框架结构是多层建筑最常用的结构形式之一，其传输力明确简单，深受结构工程师欢迎。框架结构的构件受力形式以受弯为主，杆件可以采用各种延性材料，形成钢框架、钢筋混凝土框架、劲性混凝土框架、木框架等多种框架形式。不论哪一种，其宏观受力状况是相同的。在这里，以钢筋混凝土框架为例，阐述框架结构的各种特点。

框架结构房屋结构组成

框架结构组成包括梁、板、柱、基础。

梁和柱子的节点是刚性节点，在个别情况下制作半铰链节点。柱子的基础大多是刚性节点的基础，有时制作铰链节点。框架结构属于超静态结构，在力学计算中，通常称为刚性框架。

立柱

立柱是框架的主要承重部件、抗侧向力部件，是框架的重要部件。框架结构柱多为矩形，从室内看，一般突出在墙面上。近年来，随着计算技术的发展，随着对室内空间要求的提高，异形柱逐渐流行，l、t、十形柱也被使用。在一些大型建筑中，圆柱也被使用。

梁

梁在框架中起着双重作用，梁承接板的负荷，传递到柱子上，通过柱子传递到基础上，另一方面梁也协调柱子的内力，与柱子共同承担纵向和水平负荷，在框架的各种负荷下的扭矩和剪力图中

框架与框架之间的梁称为联系梁，理论上联系梁不承担荷载，仅仅连接框架。事实上，连接梁也应调整框架不均匀的受力作用，使框架的受力更加均衡。同时，一些联系梁也承担着从板上传来的负荷。

板

板不仅是直接承担垂直负荷的部件，对于水平负荷，板的作用也很重要。板是保证框架结构空间刚性的重要部件-板的平面内刚性极大，甚至可以认为无限大，因此可以对各柱承担的侧向力起到整体协调的作用，有效平衡各框架之间的力不均匀。在楼梯之间，由于没有连续的地板，空间刚度大幅度降低，必须用四角柱稳定这个不利空间，所以很多工程师把楼梯之间的四角柱设计成比较大的尺度。

梁和板一般采用钢筋混凝土整体浇筑，保证该空间刚性，组装式地板不能满足要求，因此在抗震地区需要现浇地板。

墙壁

框架结构的墙壁只有填充性的墙壁，即分隔和围护的作用，不承担重量和作用。没有墙壁，框架结构仍然存在。因此，墙壁必须与框架可靠地连接，以免在意外受力时被甩出结构，但连接过密，必须与框架形成整体的工作系统，改变框架的受力状态。

由于框架柱各自独立地将上部负荷传递到地面上，可以单独设计各个柱子的基础，因此框架多采用柱子下面的独立基础。但有时由于荷载较大或地基相对软弱，以及各个独立基础下的土层的差异，独立基础之间会形成地基的不均匀变形，从而导致地上结构的裂缝；或由于独立基础面积过大，在实际施工中已经形成各个基础的相连状态，此时设计者也经常选择柱下条形基础。

一方面，柱子下面的条形基础可以调整柱子之间的力，基础负荷更均匀，另一方面，条形基础的基础面积大于独立基础，有利于基础负荷的负荷和分布，提高了基础的整体性。条形基础可以设计成单向平行的条形基础，也可以设计成相互交叉形式的交叉梁式基础，后者的整体性更好。

对于高层框架结构或地质状况相对较弱的区域，框架结构的基础也可以选择筏板式基础-用筏板连接各柱子，协调柱子之间的作用，形成整体基础，有利于负荷的传递。筏板的基础工程非常方便，但筏板厚，混凝土用量多，选择时要慎重。

基础和基础之间一般设置基础梁，其作用是平衡柱承担的扭矩，减少基础因扭矩作用产生的偏心。

计算平面

由于框架结构的横向柱数量少，刚度弱，同时由于计算技术的制约，传统的框架结构设计多进行横向平面结构的设计计算，使横向梁在设计中成为框架梁。相对横向结构的纵柱多，刚性大，一般只进行结构处理，纵向框架与框架之间连接的梁成为连接梁。但是，随着现代建筑体型的复杂化和计算技术的发展，现代框架结构有时很难明显区分框架梁和联系梁。

框架结构一般采用正交矩形柱网的方式，整体平面也形成矩形。当然，这并不是绝对的，计算技术的发展已经可以保证现代工程技术的入员，在面对任何复杂的平面时，都可以做出令人满意的设计。

计算荷载传递

框架结构中，受力主要是垂直力与水平力两类。垂直荷载源于自重、以及各种活荷载，除非特殊荷载，多数垂直荷载被设计成均布荷载，可能直接作用在框架上（楼板搭载框架梁上），也可能通过其他构件（次梁）以集中荷载的方式传递至框架上（楼板搭在非框架梁的次梁上，再由次梁传递至框架梁上）。框架结构的垂直负荷由梁板系统承担，进而传递给柱子，从柱子传递给基础。

