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《多层框架结构》PPT课件


计算尺寸
框架梁截面尺寸可按(0.5~0.7)M0进行初步估算; M0为简支梁跨中弯矩。 框架柱截面的尺寸可按(1.2~1.4)N进行初步估算; N为柱轴向压力。
11.2.3 层高
工业建筑
需根据吊车起重高度、管道布置、采光通风及设备尺寸等 来确定, 一般底层中,因有较大设备,故其高度也较楼层为高。
11.1 框架结构的类型
按框架的承重结构 全框架(纯框架)
楼、屋面荷载全部由框架承担; 外墙仅起围护作用; 整体性和抗震性好;属于纯框架。
内框架(半框架、龙骨架)
楼、屋面荷载由框架和外墙共同承担; 计算简图形象如龙骨,故也称之为“龙骨架” ; 房屋层数不多且外墙足够厚时,可采用内框架; 两种材料刚度不协调,整体性和总体刚度比较差。 有抗震要求的房屋不宜采用。
11.2.5荷载作用下框架结构反应分析
结论
框架房屋高度增加时,侧向作用力急剧地增长。建筑物达 到一定高度时,侧向位移将很大,因而是水平荷载控制设 计,是刚度控制设计。框架的结构优越性表现不出来。
框架结构合理层数是6~15层,最经济是10层左右。 框架结构的一般高宽比约为5~7。
水平荷载作用下,框架结构是一种柔性结构体系
11.2.1 柱网尺寸
A 多层工业厂房
既要满足生产工艺和建筑平面布置的要求,又要 使结构受力合理,施工方便。 生产工艺的要求是厂房平面设计的主要依据。 柱网平面布置主要有内廊式、等跨式、对称不等 跨式
11.2.1 柱网尺寸
A 多层工业厂房 内廊式
内廊式柱网常为对称三跨(A+B+A): A—边跨跨度(房间进深)常为6m、6.6 m、6.9m, B—中间跨为走廊,跨度常为2.4m、2.7m、3.0m。 开间方向,柱距为6m。
抗侧力刚度小,水平位移大,层数越多越明显;
高层建筑必须立足于提高抗侧力刚度。
房屋刚度大小主要取决于结构体系形式,而特定体系的效能与材 料消耗量有直接关系,因而结构的最优化设计应以最小的材料消 耗量获得最大的房屋刚度。
11.3 抗震设防区框架结构的布置
钢筋混凝土框架结构一般抗侧刚度较差,节 点受压、受剪等应力状态复杂,在烈度较高 的地震作用下,框架梁柱节点均易于产生各 种破坏, 在方案及选型设计时,框架结构体系的建筑 体型及结构布置应符合抗震构造要求。
柱距,3.3~8m; 跨度:6~12m(从经济考虑不宜超过9m)。
柱网平面布置主要有内廊式、等跨式
11.2.1 柱网尺寸
B 多层民用建筑 内廊式
常用于旅馆、办公楼、宿舍、教室、医院,为对称三跨 (A+B+A): A—边跨跨度(房间进深)常为6m、6.6 m、6.9m, B—中间跨为走廊,跨度常为2.4m、2.7m、3.0m。 开间方向,柱距一般为两个开间的宽度。
11.2.5荷载作用下框架结构反应分析
水平荷载作用下
变形或弯矩与层数多少有极大的关系; 框架层数越多,水平位移越大,内力也随层数的 增加而迅速增长; 层数超过一定程度时,水平荷载产生的内力远远 超过竖向荷载产生的内力,这时,水平荷载对设 计起主要控制作用,而竖向荷载对设计已失去控 制作用,框架结构的优越性就不能表现出来。 框架的适用层数,就是从这意义上提出的。
11.1 框架结构的类型
按框架构件组成分类 梁板式结构
由梁、板、柱三种基本构件组成。这种骨架形式的框架结 构,广泛用于多层与高层房屋建筑上,是典型的框架结构 型式。 本章讨论的主要是这种框架结构型式。
无梁式结构
由板、柱组成,实质是无梁楼盖结构。 柱与楼板整体连接(板柱的连接刚度比梁柱的连接刚度 小),柱除承受轴向力外,柱端弯矩按“等代框架法”进 行计算。 从结构选型的角度来说,无梁楼盖不是骨架体系。 从结构受力角度看,其内力分析与框架结构类似,也是框 架结构的一种。
11.2 框架结构的布置
概述
框架本身是平面结构,由框架组成的网格式的房屋,属于 空间结构体系; 纵横两向框架都作为主要承重框架,考虑它的空间作用, 在力学计算时按空间结构分析; 近似计算时,按平面结构分析; 有抗震设防要求时,房屋两个方向的受力相差较小,两个 方向的框架都应具有足够的强度与刚度; 框架纵横向均应采用刚接节点。 铰接节点只能承受压力及剪力,而不能承受弯矩,节点处 梁柱杆件间不发生相对位移,可产生相对转动; 现浇框架节点,梁柱在节点处不能产生相对转动,节点处 弯矩也不为零,故按刚性节点考虑。
11.3.1房屋体型
平面不规则类型
不规则类型 定 义
扭转不规则 楼层的最大弹性水平位移或(层间位移),大 于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平 均值的1.2倍 凹凸不规则 结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应投影方 向总尺寸的30% 楼板局部 楼板的尺寸和平面刚度急剧变化,例如,有 不连续 效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%, 或开洞面积大于该层楼面面积的30%, 或较大的楼层错层
结构受力特点
框架结构是由梁与柱相互刚接而成的,框架的承 载能力和结构效能主要依赖于梁与柱的强度和节 点刚度。 框架结构在竖向荷载与水平荷载作用下的反应是 完全不同的。
