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1、uA多层和高层框架结构设计 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。有生命必有希望学习要求学习要求熟悉框架结构的熟悉框架结构的特点和适用范围特点和适用范围；熟悉框架结构的熟悉框架结构的平面布置平面布置和和构件选型构件选型；掌握框架结构掌握框架结构内力分析方法内力分析方法及及组合原则组合原则；熟熟悉悉框框架架结结构构在在水水平平荷荷载载作作用用下下的的侧侧移移验验算方法算方法。2022/11/52南昌航空大学土木工程系主要内容主要内容3.1 框架结构概述框架结构概述3.2

2、框架结构设计框架结构设计3.3 框架结构设计实例框架结构设计实例3.4 本章小结本章小结2022/11/53南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 概念概念框框架架结结构构是是指指由由横横梁梁和和立立柱柱作作为为主主要要承承重重构构件件而而组组成成的的结结构构体体系系。其其中中，梁和柱的连接梁和柱的连接节点全部或大部分为刚接节点全部或大部分为刚接。2022/11/54南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述2022/11/55南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述2022/11/56南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述2022/1

3、1/57南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述2022/11/58南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 分类分类A.按跨数分：按跨数分：单跨、多跨；单跨、多跨；B.按层数分：按层数分：单层、多层；单层、多层；C.按按材材料料分分：钢钢框框架架、钢钢筋筋混混凝凝土土框框架架、木木框架、钢与钢筋混凝土混合框架等。框架、钢与钢筋混凝土混合框架等。2022/11/59南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 分类分类 钢钢筋筋混混凝凝土土框框架架按按施施工工方方法法可可分分为为现现浇浇整整体体式式、装配式装配式和和装配整体式装配整体式。a.现现浇浇整整体

4、体式式：整整体体性性能能好好，抗抗震震性性能能好好，现现场场工工作量大，费模板；作量大，费模板；b.装装配配式式：标标准准化化、工工厂厂化化生生产产，施施工工速速度度快快，整整体性能差，抗震性能弱；体性能差，抗震性能弱；c.装配整体式：装配整体式：兼有上述两者的优点。兼有上述两者的优点。2022/11/510南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 特点特点A.优点优点a.建建筑筑平平面面布布置置灵灵活活，既既可可形形成成较较大大的的使使用用空间，也可分隔为若干小空间；空间，也可分隔为若干小空间；b.结构整体性较好；结构整体性较好；c.构件类型少，结构轻巧，施工方便；构件类型少，

5、结构轻巧，施工方便；d.设计计算理论较成熟。设计计算理论较成熟。2022/11/511南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 特点特点B.缺点缺点a.框架节点处应力集中显著；框架节点处应力集中显著；b.当当建建筑筑高高度度较较大大时时，底底部部各各层层柱柱的的轴轴力力很很大大，致使构件截面尺寸过大和配筋过密；，致使构件截面尺寸过大和配筋过密；c.框框架架结结构构的的侧侧向向刚刚度度小小，在在风风荷荷载载和和地地震震作用下结构侧移迅速增大。作用下结构侧移迅速增大。2022/11/512南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 适用范围适用范围 框框架架结结构构特特别

6、别适适合合于于在在办办公公楼楼、教教学学楼楼、公公共共性性与与商商业业性性建建筑筑、图图书书馆馆、轻工业厂房、公寓以及住宅类建筑中采用。轻工业厂房、公寓以及住宅类建筑中采用。2022/11/513南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 适用范围适用范围 考考虑虑到到框框架架结结构构侧侧向向刚刚度度较较小小，故故框框架架结结构构建建筑筑一一般般不不超超过过20层层，其其适适用用高高度度及及高高宽宽比比与与抗抗震震设设防防烈烈度度有有关关。若若不不需需进进行行抗抗震震设设计计，适适用用高高度度不不大大于于70m，最最大大高高宽宽比比为为5，其其它它情情形形见见高高层层建建筑筑混混凝

