多层框架结构教案.ppt

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1、多层框架结构 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望框架结构框架结构内容要点内容要点结构组成和结构布置 框架结构的计算简图及荷载 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算荷载效应组合和构件设计框架结构的构造要求主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：重点：重点：重点：重点：结构组成和结构布置 框架结构的计算简图及荷载计算 分层法、弯矩二次分配法，值法框架结构框架结构内容要点内容要点13.1框架结构组成与结构布置框架结构

2、组成与结构布置1 1框架结构组成框架结构组成框架结构框架结构（framestructure）是是由梁和柱连接而成由梁和柱连接而成的结构。梁柱的结构。梁柱连接处为刚节点，柱底支座一般为固定约束，如图连接处为刚节点，柱底支座一般为固定约束，如图(a)所示。如所示。如梁与柱为铰接，就称为排架结构，如图梁与柱为铰接，就称为排架结构，如图(b)所示。所示。一、结构组成及特点一、结构组成及特点框架结构框架结构u框架结构为高次超静定结构，既承受竖向荷载，又承受水平框架结构为高次超静定结构，既承受竖向荷载，又承受水平作用力。作用力。u为利于结构受力，为利于结构受力，框架梁宜拉通、对直框架梁宜拉通、对直,框架柱

3、宜纵横对齐、框架柱宜纵横对齐、上下对中。上下对中。但有时由于使用功能或建筑造型上的要求，框架也但有时由于使用功能或建筑造型上的要求，框架也可做成抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等。如图所示。可做成抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等。如图所示。2 2框架结构特点框架结构特点框架结构框架结构u在竖向荷载和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，框架结构的侧移一般由两部分组成：由竖向荷载和水平变形，框架结构的侧移一般由两部分组成：由竖向荷载和水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯

4、曲变形，形成框架结构的整体构的整体剪切变形剪切变形us；由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产；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整体弯曲变形弯曲变形ub。如图。如图u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变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变形，整体弯曲变形的影响很小。形，整体弯曲变形的影响很小。13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置3、框架结构体系的优缺点、框架结构体系的

5、优缺点优点：优点：u由于框架结构是梁柱组成的承重结构，墙体不承重，故其平面由于框架结构是梁柱组成的承重结构，墙体不承重，故其平面布置较其它结构形式灵活，可根据使用要求分隔空间，特别是布置较其它结构形式灵活，可根据使用要求分隔空间，特别是可做成大空间的会议室、营业厅及餐厅等。也可按需要做成小可做成大空间的会议室、营业厅及餐厅等。也可按需要做成小房间。房间。u建筑立面容易处理；结构自重较轻；建筑立面容易处理；结构自重较轻；u计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较低。计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较低。缺点：缺点：v由于结构的抗侧刚度较低，由于结构的抗侧刚度较低，水平荷载作用下水平荷载作用

6、下侧移变形大，在地侧移变形大，在地震设防烈度较高的地区，结构的高度受到限制，在非地震设防震设防烈度较高的地区，结构的高度受到限制，在非地震设防地区，也不宜超过地区，也不宜超过60m。框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置二、钢筋混凝土框架结构的分类二、钢筋混凝土框架结构的分类按施工方法的不同，可分为按施工方法的不同，可分为全现浇式、半现浇式、装配式和装配全现浇式、半现浇式、装配式和装配整体式。整体式。1、全现浇式、全现浇式梁、柱、楼板均为现浇砼。施工时每层的柱与梁、柱、楼板均为现浇砼。施工时每层的柱与其上的梁板同时支模、扎筋，并一次性浇注砼。该形式整体性好，其上的

7、梁板同时支模、扎筋，并一次性浇注砼。该形式整体性好，利于抗震。利于抗震。2、半现浇式、半现浇式梁、柱为现浇，楼板为预制，由于楼板采用了梁、柱为现浇，楼板为预制，由于楼板采用了预制板，因此可大大减少现场浇注砼的工作量，节省大量模板，预制板，因此可大大减少现场浇注砼的工作量，节省大量模板，提高施工效率。提高施工效率。3、装配式、装配式梁、柱及板均为预制，三者通过焊接拼装连接成梁、柱及板均为预制，三者通过焊接拼装连接成整体。此种方式施工速度快，但整体性较差，不宜在地震区应用。整体。此种方式施工速度快，但整体性较差，不宜在地震区应用。4、装配整体式、装配整体式梁、柱、楼板均为预制，在吊装就位后，再梁、

