钢筋混凝土设计之六框架.pptx

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1、1第三部分第三部分 钢筋混凝土多（高）层框架结钢筋混凝土多（高）层框架结构构一、多层框架结构的组成与布置一、多层框架结构的组成与布置二、框架结构内力与水平位移的近似计算方法二、框架结构内力与水平位移的近似计算方法三、多层框架内力组合三、多层框架内力组合四、无抗震设防要求时框架结构构件设计四、无抗震设防要求时框架结构构件设计五、多层框架结构基础（略）五、多层框架结构基础（略）六、现浇混凝土多层框架结构设计示例（书）六、现浇混凝土多层框架结构设计示例（书）第1页/共160页2第一节第一节 多层框架结构的组成与布置多层框架结构的组成与布置1.1.多层框架结构的组成与变形特点多层框架结构的组成与变形特

2、点2.2.框架结构布置框架结构布置第2页/共160页3第一节第一节 多层框架结构的组成与布置多层框架结构的组成与布置1.1.多层框架结构的组成与变形特点多层框架结构的组成与变形特点 1)钢筋混凝土框架结构的组成 2)框架结构类型框架结构类型 3)框架结构的变形特点框架结构的变形特点 4)框架结构体系的优缺点框架结构体系的优缺点第3页/共160页41、多层框架结构的组成与变形特点1）钢筋混凝土框架结构的组成 钢筋混凝土板（单向、双向、异形）；钢筋混凝土梁（水平向梁；斜梁；次梁、主梁）；钢筋混凝土柱（竖直柱、斜柱；框架柱、构造柱）；基础（独立、桩等）；梁、柱间刚接或少量铰接形成双向抗侧力体系；填充

3、墙不承重，内、外墙只起分隔和围护作用，影响结构侧向刚度。框架梁第4页/共160页51、多层框架结构的组成与变形特点1）钢筋混凝土框架结构的组成注意：1.荷载 竖向荷载（恒、活）+水平荷载（风、地震）2.抗竖向力体系：板+梁(主、次)+柱(框架柱、构造柱)+基础3.水平抗侧力体系：主梁(含部分板)+柱(框架柱)+基础第5页/共160页61、多层框架结构的组成与变形特点第6页/共160页71、多层框架结构的组成与变形特点第7页/共160页81、多层框架结构的组成与变形特点第8页/共160页91、多层框架结构的组成与变形特点2）框架结构类型 按施工方法不同，分为整体式、装配式和装配整体式。整体式框架

4、也称全现浇框架：优点是整体性好，建筑布置灵活，有利于抗震；缺点是工程量大，模板耗费多，工期长。装配式框架：构件预制，在施工现场进行吊装和连接；优点是节约模板，缩短工期，有利于施工机械化；缺点是整体性较差，抗震性能差。装配整体式框架：将预制梁、柱和板现场安装就位后，在构件连接处浇捣混凝土，形成整体；优点是省去了预埋件，减少了用钢量，整体性比装配式提高；缺点是节点施工复杂。我国大多采用现浇混凝土框架。第9页/共160页101、多层框架结构的组成与变形特点3）框架结构的变形特点 在竖向荷载和水平荷载作用下，框架结构各构件将产生内力和变形。框架结构的侧移由两部分组成：水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件

5、产生弯曲变形，形成框架结构的整体剪切型变形us；由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩），形成框架结构的整体弯曲型变形ub。当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切型变形，整体弯曲型变形的影响很小。第10页/共160页111、多层框架结构的组成与变形特点第11页/共160页121、多层框架结构的组成与变形特点4）框架结构体系的优缺点优点：建筑平面布置灵活，能获得大空间（特别适用于商场、餐厅等），也可按需要做成小房间；建筑立面容易处理，结构自重较轻；计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较低。缺点：框架结构的侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较大；框架结

6、构房屋的高宽比较大时，水平荷载作用下侧移较大，而且引起的倾覆作用也较严重。因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比。第12页/共160页13第一节第一节 多层框架结构的组成与布置多层框架结构的组成与布置2.框架结构布置 1)整体框架结构布置原则 2)柱网布置 3)承重框架的布置 4)变形缝的设置 5)框架梁、柱、楼板截面尺寸第13页/共160页142、框架结构布置1）整体框架结构布置原则 结构平面布置宜简单、规则和对称，传力明确。建筑平面长宽比、平面突出部分的长度 l 不宜过大，平面突出部分的宽度 b 不宜过小，宜符合下面规定：第14页/共160页152、框架结构布置1）整体框架结构布置原则 结构