7、凝土土技技术术规规程程JGJ 3-2002（简称（简称高规高规）。2022/11/514南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 多层和高层框架结构多层和高层框架结构A.界限界限B.多多层层与与高高层层建建筑筑无无统统一一划划分分界界限限。我我国国高高规规将将10层层及及其其以以上上或或高高度度超超过过28m的建筑物称为高层建筑。的建筑物称为高层建筑。2022/11/515南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 多层和高层框架结构多层和高层框架结构B.比较比较a.高高层层建建筑筑承承受受的的荷荷载载比比多多层层建建筑筑更更大大，刚刚度度比比多多层层建建筑筑更更小小

8、，水水平平荷荷载载对对高高层层建建筑筑的的影影响响较较对对多多层建筑的影响层建筑的影响更大更大；b.从从设设计计计计算算角角度度，高高层层框框架架结结构构除除风风荷荷载载取取值值、楼楼面面活活荷荷载载布布置置与与多多层层框框架架结结构构略略有有不不同同，水水平平荷载作用下应补充侧移验算外荷载作用下应补充侧移验算外，其它基本相同。，其它基本相同。2022/11/516南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 概述概述框架结构设计的主要步骤包括：框架结构设计的主要步骤包括：结构布置；结构布置；构件选型；构件选型；内力分析；内力分析；构件设计；构件设计；施工图绘制。施工图绘制。2022

9、/11/517南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置A.布置原则布置原则a.尽尽量量与与建建筑筑的的平平、立立剖剖面面划划分分一一致致，以以便便设设计计和和施工；施工；b.结结构构的的平平面面布布置置应应尽尽可可能能规规则则、对对称称，使使结结构构传传力直接、受力明确；力直接、受力明确；c.结结构构的的竖竖向向布布置置应应力力求求体体形形简简单单，使使结结构构刚刚度度沿沿高度分布均匀，避免突变；高度分布均匀，避免突变；d.应合理地设置伸缩缝、沉降缝和防震缝。应合理地设置伸缩缝、沉降缝和防震缝。2022/11/518南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架

10、结构设计 结构布置结构布置B.平面框架承重方案平面框架承重方案a.横向框架承重方案横向框架承重方案布布置置：由由主主梁梁和和柱柱组组成成的的承承重重主主框框架架沿沿房房屋屋的的横横向向布布置置。楼楼（屋屋）面面板板支支承承于于主主梁梁上上，纵纵向向由由连连系系梁梁将将横横向向框框架架连连成空间结构体系。成空间结构体系。2022/11/519南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B.平面框架承重方案平面框架承重方案a.横向框架承重方案横向框架承重方案优优点点：横横向向刚刚度度得得到到加加强强，有有利利于于抵抵抗抗横横向向水水平平力力。纵纵向向连连系系梁梁的的截截

11、面面高高度度较较小小，梁梁下下可可开开设设大大的的门门窗窗洞洞口口，有利于房屋室内的采光和通风有利于房屋室内的采光和通风。缺缺点点：横横向向梁梁的的高高度度较较大大，房房间间净净空空减减小小，开开间间布布置置不不灵活，且不利于纵向管道的敷设。灵活，且不利于纵向管道的敷设。p总总评评：横横向向框框架架承承重重布布置置时时，建建筑筑物物的的横横向向刚刚度度较大，结构性能好，实际中应用较多较大，结构性能好，实际中应用较多。2022/11/520南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B.平面框架承重方案平面框架承重方案b.纵向框架承重方案纵向框架承重方案布布置置：由由

12、纵纵向向主主梁梁与与柱柱构构成成的的承承重重主主框框架架沿沿房房屋屋的的纵纵向向布布置置。楼楼（屋屋）面面板板支支承承于于主主梁梁上上，横横向向连连系系梁梁将将纵纵向向框框架架连连成空间结构体系。成空间结构体系。2022/11/521南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B.平面框架承重方案平面框架承重方案b.纵向框架承重方案纵向框架承重方案优优点点：纵纵向向刚刚度度进进一一步步增增大大，有有利利于于调调整整纵纵向向地地基基不不均均匀匀沉沉降降。横横向向连连系系梁梁的的截截面面高高度度较较小小，可可获得获得较大的净空较大的净空，且，且有利于纵向管道的敷设有利于

