文档介绍：框架结构设计
结构布置
框架结构布置主要是确定柱在平面上的排列方式(柱网布置)和选择结构承重方案,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。
柱网和层高
民用建筑柱网和层高根据建筑使用功能确定。目前,住宅、宾馆和办公楼柱网可划分为小柱网和大柱网两类。小柱网指一个开间为一个柱距[图 (a,b)],柱距一般为 ,,;大柱网指两个开间为一个柱距[(c)],柱距通常为 ,,,。常用的跨度(房屋进深)有:,,,,,。
宾馆建筑多采用三跨框架。有两种跨度布置方式:一种是边跨大、中跨小,可将卧室和卫生间一并设在边跨,中间跨仅作走道用;另一种则是边跨小、中跨大,将两边客房的卫生间与走道合并设于中跨内,边跨仅作卧室,如北京长城饭店[图 (b)]和广州东方宾馆[图 (c)]。
办公楼常采用三跨内廊式、两跨不等跨或多跨等跨框架,如图 (a),(b),(c)。采用不等跨时,大跨内宜布置一道纵梁,以承托走道纵墙。
(1)横向框架承重。主梁沿房屋横向布置,板和连系梁沿房屋纵向布置[图 (a)]。由于竖向荷载主要由横向框架承受,横梁截面高度较大,因而有利于增加房屋的横向刚度。这种承重方案在实际结构中应用较多
框架结构的承重方案
(2)纵向框架承重。主梁沿房屋纵向布置,板和连系梁沿房屋横向布置[图 (b)]。这种方案对于地基较差的狭长房屋较为有利,且因横向只设置截面高度较小的连系梁,有利于楼层净高的有效利用。但房屋横向刚度较差,实际结构中应用较少。
(3)纵、横向框架承重。房屋的纵、横向都布置承重框架[图 (c)],楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖。当柱网平面为正方形或接近正方形、或当楼盖上有较大活荷载时,多采用这种承重方案。
以上是将框架结构视为竖向承重结构(vertical load-resisting structure)来讨论其承重方案的。框架结构同时也是抗侧力结构(lateral load-resisting structure),它可能承受纵、横两个方向的水平荷载(如风荷载和水平地震作用),这就要求纵、横两个方向的框架均应具有一定的侧向刚度和水平承载力。因此,《高层规程》规定,框架结构应设计成双向梁柱抗侧力体系,主体结构除个别部位外,不应采用铰接。
在框架结构布置中,梁、柱轴线宜重合,如梁须偏心放置时,梁、柱中心线之间的偏心距不宜大于柱截面在该方向宽度的 1/4。如偏心距大于该方向柱宽的 1/4 时,可增设梁的水平加腋(图 )。试验表明,此法能明显改善梁柱节点承受反复荷载的性能。
梁水平加腋厚度可取梁截面高度,其水平尺寸宜满足下列要求: bx / lx ≤ 1/2 , bx / bb ≤ 2/3 , bb + bx + x ≥ bc/2 式中符号意义见图。
在框架结构设计中,应首先确定构件截面尺寸及结构计算简图,然后进行荷载计算及结构内力和侧移分析。
框架结构的计算简图
梁、柱截面尺寸
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,以后进行承载力、变形等验算,检查所选尺寸是否合适。
梁、柱截面尺寸
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,以后进行承载力、变形等验算,检查所选尺寸是否合适。
梁截面尺寸确定
框架结构中框架梁的截面高度hb可根据梁的计算跨度lb、活荷载大等,按hb = (1/18~1/10)lb确定。为了防止梁发生剪切脆性破坏,hb不宜大于1/4净跨。主梁截面宽度可取bb = (1/3~1/2)hb,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。
柱截面尺寸
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。即

式中 Ac为柱截面面积;N为柱所承受的轴向压力设计值;Nv为
根据柱支承的楼面面积计算由重力荷载产生的轴向力值;
荷载的荷载分项系数平均值;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;fc为混凝土轴心抗压强度设计值。
~≥ N / Ac fc
N =