混凝土结构设计下框架结构.ppt

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1、1第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 第四章第四章 多层框架结构多层框架结构2第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 多层房屋的结构体系；多层房屋的结构体系；结构的计算简图及荷载确定；结构的计算简图及荷载确定；简单框架的内力计算；简单框架的内力计算；无抗震设防要求时框架结构构件设计；无抗震设防要求时框架结构构件设计；非抗震设计时框架节点的构造要求；非抗震设计时框架节点的构造要求；结构施工图平面整体表示方法。结构施工图平面整体表示方法。本章提要本章提要3第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 一、多高层建筑的优缺点：一、多高层建筑的优缺点：优优点点：占占地地面面积积小小，节节约约用用地地，节

2、节约约市市政政工工程程费费用用（小小区区道道路路、文文化福利设施、水电煤气管网化福利设施、水电煤气管网)，减少拆迁费用。，减少拆迁费用。缺缺点点：单单位位面面积积造造价价高高（结结构构体体系系，垂垂直直运运输输、供供水水、供供电电、空空调调、防火），日常工作生活不便（人工采光通风、户外活动少）。防火），日常工作生活不便（人工采光通风、户外活动少）。二、多层与高层房屋的界限二、多层与高层房屋的界限 我国根据当前消防车的供水能力和设置电梯的标准我国根据当前消防车的供水能力和设置电梯的标准高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002：10 10层或层或 H28m民用建筑为高

3、层建筑。民用建筑为高层建筑。4-1 4-1 概述概述 （P173P173）4-1 4-1 概述概述 4第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 相适应相适应相制约相制约框架结构框架结构剪力墙结构剪力墙结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构筒体结构筒体结构砌体结构砌体结构钢结构钢结构砼结构砼结构钢钢-砼混合结构砼混合结构主要承力构件主要承力构件安全可靠安全可靠经济经济施工快捷施工快捷4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 5第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 一、多层与高层的结构类型一、多层

4、与高层的结构类型 1 1砌体结构砌体结构 优点：优点：易就地取材；造价低；耐火性耐久性好；施工技术易掌握、易普及。易就地取材；造价低；耐火性耐久性好；施工技术易掌握、易普及。缺点：缺点：自重大；强度低；抗震性能差；砌筑工作繁重；工期长；自重大；强度低；抗震性能差；砌筑工作繁重；工期长；应用：应用：99层，多层、小跨度、轻荷载民用房屋层，多层、小跨度、轻荷载民用房屋。2 2钢结构钢结构 优点：优点：强度高、延性好；施工速度快；强度高、延性好；施工速度快；缺点：缺点：造价高，耐火、耐腐蚀性能差。造价高，耐火、耐腐蚀性能差。应用：应用：大跨度、重荷载、高层超高层建筑。大跨度、重荷载、高层超高层建筑。

5、3 3钢筋砼结构钢筋砼结构 特点：特点：与砌体结构比强度高，结构自重轻，抗震性能好，工业化程度高，与砌体结构比强度高，结构自重轻，抗震性能好，工业化程度高，与钢结构比造价低，材料来源广，耐火性好，结构刚度大，但与钢结构比造价低，材料来源广，耐火性好，结构刚度大，但 自重大，抗震性能稍差。自重大，抗震性能稍差。应用：应用：一般工业与民用多高层房屋结构。一般工业与民用多高层房屋结构。4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 6第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 二、多层与高层房屋的结构体系二、多层与高层房屋的结构体系 1 1框架结构框架结构 在非地震区一般可建至

6、在非地震区一般可建至1515层，最高可达层，最高可达2020层。层。优优点点：平平面面布布置置灵灵活活，能能提提供供较较大大空空间间，适适用用于于多多层层和和高高层层办办公公楼楼、旅旅馆、医院、学校、商店、住宅及多层工业厂房。馆、医院、学校、商店、住宅及多层工业厂房。缺点缺点:抗侧移刚度小，水平位移大，称为柔性结构体系。抗侧移刚度小，水平位移大，称为柔性结构体系。2 2、框架剪力墙结构、框架剪力墙结构非地震区框剪结构用于非地震区框剪结构用于15152525层房屋中，最高不宜超过层房屋中，最高不宜超过3535层层。3 3剪力墙结构剪力墙结构在非地震区一般多用于在非地震区一般多用于25253030

