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12多层框架结构复习一、砖混结构形式（掌握） (一)砖混结构建筑物的构造 砖混结构建筑物主要由以下部分构成： 1屋盖(屋顶) ：砖混结构建筑物的屋盖是安装在墙体上，起两种作用，一承受屋顶上的荷载，如雪荷载。二起围护作用，一般在屋面板上做加气混凝土块保温层和油毡防水层来实现防雨雪、保温隔热功能。 2砖墙：砖墙按所处位置分为内墙、外墙。外墙与室外接触，受风雨浸蚀，起围护作用。内墙起分隔作用。砖墙又分承重墙和自承重墙。承重墙支撑楼板传递的荷载。 3钢筋混凝土楼盖板：楼盖板将家具重量、人的重量等楼层荷载传给墙体。 4楼梯：是楼层间的重要通道。 5砖基础：砖混结构建筑物的基础多为条形砖基础，承担由墙体下来的荷载，并把荷载传给地基。 6门窗及其他：组成砖混结构建筑物的还有门、窗、阳台、雨篷、台阶、散水等。 墙体承重的砖混结构建筑建筑平面布置较单一，房间使用面积较小，建筑层数不多(一般只五六层)。 (二)砖混结构建筑物的结构特征 砖混结构建筑物是由屋盖、墙体、楼板、过梁、砖基础构成的承重结构体系。主要特征是结构荷载是通过屋盖、楼板传到承重墙上，再由承重墙传到基础。其传力方向为板一墙一基础，或为板一梁一墙一基础。因此承重墙砌筑质量的好坏、砌体强度的大小直接关系到砖混结构建筑物的质量和寿命。基础不均匀下沉，承重墙体出现裂缝，将意味着砖混结构建筑物的整体破坏。 二、排架结构建筑物（掌握） 单层工业厂房等，要求室内有一个完整的大空间来满足功能上的需要，常采用柱和屋架构成的排架结构作为其承重骨架。这类建筑物称为排架结构建筑物。 (一)排架结构建筑物的构成 排架结构建筑物（单层厂房）主要由以下部分组成： 1屋盖：起围护和承重双重作用。包括屋面板、天窗架、屋架等。屋面板安装在天窗架和屋架上，天窗架安装在屋架上，屋架安装在柱顶上。屋面板是厂房上部承重及围护结构，承受屋面雪荷载，并通过屋架、柱向下传递。屋面还起防风、雨和保温作用。天窗的作用是便于厂房通风与采光。 2吊车梁：吊车梁位于吊车轨道下部，支承在牛腿上，承受吊车荷载(起吊重物、吊车运行时的移动集中竖向荷载，及吊车制动时产生的纵和横向水平荷载)并传至柱子，再通过柱子把吊车荷载传到基础。 3柱子：是排架建筑的主要承重构件，它承受屋盖传来的荷载、吊车梁上传来的荷载、墙梁传来的上部墙体重量等荷载以及外墙传来的风荷载。 4基础：基础由杯形基础和基础梁组成。杯形基础用以支撑柱子和基础梁，并把荷载传给地基。基础梁两端安装在杯形基础上，并把梁上部托着的外墙重量传给杯形基础。 5支撑：包括屋架支撑、天窗架支撑、柱间支撑。它的主要作用是加强厂房结构的空间刚度和稳定性；同时起传递风荷载和吊车水平荷载的作用，在地震区尚能传递纵向地震作用力。 6围护结构：主要指外墙，还有与外墙连在一起的抗风柱及外墙的圈梁。 墙(纵墙和山墙)：通常为砖砌的自承重墙。砖墙下部支承在基础梁或带形基础上。墙承受风荷载并传给柱子。在某些大型厂房，也有采用预制墙板代替人工砌筑的砖墙。 墙 梁：加强厂房的纵向刚度。当为连系梁时，承受外墙重量，并把它传给柱子和基础；当为圈梁时，外墙重量则通过基础梁传给基础。 抗 风 柱：承受山墙传来的风荷载，并把它传给屋盖和基础。 (二)排架结构建筑物承受的主要荷载及其传递 1排架结构建筑物承受的主要荷载：排架建筑结构在使用和施工期间，承受的主要荷载有下列几种： (1)恒载：如各种构件和墙体的自重，以及管道等生产工艺设备的重量。(2)活荷载：活荷载是作用在厂房结构上的可变荷载，包括：吊车竖向荷载、吊车水平荷载、雪荷载、风荷载和施工荷载等，此外，还可能有某些特殊作用，如：地震作用，温度作用等。