下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
多层框架的结构布置是指结构工程师在建筑设计图的基础上，根据竖向、水平荷载下的受力特征、抗震概念设计的原则等确定柱、梁、楼板的位置，并估算截面尺寸。
对于有抗震设防要求的框架结构，结构布置应重视抗震概念设计的要求，建筑结构平面布置、竖向布置应遵循外形简单、规则、对称的基本原则，并按表2.3、表2.4的规定控制结构的不规则性。框架抗侧力体系的平面布置宜规则、对称、均匀，整体性好，抗侧力体系应双向布置，且两个主轴方向的抗侧刚度宜接近。
无论房屋结构是否需要进行抗震设计，多层框架的结构布置均应遵循如下一些经长期工程实践总结的基本原则。
①宜统一柱网尺寸及层高，以减少构件种类规格，简化设计及施工。
②房屋的总长度宜控制在最大温度伸缩缝间距内。
③选择合理的基础形式，保证足够的基础埋深、基础刚度。
框架结构的柱网布置即确定平面图中的框架柱的位置（重点是纵、横两个方向的柱距，柱距即是框架梁的跨度）。柱距、层高主要由房屋使用要求决定，并应符合一定的模数。柱网平面布置应简单、规则，除满足生产工艺和建筑平面布置要求，还应使结构受力合理、施工方便。由于使用性质不同，工业建筑、民用建筑的柱网布置方法有一定差别。
（1）工业建筑的柱网及层高应满足生产工艺的要求
生产工艺是多层工业厂房建筑平面设计的主要依据。内廊式、统间式、大宽度式是较为常见的建筑平面布置类型，与其对应的柱网布置方式为内廊式、等跨式、对称不等跨式等，如图2.15所示。
图2.15 多层工业厂房柱网布置示意
内廊式建筑布置可形成较好的生产环境，工艺不互相干扰，其平面布置常采用前后两跨生产区域、中间内走廊的形式，生产区、交通区用填充墙隔开。内廊式的常用柱网尺寸为：房间进深（横向柱距）多为6.0~9.0m，走廊宽一般为2.4~3.0m，开间（纵向柱距）常为6.0m左右。
等跨式适用于生产空间大，便于布置生产流水线。如果在较大跨度中用隔墙做成内走廊，则形成对称不等跨式。这两种柱网布置的进深常采用6.0~9.0m，开间常采用6.0m左右。
工业建筑的层高一般为3.6m、3.9m、4.5m、4.8m和5.4m等。
（2）民用建筑的柱网布置、层高应满足建筑平面、建筑功能的要求
民用建筑种类多、功能要求复杂，柱网尺寸及层高难以统一，一般以300mm为模数。在住宅、旅馆、办公楼、教学楼等民用建筑中，为了减少框架柱对建筑功能的影响，柱网布置应注意与建筑隔墙布置相互协调，可尽量将柱布置在纵横建筑隔墙交叉点上，使主要建筑隔墙位于框架梁上。同时，柱网尺寸以6.0~9.0m为主，且框架梁的跨度不宜剧烈变化。
（3）柱网布置应注意结构受力合理
竖向荷载对低烈度区、非抗震多层框架受力影响较大，柱网尺寸布置应重视经济性，尽量使框架在竖向荷载作用下的内力分布均匀、合理，并充分利用构件的材料强度。例如，设防烈度低、层数少、楼面活荷载小的民用建筑中，采用较小的柱距可能使得多数柱纵筋由最小配筋率控制，很多框架梁配筋率低，材料强度无法充分利用。
（4）柱网布置应考虑施工方便
框架结构的柱网布置应考虑施工方法、设备的特点，达到加快施工进度、降低工程造价的目的，例如尽量统一柱网和层高、重复使用标准层、尽量减少构件类型和规格等。特别是对装配式结构和装配整体式结构，应考虑：预制构件的最大长度和最大重量的影响，以满足吊装、运输设备的限值；预制构件尺寸应注意模数化、标准化，以减少规格种类，满足工业化生产的要求，提高生产效率。
柱网布置完成后，用框架梁将柱相互连接起来，即形成框架结构。一般应在柱的两个主轴方向均布置框架梁，形成空间受力框架结构体系。根据竖向荷载在横向框架、纵向框架之间的分配方式不同，框架的结构布置也应不同，主要可选择横向框架承重方案、纵向框架承重方案、纵横向框架混合承重方案等，如图2.16所示。
图2.16 框架结构的三种承重方案
横向框架承重方案是楼板或次梁沿纵向布置，并搁置在横向框架上，横向框架梁承担大部分竖向荷载，因此横向框架梁的截面尺寸需相应增大，纵向框架梁的截面尺寸可相应减小。横向框架承重方案的房屋横向刚度较大、侧移较小，外纵梁高度较小，有利于室内采光与通风；横梁高度大，室内有效净空小，不利于室内纵向管道通过。