13、纵向管道的敷设。缺点：横向刚度较差。缺点：横向刚度较差。p总评：实际中应用较少总评：实际中应用较少。2022/11/522南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B.平面框架承重方案平面框架承重方案c.双向框架承重方案双向框架承重方案布布置置：在在房房屋屋的的两两个个方方向向均均布布置置承承重重主主框框架架，楼楼（屋屋）面面板板上上的的荷荷载载有有两两个个方方向向梁梁共同承担。共同承担。2022/11/523南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B.平面框架承重方案平面框架承重方案c.双向框架承重方案双向框架承重方案特特点点：结

14、结构构的的空空间间刚刚度度较较大大，结结构构整整体体性性好好，对对抗抗震震有有利利。适适用用于于柱柱网网平平面面形形状状为为方方形形或或楼楼面面荷荷载载较较大大的的情情况况，楼楼盖盖常常采采用用现现浇浇混混凝凝土土双双向向板板或或井式梁。井式梁。2022/11/524南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B.平面框架承重方案平面框架承重方案d.注意事项注意事项a)框框架架结结构构中中的的“连连系系梁梁”由由于于不不直直接接承承受受板板上上竖竖向向荷荷载载，其其截截面面高高度度可可比比相相应应的的框框架架梁梁的的截截面面高高度度小小一一些些，但但其其重重要要性性

15、也也不不容容忽忽视视。“连连系系梁梁”除除了了起起连连系系承承重重框框架架的的作作用用，其其与与框框架架柱柱组组成成的的平平面面框框架架同同样样要要承承受受风风荷荷载载及及地地震震作作用用，并并与与承承重框架一起组成建筑物的重框架一起组成建筑物的空间承重骨架空间承重骨架。2022/11/525南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B.平面框架承重方案平面框架承重方案d.注意事项注意事项b)当当楼楼（屋屋）面面采采用用预预制制混混凝凝土土板板时时，才才可可以以将将板板上上竖竖向向荷荷载载视视为为单单向向传传递递。严严格格来来说说，横横向向框框架架承承重重方方案案

16、和和纵纵向向框框架架承承重重方方案案是是当当楼楼（屋屋）盖盖采采用预制板时才存在的用预制板时才存在的；2022/11/526南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B.平面框架承重方案平面框架承重方案d.注意事项注意事项c)当当框框架架体体系系采采用用整整体体式式钢钢筋筋混混凝凝土土楼楼（屋屋）盖盖时时，板板上上竖竖向向荷荷载载均均会会传传给给其其四四周周的的支支承承梁梁，（虽虽然然计计算算时时单单向向板板按按单单向向传传力力考考虑虑，但但实实际际仍仍为为双双向向传传力力），故故采采用用全全现现浇浇楼楼（屋屋）盖盖的的框框架架结结构构均均为纵横向框架承重方案为纵

17、横向框架承重方案。2022/11/527南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置C.柱网布置柱网布置a.概述概述 平平面面上上框框架架柱柱在在纵纵横横方方向向的的排排列列即即形形成成柱柱网网。柱柱网网布布置置就就是是确确定定纵纵向向柱柱列列的的柱柱距距和和横横向向柱柱列列的的 柱柱距距（通通称称跨跨度度）。柱柱网网尺尺寸寸应应根根据据建建筑筑的的使使用用功功能能要要求求而而定定，主主梁梁的的跨跨度度一一般般为为5 8m，次次梁梁一般为一般为 4 7m。2022/11/528南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置C.柱网布置柱网布

18、置b.工业建筑工业建筑 多多层层工工业业厂厂房房框框架架结结构构常常用用柱柱网网有有内内廊廊式式和和等等跨跨式式两两种种。工工业业厂厂房房的的柱柱网网尺尺寸寸较较大大，相相应应的的板板区区格格跨跨度度也也大大，为为了了减减小小楼楼板板厚厚度度，可可在在跨跨内内布布置置若若干干次次梁梁，以以减减少少板板区区格格的的跨跨度度，从从而而减减少少板厚。板厚。2022/11/529南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计内廊式内廊式等跨式等跨式附加次梁附加次梁次梁次梁2022/11/530南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置C.柱网布置柱网布置c.民用建

