框架结构是高层建筑最常见的结构形式之一,其传送力确立简易,备受结构设计师热烈欢迎。框架结构的预制构件承受力方式以弯折为主导,预制构件可选用各种各样延展性原材料,产生钢框架、混凝土结构框架、超强力混泥土框架、木框架等多种多样框架方式。无论哪一种,它的宏观经济承受力是一样的。在这儿,以混凝土结构框架为例子,论述框架结构的各种各样特性。
框架结构建筑结构构成
框架结构构成包含梁、板、柱、基础。
梁和柱子的连接点是刚连接点,在个别情况下制做半门铰链连接点。柱子的基础大多数是刚度连接点的基础,有时候制做门铰链连接点。框架结构归属于超静态数据构造,在结构力学测算中,一般 称之为刚度框架。
柱
柱是框架的关键载重构件、抗侧面力构件,是框架的关键构件。框架结构柱多见矩形框,从房间内看,一般突显在墙壁上。近些年,伴随着建筑科学的发展趋势,伴随着对室内空间设计规定的提升,异形柱慢慢时兴,l、t、十形柱也被应用。在一些大中型工程建筑中,圆柱体也被应用。
梁
梁在框架中起着双向功效,梁承担板的负荷,传送到柱子上,根据柱子传送到基础上,梁也融洽柱的内功,与柱子担负竖向和水准负荷
框架与框架中间的梁称之为联接梁,理论上联接梁不担负负荷,只联接框架。实际上,联接梁也应调节框架不匀称的承受力功效,使框架的承受力更为平衡。另外,一些联络梁也担负着从板上传出的负荷。
板
板不但是立即担负竖直负荷的构件,针对水准负荷,板的功效也很重要。板是确保框架结构室内空间刚度的关键构件-板的平面图内刚度巨大,乃至能够觉得无穷大,因而能够对各柱担负的侧面力具有总体融洽的功效,合理均衡各框架中间的力不匀称。在室内楼梯中间,因为沒有持续的木地板,室内空间弯曲刚度大幅度减少,务必用四角柱平稳这一不好室内空间,因此 许多 技术工程师把室内楼梯中间的四角柱设计方案成较为大的限度。
梁和板一般选用混凝土结构总体混凝土浇筑,确保该室内空间刚度,拼装式木地板不可以符合要求,因而针对抗震等级地域,如今必须混凝土浇筑木地板。
墙
框架结构的墙仅有添充性的墙,即隔开和围护结构的功效,不担负净重和功效。沒有墙面,框架结构依然存有。因而,墙面务必与框架靠谱地联接,以防在出现意外承受力时被甩出来构造,但联接太密,务必与框架产生总体的工作中系统软件,更改框架的承受力情况。
框架柱分别单独地将上端负荷传送到路面上,因而能够独立设计方案每个柱子的基础,因此 框架多选用柱子下边的单独基础。可是,因为负荷大或是基础较为弱,及其每个单独基础下的土壤层差别,单独基础中间会产生基础的不匀称形变,进而造成路面构造的缝隙,或是因为单独基础总面积过大,在具体施工现场早已产生每个基础的联接情况,设计师也常常挑选柱下的条型基础。
一方面柱子下边的条型基础能够调节柱子中间的能量,基础负荷更匀称,另一方面条型基础的基础总面积超过单独基础,有益于基础负荷的负荷和遍布,提升了基础的全面性。条型基础能够设计方案成单边平行面的条型基础,还可以设计方案成互相交叉式方式的交叉式梁式基础,后面一种的全面性更强。
针对高层住宅框架结构,或是地质学情况较为弱的地区,框架结构的基础还可以挑选筏平板式基础——用筏板联接各柱子,融洽柱子中间的功效,产生总体的基础筏板的基础工程项目十分便捷,但筏板厚,混泥土使用量多,挑选时要谨慎。
基础与基础中间一般设定基础梁,其功效是均衡柱担负的扭距,降低基础因扭距功效造成的轴力。
测算平面图
框架结构横柱总数少,弯曲刚度弱,另外因为建筑科学的牵制,传统式框架结构设计方案多开展横着平面图构造的设计方案测算,使承重梁在设计方案中变成框架梁。相对性横着构造的纵柱多,刚度大,一般只开展构造解决,竖向框架与框架中间联接的梁成为联接梁。可是,伴随着现代主义建筑身型的复杂和建筑科学的发展趋势,当代框架结构有时候难以显著区别框架梁和联络梁。
框架结构一般选用正交和矩形框柱网的方法,总体平面图也产生矩形框。自然,这并并不是肯定的,建筑科学的发展趋势早已能够确保当代工程设计的入员,在应对一切繁杂的平面图时,都能够作出比较满意的设计方案。
测算荷载传送
框架结构中,承受力关键有竖直力和水准力二种。竖直负荷来源于自身重量和各种各样活荷载,除非是独特荷载,不然大部分竖直荷载被设计方案成匀称的布荷载,很有可能立即功效于框架(木地板荷载框架梁),也很有可能根据别的构件(框架梁)以集中化荷载的方法传送到框架(木地板是是非非框架梁的框架梁,从框架梁传送到框架梁)。框架结构的竖直负荷由梁护栏板系统软件担负,从而传送给柱子,从柱子传送给基础。