8、柱、楼板均为预制，在吊装就位后，再浇注部分砼而将梁、柱、板连接成整体。该形式既具有较好的整浇注部分砼而将梁、柱、板连接成整体。该形式既具有较好的整体性和抗震性能，又可采用预制构件体性和抗震性能，又可采用预制构件,减少现场浇注砼的工作量，减少现场浇注砼的工作量，兼有二者的优点。但节点区现场浇注施工复杂。兼有二者的优点。但节点区现场浇注施工复杂。框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置三、结构布置（三、结构布置（structural configuration）框架结构布置主要是框架结构布置主要是确定柱在平面上的排列方式（柱网布确定柱在平面上的排列方式（柱网布置）置）、

9、选择结构承重方案选择结构承重方案和和变形缝的设置变形缝的设置。民用建筑柱网布置民用建筑柱网布置框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置（一）结构布置原则（一）结构布置原则1、框架结构的高宽比应满足相应的要求。、框架结构的高宽比应满足相应的要求。框架结构的高宽比是对框架结构刚度、整体稳定性、承载能力框架结构的高宽比是对框架结构刚度、整体稳定性、承载能力和经济合理性的宏观控制参数。高层建筑砼结构技术规程和经济合理性的宏观控制参数。高层建筑砼结构技术规程根据结构的最大适用高度和高宽比将钢筋砼高层建筑分为根据结构的最大适用高度和高宽比将钢筋砼高层建筑分为A级、级、B级两类。

10、（见高层建筑结构）通常情况下，框架结构的高宽级两类。（见高层建筑结构）通常情况下，框架结构的高宽比应符合表中要求。比应符合表中要求。A级、级、B级高度钢筋砼框架结构的适用的最大高宽比（级高度钢筋砼框架结构的适用的最大高宽比（H/B)类型类型非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6度、度、7度度8度度9度度A级级5432B级876框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置2、框架结构平面形状宜简单、规则，刚度和承载力分布均匀，、框架结构平面形状宜简单、规则，刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面布置。不应采用严重不规则的平面布置。正方形、矩形、正多边形和正

11、方形、矩形、正多边形和圆形等简单的几何形状有利于提高结构的受力性能。圆形等简单的几何形状有利于提高结构的受力性能。设防烈度设防烈度L/Bl/Bmax l/b6度、度、7度度60.352.08度、度、9度度50.301.5结构平面的长宽比（结构平面的长宽比（L/B）限值）限值框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置 3、在框架结构布置中，梁、柱轴线宜重合在框架结构布置中，梁、柱轴线宜重合，如梁须偏心放置时，如梁须偏心放置时，梁、柱中心线之间的偏心距梁、柱中心线之间的偏心距e不宜大于柱截面在该方面宽度的不宜大于柱截面在该方面宽度的1/4。如偏心距如偏心距e大于该方向柱宽

12、的大于该方向柱宽的1/4时，可增设梁的水平加腋。时，可增设梁的水平加腋。试验表明，此法能明显改善梁柱节承受反复荷载的性能。试验表明，此法能明显改善梁柱节承受反复荷载的性能。框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置（二）柱网布置（二）柱网布置柱网柱网框架柱在平面上纵横两个方向的排列。框架柱在平面上纵横两个方向的排列。柱网布置的任务柱网布置的任务确定柱子的排列形式与柱距、跨度。确定柱子的排列形式与柱距、跨度。布置的依据布置的依据满足建筑使用要求，同时考虑结构的合理性与满足建筑使用要求，同时考虑结构的合理性与施工的可行性。施工的可行性。柱网的形式柱网的形式：对民用建筑对民

13、用建筑，柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调，一般将，柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调，一般将柱子设在纵横墙交叉点上。柱子设在纵横墙交叉点上。常用跨度是常用跨度是4.8m、6.3m、6m、6.6m等，常用柱距为等，常用柱距为3.9m、4.5m、4.8m、5.1m、5.4m、5.7m、6m。采用内廊式时，采用内廊式时，走廊跨度一般为走廊跨度一般为2.4m、2.7m、3m。常用层。常用层高为高为3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m。内廊式柱网常采用对称三跨，内廊式柱网常采用对称三跨，图图(a)，边跨跨度，边跨跨度a，c可可为为6 m、6.6 m、6.9 m等，中间跨为走廊，等，中间跨为走廊

14、，b可取可取2.43 m。开间方向柱距开间方向柱距d可取可取3.68 m。对工业建筑，常采用内廊式、对工业建筑，常采用内廊式、等跨式与不等跨式等跨式与不等跨式。等跨式柱网，图等跨式柱网，图(b)。适用于厂房、仓库、商。适用于厂房、仓库、商店等，其进深方向柱距店等，其进深方向柱距a常为常为6 m、7.5 m、9 m、12 m等，开间方向柱距等，开间方向柱距d一般为一般为6 m。框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置对称不等跨式对称不等跨式对称不等跨柱网，图对称不等跨柱网，图(c)。常用于建筑平面宽度较大的厂房。常用于建筑平面宽度较大的厂房。框架结构框架结构13.11