19、筑民用建筑 民民用用建建筑筑由由于于使使用用功功能能要要求求复复杂杂多多变变，柱柱网网布布置置也也各各部部相相同同。纵纵向向柱柱列列的的柱柱距距与与房房间间的的开开间间尺尺寸寸有有关关，开开间间较较大大时时，可可采采用用一一个个开开间间一一个个柱柱距距方方案案，开开间间较较小小时时，可可采采用用两两个个开开间间一一个个柱柱距距的的方方案案。跨跨度度大大小小主主要要与与房房间间进进深深有有关关，如如办办公公楼和旅馆常采用三跨内廊式。楼和旅馆常采用三跨内廊式。2022/11/531南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置D.立面布置立面布置内收内收规则框架规则框架外

20、挑外挑错层错层抽柱抽柱缺梁缺梁2022/11/532南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置E.其它其它 框框架架结结构构的的填填充充墙墙及及隔隔墙墙宜宜选选用用轻轻质质墙墙体体，并并且且与与框框架架结结构构有有可可靠靠的的拉拉结结。此此外外，结结构构布布置置时时应应避避免免上上、下下层层刚刚度度变变化化过过大大、避避免免形形成成短短柱柱并并应应减减少少因因抗抗侧侧刚刚度度偏心所造成的扭转偏心所造成的扭转。2022/11/533南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定A.构件选型构件选型 框框架架梁梁的

21、的截截面面形形状状通通常常设设计计成成T形形和和矩矩形形，装装配配式式框框架架中中还还可可以以做做成成花花篮篮等等形形状状。框框架架柱柱一一般般为为矩矩形形或或正正方方形形，也也可可根根据据需需要要做做成成圆圆形形或或其其它形状。它形状。2022/11/534南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算a.概述概述 结结构构设设计计时时，一一般般应应先先估估算算构构件件的的截截面面尺尺寸寸，待待构构件件的的内内力力和和结结构构的的变变形形计计算算好好后后，若若预预估估的的截截面面尺尺寸寸符符合合要要求求，便便可

22、可以以此此尺尺寸寸作作为为最最终终截截面面尺尺寸寸；若若与与实实际际所所需需尺尺寸寸相相差差很很大大，则则须须重重新新估估算和验算直至符合要求为止算和验算直至符合要求为止。2022/11/535南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算b.框架梁框架梁 框框架架梁梁的的截截面面尺尺寸寸应应根根据据承承受受荷荷载载的的大大小小、梁梁的的跨跨度度、框框架架的的间间距距、是是否否考考虑虑抗抗震震设设防防要要求求以及以及选用的材料强度选用的材料强度等诸多因素综合考虑确定。等诸多因素综合考虑确定。2022/11/536

23、南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算b.框架梁框架梁框架梁的截面尺寸可按下式估算：框架梁的截面尺寸可按下式估算：截面高度截面高度截面宽度截面宽度梁的计梁的计算跨度算跨度梁梁的的净净跨跨度度与与截截面面高高度度之之比比不不宜宜小小于于4，梁梁 的的截截面面宽宽度度不不宜宜小小于于200mm。2022/11/537南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算b.框架梁框架梁 为为了了获获得得较较大大的的使使用用空空间间，有有

24、时时将将框框架架梁梁设设计计成扁梁。对成扁梁。对框架扁梁框架扁梁，其截面尺寸可按下式估算：，其截面尺寸可按下式估算：扁扁梁梁除除满满足足承承载载力力要要求求外外，还还应应特特别别注注意意其其变形和裂缝是否满足有关要求。变形和裂缝是否满足有关要求。2022/11/538南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算b.框架梁框架梁 多多层层和和高高层层建建筑筑中中的的楼楼面面可可做做成成装装配配式式、装装配配整整体体式式和和现现浇浇式式三三种种形形式式。装装配配式式刚刚度度弱弱，一一般般只只用用于于多多层层建建筑筑

25、，高高度度超超过过50m的的高高层层建建筑筑宜宜采采用用现现浇浇式式，不不超超过过50的的高高层层建建筑筑除除现现浇浇式式外外，还可采用装配整体式和连接可靠的装配式。还可采用装配整体式和连接可靠的装配式。2022/11/539南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算b.框架梁框架梁 在在计计算算框框架架梁梁的的惯惯性性矩矩时时，要要考考虑虑楼楼面面板板与与梁梁的的连连接接对对梁梁惯惯性性矩矩的的有有利利影影响响。其其中中，现现浇浇楼楼面面板板的的钢钢筋筋与与框框架架梁梁的的钢钢筋筋交交织织在在一一起起，整整