图355是作用于排架结构厂房的主要荷载示意图。 2荷载的传递：单层排架结构建筑物的荷载传递线路如图356所示： 3单层排架结构建筑物的结构特征：由以上分析可知，单层排架结构建筑物所承受的各种荷载，基本上都是通过柱子再传递到基础、地基的，因此，柱子是结构中的主要承重构件，它的强度与稳定性是决定寿命的重要因素，而其外墙墙体仅起围护作用。 例题：1。以下有关排架结构基础表述错误的是（）。 A: 基础梁要承受外墙重量 B: 基础梁两端安装在杯形基础上 C: 基础梁把荷载传给地基 D: 基础由杯形基础和基础梁组成 答案：C 2排架结构承受的活荷载有（）。 A: 风荷载 B: 雪荷载 C: 施工荷载 D:沉降荷载 E: 吊车水平荷载 答案：A,B,C,E 3排架结构抗风柱承受山墙传来的风荷载，并把他传给（ ）。 A: 围护结构 B: 基础 C: 柱子 D: 屋盖 答案：B,D 三、框架结构建筑物（掌握） 框架结构建筑物是以柱、梁、板组成的空间结构体系作为骨架的建筑物。 (一)框架结构建筑物的构成，由以下部分组成： 1屋盖与楼板：屋盖在建筑物顶部，既起承受屋面荷载作用，又起防雨雪、保温的围护作用。楼板承担着楼层荷载，并向下传递。 2框架梁：框架结构的梁，分主梁与次梁，承受楼板、屋面板传来的荷载。 3框架柱：梁和柱是刚性连接在一起的。梁上荷载由柱传到基础。 4柱基础：框架结构柱基础多为钢筋混凝土独立基础。 5框架墙：框架结构的外墙及内墙是用普通砖或轻质砖在柱间砌筑的墙体。这些墙只起围护作用，砖墙的重量通过梁、板传给柱。 以梁柱体系为承重骨架的框架结构房屋中，墙体只起围护作用，因此可以形成较大的空间和比较灵活的平面布置。此外，框架建筑与砖混建筑相比还具有强度大、延性好，能承受较大荷载，抗震能力强等优点，便于减轻结构自重，有利于向高层发展。 因此，框架结构一般应用于： (1)使用荷载较大，振动较强，设备管道较多的多层工业厂房；(2)要求有较大空间的工业与民用建筑如办公楼、多高层旅馆等；(3)五层及五层以上的多层及高层建筑如高层住宅等；(4)有特殊要求的建筑物及大型公共建筑。 (二)框架结构建筑物的结构特征 框架结构建筑物的特点是：由钢筋混凝土主梁、次梁和柱形成的框架作为建筑物的骨架，梁和柱之间的连接为刚性结点。屋盖、楼板上的荷载通过梁柱传到基础。框架结构建筑物的墙体全部为自承重墙，只起分隔和围护作用，墙体越轻越好。框架结构的房间布置灵活，不受楼板跨度的限制，因此，这种结构适用于建造办公楼、商店和轻工业厂房。 例题：1.以下（ ）是框架结构的传力构件。 答案：A,C,D,EA: 楼板 B: 框架墙 C: 框架柱 D: 框架梁 E: 屋盖 2框架建筑与砖混建筑相比有（ ）优点。 答案：A,B,C,EA: 比较灵活的平面布置 B: 抗震能力强 C: 延性好 D:刚度大 E: 能承受较大荷载 3. 框架结构一般应用于( ) 。 答案：A,C,D,EA: 五层及五层以上的多层及高层建筑 B: 有特殊要求的建筑物及大型公共建筑及单层工业厂房 C：要求有较大空间的工业与民用建筑 D: 使用荷载较大，振动较强 E: 设备管道较多的多层工业厂房 四、钢筋混凝土剪力墙结构建筑物（掌握）(一)剪力墙结构建筑物的构造：剪力墙结构建筑物的构造表面与砖混结构基本相同，但最根本的区别在于承重墙体不是砖砌体，而是现浇或预制钢筋混凝土墙体。剪力墙不仅具有很强的抗压能力，而且还具有很强的抗剪能力，可抵抗风荷载和地震产生的水平荷载，因此，适用于高层建筑。剪力墙结构建筑物构造如图358所示，包括： 1屋盖和楼板：安装在钢筋混凝土墙体上。 