多层框架结构的组成与布置方法的探讨:多层框架结构的平面布置原则是什么

　　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――支撑、框架――剪力墙、框架――筒体等结构体系。多层框架结购广泛应用于办公楼、旅馆、住宅、厂房、仓库等民用和工业建筑中。本文主要探讨多层框架的结构组成及布置方法。
　　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，结构的横向刚度较好，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。
　　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。
　　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，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，再现浇部分混凝土，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，在罕遇水平地震作用下，填充墙也能对防止倒塌起积极的作用。
　　
　　2.多层框架结构的布置方法
　　2.1柱网布置
　　柱网是竖向承重构件的定位轴线在平面上所形成的网格，是框架结构平面的“脉络”。框架结构的柱网布置既要满足建筑平面布置和生产工艺的要求，又要使结构受力合理，构件种类少，施工方便。此外，柱网布置应力求避免凹凸曲折和高低错落。
　　 2.1.1 柱网布置应满足生产工艺的要求 在多层工业厂房设计中，生产工艺的要求是厂房平面设计的主要依据，主要有内廊式、统间式、大跨度式等几种。与此相应，柱网布置方式可分为内廊式、等跨式、对称不等跨式等几种。
　　2.1.2 柱网布置应满足建筑平面布置的要求 在民用建筑中，柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调。
　　例如，在旅馆建筑中，建筑平面一般布置成两边为客房、中间为走道。这时，柱网布置可有两种方案：一种是将柱子布置在走道两侧，即走道为一跨，客房与卫生间为一跨；另一种：是将柱子布置在客房与卫生间之间，即将走道与两侧的卫生间并为一跨，边跨仅布置客房。
　　2.1.3 柱网布置要使结构受力合理 多层框架主要承受竖向荷载。柱网布置时，应考虑到结构在竖向荷载作用下内力分布均匀合理，各构件材料强度均能充分利用。
　　纵向柱列的布置对结构受力也有影响，框架柱距一般可取建筑开间，如图5a所示；但当开间小，层数又少时，柱截面设计时，常按构造配筋，材料强度不能充分利用，同时过小的柱距也溲建筑平面难以灵活布置，为此可考虑柱距为两个开间。
　　 2.1.4 柱网布置应便于施工 建设设计及结构布置时均应考虑施工方便，以加快施工进度，降低工程造价。例如，对于装配式结构，既要考虑到构件的最大长度和最大重量，使之满足吊装、运输装备的限制条件，又要考虑到构件尺寸的模数化、标准化，并尽量减少规格种类，以满足工业化生产的要求，提高生产效率，现浇框架结构尽管可不受建筑模数和构件标准的限制，但结构布置亦应尽量使梁板布置篱简单、规则，以方便施工。
　　2.2承重框架的布置
　　在一般情况下，柱在两个方向均应有梁拉结，亦即沿房屋纵横方向均应布置梁系。因此，实际的框架结构是一个空间受力体系，但为计算分析方便起见，可把实际框架结构看成纵横两个万向的平面框架。沿建筑物长方向的称为纵向框架，沿建筑物短向的称为横向框架。纵向框架和横向框架分别承受各自方向上的水平力，而楼面竖向荷载则依楼盖结构布置方式而按不融的方式传递：如为现浇平板楼盖，向距离较近的梁上传递；对于预制楼盖，则传至搁置预制板的粱上。一般应该在承受较大楼面竖向荷载的方向上，布置主梁，而另一方向上则布置次梁。按框架布置方案和传力线路的不同，框架的布置方案有横向框架承重，纵向框架承重和纵横向框架双向承重等几种。
　　2.2.1 横向框架承重方案 横向框架承重方案是在横向布置框架主梁，而在纵向布置连系梁，框架在横向承受全部竖向荷载和横向水平荷载，纵向框架只承受纵向水平荷载。横向框架往往跨数少，主梁沿横向布置有利于提高横向抗侧刚度。而纵向框架则往往跨数较多，所以在纵向仅需按构造要求布置连系梁，这有利于房屋室内的采光与通风。
　　2.2.2 纵向框架承重方案 纵向框架承重方案在纵向上布置框架主梁，在横向上布置连系梁，框架纵向为主框架，承受全部竖向荷载和纵向水平荷载，横向框架只承受横向水平荷载。因为楼面荷载由纵向梁传至柱子，所以横梁高度较小，有利于设备管线的穿行；当在房屋开间方向需要较大空间时，可获得较高的室内净高；另外，当地基土的物理力学性能在房屋纵向有明显差异时，可利用纵向框架的刚度来调整房屋的不均匀沉降，纵向框架承重方案的缺点是房屋的横向刚度较差。
　　2.2.3 纵横向框架双向承重方案 纵横向框架双向承重方案是在两个方向上均需布置框架主梁以承受楼面荷载，两个方向的框架均同时承受竖向荷载和水平荷载。当楼面上作用有较大荷载，或当柱网布置为正方形或接近正方形时，常采用这种承重方案，楼面常采用现浇双向楼板或井式梁楼面。纵横向框架双向承重方案具有较好的整体工作性能，框架柱均为双向偏心受压构件，为空间受力体系。
　　2.3结构布置原则与变形缝的设置
　　变形缝有伸缩缝、沉降缝、防震缝三种。在多层及高层建筑结构中，房屋平面应力求简单、规则，尽量少设缝或不设缝。例如正方形、矩形、等边多边形、圆形和椭圆形等都是良好的平面形状。复杂的外形平面，易使房屋楼面的水平力合力中心与刚度中心偏离，使建筑结构产生扭转效应，并在平面变化转折处产生应力集中。当结构单元长度过大时，将产生较大的温度应力，并且在地震作用下，由于地基各点运动的不一致而引起上部结构的不利反应。
　　伸缩缝（也称温度缝）的设置，主要与结构的长度有关。当房屋平面尺寸过长时，为避免温度和混凝土收缩使房屋产生裂缝，必须设置伸缩缝，设置伸缩缝会导致结构局部构造复杂，施工困难等。目前，工程中常采用分阶段施工，设置后浇带并在均部构造加强的办法处理。
　　
　　3.结语
　　综上所述，要提高多层框架结构建筑的整体水平，就必须在建筑设计时，熟悉结构的各个组成部分，掌握多层框架结构的布置方法，才能有利于施工建设工作的开展。
　　
　　参考文献
　　[1] 于全. 框架剪力墙结构设计中框架剪力调整之探讨. 辽宁建材，2002年.
　　[2] 王墨耕. 新编多层及高层建筑钢筋混凝土结构设计手册. 合肥：安徽科学技术出版社，1992年.
　　
　　（作者单位：南宁市建设工程有限公司广西南宁530022）

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