多层和高层框架结构设计讲义

1、多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章第第4章章 多层和高层框架结构设计多层和高层框架结构设计 多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章本章重点本章重点 了解框架结构的特点和适用范围；了解框架结构的特点和适用范围； 熟悉框架结构的布置原则与方法熟悉框架结构的布置原则与方法； 掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算方法内力计算方法； 掌握框架结构的内力组合原则与方法；掌握框架结构的内力组合原则与方法； 熟悉框架结构在水平荷载作用下的侧移验

2、熟悉框架结构在水平荷载作用下的侧移验 算方法；算方法； 熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章本章主要内容 4.1 概述 4.2 结构布置方法 4.3 截面尺寸估算 4.4 计算简图的确定 4.5 荷载计算多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章本章主要内容 4.6 内力计算 4.7 内力组合 4.8 侧移验算 4.9 重力二阶效应及结构稳定 4.10 框架结构配筋计算及构造要求多、高层框架结构多、高层框架结构第4

3、章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章4.1概概 述述框架结构组成：框架结构组成：c框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础。结构，将荷载传至基础。c通常框架梁宜通常框架梁宜拉通、对直拉通、对直，框架柱，框架柱上下对中上下对中，纵横对齐纵横对齐，梁柱轴线在同一平面内。，梁柱轴线在同一平面内。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主

4、 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章规则的框架规则的框架多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 框架结构分类 1）现浇框架（目前

5、最常用的形式） 其做法为：每层柱与其上层的梁板同时支模、绑扎钢筋，然后一次浇筑混凝土。 优点：整体性，抗震性好 缺点：施工周期长，费料、费力 2）装配式框架 其做法为：梁、柱、楼板均为预制，通过预埋件焊接形成整体的框架结构 优点：工业化，速度化，成本低 缺点：整体性，抗震性差。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 框架结构分类 3）装配整体式 其做法为：梁、柱、板均为预制，在构件吊装就位后，焊接或绑扎节点区钢筋，浇筑节点区混凝土，从而将梁、柱、楼板连成整体框架。 其性能介于现浇和全装配框架之间。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章

6、主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 框架结构的受力特点 在竖向荷载和水平荷载作用下，框架结构各构件将产生内力和变形。 框架结构的侧移一般由两部分组成：由水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的整体剪切变形us；由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩），形成框架结构的整体弯曲变形ub。 当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章框架结构的侧移框架结构的侧移多、高层框架结构多、高层框

7、架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 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； 施工方便；施工方便； 较为经济。较为经济。框架结构框架结构框架结构框架结构多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 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； 如果框架结构房屋的如果框架结构房屋的高宽高宽比较大比较大，则水平荷载作用，则水平荷载作用下的侧移也较大，而且引下的侧移也较大，而且引起的倾覆作用也较严重。起的倾覆作用也较严重。 受地基的不均匀沉降影

8、响受地基的不均匀沉降影响大大 。框架结构受框架结构受力变形动画力变形动画多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章框架结构的应用： 特别适合于在办公楼、教学楼、公共性与商业性建筑、图书馆、轻工业厂房、公寓以及住宅类建筑中采用； 为了不使结构构件的截面尺寸过大和截面内钢筋配置过密框架结构一般只用于层数不超过20层的建筑物中： 高规规定 ，在非地震区，现浇钢筋混凝土框架结构房屋适用的最大高度为70m； 当房屋高度超过上述规定时，设计应有可靠依据并采取有效措施。 位于软弱场地的建筑或不规则建筑，上述高度应适当降低。多、高层框架结构多、高层框架结

9、构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章框架结构的应用： 控制房屋的高宽比：高规规定非地震区钢筋混凝土框架房屋的最大高宽比为5。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章住宅住宅10层或层或28m其他民用建筑其他民用建筑24m按高度和层数分（按高度和层数分（jgj 3-2010高层建筑混凝土结构技术高层建筑混凝土结构技术规程规程）：）：高层高层多层与高层的界定：多层与高层的界定：多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章受力特点：受力特点：高层建筑承受的荷

