框架結(jié)構是多層建筑最常用的結(jié)構形式之一，其傳輸力明確簡單，深受結(jié)構工程師歡迎�？蚣芙Y(jié)構的構件受力形式以受彎為主，桿件可以采用各種延性材料，形成鋼框架、鋼筋混凝土框架、勁性混凝土框架、木框架等多種框架形式。不論哪一種，其宏觀受力狀況是相同的。在這里，以鋼筋混凝土框架為例，闡述框架結(jié)構的各種特點。

框架結(jié)構房屋結(jié)構組成

框架結(jié)構組成包括梁、板、柱、基礎。

梁和柱子的節(jié)點是剛性節(jié)點，在個別情況下制作半鉸鏈節(jié)點。柱子的基礎大多是剛性節(jié)點的基礎，有時制作鉸鏈節(jié)點。框架結(jié)構屬于超靜態(tài)結(jié)構，在力學計算中，通常稱為剛性框架。

立柱

立柱是框架的主要承重部件、抗側(cè)向力部件，是框架的重要部件。框架結(jié)構柱多為矩形，從室內(nèi)看，一般突出在墻面上。近年來，隨著計算技術的發(fā)展，隨著對室內(nèi)空間要求的提高，異形柱逐漸流行，l、t、十形柱也被使用。在一些大型建筑中，圓柱也被使用。

梁

梁在框架中起著雙重作用，梁承接板的負荷，傳遞到柱子上，通過柱子傳遞到基礎上，另一方面梁也協(xié)調(diào)柱子的內(nèi)力，與柱子共同承擔縱向和水平負荷，在框架的各種負荷下的扭矩和剪力圖中

框架與框架之間的梁稱為聯(lián)系梁，理論上聯(lián)系梁不承擔荷載，僅僅連接框架。事實上，連接梁也應調(diào)整框架不均勻的受力作用，使框架的受力更加均衡。同時，一些聯(lián)系梁也承擔著從板上傳來的負荷。

板

板不僅是直接承擔垂直負荷的部件，對于水平負荷，板的作用也很重要。板是保證框架結(jié)構空間剛性的重要部件-板的平面內(nèi)剛性極大，甚至可以認為無限大，因此可以對各柱承擔的側(cè)向力起到整體協(xié)調(diào)的作用，有效平衡各框架之間的力不均勻。在樓梯之間，由于沒有連續(xù)的地板，空間剛度大幅度降低，必須用四角柱穩(wěn)定這個不利空間，所以很多工程師把樓梯之間的四角柱設計成比較大的尺度。

梁和板一般采用鋼筋混凝土整體澆筑，保證該空間剛性，組裝式地板不能滿足要求，因此在抗震地區(qū)需要現(xiàn)澆地板。

墻壁

框架結(jié)構的墻壁只有填充性的墻壁，即分隔和圍護的作用，不承擔重量和作用。沒有墻壁，框架結(jié)構仍然存在。因此，墻壁必須與框架可靠地連接，以免在意外受力時被甩出結(jié)構，但連接過密，必須與框架形成整體的工作系統(tǒng)，改變框架的受力狀態(tài)。

由于框架柱各自獨立地將上部負荷傳遞到地面上，可以單獨設計各個柱子的基礎，因此框架多采用柱子下面的獨立基礎。但有時由于荷載較大或地基相對軟弱，以及各個獨立基礎下的土層的差異，獨立基礎之間會形成地基的不均勻變形，從而導致地上結(jié)構的裂縫；或由于獨立基礎面積過大，在實際施工中已經(jīng)形成各個基礎的相連狀態(tài)，此時設計者也經(jīng)常選擇柱下條形基礎。

一方面，柱子下面的條形基礎可以調(diào)整柱子之間的力，基礎負荷更均勻，另一方面，條形基礎的基礎面積大于獨立基礎，有利于基礎負荷的負荷和分布，提高了基礎的整體性。條形基礎可以設計成單向平行的條形基礎，也可以設計成相互交叉形式的交叉梁式基礎，后者的整體性更好。