7、层以上房屋，最高不宜超过层以上房屋，最高不宜超过4040层层。4 4、筒体结构、筒体结构4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 7第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 二、多层与高层房屋的结构体系二、多层与高层房屋的结构体系框架结构框架结构组成组成：横梁和立柱组成：横梁和立柱组成特点特点：平面布局灵活，易：平面布局灵活，易于设置大房间的需要，承于设置大房间的需要，承受竖向荷载很合理。受竖向荷载很合理。但框架的抗侧刚度小，但框架的抗侧刚度小，抵抗水平荷载能力较差。抵抗水平荷载能力较差。应用应用：非地震区，建非地震区，建15152020层，层，地震区，建地震区，

8、建1010层以下。层以下。8第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 剪力墙结构（抗震墙）剪力墙结构（抗震墙）组成组成：由钢筋混凝土的墙体，：由钢筋混凝土的墙体，组成房屋的结构体系。组成房屋的结构体系。特点特点：钢筋混凝土墙体承受：钢筋混凝土墙体承受竖向荷载和水平荷载，有很竖向荷载和水平荷载，有很大的抗侧刚度。大的抗侧刚度。但房屋被剪力墙分割成较小但房屋被剪力墙分割成较小空间，不适用于需大空间的空间，不适用于需大空间的建筑物。建筑物。应用应用：15-5015-50层，用于高层住宅、层，用于高层住宅、旅馆、写字楼等。旅馆、写字楼等。9第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 框架框架-剪力墙结构（框

9、剪结构）剪力墙结构（框剪结构）组成组成：由若干框架和局部：由若干框架和局部剪力墙组成。剪力墙组成。特点特点：竖向荷载主要由框：竖向荷载主要由框架承担，水平荷载主要由架承担，水平荷载主要由剪力墙承担。兼有框架体剪力墙承担。兼有框架体系和剪力墙体系的优点。系和剪力墙体系的优点。应用应用：15301530层的办公楼、层的办公楼、公寓、旅馆等。公寓、旅馆等。北京东华金座项目，位于北京市宣武区牛街，由华尔森集团开发建设，总建筑面积约10万平方米，建筑高度73.84米，地上20层、地下3层。东华金座集商业、娱乐、居住功能为一体，地下室为人防工程及车库，裙房12层为商场、餐厅，裙房3层为会所。4层以上主体建

10、筑分为三部分：18层的北楼为住宅，20层的东西塔楼为酒店式公寓。结构形式为框架剪力墙结构。10第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 筒体结构筒体结构组成组成：由钢筋混凝土墙或：由钢筋混凝土墙或框架柱（框筒）组成。框架柱（框筒）组成。特点特点：将剪力墙集中到房：将剪力墙集中到房屋内部或外围，形成空间屋内部或外围，形成空间封闭筒体，使结构既有极封闭筒体，使结构既有极大的抗侧刚度，同时又能大的抗侧刚度，同时又能获得较大的空间。获得较大的空间。应用应用：一般用于：一般用于4545层左右层左右甚至更高的建筑。甚至更高的建筑。美国西尔斯大厦为成束筒结构。位于芝加哥市。由9个22.9米见方的正方形组成。大

11、厦平面随层数增加而分段收缩，在51层以上切去两个对角正方形，67层以上切去另外两个对角正方形，91层以上又切去三个正方形，只剩下两个正方形到顶。11第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 12第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 13第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 14第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋

12、的结构方案选择 15第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 16第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 17第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 18第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 19第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案

13、选择 20第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 大连友谊广场商住楼大连友谊广场商住楼4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 21第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 22第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 23第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 三、多层与高层房屋的结构布置原则三、多层与高层房屋的结构布置原则1 1应满足建筑物使用要求、简化设计、方便施工。应满足建筑物使用要求、简化设计、方便施工。2.2

14、.应使房屋平面规则整齐，均匀对称，体型力求简单；应使房屋平面规则整齐，均匀对称，体型力求简单；减小扭转效应。减小扭转效应。3.3.应控制房屋的高宽比，使之具有必要的抗侧移刚度。应控制房屋的高宽比，使之具有必要的抗侧移刚度。4 4房屋总长宜控制在最大伸缩缝间距内，否则设伸缩缝。房屋总长宜控制在最大伸缩缝间距内，否则设伸缩缝。5 5同一幢房屋的基础力求类型、埋深一致，且基础刚度宜大。同一幢房屋的基础力求类型、埋深一致，且基础刚度宜大。当房屋各部分层数、荷载相差悬殊或地基土质异差很大时，当房屋各部分层数、荷载相差悬殊或地基土质异差很大时，宜设沉降缝分开。宜设沉降缝分开。如如不不便便设设沉沉降降缝缝，