7、的竖向布置要做到各层刚度均匀而连续，避免刚度突变。非抗震设计时，乙、丙级建筑最大适用高度为70m，高宽比H/B不宜大于5；抗震设计时，适用高度与高宽比降低，9度设防时不应采用。房屋的总长度宜控制在最大伸缩缝间距以内，否则需设伸缩缝或采取其它措施，以防止温度应力对结构造成的危害。在地基可能产生不均匀沉降的部位及有抗震设防要求的房屋，应合理设置沉降缝和防震缝。构件类型、尺寸的规格尽量减少，方便施工。填充墙等非结构构件宜采用轻质材料，与主体结构可靠连接。抗震设计时，宜考虑楼梯对结构刚度的影响，且一起计算。第15页/共160页162、框架结构布置1）整体框架结构布置原则 框架梁、柱中心线宜重合v当梁柱

8、中心线不能重合时，在计算中应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响，以及梁荷载对柱子的偏心影响；v梁、柱中心线之间的偏心距，不应大于柱截面在该方向宽度的1/4；v偏心距大于该方向柱宽的1/4时，可采取增设梁的水平加腋等措施；a.梁的水平加腋厚度可取梁截面高度，其水平尺寸宜满足下列要求：bx/lx1/2；bx/bb2/3；bb+bx+xbc/2b.设置水平加腋后，仍须考虑梁柱偏心的不利影响。第16页/共160页172、框架结构布置1）整体框架结构布置原则11.框架结构按抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重之混合形式；12.电梯井贴梁柱布置，不得独立。第17页/共160页182、框架结构布置

9、2）柱网布置 满足生产工艺和建筑平面布置的要求，又要使结构受力合理，施工方便。(1)柱网布置应满足生产工艺要求 在多层工业厂房设计中，柱网布置方式可分为内廊式、跨度组合式（等跨式、对称不等跨式）等。第18页/共160页192、框架结构布置2）柱网布置(1)柱网布置应满足生产工艺要求 在多层工业厂房设计中，柱网布置方式可分为内廊式、跨度组合式（等跨式、对称不等跨式）等。v内廊式柱网常为对称三跨，边跨跨度(房间进深)常为6、6.6、6.9、7.5、9、12m，中间跨为走廊跨度常为2.4m，2.7m、3.0m。v等跨式柱网适用于厂房以及仓库、商店等，其进深常为6m，7.5m、9m、12m等，开间柱距

10、常为6m。v对称不等跨柱网常用于建筑平面宽度较大的厂房，常用的 柱网有(5.8+6.2+6.2+5.8)6.0m、(7.5+7.5+12.0+7.5+7.5)6.0m，(8.0+12.0+8.0)6.0m。第19页/共160页202、框架结构布置2）柱网布置(2)柱网布置应满足建筑平面布置的要求 在旅馆、办公楼等民用建筑中，柱网布置应与建筑分隔 墙布置相协调，柱设在纵横墙相交处。梁跨69m。第20页/共160页212、框架结构布置2）柱网布置(3)柱网布置要使结构受力合理v 跨度均匀较合理；v 注意构造要求和经济跨度。第21页/共160页222、框架结构布置2）柱网布置(4)柱网布置应使施工方

11、便（对于装配式结构）v 构件的最大长度和最大重量，使之满足吊装，运输条件；v 构件尺寸的模数化，标准化，以满足工业化生产的要求。现浇框架结构可不受建筑模数和构件标准的限制，但在结构布置时亦应尽量使梁板布置简单规则，以方便施工。第22页/共160页232、框架结构布置3）承重框架的布置 框架结构是由若干个平面框架通过连系梁的连接而形成的空间结构体系。按楼面竖向荷载传递路线不同，承重框架的布置有三种方案：横向框架承重、纵向框架承重、纵横向框架混合承重。为方便分析，分解为纵、横向平面框架：水平荷载由纵、横向平面框架分别承受；竖向荷载的传递按楼盖结构布置不同而不同。第23页/共160页242、框架结构

12、布置3）承重框架的布置(1)(1)横向框架承重方案（单向板、预制板）横向框架承重方案（单向板、预制板）荷载往横向框架传递荷载往横向框架传递、开间方向布置小尺寸连系梁、开间方向布置小尺寸连系梁。优缺点：优缺点：有利于开间的采光、有利于提高有利于开间的采光、有利于提高横向的抗侧横向的抗侧刚度刚度；纵向框架整体性较差。纵向框架整体性较差。第24页/共160页252、框架结构布置3）承重框架的布置(2)(2)纵向框架承重方案（单向板、预制板）纵向框架承重方案（单向板、预制板）荷载往纵向框架传递荷载往纵向框架传递、进深方向布置小尺寸连系梁、进深方向布置小尺寸连系梁。优缺点：优缺点：有利于管线联通、有利于