纵向框架承重方案是楼板或次梁沿横向布置，并搁置在纵向框架上，纵向框架梁承担大部分竖向荷载，因此纵向框架梁的截面尺寸需相应增大，横向框架梁的截面尺寸可相应减小。在纵向框架承重方案中，横向框架梁的高度较小，层间净空更好，有利于室内管道通过；缺点是房屋横向刚度较差、侧移大，外纵梁梁高较大，不利于开窗采光。
纵横向框架混合承重方案是楼板或次梁沿纵、横向布置，竖向荷载由横向框架梁、纵向框架梁共同承担，多在柱网接近正方形、楼面荷载较大或楼面开大洞时采用。纵横向框架混合承重方案的整体性较好，有利于抗震，也可提高竖向荷载传递的可靠性。
框架结构承受的荷载均是通过基础传递地基的，基础应具有足够的强度、刚度、耐久性。
框架结构一般采用钢筋混凝土基础，设计时选用的基础类型应合适。基础的主要类型有柱下独立基础、条形基础、十字交叉基础、片筏基础、箱形基础和桩基础等，同一结构单元的基础类型应尽量一致。
变形缝包括伸缩缝、沉降缝、防震缝3种。
由于上部结构受温度变化而伸缩，而基础基本不受温度变化的影响，故建筑物较长时将产生较显著的温度应力，设置伸缩缝可以大幅度消减由于温度变化和混凝土收缩对结构造成的危害。钢筋混凝土结构的最大伸缩缝间距取值与结构类别、房屋长度、室内还是露天有关，《混凝土结构设计规范》对此进行了规定，见表2.5。伸缩缝均设置于基础顶面以上（基础不需断开），伸缩缝的缝宽不宜小于50mm。
表2.5 钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距
单位：m
沉降缝的设置主要与基础承受的荷载及场地的地质条件有关。当房屋结构各部分的高度或质量相差悬殊，或地基土的物理力学指标相差较大时，为避免不均匀沉降过大而引起的开裂、破坏，可设置沉降缝。设置沉降缝时上部结构和基础均应断开，沉降缝的宽度不宜小于50mm。结构设计可通过梁、板悬挑的方式满足框架柱基础脱开的要求，如图2.17所示。
图2.17 沉降缝的构造方法
防震缝的设置主要与结构平面、竖向的规则性和体型的复杂性有关。应根据结构的不规则程度、地基基础条件和技术经济因素的比较分析，确定是否设置防震缝。当可设缝、可不设缝时，不设置防震缝；体型复杂的建筑并不一概提倡设置防震缝。当结构各部分的质量、刚度差别很大，或各部分采用了不同材料的构件、不同结构体系，或结构各部分存在显著错层等时，可考虑设置防震缝。防震缝应在基础、地下室以上使结构沿高度脱开，形成独立的结构单元，并使各结构单元简单规则，刚度和质量分布均匀，避免地震作用下的扭转效应过大。
为避免各结构单元在预期的地震（如中震）下相互碰撞，或减轻碰撞引起的局部损坏，从而满足小震不坏、中震不修的抗震设防目标，钢筋混凝土房屋防震缝的最小宽度应符合要求。确定防震缝的最小宽度时，应综合考虑抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差，以及可能的地震扭转效应的影响。《抗震规范》的相关规定如下：
①框架结构当高度不超过15m时，防震缝宽度不应小于100mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。
②框架-剪力墙结构房屋的防震缝宽度不应小于框架结构规定数值的70%，剪力墙结构房屋的防震缝宽度不应小于框架结构规定数值的50%，两者均不宜小于100mm。
③防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定防震缝宽度。
变形缝的设置原则是尽量少设缝或不设缝，其目的在于简化构造做法、方便施工、降低造价、增强整体性和空间刚度。可以从建筑设计、结构设计、施工等方面采取措施以防止温度变化、不均匀沉降、地震作用等引起的房屋损伤。例如，建筑设计时，可采取调整平面形状、尺寸、体型等措施；结构设计时，可采取选择节点连接方式、配置构造钢筋、设置刚性层等措施；施工方面，可采取分阶段施工、设置后浇带、做好保温隔热层等措施。当不设置防震缝时，应采取符合实际的计算模型，分析判明其应力集中、变形集中或地震扭转效应导致的易损部位，并采取相应的加强措施。
若必须设缝时，则尽量“一缝多用”，在非地震区，沉降缝可兼作伸缩缝；在地震区设置沉降缝和伸缩缝时，其宽度应符合防震缝的要求。