15、可可用用设设后后浇浇带带，或或先先施施工工高高层层后后裙裙房房的的方方法处理调整沉降差。法处理调整沉降差。4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 24第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-2 4-2 多层与高层房屋的结构方案选择多层与高层房屋的结构方案选择 25第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-3 4-3 多层与高层建筑的荷载多层与高层建筑的荷载一、楼面活荷载一、楼面活荷载 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB50009-20011 1、设设计计多多高高层层民民用用房房屋屋的的楼楼面面梁梁、墙墙、柱柱、基基础础时时，楼楼面面活活荷荷载载均均应应

16、乘乘以以折折减减系系数数，以以考考虑虑活活荷荷载载在在各各层层不不可可能能同同时时满载的实际情况。满载的实际情况。对对楼楼面面梁梁，主主要要考考虑虑梁梁的的从从属属面面积积，从从属属面面积积大大于于25m2时时，折减系数为折减系数为0.90.9。对墙、柱、基础，除考虑其从属面积外，还要考虑计算截对墙、柱、基础，除考虑其从属面积外，还要考虑计算截面以上的楼层数再折减。楼层数愈多，折减系数愈小。面以上的楼层数再折减。楼层数愈多，折减系数愈小。4-3 4-3 多层与高层建筑的荷载多层与高层建筑的荷载 26第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 二、风荷载二、风荷载 风风荷荷载载的的大大小小与与建建筑

17、筑物物所所在在的的地地区区地地貌貌、建建筑筑物物高高度度和和体体型型等等有关。有关。设设计计时时风风荷荷载载按按静静荷荷载载计计算算，采采用用加加大大风风荷荷载载值值的的方方法法考考虑虑动力反应的影响动力反应的影响:其它其它 脉动增大系数。脉动增大系数。可查表可查表 脉动影响系数。脉动影响系数。=0.48=0.480.630.634-3 4-3 多层与高层建筑的荷载多层与高层建筑的荷载 Z Z高度处的风振系数高度处的风振系数H30m，或或H/B1.5时，时，z=1.0=1.0可见房屋越细高，结构自振周期越长，风振作用越大。可见房屋越细高，结构自振周期越长，风振作用越大。27第四章第四章 多层框

18、架结构多层框架结构 4-3 4-3 多层与高层建筑的荷载多层与高层建筑的荷载 28第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-3 4-3 多层与高层建筑的荷载多层与高层建筑的荷载 29第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-3 4-3 多层与高层建筑的荷载多层与高层建筑的荷载 30第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 温度变化引起的结构变形：温度变化引起的结构变形：柱弯曲变形（室内外温差，柱两侧胀缩不同）。柱弯曲变形（室内外温差，柱两侧胀缩不同）。楼盖结构剪切变形（室内外温差，内柱不变，外柱胀缩）。楼盖结构剪切变形（室内外温差，内柱不变，外柱胀缩）。墙体剪切变形（季节、日照温差，屋盖结构

19、与下部结构水平构件胀缩不同）墙体剪切变形（季节、日照温差，屋盖结构与下部结构水平构件胀缩不同）三、温度作用三、温度作用 超静定结构由于温度变化引起的结构变形受到限制和约超静定结构由于温度变化引起的结构变形受到限制和约 束而在结构中引起内力。束而在结构中引起内力。1.1.温度变化：温度变化：季节温差；室内与室外温差；日照温差季节温差；室内与室外温差；日照温差（向阳面与背阳面）（向阳面与背阳面）4-3 4-3 多层与高层建筑的荷载多层与高层建筑的荷载 31第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 2 2当房屋长度不超过最大伸缩缝间距，房屋不超过当房屋长度不超过最大伸缩缝间距，房屋不超过30层层 或高

