框架结构工管钢筋混凝图结构设计框架结构

1、工程结构 主讲教师：劳裕华 土木工程学院 混凝土结构教研室 课程性质：考查课（32学时） 课程考核：课堂考勤-20%（无正当理由请假按旷课处理） （满分100分，旷课：10分/次，迟到早退： 5分/次） 课后作业-20%（用A4纸提交） 课堂笔记-20% 期末考试-40% 作业要求： 1、按时：下发作业前晚交者，作业降一等级。 2、独立完成：抄作业者与被抄作业者，本次作业无效。 3、规范：字迹清晰、整齐、书写认真。 教学内容 第一篇 框架结构（8学时） 第二篇 砌体结构（12学时） 第三篇 钢结构（6学时） 考试-2学时 第一篇 多层框架结构 第一节 概述 一、混凝土结构体系（了解） 框架结构

2、 55m 剪力墙结构 120m 框架剪力墙结构 120m 筒体结构 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010规定： 10层及10层以上或高度超过28m的住宅建筑，以及高度大于 24m的其他民用建 筑称为高层建筑. 多层及高层建筑的大致范围： 多层建筑：2-8（10）层； 高层建筑：8（10）层；习惯上，对其中8（10）-18层的建筑又称为小髙层 建筑，18-40层的建筑称为高层建筑，40层的建筑称为超高层建 筑。 二、多、高层结构的划分（了解） 世界400米以上9大高楼 1、迪拜哈利法塔：阿联酋的哈利法塔已于 2010年1月4日竣工，它 的高度达到828米。 2、台北101大厦：总高度50

3、8米，中国第一高楼 3、上海环球金融中心：设计建筑高度492米，已于08年竣工。 4、吉隆坡双塔大楼（2栋）：马来西亚国家石油公司双塔大楼位于吉 隆坡市中心美芝律，高451.9米，共88层。 5、南京绿地广场-紫峰大厦：高450米，89层 6、芝加哥西尔斯大厦：位于美国 芝加哥，主体高442米，108层。 7、上海金茂大厦：上海标志性建筑之一，高420.5米，88层。 8、香港国际金融中心大厦：位于香港 中环，高420米，共88层，为香 港最高建筑物。 9、广州珠江新城双塔之西塔：设计高度为432米，2009年竣工。 ， 162层 砼结构： 601.0 米 建筑师： 阿德里安史密斯 承包商：南

4、通六建建设集团 三星工程 / BESIX Arabtec 动土 ：2004年9月21日 竣工： 2010年1月4日 高度：美国KVLY 电视塔高628.8 米，加拿大国家电视塔 553.3 米） 层数：西尔斯大楼110层、纽约世贸中心110层） 混凝土结构：台北101屋顶 449.2 米） 比较 第二节 多层框架结构的组成与布置 一、定义及特点（掌握） 定义：框架结构就是由梁柱以刚接相连接成的结构体系。 优点：建筑平面布置灵活，形成较大空间； 立面处理容易，可适应不同的房屋造型。 缺点：侧向刚度较小，水平位移较大，建筑高度受限制; (不考虑填充墙的作用) 功能：作为主要承重体系, 承受竖向、水

5、平荷载。 二、框架结构的分类及组成二、框架结构的分类及组成 1、按施工方式分类 1）全现浇：梁、柱、楼板均为现浇； （2）装配式：梁、柱、楼板均为预制，梁柱钢板焊接 拼 装而成； （3）装配整体式：梁、柱、楼板均为预制，但梁柱节 点 区焊接或绑扎钢筋，浇筑节点区混 凝土； 注：注：装配式及装配整体式抗震性能差，在许多地 区已经禁用。目前大多采用现浇式混凝土框架。 2、按几何形式分类（了解） 规则、非规则 框架梁宜拉通、对直；框架柱宜纵横对齐、上下对中； 梁柱轴线宜在同一个竖向平面内。 抽梁 抽柱内收 (退台) 外挑 斜梁 3、墙体（填充墙、围护墙、非承重墙）-了解 （1）禁用粘土实心砖。提倡采

