抗震设计对于其安全性至关重要，需要在进行建筑方房屋的抗震设计对于其安全性至关重要，需要在进行建筑方案设计时就考虑到抗震设计案设计时就考虑到抗震设计 震害调查和工程经验表明，为了达到既安全又经济合理的要震害调查和工程经验表明，为了达到既安全又经济合理的要求，多高层框架结构的房屋高度有一定的适用范围求，多高层框架结构的房屋高度有一定的适用范围 框架结构的适用高度包含房屋的适用层数与高宽比两个方面，框架结构的适用高度包含房屋的适用层

25、数与高宽比两个方面，与结构布置、地震烈度、场地类别等有关与结构布置、地震烈度、场地类别等有关第四节第四节 框架结构的适用层数与高宽比框架结构的适用层数与高宽比 框架结构的变形与内力框架结构的变形与内力 在竖向荷载作用下，框架的变形与弯矩随着框架的层数增在竖向荷载作用下，框架的变形与弯矩随着框架的层数增加没有显著的变化加没有显著的变化 在水平荷载作用下，框架的变形与弯矩随着框架的层数增在水平荷载作用下，框架的变形与弯矩随着框架的层数增加迅速加大加迅速加大 框架结构的层数达到一定程度时，水平荷载产生的内力远框架结构的层数达到一定程度时，水平荷载产生的内力远远超过竖向荷载产生的内力远超过竖向荷载产生

26、的内力 水平荷载对设计其主要控制作用时，框架结构的优越性受水平荷载对设计其主要控制作用时，框架结构的优越性受到较大的限制到较大的限制框架结构的适用层数、高宽比与适用高度框架结构的适用层数、高宽比与适用高度 框架结构在水平荷载作用下，属于柔性结构，其抗侧移刚框架结构在水平荷载作用下，属于柔性结构，其抗侧移刚度较小，房屋较高时其安全性和经济效益下降度较小，房屋较高时其安全性和经济效益下降 框架结构适用层数：框架结构适用层数：6 61515层，层，1010层左右最为经济层左右最为经济 框架结构常用高宽比：框架结构常用高宽比：5 57 7 场地类别为场地类别为、和和类类，规则的现浇钢筋混凝土框架结，规则的现浇钢筋混凝土框架结构最大适用高度：构最大适用高度：60m60m（烈度（烈度6 6度），度），55m55m（烈度（烈度7 7度），度），45m45m（烈度（烈度8 8度），度），25m25m（烈度（烈度9 9度）度）场地类别场地类别类类或不规则结构的最大适用高度还应适当降低或不规则结构的最大适用高度还应适当降低