2钢筋混凝土承重墙：将垂直荷载传递到基础，同时能够抵抗水平荷载。 3基础：高层钢筋混凝土剪力墙结构，特点是楼层高、自重大，故这类基础必须刚度大，下沉均匀。 4楼梯、阳台、雨篷及台阶、散水等；有的钢筋混凝土剪力墙结构建筑物还有地下室。 (二)剪力墙建筑物的结构特征：剪力墙结构的楼板与墙体均为现浇或预制钢筋混凝土结构，具有良好的整体性，抗震能力比砖混结构和框架结构强，它不仅可承受楼板较大的垂直荷载，更主要的是可承受较大的水平方向的荷载及地震作用对建筑物产生的剪切力。该结构由于墙间距较小，房间布置不够灵活，不便于设置大开间活动场所，多被用于高层住宅楼和公寓建筑物。 例题：1。剪力墙结构多用于（ ）建筑。 A: 办公楼 B: 多层工业厂房 C: 单层工业厂房 D: 高层住宅楼 答案：D 五、框架一剪力墙结构建筑物（掌握） 框架一剪力墙结构(如图359)就是在框架结构中设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来，共同抵抗水平荷载的空间结构。框架一剪力墙结构在大幅度提高框架结构的刚度和承载力的同时，又克服了纯剪力墙结构在结构布局上的局限性。 例题：框架一剪力墙结构的特点是（ ）。 A: 刚度和承载力比框架结构高，结构布局灵活性比剪力墙结构差 B: 刚度和承载力比框架结构高，结构布局灵活性比剪力墙结构好 C: 刚度和承载力比框架结构低，结构布局灵活性比剪力墙结构差 D: 刚度和承载力比框架结构低，结构布局灵活性比剪力墙结构好 答案：B 六、筒式结构建筑物（了解）：筒式结构是框架一剪力墙结构和纯剪力墙结构的演变与发展。它将剪力墙集中到建筑物的内部，与外部形成空间封闭简体，使整个结构体系既具有极大的刚度、又因剪力墙的集中而获得较大的空间，使建筑平面设计重新获得良好的灵活性。因此，筒式结构适用于办公楼等各种公共与商业建筑。筒式结构根据建筑物高度和水平荷载的性质、大小的不同，可以采用五种不同的形式二、简答题复习1、常用的多、高层建筑结构体系有哪几种？ 答：（1）框架结构体系；（2）剪力墙结构体系；（3）框架-剪力墙结构体系；（4）筒体结构体系2、什么是框架结构？有何特点？答：是由梁、柱组成的框架作为竖向承重和抗水平作用的结构体系。主要优点：建筑平面布置灵活，可形成较大的空间，且在立面处理上，易于表现建筑艺术的要求，因而很适合于多层工业厂房以及民用建筑中的多、高层办公楼、旅馆、医院、学校、商店和住宅等建筑。其缺点是：框架结构在水平荷载作用下则表现出刚度小、水平位移大的特点，故亦称柔性结构。由于它的构件截面小，抗震性能较差，所以高度受限制，非地震区最大高度为60m，地震区为7度设防为55m。3、框架结构布置原则是什么？答：结构布置是否合理，对结构的安全性、适用性、经济性影响很大。因此，需根据房屋的高度、荷载情况及建筑的使用要求和造型要求，确定一个合理的结构布置方案。 （1）尽可能减少开间、进深的类型；柱网应规则、整齐、间距合理，传力明确； （2）房屋平面宜尽可能规整、均匀对称，体型力求简单，以使结构受力合理； （3）提高结构总体刚度，减小位移。房屋高宽比不宜过大，一般不超过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。4、框架结构的承重方式有哪几种？特点如何？（1）横向框架承重：横向布置框架承重梁，楼面竖向荷载由横向梁传至柱而在纵向布置连系梁。由于横向框架往往跨数较少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物横向抗侧刚度，对抗震有利。