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1、 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结构组成和结构布置 框架结构的计算简图及荷载 反弯点法，值法 1 1结构组成及特点结构组成及特点框架结构（框架结构（frame structureframe structure）由）由梁、柱梁、柱构件通过节点连接构成，如构件通过节点连接构成，如整幢房屋均采用这种结构形式，则称为框架结构体系或框架结构房屋。整幢房屋均采用这种结构形式，则称为框架结构体系或框架结构房屋。结构结构轻巧；轻巧；整体性好；整体性好；可形成大空间；可形成大空间
2、；施工方便；施工方便；较为经济。较为经济。框架结构特点：框架结构特点：抵抗水平荷载能力差抵抗水平荷载能力差；侧向刚度小，侧移大侧向刚度小，侧移大；受地基的不均匀沉降影受地基的不均匀沉降影响大响大。10层或层或28m房屋按高度和层数分类房屋按高度和层数分类低层低层多层多层高层高层310层层12层层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JGJ3-2002n 框架结构种类框架结构种类按所用按所用材料材料：混凝土框架结构混凝土框架结构钢框架结构钢框架结构组合框架结构（钢骨混凝土、钢管混凝土）组合框架结构（钢骨混凝土、钢管混凝土）按按施工施工方法：方法：整体式框架（混凝土框架而言）整体式框
3、架（混凝土框架而言）装配式框架装配式框架装配整体式框架（混凝土框架而言）装配整体式框架（混凝土框架而言）n 框架结构的一般规定：框架结构的一般规定：最大适用高度最大适用高度 变形缝的设置：沉降缝、伸缩缝和防震缝变形缝的设置：沉降缝、伸缩缝和防震缝框架结构伸缩缝的最大间距：框架结构伸缩缝的最大间距：结构体系非抗震设计6度7度8度9度最大高宽比5432室内或土中露天装配式7550现浇式5535横向跨数不宜少于两跨；横向跨数不宜少于两跨；高宽比高宽比H/B：对于高层结构必须满足下表要求：对于高层结构必须满足下表要求结构体系非抗震设计6度7度8度9度最大适用高度70m60m55m45m25m思考题：思
4、考题：某地区为某地区为7度抗震设防区，欲建一总长度抗震设防区，欲建一总长50米，总宽米，总宽12米，下部两层为商场（层高米，下部两层为商场（层高6米），以上各层为写字间米），以上各层为写字间（层高（层高3.3米），总高米），总高50米的框架结构建筑，问是否可行？米的框架结构建筑，问是否可行？结构布置（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确定柱在柱在平面上平面上的排列方式（的排列方式（柱网布置柱网布置）和选择和选择结构承重方案。结构承重方案。u 结构布置的一般原则结构布置的一般原则 满足使用要求，并尽可能与建筑的平、立剖面划分相一致
5、；满足使用要求，并尽可能与建筑的平、立剖面划分相一致；满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进行；进行；结构尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类型少；结构尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类型少；妥善地处理温度、地基不均匀沉降以及地震等因素对建筑的妥善地处理温度、地基不均匀沉降以及地震等因素对建筑的影响；影响；施工简便；施工简便；经济合理。经济合理。u柱网布置柱网布置典型的柱网有典型的柱网有内廊式、等跨式和不等跨式内廊式、等跨式和不等跨式。内廊式内廊式等跨式等跨式不等跨式不等跨式结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避免缺梁