26、体体性性最最好好，采采用用装装配配整整体体式式楼楼面面板板时时整整体体性性稍稍差差，采采用用装配式装配式楼面板则楼面板则最差最差。2022/11/540南昌航空大学土木工程系 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算b.框架梁框架梁楼板类型楼板类型边框架梁边框架梁中框架梁中框架梁现浇楼板现浇楼板I1.5I0I2.0I0装配整体式楼板装配整体式楼板I1.2I0I1.5I0装配式楼板装配式楼板II0II03.2 框架结构设计框架结构设计2022/11/541南昌航空大学土木工程系 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算b.框架梁框架

27、梁边框架梁边框架梁中框架梁中框架梁3.2 框架结构设计框架结构设计2022/11/542南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算b.框架梁框架梁 在在框框架架结结构构布布置置中中，梁梁、柱柱轴轴线线宜宜重重合合。如如梁梁须须偏偏心心放放置置时时（如如使使外外墙墙与与框框架架柱柱外外侧侧平平齐齐，或或走走廊廊两两侧侧墙墙体体与与框框架架柱柱内内侧侧平平齐齐），梁梁、柱柱中中心心线线之之间间的的偏偏心心距距不不宜宜大大于于柱柱截截面面在在该该方方面面宽宽度度的的1/4。如如偏偏心心距距大大于于该该方方向向柱柱宽

28、宽的的1/4时时，可可增增设梁的水平加腋。设梁的水平加腋。2022/11/543南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算b.框架梁框架梁 右图各项尺寸应满足的要右图各项尺寸应满足的要求详见教材第求详见教材第184页。页。2022/11/544南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算c.框架柱框架柱d.多层建筑中，框架柱的截面尺寸可按下式估算：多层建筑中，框架柱的截面尺寸可按下式估算：截面宽度截面宽度截面高度截面高度第第i

29、层层高层层高2022/11/545南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算c.框架柱框架柱d.高高层层建建筑筑中中，若若不不考考虑虑抗抗震震设设防防，框框架架柱的截面面积可按下式估算：柱的截面面积可按下式估算：截面面积截面面积轴向力设计值轴向力设计值柱支承的楼面面积上竖向柱支承的楼面面积上竖向荷载产生的轴向力设计值荷载产生的轴向力设计值轴压比轴压比2022/11/546南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算c.框架柱框

30、架柱d.柱支承的楼面面积取法如下图所示柱支承的楼面面积取法如下图所示:待估算柱柱顶待估算柱柱顶以上楼层层数以上楼层层数单位面积上的竖单位面积上的竖向荷载的设计值向荷载的设计值2022/11/547南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算c.框架柱框架柱d.矩矩形形框框架架柱柱的的截截面面边边长长不不宜宜小小于于250mm，圆圆柱柱的的截截面面直直径径不不宜宜小小于于350mm，剪剪跨跨比比宜宜大大于于2（避避免免因因出出现现短短柱柱而而发发生生脆脆性性破破坏坏），截截面面的高宽比不宜大于的高宽比不宜大于3。

31、2022/11/548南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算c.框架柱框架柱d.为为简简化化施施工工，多多层层建建筑筑中中柱柱截截面面沿沿房房屋屋高高度度不不宜宜改改变变。高高层层建建筑筑中中的的柱柱截截面面可可保保持持不不变变或或根根据据房房屋屋层层数数，高高度度和和荷荷载载等等情情况况作作12次次变变化化。变变化化时时，中中间间柱柱宜宜使使上上、下下柱柱轴轴线线重重合合，边边柱柱和和角柱宜使截面外边线重合角柱宜使截面外边线重合。2022/11/549南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设

32、计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B.截面尺寸估算截面尺寸估算d.算例算例 某某六六层层教教学学楼楼为为钢钢筋筋混混凝凝土土现现浇浇框框架架结结构构，其其结结构构平平面面布布置置如如图图所所示示，标标准准层层高高3.6m，底底层层层层高高3.9m，试试估估算算该该结结构构的的梁梁、柱柱截截面面尺尺寸寸（梁梁、柱柱混混凝凝土土强强度度等等级级分分别别为为C30和和C40，不不考考虑虑抗抗震设防要求）震设防要求）2022/11/550南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计3600360036003600DCBA720030007200结结构构平平面面布布置置图图202

