框架结构设计4111939946.pptx
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1、1 框架结构的特点和适用范围定义:横梁与立柱为主要承重构件,节点全部或大部分为刚性连接框架结构特点梁、柱承重,墙只起围护、分隔作用。抗侧移刚度小,水平位移大,属于柔性结构。范围:多层厂房,多高层办公楼、医院、教学楼、住宅等。在非地震区,现浇混凝土框架结构房屋适用的最大高度为70m第1页/共55页2 结构布置的一般原则结构布置的一般原则满足使用功能的要求结构受力合理(均匀、对称、对直、贯通,尽量避免缺梁抽柱)第2页/共55页3方便施工 结构布置的一般原则结构布置的一般原则第3页/共55页4 结构布置结构布置框架梁主要承受楼面和屋面荷载的梁若采用双向板,则双向框架都是承重框架。连系梁把主要承重框架
2、连接成整体的梁框架梁柱主要承重框架连系梁柱非主要承重框架第4页/共55页5 承重框架的布置承重框架的布置(1)横向框架承重方案横向框架承重方案纵向布置连系梁。横向抗侧刚度大。有利采光和通风。(2)纵向框架承重方案纵向框架承重方案横向布置连系梁。横向抗侧刚度小。有利获得较高净空。第5页/共55页6 承重框架的布置承重框架的布置(3)纵横向框架承重方案纵横向框架承重方案两个方向均有较好的抗侧刚度。框架承重方案与楼盖布置有关框架承重方案与楼盖布置有关第6页/共55页7框架的立面布置框架的立面布置规则框架内收外挑复式框架缺梁抽柱错层变形缝的设置:沉降缝、伸缩缝(附录9)和防震缝第7页/共55页8框架结
3、构布置方法框架结构布置方法(1)梁柱轴线宜重合,偏心矩不宜大于柱截面在该方向边长的1/4(2)填充墙及隔墙宜选用轻质墙体(3)避免形成上下层刚度变化过大(4)避免形成短柱(5)减少偏心造成的扭转 结构构件的代号(附录13)第8页/共55页9梁的形式矩形梁矩形梁倒倒L L形梁形梁T T形梁形梁花篮梁花篮梁第9页/共55页10梁截面估算截面高度截面宽度且截面特性:对于砼梁现浇楼板惯性矩的计算考虑楼面板参与工作中框架边框架装配整体式楼板中框架边框架装配式楼板第10页/共55页11框架柱的形式截面形式:方形、矩形、L形、T形、十字形根据柱的负荷面积,估算柱在竖向荷载下的轴力取按轴压构件估算截面积截面估
4、算:抗震设计时,取要求满足:(抗震等级三级)(抗震等级二级)(抗震等级一级)轴压比截面特性:按实际截面尺寸进行计算第11页/共55页12例:某七层框架结构,每层建筑平面如下图示,抗震等级为三级,每层层高均为3米,试初步确定底层柱梁尺寸及混凝土强度等级。第12页/共55页13纵纵向向框框架架横向框架横向框架满足结构均匀、荷载均匀,可用平面框架代替空间框架。对横向和纵向分别取图示计算单元作为分析的对象。计算单元第13页/共55页14计算简图结构形式:梁柱刚接,柱固接于基础顶面轴线尺寸跨度:等截面柱,截面形心线;变截面柱,较小部分截面形心。层高:楼板顶面等跨简化原则:跨度差不超过10%,梁倾斜度不超
5、过1/8第14页/共55页15竖向荷载自重楼面活载水平荷载风荷载地震作用楼面荷载对于双向板,短跨方向梁承受三角形分布荷载,长跨方向梁承受梯形分布荷载;对于单向板则仅短跨方向的梁承受均布荷载;如果存在次梁,框架梁承受次梁传来的集中荷载。水平荷载简化为节点荷载荷载计算换算成等效均布荷载屋面活载(雪载)第15页/共55页16竖向荷载最不利布置A.逐跨布置法B.最不利布置法C.分层布置法或分跨布置法D.满布荷载法:活荷载与恒荷载比值不大于1时,可不考虑活荷载的最不利布置,只将梁跨中弯矩放大1.11.2倍。第16页/共55页17竖向荷载作用下的计算方法分层法基本假定(1)框架没有侧移;(2)每一层框架梁
6、上的竖向荷载只对本层的梁及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力,忽略对其它各层梁、柱的影响。因此多层框架可分成多个单层框架计算,用力矩分配法进行计算.计算结果:对梁弯矩即为最后结果,对柱的弯矩而言,为相邻两个单层计算弯矩叠加。第17页/共55页18lMbrMblVblVbrq梁剪力竖向荷载作用下的计算方法分层法柱轴力等于支座反力。柱轴力第18页/共55页19竖向荷载作用下的计算方法分层法注意事项除底层柱外,其余各层柱的线刚度乘以0.9的折减系数,弯矩传递系数由1/2改为1/3。(仅限竖向荷载作用下,可对梁端负弯矩进行调幅。(d,e,f)内力叠加后对于不平衡弯矩较大的节点,可再作一次分配,但不传递
7、。分层法适用于节点梁柱线刚度ib/ic 3的结构第19页/共55页20竖向荷载作用下的计算方法分层法1.画出框架计算简图;2.计算梁柱线刚度及相对线刚度,除底层柱外,柱线刚度乘0.9;3.将多层框架分成多个单层框架,用力矩分配法计算单层框架的内力;4.将多个单层框架组成单个多层框架,梁的内力不变,柱的内力相迭加,若有较大不平衡弯矩,可再分配一次;5.画出最后弯矩图,由弯矩图求剪力、轴力图。计算步骤第20页/共55页21弯矩分配法的计算步骤(2)导算各层框架梁上的荷载,将荷载简化为均布荷载或集中荷载形式(1)计算梁、柱的线刚度(3)计算各杆件转角弯矩分配系数(5)算出各节点弯矩的不平衡弯矩值,先
8、分配一次,再将传递来的弯矩值再分配一次即告结束,不必再次传递,即两次分配一次传递。,注意弯矩正负号的确定。(4)计算梁端的固端弯矩竖向荷载作用下的计算方法分层法第21页/共55页22如图所示一榀三层框架计算简图,已知其柱截面均为350mmx400mm,梁截面均为250mmx600mm,梁两边均不带翼缘,试确定其二层A节点处的梁负弯矩值。第22页/共55页23 解(1)将二层框架分层出来,并计算柱梁的线刚度如下图示:第23页/共55页24(2)将三角形荷载导算成均布荷载,形成如图计算简图(3)计算支座弯矩值和弯矩分配系数:第24页/共55页25(3)计算支座弯矩值和弯矩分配系数:第25页/共55
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