15、3.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置柱网确定后，用梁把柱连起来，即形成框架结构。一般情况下柱网确定后，用梁把柱连起来，即形成框架结构。一般情况下柱在两个方向均应有梁拉结，故应在房屋纵横向均应布置框架柱在两个方向均应有梁拉结，故应在房屋纵横向均应布置框架梁。因此，实际的框架结构是一个空间受力体系。但为计算简梁。因此，实际的框架结构是一个空间受力体系。但为计算简便起见，可把实际框架分成纵横两个方向的平面框架即横向框便起见，可把实际框架分成纵横两个方向的平面框架即横向框架和纵向框架来进行计算。如图所示架和纵向框架来进行计算。如图所示横向框架横向框架-由建筑物短方向的梁柱组成。由建筑物短方向的梁

16、柱组成。纵向框架纵向框架-由建筑物长方向的梁柱构成。由建筑物长方向的梁柱构成。两向框架分别承受各自方向的水平荷载。对于楼面竖向荷载，两向框架分别承受各自方向的水平荷载。对于楼面竖向荷载，可由横向框架承受，也可由纵向框架承受或纵、横向共同承受。可由横向框架承受，也可由纵向框架承受或纵、横向共同承受。根据楼面竖向荷载的传递路线，可将框架的承重体系分为三种：根据楼面竖向荷载的传递路线，可将框架的承重体系分为三种：（二）承重框架布置方案（二）承重框架布置方案框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置1、横向框架承重、横向框架承重楼面荷载全部传至横向框架梁，如图所示。此时在横向

17、布置楼面荷载全部传至横向框架梁，如图所示。此时在横向布置框架承重梁，而在纵向布置连系梁。此方案的优点在于主梁沿框架承重梁，而在纵向布置连系梁。此方案的优点在于主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向刚度（横向跨数少），纵向横向布置有利于提高建筑物的横向刚度（横向跨数少），纵向设较小的连系梁也有利于立面开洞。设较小的连系梁也有利于立面开洞。横向框架承重横向框架承重板板主梁主梁联系梁联系梁2、纵向框架承重、纵向框架承重如预制板沿横向布置，楼面荷载将传到纵向框架梁，如图所示，如预制板沿横向布置，楼面荷载将传到纵向框架梁，如图所示，此时纵梁为承重梁，而横向为连系梁。由于横梁高度较小，可获此时纵梁为承重梁，

18、而横向为连系梁。由于横梁高度较小，可获得较高的室内净高，也利于管线的穿行。该方案的缺点是横向抗得较高的室内净高，也利于管线的穿行。该方案的缺点是横向抗侧刚度较差，进深尺寸受预制板长度的限制。侧刚度较差，进深尺寸受预制板长度的限制。主梁主梁联系梁联系梁板板纵向框架承重纵向框架承重框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置2、纵横向框架混合承重、纵横向框架混合承重两个方向的框架梁均承受楼面荷载，如图中的预制板布置以两个方向的框架梁均承受楼面荷载，如图中的预制板布置以及现浇双向板均是将板面荷载向纵横向框架梁上传递。混合承重及现浇双向板均是将板面荷载向纵横向框架梁上传递。混合

19、承重方案具有较好的整体工作性能，当楼面作用荷载较大时，常采用方案具有较好的整体工作性能，当楼面作用荷载较大时，常采用此种方案。此种方案。顺便指出，若楼盖采用顺便指出，若楼盖采用现浇板且为双向板时，则现浇板且为双向板时，则其竖向承重结构应为一空其竖向承重结构应为一空间框架。间框架。纵横向框架混合承重纵横向框架混合承重框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置（四）、变形缝的设置（四）、变形缝的设置变形缝有三种：伸缩缝、沉降缝、防震缝。变形缝有三种：伸缩缝、沉降缝、防震缝。1、伸缩缝、伸缩缝是否设缝，与结

20、构长度有关，当长度超过规范对钢筋混是否设缝，与结构长度有关，当长度超过规范对钢筋混凝土结构规定的伸缩缝最大间距时，一般应设缝，如不设缝，凝土结构规定的伸缩缝最大间距时，一般应设缝，如不设缝，应验算温度应力并采取相应的构造措施，如设置后浇带、做好应验算温度应力并采取相应的构造措施，如设置后浇带、做好保温隔热层等。保温隔热层等。“钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距”见表。伸见表。伸缩缝宽度缩缝宽度2030mm。结构类别室内或土中露天装配式框架757550装配整体式、现浇式框架5535表表 钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距（钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距（m）框架结构框架

