框架结构ppt课件

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3.框架－剪力墙结构体系
1)框架结构的主要特点是能获得大空间的房屋，房 间布置灵活。而其主要弱点是抗侧移刚度较小，侧 移较大。
2)剪力墙结构侧向刚度大，可减小侧移。但是全剪 力墙结构无法布置大空间房屋。
3)框架—剪力墙结构体系恰好是对两者取长补短， 既能布置大空间房屋与小空间房屋，布置灵活，又 具有较大的侧向刚度，弥补纯框架结构之不足，
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尼加拉瓜地震 美洲银行
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尼加拉瓜地震
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中央银行
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0 5 7 刚度沿水平与竖向
突变后的震害
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2005-7-8
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清华大学土木系
2005-78
1972年圣菲南多8度地震，奥立弗医疗中心震害
（1972 San Fernando earthquake， Olive View Hospital）
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抗侧结构不对称，引起扭转效应
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抗侧结构不对称，引起扭转效应
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试问： 那一幢破坏严 重呢？
马那瓜美洲银行大厦
马那瓜中央银行大厦
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马那瓜 中央银行大厦
结构是均匀对称的，基本的抗侧力体系包
括4个L形的桶体，对称地由连梁连接起来，
美洲 这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结 银行 构能观察到的主要破坏。
2）竖向不规则 塔楼上部（4层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4层楼板水平 处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m× 1.55m的柱子上（间距9.4m）。上下两部分严 重不均匀，不连续。
主要破坏：第4层与第5层之间(竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈； 横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板(有的宽达1cm),直至电梯井东侧； 塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井ຫໍສະໝຸດ Baidu的空心砖填充墙及其它非结构构件均
第3章 框架结构
3.1 概述 3.2 框架结构的组成与布置 3.3 抗震设防区框架体系房屋 设计 3.4框架结构构件截面设计
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3.1概述
钢筋混凝土高层建筑常用的结构体系： 1.框架结构体系
由框架梁、柱、楼板等主要构件组成。 其特点是:柱网布置灵活，便于获得较大的使用空
间．延性较好。横向侧移刚度较小。因此适用需要大 空间的、层数不宜太多、房屋的高度不宜太高的建筑， 例如商场、车站、展览馆、停车库、宾馆的门厅、餐 厅等。 框架应当纵横双向布置，形成双向抗侧力体系。高层 建筑不宜采用框架结构。 框架结构在水平力作用下侧向变形的特征为剪切型。
过局部现浇混凝土使构件联结成整体。 1)保证了节点的刚接，结构整体性好； 2)可省去连接件； 3)增加了后浇混凝土工序（施工较复杂）； 4)比全现浇可节省模板及加快进度。 应用较为广泛。
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2.按承重方式不同分类 （1）全框架结构：楼面荷载全部由框架承担，外
墙起围护作用，有较好的整体性和抗震性。
（2）内框架结构： ①房屋内部由梁、柱组成为框架承重体系，外部由砖
墙承重，楼（屋）面荷载由框架与砖墙共同承担；
②由于钢筋混泥土与砖两种不同材料弹性模量不同，
两者刚度及在荷载作用下的变形不协调，房屋整体性 和总体刚度都比较差，抗震性能差；
③对抗震要求的房屋不宜采用。
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（3）底层框架结构：
①底层为框架-抗震墙结构，上层为砖混结构房 屋。底层建筑需要较大平面空间而采用框架结构， 上层为节省造价，仍用混合结构； ②房屋上刚下柔，抗震性能差； ③在中小城镇中对底层为商用门面上部为住宅的 的多层建筑使用仍非常广泛。
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柱网和层高通常按300mm进级，民用建筑柱网尺寸包括开间和进深， 柱网尺寸常用范围为6～8m；层高常采用3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、 4.2m等。
