第六节 多层框架
一、多层框架体系
多层框架结构在工业建筑中用作矿井地面建筑。石油焦化结构和电子工业、机械工业的多层厂房。在民用建筑中用于停车场、办公楼等建筑。
多层框架结构型式繁多，主要分为刚架、支撑框架和简体结构等三大类。其中筒体结构主要用在高层建筑，以控制水平位移。
刚架和支撑框架结构的主要组成部分是柱与梁和与此相关的楼盖结构、支撑结构、墙板或墙架结构（图4－39）。
图4－39 多层框架结构的组成
多层框架结构的支撑体系主要有刚架式支撑（图4－40a）和桁架式支撑（图4－40b）两种。刚架式支撑是梁与柱连接全部或局部做成刚接；桁架式支撑则在多层框架结构中适当布置各种形式的支撑。刚架式支撑结构平面布置灵活，构件标准化，与桁架式支撑比较刚度较小，
材料较费，一般只用在高度较小的多层框架结构中。
二、多层框架支撑
多层框架支撑布置原则是：承受各个方向的水平荷载，保证结构的整体稳定和安装过程中的局部和整体稳定。避免结构出现较大的次应力和温度应力。支撑布置在多层框架的纵向与横向，并最好与框架主轴对称，以便承受任意方向的水平力和扭矩。
图4－40 多层框架结构支撑布置
当结构平面为正方形时，桁架式支撑可布置在房屋中央和四角（图4－41a）；在长方形平面中，桁架式支撑则宜布置在短边两端及中部，以保证短边方向的刚度，在长边方向可布置少量支撑（图4－41b）。
图4－41 多层框架的支撑平面布置
图4－42支撑结构形式
沿高度布置支撑时，最好从上到下贯通，如果桁架式支撑不能这样布置时，可将支撑移到相邻的区格中，并搭接一层以利水平力的传递。
桁架式支撑形式基本上有3种：即X形支撑、K形支撑和华伦氏有架（图 7－42）。
X形支撑是3种形式中最差的一种，因为两根交叉斜杆都必须承受全部楼层的水平力，材料用量增加，而且还有次应力。K形支撑抗挠曲比较有效，基本上无次应力。华伦氏桁架最有效，受压斜杆与柱一起参与承受垂直荷载，但分析比较困难。
三、外墙钢面板
多层框架的外墙钢面板是用钢墙板幕墙通过和框架主梁的结合而发挥加劲作用，钢墙板是同时满足建筑防水、美观和增加刚度的多功能要求的最佳方案（图4－
43）。
图4－43 外墙钢面板构造
外墙钢面板常采用喷漆的碳钢钢板，或风化后能在表面形成保护层的抗腐蚀钢板。喷漆钢板可任选色彩，丰富了建筑设计。钢面板的厚度为8~10mm，用间距为 300 mm、长度为 70~80mm的栓钉与主梁连接。为了维持钢面板的平整并易于安装，以角钢作为水平和垂直加劲肋组合件。在主梁（过梁）周围包以钢筋混凝土，使钢面板、楼板和主梁联结成整体，共同形成组合梁而增加刚度，外包钢筋混凝土兼作防火材料。
外墙钢面板配合框架，在不增加主梁截面情况下，可减少结构侧移，使所有构件均能满足强度和刚度要求，并能达到最经济的效果。
四、楼盖结构
多层框架结构中的楼盖是由主梁、次梁和楼面板组成，其中主梁、次梁为钢结构，楼面板常用钢筋混凝土板，梁和板可以分离作用或联合作用（图4－44）。
图4－44 楼盖结构的组成
钢筋混凝土板与钢梁联合作用的称为组合梁，其中混凝土翼板的有效宽度be可按下式计算（图4－44b）。
be＝b0＋b1＋b2 （7－12）
式中 b0——板托顶部宽度：当板托倾角α≥45o时，应按实际角度计算板托顶部宽度；当板托倾角α＜45o时，应按α＝45o计算板托顶部的宽度；当无板托时，则取钢梁上翼缘的宽度；
b1、b2——梁外侧和内侧的翼缘计算宽度，各取梁跨度l的l/6和翼缘板厚度hc1的6倍中较小值。此外b1尚不应超过翼板实际外伸宽度s1；b2不应超过相邻梁板托间净距1／2；中间梁，b1=b2。
组合梁受弯时其塑性中和轴可能在混凝土翼板内或在钢梁截面内，应分别计算其抗弯强度。
1．塑性中和轴在钢筋混凝土翼板内的组合梁（图4－45）