13、管线联通、可布置净高较大的大空间可布置净高较大的大空间房屋房屋；有利于在地质不均匀时提高纵向的框架的整体性。有利于在地质不均匀时提高纵向的框架的整体性。横向抗侧刚横向抗侧刚度较差。度较差。第25页/共160页262、框架结构布置3）承重框架的布置(3)(3)纵横向框架混合承重方案（单、双向板等）纵横向框架混合承重方案（单、双向板等）双向布置双向布置承重梁承重梁，整体性好，整体性好，为，为通常的设置方式通常的设置方式。第26页/共160页272、框架结构布置4）变形缝的设置 变形缝变形缝分为分为伸缩缝伸缩缝和和沉降缝沉降缝，在地震设防区还需按，在地震设防区还需按建筑建筑抗震设计规范抗震设计规范的

14、规定设置的规定设置防震缝防震缝。(1)(1)伸缩缝伸缩缝为了避免为了避免温度应力（升温与降温）温度应力（升温与降温）和和混凝土收缩应力混凝土收缩应力使房使房屋产生屋产生过大伸缩变形（整体变形）过大伸缩变形（整体变形）或或裂缝（应力）裂缝（应力）而设置。而设置。温度温度变形变形主要体现在主要体现在温差变化较大部位温差变化较大部位（如屋面等）（如屋面等）。温度应力（开裂）温度应力（开裂）主要体现在主要体现在约束较大部位附近约束较大部位附近（如无地（如无地下室结构的下室结构的2层、抗侧刚度大的构件附近）层、抗侧刚度大的构件附近）。二者二者均与建筑物均与建筑物平面长度有关平面长度有关。第27页/共16

15、0页282、框架结构布置4）变形缝的设置(1)(1)伸缩缝伸缩缝 L=TL 材料线膨胀系数，混凝土取110-5/;T构件温差，单位；L结构构件长度，单位m。第28页/共160页29荷载图轴力图弯矩图变形图 1、多（高）层超长框架结构温度荷载作用下的、多（高）层超长框架结构温度荷载作用下的温度内温度内力主要集中于二层梁柱力主要集中于二层梁柱，其余层基本处于自平衡状态其余层基本处于自平衡状态（自（自由伸缩），温度内力较小；由伸缩），温度内力较小；2、三层及三层以上楼板变形、三层及三层以上楼板变形逐渐增大逐渐增大，上下层间变形，上下层间变形差值随着楼层增高而减小。差值随着楼层增高而减小。特点：第29

16、页/共160页302、框架结构布置4）变形缝的设置(1)(1)伸缩缝伸缩缝 为了有效控制混凝土结构的温度应力，工程上所用的方法可概括为 “防”、“放”、“抗”三种措施。“防”：即指构造上采用适当的墙体屋面保温措施，减小结构温差的绝对值，从而达到减小温度变形和温度应力的目的。“放”：是通过设置永久性伸缩缝、施工后浇缝来减小结构温度作用有效长度和约束来达到减小温度变形和温度应力的目的。“抗”：是通过提高混凝土强度、提高混凝土结构的配筋率，采用高性能纤维混凝土或者预应力技术等达到提高钢筋混凝土的抗拉能力，来提高结构抵抗温度作用的能力。第30页/共160页312、框架结构布置4）变形缝的设置(1)(1

17、)伸缩缝伸缩缝 设计要点：设计要点：不同结构类型不同结构类型钢筋混凝土结构，伸缩缝钢筋混凝土结构，伸缩缝最大间距最大间距：伸缩缝宽度一般不宜小于伸缩缝宽度一般不宜小于50mm50mm。第31页/共160页322、框架结构布置4）变形缝的设置(1)(1)伸缩缝伸缩缝 设计要点：设计要点：伸缩缝最大间距宜伸缩缝最大间距宜适当减小适当减小的情况的情况v 位位于于气气候候干干燥燥地地区区、夏夏季季炎炎热热且且暴暴雨雨频频繁繁地地区区的的结结构构或或经经常常处于高温作用下的结构处于高温作用下的结构。v 材料收缩较大、室内结构因施工外露时间较长等。材料收缩较大、室内结构因施工外露时间较长等。第32页/共1

18、60页332、框架结构布置4）变形缝的设置(1)(1)伸缩缝伸缩缝 设计要点：设计要点：伸缩缝最大间距伸缩缝最大间距可放大可放大的情况的情况v 顶顶层层、底底层层等等温温度度变变化化影影响响较较大大的的部部位位提提高高构构造造配配筋筋率率或或采采用用部分预应力结构部分预应力结构；v 顶层加强保温顶层加强保温隔热隔热措施，外墙设置外措施，外墙设置外保温层保温层；v 每每303040m40m间间距距留留出出施施工工后后浇浇带带，带带宽宽8008001000mm1000mm，钢钢筋筋采采用搭接接头，后浇带混凝土宜在用搭接接头，后浇带混凝土宜在45d45d后浇灌；后浇灌；v 顶顶部部楼楼层层改改用用刚

