房屋建筑概论第三讲框架结构体系.ppt

第二章框架结构体系 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 本课程主要内容 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 第二章框架结构体系 2 1框架结构体系的特点和应用范围 2 2框架的类型 2 3框架结构布置及截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 2 1框架结构体系的特点和应用范围 1框架结构体系的概念 刚性连接 框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构 即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载 采用结构的房屋墙体不承重 仅起到围护和分隔作用 一般用预制的加气混凝土 膨胀珍珠岩 空心砖或多孔砖 浮石 蛭石 陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 节点铰接 2 1框架结构体系的特点和应用范围 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 装配式框架的铰节点 框架柱与基础的连接 2 1框架结构体系的特点和应用范围 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 2框架结构体系的特点和应用范围 2 1框架结构体系的特点和应用范围 框架结构所用的钢筋混凝土或型钢有很好的抗压和抗弯能力 因此 可以加大建筑物的空间和高度 可以减轻建筑物的重量 有较好的抗震能力 有较好的延性 有较好的整体性 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 2 1框架结构体系的特点和应用范围 框架节点应力集中显著 框架结构的侧向刚度小 在强烈地震作用下 结构所产生水平位移较大 易造成严重的非结构性破性 框架是由梁柱构成的杆系结构 其承载力和刚度都较低 设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素 对于钢筋混凝土框架 当高度大 层数相当多时 截面尺寸和配筋增大 对建筑平面布置和空间处理 就可能带来困难 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 一般不超过15层的房屋 适用于多层和高度不超过60m的高层建筑 2 1框架结构体系的特点和应用范围 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 框架结构填充墙 2 1框架结构体系的特点和应用范围 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 梁板式结构 由梁 板 柱三种基本构件组成的骨架结构无梁式结构 由板和柱子组成的骨架结构 2 2框架结构体系的类型 1按构件组成分 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 现浇整体式框架框架全部构件均在现场浇注成整体 具有整体性和抗震性能好 构件尺寸不受标准构件限制的特点 装配式框架 框架全部构件采用预制装配 具有可加快施工进度 提供建筑工业化程度的特点 但节点构造刚性差 抗震性差 2 2框架结构体系的类型 2按施工方法分 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 现浇整体式框架框架全部构件均在现场浇注成整体 具有整体性和抗震性能好 构件尺寸不受标准构件限制的特点 2 2框架结构体系的类型 2按施工方法分 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 装配式框架 框架全部构件采用预制装配 具有可加快施工进度 提供建筑工业化程度的特点 但节点构造刚性差 抗震性差 2 2框架结构体系的类型 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 2 2框架结构体系的类型 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 半现浇框架 梁 柱现浇 楼板预制或现浇 预制梁板 具有梁柱整体性好 可节约模板的特点 装配整体式框架 预制梁 柱 装配时通过局部现浇混凝土使构件连接成整体 结构的整体性和抗震性介于现浇和装配式构件之间 保证了节点的刚度 比全现浇节省模板 加快了施工进度 但增加了后浇混凝土的工序 2 2框架结构体系的类型 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 横向框架承重布置这种布置以横向框架作为主要承重框架 横向的梁为框架主梁 纵向的梁为连系梁 具有结构合理 利于立面处理和屋内采光等特点 但只适用于非地震区 1框架结构的承重布置方式 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 框架结构横向承重方案 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 2 纵向框架承重布置这种布置以纵向框架作为主要承重框架 纵向的梁为框架主梁 横向的梁为连系梁 有利于楼层净高的有效利用 同时房间的划分比较灵活 但横向刚度差 不适用于地震区 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 框架结构纵向承重方案 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 3 主要承重框架纵横两个方向布置当房屋平面为正方形 或接近正方形 或房屋有抗震设防要求时 两个方向的受力相差较小 此时两个方向的框架都应具有足够的强度和刚度 故应采用纵横两个方向的框架作为主要承重框架 这种布置适用于地震区 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 框架结构纵横向承重方案 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 框架结构的柱网尺寸和层高主要由使用功能的要求决定 并符合建筑模数 力求柱网平面简单规则 便于布置模板 民用建筑的柱网及层高民用建筑的类型多 功能要求各不相同 因此柱网和层高的变化也大 但对于一般民用建筑可以做到定型化 2框架结构体系的层高 柱网尺寸 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 柱网 一般以300mm为模数 如住宅 旅馆的框架结构柱网尺寸 柱距可采用6 3m 6 6m和6 9m 跨度可采用4 8m 5 1m 6 0m 6 6m和6 