20、度不超过或高度不超过100m时，可不考虑温度作用。时，可不考虑温度作用。10层，或层，或L60m，温度作用可忽略；温度作用可忽略；10103030层层，温温度度变变形形加加大大，有有隔隔热热和和配配筋筋构构造造，可可不不计计算算 温度作用；温度作用；3030层或层或H100m，宜计算温度作用。宜计算温度作用。3 3采取下列措施可减小结构中温度内力：采取下列措施可减小结构中温度内力：屋顶分段设小阁楼，屋顶分段设小阁楼，L减小。减小。顶层以框架代替剪力墙。顶层以框架代替剪力墙。山墙与内部结构用铰连接。山墙与内部结构用铰连接。屋面、外墙采用保温隔热措施。屋面、外墙采用保温隔热措施。4-3 4-3 多

21、层与高层建筑的荷载多层与高层建筑的荷载 32第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-4 4-4 框架结构的形式和布置框架结构的形式和布置 一、框架结构的组成：一、框架结构的组成：梁、柱、基础。梁、柱、基础。二、框架结构分类二、框架结构分类 (P173)(P173)全现浇：全现浇：梁、柱、板一次性现浇，整体性好，抗震好，梁、柱、板一次性现浇，整体性好，抗震好，工作量大，工期长，费模板。工作量大，工期长，费模板。半现浇：半现浇：梁、柱现浇，板预制，减少现浇混凝土量，节约模板。梁、柱现浇，板预制，减少现浇混凝土量，节约模板。装配式：装配式：梁、柱、板均预制拼装，速度快，吊装机械费用高；梁、柱、板

22、均预制拼装，速度快，吊装机械费用高；用钢量多；整体性差。用钢量多；整体性差。装装配配整整体体式式：梁梁、柱柱、板板均均预预制制，但但节节点点区区及及梁梁面面、板板面面再再 浇混凝土；现浇混凝土施工难。浇混凝土；现浇混凝土施工难。4-4 4-4 框架结构的形式和布置框架结构的形式和布置 33第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 三、柱网布置三、柱网布置（P174）4-4 4-4 框架结构的形式和布置框架结构的形式和布置 1.1.柱网布置应满足使用要求柱网布置应满足使用要求34第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-4 4-4 框架结构的形式和布置框架结构的形式和布置 2.2.柱网布置要使结

23、构受力合理柱网布置要使结构受力合理35第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 四、框架的结构布置四、框架的结构布置 P177P177图图13-813-81 1承重框架沿房屋横向布置承重框架沿房屋横向布置 （主梁横向布置）（主梁横向布置）房房屋屋横横向向刚刚度度好好，纵纵向向连连梁梁截截面面小小，对对采采光光通通风风有有利利；横横向向主主梁梁截面大，对集中通风的通风管布置不利截面大，对集中通风的通风管布置不利。2 2承重框架沿房屋纵向布置承重框架沿房屋纵向布置 （主梁纵向布置）（主梁纵向布置）平平面面布布置置灵灵活活：横横向向连连梁梁截截面面小小，对对通通风风管管布布置置有有利利，可可降降低低层

24、层高；横向刚度较差，仅适用多层建筑。高；横向刚度较差，仅适用多层建筑。3 3承重框架沿房屋双向布置承重框架沿房屋双向布置 （主梁双向布置）（主梁双向布置）兼兼有有上上述述两两种种优优点点，适适合合：有有大大空空间间大大柱柱网网房房屋屋 柱柱网网平平面面接接近方形或荷载较大的房屋近方形或荷载较大的房屋 有抗震设防要求房屋。有抗震设防要求房屋。4-4 4-4 框架结构的形式和布置框架结构的形式和布置 36第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 沉降缝是为了避免地基不均匀沉降在房屋构件中产生裂缝而设置的，沉降缝必须将房屋连同基础一起分开。在在建建筑筑物物的的下下列列部部位位宜宜设设置置沉沉降降缝缝：

25、土土层层变变化化较较大大处处；地地基基基基础础处处理理方方法法不不同同处处；房房屋屋在在高高度度、重重量量、刚刚度度有有较较大大变变化化处处；建筑平面的转折处；建筑平面的转折处；新建部分与原有建筑的交界处。新建部分与原有建筑的交界处。沉沉降降缝缝由由于于是是从从基基础础断断开开，缝缝两两侧侧相相邻邻框框架架的的距距离离可可能能较较大大，给给使使用用带带来来不不便便，此此时时可可利利用用挑挑梁梁或或搁搁置置预预制制梁梁、板板的的方方法法进进行行建建筑上的闭合处理筑上的闭合处理.37第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 图沉降缝做法(a)设挑梁（板）；(b)设预制板（梁）38第四章第四章 多层框