21、结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置2、沉降缝、沉降缝如上部荷载差异较大，或地基土的物理力学指标相差较大，如上部荷载差异较大，或地基土的物理力学指标相差较大，则应设沉降缝。沉降缝可利用挑梁或搭置预制板、预制梁等方则应设沉降缝。沉降缝可利用挑梁或搭置预制板、预制梁等方式作成，参见房屋建筑学沉降缝宽不小于式作成，参见房屋建筑学沉降缝宽不小于50mm。3、防震缝、防震缝当建筑平面形状不规则，竖向高度、刚度、质量差异较大时，当建筑平面形状不规则，竖向高度、刚度、质量差异较大时，应设防震缝，缝宽不小于应设防震缝，缝宽不小于70mm。上述三缝在进行布置时，应综合考虑，多缝合一，尽量减少

22、上述三缝在进行布置时，应综合考虑，多缝合一，尽量减少缝数，以方便施工、降低造价、增加整体性。伸缩缝和防震缝缝数，以方便施工、降低造价、增加整体性。伸缩缝和防震缝只需将基础以上的房屋分开，而沉降缝必须将基础也分开。只需将基础以上的房屋分开，而沉降缝必须将基础也分开。上节内容回顾上节内容回顾框架结构特点及的分类框架结构特点及的分类框架结构布置原则框架结构布置原则框架结构的承重方案框架结构的承重方案变形缝的设置变形缝的设置框架结构框架结构四、四、框架梁、柱截面尺寸框架梁、柱截面尺寸13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置框架结构属于超静定结构，其内力和变形除了与荷载大小与作用形式有框架结

23、构属于超静定结构，其内力和变形除了与荷载大小与作用形式有关外，还与构件的截面刚度关外，还与构件的截面刚度(EI)有关，而构件的截面刚度又取决于其截面尺有关，而构件的截面刚度又取决于其截面尺寸，因此要首先确定构件的截面尺寸。框寸，因此要首先确定构件的截面尺寸。框架梁、柱截面尺寸应根据承载力、架梁、柱截面尺寸应根据承载力、刚度及延性等要求确定。初步设计时，通常由经验或估算先选定截面尺寸，刚度及延性等要求确定。初步设计时，通常由经验或估算先选定截面尺寸，以后进行承载力、变形等验算，检查所选尺寸是否合适。以后进行承载力、变形等验算，检查所选尺寸是否合适。（一）梁截面形式及尺寸（一）梁截面形式及尺寸1、

24、截面形式、截面形式对全现浇整体式框架，与梁相连的楼板是梁的翼缘，梁截面为对全现浇整体式框架，与梁相连的楼板是梁的翼缘，梁截面为T形或倒形或倒L形；形；当采用预制板楼盖时，框架梁为当采用预制板楼盖时，框架梁为矩形或矩形或T形形；有时为减小楼盖结构高度，增加室内净高，框架梁截面常做有时为减小楼盖结构高度，增加室内净高，框架梁截面常做成成花篮形或十字形；花篮形或十字形；对装配整体式框架，其框架梁为部分预制、部分现浇，称为迭对装配整体式框架，其框架梁为部分预制、部分现浇，称为迭合梁。合梁。连系梁的截面多做成连系梁的截面多做成T形、形、形、形、L形、形、形、形、Z形形等等框架结构框架结构13.113.1

25、结结构构组组成和成和结结构布置构布置2、截面尺寸、截面尺寸框架梁截面尺寸按下式确定：框架梁截面尺寸按下式确定：截面高度截面高度h=l0/8l0/12，截面宽度截面宽度b=h/2h/3，且不宜小于且不宜小于0.5柱宽柱宽,且不应小于且不应小于250mml0梁的计算跨度梁的计算跨度框架结构框架结构梁截面惯性矩梁截面惯性矩13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置3、框架梁截面的惯性距、框架梁截面的惯性距I按矩形截面（图中阴影部分）计算出惯性矩按矩形截面（图中阴影部分）计算出惯性矩I0，再根据楼板，再根据楼板的形式进行修正求得的形式进行修正求得I。（1）现浇整体式框架）现浇整体式框架中框架