19、刚度度较较小小的的结结构构形形式式或或顶顶部部设设局局部部温温度度缝缝，将将结构划分为长度较短的区段；结构划分为长度较短的区段；v 采采用用低低收收缩缩混混凝凝土土材材料料，如如采采用用收收缩缩小小的的水水泥泥、减减少少水水泥泥用用量、在混凝土中加入适宜的外加剂，并加强施工养护。量、在混凝土中加入适宜的外加剂，并加强施工养护。当增大伸缩缝间距时，尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响。第33页/共160页342、框架结构布置4）变形缝的设置(1)(1)伸缩缝伸缩缝 设计要点：设计要点：当设置伸缩缝时当设置伸缩缝时：基础处基础处由于温度应力和收缩应力所引起的由于温度应力和收缩应力所引起的伸缩变

20、形较小，伸缩变形较小，一般不断开。一般不断开。第34页/共160页352、框架结构布置4）变形缝的设置(2)(2)沉降缝沉降缝为了避免地基为了避免地基不均匀沉降不均匀沉降在房屋构件中产生裂缝而设置。在房屋构件中产生裂缝而设置。与基础受到的与基础受到的上部荷载差异上部荷载差异及场地的及场地的地质条件差异地质条件差异有关有关。设计要点：设计要点：若不可避免设缝，若不可避免设缝，需需将房屋连同基础一起分开将房屋连同基础一起分开。第35页/共160页362、框架结构布置4）变形缝的设置(2)(2)沉降缝沉降缝 设计要点：设计要点：建筑物的下列部位，建筑物的下列部位，宜设置沉降缝宜设置沉降缝：v 建筑平

21、面的转折部位；建筑平面的转折部位；v 高度差异或荷载差异处；高度差异或荷载差异处；v 长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当 部位；部位；v 地基土的压缩性有显著差异处；地基土的压缩性有显著差异处；v 建筑结构或基础类型不同处；建筑结构或基础类型不同处；v 分期建造房屋的交界处。分期建造房屋的交界处。第36页/共160页372、框架结构布置4）变形缝的设置(2)沉降缝 设计要点：沉降缝最小宽度房屋层数房屋层数沉降缝宽度沉降缝宽度(mm)二三四五五层以上50-8080-120不小于120第37页/共160页382、框架结构布置4）变形

22、缝的设置(2)沉降缝 设计要点：相邻建筑物基础间的净距被影响建筑被影响建筑的长高比的长高比2.0L/H2.0L/Hf f3.03.03.0L/H3.0L/Hf f5.04002-33-66-99-123-66-99-1212注：1.表中L为建筑物长度或沉降缝分隔的单元长度(m)；Hf为自基础底面标高算起的建筑物高度(m)；2.当被影响建筑的长高比为1.5L/Hf2.0时，其间净距可适当缩小。第38页/共160页392、框架结构布置4）变形缝的设置(2)沉降缝 设计要点：沉降缝形式第39页/共160页402、框架结构布置4）变形缝的设置(3)(3)防震缝防震缝抗震设计抗震设计时，时，多（多（高高

23、）层建筑层建筑平面形状和结构布置不规则平面形状和结构布置不规则，应根据不规则程度、地基基础条件和技术经济等因素的比较分应根据不规则程度、地基基础条件和技术经济等因素的比较分析，确定是否设置防震缝，将其划分为较析，确定是否设置防震缝，将其划分为较简单简单、规则、质量和、规则、质量和刚度分布均匀刚度分布均匀的的几个结构单元几个结构单元。避免地震作用下的避免地震作用下的扭转扭转。与建筑物与建筑物形状形状、高差高差、刚度刚度与与质量分布质量分布等有关等有关。设计要点：设计要点：防震缝宜沿房屋防震缝宜沿房屋全高设置全高设置；地下室、基础可不设防震缝地下室、基础可不设防震缝，但在与上部防震缝对应处应加强构

24、造和连接但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接。第40页/共160页412、框架结构布置4）变形缝的设置(3)(3)防震缝防震缝设计要点：设计要点：防震缝防震缝最小宽度最小宽度 框框架架结结构构房房屋屋，高高度度不不超超过过15m15m时时，不不应应小小于于100mm100mm；超超过过15m15m时时，6 6度度、7 7度度、8 8度度和和9 9度度相相应应每每增增加加高高度度5m5m、4m4m、3m3m和和2m2m，宜加宽，宜加宽20mm20mm。框框架架-剪剪力力墙墙结结构构房房屋屋的的防防震震缝缝宽宽度度可可取取框框架架结结构构规规定定数数值值的的70%70%；剪剪力力墙墙结结构构可可

25、取取框框架架结结构构规规定定数数值值的的50%50%，且且均均不不小小于于100mm100mm。第41页/共160页422、框架结构布置4）变形缝的设置(3)(3)防震缝防震缝设计要点：设计要点：防防震震缝缝两两侧侧结结构构体体系系不不同同时时，防防震震缝缝宽宽度度应应按按不不利利的的结结构构类类型型确确定定；防防震震缝缝两两侧侧的的房房屋屋高高度度不不同同时时，防防震震缝缝宽宽度度应应按按较较低的房屋高度低的房屋高度确定确定。当当相相邻邻结结构构的的基基础础存存在在较较大大沉沉降降差差时时，宜宜增增大大防防震震缝缝的的宽宽度度。第42页/共160页432、框架结构布置4）变形缝的设置(4)(