26、架结构多层框架结构 4-5 4-5 框架结构计算简图框架结构计算简图 P179一、一、计算单元的选取计算单元的选取 P179图1310框框架架结结构构是由横向框架和纵向框架组成的空间结构。为了简化计算，通常忽略它们之间的空间联系，而将空间结构体系简化为横向和纵向平面框架计算，并取出单独的一榀框架作为计算单元，该单元承受的荷载如图中阴影部分所示。在计算简图中，框架节点多为刚接，柱子下端在基础顶面，也按刚接考虑。杆件用轴线表示，梁柱的连接区用节点表示。4-5 4-5 框架结构计算简图框架结构计算简图 39第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-5 4-5 框架结构计算简图框架结构计算简图 40

27、第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-5 4-5 框架结构计算简图框架结构计算简图 41第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 二、二、计算模型的确定计算模型的确定 1 1杆件轴线：杆件轴线：等截面轴线取截面形心位置，当上下柱截面尺寸不同时，则取上层柱形心线作为柱轴线。4-5 4-5 框架结构计算简图框架结构计算简图 42第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 2 2计算模型的简化计算模型的简化 （1 1）横梁坡度）横梁坡度i1/81/8的折梁，可简化为直杆（单坡斜梁化为水平梁）。的折梁，可简化为直杆（单坡斜梁化为水平梁）。（2 2）不等跨框架，跨度差）不等跨框架，跨度差10%10%时，

28、可简化为等跨框架（取平均跨度）。时，可简化为等跨框架（取平均跨度）。（3 3）有加腋变截面梁）有加腋变截面梁 Iend/Imin4或或hend/hmin1.6时，忽略加腋的影响。时，忽略加腋的影响。4-5 4-5 框架结构计算简图框架结构计算简图 43第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 3 3梁、柱截面尺寸：梁、柱截面尺寸：梁：梁：梁净跨与截面高度之比不宜小于4。一般不宜小于200mm。柱柱:为了提高框架抗水平力的能力，矩形截面的hc/bc不宜大于3，柱截面的边长不宜小于250mm。4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 44第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4 4截面

29、惯性矩取值截面惯性矩取值 柱柱:I=I:I=I0 0 梁：由于楼板参加梁的工作且梁截面刚度是变化的梁：由于楼板参加梁的工作且梁截面刚度是变化的 现浇整体式现浇整体式 装配整体式装配整体式 装配式装配式中间框架中间框架 I=2I0 I0 I=1.5I0 I0 I=I0 边框架边框架 I=1.5I0 I0 I=1.2I0 I0 I=I04-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 45第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 竖向荷载下内力计算的近似法竖向荷载下内力计算的近似法 分层法、弯矩二次分配法、迭代法分层法、弯矩二次分配法、迭代法

30、 水平荷载下内力计算的近似法水平荷载下内力计算的近似法 反弯点法、反弯点法、D值法、迭代法、无剪力分配法值法、迭代法、无剪力分配法 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 46第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 一、竖向荷载下内力的简化计算法一、竖向荷载下内力的简化计算法分层法分层法2 2计算假定：计算假定：（1 1）忽略框架在竖向荷载作用下的侧移；）忽略框架在竖向荷载作用下的侧移；（2 2）忽略本层荷载对其它各层内力的影响。）忽略本层荷载对其它各层内力的影响。3 3计算步骤：计算步骤：（1 1）框架分为由各层梁及其上下柱组成的开口框架。）框架分为由各层梁及其上下柱组成的开口

31、框架。（2 2）底层柱刚度不修正，传递系数）底层柱刚度不修正，传递系数C=1/2=1/2，其余各层柱刚度乘以折减系数其余各层柱刚度乘以折减系数0.90.9，传递系数，传递系数C=1/3=1/3；按力矩分配法求各层框架弯矩图。按力矩分配法求各层框架弯矩图。（3 3）迭加上述子结构弯矩图，得框架最终弯矩图。）迭加上述子结构弯矩图，得框架最终弯矩图。（4 4）节点不平衡力矩较大的，可对节点不平衡力矩进行一次弯矩分配。）节点不平衡力矩较大的，可对节点不平衡力矩进行一次弯矩分配。4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 1 1适用范围：适用范围：节点梁柱线刚度比节点梁柱线刚度比 ，结构与荷载