26、梁截面的惯性矩中框架梁截面的惯性矩I=2I0，边框架梁，边框架梁的截面的惯性矩的截面的惯性矩I=1.5I0。（2）预制装配式框架）预制装配式框架I=I0。（3）装配整体式框架）装配整体式框架中框架梁的中框架梁的I=1.5I0，边框架梁的边框架梁的I=1.2I0。4、梁的线刚度、梁的线刚度ib（二）框架柱截面形式及尺寸（二）框架柱截面形式及尺寸1、截面形式、截面形式一般为一般为方形或矩形方形或矩形。2、截面尺寸、截面尺寸框架柱的截面尺寸一般按下列公式估算。框架柱的截面尺寸一般按下列公式估算。（1）按高宽比计算）按高宽比计算Hi层高层高框架结构框架结构Ac N/fc=(1.11.2)Nv/fc 1

27、3.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置（2）按轴压构件估算）按轴压构件估算式中式中Ac为柱截面面积；为柱截面面积；Ac=bchcN为柱所承受的轴向压力设计值；为柱所承受的轴向压力设计值；Nv根据柱支承的楼面面积计算由竖向荷载产生的轴向力根据柱支承的楼面面积计算由竖向荷载产生的轴向力设计值；设计值；计算时，可近似将楼面板沿柱轴线之间的中线划分，恒载与活计算时，可近似将楼面板沿柱轴线之间的中线划分，恒载与活载的分项系数均取载的分项系数均取1.25。或者直接近似取（。或者直接近似取（1214）kN/m2计计算算。fc为混凝土轴心抗压强度设计值。为混凝土轴心抗压强度设计值。48004800

28、72006000层数为层数为6层层,C30砼砼底层中柱的轴力估算：底层中柱的轴力估算：N=1.1Nv=1.1124.80.5(7.2+6.0)6=2509kN4.80.5(7.2+6.0)6=2509kN A Ac c=N/=N/fc=2509000/14.3=175454mm=2509000/14.3=175454mm2 2采用方形截面柱，截面尺寸可初步定为：采用方形截面柱，截面尺寸可初步定为：bh=450mm450mmbh=450mm450mm框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置（3）按构造要求确定）按构造要求确定矩形矩形截面截面框框架柱的边长在非抗震设计时

29、不宜小于架柱的边长在非抗震设计时不宜小于250mm，抗震，抗震设计时不宜小于设计时不宜小于300mm；圆柱截面圆柱截面直经不宜小于直经不宜小于350mm，为避，为避免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比不宜小于免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比不宜小于4。（4）抗震设计时，为防止柱发生脆性破坏，上述方法确定的）抗震设计时，为防止柱发生脆性破坏，上述方法确定的截面尺寸上应满足轴压比的要求：截面尺寸上应满足轴压比的要求：抗震等级为一级时抗震等级为一级时抗震等级为二级时抗震等级为二级时抗震等级为三级时抗震等级为三级时框架结构框架结构13.113.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置3、框架柱截

30、面的惯性矩、框架柱截面的惯性矩4、框架柱的线刚度、框架柱的线刚度为减少构件类型，以简化施工，多层房屋的柱截面沿房屋高为减少构件类型，以简化施工，多层房屋的柱截面沿房屋高度不宜改变。高层建筑的柱截面沿房屋高度可根据房屋层数、度不宜改变。高层建筑的柱截面沿房屋高度可根据房屋层数、高度、荷载等情况保持不变或做高度、荷载等情况保持不变或做12次改变。当柱截面沿房屋次改变。当柱截面沿房屋高度变化时，高度变化时，中间柱宜使上下柱轴线重合，边柱和角柱宜使截中间柱宜使上下柱轴线重合，边柱和角柱宜使截面外边线重合。面外边线重合。框架结构框架结构13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载

31、一、框一、框架结构的计算简图架结构的计算简图1、计算单元确定、计算单元确定框架结构是一个空间受力体系，为方便起见，常常忽略结构纵向和横向之间联框架结构是一个空间受力体系，为方便起见，常常忽略结构纵向和横向之间联系，将一个较规则的空间框架分解为系，将一个较规则的空间框架分解为若干个横向和纵向平面框架进行分析，每榀若干个横向和纵向平面框架进行分析，每榀平面框架为一计算单元。平面框架为一计算单元。13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载框架结构框架结构13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载当采用横向框架承重时当采用横向框架承重时，截取的横向框

32、架应承受阴影范围内的全，截取的横向框架应承受阴影范围内的全部竖向荷载和水平荷载，阴影范围一般以柱距中线来划分，如图部竖向荷载和水平荷载，阴影范围一般以柱距中线来划分，如图(a)所示。而纵向框架不承受楼面（屋面）传来的竖向荷载，仅承所示。而纵向框架不承受楼面（屋面）传来的竖向荷载，仅承受本身的自重和砌筑于其上的填充墙重。受本身的自重和砌筑于其上的填充墙重。当采用纵向框架承重时，截取的纵向框架当采用纵向框架承重时，截取的纵向框架应承受阴影范围内的全应承受阴影范围内的全部竖向荷载和水平荷载，横向框架不承受楼面（屋面）传来的竖部竖向荷载和水平荷载，横向框架不承受楼面（屋面）传来的竖向荷载，仅承受本身的

