第13章 钢筋混凝土多层框架结构常见问题解答
1．什么是框架结构？框架结构的特点如何？
答：框架结构是一种由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋建筑结构
框架结构的特点是：建筑平面布置灵活，可以形成较大的使用空间以满足车间、餐厅、实验室、会议室、营业室等要求。框架结构的组成简单，只有框架柱和框架梁两种基本构件组成，便于构件的标准化、定性化，可以采用装配式结构也可以采用现浇式结构。
框架结构广泛在多高层建筑中应用，它的特点是建筑平面布置灵活，可以形成较大的使用空间以满足车间、餐厅、实验室、会议室、营业室等要求。框架结构的组成简单，只有框架柱和框架梁两种基本构件组成，便于构件的标准化、定性化，可以采用装配式结构也可以采用现浇式结构。
2．框架柱常用的柱网尺寸和空间高度的范围如何？ 答：框架柱常用的柱网尺寸和空间高度的范围：
民用框架结构房屋常用的柱网尺寸一般在6～9米之间，工业建筑的柱网尺寸一般在6～12米之间。房屋使用中的空间高度要求—层高决定了柱的高度，民用框架结构房屋的层高一般在3～6米之间；工业建筑的层高一般在4～6米之间。
3．框架承重体系按结构体系承受和传递竖向荷载的方式不同可划分为哪三种类型？各有什么特点？
答：框架承重体系按结构体系承受和传递竖向荷载的方式不同一般分为横向框架承重方案，纵向框架承重方案和纵横向框架混合承重方案三种类型。
（1）横向框架承重体系
横向框架承重体系的结构布置见图13-2a。这种承重体系是将楼盖传来的竖向荷载全部由横向框架梁承担，而纵向框架梁仅承受自重和梁上维护墙体的重量。这样，横向框架梁的截面尺寸要比纵向框架梁的大，因此梁的横向框架的刚度也比较大，从而有利于提高房屋的横向侧移刚度。由于横向跨度小于纵向，故而楼板的跨度较为经济合理。
（2）纵向框架承重体系
纵向框架承重体系的结构布置见图13-2b。这种承重体系是将楼盖传来的竖向荷载全部由纵向框架梁承担，而横向框架梁仅承受自重和梁上维护墙体的重量。其优点在于开间布置比较灵活，但房屋的横向刚度较差，楼板的跨度也较大，因此在实际工程中采用较少。
（3）混合承重体系
混合承重体系的结构布置见图13-2c。这种承重体系是将楼盖传来的竖向荷载由纵横向框架梁共同承担，其优点是可以有利于抵抗来自纵横两个方向的风荷载和地震作用，框架结
构具有交好的整体工作性能。
4．房屋的变形缝依其作用的不同分为哪三种？它们各有何作用？它们的宽度一般不应小于多少？
答：房屋的变形缝依其作用的不同分为伸缩缝、沉降缝和抗震缝三种。
伸缩缝主要用来解决由于房屋过长所带来的温度应力问题，主要与房屋的长度有关，依据钢筋混凝土结构对温度的敏感性能，伸缩缝宽度一般为50毫米以上。
沉降缝主要使结构体系在不均匀的地质条件或房屋的刚度、重量分布不均匀所带来的不均匀沉降的问题。沉降缝的设置把结构划分为两个或几个均匀沉降的结构单元，避免不均匀沉降对结构受力的影响。沉降缝的宽度一般为50毫米以上，从基础开始一直沿房屋的高将结构分开。
防震缝的设置原则是将结构体系划分为两个或几个单元规则、匀称，刚度、重量分布均匀的子结构，以避免地震作用下出现扭转等复杂的结构效应。防震缝的宽度一般不应小于70毫米。
5．框架结构类型按施工方式的不同可划分为哪三种类型？它们各有何特点和适用？
答：框架结构类型按施工方式的不同，一般将框架结构分为现浇框架、预制装配式框架和现浇预制框架三种类型。
现浇式框架即梁、柱、楼盖均为现浇钢筋混凝土结构。现浇式框架结构的整体性强、抗震性能好，因此在实际工程中采用比较广泛。但现场浇筑混凝土的工作量较大。
预制装配式框架是指梁、柱、楼板均为预制，通过焊接拼装连接成的框架结构。其优点是构件均为预制，可实现标准化、工厂化、机械生产。因此，施工速度快、效率高。但整体性较差，抗震能力弱，不宜在地震区应用。
现浇预制框架是指梁、柱、楼板均为预制，在预制构件吊装就位后，对连接节点区浇筑混凝土，从而将梁、柱、楼板在连成整体框架结构。现浇预制框架既具有较好的整体性和抗震能力，又可采用预制构件，减少现场浇筑混凝土的工作量。因此它兼有现浇式框架和装配式框架的优点。但节点区现场浇筑混凝土施工复杂。
6．框架结构计算的精确法与近似的手算方法有哪些？ 答：一般《结构力学》教材中所介绍的用位移法或力法计算以及弯矩分配法、无剪力分配法、迭代法等属于精确法。框架结构的近似手算方法，包括竖向荷载作用下的分层法，水平荷载作用下的反弯点法和改进反弯点法（D值法）。