6、抽柱）结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避免缺梁抽柱）满足建筑功能的要求满足建筑功能的要求原则方便施工方便施工民用建筑柱网布置民用建筑柱网布置民用建筑柱网和层高根据建筑使用功能确定。民用建筑柱网和层高根据建筑使用功能确定。小柱网指一个开间为一个柱距，通常为小柱网指一个开间为一个柱距，通常为3.3m、3.6m、3.9m等；等；大柱网指两个开间为一个柱距，通常为大柱网指两个开间为一个柱距，通常为6.0m、6.6m、7.2m、7.5m等等常用跨度（进深）：常用跨度（进深）：4.8m、5.4m、6.0m、6.6m、7.2m、7.5m等等u承重（竖向荷载）框架的布置承重（竖向荷载）框架的布置横向
7、横向框架承重方案框架承重方案横向抗侧刚度大。纵向布置横向抗侧刚度大。纵向布置连系梁。有利采光和通风。连系梁。有利采光和通风。纵向纵向框架承重方案框架承重方案横向抗侧刚度小。横向布置连横向抗侧刚度小。横向布置连系梁。有利获得较高净空。系梁。有利获得较高净空。双向双向框架承重方案框架承重方案两个方向均有较好的抗侧刚度。两个方向均有较好的抗侧刚度。u 框架的立面布置框架的立面布置规则框架规则框架内收内收外挑外挑复式框架复式框架缺梁缺梁抽柱抽柱错层错层梁端梁端水平加腋水平加腋处平面图处平面图 如梁须偏心放置时，梁、柱中心如梁须偏心放置时，梁、柱中心线之间的线之间的偏心距不宜大于柱截面在偏心距不宜大于柱
8、截面在该方面宽度的该方面宽度的1/41/4。如偏心距大于该方向柱宽的如偏心距大于该方向柱宽的1/41/4时，时，可增设梁的可增设梁的水平加腋水平加腋。试验表明，此法能明显改善梁柱试验表明，此法能明显改善梁柱节承受反复荷载的性能。节承受反复荷载的性能。bx/lx 1/2，bx/bb 2/3，bb+bx+x bc/2梁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：梁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：l 梁端梁端水平加腋水平加腋且应满足且应满足bj bb+0.5hc，其中，其中hc为柱截面高度。为柱截面高度。bj bb+bxbj bb+bx+x bj bb+2x 梁水平加
9、腋后，改善了梁柱节点的受力梁水平加腋后，改善了梁柱节点的受力性能，故性能，故节点有效宽度节点有效宽度bj宜按下列规定取宜按下列规定取值：值：当当x=0时，时，bj按下式计算：按下式计算：当当x0时，时，bj取下列二式计算的较大值：取下列二式计算的较大值：1 框架梁框架梁n框架梁截面尺寸估算框架梁截面尺寸估算l0 梁的计算跨度；梁的计算跨度；hb 梁的截面高度；梁的截面高度；bb 梁的截面宽度。梁的截面宽度。一般情况下一般情况下：梁的截面宽度梁的截面宽度不不宜小于宜小于200mm 框架梁、柱截面尺寸应根据承载力、刚度及延性等要求确框架梁、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，
10、通常由定。初步设计时，通常由经验或估算经验或估算先选定截面尺寸，以后进先选定截面尺寸，以后进行承载力、变形等验算，检查所选尺寸是否合适。行承载力、变形等验算，检查所选尺寸是否合适。为了保证梁的侧向稳定性，为了保证梁的侧向稳定性，梁截面的高宽比（梁截面的高宽比（hb/bb）不）不宜大于宜大于4。为了防止梁发生剪切脆性破为了防止梁发生剪切脆性破坏，坏，hb不宜大于不宜大于1/4净跨。净跨。n框架梁线刚度框架梁线刚度Ec 混凝土弹性模量；混凝土弹性模量；I 框架梁截面惯性矩，见表框架梁截面惯性矩，见表3.3.1；l 框架梁的跨度。框架梁的跨度。式中式中：表表3.3.1 3.3.1 框架梁惯性矩取值框
11、架梁惯性矩取值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I=1.5I0I=2.0I0装配整体式楼板装配整体式楼板I=1.2I0I=1.5I0装配式楼板装配式楼板I=I0I=I0注：注：I0为梁按矩形截面计算的惯性矩，为梁按矩形截面计算的惯性矩，。30121bhI？多层建筑多层建筑：Hi 第第i层层高；层层高；hc 柱截面高度；柱截面高度；bc 柱截面宽度。柱截面宽度。框架柱的截面边长框架柱的截面边长不宜小于不宜小于250 mm，圆柱的截面直径不宜小于，圆柱的截面直径不宜小于350 mm，剪跨比宜大于，剪跨比宜大于2截面的高宽比截面的高宽比不宜大于不宜大于32 框架柱框架柱