6、用轻质墙材，如空心砖、多孔砖、轻 质砌块 （2）与梁、柱连接。墙与柱间通过拉结筋连接；为了保证墙体的刚 度与稳定，超过一定长度/高度设置圈梁、构造柱。 三、框架结构布置 1、柱网布置原则（了解） （1）宜规则(对称、整齐)； （2）满足生产工艺和建筑平面布置的要求； 以旅馆、办公楼为例： 40004000 75007500 2000 500050007000 纵向KL 横向KL 次梁 (非框架梁) (a)(b) 旅馆横向柱列布置 (a) 办公楼横向柱列布置 400 0 6000 5000 2000 400 0 400 0 60007000 400 0 (b) (3) 结构受力合理； 柱网布置时

7、，应使结构在竖向荷载作用下内力分布均匀合理， 各构件材料强度均能充分利 用。 (4) 方便施工。 2、承重框架的布置 （1）承重框架的布置方案（了解） 横向框架承重 纵向框架承重 纵横向框架承重 双向板 框架梁 纵横向框架承重 横向框架承重 纵向框架承重 横向框梁 横向框梁 纵向框梁 纵向 框梁 （2）变形缝（掌握） 伸缩缝伸缩缝: 防止长度过大的建筑物，在温度应力作用下引起开裂 等。 结构形式室内或土中露天 框架结构 装配式7550 现浇式5535 伸缩缝最大间距(m) -采用后浇带/采用预加应力时，表中数据可适当增大。 沉降缝沉降缝: : 当上部荷载或地质条件不均匀时,应设置以防止不均匀

8、沉降 对结构产生的不利影响。 伸缩缝和沉降缝的宽度50mm (并满足抗震缝要求）。 防震缝防震缝: : 当结构的平面、高度、刚度、质量分布不均匀时， 应设置防震缝。 地震区的变形缝均需符合防震缝的要求， 70mm 3、 框架梁柱截面尺寸（了解） （1）梁截面尺寸 一般梁： h=(1/8-1/12)L，L为梁的跨度； 悬臂梁： h=(1/6-1/8)L； 截面宽度：b=(1/2-1/3)h，且不宜小于0.5柱宽， 且不应 小于250mm。 （2）柱截面尺寸 柱截面高度h=(1/15-1/20)H, H为层高； 柱截面宽度b=(1-2/3)h；h=(1/8- 1/12)L 注意：柱的截面高度400

9、mm，宽度 350mm; 第三节 框架结构的近似计算方法 一、概述（了解） 1、内力计算方法 精确法：位移法、力法、力矩分配法、迭代法 近似法：分层法、反弯点法、D值法 （2）电算：由计算机求结构的变形、内力及配筋。 空间结构 平面结构 （1）手算 电算偏重于输入与输出，中间过程是“暗箱操作”， 必须由经过人工校核。 2、多层框架结构近似计算的基本假定 （1）平面结构假定平面结构假定：即忽略框架之间的空间联系。 （2）楼层结构平面内绝对刚性楼层结构平面内绝对刚性假定：忽略楼层结构的轴向变 形； （3）忽略结构扭转忽略结构扭转：各框架作刚体平动，楼层处水平位移相 等。 二、框架结构的计算简图（了

10、解） （一）计算单元： 从纵、横向选取若干榀典型的平面框架,即 由空间结构 平面结构，如图 刚接节点 (a)(b)(a) 两块 钢板 对焊 钢板 灌缝 (b) 铰接节点 (二)计算模型 1）支座与节点 柱底与基础简化为刚接，即固定支座。 为现浇混凝土框架结构时，梁柱节点为刚接节点； 为装配式混凝土框架结构时，梁柱节点为铰接节点。 2）杆件的简化 杆件按其轴线简化为直线，轴线取决于平面柱网。 注意：(1)轴线不一定与柱截面形心线重合； (2)上下柱截面尺寸变化时，柱一般以最小截面的形心线来表示； (3)上下柱截面尺寸变化时，会产生偏心。 e 3）跨度与层高的确定 （A）框架梁的跨度取柱的轴线距离

