框架結構是由許多梁和柱共同組成的框架來承受房屋全部荷載的結構。高層的民用建筑和多層的工業(yè)廠房,磚墻承重已不能適應荷重較大的要求,往往采用框架作為承重結構。房屋荷載包括人、家具、物品、機械設備的重量及樓板、墻體和本身自重等。砌在框架內(nèi)的墻,僅起圍護和分隔作用,除負擔本身自重外,不承受其他荷重。為減輕框架荷重,應盡量采用輕質(zhì)墻,如用泡沫混凝土砌塊(墻板)或空心磚砌筑。一般框架以現(xiàn)場澆筑居多,為了加速工程進度,節(jié)約模板與頂撐,也可采取部分預制(如柱)部分現(xiàn)澆(梁),或柱梁預制接頭現(xiàn)澆的施工方式。
框架結構又稱構架式結構。房屋的框架按跨數(shù)分有單跨、多跨;按層數(shù)分有單層、多層;按立面構成分為對稱、不對稱;按所用材料分為鋼框架、混凝土框架、膠合木結構框架或鋼與鋼筋混凝土混合框架等。其中最常用的是混凝土框架(現(xiàn)澆式、裝配式、整體裝配式,也可根據(jù)需要施加預應力,主要是對梁或板)、鋼框架。裝配式、裝配整體式混凝土框架和鋼框架適合大規(guī)模工業(yè)化施工,效率較高,工程質(zhì)量較好。
優(yōu)點
框架建筑的主要優(yōu)點:空間分隔靈活,自重輕,節(jié)省材料;具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點,利于安排需要較大空間的建筑結構;框架結構的梁、柱構件易于標準化、定型化,便于采用裝配整體式結構,以縮短施工工期;采用現(xiàn)澆混凝土框架時,結構的整體性、剛度較好,設計處理好也能達到較好的抗震效果,而且可以把梁或柱澆筑成各種需要的截面形狀。
缺點
框架結構體系的缺點為:框架節(jié)點應力集中顯著;框架結構的側向剛度小,屬柔性結構框架,在強烈地震作用下,結構所產(chǎn)生水平位移較大,易造成嚴重的非結構性破壞,吊裝次數(shù)多,接頭工作量大,工序多,浪費人力,施工受季節(jié)、環(huán)境影響較大;不適宜建造超高層建筑, 框架是由梁柱構成的桿系結構,其承載力和剛度都較低,特別是水平方向的(即使可以考慮現(xiàn)澆樓面與梁共同工作以提高樓面水平剛度,但也是有限的),它的受力特點類似于豎向懸臂剪切梁,其總體水平位移上大下小,但相對于各樓層而言,層間變形上小下大,設計時如何提高框架的抗側剛度及控制好結構側移為重要因素,對于鋼筋混凝土框架,當高度大、層數(shù)相當多時,結構底部各層不但柱的軸力很大,而且梁和柱由水平荷載所產(chǎn)生的彎矩和整體的側移亦顯著增加,從而導致截面尺寸和配筋增大,對建筑平面布置和空間處理,就可能帶來困難,影響建筑空間的合理使用,在材料消耗和造價方面稍高,故一般適用于建造不超過15層的房屋,超高建筑建議采用框架剪力墻結構。
應用范圍
框架結構可設計成靜定的三鉸框架或超靜定的雙鉸框架與無鉸框架。混凝土框架結構廣泛用于住宅、學校、辦公樓,也有根據(jù)需要對混凝土梁或板施加預應力,以適用于較大的跨度;框架鋼結構常用于大跨度的公共建筑、多層工業(yè)廠房和一些特殊用途的建筑物中,如劇場、商場、體育館、火車站、展覽廳、造船廠、飛機庫、停車場、輕工業(yè)車間等。