如何设计框架?基础框架结构房屋的结构组成

框架结构是多层建筑物最经常使用的结构形式之一，该结构以其传力明确而简捷的特点，被结构工程师所青睐。框架结构的构件受力形式以受弯为主，杆件可以采用各种延性材料，形成钢框架、钢筋混凝土框架、劲性混凝土框架、木框架等多种框架形式。不论哪一种，其宏观受力状况是相同的。在这里，以钢筋混凝土框架为例，阐述框架结构的各种特点。

框架结构房屋的结构组成

框架结构的组成包括梁、板、柱、以及基础。

梁与柱的节点为刚节点，个别情况下做成半铰节点。柱的基础多为刚性节点基础，有时做成铰节点。框架结构属于超静定结构，在力学计算中，通常称之为刚架。

柱

柱是框架的主要承重构件、抗侧向力构件，是框架的关键构件。框架结构的柱多为矩形，从室内看，一般突出于墙面。近几年，随着计算技术的发展，也随着入们对于室内空间要求的提高，异型柱逐渐流行，“L”、“T”、“十”形状的柱也有使用。在一些大型建筑中，圆形柱也有采用。

梁

梁在框架中起着双重作用，一方面梁承接着板的荷载，并将其传递至柱上，并进而通过柱传递至基础；另一方面，梁也在协调着柱的内力，与柱共同承担竖向与水平荷载，这在框架各种荷载作用下的弯矩与剪力图上，可以清楚地看到。

框架与框架之间的梁称为联系梁，理论上联系梁不承担荷载，仅仅连接框架。实际上，联系梁也要调整框架不均匀的受力作用，促使框架受力更加均衡。同时部分联系梁也承担着板所传来的荷载。

板

板是不仅直接承担垂直荷载的构件，而且对于水平荷载，板所起到的作用也是十分重要的。板是重要的保证框架结构空间刚度的构件——板的平面内刚度极大，甚至可以被认为是无穷大，因此可以起到对于各个柱所承担的侧向受力进行整体协调的作用，还可以有效平衡各个框架之间的受力不均匀。在楼梯间处，由于没有连续的楼板，空间刚度大大折减，要靠四角的柱来稳固这一不利空间，因此很多工程师将楼梯间四角的柱设计成相对较大的尺度。

梁与板一般采用钢筋混凝土整体浇筑，才能保证这种空间刚度，装配式楼板不能满足要求，因此对于抗震地区，现浇楼板是必须的。

墙

框架结构的墙体仅仅是填充性的墙体，即为分隔与围护的作用，不承担任何重量与作用。没有墙体，框架结构仍然存在。因此，墙体要与框架可靠的相连，防止在意外受力时被甩出结构，但又要避免连接过密而与框架形成整体工作体系，改变框架的受力状态。

由于框架柱是各自独立的将上部荷载传递至地面的，可以对于每一根柱单独设计其基础，因此框架多采用柱下独立基础。但有时由于荷载较大或地基相对软弱，以及各个独立基础下的土层的差异，独立基础之间会形成地基的不均匀变形，从而导致地上结构的裂缝；或由于独立基础面积过大，在实际施工中已经形成各个基础的相连状态，此时设计者也经常选择柱下条形基础。

一方面柱下条形基础可以调整柱之间的受力，是地基承担的荷载更加均匀，另一方面条形基础的基底面积要大于独立基础，更有利于基础对于荷载的承担与分布，提高了基础的整体性。条形基础可以设计成单向的平行的条形基础，也可以设计成相互交叉形式的交叉梁式基础，后者的整体性更好。

对于较高层的框架结构，或地质状况相对较软弱的区域，框架结构的基础也可以选择筏板式基础——以一块筏板将各个柱子连在一起，协调柱子之间的作用，形成整体性的基础，更有利于荷载的传递。筏板基础施工极为方便，但是由于筏板较为厚大，混凝土用量较多，因此在选择时宜慎重。

基础与基础之间一般设有基础梁，其作用是平衡柱所承担的弯矩，减小基础由于弯矩作用产生的偏心。

框架结构房屋的结构组成

计算平面

由于框架结构横向柱数量较少，刚度较弱，同时也由于计算技术的制约，传统的框架结构设计多进行横向平面结构的设计计算， 将横向的梁在设计中做成框架梁。而相对横向结构的纵向柱较多，刚度较大，一般仅作构造处理，纵向的框架与框架之间联结的梁，则被做成联系梁。但随着现代建筑体形的复杂化与计算技术的发展，现代框架结构有时已经很难明显的区分框架梁与联系梁了。

框架结构一般采取正交矩形柱网的方式，并在整体平面上也形成矩形。当然这并非绝对，计算技术的发展已经可以保证现代的工程技术入员，在面对任何复杂的平面时，均可以做出满意的设计。

计算荷载传递

框架结构中，受力主要是垂直力与水平力两类。垂直荷载源于自重、以及各种活荷载，除非特殊荷载，多数垂直荷载被设计成均布荷载，可能直接作用在框架上（楼板搭载框架梁上），也可能通过其他构件（次梁）以集中荷载的方式传递至框架上（楼板搭在非框架梁的次梁上，再由次梁传递至框架梁上）。框架结构的垂直荷载通过梁板体系来承担，进而传给柱，由柱传给基础。

水平荷载主要是由风与地震的作用产生的。由于楼板承担了建筑中主要的重量，地震时在楼板高度处会产生巨大的地震作用力，因此一般将水平地震荷载简化为作用在楼板高度处的水平集中力。框架所承担的风力作用在建筑物的侧墙上，进而通过侧墙传递至承担墙体的框架梁上，因此风荷载对于框架也可以简化为集中作用。也就是说，水平荷载作用的简化结构是作用于各个层高处的水平集中荷载。

框架结构的内力图

从内力图可以看出，框架结构的梁、柱是共同协调受力的，除了等跨结构的中柱在垂直荷载作用下，可以不承担弯矩以外，其他各种情况下，柱子均要受弯。这对于顶层柱来讲，由于轴向作用的荷载较小，而弯矩作用表现得就更加明暄。由于楼板承担了建筑中主要的重量，地震时在楼板高度处会产生巨大的地震作用力，因此一般将水平地震荷载简化为作用在楼板高度处的水平集中力。框架所承担的风力作用在建筑物的侧墙上，进而通过侧墙传递至承担墙体的框架梁上，因此风荷载对于框架也可以简化为集中作用。也就是说，水平荷载作用的简化结构是作用于各个层高处的水平集中荷载。