32、沿高度，结构与荷载沿高度 比较均匀的多层框架。比较均匀的多层框架。47第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 48第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 49第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 50第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 51第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 52第四章第四章 多层框架结构多层框架结构

33、4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 53第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 二、水平荷载作用下内力的简化计算法（一）二、水平荷载作用下内力的简化计算法（一）反弯点法反弯点法1 1、框架在水平荷载下的受力和变形特点、框架在水平荷载下的受力和变形特点 一般归结为受节点水平力的作用，各杆的弯矩都是直线形；一般归结为受节点水平力的作用，各杆的弯矩都是直线形；每个立柱都有一个反弯点，各柱上、下端既有水平位移、又有角位移。每个立柱都有一个反弯点，各柱上、下端既有水平位移、又有角位移。若忽略轴力引起的各杆变形，则同一层各柱端若忽略轴力引起的各杆变形，则同一层各柱端 相同的水平位移相同的

34、水平位移 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 节点角位移很小节点角位移很小54第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 2 2计算假定：计算假定：（1 1）除底层以外的各层柱，受力后的上、下两端将产生相同的转角；）除底层以外的各层柱，受力后的上、下两端将产生相同的转角；除底层柱外，各层柱的反弯点均在柱的中点处。（底层柱在除底层柱外，各层柱的反弯点均在柱的中点处。（底层柱在2/3H）（2 2）在同层各柱间分配楼层剪力时，设横梁刚度无限大，即柱端无转角。）在同层各柱间分配楼层剪力时，设横梁刚度无限大，即柱端无转角。可确定各柱的剪力分配，按各柱的侧移刚度系数可确定各柱的剪力分配，按各

35、柱的侧移刚度系数 比例分配。比例分配。4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 55第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 3 3适用范围：适用范围：节点梁、柱线刚度比节点梁、柱线刚度比 ，各层结构比较均匀的多层框架。，各层结构比较均匀的多层框架。4 4计算步骤：计算步骤：由假设由假设确定反弯点位置，从反弯点处切开代以剪力轴力，确定反弯点位置，从反弯点处切开代以剪力轴力，总框架分为总框架分为m个单层开口小框架，层间剪力为个单层开口小框架，层间剪力为:由假设由假设层间剪力层间剪力Vj按同层各柱抗侧移刚度比例分配给各柱按同层各柱抗侧移刚度比例分配给各柱计算各开口框架的弯矩、迭加而得总框

36、架弯矩。计算各开口框架的弯矩、迭加而得总框架弯矩。4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 56第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 57第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 58第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 59第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 60第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 61第

37、四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 62第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 63第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 64第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 65第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 66第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 二、水平荷载作用下内力的简化计算法（二）二、水平荷载作用下内力的简化计算

38、法（二）修正反弯点法（修正反弯点法（D值法）值法）（P185P185）1 1反弯点法缺点：反弯点法缺点：（1 1）各层节点转角不可能相等，故反弯点位置不可能在柱高度中点。）各层节点转角不可能相等，故反弯点位置不可能在柱高度中点。（2 2）柱的抗侧移刚度不完全取决于柱本身，还与梁的线刚度有关。）柱的抗侧移刚度不完全取决于柱本身，还与梁的线刚度有关。2 2柱的抗侧移刚度柱的抗侧移刚度D的修正的修正 4-6 4-6 框架结构的内力计算框架结构的内力计算 式中：式中：节点转动影响系数，反映节点转动降低了柱的抗侧移能力节点转动影响系数，反映节点转动降低了柱的抗侧移能力 （1 50m或或H/B4的细高框架

39、，应取的细高框架，应取二、二、D值法求框架总体剪切变形值法求框架总体剪切变形M 1 1第第j j层框架上、下节点相对侧移（层间侧移）层框架上、下节点相对侧移（层间侧移）2 2框架顶点总侧移框架顶点总侧移三、近似法求框架总体弯曲变形三、近似法求框架总体弯曲变形N 设内柱轴力为零，则外柱轴力为：设内柱轴力为零，则外柱轴力为：N=M/B；从而：从而：式中：式中：M-上部水平荷载在所考虑的高度处引起的弯矩。上部水平荷载在所考虑的高度处引起的弯矩。B-外柱轴线间的距离外柱轴线间的距离。4-7 4-7 框架结构的侧移计算框架结构的侧移计算 75第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 四、四、框架结构侧移验