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3.2.2.2 梁格结构布置
横向框架承重方案
特点
横向为主要承重框架， 纵向为连系梁
房屋横向刚度大，侧 移小；
横梁高度大，室内有 效净空小。
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3.2.2.3 变形缝的设置
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3.2 框架结构的组成与布置
3.2.1框架结构的组成与分类
3.2.1.1框架结构的组成
梁、柱连接而成的，
刚性连接
铰接连接：排架结构
框架结构一般要求：框架柱在纵横两个方向应有框 架梁连接，梁柱中心线宜重合，框架柱宜纵横对 齐、上下对中。
为了满足使用功能或建筑造型上的要求：抽梁、抽 柱、内收、外挑、斜梁等形式。
框架-核心筒结构体系适用于高度较高，功能较 多的建筑。
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1)筒中筒结构是由实体的内筒与空腹的 外筒组成。空腹外筒由密排柱及高度较 大的横梁组成。
2)筒中筒结构体系具有更大的整体性与侧 向刚度，因此适用于高度很大的建筑。
3)如果将若干筒体组合成成组筒结构体系， 则侧向刚度更大，可适用于特别高的超 高层建筑。
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3.2.2框架结构的布置
3.2.2.1框架柱的布置
柱网布置满足建筑功能要求：柱网布置应与 建筑隔墙布置相协调。
柱网布置应规则整齐、间距适中，传力体系明 确，结构受力合理：沿建筑物的两个主轴方向 都应设置框架，柱网的尺寸还受到梁跨度的限 制，一般常使梁跨度在6~9m为宜。
柱网布置应便于施工：设计时应尽量考虑到构 件尺寸的模数化，标准化，减少构件规格，使 梁、板布置简单、规则。
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1999年初，上海市又一座标志性建 筑傲然屹立黄浦江畔，人们期待已久的 世 界第四、亚洲第二、中国内地第二（上海 环球金融中心刷新的历史）的88层金茂大 厦（Jinmao Tower）终于推向市场，这 幢集现代办公楼、豪华五星级酒店、商业 会展、高档宴会、观光、娱乐、商场等综 合设施于一体，深富中华民族文化内涵， 溶汇西方建筑艺术的智慧型摩天大楼，已 成为当今沪上最方便舒适、最灵活安全的 办公、金融、商贸、娱乐和餐饮的理想活 动场所。
非抗震时使用
横向承重
优先采用横向框架承 重方案
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纵向框架承重方案
纵向承重
特点：
纵向为主要承重框架，横 向为连系梁
连系梁截面较小，框架梁 截面尺寸大，室内有效净 空高；
对纵向地基不均匀沉降较 有利；
房屋横向刚度小，侧移大。 设计中较少采用
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纵横向框架共同
承重方案
框架结构的缺点因构件截面尺寸不可能太大故强度和 刚度受到一定限制，因此房屋的高度受到限制。
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框架柱网布置举例
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按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和装配整体式三种。
（1）框架结构的受力特点 在竖向荷载和水平荷载作用下，框架结构各构件将产生内力和变形。
框架梁主要内力为弯矩和剪力，轴力很小；框架柱的主要内力为轴力、弯 矩和剪力。框架结构的侧移一般由两部分组成：由水平力引起的楼层剪力， 使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的整体剪切变形us；由水平力引 起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩）， 形成框架结构的整体弯曲变形ub。
1972年马那瓜地震中，美洲 银行大楼仅在3～17层四个L形小 井筒之间的连梁出现斜裂缝，L形 小井筒没有发现裂缝和破坏，震 后修复连梁后即投入使用。
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中央银行大楼
中央银行大楼是l5层钢筋混凝土单跨框架，钢筋混凝土电梯井筒 和楼梯间布置在平面的一端；
1972年马那瓜地震中，中央银行大楼严重破坏，五层框架柱严重 开裂、纵筋压屈，电梯井的墙体开裂、混凝土剥落，非结构构件破坏、 甚至塌毁。
分析表明：1.对称的结构布置及相对刚强的 联肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了 明显的扭转效应；2.避免了长跨度楼板和砌 体填充墙的非结构构件的损坏；3.当连梁剪 切破坏后，结构体系的位移虽有明显增加，
但由于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移 量得到控制。
1）平面不规则 4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。 4层以上的楼板仅为5cm厚，搁置在高45cm长14m小梁上。