26、4)三种缝的关系三种缝的关系 非地震区非地震区，沉降缝可兼作伸缩缝；，沉降缝可兼作伸缩缝；在地震区在地震区，伸缩缝或沉降缝应符合防震缝要求；，伸缩缝或沉降缝应符合防震缝要求；沉降缝从基础沉降缝从基础开始开始断开断开；伸缩缝伸缩缝一般不断开基础；一般不断开基础；防震缝不断开基础防震缝不断开基础或地下室或地下室。第43页/共160页442、框架结构布置5）框架梁、柱、楼板截面尺寸(1)(1)截面形状截面形状 承受主要竖向荷载的承受主要竖向荷载的框架主梁框架主梁，其截面形式在，其截面形式在全现浇的全现浇的整体式框架整体式框架中以中以T T形为多；在形为多；在装配式框架装配式框架中可做成矩形、中可做成

27、矩形、T T形、形、梯形和花篮形等。梯形和花篮形等。第44页/共160页452、框架结构布置5）框架梁、柱、楼板截面尺寸(1)(1)截面形状截面形状 不承受主要竖向荷载的不承受主要竖向荷载的连系梁连系梁，其截面形式常用，其截面形式常用T T形、形、形、矩形、形、矩形、形、形、L L形等。形等。框架柱框架柱的截面形式一般为矩形或正方形。的截面形式一般为矩形或正方形。第45页/共160页462、框架结构布置5）框架梁、柱、楼板截面尺寸(2)截面尺寸初选 框架梁、楼板梁截面尺寸可参考受弯构件来初步确定。梁净跨与截面高度之比不宜小于4。梁的宽度b=(1/21/3)h，一般不宜小200mm。选择梁截面尺

28、寸还应符合规定的模数要求。不同形式梁的跨高比hb/l、板的跨厚比t/l可参考下表采用。第46页/共160页 梁截面高度与跨度之比（hb/l）楼板的厚度与跨度之比（t/l）粱的种类 hb/l 单跨梁18112 连续梁110118 扁梁112118 单向密肋梁118122 双向密肋梁122125 悬臂梁 1618 井字梁115120框支墙托梁 1517 单跨预应力梁112118 多跨预应力梁118120 板的类型 t/l 单向板125130 单向连续板135140 双向板(短边)140145 悬挑板110112 楼梯平台 130 无粘结预应力板 140 无柱帽无梁板 (重载)130 有柱帽无粱板

29、(轻载)135第47页/共160页482、框架结构布置5）框架梁、柱、楼板截面尺寸(2)截面尺寸初选 框架柱一般要求：v 柱截面的宽度bc和高度hc一般取（1/151/20)层高。v 矩形截面柱的边长，非抗震设计时不宜小于250mm，抗震设计时，四级抗震不宜小于300mm，一三级抗震不宜小于400mm；相应的圆柱截面直径分别不宜小于350mm和450mm。v 矩形截面的hc/bc不宜大于3。v 柱剪跨比（Hn/2h0）宜大于2,Hn为柱净高。第48页/共160页492、框架结构布置5）框架梁、柱、楼板截面尺寸(2)(2)截面尺寸初选截面尺寸初选 框架柱框架柱截面确定：截面确定：满满足足轴轴压压

30、比比N N要要求求：柱柱考考虑虑地地震震作作用用组组合合的的轴轴压压力力设设计计值值N与与柱柱全全截截面面面面积积Ac和和混混凝凝土土轴轴心心抗抗压压强强度度设设计计值值 fc乘乘积积的的比比值值。即即 ：N N=N/(Acfc)N N N与与抗震等级抗震等级有关。有关。N N可可根根据据建建筑筑高高度度和和类类型型、柱柱子子所所在在部部位位，通通过过估估算算竖竖向向荷荷载载下下的的柱柱设设计计轴轴力力，再再根根据据设设防防烈烈度度乘乘以以考考虑虑抗抗震震等等级级的的经经验验放大系数放大系数确定。确定。第49页/共160页50第三部分第三部分 钢筋混凝土多（高）层框架结钢筋混凝土多（高）层框架

31、结构构一、多层框架结构的组成与布置一、多层框架结构的组成与布置二、框架结构内力与水平位移的近似计算方法二、框架结构内力与水平位移的近似计算方法三、多层框架内力组合三、多层框架内力组合四、无抗震设防要求时框架结构构件设计四、无抗震设防要求时框架结构构件设计五、多层框架结构基础（略）五、多层框架结构基础（略）六、现浇混凝土多层框架结构设计示例（书）六、现浇混凝土多层框架结构设计示例（书）第50页/共160页51第二节第二节 框架结构内力与水平位移框架结构内力与水平位移的近似计算方法的近似计算方法1.1.框架结构的计算简图框架结构的计算简图2.2.竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法竖向荷载作用下的分