33、自重和砌筑于其上的填充墙重。向荷载，仅承受本身的自重和砌筑于其上的填充墙重。当采用纵横向框架混合承重时，应根据结构的具体布置，按楼盖当采用纵横向框架混合承重时，应根据结构的具体布置，按楼盖结构的实际荷载传递情况进行计算。结构的实际荷载传递情况进行计算。u对于结构中部的各横向平面框架，条件相同，只需计算一个即对于结构中部的各横向平面框架，条件相同，只需计算一个即可代表全部。对纵向框架则各不相同，应分别进行计算。可代表全部。对纵向框架则各不相同，应分别进行计算。框架结构框架结构13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载框架结构计算简图框架结构计算简图2.跨度与层高的确定跨

34、度与层高的确定l在计算简图中，杆件用其轴线来表示；在计算简图中，杆件用其轴线来表示；l框架梁的跨度框架梁的跨度取柱子的轴线之间的距离，当上下层柱截面尺取柱子的轴线之间的距离，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。寸变化时，一般以最小截面的形心线来确定。l为方面计为方面计,框架柱的计算高度框架柱的计算高度可取各层层高可取各层层高,即楼面至楼面之即楼面至楼面之间的距离，但间的距离，但底层柱计算高度底层柱计算高度取基础顶面至二层楼板顶面之取基础顶面至二层楼板顶面之间的距离。间的距离。l跨度相差不超过跨度相差不超过10%时时,按等跨计算内力按等跨计算内力;l屋面斜梁坡度不超过屋面斜梁

35、坡度不超过1/8时时,按水平梁计算按水平梁计算.框架结构框架结构13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载在实际工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度变化。在实际工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度变化。1、当上层柱截面尺寸减小但其形心轴仍与下层柱的形心轴重合、当上层柱截面尺寸减小但其形心轴仍与下层柱的形心轴重合时，其计算简图与各层柱截面不变时的相同。时，其计算简图与各层柱截面不变时的相同。2、当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴也不重合时，一般采取、当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴也不重合时，一般采取近似方法，即将顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线，但是必须近似方法，即

36、将顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线，但是必须注意，在框架结构的内力和变形分析中，各层梁的计算跨度及线注意，在框架结构的内力和变形分析中，各层梁的计算跨度及线刚度仍应按实际情况取；刚度仍应按实际情况取；3、尚应考虑上、下层柱轴线不重合，由上层柱传来的轴力在变、尚应考虑上、下层柱轴线不重合，由上层柱传来的轴力在变截面处所产生的力矩。此力矩应视为外荷载，与其他竖向荷载一截面处所产生的力矩。此力矩应视为外荷载，与其他竖向荷载一起进行框架内力分析。起进行框架内力分析。框架结构框架结构13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载变截面柱框架结构的计算简图变截面柱框架结构的计算简图框

37、架结构框架结构13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载装配式框架的铰节点装配式框架的铰节点框架柱与基础的连接框架柱与基础的连接3.节点的简化节点的简化对现浇式框架和装配整体式框架，梁与柱的连接点可处理为对现浇式框架和装配整体式框架，梁与柱的连接点可处理为刚结点刚结点。预制装配式框架节点为。预制装配式框架节点为铰节点铰节点。框架结构的基础如采用框架结构的基础如采用现浇式独立基础或条形现浇式独立基础或条形基础等形式时，可简化基础等形式时，可简化为固定约束，当为预制为固定约束，当为预制柱杯形基础时，应视构柱杯形基础时，应视构造措施的不同分别简化造措施的不同分别简化为固定支

38、座和铰支座。如图为固定支座和铰支座。如图框架结构计算简图框架结构计算简图框架结构框架结构13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载返回返回柱距柱距柱距柱距跨度跨度跨度跨度框架结构框架结构13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载二、框架结构上的荷载计算二、框架结构上的荷载计算l作用于框架结构上的荷载有竖向荷载和水平荷载两种。作用于框架结构上的荷载有竖向荷载和水平荷载两种。l竖向荷载包括结构自重、楼面及屋面活荷载、雪载等。竖向荷载包括结构自重、楼面及屋面活荷载、雪载等。竖向荷竖向荷载一般为分布荷载和次梁传来的为集中力。载一般为分布荷载和次梁传来

