框架结构 PPT课件

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。
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
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。
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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-
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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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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，
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
➢ 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
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。
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。
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；
抗侧结构不对称，引起扭转效应
抗侧结构不对称，引起扭转效应
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
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。
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，
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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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。
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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）采
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处的空心砖填充墙及其它非结构构件均
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。
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。
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。
3.2.2.3 变形缝的设置
1伸缩缝
定义：为防止建筑构件因温度变化，热胀冷缩 使房屋出现裂缝或破坏，在沿建筑物长度方向 相隔一定距离预留垂直缝隙。这种因温度变化 而设置的缝叫做伸缩逢。
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。
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。
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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。
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。
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。
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。
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。
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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。
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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
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。
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。
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。
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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。
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Hale Waihona Puke Baidu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。
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