32、层法与直捷分层法3.3.水平荷载作用下的反弯点法水平荷载作用下的反弯点法4.4.水平荷载作用下的水平荷载作用下的D值法值法5.5.框架结构侧移计算及限值框架结构侧移计算及限值第51页/共160页52第二节第二节 框架结构内力与水平位移框架结构内力与水平位移的近似计算方法的近似计算方法1.框架结构的计算简图 1)计算单元及荷载传递 2)节点的简化 3)跨度与层高的确定 4)构件截面弯曲刚度的计算 5)荷载计算第52页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图横向框架：可取中间有代表性的一榀计算；纵向框架：纵向布置、作用于纵向框架上的荷载各榀不同，分别计算。1）计算单元及荷载传递53第

33、53页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图框架梁的荷载传递：与楼盖相同（单向或角平分线）；框架柱的荷载传递：双向框架传来荷载。水平荷载：按侧向刚度，化为集中力。1）计算单元及荷载传递54第54页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图 梁柱节点可简化为刚接节点、铰接节点和半铰节点：现浇钢筋混凝土框架刚接节点；装配式框架铰接节点或半铰节点（预埋钢板在其自身平面外的刚度很小，难以保证结构受力后梁柱间没有相对转动）；装配整体式框架刚接节点（刚性不如现浇式框架好，节点处梁端的实际负弯矩要小于计算值）。框架柱脚支座可分为固定支座和铰支座：现浇钢筋混凝土柱固定支座；预制柱杯

34、形基础视构造措施不同分别简化为固定支座和铰支座。2）节点的简化55第55页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图2）节点的简化装配式框架的铰节点框架柱与基础的连接56第56页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图 框架梁跨度取柱子轴线之间的距离；当上下层柱截面尺寸变化时，一般以最小截面的形心线来确定，并计算上柱对下柱的偏心影响。3）跨度与层高的确定57第57页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图 层高(框架柱的长度)取相应的建筑层高；底层柱的长度从基础顶面算起；若有地下室，且地下室侧向刚度比首层大2倍以上时，可取至地下室顶板处。为了简化计算，还

35、可作如下规定：当框架横梁为坡度i1/8i1/8的斜梁时，可简化为水平直杆。对于不等跨的框架；当各跨跨度相差不大于1010时，可简化为等跨框架，计算跨度取原框架各跨跨度的平均值。3）跨度与层高的确定第58页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图为了简化计算，还可作如下规定：当 框 架 横 梁 为 有 支 托 的 加 腋 梁 时，如Im/I4或hm/h1.6，可不考虑支托的影响，而简化为无支托的等截面梁。（Im、hm为支托端最高截面的惯性矩和高度，I，h为跨中等截面梁的截面惯性矩和高度。）3）跨度与层高的确定IIm第59页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图 对现

36、浇楼盖,中框架取I=2I0，边框架取I=1.5I0；对装配整体式楼盖，中框架取I=1.5I0，边框架取 I=1.2I0；对装配式楼盖，则按梁的实际截面计算I0。（I0为矩形截面梁的截面惯性矩）4）构件截面弯曲刚度的计算60第60页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图 楼（屋）面活荷载（针对民用建筑）楼面活荷载在所有各层同时满载的可能性很小，作用于楼面上的使用活荷载可乘折减系数：设计墙、柱和基础5）荷载计算61竖向荷载（恒、活、雪、施工等）+水平荷载（风、地震）第61页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图 楼（屋）面活荷载（针对民用建筑）框架梁 折减系数折减系

37、数0.9 住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园儿园（荷载标准值为（荷载标准值为2.0kN/m2），楼面梁的从属面积），楼面梁的从属面积超超过过25m2。教室、试验室、食堂、礼堂、剧场、电影院等教室、试验室、食堂、礼堂、剧场、电影院等多种房多种房屋，楼面梁的从属面积屋，楼面梁的从属面积超过超过50m2。折减系数折减系数0.8或或0.6 汽车通道及停车库的单向板楼盖次梁和槽形板汽车通道及停车库的单向板楼盖次梁和槽形板取取0.8；对；对单向板楼盖主梁单向板楼盖主梁取取0.6；对；对双向板楼盖的梁双向板楼盖的梁取取0.8。5）荷载计算62第6