11、L； （B）框架结构的层高（即结构层高）-掌握 底层：基础顶面至二层框架梁顶的高度H1 中间层：相邻层框架梁顶的距离H2 H1 H2 L 4）框架梁的截面惯性矩近似值 I1.5I0 I0 边框架 I2.0I0 I0 中框架 现浇式楼盖 装配式楼盖 I1.0I0 I0 预制板 1全现浇 1 建筑标高 2 结构标高 3 建筑层高 4 结构层 高 2(现浇板) 3 4 （三）计算荷载（了解） 1、竖向荷载 如：恒载、活载等。 一般为作用于框架梁上的分布荷载。 2、水平荷载 如：风载、地震作用等。 一般简化为作用于框架节点的水平集中力。 5）其它简化 跨度相差不超过10%时,按等跨计算内力; 屋面斜梁

12、坡度不超过1/8时,按水平梁计算。 三、竖向荷载作用下的分层法 分层法使用条件：只能用于竖向荷载。（掌握） 1、基本假定（了解） （1）即近似按无侧移框架进行分析； （2）忽略本层竖向荷载对其它层的影响。 2、计算思路（了解） 先分层计算（需修正系数），后迭加，计算框架弯矩图。 根据弯矩图，计算剪力图和轴力图。 近似固定 四个开口刚架 分层计算时分层计算时修正：修正： 除底层柱外，其它各层柱：除底层柱外，其它各层柱：柱的线刚度柱的线刚度0.90.9， 柱的弯矩传递系数柱的弯矩传递系数 为为1/31/3。 开口框架弯矩图示例 3、竖向荷载作用下框架弯矩图特点（掌握） （1）柱的弯矩图为直线； （

13、2）柱上下端弯矩出现最大值； （3）梁弯矩通常为曲线； （4）梁跨中弯矩和端弯矩分别出现最大正、最大负弯矩。 四、水平荷载作用下的反弯点法和D值法 节点水平荷载下框架弯矩特点: （1）各梁柱弯矩图呈斜直线，均有一个反弯点(即M0的点)；（掌握） （2）同层柱有相同的层间侧移； （3）柱中剪力均相同为V (V反弯点高度h 柱端弯矩 节点平衡 梁端弯矩)。 h1h2h3h4 反弯点 反弯点 弯矩图 h1 h2 hV V V M=0 M2=Vh2 M1=Vh1 反弯点 变形图 F1 F2 F3 F4 uuuu 反弯点 （一）反弯点法 使用条件: 结构较均匀、层数不多的框架结构水平荷载下 的计算。（掌

14、握） 1、基本假定 (1)剪力分配时, 各柱按抗侧刚度分配层剪力。 (2) 底层柱的反弯点在2h/3处，其它各层柱的反弯点在 h/2处。 2 12 h i d c ik 柱抗侧刚度： 柱剪力： i m k ik ik ik V d d V 1 层剪力 （二）D值法（改进反弯点法） 适用：当层高和横梁刚度变化大、不宜用反弯点法时采用。 两点改进：柱的侧移刚度和反弯点的位置；（掌握） 1、D值法的柱抗侧刚度D 2 K K 2 12 h i D c c 2、D值法的柱反弯点高度yh y-反弯点高度系数。 yy0y1y2y3 y0标准反弯点高度系数； （总层数、层次、梁柱线刚度之比、荷载形式） y1取

15、决于上下层横梁线刚度之比； y2，y3取决于层高变化。 故反弯点高度yh MAVyh V V yh h V MBV(1y)h hyyyyyh)( 3210 第四节 内力组合 一、控制截面（掌握） 梁左右梁端，跨中截面； 柱上下柱端。 二、最不利内力组合（目标项）-了解 1、梁端截面： Mmax、Mmax、Vmax 2、梁跨中截面：Mmax 3、柱端截面： |M|max及相应的N、V； Nmax及相应的M、V； Nmin及相应的M、V。 Mc Mc Mb Mb 三、荷载效应组合（同上学期） 对于一般排架、框架结构： 1、由永久荷载效应控制：S1.35恒0.7 1.4 活 2、由可变荷载效应控制：

