柱和框架结构

1、3.3.13.3.1概述概述框架结构的发展： 金釭加枋木； 哥特式建筑为雏形（如巴黎圣母院），主要采用砖石材料； 铸铁使框架结构较快发展（以水晶宫为代表）。柱：柱：主要承受轴向压力，用来支承上部结构并将 荷载传至基础的竖向直杆。 压屈压屈成为其主要的受力特征，丧失稳定的压屈失效限制了柱的承受荷载的能力； 影响柱压屈失效的关键因素是长细比长细比； 稳定系数稳定系数（ 1）。 框架框架是由是由框架柱框架柱（竖向构件）和（竖向构件）和框架梁框架梁（水平（水平构件）刚性连接组成的平面结构体系。构件）刚性连接组成的平面结构体系。框架的特征：框架的特征：1 1）梁、柱连接为刚节点；）梁、柱连接为刚节点；2

2、 2）梁端受有部分固端约束的负弯矩，梁主要受弯、）梁端受有部分固端约束的负弯矩，梁主要受弯、剪和压缩作用，计算中压缩作用可不考虑；剪和压缩作用，计算中压缩作用可不考虑；3 3）柱主要受压缩和弯曲作用，剪切作用可不考虑；）柱主要受压缩和弯曲作用，剪切作用可不考虑；4 4）几何不变体系。静定和超静定。）几何不变体系。静定和超静定。 不允许采用几何可变体系。不允许采用几何可变体系。多层和高层框架结构是结构单元的叠加。必须是几何不变体系。3.3.23.3.2柱网和框架结构的平面布置柱网和框架结构的平面布置 柱网：柱网：柱在平面上排列形成的网格；由柱间梁的跨 度和柱的间距组成。柱网布局分为柱网布局分为：

3、 （1）均匀式框架构件重复布置，柱间距均等; （2）周边式同（1），周边有大体相等的柱间距；（3）错列式各柱列错开并居中布置； （4）集中式柱子相对集中，梁向两端外挑； 建筑平面上，柱网可形成正方形、矩形、圆形和半圆形、三角形、多边形、弧线形、十字形等。框架结构的布置应注意：（1）柱网布置规律且便于施工；（2）主要受力方向明确；（3）非主要受力方向处置合理；（4）框架跨度6-12m；框架间距4-6m；层高3-5m。不便于施工便于施工柱截面尺寸的估算： N重力荷载产生的轴向力设计值，可取标准值的 1.25-1.3倍； bh柱截面尺寸； fc 混凝土的抗压强度设计值； 轴压比，取0.7-0.9。另

4、外，柱截面尺寸还应符合下列要求： 最小边长不宜小于300mm； 柱净高与柱截面最大边长之比不宜小于4； 截面尺寸应以50mm为模数。几个典型部位的柱网处理方法：几个典型部位的柱网处理方法：（1）角隅处1）框架结构为单向受力体系（a、b两种）； 柱网处理，图b的比图a好 2）框架结构为双向受力体系，角隅处布置不会有异型（建筑物中有L形角隅区，宜采用正方形结构网格）；3）圆弧过渡（构件长短不一，不便于施工）；4）设置独立区域；（2）建筑平面有错位较小错移时，采用单向板和承重墙结构很方便。较小错移时，采用框架结构，柱网布置较麻烦。协调错移尺寸与柱网尺寸，能形成规则的柱网。 2）大空间放在顶层； 3）

5、大空间在中层或低层；采用现浇混凝土框架（3）小空间柱网建筑物中有特殊的大空间时 1）大空间和小柱网分开设置； （1）短柱和长柱 短柱:高度与截面尺寸相差不多的构件（H/B 4） 轴心受压承载力 P1 =fA 长柱:高度与截面尺寸相差较大的构件 轴心受压承载力 H/r柱的长细比122222222)(PArHEHArEHEIP3.3.33.3.3柱和框架结构的几个重要概念柱和框架结构的几个重要概念 建筑力学P217 （2 2）柱端支承条件、计算高度、柱的侧向支撑和柱）柱端支承条件、计算高度、柱的侧向支撑和柱 截面布置截面布置柱端支承条件（4种）：两端铰接、两端固定、一端固定一端铰接、一端固定一端自

6、由；计算高度分别为：H、0.5H、0.7H、2H承载力分别为P、4P、2P、P/4建筑力学P218 为减小柱计算高度以增大其承载力，可沿柱高设置侧向支撑。图a，y方向加侧向支撑，y方向计算高度减半，y方向承载力增加到原来的4倍，x方向未加侧向支撑，承载力不变。图b工形截面，须加侧向支撑，使柱在弱轴方向上的承载力与强轴方向相当。（3 3）框（刚）架和排架）框（刚）架和排架 框架（多高层）和门式刚架（单层）：梁柱连接节点 是刚节点，传递弯矩。 排架（单层）：排架（单层）：梁柱连接节点是铰接的，不传递弯矩。（1）分层法（竖向荷载作用下的近似内力分析）3.3.43.3.4框架结构的内力分析框架结构的内力分析分层分层- -传递传递- -组合组合（2）反弯点法（水平荷载作用下的近似内力分析）1 1）横梁刚度无限大）横梁刚度无限大2 2）各柱端同位移，柱的剪力与侧移刚度成正比）各柱端同位移，柱的剪力与侧移刚度成正比3 3）柱端弯矩由柱的剪力和反弯点位置确定；）柱端弯矩由柱的剪力和反弯点位置确定；4 4）梁端弯矩由节点力矩平衡确定；）梁端弯矩由节点力矩平衡确定；5 5）中间节点梁端弯矩按梁的转动刚度分配不平衡）中间节点梁端弯矩按梁的转动刚度分配不平衡弯矩求得。弯矩求得。（3）单层排架结构的内力分析例题3.4：框架内力分布特点：框架内力分布特点：（1）竖向荷载作用下，柱端弯