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时间:2018-07-07
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1、多层框架建筑结构设计探索摘要:框架结构是多层房屋的常用结构形式。在高层建筑中,框架结构单元常常与其它结构单元(支撑剪力墙、筒体)组合,构成框架一支撑、框架一剪力墙、框架一筒体等结构体系。多层框架结构广泛应用于办公楼、旅馆、住宅、厂房、仓库等民用和工业建筑中。关键词:多层;框架;建筑;结构;设计中图分类号:TU20文献标识码:A多层钢结构一般采用框架类结构体系,因此也称为多层钢框架结构。多层钢结构是工业与民用建筑中常用的结构形式,在工业建筑中用作矿井地面建筑、石油焦化结构和电子工业、机械工业的多层厂房等;在民用建筑中用于停车场、办公楼等建筑。1多层钢
2、结构类型1.1柱一支律体系多层框架梁柱节点均为铰接,而在纵向与横向沿柱高设置竖向柱间支撑,其空间刚度及抗侧力承载力均由支撑提供,适用于柱距不大而又允许双向设置支撑的建筑物,其特点是设计、制作及安装简单,承载功能明确,侧向刚度较大,用于抗侧力的钢耗量较少。1.2纯框架体系7多层框架在纵、横两个方向均为多层刚接框架,其承载能力及空间刚度均由刚接框架提供,适用于柱距较大而又无法设置支撑的建筑物,其特点为节点构造较复杂、结构用钢量较多,但使用空间较大。1.3框架一支撑体系该体系为多层框架在一个方向(多为纵向)为柱一支撑体系,另一方向(多为横向)为纯框架体系
3、的混合体系;其特点为一个方向无支撑便于生产或人流、物流等建筑功能的安排,又适当考虑了简化设计、施工及用钢量等要求,为实际工程中较多采用的体系。2多层框架结构的组成与布置2.1多层框架结构的组成框架结构由柱和梁组成。一般柱子垂直布置,梁水平布置。屋面由于排水或其它方面的要求,也可布置成斜梁。梁柱连结处一般为刚性连接。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。当梁、柱之间全部为铰接时,也称为多层排架。刚性连接的梁比普通梁式结构要节约材料,构的横向刚度较好,横梁的高度也较小,因而可增加房屋的净空,是一种比较经济的的结构形式。柱
4、支座一般为固定支座,必要时也可设计成铰支座。7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。框架结构为高次超静定结构,既承受竖向荷载,又承受侧向作用力(风荷载或地震作用等)。为利于结构受力,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。7框架结构有实腹式、格构式以及横梁为格构式、柱为实腹式的混合式框架。实腹框架梁的横截面一般为矩形或梯形截面。混凝土框架柱的截面形式常为矩形或正方形,有时由于建筑上的要求
5、,也可设计成圆形、八角形、T形等。钢框架柱的截面形式常采用H形或箱形。实腹式框架外形简捷美观,制造和施工简单,安装省工,但材料利用率低。当结构跨度较大时,可采用格构式框架。格构式框架刚度较大,用钢省,其外形与净空布置比实腹式框架灵活,但制造加工和安装较为复杂。混合式框架的目的主要是减轻横梁自重,增加结构刚度。当楼盖为现浇板时,可将楼板的一部分作为框架梁的翼缘予以考虑,即框架梁截面为T或r形;当采用预制板楼盖时,为减小楼盖结构高度,增加建筑净空,混凝土框架梁截面常为十字形或花篮形;这时也可将预制梁做成T形截面,在预制板安装就位以后,再现浇部分混凝上,
6、使后浇混凝土与预制梁共同工作即成为叠合梁,这样一方面保证了梁的有效高度和承载力,另一方面可将梁板有效地连成整体,改善结构的抗震(振)性能。预制梁可以是钢筋混凝土梁,也可以是钢梁。在框架结构中,常因功能需要而设置非承重隔墙。隔墙位置较为固定并常采用砌体填充墙。当考虑建筑功能可能变化时,也可采用轻质分隔墙,灵活分隔。砌体填充墙是在框架施工完后砌筑的,砌体填充墙的上部与框架梁底之间必须用砌块“塞紧”。墙与框架柱有两种连接方法,一种是柱与墙之间留缝,并用钢筋柔性连接,计算时不考虑填充墙对框架抗侧刚度的影响;另一种是刚性连接,在多遇水平地震作用下,框架侧向变
7、形时,填充墙起着斜压杆的作用,从而提高了框架的抗侧移能力,在罕遇水平地展作用下,填充墙也能对防止倒塌起积极的作用。2.2框架结构分类7框架结构按所用材料的不同,可分为钢结构、混凝土结构和钢骨混凝土结构。钢框架结构一般是在工厂预制钢梁、钢柱,运送到施工现场再拼装连接成整体框架,具有自重轻,抗震(振)性能好,施工速度快,机械化程度高等优点,但用钢量稍大,耐火性能差,后期维修费用高,造价略高于混凝土框架。目前钢框架在我国应用还不多。随着我国钢材产量的迅速增加,品种增多,钢结构设计和施工技术的不断提高,钢框架的运用将有良好的前景。混凝土框架结构由于其取材方
8、便,造价低廉,耐久性好,可模性好等优点,在我国得到了广泛的应用。目前我国绝大部分框架结构均为钢筋混凝土结构。为节省材料、减
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