38、2页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图 风荷载 建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)(GB 50009-2001)水平地震荷载 当高度不超过40m40m，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度分布比较均匀，可采用底部剪力法，否则用振型分解法。荷载计算补充集中荷载的位置允许移动不超过1/201/20梁的跨度；梯形或三角形荷载查静力手册；次梁传至主梁的集中荷载、另一方向框架梁传至柱子的集中荷载，按简支梁反力考虑。5）荷载计算63第63页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图5）荷载计算64第64页/共160页1、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图65思

39、考：思考：1.主梁、次梁、框架梁的概念主梁、次梁、框架梁的概念 从支承关系的相对性看从支承关系的相对性看2.传递至框架梁、框架柱上的荷载有哪些。传递至框架梁、框架柱上的荷载有哪些。框架梁：框架梁：a.梁上荷载与自重；梁上荷载与自重；b.楼板直接传递；楼板直接传递；c.另一向次梁传递（简支）。另一向次梁传递（简支）。框架柱：框架柱：a.节点局部荷载与自重；节点局部荷载与自重；b.本榀框架梁；本榀框架梁；c.另一方向框架梁；另一方向框架梁；d.对楼梯间还有平台梁传来荷载。对楼梯间还有平台梁传来荷载。第65页/共160页66第二节第二节 框架结构内力与水平位移框架结构内力与水平位移的近似计算方法的近

40、似计算方法1.1.框架结构的计算简图框架结构的计算简图2.2.竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法3.3.水平荷载作用下的反弯点法水平荷载作用下的反弯点法4.4.水平荷载作用下的水平荷载作用下的D值法值法5.5.框架结构侧移计算及限值框架结构侧移计算及限值第66页/共160页67第二节第二节 框架结构内力与水平位移框架结构内力与水平位移的近似计算方法的近似计算方法2.竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法 1)分层法的计算假定 2)分层法的计算模型 3)计算步骤 4)分层法例题 5)直捷分层法第67页/共160页2、竖向荷载作用下的分层法与直捷分、竖向荷载作用下的分

41、层法与直捷分层法层法简化计算原因：简化计算原因：多层多跨框结构在竖向荷载作用下，用位移法或力多层多跨框结构在竖向荷载作用下，用位移法或力法等法等精确方法计算的结果表明精确方法计算的结果表明框架的侧移极小。框架的侧移极小。框架梁、柱线刚度比较大框架梁、柱线刚度比较大，本层竖向荷载本层竖向荷载作用通过作用通过弯矩分配和传递，弯矩分配和传递，对其余楼层梁的内力影响不大对其余楼层梁的内力影响不大。分层法假定：分层法假定：在竖向荷载作用下，框架的侧移可忽略不计（无侧在竖向荷载作用下，框架的侧移可忽略不计（无侧移框架），移框架），可采用弯矩分配法计算可采用弯矩分配法计算；（侧移：（侧移：轴向变形轴向变形+

42、弯曲变形弯曲变形引起节点水平位移小引起节点水平位移小）每层梁上的荷载对其它每层梁上的荷载对其它各层梁各层梁的影响可忽略不计，的影响可忽略不计，可分层计算后，叠加计算结果可分层计算后，叠加计算结果。1）分层法的计算假定68第68页/共160页2、竖向荷载作用下的分层法与直捷分、竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法层法若干单层无侧移的敞口框架=本层梁+上、下层柱。梁上作用的荷载、各层柱高及梁跨度均与原结构相同。除底层柱的下端外，其他各柱的柱端应为弹性约束。为便于计算，均将其处理为固定端，增加了柱的弯矩内力。修正：a.除底层柱以外的其他各层柱的线刚度乘以修正系数0.9;b.除底层柱以外的其他各层柱远端

43、弯矩传递系数取1/3。2）分层法的计算模型69第69页/共160页2、竖向荷载作用下的分层法与直捷分、竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法层法 画出结构计算简图，并标明荷载及轴线尺寸；按规定计算梁、柱的线刚度，除底层柱外，其余各层柱的线刚度遍乘0.9的折减系数；用弯矩分配法计算各计算单元（敞口框架）的杆端弯矩；叠加柱端弯矩，得出最后杆端弯矩。如节点弯矩不平衡值较大，可在节点重新分配一次。在竖向荷载作用下，可进行梁端弯矩调幅，不需再进行弯矩分配。3）计算步骤70第70页/共160页2、竖向荷载作用下的分层法与直捷分、竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法层法3）计算步骤71计算其余内力：a.用静力平衡

44、条件计算梁端剪力及梁跨中弯矩；b.柱轴力=（设有（设有m层，本层为第层，本层为第i层）层）第71页/共160页2、竖向荷载作用下的分层法与直捷分、竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法层法 图示为一个两层两跨框架，用分层法作框架的弯矩图，括号内数字表示每根杆线刚度的相对值。4）分层法例题72计算简图 第72页/共160页2、竖向荷载作用下的分层法与直捷分、竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法层法4）分层法例题73二层计算单元 第73页/共160页2、竖向荷载作用下的分层法与直捷分、竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法层法4）分层法例题74底层计算单元 第74页/共160页75弯矩分配法计算第75页/共