7．在框架结构内力和位移计算中考虑到现浇楼板可以作为框架梁的有效翼缘的作用，计算框架梁截面惯性矩I时应如何考虑其影响？ 答：在框架结构内力和位移计算中考虑到现浇楼板可以作为框架梁的有效翼缘的作用，计算框架梁截面惯性矩I时应考虑其影响。在框架梁两端节点附近，梁承受负弯矩，顶部的楼板受拉，楼板对梁的截面弯曲刚度影响较小；而在框架梁的跨中，梁承受正弯矩，楼板处于受压区形成T形截面梁，楼板对梁的截面弯曲刚度影响较大。为方便设计，假定梁的截面惯矩I沿轴线不变，对现浇楼盖，中框架取I=2I0，边框架取I=1.5 I0；对装配整体式楼盖，中框架取I=1.5 I0，边框架取I=1.2I0；这里I0为矩形截面梁的截面惯性矩。对装配式楼盖，则按梁的实际截面计算I。
8．框架结构在竖向荷载作用下的内力计算可近似地采用什么方法？作哪些假定？
答：框架结构在竖向荷载作用下的内力计算可近似地采用分层法。
在进行竖向荷载作用下的内力分析时，可假定：（1）作用在某一层框架梁上的竖向荷载对其他楼层的框架梁的影响不计，而仅在本楼层的框架梁以及与本层框架梁相连的框架柱产生弯矩和剪力。（2）在竖向荷载作用下，不考虑框架的侧移。
9．分层框架柱子的上下端均假定为固定端支承，而实际上，除底层往的下端外，其他各层柱端在荷载作用下均产生一定的转角，即为弹性约束支承。采用什么方法考虑支座转动的影响？
答：采用调整框架柱的线刚度来考虑支座转动的影响，其方法是：（1）除底层以外其他各层柱的线刚度均乘0.9的折减系数；（2）除底层以外其他各层柱的弯矩传递系数取为1/3。
10．框架结构在竖向荷载作用下的计算方法。 答：
框架结构在竖向荷载作用下，的计算方法：
（1）分层：分层框架柱子的上下端均假定为固定端支承，
（2）计算各个独立刚架单元：用弯矩分配法或迭代法进行计算各个独立刚架单元。。而分层计算所得的各层梁的内力，即为原框架结构中相应层次的梁的内力。
（3）叠加：在求得各独立刚架中的结构内力以后，则可将相邻两个独立刚架中同层同柱号的柱内力叠加，作为原框架结构中柱的内力。
叠加后为原框架的近似弯距图，由于框架柱节点处的弯矩为柱上下两层之和因此叠加后的弯距图，在框架节点处常常不平衡。这是由于分层计算单元与实际结构不符所带来的误差。若欲提高精度，可对节点，特别是边节点不平衡弯矩再作一次分配，予以修正。 11．反弯点法的计算假定有哪些？在什么情况下假定所引起的误差能够满足工程设计的精度要求？
答：反弯点法的计算假定：
（1）求各个柱的剪力时，假定各柱上下端都不发生角位移，即认为梁的线刚度与柱的线刚度之比为无限大；
（2）在确定柱的反弯点位置时，假定除底层以外，各个柱的上、下端节点转角均相同，即除底层外，各层框架柱的反弯点位于层高的中点；对于底层柱，则假定其反弯点位于距支座2/3层高处。
（3）梁端弯矩可由节点平衡条件求出，并按节点左右梁的线刚度进行分配。
对于层数较少，楼面荷载较大的框架结构，柱的刚度较小，梁的刚度较大，假定1与实际情
况较为符合。一般认为，当梁的线刚度与柱的线刚度之比超过3时，由上述假定所引起的误差能够满足工程设计的精度要求。
12．反弯点法的内力计算方法。 答：反弯点法的内力计算
（1） Vj——水平力∑Fi在第j层所产生的层间剪力；
设框架结构共有n层，每层内有m个柱子，将框架沿第j层各柱的反弯点处切开代以剪力和轴力，根据水平作用力的平衡条件有
nVj??Fii?jm
Vj?Vj1???Vjk???Vjm??Vjkk?1式中 ∑Fi——第j层以上所有水平作用的总和； Vj——水平力∑Fi在第j层所产生的层间剪力； Vjk——第j层第k柱所承受的剪力； m——第j层内的柱子数； n——楼层数。
（2）j楼层中任一柱k在层间剪力中分配到的剪力
Vjk?ijk?mVj ijkk?113-3）
（
（3）由假定2便可求得各柱得杆端弯矩，对于底层柱，有
Mct1k?V1k?Mcb1k对于上部各层柱，有
h13 （13-4） 2h?V1k?13tbMcjk?Mcjk?Vjkhj2
上式中的下标cjk表示第j层第k号柱，上标t、b分别表示柱的顶端和底端。
（4）在求得柱端弯矩以后，由图13-8所表示的节点弯矩平衡条件并根据假定3，即可求得
梁端弯矩：
libulM?lM?Mccib?ibrlb?? （13-5）
Mbr?iulM?Mcclib?ibrrb??lr式中 Mb、Mb——节点处左、右的梁端弯矩；
Mcu、Mcl——节点处柱上下端弯矩；
lr ib、ib—一节点左、右的梁的线刚度。
（5）以各个梁为脱离体，将梁的左右端弯矩之和除以该梁的跨长，便得梁内剪力。自上而下逐层叠加节点左右的梁端剪力，即可得到柱内轴向力。
13．反弯点法作了哪些假定？这些假定带来了哪些误差？ 答：反弯点法首先假定梁柱之间的线刚度之比为无穷大，其次又假定柱的反弯点高度为一定值，从而使框架结构在侧向荷载作用下的内力计算大为简化。
但这样做同时也带来了一定的误差，首先是当梁柱线刚度较为接近时，特别是在高层框
钢筋混凝土多层框架结构常见问题解答