10、载较多层框架大；高层建筑承受的荷载较多层框架大；刚度比多层建筑小；刚度比多层建筑小；水平荷载的影响大；水平荷载的影响大；对高层框架的整体性要求高。对高层框架的整体性要求高。高层框架的特点：高层框架的特点：多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章设计计算特点：设计计算特点：结构布置、计算简图确定、竖向和水平荷载下结构布置、计算简图确定、竖向和水平荷载下的内力计算方法、内力组合原则、截面配筋计的内力计算方法、内力组合原则、截面配筋计算、构造要求等方面，同多层框架基本相同。算、构造要求等方面，同多层框架基本相同。风荷载取值、楼面活荷载布置与多

11、层框架略有风荷载取值、楼面活荷载布置与多层框架略有不同，补充水平荷载作用下的侧移验算。不同，补充水平荷载作用下的侧移验算。高层框架的特点：高层框架的特点：多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 框架结构设计框架结构设计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。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 框架结构布置主要是确定柱在平面上的排列方式（柱网布置

12、）和选择结构承重方案。 对于建筑剖面不复杂的结构，只需进行结构平面布置； 对于建筑剖面复杂的结构，除应进行结构平面布置外，还须进行结构的竖向布置。4.2结构布置方法结构布置方法多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章4.2结构布置方法结构布置方法3.2.1 结构布置的一般原则结构布置的一般原则 量与建筑的平、立剖面划分一致量与建筑的平、立剖面划分一致，以便设，以便设计和施工；计和施工；a. 结构的平面布置应尽可能规则、对称结构的平面布置应尽可能规则、对称，使，使结构传力直接、受力明确；结构传力直接、受力明确；b. 结构的竖向布置应力求体

13、形简单结构的竖向布置应力求体形简单，使结构，使结构刚度沿高度分布均匀，避免突变；刚度沿高度分布均匀，避免突变；c. 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。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章好好差差平面布置平面布置多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章好好差差竖向布置竖向布置多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章内收内收规则框架规则框架外挑外挑错层错层抽柱抽柱缺梁缺梁多、高层框架结

14、构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 4.2.2 结构布置方法 1.承重体系的布置方法 1）横向框架承重 主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置。 2）纵向框架承重 主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置。 3）纵、横向框架承重 房屋的纵、横向都布置承重框架 ，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章3.2.2 结构布置方法结构布置方法 房屋横向刚度大，侧房屋横向刚度大，侧移小；移小； 横梁高度大，室内有横梁高度大，室内有效净空小；效净空小；

15、连系梁截面高度小，连系梁截面高度小，开窗可大些，采光、开窗可大些，采光、通风好。通风好。 非抗震时使用。非抗震时使用。横向布置横向布置 横向承重横向承重1.承重体系的布置方法承重体系的布置方法多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 连系梁截面较小，框连系梁截面较小，框架梁截面尺寸大，室架梁截面尺寸大，室内有效净空高；内有效净空高； 对纵向地基不均匀沉对纵向地基不均匀沉降较有利；降较有利； 房屋横向刚度小，侧房屋横向刚度小，侧移大。移大。 较少采用。较少采用。纵向布置纵向布置 纵向承重纵向承重1.承重体系的布置方法承重体系的布置方法多、

16、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 整体性好，受力好；整体性好，受力好； 适用于整体性要求适用于整体性要求 较高和楼面荷载较较高和楼面荷载较 大的情况。大的情况。双向布置双向布置 双向承重双向承重1.承重体系的布置方法承重体系的布置方法多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章双向框架承重方案双向框架承重方案特点：结构的空间刚度较大，结构整体性好，对特点：结构的空间刚度较大，结构整体性好，对抗震有利。抗震有利。适用于柱网平面形状为方形或楼面荷适用于柱网平面形状为方形或楼面荷载较大