水准负荷主要是由风和地震灾害的功效造成的。木地板担负房屋建筑的关键净重,地震灾害时木地板高宽比会造成极大的地震灾害力,因而一般将水准地震灾害负荷简单化为木地板高宽比的水准平衡力。框架担负的风速功效在房屋建筑的外壁上,根据外壁传送到担负墙面的框架主梁,因而风速负荷对框架还可以简单化为集中化功效。换句话说,水准负荷功效的简单化构造是功效于各楼高的水准集中化负荷。
框架结构的内试图
从内试图能够看得出,框架结构的梁、柱一同融洽承受力,跨构造的中柱在竖直负荷的功效下,不担负扭距这对顶柱而言,轴径功效的负荷小,扭距功效更为显著。
框架结构的计算方式概述
在具体的建筑工程设计中,框架结构的内功大部分是用电脑精准剖析进行的。可是,手工制作优化算法也有时候被选用,主要是对简易的框架开展基本剖析,了解手工制作优化算法,掌握框架结构的结构力学定义和构造构造是很重要的。
1.在竖直负荷功效下的近似计算-层次测算法。
依据恰当的分析方法和扭距图,在竖直负荷的功效下,双层跨框架侧移小,各层负荷对别的层构件的内功危害也小,因而在预估中能够简单化。层次优化算法的基础假定是,在竖直负荷的功效下,能够忽略框架的侧面偏移,忽略本层梁的竖直负荷对别的各层梁的内功的危害。这时,双层框架能够根据单面框架处理,在确定误差容许的范畴内大大简化了测算全过程。
2.水准负荷功效下的近似计算-反弯点法。
框架结构遭受的水准负荷(地震灾害力、风速)能够简单化为连接点的水准平衡力。在集中化力的作用下,框架梁、柱轴力图均为平行线,构件有弯折点-弯折矩为0的点。假如可以追求完美反方向弯折点的部位和反方向弯折点的剪切应力,则能够追求完美框架梁、柱的内试图。
框架梁线刚度与柱线刚度之比超过3时,框架上端各层连接点的评测视角小,可在预估中简单化和忽视。在预估中,在明确各柱中间的剪应力分派时,假如觉得框架梁的线刚度与柱的线刚度之比无穷大,则左右柱端仅有侧移而沒有拐角,在明确同一柱中各端侧移相同的各柱的翻转点部位时,除开下一层之外,觉得各柱的左右角相同。那样,工作中点的部位明确在柱子的中间,选用剪应力分派法,能够寻找框架结构的内试图。(剪切应力分派法见排架一部分)
板
3.在水准负荷功效下改进弯折点法-D值法。
改善的翻转点法是在剖析双层框架承受力和形变特点的基础上,明确提出调整柱的抗侧移弯曲刚度和调节翻转点高宽比的方式。调整后柱的抗侧移弯曲刚度用d表明,称之为d值法。
其2个改善是:一个是提升柱子的侧移弯曲刚度修正系数,体现了连接点转动减少柱子抵御侧移的工作能力,能够依据梁柱线的刚度比来测算柱子的侧移弯曲刚度的二个是调节转折点的高宽比,依据剖析,拄的转折点的高宽比与柱子的左右两边的拐角的大小相关,柱子的转折点不一定在柱子的管理中心高宽比。
依据d值法,能够更精确地剖析框架结构在侧面力下的形变和承受力。
框架设计理念标准
框架结构归属于高級超静态数据构造,测算繁杂,能够利用计算机开展恰当的剖析,但务必根据设计概念。框架结构设计概念标准以下:
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强柱弱梁、强节弱杆、强剪弱弯折、断气刹弱拉申
是以破坏的可塑性和相对性延性的视角和必要性2个层面考虑到的結果。
强柱弱梁-在构造破坏全过程中,柱的破坏会造成总体或部分构造的奔溃,因而务必更为平稳地设计方案柱的相对性梁,因为其常见故障不容易造成总体构造的难题,因而相对性主次。除此之外,柱子的破坏很有可能会出現相对性延性的状况,梁的破坏一般是延展性的,因而柱子的设计方案务必挑选高些的稳定性。
强节弱杆-连接点与构件的设计方案关联。这一方面是连接点是构件的联络,连接点的破坏比构件的破坏比较严重得多,另一方面,在当代的设计方案测算基础理论中,构件的设计方案早已完善,连接点的设计方案都还没健全的基础理论。
强剪弱弯——相曲的破坏全过程对比,构件的视频剪辑破坏全过程主要表现出相对性延性,并且视频剪辑测算的计算方法也主要表现出大量的经验型,而不是逻辑性,视频剪辑破坏是避免 全部构造破坏的关键之一。
断气刹弱拉申-破坏构造大量拉申特点是设计方案的重要之一。混凝土结构构造的工作压力破坏是混泥土的破坏,是延性的拉申破坏是建筑钢筋的妥协破坏,是延展性的。因而,设计师期待将总体设计成以拉申破坏为特点的系统软件。
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