對于高層框架結(jié)構或地質(zhì)狀況相對較弱的區(qū)域，框架結(jié)構的基礎也可以選擇筏板式基礎-用筏板連接各柱子，協(xié)調(diào)柱子之間的作用，形成整體基礎，有利于負荷的傳遞。筏板的基礎工程非常方便，但筏板厚，混凝土用量多，選擇時要慎重。

基礎和基礎之間一般設置基礎梁，其作用是平衡柱承擔的扭矩，減少基礎因扭矩作用產(chǎn)生的偏心。

計算平面

由于框架結(jié)構的橫向柱數(shù)量少，剛度弱，同時由于計算技術的制約，傳統(tǒng)的框架結(jié)構設計多進行橫向平面結(jié)構的設計計算，使橫向梁在設計中成為框架梁。相對橫向結(jié)構的縱柱多，剛性大，一般只進行結(jié)構處理，縱向框架與框架之間連接的梁成為連接梁。但是，隨著現(xiàn)代建筑體型的復雜化和計算技術的發(fā)展，現(xiàn)代框架結(jié)構有時很難明顯區(qū)分框架梁和聯(lián)系梁。

框架結(jié)構一般采用正交矩形柱網(wǎng)的方式，整體平面也形成矩形。當然，這并不是絕對的，計算技術的發(fā)展已經(jīng)可以保證現(xiàn)代工程技術的入員，在面對任何復雜的平面時，都可以做出令人滿意的設計。

計算荷載傳遞

框架結(jié)構中，受力主要是垂直力與水平力兩類。垂直荷載源于自重、以及各種活荷載，除非特殊荷載，多數(shù)垂直荷載被設計成均布荷載，可能直接作用在框架上（樓板搭載框架梁上），也可能通過其他構件（次梁）以集中荷載的方式傳遞至框架上（樓板搭在非框架梁的次梁上，再由次梁傳遞至框架梁上）�？蚣芙Y(jié)構的垂直負荷由梁板系統(tǒng)承擔，進而傳遞給柱子，從柱子傳遞給基礎。

水平負荷主要由風和地震的作用產(chǎn)生。地板承擔建筑物的主要重量，地震時地板高度會產(chǎn)生巨大的地震力，因此一般將水平地震負荷簡化為地板高度的水平集中力�？蚣艹袚�的風力作用在建筑物的側(cè)壁上，通過側(cè)壁傳遞到承擔墻壁的框架梁上，因此風力負荷對框架也可以簡化為集中作用。也就是說，水平負荷作用的簡化結(jié)構是作用于各層高的水平集中負荷。

框架結(jié)構的內(nèi)力圖

從內(nèi)力圖可以看出，框架結(jié)構的梁、柱共同協(xié)調(diào)受力，等跨結(jié)構的中柱在垂直負荷的作用下，不承擔扭矩，其他情況下，柱必須彎曲。這對頂柱來說，軸向作用的負荷小，扭矩作用更加明顯。

框架結(jié)構的計算方法簡述

在實際工程設計中，框架結(jié)構的內(nèi)力基本上由計算機精確分析完成。但是，手工算法也有時被采用，主要是對簡單的框架進行初步分析，理解手工算法，把握框架結(jié)構的力學概念和結(jié)構結(jié)構是很重要的。

1.縱向負荷作用下的近似計算-分層計算法。

根據(jù)正確的分析法和矩圖，在垂直負荷的作用下，多層跨框架側(cè)移小，各層負荷對其他層部件的內(nèi)力影響也小，因此在計算中可以簡化。分層算法的基本假設是，在垂直負荷的作用下，可以忽視框架的側(cè)向位移，忽視本層梁的垂直負荷對其他各層梁的內(nèi)力的影響。此時，多層框架可以通過單層框架解決，在誤差允許的范圍內(nèi)大大簡化了計算過程。