17、的情况，楼盖常采用现浇混凝土双向板或载较大的情况，楼盖常采用现浇混凝土双向板或井式梁。井式梁。 注意事注意事混凝土板时，才可以将板上竖向荷载混凝土板时，才可以将板上竖向荷载视为单向传递。视为单向传递。严格来说严格来说，横向框架承重方横向框架承重方案和纵向框架承重方案是当楼（屋）盖采用案和纵向框架承重方案是当楼（屋）盖采用预制板时才存在的预制板时才存在的；多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章梁端水平加腋处平面图梁端水平加腋处平面图在框架结构布置中，梁、柱轴线宜重在框架结构布置中，梁、柱轴线宜重合，合，如梁须偏心放置时：如梁须偏心放置时

18、： 梁、柱中心线之间的偏心距梁、柱中心线之间的偏心距不宜不宜大于柱截面在该方面宽度的大于柱截面在该方面宽度的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，可增设梁的水平加腋可增设梁的水平加腋。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（1）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：2.梁柱布置梁柱布置bx梁水平加腋宽度；梁水平加腋宽度； l

19、x梁水平加腋长度；梁水平加腋长度；bb梁截面宽度；梁截面宽度；bc 沿偏心方向柱截面宽度；沿偏心方向柱截面宽度；x一非加腋侧梁边到柱边的距离。一非加腋侧梁边到柱边的距离。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章（2）梁水平加腋后，改善了梁柱节点的）梁水平加腋后，改善了梁柱节点的 受力性能，故受力性能，故节点有效宽度节点有效宽度bj宜按宜按 下列规定取值：下列规定取值： （1） 当当x = 0时，时，bj按下式计算：按下式计算：（2）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： 且应满足且应满足bj bb + 0

20、.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 + 2x2.梁柱布置梁柱布置多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章3.填充墙及隔墙布置： 宜选用轻质墙体，并且与框架结构有可靠的拉结，此外其布置应符合下列要求：（1）避免形成上、下层刚度变化过大：（2）避免形成短柱；（3）减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章4.柱网布置 主梁跨度：58m；次梁：47m；决定柱网尺寸； 使用上希望柱

21、网尺寸大一些：当前许多高层建筑中的柱网尺寸已经达到8.4m8.4m或更大； 结构上，随着柱网的加大，楼板厚度以及梁、控截面尺寸增大，材料用量增多，不经济。使用时综合考虑使用时综合考虑多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章当结构不同部位荷载差异较大地基土压缩性有显著差异沉降缝当平面形状复杂、高度方向有高差、质量分布不均匀抗震缝当房屋过长或过宽时伸缩缝p222尽量避免设置变形缝，以便于施工，降低成本。5.变形缝设置多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 框架结构为超静定： 框架梁

22、、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，通常由经验或估算先选定截面尺寸，以后进行承载力、变形等验算，检查所选尺寸是否合适。4.3截面尺寸估算截面尺寸估算多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章框架梁框架梁截面尺寸估算截面尺寸估算 边框架梁边框架梁中框架梁中框架梁多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章4.3截面尺寸估算截面尺寸估算4.3.1 框架梁框架梁n框架框架梁截面尺寸梁截面尺寸估算估算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；

23、bb 梁的截面宽度。梁的截面宽度。一般情况下一般情况下：梁净跨与截面高度之比梁净跨与截面高度之比不宜小于不宜小于4，防止梁发生，防止梁发生剪切脆性破坏。剪切脆性破坏。梁的截面宽度不宜梁的截面宽度不宜小于小于200mm，保证，保证梁的侧向刚度。梁的侧向刚度。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章扁梁 框架中扁梁的设置：高层建筑中，随着层高的不断减小，设置扁梁可获得较大的使用空间。 扁梁截面尺寸确定： 扁梁的截面高度可按 (1/181/15)l0估算。 扁梁的截面宽度bb（肋宽）与其高度hb的比值不宜超过3。扁梁除满足承载力要求外，还扁梁