而纵向框架往往仅按构造要求布置较小的连系梁，这也有利于房屋室内的采光和通风。（2）纵向框架承重：在纵向布置承重梁，横向布置连系梁。当为大开间柱网时，可考虑采用此种方案。横向刚度差，对抗震不利。布置时，横向连系梁必须与柱子刚接，且截面不能太小，以保证房屋的横向刚度。对抗震不利，地震区不宜采用。（3）纵横向框架承重：该方案两个方向的梁均要承担楼板的荷传来的竖向荷载，梁的截面均较大，房屋的双向刚度较大。故下列情况下宜采用：当房屋的尺寸接近于方形； 两个方向柱列数接近时。此时，楼盖采用双向板。此外，对抗震设防有要求的房屋，宜采用此种方案。因为沿房屋两个方向的地震作用大体相等，要求房屋在两个方向都要具有较大的抗侧刚度和抗震承载力。5、如何估算框架梁、柱截面尺寸？（1）梁的截面尺寸：梁截面高度h：现浇整体式： ；装配式： 梁截面宽度b： ，且宜（2）柱的截面尺寸：柱截面尺寸一般是根据柱的轴向力设计估算确定，建议： 一般要求柱截面高度不小于400mm，截面宽度不小于300mm。N轴向力设计值，一般民用建筑竖向荷载标准值可取1415，初步估算柱截面面积。6、在确定框架结构的计算简图时，如何利用结构和荷载的对称性？ 答：无论电算还是手算，利用结构和荷载的对称性确定的计算简图，可使计算工作量大为减少。因此，在确定计算简图时，应充分利用结构的对称性。由结构力学知，对称结构在对称荷载作用下，可简化为半边结构：（1）正对称荷载作用下：奇数跨时：由于结构中的内力和变形均匀对称，位于对称轴截面上的梁跨中截面的剪力只能为零，但有弯矩和垂直挠度（位移）发生，故可简化为如图所示的计算简图如图12-1所示。在对称轴上的梁截面设置定向支座，可上下滑动，无支座反力（剪力为零），但能承受弯矩。 图12-1 偶数跨时半边结构计算简图 图 12-2 奇数跨时半边结构计算简图 此时，中间跨的线刚度或相对线刚度为原来的2倍，因为跨度变为原来的1/2。 偶数跨时：由于结构中的内力和变形均对称，对称截面处不发生任何转和位移，对称截面处相当于固定支座（中间跨度的线刚度同原来），计算简图如图12-2所示。（2）反对称荷载作用下：其内力和变形具有反对称的性质，对称轴上梁截面不可能出现弯矩和垂直挠度（位移）故可简化为如图12-3所示的计算简图。图12-3 反对称荷载作用下半边结构的简化7、多层框架结构在荷载作用下（竖向荷载和水平荷载）的内力和侧移计算，采用的方法有哪些？答：有电算和手算方法，目前多用电算方法。电算利用结构矩阵位移法编程，然后根据框架的计算简图，将框架的几何尺寸、荷载、约束参数输入，则框架的内力、侧移、配筋都可输出，非常方便，各设计部门目前都采用电算方法。手算时引入一些基本假定，采用近似计算方法。由于各种计算方法的计算假定不同，计算结果精确度也有所差异，但一般满足设计所要求的精度。对初学者，利用手算，掌握计算基本原理和结构受力特征极为重要。8、多层框架在竖向荷载作用下的计算方法有哪几种？答：多层框架在竖向荷载作用下的内力近似计算方法有：弯矩分配法、分层法、迭代法等。它们由于假定的条件不同，计算精度也不一样，但基本都能满足设计精确度的要求。9、何谓弯矩二次分配法？如何计算的？ 三大要素是什么？ 答：弯矩二次分配法是对弯矩分配法的进一步简化。计算假定：（1）忽略竖向荷载作用下框架节点侧移；（2）某一节点的不平衡弯矩只对与该节点相交的各杆件远端有影响，而忽略对其余各杆件的影响。适用于层数较少的恒荷载情况下。计算时，先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配，并向远端传递（传递系数为），再将因传递弯矩产生新的不平衡弯矩进行第二次分配，整个弯矩分配和传递过程即告结束。