框架结构房屋的结构组成包括哪几个部分?
梁与柱的节点为刚节点,个别情况下做成半铰节点。柱的基础多为刚性节点基础,有时做成铰节点。框架结构属于超静定结构,在力学计算中,通常称之为刚架。
●柱
柱是框架的主要承重构件、抗侧向力构件,是框架的关键构件。框架结构的柱多为矩形,从室内看,一般突出于墙面。近几年,随着计算技术的发展,也随着人们对于室内空间要求的提高,异型柱逐渐流行,“L”、“T”、“十”形状的柱也有使用。在一些大型建筑中,圆形柱也有采用。
●梁
梁在框架中起着双重作用,一方面梁承接着板的荷载,并将其传递至柱上,并进而通过柱传递至基础;另一方面,梁也在协调着柱的内力,与柱共同承担竖向与水平荷载,这在框架各种荷载作用下的弯矩与剪力图上,可以清楚地看到。
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。实际上,联系梁也要调整框架不均匀的受力作用,促使框架受力更加均衡。同时部分联系梁也承担着板所传来的荷载。
●板
板是不仅直接承担垂直荷载的构件,而且对于水平荷载,板所起到的作用也是十分重要的。板是重要的保证框架结构空间刚度的构件——板的平面内刚度极大,甚至可以被认为是无穷大,因此可以起到对于各个柱所承担的侧向受力进行整体协调的作用,还可以有效平衡各个框架之间的受力不均匀。在楼梯间处,由于没有连续的楼板,空间刚度大大折减,要靠四角的柱来稳固这一不利空间,因此很多工程师将楼梯间四角的柱设计成相对较大的尺度。
梁与板一般采用钢筋混凝土整体浇筑,才能保证这种空间刚度,装配式楼板不能满足要求,因此对于抗震地区,现浇楼板是必须的。
●墙
框架结构的墙体仅仅是填充性的墙体,即为分隔与围护的作用,不承担任何重量与作用。没有墙体,框架结构仍然存在。因此,墙体要与框架可靠的相连,防止在意外受力时被甩出结构,但又要避免连接过密而与框架形成整体工作体系,改变框架的受力状态。
由于框架柱是各自独立的将上部荷载传递至地面的,可以对于每一根柱单独设计其基础,因此框架多采用柱下独立基础。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。
一方面柱下条形基础可以调整柱之间的受力,使地基承担的荷载更加均匀,另一方面条形基础的基底面积要大于独立基础,更有利于基础对于荷载的承担与分布,提高了基础的整体性。条形基础可以设计成单向的平行的条形基础,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。
对于较高层的框架结构,或地质状况相对较软弱的区域,框架结构的基础也可以选择筏板式基础——以一块筏板将各个柱子连在一起,协调柱子之间的作用,形成整体性的基础,更有利于荷载的传递。筏板基础施工极为方便,但是由于筏板较为厚大,混凝土用量较多,因此在选择时宜慎重。
基础与基础之间一般设有基础梁,其作用是平衡柱所承担的弯矩,减小基础由于弯矩作用产生的偏心。
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