40、算要点框架结构侧移验算要点 1 1侧移计算时，结构刚度折减：侧移计算时，结构刚度折减：现浇框架现浇框架=0.85=0.85；装配框架；装配框架=0.7=0.70.80.8。2.2.房屋顶点侧移和层间侧移均应满足房屋顶点侧移和层间侧移均应满足P180P180表表4-24-2限值。限值。4-7 4-7 框架结构的侧移计算框架结构的侧移计算 76第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-8 4-8 框架杆件的设计框架杆件的设计一、结构的最不利内力一、结构的最不利内力1 1控制截面：控制截面：梁的支座、跨中；梁的支座、跨中；柱的上、下端。柱的上、下端。2 2最不利内力种类最不利内力种类 梁：支座梁：

41、支座Mmax、Vmax，跨中，跨中Mmax柱：柱：+Mmax及相应及相应N、V，-Mmax及相应及相应N、V Nmax及相应及相应M、V，Nmin及相应及相应M、V4-8 4-8 框架杆件的设计框架杆件的设计 77第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 3 3最不利内力求法：最不利内力求法：（1 1）分层分跨计算组合法：）分层分跨计算组合法：将楼面活荷逐层逐跨（及左来风、右来风）单独作用在框架上，将楼面活荷逐层逐跨（及左来风、右来风）单独作用在框架上，求出各种荷载情况下框架内力，求出各种荷载情况下框架内力，再针对各指定截面组合出最不利内力。再针对各指定截面组合出最不利内力。特点：特点：各种荷载

42、情况下框架内力计算简单、清楚；各种荷载情况下框架内力计算简单、清楚；分组荷载情况多，且需组合，计算量大，适合电算。分组荷载情况多，且需组合，计算量大，适合电算。（2 2）最不利荷载位置法）最不利荷载位置法:与楼盖中梁、板最不利内力求法相同。与楼盖中梁、板最不利内力求法相同。对每一个控制截面，按影响线确定其最不利内力的活荷载布置，对每一个控制截面，按影响线确定其最不利内力的活荷载布置，然后求框架内力，即可得所求控制截面最大内力。然后求框架内力，即可得所求控制截面最大内力。特点：特点：可直接求得某截面最不利内力；可直接求得某截面最不利内力；控制截面多则内力分析次数多，计算量比分跨计算还大。控制截面

43、多则内力分析次数多，计算量比分跨计算还大。4-8 4-8 框架杆件的设计框架杆件的设计 78第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-8 4-8 框架杆件的设计框架杆件的设计 79第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-8 4-8 框架杆件的设计框架杆件的设计 80第四章第四章 多层框架结构多层框架结构（3 3）满布荷载法）满布荷载法 活荷载活荷载q5kN/m2的一般工民建多层框架，此法精度满足工程要求。的一般工民建多层框架，此法精度满足工程要求。不考虑活荷的不利布置，直接把活荷布满各层各跨。不考虑活荷的不利布置，直接把活荷布满各层各跨。求求得得的的框框架架内内力力在在支支座座处处与与按

44、按最最不不利利荷荷载载位位置置法法求求得得的的内内力极为接近，可直接用于构件设计。力极为接近，可直接用于构件设计。但但跨跨中中弯弯矩矩比比最最不不利利荷荷载载位位置置法法的的计计算算结结果果明明显显偏偏低低，故跨中弯矩应乘以故跨中弯矩应乘以1.11.11.21.2系数予以增大。系数予以增大。多层框架多层框架 恒恒+0.9+0.9（风（风+活）活）恒恒+活活恒恒+风风4-8 4-8 框架杆件的设计框架杆件的设计 4.4.荷载组合荷载组合81第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 二、二、构件设计构件设计 1 1考虑塑性内力重分布方法设计梁配筋，竖向荷下梁端负考虑塑性内力重分布方法设计梁配筋，竖向

45、荷下梁端负 弯矩乘调幅系数。弯矩乘调幅系数。现浇框架：支座弯矩调幅系数现浇框架：支座弯矩调幅系数0.80.80.90.9 装整式框架：支座弯矩调幅系数装整式框架：支座弯矩调幅系数0.70.70.80.8 （节点刚度差，节点变形使（节点刚度差，节点变形使M10%10%）装配式框架：不予调幅（原支座装配式框架：不予调幅（原支座M较小）。较小）。4-8 4-8 框架杆件的设计框架杆件的设计 82第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 2 2框架柱计算长度取值框架柱计算长度取值 （P194P194表表13-213-2）4-8 4-8 框架杆件的设计框架杆件的设计 83第四章第四章 多层框架结构多层框架

