§13.1 框架结构的分类和布置

第13章多层框架结构房屋

学习目标

（1）掌握框架结构的布置与计算简图、内力组合；

（2）理解框架在水平和竖向荷载作用下的内力计算，框架结构的侧移计算；

（3）了解框架结构的构造要求。

§13.1 框架结构的分类和布置

一、框架结构分类

钢筋混凝土框架结构按施工方法不同可分为现浇整体式、装配式和装配整体式等。

二、框架结构布置

1.框架结构布置的原则

（1）结构平面形状和立面体型宜简单、规则，使各部分刚度均匀对称，减少结构产生扭转的可能性。

（2）尽量统一柱网及层高，减少构件种类规格，简化设计及施工。

（3）提高结构总体刚度，以减小水平荷载作用下的侧移，非地震区房屋高宽比一般不宜超过5。

（4）应考虑地基不均匀沉降、温度变化和混凝土收缩等影响。

①对于装配式框架，当房屋长度超过75 m；现浇整体式框架，房屋长度超过55 m时，应设置伸缩缝，将房屋划分为两段或若干段，缝宽不小于50 mm。

②当同一建筑物中，因基础类型、埋深不一致或土层变化很大，以及房屋层数、荷载相差悬

殊时，应设沉降缝将相邻部分分开，沉降缝不但应贯通上部结构，而且应贯通基础本身，缝宽应大于100 mm。

2.柱网与层高

框架结构的柱网尺寸，即平面框架的柱距（开间）与跨度（进深），主要由生产工艺、使用要求决定，并应符合一定的模数要求。其原则是力求做到柱网平面简单规则，有利于装配化、定型化和施工工业化。

3.框架的布置

可把空间框架结构看成纵横两个方面的平面框架，平行于建筑物短轴（宽度）方向的框架称为横向框架，平行于建筑物长轴（长度）方向的框架称为纵向框架，横向框架和纵向框架是基本的承重结构。

（1）横向框架承重方案

在这种布置方案中，框架承重梁沿房屋横向布置，连系梁沿纵向布置。一般房屋长向柱列的柱数较多，无论是强度还是刚度都比宽度方向强一些，而房屋的横向（宽度方向）相对较弱，采用横向框架承重增大了房屋在横向的抗侧移刚度，室内的采光和通风较好，因而，常被广泛选用。

（2）纵向框架承重方案

在这种布置方案中，框架承重梁沿房屋纵向布置，连系梁沿横向布置。由于横向连系梁截面高度较小，有利于楼层净高的有效利用以及设备管线的穿行；当地基土的物理力学性能在房屋纵向有明显差异时，可利用纵向框架的刚度来调整房屋的不均匀沉降。但纵向框架承重房屋横向刚度较差，进深尺寸受预制板长度的限制，一般民用建筑很少采用这种结构方案。

（3）纵、横向框架混合承重方案

在这种布置方案中，框架承重梁沿房屋的横向和纵向布置，房屋在两个方向上均有较大的抗侧移刚度，具有较大的抗水平力的能力，整体工作性能好，这种布置方案一般采用现浇整体式框架，用于柱网呈方形或接近方形的大面积房屋中，如仓库、购物中心、厂房等建筑。

三、框架梁、柱截面尺寸及材料强度

1.框架梁柱截面形式及尺寸

（1）框架梁

T形和倒L形。在装配式框架中可采用矩形、T形、梯形和花篮形。框架梁截面尺寸可参考受弯构件初步确定，主要承重框架梁按“主梁”估算截面，一般取梁高h =（1/8～1/12 ）l，当楼面上有较重设备或活荷载较大时（如工业厂房）， h =（1/7～1/10 ）l，式中l为梁的跨度。非主要承重框架梁可按“次梁”要求选择截面尺寸，一般取梁高h = （1/12～1/18 ）l，截面宽度b = （1/2～1/3）h，且不应小于200 mm ，一般梁的截面宽度取50 mm的倍数，梁的截面高度取100 mm的倍数。梁的混凝土强度等级不宜低于C20 ，预制梁可提高到C30～C50。

（2）框架柱

柱子的截面形式一般采用正方形或矩形，由于建筑要求，也可设计成圆形、正多边形等。柱子截面尺寸的确定方法，一般是根据柱的轴向压力设计值估算。

按非抗震设计时： N/Afc≤（0.9～0.95）

式中 A ———柱的截面面积；

fc ———混凝土轴心抗压强度设计值；

N———柱的轴向压力设计值，可按该柱受荷面积大小，根据竖向荷载的经验数据估算。

一般柱截面宽度取50 mm的倍数，柱截面高度取100 mm的倍数。根据经验，框架柱截面不能太小，一般取h≥400 mm， b≥350 mm ，且柱净高与截面长边之比宜大于4。柱子所用的混凝土不宜低于C20 ，高层框架结构低层受力很大，为减小柱截面尺寸，提高柱子承载能力，往往对低层逐渐提高混凝土强度等级至C30 ， C40以至C50。

§13.2 框架结构的计算简图

一、计算单元的确定

将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算。

横向平面框架可以选取一个有代表性的典型区段作为计算单元。纵向平面框架的计算单元常有中列柱和边列柱的区别，中列柱纵向框架的计算宽度可取为两侧跨距的一半，边列柱纵向框架的计算宽度可取为一侧跨距的一半。

二、节点的简化

按平面框架进行结构分析时，框架节点可简化为刚接节点、铰接节点和半铰接节点。

现浇框架结构中，梁和柱内的纵向受力钢筋都将穿过节点或锚入节点区，应简化为刚接节点。

而装配式框架结构的节点可简化成铰接节点或半铰接节点。

装配整体式框架结构中，梁（柱）中的钢筋在节点处或为焊接或为搭接，并将现场浇筑部分混凝土，节点左右梁端可有效地传递弯矩，因此可认为是刚接节点，当然这种节点的刚性不如现浇式框架好。

框架支座可分为固定支座和铰支座。当为现浇钢筋混凝土柱时，一般按固定支座考虑；当为预制柱杯形基础时，则应视构造措施不同分别简化为固定支座和铰支座。

三、跨度与层高的确定

框架的层高即框架柱的长度可取相应的建筑层高，但底层的层高则应取基础顶面到一层楼盖顶面之间的距离，当基础标高未能确定时，可近似取底层的层高加1.0m。

对于倾斜的或折线形横梁，当其坡度小于1/ 8时，可简化为水平直杆。对于不等跨框架，当各跨跨