当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整 体弯曲变形的影响很小。
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框架结构的侧移
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2.剪力墙结构体系
1)剪力墙承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。 2)其特点是整体性好，侧向刚度大，水平力作用下侧移 小，并且由于没有梁、柱等外露与凸出，便于房间内部 布置。 3)缺点是不能提供大空间房屋。结构延性较差。
采用预制装配. 1)可加速施工进度，提高建筑工业化程度； 2)节点构造刚性差（预埋件），抗震性能差。 在抗震设防地区不宜采用。
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(3)半现浇框架：梁、柱现浇，楼板预制。 1)梁、柱整体性较好，适用于抗震建筑（不如全
现浇式框架）； 2)楼板预制可节约模板，降低成本。 应用较少。 (4)装配整体式框架：预制梁、板、柱，装配时通
双向承重
特点： 主要承重框架纵横两个方向
布置，两个方向上均需布置 框架承重梁以承受楼面荷载
整体性好，受力好；
适用于整体性要求 较高和 楼面荷载较大的情况或楼面 有较大开洞，或当柱网布置 为正方形或接近正方形时， 常采用这种方案。
应用较广泛
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框架结构设计中注意的问题
复杂平面－>扭转问题、应力集中 沿高度侧向刚度突变 避免错层与夹层 梁柱及节点的抗震细部构造 设变形缝（伸缩缝、沉降缝或抗震缝） 三维地震作用组合
严重破坏或倒塌。
震后计算分析结果:1.结构存在十分严重扭转效应;2.塔楼3层以上北面和南面大多数柱子抗剪能力 大大不足,率先破坏；3.水平地震作用下,柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。
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尼加拉瓜美洲银行平面
18层的美洲银行大楼的主要抗 侧力结构是钢筋混凝土内筒，内 筒由4个L形小井筒和小井筒之间 的连梁组成。
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两幢建筑震害悬殊，结构体系不同是一个原因， 主要原因是结构布置不同。中央银行大楼电梯井筒 和楼梯间布置在平面的一端，结构刚度严重不对称， 地震作用下，结构的扭转效应加重了单跨框架结构 的震害。美洲银行大楼的结构平面布置对称、均匀， 扭转反应小；钢筋混凝土内筒的刚度大，地震作用 下的变形小；四个L形小井筒用连梁联系，管道穿过 连梁中间，削弱了连梁，地震中连梁开裂，耗散能 量，降低了地震力。
4）框架—剪力墙结构体系广泛用于层数较多、房屋 总高较高的建筑，而且可以灵活布置大小空间房间， 适应较多的建筑功能要求。
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对于地震区建筑来说，框架一剪力墙结构具 有两道抗震防线即剪力墙与框架。
框架—剪力墙结构的主要缺点，由于功能要 求，剪力墙布置位置往往受到限制，往往不 可避免地造成刚心、质心不重合，产生偏心 扭矩。同时其侧向刚度还是偏小．房屋建造 高度受到限制。
1)当地下室或下部一层、几层，需要大空间时(如商场、 停车库等)即形成部分框支剪力墙结构。 2)在框支剪力墙结构和剪力墙结构两种不同结构的过渡 层必须设置转换层.
剪力墙结构由于承受竖向力、水平力的能力均较大，横 向刚度大，因此可以建造比框架结构更高、更多层数的 建筑。只能以小房间为主的房屋，如住宅、宾馆、单身 宿舍。而宾馆中需要大空间的门厅．餐厅、商场等往往 设置在另外的建筑单元中。
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10－14层是本工程的结构转换层，结构受力形式转换，异型柱、巨型柱通 过柱上起斜柱和大梁上起斜柱的方式转换成截面较小的框架柱，构件本身的 配筋相对比较密集，尤其体现在13、14层竖向结构部分
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为了适用任何方向的水平力(或地震作用)，因此对于矩形平 面，剪力墙在纵横双向均应设置；对于圆形平面，剪力墙应 沿径向及环向设置；三角形平面，宜沿三个主轴方向设置剪 力墙。 剪力墙结构在水平力作用下侧向变形的特征为弯曲型。
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3.2.1.2框架结构的分类 1.按施工方法的不同分类 (1)全现浇式框架：框架全部构件（梁、板、柱）
均在现场现浇成整体。 1)整体性和抗震性能好； 2)构件尺寸不受标准构件限制; 3)现场工程量大，模板耗费多，工期较长。 使用最广泛，大量用于多高层建筑及抗震地区。 (2)装配式框架：框架全部构件（梁、板、柱）
框架一剪力墙结构在水平力作用下侧向变形 的特征为弯剪型。
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4筒体结构体系
简体结构包括框架一核心筒结构与筒中筒结构。 1）框架一核心筒结构由实体的核心筒和外框架
构成。 2）一般将楼电梯间及一些服务用房集中在核心 筒内；其他需较大空间的办公用房、商业用房等 布置在外框架部分。 3）由于核心简实际上是两个方向的剪力墙构成 封闭的空间结构，具有更好的整体性与抗侧刚度。