多高层钢筋混凝土房屋结构体系-框架结构体系

一、教学内容知识目标：解框架结构的布置方案；熟悉柱网布置及层高要求。能力目标：具备区分框架结构几种布置方案的能力；具备判别柱网布置及层高是否合理的能力。二、教学重难点重点：柱网布置及层高要求。难点：柱网布置及层高要求。1.

框架结构布置原则

框架结构布置主要是选择结构承重方案和确定柱在平面上的排列方式（柱网布置），这些均必须满足建筑平面及使用要求，同时也须使结构受力合理，施工简单。结构布置的一般原则包括：满足使用要求，并尽可能与建筑的平、立剖面划分相一致；满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进行；结构尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类型少。

（1）承重框架布置的基本要求在框架体系中，主要承受楼面和屋面荷载的梁称为框架梁，另一方向的梁称为连系梁。框架梁和柱组成主要承重框架，连系梁和柱组成非主要承重框架。若采用双向板，则双向框架都是承重框架。框架结构应在纵、横两个方向或多个斜交方向布置形成空间框架结构。

单跨框架的耗能能力较弱，超静定次数较少，一旦柱子出现塑性铰，出现连续倒塌的可能很大，所以，一般不宜采用单跨框架。由于框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，因此，一般应做成刚结框架结构，以保证尽可能多次超静定。为了保证纵、横两个方向都有足够的承载力和刚度，框架宜采用方形、圆形、多边形或接近方形的布置方案，使两个方向和刚度都接近。2.承重框架布置方案2.承重框架布置方案

承重框架布置方案主要有如下示意图所示三种形式：横向布置方案纵横向布置方案承重框架布置方案纵向布置方案

（1）横向布置方案：主要承重框架横向布置框架主梁沿房屋横向布置，连系梁和楼（屋）面板沿纵向布置。由于房屋纵向刚度较富裕，而横向刚度较弱，采用这种布置方案有利于增加房屋的横向刚度，提高抵抗水平作用的能力，因此在实际工程中应用较多。此种布置在结构上较为合理，在建筑上利于立面处理和室内采光。

缺点是由于主梁截面尺寸较大，当房屋需要较大空间时，其净空较小。图1横向布置方案示意图

（2）纵向布置方案：主要承重框架纵向布置框架主梁沿房屋纵向布置，楼板和连系梁沿横向布置。

其房间布置灵活，采光和通风好，利于提高楼层净高，需要设置集中通风系统的厂房常采用这种方案。但因其横向刚度较差，在民用建筑中一般采用较少。图2横向布置方案示意图

（3）纵横向布置方案：主要承重框架纵横双向布置沿房屋的纵向和横向都布置框架主梁。

采用这种布置方案，可使两个方向都获得较大的刚度，因此，柱网尺寸为正方形或接近正方形、地震区的多层框架房屋，以及由于工艺要求需双向承重的厂房常用这种方案。2.承重框架布置方案图3纵横向布置方案两个方向均有较好的抗侧刚度。框架承重方案与楼盖布置有关单向板楼盖双向板楼盖2.承重框架布置方案图5图43.柱网布置和层高

（1）柱网布置的基本要求

1）柱网布置应满足建筑功能的要求：在民用建筑中，柱网布置应与建筑隔墙布置相协调，常将柱子设在纵横墙交叉点处。

2）柱网布置应尽量简单、规则、整齐、间距适中、传力明确、受力合理（框架结构同时承受竖向荷载和水平荷载，并且在框架平面内承载能力较高）。

3）柱网布置应便于施工：设计时尽量减少构件规格，尽量使梁、板布置也简单、规则，施工方便可加快施工进度、降低工程造价。

3.柱网布置和层高图6框架结构柱网平面布置举例图7框架结构特殊柱网3.柱网布置和层高3.柱网布置和层高

（2）多层民用房屋的柱网尺寸民用建筑的柱网尺寸和层高因房屋用途不同而变化较大，但一般按300mm进级。常用跨度是4.8m、6.4m、6m、6.6m等，常用柱距为3.9m、4.5m、4.8m、6.0m、6.3m、6.6m、6.9m；常用层高为3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m。民用建筑典型的柱网布置形式有内廊式、等跨式、对称不等跨式等。

（2）多层民用房屋的柱网尺寸

1）内廊式

采用内廊式时，走廊跨度一般为2.1、2.4m、2.7m、3m。常用层高为3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m。开间方向柱距：3.3～8m，厂房一般可采用6m；

适用范围：旅馆、教学楼、办公楼、医院等。3.柱网布置和层高图8内廊式柱网示意图

（2）多层民用房屋的柱网尺寸1）等跨式柱网常用跨度有6米、7.5米、9米、12米；开间方向柱距：一般6~7.5m；适用范围：商店。图9等跨式柱网示意图3.柱网布置和层高