46、结构 4-9 4-9 叠合梁设计叠合梁设计一、叠合梁的工作阶段与受力特点一、叠合梁的工作阶段与受力特点 1 1二阶段受力二阶段受力 P192P192图图4-294-29 施工阶段施工阶段后浇叠合层混凝土达到强度以前后浇叠合层混凝土达到强度以前 以简支的预制梁以简支的预制梁bhbh1 1工作工作 承受承受恒载恒载g g1 1（预制梁、板自重，后浇砼自重）预制梁、板自重，后浇砼自重）施工施工活荷活荷q q1 1（1.01.01.5kN/m1.5kN/m2 2）其截面应力、应变状态与一般简支梁完全相同。其截面应力、应变状态与一般简支梁完全相同。使用阶段使用阶段-后浇叠合层混凝土达到强度以后后浇叠合层

47、混凝土达到强度以后 结构以框架形式工作，梁截面变为结构以框架形式工作，梁截面变为bhbh承受承受g g1 1及后加及后加恒载恒载g g2 2（楼面面层与天花抹灰自重、隔墙自重）楼面面层与天花抹灰自重、隔墙自重）使用使用活荷活荷q q2 24-9 4-9 叠合梁设计叠合梁设计 84第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-9 4-9 叠合梁设计叠合梁设计 85第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 2 2受力特点：受力特点：以以简简支支叠叠合合梁梁与与相相同同条条件件（bh、As、fc加加载载方方式式等等）的的整整浇梁对比试验得出：浇梁对比试验得出：开裂早，开裂早，s大，大，f大，大，Mu相等

48、。相等。施施工工阶阶段段叠叠合合梁梁高高度度h h1 1小小于于整整梁梁的的高高度度h h，故故跨跨中中挠挠度度的的增增长比整浇梁快得多，出现裂缝也较早。长比整浇梁快得多，出现裂缝也较早。使使用用阶阶段段叠叠合合梁梁截截面面高高度度增增至至h h，刚刚度度增增大大，其其挠挠度度增增长长减慢，但在同级荷载下，叠合梁的减慢，但在同级荷载下，叠合梁的f与与Wmax始终大于整浇梁。始终大于整浇梁。从从加加载载到到破破坏坏前前，叠叠合合梁梁跨跨中中受受力力钢钢筋筋应应力力始始终终大大于于整整浇浇梁梁。这这一一特特点点称称为为“钢钢筋筋应应力力超超前前”。设设计计中中控控制制钢钢筋筋应应力成为设计叠合梁的

49、一个主要问题。力成为设计叠合梁的一个主要问题。叠叠合合梁梁与与整整浇浇梁梁在在即即将将破破坏坏时时具具有有完完全全相相同同的的应应力力状状态态，故两种梁的极限承载力故两种梁的极限承载力 Mu 相同。相同。4-9 4-9 叠合梁设计叠合梁设计 86第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 4-9 4-9 叠合梁设计叠合梁设计 87第四章第四章 多层框架结构多层框架结构 3 3截面应力分布：截面应力分布：（a a）由第一阶段恒载）由第一阶段恒载g1产生的弯矩标准值产生的弯矩标准值M1gk作用时的截面应力。作用时的截面应力。（b b）第二阶段恒载）第二阶段恒载g2及活载及活载q2产生的弯矩标准值产生的

50、弯矩标准值M2k作用时的截面应力作用时的截面应力 这时截面上有一应力较长的拉应力区，其合力为附加拉力这时截面上有一应力较长的拉应力区，其合力为附加拉力Tc。由由于于Tc协协助助受受拉拉钢钢筋筋承承担担一一部部拉拉力力，在在M2k作作用用下下受受拉拉钢钢筋筋的的应应力力 增量增量s2比一般钢筋混凝土构件应力增量小，其挠度的增量也较小。比一般钢筋混凝土构件应力增量小，其挠度的增量也较小。（c c）由由（M1gk+M2k）作作用用时时，其其截截面面应应力力分分布布即即为为前前两两个个阶阶段段应应力力的的叠加面形成锯齿状的应力图形。叠加面形成锯齿状的应力图形。（d d）当叠合梁达到正截面承载力）当叠合