39、的为集中力。l水平荷载包括风荷载和水平地震作用。水平荷载包括风荷载和水平地震作用。水平荷载均简化为作用水平荷载均简化为作用于框架节点上集中力。于框架节点上集中力。（一）恒荷载（一）恒荷载恒荷载包括自重、构造层重、固定设备重等。恒荷载的标准值恒荷载包括自重、构造层重、固定设备重等。恒荷载的标准值可按设计尺寸与材料自重标准值（容重）计算。材料容重可查可按设计尺寸与材料自重标准值（容重）计算。材料容重可查建筑结构荷载规范（建筑结构荷载规范（GB5009-2001)。u作用形式作用形式：一般是：一般是分布荷载分布荷载（均布、梯形或三角形分布）；（均布、梯形或三角形分布）；当在框架梁上布置次梁时，承受次

40、梁传来的集中力作用。当在框架梁上布置次梁时，承受次梁传来的集中力作用。4800480072006000KJ-2KJ-3KJ-2KJ-3框架结构框架结构13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载（二）楼面、屋面活荷载（二）楼面、屋面活荷载1、楼面活荷载的标准值及其准永久值系数按建筑结构荷载规、楼面活荷载的标准值及其准永久值系数按建筑结构荷载规范（范（GB5009-2001)取用。取用。2、由于作用于多层房屋楼面上的活荷载，不可能同时均达到规、由于作用于多层房屋楼面上的活荷载，不可能同时均达到规范所给的标准值，所以在结构设计时可对楼面活载进行折减。范所给的标准值，所以在结

41、构设计时可对楼面活载进行折减。对于楼面梁，当其负荷面积大于对于楼面梁，当其负荷面积大于25m2时，折减系数为时，折减系数为0.9。对于墙、柱、基础，则需根据计算截面以上楼层数的多少取不对于墙、柱、基础，则需根据计算截面以上楼层数的多少取不同的折减系数，如表同的折减系数，如表13-5所示。所示。3、屋面均布活荷载、屋面均布活荷载工业与民用建筑的屋面其水平投影面上的均布活荷载标准值按工业与民用建筑的屋面其水平投影面上的均布活荷载标准值按建筑结构荷载规范取用。建筑结构荷载规范取用。活荷载作用形式：同恒载作用形活荷载作用形式：同恒载作用形式式。（三）屋面雪荷载（三）屋面雪荷载屋面水平投影面上的雪荷载标

42、准值按下式计算：屋面水平投影面上的雪荷载标准值按下式计算：sk雪荷载标准值，雪荷载标准值，kN/m2；r屋面积雪分布系数，按荷载规范取用；屋面积雪分布系数，按荷载规范取用；s0基本雪压，基本雪压，kN/m2。按荷载规范取用；。按荷载规范取用；注意注意：建筑结构设计时，屋面活荷载与雪荷载不应同时：建筑结构设计时，屋面活荷载与雪荷载不应同时考虑。取二者较大值采用。考虑。取二者较大值采用。框架结构框架结构13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载（四）风荷载计算（四）风荷载计算风荷载的计算方法与单层厂房基本相同，风荷载体型系数风荷载的计算方法与单层厂房基本相同，风荷载体型系

43、数s s可可按建筑结构荷载规范取用。按建筑结构荷载规范取用。垂直于建筑物表面的垂直于建筑物表面的风荷载标准值计算公式风荷载标准值计算公式风载体型系数风载体型系数,对矩形平面的多层框架对矩形平面的多层框架,可取可取1.3；风压高度变化系数，根据每层柱顶标高按第风压高度变化系数，根据每层柱顶标高按第12章表章表12-5取用；取用；风振系数，对多层框架风振系数，对多层框架1.0w0基本风压（基本风压（kN/m2)。按荷载规范取用。按荷载规范取用框架上沿高度作用的风荷载如图所示。框架上沿高度作用的风荷载如图所示。(kN/m2)在内力分析时，可以将沿框架柱的分布在内力分析时，可以将沿框架柱的分布风载进一

44、步简化为作用于框架节点的水风载进一步简化为作用于框架节点的水平集中风荷载平集中风荷载Fi（如图（如图(b)所示），其所示），其值为：值为：FK3FK1FK2框架结构框架结构13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载H1H2H3H4wkiH1H2H3H4FK3FK1FK2框架结构框架结构13.2 13.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载H4、H3、H2、H1：为女儿墙及：为女儿墙及各层柱高。各层柱高。（五）水平地震作用（五）水平地震作用多层框架结构，当高度不超过多层框架结构，当高度不超过40m，且质量和刚度沿高度分布比，且质量和刚度沿高度分布比较均匀时