16、 （1）S1.2 恒1.4 活1 （2）S1.2 恒0.9 1.4（活风） 四、控制截面内力的换算（详见梁板结构） 五、梁端竖向荷载的负弯矩调幅（掌握） 调幅只针对竖向荷载进行。 调幅应在内力组合前进行。 六、竖向活荷载的最不利布置 1、最不利荷载位置法。 2、分跨计算组合法：(逐层逐跨，用于电算) ； 3、分层计算组合法：(逐层逐跨，用于手算)。 4、满布荷载法：把活荷载同时作用于所有框架梁上。（掌握） -（跨中弯矩增大1.11.2倍） 1、节点截面尺寸要求 （了解） 如节点截面过小，梁、柱钢筋配置数量过高时， 可能发生核心区混凝土的斜向压碎。 y bbc s f hbf A 0 35. 0

17、 规范规定，在框架顶层端节点处，计算所需 梁上部钢筋的面积As应满足下式要求： 第五节 配筋构造要求 2、梁柱节点钢筋锚固 （1）框架梁边节点的纵向钢筋锚固 （2）框架梁中节点纵向钢筋锚固 （3）框架柱纵向钢筋锚固 （4）顶层边节点钢筋锚固 3、钢筋连接 1）框架梁纵筋连接 三、四级抗震等级楼层框架梁 注：当梁既有通长筋又有架立筋时，其中架立筋搭接长度为150. 抗震屋面框架梁纵向钢筋构造（一） 注：当梁既有通长筋又有架立筋时，其中架立筋搭接长度为150。 非抗震框架柱 纵筋连接 2)框架柱纵筋连接 四级抗震框架柱 纵筋绑扎连接 la-受拉钢筋锚固长度； a-锚固长度修正系数； GB50010

18、-2012的8.3.2 带肋钢筋直径大于25mm时取1.10； 环氧树脂涂层带肋钢筋取1.25； 施工时易扰动的钢筋取1.10； 实际配筋大于计算配筋时，去计算值与实配值的比值；但抗 震和动载时不修正； 钢筋保护层厚度为3d时取0.8,5d时取0.7，中间内插取值。 2.4一般构造规定 abaa ll 基本锚固长度应按下列公式计算： 锚固钢筋的外形系数 钢筋类型钢筋类型光面钢筋光面钢筋带肋钢筋带肋钢筋螺旋肋钢丝螺旋肋钢丝三股钢绞线三股钢绞线七股钢绞线七股钢绞线 0.160.140.130.160.17 aE ll a 对于三、四级抗震框架： d f f l t y ab 受拉钢筋的最小锚固长度

19、lab 钢筋种类钢筋种类 混凝土强度等级混凝土强度等级 C20C25C30C35C40 d25d25d25d25d25d25d25d25d25d25 HRB335 普通钢筋普通钢筋39d42d34d37d30d33d27d30d25d27d 环氧树脂环氧树脂 涂层钢筋涂层钢筋 48d53d42d46d37d41d34d37d31d34d HRB400 RRB400 普通钢筋普通钢筋46d51d40d44d36d39d33d36d30d33d 环氧树脂环氧树脂 涂层钢筋涂层钢筋 58d63d50d55d45d49d41d45d37d41d 纵向受拉钢筋的搭接长度ll： ll = la 纵向受拉钢

20、筋搭接长度修正系数 纵向纵向钢筋搭接接头面积百分率（钢筋搭接接头面积百分率（%） 2550100 1.21.41.6 对于三、四级抗震和非抗震框架： lEl ll 注：柱纵向钢筋总数为4根时，可再同一截面连接。多于四根时，同一截面钢 筋的接头书不宜多于总根数的50%。 第六节 框架结构基础 独立基础 单向条形基础 双向条形基础（十字形基础） 筏板基础 柱下独立基础 柱下条形基础 柱下交叉条形基础 筏板基础 第七节 结构施工图 一、结施图内容 结构施工图通常包括结构设计总说明、基础平面图及基础详图、楼（屋）层结 构平面图、以及结构构件（例如梁、板、柱、楼梯、屋架等）详图。 序序 号号 名名 称称