33、2/11/551南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计梁截面尺寸梁截面尺寸横向梁截面尺寸横向梁截面尺寸纵向梁截面尺寸纵向梁截面尺寸2022/11/552南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计柱截面尺寸：柱截面尺寸：方法一方法一实际取实际取实际取实际取柱全部采用相同截面柱全部采用相同截面2022/11/553南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计柱截面尺寸：柱截面尺寸：方法二方法二柱全部采用相同截面，按中柱柱全部采用相同截面，按中柱进行估算。竖向荷载产生的轴进行估算。竖向荷载产生的轴力设计值按力设计值按14kN/m2取用。取用。实际取实际取2022

34、/11/554南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计3600360036003600ABCD7200300072002022/11/555南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析A.概述概述框架结构内力分析的整个过程可概括为框架结构内力分析的整个过程可概括为:确定计算简图确定计算简图计算各种荷载计算各种荷载进行内力分析进行内力分析进行内力组合进行内力组合2022/11/556南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析B.计算单元计算单元C.框框架架结结构构建建筑筑是是空空间间结结构构体体系系，一一般般应应按按三三维维

35、空空间间结结构构进进行行分分析析。但但对对于于平平面面布布置置较较规规则则的的框框架架结结构构房房屋屋，为为了了简简化化计计算算，通通常常将将实实际际的的空空间间结结构构简简化化为为若若干干个个横横向向或或纵纵向向平平面面框框架架进行分析进行分析，每榀平面框架为一计算单元每榀平面框架为一计算单元。2022/11/557南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析B.计算单元计算单元计算单元计算单元计算模型计算模型2022/11/558南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析B.计算单元计算单元C.就就结结构构承承受受的的竖竖向向和和水

36、水平平荷荷载载而而言言，当当横横向向（纵纵向向）框框架架承承重重，且且在在截截取取横横向向（纵纵向向）框框架架计计算算时时，全全部部荷荷载载由由横横向向（纵纵向向）框框架架承承担担，不不考考虑虑另另一一方方向向框框架架的的作作用用。当当纵纵、横横向向框框架架混混合承重时，竖向荷载由纵、横向框架共同承担。合承重时，竖向荷载由纵、横向框架共同承担。2022/11/559南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析C.计算简图计算简图 框框架架结结构构的的计计算算简简图图中中，梁梁、柱柱用用其其轴轴线线表表示示，梁梁与与柱柱之之间间的的连连接接用用节节点点表表示示，梁梁或

37、或柱柱的的长长度度用用节节点点间间的的距距离离表表示示。现现浇浇框框架架各各节节点点均均视视为为刚刚节节点点，底底层层柱柱固固支支于于基础顶面。基础顶面。2022/11/560南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计现浇式框架刚节点现浇式框架刚节点现浇式框架柱与基础刚接现浇式框架柱与基础刚接2022/11/561南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计装配式框架的节点装配式框架的节点半铰节点半铰节点铰节点铰节点预制柱与基础刚接预制柱与基础刚接预制柱与基础铰接预制柱与基础铰接装配式框架柱与基础的连接装配式框架柱与基础的连接2022/11/562南昌航空大学土木工程系3

38、.2 框架结构设计框架结构设计计计算算简简图图承承重重框框架架框架柱截面尺寸相同时的结构计算简图框架柱截面尺寸相同时的结构计算简图2022/11/563南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析C.计算简图计算简图 框框架架柱柱轴轴线线之之间间的的距距离离即即为为框框架架梁梁的的计计算算跨跨度度。框框架架柱柱的的计计算算高高度度应应为为各各横横梁梁形形心心轴轴线线间间的的距距离离。当当各各层层梁梁截截面面尺尺寸寸相相同同时时，底底层层柱柱的的计计算算高高度度由由基基础础顶顶面面算算至至楼楼面面标标高高处处，其其余余各各层层柱柱的的计计算算高高度度即即为为各层层高。