45、，可采用较均匀时，可采用底部剪力法底部剪力法计计算水平地震作用。详见建筑抗算水平地震作用。详见建筑抗震设计规范（震设计规范（GB50011-2001)Fki作用于框架节点的水平集作用于框架节点的水平集中风荷载。中风荷载。B计算单元宽度，一般为柱距计算单元宽度，一般为柱距某建筑为现浇整体式钢筋砼四层框架结构，抗震等级为二级，某建筑为现浇整体式钢筋砼四层框架结构，抗震等级为二级，标准层层高为标准层层高为3.6m，基础顶面埋深，基础顶面埋深-1.4m，结构平面布置如图，结构平面布置如图所示。试估算梁、柱截面尺寸，并定性确定框架（所示。试估算梁、柱截面尺寸，并定性确定框架（KJ-1)在恒载在恒载作用下

46、的计算简图。采用作用下的计算简图。采用C30砼。砼。330033007200600036003600作业一作业一KJ-1KJ-1次梁次梁框架结构框架结构13.3 13.3 竖竖向荷向荷载载作用下框架作用下框架结结构内力的近似算构内力的近似算13.3多层框架内力与侧移的近似计算方法多层框架内力与侧移的近似计算方法u竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算u水平荷载作用下框架结构内力的近似计算水平荷载作用下框架结构内力的近似计算u框架结构的侧移计算框架结构的侧移计算在竖向荷载在竖向荷载（verticalload）作用下，作用下，多、高层框架结构的多、高层框架结构的内

47、力可用内力可用力法、位移法力法、位移法等结构力学方法计算。工程设计中，如等结构力学方法计算。工程设计中，如采用手算，可采用采用手算，可采用迭代法迭代法、分层法、弯矩二次分配法及、分层法、弯矩二次分配法及系数法系数法等近似方法计算。等近似方法计算。水平荷载作用下框架结构的内力和侧移也可用结构力学方法水平荷载作用下框架结构的内力和侧移也可用结构力学方法计算，常用的近似算法有计算，常用的近似算法有迭代法、迭代法、反弯点法、反弯点法、D值法值法和门架法和门架法等。等。框架结构框架结构13.3 13.3 框架框架结结构内力及构内力及侧侧移的近似移的近似计计算算一、竖向荷载（恒载、活载）作用下框架结构内力

48、计算一、竖向荷载（恒载、活载）作用下框架结构内力计算在竖向荷载作用下框架结构的特点：在竖向荷载作用下框架结构的特点：（1）在竖向荷载作用下在竖向荷载作用下框架所产生的侧移一般很小，对结构框架所产生的侧移一般很小，对结构控制内力影响不大，可以忽略；控制内力影响不大，可以忽略；（2）每层梁上的荷载仅对本层梁及与其相连的上、下柱的内每层梁上的荷载仅对本层梁及与其相连的上、下柱的内力产生影响，对其他各层梁、柱内力的影响可忽略不计。力产生影响，对其他各层梁、柱内力的影响可忽略不计。基本假定基本假定根据上述受力特点，采用分层法计算时可作下面基本假定：根据上述受力特点，采用分层法计算时可作下面基本假定：（1

49、）假定竖向荷载作用下，框架不发生侧移，既不考虑框架）假定竖向荷载作用下，框架不发生侧移，既不考虑框架侧移对结构内力的影响；侧移对结构内力的影响；（2）假定作用在某层框架梁上的竖向荷载只对本层梁和与该）假定作用在某层框架梁上的竖向荷载只对本层梁和与该层梁相连的上、下框架柱产生影响，而对其他楼层的框架梁和层梁相连的上、下框架柱产生影响，而对其他楼层的框架梁和柱都不产生影响。柱都不产生影响。（一）分层法（一）分层法框架结构框架结构竖向荷载作用下分层计算示意图竖向荷载作用下分层计算示意图13.3 13.3 荷荷载载作用下框架作用下框架结结构内力的近似构内力的近似计计算算计算方法计算方法根据上述假定，各

50、层梁上单独作用竖向荷载时，仅在该层梁和根据上述假定，各层梁上单独作用竖向荷载时，仅在该层梁和与之相连的上下层柱中产生内力，对其他层梁及柱所产生的内与之相连的上下层柱中产生内力，对其他层梁及柱所产生的内力可忽略不计。这样框架结构可分解为如图所示的独立刚架单力可忽略不计。这样框架结构可分解为如图所示的独立刚架单元，柱的远端简化为固定支承。用元，柱的远端简化为固定支承。用弯矩分配法弯矩分配法进行计算，节点进行计算，节点的不平衡弯矩只在本单元内进行分配传递。的不平衡弯矩只在本单元内进行分配传递。（1）在计算单元中，取柱远端为固定，这与实际结构有差异，）在计算单元中，取柱远端为固定，这与实际结构有差异，