10、用弯矩分配法计算多层框架在竖向荷载作用下的内力时，其三大要素是什么？ 答：三大要素为：弯矩分配系数；因端弯矩；传递系数。11、何谓梁、柱转动刚度S？如何计算？ 答：（1）转动刚度：使近端转动单位转角时所需施加的力矩，称为转动刚度，是表示杆端抵抗转动能力的物理量；（2）确定方法：与杆件的线刚度和两端支座的支承条件有关，结构力学中给出：两端为固定端时：；一端固定，一端滑动时：；一端固定，一端铰支杆时：12、用弯矩二次分配计算多层框架在竖向荷载作用下内力时，如何进行弯矩分配？答：作用于某节点的力矩，按汇交于该节点各杆的转动刚度的比例分配给各杆端（近端），用来表示。即： 13、用弯矩二次分配法计算多层框架在竖向荷载作用下的内力时，如何确定传递系数？答：（1）两端固定为：1/2；（2）一端固定，一端铰支为0；（3）一端固定，一端滑动：-1。14、用分层法计算竖向荷载作用下的内力时，各有何基本假定条件？适合什么情况下采用？答：将多层框架要分解成若干个彼此互不关连的、且柱端为固端的简单刚架来近似计算（划整为零）竖向荷载作用下的框架内力的方法。（1）基本假定：在竖向荷载作用下的多层框架，用力学精确解法结果表明，不仅框架节点的侧移值很小，而且每层横梁上的荷载对上下各层的影响也很小。为进一步简化，可假定：在竖向荷载作用下，节点的侧移可以忽略；每层横梁上的荷载对其他层横梁的内力影响很小，也可以忽略。（2）适用范围：适用于节点梁柱线刚度比大于或等于3，结构与竖向荷载沿高度分布比较均匀的多层、高层框架的内力计算。15、用分层法计算竖向荷载作用下的内力时，为何要对线刚度和弯矩传递系数进行调整？答：由于实际的框架柱，除底层基础处为固定外，其余各柱端因有节点转角，实际为弹性约束。所以，在分层计算时，须做如下调整：（1）将上层各柱（底层除外）的线刚度予以调整，乘调整系数0.9折减系数，以减少计算误差；（2）各柱（底层柱除外）的弯矩传递系数改取为1/3。分层后的各简单刚架一般也用弯矩二次分配法计算。16、什么叫反弯点？反弯点的位置是如何确定的？答：（1）作用于多层框架上的水平荷载主要有风载及地震荷载（二者不同时考虑，取大者）。为简化计算，一般将其化为节点集中荷载，如图所示。因节间无荷载，所以梁、柱的弯矩图都是直线形，都有一个弯矩为零（0）的点，称反弯点。（2）适用于各层结构比较均匀（各层层高变化不大，梁的线刚度变化不大）、节点梁柱线刚度比较大（）的多层框架，否则误差较大。17、用反弯点法计算水平荷载作用下框架结构的内力时，有哪些基本假定？答：基本假定：为了便于求得柱反弯点的位置和该点的剪力，作如下假定：（1）将水平荷载化为节点水平集中的荷载；（2）不考虑框架横梁的轴向变形，不考虑节点转角，认为梁、柱线刚度比很大；（3）框架底层各柱反弯点在距柱底2/3高度处，上层各柱的反弯点位置在层高的1/2处；（4）梁端弯矩可由节点平衡条件求出。18、什么叫柱的抗侧移刚度（抗侧刚度）？如何确定Dij？ 答：根据计算假定（2）可得，同层各柱顶的侧移相等，则各柱剪力与柱的抗侧刚度Dij成正比。（1）柱的抗侧刚度Dij的概念：是表示柱顶产生单位水平侧移（）时，在该柱柱顶所需施加的水平集中力，用Dij表示。（2）柱的抗侧刚度的确定：由结构力学知： 19、什么叫D值法？它对反弯点法修正了什么？答：当框架柱的线刚度较大；上、下层层高变化大；上、下层梁线刚度变化较大时，用反弯点法计算将会产生较大的误差，因而提出了D值法，即修正反弯点法。考虑了框架节点转动对柱的抗侧刚度和反弯点位置的影响。（1）各柱抗侧刚度D值的修正：（2）各柱反弯点高度修正：20、设计规范