12、n框架柱截面尺寸估算框架柱截面尺寸估算高层建筑：高层建筑：N 柱中轴向力。柱中轴向力。Nv 柱支承的楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴向力设计值。柱支承的楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴向力设计值。可近似将楼面板沿柱轴线之间的中线划分，可近似将楼面板沿柱轴线之间的中线划分，恒载和活载的分项恒载和活载的分项系数均取系数均取1.25，或近似取，或近似取1214 kN/m2进行计算。进行计算。fc 混凝土轴心抗压强度设计值。混凝土轴心抗压强度设计值。N=（1.11.2）Nv Ec 混凝土弹性模量；混凝土弹性模量；I 框架柱截面惯性矩。框架柱截面惯性矩。n框架柱线刚度框架柱线刚度例：例：某某7层框架结构，每
13、层建筑平面如下图示，抗震等级为三级，层框架结构，每层建筑平面如下图示，抗震等级为三级，每层层高均为每层层高均为3米，混凝土强度为米，混凝土强度为C30，试初步确定底层柱、梁，试初步确定底层柱、梁截面尺寸。截面尺寸。n 计算单元的选取计算单元的选取 框架结构的计算单元及计算模型框架结构的计算单元及计算模型 为了简化计算，通常将实际的为了简化计算，通常将实际的空间结构空间结构简化为若干个简化为若干个横向或纵向横向或纵向平面框平面框架进行分析，每榀平面框架为一计算单元。架进行分析，每榀平面框架为一计算单元。框架结构计算简图框架结构计算简图n 计算模型的确定计算模型的确定 框架杆件用其轴线表示；杆件之
14、间用节点表示；杆件长度用节点框架杆件用其轴线表示；杆件之间用节点表示；杆件长度用节点之间的距离表示。之间的距离表示。计算跨度取框架之间轴线距离计算跨度取框架之间轴线距离;柱的计算高度可以取层高，底层柱一般取到基础顶面的距离柱的计算高度可以取层高，底层柱一般取到基础顶面的距离;跨度相差不超过跨度相差不超过10%时，按等跨计算内力时，按等跨计算内力;屋面斜梁坡度不超过屋面斜梁坡度不超过1/8时，按水平梁计算。时，按水平梁计算。框架柱轴线位置框架柱轴线位置 变截面柱应以截面较小的截面形心轴线表示。变截面柱应以截面较小的截面形心轴线表示。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架荷载框架
15、荷载垂直荷载垂直荷载水平荷载水平荷载恒载恒载活载活载风载风载地震作用地震作用框架自重；粉灰重；框架自重；粉灰重；板、次梁、墙体重。板、次梁、墙体重。人群、家具、设备等人群、家具、设备等荷载，取值见荷载，取值见建筑建筑结构荷载规范结构荷载规范，可，可折减。折减。0zszkww一、一、竖向荷载下的内力计算竖向荷载下的内力计算 对于双向板，短跨方向梁承受三角形分对于双向板，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；布荷载，长跨方向梁承受梯形分布荷载；n 楼面荷载分配原则楼面荷载分配原则 对于单向板则仅短跨方对于单向板则仅短跨方向的梁承受均布荷载；向的梁承受均布荷载；如果存在次梁，框架
16、梁承受次梁传来如果存在次梁，框架梁承受次梁传来的集中荷载。的集中荷载。u 水平荷载简化为节点荷载水平荷载简化为节点荷载n 竖向活载最不利布置竖向活载最不利布置（1 1）逐跨布置法）逐跨布置法 恒载一次布置，楼屋面活载逐跨单独作用在各跨上，分恒载一次布置，楼屋面活载逐跨单独作用在各跨上，分别算出内力，再对各控制截面组合其可能出现的最大内力。别算出内力，再对各控制截面组合其可能出现的最大内力。恒载一次布置恒载一次布置活载分跨布置活载分跨布置（2）最不利荷载布置法）最不利荷载布置法 恒载一次布置，楼屋面活载根据恒载一次布置，楼屋面活载根据影响线影响线，直接确定产生某，直接确定产生某一指定截面最不利内力的活载布置。此法用手算方法进行计算一指定截面最不利内力的活载布置。此法用手算方法进行计算很困难。很困难。最不利荷载的布置最不利荷载的布置（3）分层布置法或分跨布置法）分层布置法或分跨布置法 恒载一次布置，为简化计算，当活载与恒载的比值不恒载一次布置，为简化计算，当活载与恒载的比值不大于大于3时，可近似将活载一层或一跨做一次布置，分别进行时，可近似将活载一层或一跨做一次布置，分别进行计算，然后进行