水平负荷主要由风和地震的作用产生。地板承担建筑物的主要重量，地震时地板高度会产生巨大的地震力，因此一般将水平地震负荷简化为地板高度的水平集中力。框架承担的风力作用在建筑物的侧壁上，通过侧壁传递到承担墙壁的框架梁上，因此风力负荷对框架也可以简化为集中作用。也就是说，水平负荷作用的简化结构是作用于各层高的水平集中负荷。

框架结构的内力图

从内力图可以看出，框架结构的梁、柱共同协调受力，等跨结构的中柱在垂直负荷的作用下，不承担扭矩，其他情况下，柱必须弯曲。这对顶柱来说，轴向作用的负荷小，扭矩作用更加明显。

框架结构的计算方法简述

在实际工程设计中，框架结构的内力基本上由计算机精确分析完成。但是，手工算法也有时被采用，主要是对简单的框架进行初步分析，理解手工算法，把握框架结构的力学概念和结构结构是很重要的。

1.纵向负荷作用下的近似计算-分层计算法。

根据正确的分析法和矩图，在垂直负荷的作用下，多层跨框架侧移小，各层负荷对其他层部件的内力影响也小，因此在计算中可以简化。分层算法的基本假设是，在垂直负荷的作用下，可以忽视框架的侧向位移，忽视本层梁的垂直负荷对其他各层梁的内力的影响。此时，多层框架可以通过单层框架解决，在误差允许的范围内大大简化了计算过程。

2.水平负荷作用下的近似计算-反弯点法。

框架结构受到的水平负荷(地震力、风力)可以简化为节点的水平集中力。在集中力的作用下，框架梁、柱弯矩图均为直线，部件有弯曲点-弯曲矩为0的点。如果能够追求反向弯曲点的位置和反向弯曲点的剪切力，则可以追求框架梁、柱的内力图。

框架梁线刚度与柱线刚度之比大于3时，框架上部各层节点的实测角度小，可在计算中简化和忽视。在计算中，在确定各柱之间的剪力分配时，如果认为框架梁的线刚度与柱的线刚度之比无限大，则上下柱端只有侧移而没有转角，在确定同一柱中各端的侧移相等的各柱的反转点位置时，除了下层以外，认为各柱的上下角相等。这样，工作点的位置确定在柱子的中部，采用剪力分配法，可以寻求框架结构的内力图。(剪切力分配法见排架部分)

3.在水平负荷作用下改善反弯点法-D值法。

改进的反弯点法是在分析多层框架受力和变形特征的基础上，提出修正柱的抗侧移刚度和调整反转点高度的方法。修正后柱的抗侧移刚度用d表示，称为d值法。

其两个改进是:一个是增加柱子的侧移刚度修正系数，反映了节点旋转降低柱子抵抗侧移的能力，根据梁柱线刚度比值可以计算柱子的侧移刚度；二是调整弯曲点的高度，经分析，拄的弯曲点的高度与柱子的上下两端的角度有关，柱子的弯曲点不一定位于柱子的中心高度。

根据d值法，可以更准确地分析框架结构在侧向力作用下的变形和受力。

框架设计概念原则

框架结构属于高次超静态结构，计算复杂，可依靠计算机进行精确分析，但必须基于概念设计。对于框架结构设计，其概念原则包括:

强柱弱梁、强节弱杆、强剪弱弯曲、强压弱弯曲

这是从破坏的延展性和相对脆性的角度和重要性两个方面考虑的结果。

强柱弱梁-在结构破坏过程中，柱的破坏会导致整体或局部结构的崩溃，因此必须更加坚固地设计柱的相对梁，由于其故障一般不会导致整体结构的问题，因此相对次要。此外，柱子的破坏可能会出现相对脆性的情况，梁的破坏一般是延性的，因此柱子的设计必须选择更高的可靠性。

强节弱杆-节点与部件的设计关系。这一方面是节点是部件的联系，节点的破坏比部件的破坏严重得多，另一方面，在现代的设计计算理论中，部件的设计已经成熟，节点的设计还没有完善的理论。

强剪弱弯-与弯曲的破坏过程相比，部件的剪切破坏过程表现出相对脆性，而且剪切计算的计算公式也表现出更多的经验性而不是理论性，防止剪切破坏是防止整个结构破坏的重点之一。

强压弱拉伸-破坏结构更多拉伸特征是设计的关键之一。钢筋混凝土结构的压力破坏是混凝土的破坏，是脆性的拉伸破坏是钢筋的屈服破坏，是延性的。因此，设计者希望将结构设计成以拉伸破坏为特征的系统。