框架结构:由梁和柱刚接而成承重体系的结构,即由梁和柱构成框架,共同抵抗作用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。
框架结构的主要优点
1.空间分隔灵活,自重轻,有利于抗震,节约材料。
2.具有可以灵活的配合建筑平面布局的优点,利于安排需要较大空间的建筑结构。框架结构的梁柱构件易于,标准化,定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期。
3.采用沉浇混凝土框架时,结构的整体性,刚度较好,设计处理好也能达到较好的抗震效果,而且可以把梁或柱浇筑成各种需要的截面形状。
框架结构的主要缺点
1.框架结构的侧向刚度小,属柔性结构框架,在地震作用下,结构所产生水平位移较大。
2.对支座不均匀,沉降比较敏感。
一、框架结构的类型
按照施工方法分为沉浇整体式,装配式和装配整体式框架三种。
1.沉浇整体式框架:框架的承重构件,梁板柱均为沉场浇筑而成。
优点:结构整体性好、抗震性强、平面布局灵活,构建尺寸不受标准构件的限制。
缺点:好用、模板量大、成厂工程量大,工期上北方冬季施工要求防冻二适用于使用,要求高,功能复杂,对抗震性能要求较强的多高层框架。
2.装配式框架:框架的构建全部为预制,通过在施工现场进行安装就位,对预埋件焊接而成的整体。
优点:节约模板,缩短空期,可以做到构建的标准化和定型化,能加快施工进度和提高工业化程度,还可以大量采用预应力混凝土构件。
缺点:预埋件多、总用钢量大、框架整体性差、不利于抗震,不宜用于地震区。
3.装配整体式框架:框架的梁板柱均为预制,待安装就位后再在构件连接处局部沉浇混凝土,使之形成整体。
优点:节约模板和缩短工期,节省预埋件,减少了用钢量,保证了节点的刚度结构,整体性好,兼有沉浇整体式与装配式框架的一些优点。
缺点:增加了现场混凝土的二次浇筑工作量,且施工较为复杂。
二、框架结构布置
根据框架布置台案和荷载传递路线不同,框架的布置方案可分为三种
1.横向框架承重方案
承重台案主要承重框架由横向主梁和柱构成,楼板沿纵向布置,支撑在主梁上纵向联系梁将横向框架连成一空间结构体系。
沿房屋的纵向设置板和连系梁
横向框架具有较大的横向刚度,有利于抵抗横向水平荷载,而纵向连系梁截面较小,有利于房屋室内采光与通风。
2.纵向框架承重方案
由于横向连系梁的高度较小,有利于设备管线的穿行,可获得较高的室内净空,且房间布置较灵活,室内空间可以有效地利用,但横向刚度差,只适用于层数较少的房屋。
3.纵横向框架混合承重方案
刚采用现浇板或井字梁楼盖时常采用这种方案,由于纵横向的梁均承受荷载,梁截面均较大,故房屋的纵横双向刚度均校大,具有良好的整体工作性能,目前采用较多。
三、框架结构布置
一般原则
1.平面长度不宜过长,突出部分长度不宜过大。
2.结构应尽可能的简单、规则、均匀,构件类型少。
3.妥善的处理温度,地基不均匀,沉降以及地震等因素,对建筑的影响。
4.施工简便,经济合理,造价低。
结构竖向布置原则
1.竖向布置宜规则避免有大的外挑或内收。
2.结构的侧向刚度宜下大上小,均匀变化。
3.为保证高层建筑有良好的抗震性能,宜设置地下室。
变形缝的布置
1.沉降缝
作用:避免地基不均匀,沉降在房屋构建中引起裂缝。
需需要设置沉降缝的情况:上部荷载差异大;上部结构存在差异;地基存在差异;基础形状不同;新旧建筑。
2.伸缩缝
避免温度应力和混凝土收缩应力,使房屋产生裂缝。
3.防震缝
当房屋平面复杂,立面高差悬殊,各部分质量和刚度差异较大时,在地震作用下,会产生扭转振动,加重房屋的破坏或在薄弱部位产生应力,集中导致过大变形——设置防震缝,防震缝应有足够的宽度。
四、框架结构的荷载
竖向荷载:结构自重,楼面使用活荷载;雪荷载;屋面积灰荷载;施工检修荷载(以均匀分布的形式作用)
水平荷载:风荷载(沿建筑物高度按均匀分布荷载考虑,一般所算成作用于框架节点的水平,集中力并合并于迎风面一侧)
地震作用(将地震作用简化为作用,在各框架节点上的水平集中力)
五、框架结构的计算简图
框架结构是由横向框架和纵向框架组成的空间结构
六、框架结构在荷载作用下的内力
竖向荷载,水平荷载
框架结构的抗震
1,震害
(1)结构布置不合理而产生的震害
①扭转破坏②薄弱层破坏③应力集中
(2)框架梁柱的震害
梁柱变形能力不足,构件过早发生破坏,一般是梁轻柱重,柱顶重于柱底,尤其是角柱和边柱,更易发生破坏。
①柱顶:节点处弯矩、剪力、轴力都较大,受力复杂,箍筋配置不足,锚固不好。
②柱底:底与柱顶相似,由于箍筋较柱顶密,震害相对柱顶较轻。
③短柱:当柱高小于千倍柱截面高度(HIb<4)形成短柱,短柱刚度大,易产生剪切破坏。
④角柱:由于双向受弯、受剪,加上扭转作用,震害比内柱重。
⑤梁柱节点:节点的受剪承载力不足,约束箍筋太少,梁筋锚固长度不够,以及施工质量差所引起。
⑥框架梁:梁端屈服后产生的剪力较大,超过了梁的受剪承载力,梁内箍筋配置较稀,以及反复荷载作用下,混凝土抗剪强度降低等。
(3)填充墙的震害
主要原因:墙体受剪承载力低,变形能力小,墙体与框架缺乏有效的拉结,在往复变形时,墙体易发生剪切破坏和散落。
主编|董璐松 魏钰霖
编辑|朱运强 魏子轩
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混凝土结构
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