21、代号代号 序号序号名名 称称代号代号 序号序号名名 称称 代代 号号 1板板 B19圈梁圈梁QL37承台承台CT 2屋面板屋面板WB20过梁过梁GL38设备基础设备基础SJ 3空心板空心板KB21连系梁连系梁LL39桩桩ZH 4槽形板槽形板CB22基础梁基础梁JL40挡土墙挡土墙DQ 5折板折板ZB23楼梯梁楼梯梁TL41地沟地沟DG 6密肋板密肋板MB24框架梁框架梁KL42柱间支撑柱间支撑ZC 7楼梯板楼梯板TB25框支梁框支梁KZL43垂直支撑垂直支撑CC 8盖板盖板GB26屋面框架梁屋面框架梁 WK L 44水平支撑水平支撑SC 9挡雨板挡雨板YB27檩条檩条LT45梯梯T 10 吊车

22、安全道板吊车安全道板 DB28屋架屋架WJ46雨篷雨篷YP 常用构件代号 序序 号号 名名 称称代号代号 序号序号名名 称称代号代号 序号序号名名 称称 代代 号号 11墙板墙板QB29托架托架TJ47阳台阳台YT 12天沟板天沟板TGB 30天窗架天窗架CJ48梁垫梁垫LD 13梁梁L31框架框架KJ49预埋件预埋件M 14屋面梁屋面梁WL32刚架刚架GJ50天窗端壁天窗端壁TD 15吊车梁吊车梁DL33支架支架ZJ51钢筋网钢筋网W 16单轨吊车梁单轨吊车梁 DDL 34柱柱Z52钢筋骨架钢筋骨架G 17轨道连接轨道连接 DG L 35框架柱框架柱KZ53基础基础J 18车挡车挡CD36构

23、造柱构造柱GZ54暗柱暗柱AZ 二、平法施工图 采用平面整体表示方法（简称平法）绘制施工图时， 可以在结构平面布置图上表示梁、柱、墙的施工详图。 同时大大地降低了绘图工作量。 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图 （现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）（图集11G101-1） 有平面注写方式或截面注写方式两种。 1、梁平法施工图 （1）平面注写方式 平面注写方式包括集中标柱与原位标注两部分。 集中标注表达梁的通用数值。 原位标注表达梁的特殊数值。 当集中标注的某项数值不适用于梁的某部位时，则将该项数值进行原位标柱，施工 时原位标柱取值优先。 (a)梁集中标注 内容为四项必注值和一项选

24、注值： 第一项 ：梁编号。由梁类型代号、序号、跨数及有无悬挑代号几项组成，见下 表。 第二项：梁截面尺寸。bh(宽高) 第三项：梁箍筋，包括钢筋级别、直径、加密区与非加密区间距及肢数 第四项：梁上部通长筋或架立筋 第五项：梁顶面标高高差，此项为选注值。 梁类型梁类型代号代号序号序号跨数及是否带有悬挑跨数及是否带有悬挑 楼层框架梁楼层框架梁KLKLX X(X X)、 (X X A)或或(X X B) 屋面框架梁屋面框架梁WKLWKLX X(X X)、 (X X A)或或(X X B) 框支架框支架KZLKZLX X(X X)、 (X X A)或或(X X B) 非框架梁非框架梁L LX X(X

25、X)、 (X X A)或或(X X B) 悬挑梁悬挑梁XLXLX X 井字梁井字梁JZLJZLX X(X X)、 (X X A)或或(X X B) 如KL7（5A）表示：7号框架梁、5跨、一端有悬挑梁 A为一端悬挑；B为 两端悬挑，悬挑梁 不计入跨数 图1 KL-1配筋图（传统方法） 图2 KL-1配筋图（平法） KL-1(3)300KL-1(3)300600 600 梁编号（跨数）截面宽高。 8100/200(2) 8100/200(2) 箍筋直径、加密区间距/ /非 加密 区间距（箍筋肢数）。 225 225 上部通长筋根数、直径。 G212 G212 构造钢筋根数、直径。 （-0.05-

26、0.05） 梁顶标高与结构层标高的差 值， 负号表示低于结构层标高。 集中注写的形式 梁截面标准规则。梁截面标准规则。当梁为等截面时，用bh表示。 当为加腋梁时用bh Yc1c2表示，其中c1为腋长， c2为腋高。当有悬挑梁且根部和端部不同时，用斜线分 割根部与端部的高度值，即bh1/h2。 箍筋的标柱规则。箍筋的标柱规则。 当箍筋分为加密区和非加密 区时，用斜线“/ /”分隔，肢数写在括号内。当抗震结构 中的框架梁采用不同的箍筋间距和肢数时，也可用斜线 “/ /”将其分隔开表示。 例如 138150/200(4)138150/200(4)，表示梁的两端各有1313 个88箍筋，间距为1501