39、各层层高。2022/11/564南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析C.计算简图计算简图 当当框框架架梁梁的的坡坡度度小小于于1/8时时，近近似似按按水水平平梁梁计计算算；当当各各跨跨跨跨度度相相差差不不大大于于10%时时，近似近似按等跨框架计算按等跨框架计算。2022/11/565南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析C.计算简图计算简图 当当框框架架柱柱截截面面尺尺寸寸沿沿房房屋屋高高度度变变化化时时，若若上上层层柱柱截截面面尺尺寸寸减减小小但但其其形形心心轴轴仍仍与与下下层层柱柱的的形形心心轴轴重重合合时时，其其计计算

40、算简简图图与与各各层层柱截面不变时的相同柱截面不变时的相同。2022/11/566南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析C.计算简图计算简图 当当上上、下下层层柱柱截截面面尺尺寸寸不不同同且且形形心心轴轴也也不不重重合合时时，可可将将顶顶层层柱柱的的形形心心线线作作为为整整个个柱柱子子的的轴轴线线，但但在在结结构构的的内内力力和和变变形形分分析析中中，各各层层梁梁的的计计算算跨跨度度及及线线刚刚度度仍仍应应按按实实际际情情况况取取；另另外外，尚尚应应考考虑虑上上、下下层层柱柱轴轴线线不不重重合合产产生生的的偏偏心心力力矩矩，设设置置水水平加腋后，仍需考虑梁柱偏心的不利影响。平加腋后，仍需考虑

41、梁柱偏心的不利影响。3.2 框架结构设计框架结构设计2022/11/567南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计框架柱截面尺寸变化时的结构计算简图框架柱截面尺寸变化时的结构计算简图计计算算简简图图承承重重框框架架2022/11/568南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析C.计算简图计算简图梁和柱的线刚度分别为：梁和柱的线刚度分别为：梁梁柱柱3.2 框架结构设计框架结构设计2022/11/569南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析D.荷载计算荷载计算 框框架架结结构构上上的的荷荷载载主主要要包包括括为为恒恒载载和和活活载载，恒恒载载主主要要

42、包包括括结结构构自自重重和和结结构构表表面面的的粉粉灰灰重重等等。活活荷荷载载则则主主要要包包括括楼楼（屋屋）面面活活荷荷载载，风风荷荷载载和和雪荷载等。雪荷载等。作作用用在在多多、高高层层框框架架结结构构上上的的各各种种荷荷载载，可可按按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB 50009-2001 取用。取用。2022/11/570南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析D.荷载计算荷载计算 结结构构上上荷荷载载按按其其作作用用方方向向分分可可分分为为竖竖向向荷荷载载和和水水平平荷荷载载。竖竖向向荷荷载载主主要要指指结结构构自自重重、楼楼（屋屋）面面活活载载和和

43、雪雪载载等等，水水平平荷荷载载则则主主要要包包括括风风荷荷载载和和水水平平地地震震作作用用（暂暂不不考考虑虑）。竖竖向向荷荷载载多多以以均均布布力力和和集集中中力力的的形形式式出出现现，而而风风荷荷载载则则一一般般简简化化为为作用于框架节点的集中力并合并于迎风侧一面作用于框架节点的集中力并合并于迎风侧一面。2022/11/571南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析D.荷载计算荷载计算迎风面宽度迎风面宽度风压高度变化系数按集中荷载作用节点的高度选取风压高度变化系数按集中荷载作用节点的高度选取对顶层，取女儿墙高度的对顶层，取女儿墙高度的2倍倍2022/11/57

44、2南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计g4,q4G41(Q41)Fw4Fw3Fw2Fw1框架结构上的荷载框架结构上的荷载g3,q3g2,q2g1,q1G31(Q31)G21(Q21)G11(Q11)G43(Q43)G33(Q33)G23(Q23)G13(Q13)G01G03G022022/11/573南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E.内力计算内力计算a.竖向荷载作用下竖向荷载作用下a)楼面荷载分配原则楼面荷载分配原则b)当当采采用用整整体体式式楼楼盖盖时时，一一般般取取纵纵横横向向框框架架承承重重方方案案，板板上上荷荷载载的的传传递递