45、160页2、竖向荷载作用下的分层法与直捷分、竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法层法4）分层法例题76端弯矩图第76页/共160页2、竖向荷载作用下的分层法与直捷分、竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法层法在分层法基础上简化（更直捷）：除底层柱外的其余各层柱，线刚度不再乘以调整系数0.9，按远端固支计算;除底层柱外的其余各层柱，端弯矩不再往远端传递，因此柱端弯矩不需叠加相邻层框架传来的弯矩。底层柱的计算方式（线刚度与弯矩传递）与分层法相同。5）直捷分层法77第77页/共160页2、竖向荷载作用下的分层法与直捷分、竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法层法5）直捷分层法780.9icibic0.9ici

46、bibib1/21/21/31/21/21/21/3MA上上MA下下+icic001/2=0MA=AAicibicicibibib1/21/21/21/21/2MA下下MA=AA分层法分层法直捷分层法直捷分层法第78页/共160页2、竖向荷载作用下的分层法与直捷分、竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法层法5）直捷分层法79第79页/共160页80第二节第二节 框架结构内力与水平位移框架结构内力与水平位移的近似计算方法的近似计算方法1.1.框架结构的计算简图框架结构的计算简图2.2.竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法竖向荷载作用下的分层法与直捷分层法3.3.水平荷载作用下的反弯点法水平荷载作用下的

47、反弯点法4.4.水平荷载作用下的水平荷载作用下的D值法值法5.5.框架结构侧移计算及限值框架结构侧移计算及限值第80页/共160页81第二节第二节 框架结构内力与水平位移框架结构内力与水平位移的近似计算方法的近似计算方法3.水平荷载作用下的反弯点法 1)水平荷载作用下变形特点 2)计算假定 3)反弯点高度 4)柱侧向刚度 5)楼层剪力在同层各柱间的分配 6)柱端弯矩 7)梁端弯矩与剪力 8)柱轴力第81页/共160页82第二节第二节 框架结构内力与水平位移框架结构内力与水平位移的近似计算方法的近似计算方法3.3.水平荷载作用下的反弯点法水平荷载作用下的反弯点法 9)特殊框架特殊框架 10)步骤

48、与适用条件步骤与适用条件 第82页/共160页3、水平荷载作用下的反弯点法、水平荷载作用下的反弯点法各杆的弯矩图为直线形，每杆都有一个各杆的弯矩图为直线形，每杆都有一个零弯矩点零弯矩点，为，为反弯反弯点；点；1）水平荷载作用下变形特点83水平荷载水平荷载简化为：简化为：集中荷载集中荷载第83页/共160页3、水平荷载作用下的反弯点法、水平荷载作用下的反弯点法楼盖（梁、板）楼盖（梁、板）:轴向变形轴向变形+（平面外）弯曲变形（平面外）弯曲变形+截面剪切截面剪切变形变形 引起的节点水平位移引起的节点水平位移可忽略可忽略框架柱框架柱变形原因变形原因:柱侧移变形柱侧移变形 +梁柱节点相对转动梁柱节点相

49、对转动。框架梁框架梁变形原因变形原因:梁柱节点相对转动梁柱节点相对转动。1）水平荷载作用下变形特点84第84页/共160页3、水平荷载作用下的反弯点法、水平荷载作用下的反弯点法同层节点同层节点水平位移水平位移 i相等；相等；（对现浇或装配整体式结构，假设楼盖在对现浇或装配整体式结构，假设楼盖在平面内平面内刚性刚性 刚性楼板假设刚性楼板假设。）1）水平荷载作用下变形特点85刚性楼板结构：按刚度分配刚性楼板结构：按刚度分配P。非刚性楼板结构（厂房、排架）：按从属面积分配非刚性楼板结构（厂房、排架）：按从属面积分配P。轴横向框架按刚度分配轴横向框架按刚度分配、轴取l3一半，轴取两侧各一半第85页/共

50、160页3、水平荷载作用下的反弯点法、水平荷载作用下的反弯点法 进行各柱间的剪力分配时，柱上下端（梁、柱相对）转角为0 0，柱只有侧移变形。当梁柱线刚度比较大(ib/ic3 3）时，满足工程精度要求。按两端固定、无转角的柱模型计算侧向刚度。确定各柱的反弯点位置确定各柱的反弯点位置时，假定除底层柱以外的各层柱，时，假定除底层柱以外的各层柱，柱上下端（梁、柱相对）转角相等。非底层柱：非底层柱：反弯点在反弯点在1/21/2层高层高。底层柱：底层柱：反弯点距支座反弯点距支座2/32/3层高（底部固支，刚度大）层高（底部固支，刚度大）。梁端弯矩梁端弯矩由求得的节点由求得的节点不平衡弯矩（上、下柱弯矩）不