27、50；梁跨中箍的间距为200200，全部 为4 4肢箍。又如 138150(4)/150(2)138150(4)/150(2)，表示梁两端各 有1313个88的4 4肢箍，间距150150；梁跨中为88双肢箍箍 筋间距为150150。 梁上部通长筋和架立筋的标注规则梁上部通长筋和架立筋的标注规则 在梁上部既有通长钢筋又有架立筋时，用“+ +”号相联 标柱，并将通长筋写在“+ +”号前面，架立筋写在“+ +”号后 面并加括号。例如，当梁的配筋为222+222+（212212），表 示其中222222为通长筋，（212212）为架立钢筋。 若梁上部仅有架立筋无通长钢筋，则全部写入括号内。 当梁的上

28、部纵向钢筋和下部纵向钢筋均为通长筋，且多数 跨配筋相同，此时可将标准写在梁的下侧，并用分号“；” 隔开。 如：322322；320320，上部通长筋322322，下部通长 筋320.320. 梁侧钢筋的标注规则。梁侧钢筋的标注规则。 梁侧钢筋分为构造配筋和受扭纵筋。当梁的腹板高 度450mm450mm时，就需要配置构造梁侧钢筋，构造钢筋用 大写字母G G打头，接着标注梁两侧的总配筋量，且对称 配置。例如G412G412，表示在梁的每侧各配212212构造钢 筋。 受扭纵筋用N N打头。例如N618N618，表示梁的每侧配 置318318的纵向受扭钢筋。 梁顶高差的标柱规则 梁顶高差是指梁顶与相

29、应的结构层的高度差值，当梁顶与相应的结构层标高一 致时，则不标此项，若梁顶与结构层存在高差时，者将高差值标入括号内。例如 （-0.05）表示梁顶低于结构层0.05m；若为（0.05）表示梁顶高于结构层0.05m。 （b b）梁原位标注法）梁原位标注法 梁支座上部纵筋梁支座上部纵筋 该部位标注包括梁上部的所有纵筋，即包括通长筋。 当梁上部纵筋不止一排时用斜线“/ /”将各排纵筋从 上自下分开 。如 625625（4/24/2），表示梁支座的上一 排钢筋为425425，下排钢筋为225225。 当同排纵筋有两种直径时，用加号“+”将两种规格的纵筋相联表 示，并将角部钢筋写在“+”号前面。例如225

30、+222 表示225放在 角部，222放在顶梁的中部。 当梁上部支座两边的纵向筋规格不同时，须在支座两边分别标注； 当梁上部支座两边纵筋相同时，可仅在支座一边标注，另一边可省略标 注。 梁下部纵向钢筋梁下部纵向钢筋 当梁下部纵向钢筋多于一排时，用“/ /”号将各排纵向 钢筋自下而上分开。 例如梁下部注写为625625（2/42/4）表 示梁下部纵向钢筋为两排，上排为225225，下排为425425， 全部钢筋伸入支座。 当梁上部和下部均为通长钢筋，而在集中标注时已经注明，则不需在梁下部 重复做原位标注。 附加箍筋和吊筋的标注附加箍筋和吊筋的标注 当多数附加箍筋和吊筋相同时，可在梁平法施工图上 统一注明，否则直接画在平面图的主梁上，用引出线标 注总配筋数（附加箍筋的肢数注在括号内）见下图。 附加箍筋和吊筋的标注 当在梁上集中标注的内容不适用于某跨时，则采用 原位标注的方法标注此跨内容，施工时原位标注优先采用。 （2 2）梁的截面注写方式）梁的截面注写方式 在各层梁平面布置图上，分别在不同编号的梁中各选 择一根梁用剖面号引出配筋图，并在剖面上注写截面尺寸 和配筋的具体数值表示梁的施工图。采用这种表达方式， 适用于表达异形截面梁的尺寸与配筋，或平面图上梁距较 密的情况。 在柱平面图上采用列表方式或截面注写方