9m 层高 3 0m 3 3m 3 6m 3 9m和4 2m 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 民用建筑框架柱网布置 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 工业建筑的柱网及层高工业建筑的柱网布置可分为内廊式和跨度组合式两种 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 内廊式柱网常用尺寸 柱距为6 0m 跨度一般采用6 0m 6 6m和6 9m 走廊宽一般为2 4m 2 7m和3 0m 跨度组合式柱网的常用尺寸 柱网采用6 0m 跨度采用6 0m 7 5m 9 0m和12m 层高一般为3 6m 3 9m 4 5m 4 8m和5 4m 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 梁 柱截面形状梁截面形状 2019 12 20 28 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 3框架结构体系的构件截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 柱截面形状一般为矩形或正方形 也有圆形或其它异形 2019 12 20 29 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 梁 柱截面尺寸的确定步骤 2019 12 20 30 框架梁 柱截面尺寸应根据承载力 刚度及延性等要求确定 初步设计时 通常由经验或估算先选定截面尺寸 再进行承载力 变形等验算 检查所选尺寸是否合适 若截面尺寸不合适 需要重新选择并验算 直到满足要求 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 梁截面尺寸确定 截面高度选择的依据 梁的跨度约束条件荷载大小一般情况框架梁 h 1 8 1 10 L次梁 h 1 12 1 18 L截面宽度 一般b 1 2 1 3 h 且不宜小于200mm 为了保证梁的侧向稳定性 梁截面的高宽比 hb bb 不宜大于4 为了防止梁发生剪切脆性破坏 hb不宜大于1 4净跨 2019 12 20 31 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 为了降低楼层高度 可将梁设计成宽度较大而高度较小的扁梁 扁梁的截面高度可按 1 18 1 15 lb估算 扁梁的截面宽度b 肋宽 与其高度h的比值b h不宜超过3 注意 变量需要进行正常使用验算 加腋梁 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 2019 12 20 33 柱截面尺寸确定 按轴压比估算A N fC 式中 A 柱全截面面积N 柱轴压力 按柱的负荷面积估算 再取1 2 1 4放大系数 柱轴压比限值fC 混凝土轴心抗压强度设计值 按层高估算 柱截面高度h一般取层高的1 15 1 20 柱截面尺寸可直接凭经验确定 也可先根据其所受轴力按轴心受压构件估算 再乘以适当的放大系数以考虑弯矩的影响 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 一般的框架柱 估算时重力荷载标准值可根据实际荷载取值 也可近似按 12 14 kN m2计算 柱轴压比限值按表取值 2019 12 20 34 框架柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm 圆柱截面直经不宜小于350mm 柱截面高宽比不宜大于3 为避免柱产生剪切破坏 柱净高与截面长边之比宜大于4 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 布置原则建筑平面形状和立面体型宜简单 规则 使各部分刚度均匀对称 控制结构的高宽比 一般高宽比设为5 7 减少结构在水平荷载下产生的侧移 房屋的总长度宜控制在最大伸缩缝间距内 减少温度裂缝 4框架结构体系的平面布置方式 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 框架梁宜拉通 对直 框架柱宜上下对中 梁柱轴线宜在同一竖向平面内 尽量统一柱网及层高 以减少构件种类规格 简化设计及施工 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 框架柱网布置简单 规则 整齐 对结构是非常有利的 经济效果也好 但有些建筑平面采用周边复杂的形式来表示建筑艺术的效果 这就出现了在复杂的建筑平面形式上力求简单的柱网布置的协调问题 下图是几种典型的平面形式及柱网布置方法 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 框架结构柱网平面布置举例 2 3框架结构体系的布置 截面尺寸 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 概念设计 根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程称为概念设计 概念设计的内容 建筑场地选择建筑选型与结构布置设置多道抗震防线 2 4结构抗震概念设计 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 避开地震危险地段地震危险地段 地震时可能发生崩塌 滑坡 地陷 地裂 泥石流等地段 以及震中烈度为8度以上的发震断裂带在地震时可能发生地表错位的地段 地震危险地段包括 断层陡峭的山区存在液化或润滑夹层的坡地大面积采空区 2 4结构抗震概念设计 1场地选择 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 对建筑抗震有利的地段 开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土 对建筑抗震不利的地段 条状突出的山嘴 孤立的山包和山梁的顶部 高差较大的台地边缘 非岩质的陡坡 河岸和边坡的边缘软弱土 宜液化土 故河道 断层破碎带 暗埋塘浜沟谷或半挖半填地基在平面分布上成因 岩性 状态明显不均匀的地段 选择有利抗震的场地 2 4结构抗震概念设计 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 平面宜简单 规则 对称 减少偏心 质量和刚度变化均匀 避免楼层错层 平面长度不过长 突出部分长度不过大 不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形 2建筑平面布置 2 4结构抗震概念设计 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 平面不规则类型 2 4