浅谈框架结构的特点与设计文献综述

 2022-06-12 20:24:22

浅谈框架结构的特点与设计

摘要:本文主要介绍了框架结构的一般特点,通过与剪力墙结构的对比,从力学的角度说明其优缺点和适用范围。并简单介绍了框架结构的设计思路和要求,是一篇综述性的文章。

关键词:框架结构;剪力墙结构;特点;适用性;结构设计

框架结构是由众多梁与柱连接构成框架共同承受房屋建筑全部荷载的一种结构体系。其承受的荷载包括水平荷载和竖向荷载。结构中的房屋墙体除了自重之外不承重,仅仅起围护和分隔的作用,区别于剪力墙;一般用轻质的板材砌筑或装配,以减轻自重,如预制加气混凝土、空心砖、多孔砖、陶粒等材料。梁、柱的连接方式有刚接和铰接,其原料包括钢筋混凝土、钢材和木材等。

1框架结构的分类

框架结构按其跨数分有单跨、多跨;按层数分有单层、多层;按立面构成分有对称、不对称;按所用材料分有钢框架、混凝土框架、木结构框架、混合框架等。其中混凝土框架和钢框架最为常用。混凝土框架按施工方式的不同又可分成现浇式、装配式、整体装配式,也可根据需要施加预应力。装配式混凝土框架、装配整体式混凝土框架及钢框架适合大规模工业施工,效率高,工程质量好。

2框架结构的特点

框架结构应用广泛,具有很多优点。其结构布置十分灵活,容易满足建筑功能和生产工艺上的各种要求,可以设置隔断墙灵活地分隔空间,配合建筑平面布置,也有利于安排较大的建筑空间。框架结构的设计较为简单,造价较低。同时框架结构的自重较轻,且节省材料。框架结构的梁、柱等构件可以按照工程实际设计成不同的形状,可以实现标准化,缩短工期。且经过合理的设计处理,框架结构可以具有较好的延性和抗震性能。

但是,框架结构也有很明显的缺点:框架结构自身的柔性较大,抗侧力能力很弱,因此在承受水平荷载时,会产生较大的水平位移。例如风荷载和水平方向的地震作用,一旦框架结构的层数较高或是水平荷载较大时,结构的变形会引起非结构构件的严重破坏,如上述轻质填充墙。框架结构的水平位移主要有两部分;一是梁、柱的弯曲变形产生的水平位移,从下到上层间位移逐渐减小,位移曲线为剪切型,是主要的水平位移;二是柱的轴向变形产生的水平位移,位移曲线为弯曲型,从下到上层间位移逐渐增大。因此,为了使框架结构的抗侧力满足设计要求,不得不增大柱截面和增加配筋,从而增加原材料的消耗和造价,同时对于框架结构原本的结构布置灵活的优点也会有所限制,减小使用面积,影响建筑平面的合理布置。因此,一般框架结构的层数不超过15层,在超高层建筑中一般不采用框架结构。

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