2.水平負荷作用下的近似計算-反彎點法。

框架結(jié)構受到的水平負荷(地震力、風力)可以簡化為節(jié)點的水平集中力。在集中力的作用下，框架梁、柱彎矩圖均為直線，部件有彎曲點-彎曲矩為0的點。如果能夠追求反向彎曲點的位置和反向彎曲點的剪切力，則可以追求框架梁、柱的內(nèi)力圖。

框架梁線剛度與柱線剛度之比大于3時，框架上部各層節(jié)點的實測角度小，可在計算中簡化和忽視。在計算中，在確定各柱之間的剪力分配時，如果認為框架梁的線剛度與柱的線剛度之比無限大，則上下柱端只有側(cè)移而沒有轉(zhuǎn)角，在確定同一柱中各端的側(cè)移相等的各柱的反轉(zhuǎn)點位置時，除了下層以外，認為各柱的上下角相等。這樣，工作點的位置確定在柱子的中部，采用剪力分配法，可以尋求框架結(jié)構的內(nèi)力圖。(剪切力分配法見排架部分)

3.在水平負荷作用下改善反彎點法-D值法。

改進的反彎點法是在分析多層框架受力和變形特征的基礎上，提出修正柱的抗側(cè)移剛度和調(diào)整反轉(zhuǎn)點高度的方法。修正后柱的抗側(cè)移剛度用d表示，稱為d值法。

其兩個改進是:一個是增加柱子的側(cè)移剛度修正系數(shù)，反映了節(jié)點旋轉(zhuǎn)降低柱子抵抗側(cè)移的能力，根據(jù)梁柱線剛度比值可以計算柱子的側(cè)移剛度；二是調(diào)整彎曲點的高度，經(jīng)分析，拄的彎曲點的高度與柱子的上下兩端的角度有關，柱子的彎曲點不一定位于柱子的中心高度。

根據(jù)d值法，可以更準確地分析框架結(jié)構在側(cè)向力作用下的變形和受力。

框架設計概念原則

框架結(jié)構屬于高次超靜態(tài)結(jié)構，計算復雜，可依靠計算機進行精確分析，但必須基于概念設計。對于框架結(jié)構設計，其概念原則包括:

強柱弱梁、強節(jié)弱桿、強剪弱彎曲、強壓弱彎曲

這是從破壞的延展性和相對脆性的角度和重要性兩個方面考慮的結(jié)果。

強柱弱梁-在結(jié)構破壞過程中，柱的破壞會導致整體或局部結(jié)構的崩潰，因此必須更加堅固地設計柱的相對梁，由于其故障一般不會導致整體結(jié)構的問題，因此相對次要。此外，柱子的破壞可能會出現(xiàn)相對脆性的情況，梁的破壞一般是延性的，因此柱子的設計必須選擇更高的可靠性。

強節(jié)弱桿-節(jié)點與部件的設計關系。這一方面是節(jié)點是部件的聯(lián)系，節(jié)點的破壞比部件的破壞嚴重得多，另一方面，在現(xiàn)代的設計計算理論中，部件的設計已經(jīng)成熟，節(jié)點的設計還沒有完善的理論。

強剪弱彎-與彎曲的破壞過程相比，部件的剪切破壞過程表現(xiàn)出相對脆性，而且剪切計算的計算公式也表現(xiàn)出更多的經(jīng)驗性而不是理論性，防止剪切破壞是防止整個結(jié)構破壞的重點之一。

強壓弱拉伸-破壞結(jié)構更多拉伸特征是設計的關鍵之一。鋼筋混凝土結(jié)構的壓力破壞是混凝土的破壞，是脆性的拉伸破壞是鋼筋的屈服破壞，是延性的。因此，設計者希望將結(jié)構設計成以拉伸破壞為特征的系統(tǒng)。