图10北京长富宫中心标准层结构平面图

（2）工业建筑的柱网尺寸

工业建筑典型的柱网布置形式有内廊式、等跨式、对称不等跨式等（图11）。

图11框架结构柱网布置（a）内廊式；（b）等跨式；（c）对称不等跨式3.柱网布置和层高

（2）工业建筑的柱网尺寸

1)柱网布置要求

采用内廊式布置时，常用跨度（房间进深）为6m、6.6m、6.9m，走廊宽度常用2.4m、2.7m、3m，开间方向柱距为3.6～8m。等跨式柱网的跨度常用6m、7.5m、9m、12m，柱距一般为6m。对称不等跨柱网一般用于建筑平面宽度较大的厂房，常用柱网尺寸有（5.8m＋6.2m+6.2m+5.8m）×6.0m、（8.0m+12.0m+8.0m）×6.0m、（7.5m+7.5m+12.0m+7.5m+7.5m）×6.0m等。图11框架结构柱网布置（a）内廊式；（b）等跨式；（c）对称不等跨式

（2）工业建筑的柱网尺寸

2)层高

工业建筑底层往往有较大设备和产品，甚至有起重运输设备，故底层层高一般较大。底层常用层高为4.2m、4.5m、4.8m、5.4m、6.0m、7.2m、8.4m，楼层常用层高为3.9m、4.2m、4.5m、4.8m、5.6m、6.0m、7.2m等。3.柱网布置和层高

试分析下列所给的柱网布置图是否合理？

课堂讨论练习题一、教学内容知识目标：掌握框架结构的组成；了解框架结构的特点；掌握框架结构的类型。能力目标：具备框架结构组成及特点的基本知识；能区分不同类型框架结构的特点。二、教学重难点重点：框架结构的组成及特点。难点：框架结构的类型。1.框架结构的组成

由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构称为框架结构，整幢结构都由梁、柱组成，就称为框架结构体系（图1）。图1框架结构示意图1.框架结构的组成梁一般水平布置，屋面由于排水或其它方面的要求，也可布置成斜梁(图2b)。梁柱连结处一般为刚性连接(图2a)；有时为便于施工或由于其它构造要求，也可将部分节点做成铰节点或半铰节点(图2c)。图2框架结构形式框架可以是等跨或不等跨，层高可以相等或不完全相等。有时因工艺要求而在某层抽柱或缺梁形成复式框架。但从利于结构受力的角度，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。有时由于使用功能或建筑造型上的要求，框架结构也可做成抽梁、抽柱、内收、外挑等，如图3所示。图3框架结构的变化（a）（b）（c）（d）1.框架结构的组成

（1）普通框架的特点

1）优点

框架结构体系的最大特点是承重结构和围护、分隔构件完全分开，墙只起围护、分隔作用。框架结构建筑平面布置灵活，空间划分方便，易于满足生产工艺和使用要求，构件便于标准化，具有较高的承载力和较好的整体性，因此，广泛应用于多层工业厂房及多高层办公楼、医院、旅馆、教学楼、住宅等。

2）缺点其缺点是框架结构抗侧移刚度小，在水平荷载下表现出水平位移大的特点，抗震性能较差，框架结构亦称为柔性结构。因随着房屋层数的增加，水平荷载逐渐增大，就将因侧移过大而不能满足要求，故此种结构体系的房屋层数及高度在抗震地区的应用受到限制。框架结构的适用高度为6～15层，非地震区也可建到15～20层。2.框架结构的特点

（2）异形柱框架的特点

柱截面为L形、T形、Z型或十字形（图4）的框架结构称为异形柱框架。其柱截面厚度与墙厚相同，一般为180～300mm。异形柱框架的最大优点是，柱截面宽度等于墙厚，室内墙面平整，便于布置，见图5。但其抗震性能较差，目前一般用于非抗震设计或按6、7度抗震设计的12层以下的建筑中。图4异形柱示意图图5异形柱框架结构平面图示例钢筋混凝土框架结构按施工方法可分为全现浇式框架、半现浇式框架、装配式框架和装配整体式框架。全现浇式框架装配整体式框架钢筋混凝土框架结构半现浇式框架装配式框架3.框架结构的类型

（1）全现浇框架全现浇框架的全部构件均在现场浇注。

这种形式的优点是，整体性及抗震性能好，预埋铁件少，较其它形式的框架节省钢材，建筑平面布置较灵活等；

缺点是模板消耗量大，现场湿作业多，施工周期长，在寒冷地区冬季施工困难等。对使用要求较高，功能复杂或处于地震高烈度区域的框架房屋，宜采用全现浇框架。3.框架结构的类型

（2）全装配式框架将梁、板、柱全部预制，然后在现场进行装配、焊接而成的框架称为全装配式框架。装配式框架的构件可采用先进的生产工艺在工厂进行大批量的生产，在现场以先进的组织管理方式进行机械化装配。这种形式的优点是构件质量容易保证，并可节约大量模板，改善施工条件，加快施工进度。缺点是其结构整体性差，节点预埋件多，总用钢量较全现浇框架多，施工需要大型运输和吊装机械，在地震区不宜采用。3.框架结构的类型

（3）装配整体式框架装配整体式框架是将预制梁、柱和板在现场安装就位后，再在构件连接处现浇混凝土使之成为整体而形成框架。与全装配式框架相比，装配整体式框架保证了节点的刚性，提高了框架的整体性，省去了大部分的预埋铁件，节点用钢量减少。

缺点是增加了现场浇筑混凝土量。3.框架结构的类型

（4）半现浇框架这种框架是将房屋结构中的梁、板和柱部份现浇，部