建筑物的框架结构有哪些受力特点?

如题所述

框架结构承受的作用包括竖向荷载、水平荷载和地震作用。竖向荷载包括结构自重及楼(屋)面活荷载,一般为分布荷载,有时有集中荷载;水平荷载为风荷载;地震作用主要是水平地震作用。框架结构是一个空间结构体系,沿房屋的长向和短向可分别视为纵向框架和横向框架。

纵、横向框架分别承受纵向和横向水平荷载。而竖向荷载传递路线则根据楼(屋)盖布置方式而不同,现浇平板楼(屋)盖主要向距离较近的梁上传递,预制板楼盖传至支承板的梁上。在多层框架结构中,影响结构内力的主要是竖向荷载,而结构变形则主要考虑梁在竖向荷载作用下的挠度,一般不必考虑结构侧移对建筑物的使用功能和结构可靠性的影响。随着房屋高度增大,增加最快的是结构位移,弯矩次之。

因此在高层框架结构中,竖向荷载的作用与多层建筑相似,柱内轴力随层数增加而增加,而水平荷载的内力和位移则将成为控制因素。同时,多层建筑中的柱以轴力为主,而高层框架中的柱受到压、弯、剪的复合作用,其破坏形态更为复杂。框架结构在水平荷载作用下的受力变形特点。其侧移由两部分组成:第一部分侧移由柱和梁的弯曲变形产生。柱和梁都有反弯点,形成侧向变形。框架下部的梁、柱内力大,层间变形也大,越到上部层间变形越小。第二部分侧移由柱的轴向变形产生。在水平力作用下,柱的拉伸和压缩使结构出现侧移。这种侧移在上部各层较大,越到底部层间变形越小。在两部分侧移中第一部分侧移是主要的,随着建筑高度加大,第二部分变形比例逐渐加大。结构过大的侧向变形不仅会使人不舒服,影响使用;会使填充墙或建筑装修出现裂缝或损坏;还会使主体结构出现裂缝、损坏,甚至倒塌。

因此,高层建筑不仅需要较大的承载能力,而且需要较大的刚度。框架抗侧刚度主要取决于梁、柱的截面尺寸。通常梁、柱截面惯性矩小,侧向变形较大,所以称框架结构为柔性结构。虽然通过合理设计,可以使钢筋混凝土框架获得良好的延性,但由于框架结构层间变形较大,在地震区,高层框架结构容易引起非结构构件的破坏。这是框架结构的主要缺点,也因此限制了框架结构的使用高度。

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