11.2.4 适用层数与高宽比
结构受力特点——变形
A)竖向荷载作用下框架的变形 B)水平荷载作用下框架的变形
11.2.4 适用层数与高宽比
等跨式
适用于商场,开敞式办公楼 进深和开间方向的柱距常为6m、7.5m、9 m、12m, 从经济考虑不宜超过9m。
11.2.2 构件截面尺寸
构造尺寸
考虑强度与刚度的需要 框架梁高h=1/8~1/12 l, l为梁跨; 框架梁宽b=1/2~1/3h; 框架柱截面的尺寸b( h )=1/15~1/20 H,H为层 高。
民用建筑
应注意梁的高度和梁下的净高尺寸, 应结合楼梯布置及门窗高度的要求, 有暖气及通风管道的建筑物,在确定层高时还应考虑到管 道尺寸和管道互相交叉时所占空间。 也要照顾到室内吊顶高度。
11.2.4 适用层数与高宽比
每一种结构体系都有其适用范围
框架的适用层数较多,但框架的层数多到一定程 度后,经济上就不一定可取。
11.2.1 柱网尺寸
柱网布置应力求做到简单、规则、整齐,柱 网尺小应符合经济原则,尽量符合模数; 柱网尺寸及层高应根据建筑功能要求,施工 条件及材料设备等各方面因素来确定。 房屋长度较大时,需考虑设置伸缩缝,以避 免温度开裂,因为伸缩缝将房屋上部结构断 开,分成独立的结构申无,所以在缝的两侧 应各自设置框架。
11
11.1 11.2 11.3 11.4
多层框架结构体系
框架结构的类型 框架结构的布置 抗震设防区框架结构的布置 框架结构的运用与建筑艺术技巧
11 多层框架结构体系
定义
梁和柱为主要构件,组成 是高层建筑结构的常用形式之一。
框架结构方案的优点
建筑平面布置灵活,能形成较大的空间(如商场、 餐厅等),可以根据生产工艺和建筑使用功能要 求比较灵活地布置柱网开间、进深梁尺寸及选定 层高;建筑立面也容易处理; 结构自重较轻,在一定的高度范围内造价较低; 结构整体性和抗震性好。
结构受力特点——竖向荷载作用下的弯矩
11.2.4 适用层数与高宽比
结构受力特点——水平荷载作用下的弯矩
11.2.5荷载作用下框架结构反应分析
竖荷载作用下
框架的变形或弯矩与框架的层数多少没有太大的 关系; 即随着框架层数的增加,框架的变形或弯矩无显 著的变化。 从这个意义上说,框架的优越性是非常明显的。
等跨式
等跨式柱网适用于厂房、仓库 进深常为6m、7.5m、9 m、12m,从经济考虑不宜超过9m。 开间方向的柱距常为6m。
对称不等跨式
常用于建筑平面宽度较大的厂房
11.2.1 柱网尺寸
B 多层民用建筑
民用房屋种类繁多,功能要求各有不同,难以硬 性统一 一般情况下,柱网尺寸的适宜范围为:
3.1 框架结构的类型
按框架的施工方法 现浇整体式框架
构件均在现场浇注成整体,整体性和抗震性好, 构件尺寸不受限制。对使用功能的适用性大。
装配式框架
框架构件采取预制安装,施工进度快,工业化程度高。 构件节点连接构造应达到刚性节点的要求。 节点连接构造的作法仍在不断研究改进中。 现在未普及应用。
侧向刚度 不规则
11.3.1房屋体型
建筑体型在平面及立面上尽量避免部分突出及刚度 突变。不能避免时,则应在结构布置上局部加强。
平面和竖向不规则的体型,在水平荷载作用下,由于体型 突变,受力比较复杂。 平面上有突出部分的房屋,应考虑到突出部分在地震力作 用下由局部振动引起的内力,在沿突出部分两侧的框架梁、 柱要适当加强。平面拐用处的楼板,应尽量避免开洞。 立面上有局部突出和刚度突变的阶形建筑,应考虑地震力 作用下突变部分局部摆动的影响。突出部分的体型愈细长, 则摆动影响放大,鞭端效应明显;因此,房屋顶部不宜有 局部突出和刚度突变,不能避免时,突出部分应逐步收小, 使刚度不发生突变 突出部分不宜采用砌体结构。
11.2.5荷载作用下框架结构反应分析
当房屋的层数更多或高宽比更大时
从强度方面来看;由于层数和高度的增加,竖向 荷载和水平力(风荷载、地震作用)产生的内力 都要相应加大。特别是水平荷载产生的内力,当 高度达到一定数值后,在框架内将产全相当可观 的内力。 从刚度方面来看;随着层数的增加,高宽比也在 逐渐增大;在水平荷载作用下,框架结构本身柔 性较大,水平位移成为重要的控制因素。 因此,当层数较高时,如果要满足强度和刚度要 求,框架下面几层的梁、柱截面尺寸就会增大到 不经济甚至不合理的地步。
11.3.1房屋体型
竖向不规则类型
不规则类型 定 义
该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%,或 小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的 80%;除顶层外,局部收进的水平向尺寸大 于相邻下一层的25% 竖向抗侧力 竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的 构件不连续 内力由水平转换构件(梁、桁架等)向下传递 楼层承载力 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一 楼层的80%。 突变
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