45、方方式式取取决决于于每每个个区格板是单向板还是双向板区格板是单向板还是双向板。2022/11/574南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E.内力计算内力计算a.竖向荷载作用下竖向荷载作用下a)楼面荷载分配原则楼面荷载分配原则b)单单向向板板上上的的竖竖向向荷荷载载沿沿板板的的短短跨跨方方向向传传给给两两个个长长边边支支承承梁梁。双双向向板板则则可可通通过过四四个个分分角角线线及及其其交交点点的的连连线线将将板板区区格格分分成成四四部部分分，每每一一部部分分的的板板上上竖竖向向荷荷载载传传给给最最近近的的支支承承梁梁，长长、短短边边支支承承梁梁上上承承受受的的

46、板板上上竖竖向向荷荷载载分分别别为为梯梯形形和和三三角角形形。2022/11/575南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计纵向平纵向平面框架面框架横向平横向平面框架面框架整体式单向板楼盖楼面荷载分配整体式单向板楼盖楼面荷载分配次梁次梁2022/11/576南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计纵向平面框架纵向平面框架横向平面框架横向平面框架整体式双向板楼盖楼面荷载分配：小柱网整体式双向板楼盖楼面荷载分配：小柱网2022/11/577南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计纵向平面框架纵向平面框架横向平面框架横向平面框架整体式双向板楼盖楼面荷载分配：

47、大柱网整体式双向板楼盖楼面荷载分配：大柱网次梁次梁2022/11/578南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E.内力计算内力计算a.竖向荷载作用下竖向荷载作用下b)受力特点受力特点竖竖向向荷荷载载作作用用下下，框框架架所所产产生生的的侧侧移移较较小小，若若按按无侧移计算，对结构的内力影响不大无侧移计算，对结构的内力影响不大；当当结结构构仅仅在在某某一一层层横横梁梁上上受受有有竖竖向向荷荷载载时时，直直接接承承载载的的框框架架梁梁及及与与之之相相连连的的上上、下下层层框框架架柱柱端端弯弯矩矩较较大大，其其它它各各层层梁梁柱柱的的弯弯矩矩均均较较小小，且且距距离

48、离直直接承载梁越远，梁柱的弯矩则越小。接承载梁越远，梁柱的弯矩则越小。2022/11/579南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E.内力计算内力计算a.竖向荷载作用下竖向荷载作用下c)计算方法概述计算方法概述 在在竖竖向向荷荷载载作作用用下下，多多、高高层层框框架架结结构构的的内内力力可可用用力力法法、位位移移法法等等结结构构力力学学方方法法计计算算。工工程程设设计计中中，如如采采用用手手算算，可可使使用用分分层层法法、迭迭代代法法、弯矩二次分配法弯矩二次分配法及及系数法系数法等近似方法进行计算。等近似方法进行计算。2022/11/580南昌航空大学土木工程

49、系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E.内力计算内力计算a.竖向荷载作用下竖向荷载作用下d)分层法分层法 基本假定基本假定 (1)不考虑框架结构的侧移对其内力的影响；不考虑框架结构的侧移对其内力的影响；(2)每层梁上的荷载仅对本层梁及其上、下柱的内力产生每层梁上的荷载仅对本层梁及其上、下柱的内力产生 影响，对其它各层梁、柱内力的影响可忽略不计。影响，对其它各层梁、柱内力的影响可忽略不计。上上述述假假定定中中所所指指的的内内力力不不包包括括柱柱轴轴力力，因因为为某某层层梁梁上上的荷载对下部各层柱的轴力均有较大影响，不能忽略。的荷载对下部各层柱的轴力均有较大影响，不能忽略。2022

50、/11/581南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计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+2022/11/582南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E.内力计算内力计算a.竖向荷载作用下竖向荷载作用下d)分层法分层法 计算要点计算要点 (1)将将多多层层框框架架沿沿高高度度分分成成若若干干单单层层无无侧侧移移的的敞敞口口框框架架，每每个个敞敞口口框框架架包包括括本本层层梁梁和和与与之之相相连连的的上上、下下层层柱柱。梁梁上上作作用用的的荷荷载载、各各层层柱柱高高及及梁梁跨跨度均与原结构相同，构件刚度可采用弹性刚度度均与原结