24、除满足承载力要求外，还应进行应进行变形和裂缝宽度变形和裂缝宽度验算。验算。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章楼盖类型对框架梁惯性矩的影响： 楼板和梁的连接会使梁的惯性矩增加： 装配式楼盖直接搁置在框架梁上，整体性差，一般只用于多层建筑； 现浇楼盖，板的钢筋和梁的钢筋浇筑在一起，同时浇筑，整体性好，高度超过50m的建筑，宜采用现浇楼盖； 装配整体式楼盖，因为预制板上有一层刚性的现浇层，整体性介于上述两者之间。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章表表3.3.1 3.3.1

25、框架梁惯性矩取值框架梁惯性矩取值楼板类型边框架梁中框架梁现浇楼板i=1.5i0i=2.0i0装配整体式楼板i=1.2i0i=1.5i0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， 。31210bbhbi 梁截面惯性矩梁截面惯性矩梁截面惯性矩梁截面惯性矩i多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章边框架梁边框架梁中框架梁中框架梁多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章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

26、 框架梁截面惯性矩，见表框架梁截面惯性矩，见表4.2；（加大后的）；（加大后的）l 框架梁的跨度。框架梁的跨度。式中式中：多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章多层建筑多层建筑：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。非抗震设计柱的截面边长非抗震设计柱的截面边长不宜小于不宜小于250 mm，圆柱，圆柱的截面直径不宜小于的截面直径不宜小于350 mm，抗震设计见课本，抗震设计见课本，柱净高与截面长边的比柱净高与截面长边的比,宜宜大于大于4，剪跨比宜大于，剪跨比宜大于2截面的高宽截面的高宽比

27、不宜大于比不宜大于34.3.2 框架柱框架柱n框架柱截面尺寸估算框架柱截面尺寸估算柱截面宽度柱截面宽度柱截面高度柱截面高度多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章注意注意为简化施工，为简化施工，多层建筑中柱截面沿房屋多层建筑中柱截面沿房屋高度不宜改变高度不宜改变。高层建筑中的柱截面。高层建筑中的柱截面可可保持不变或保持不变或根据房屋层数，高度和荷载根据房屋层数，高度和荷载等情况等情况作作12次变化次变化。 变化时，变化时，中间柱宜使上、下柱轴线重合中间柱宜使上、下柱轴线重合，边柱和角柱宜使截面外边线重合边柱和角柱宜使截面外边线重合。 多

28、、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章高层建筑中，框架柱的截面面积可按下式估算：高层建筑中，框架柱的截面面积可按下式估算：nccccab hnf柱截面面积柱截面面积轴向力设计值轴向力设计值v1.11.2nn柱支承的楼面面积上竖向荷载产生的柱支承的楼面面积上竖向荷载产生的轴向力轴向力设计值设计值，近似取，近似取1215kn/nnccn f a轴压比轴压比多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章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

29、度框架柱线刚度多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章截面尺寸估算截面尺寸估算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:vnnqss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算例算例截面尺寸估算截面尺寸估算 某某六层钢筋混凝土现浇框六层钢筋混凝土现浇框架结构架结构，结构平面布置如图，结构平面布置如图所示，标准层高所示，标准层高3.6m，底层，底层层高层高3.9m，试估算该结构的试估算该结构的梁、柱截面尺寸梁、柱截面尺寸（梁、柱混（梁、柱混凝土强度等级分别为

30、凝土强度等级分别为c30和和c40，不考虑抗震设防要求），不考虑抗震设防要求）估算如下：估算如下：梁截面尺寸梁截面尺寸b0117200mm600mm1212hl横向梁截面尺寸横向梁截面尺寸b0113600mm450mm88hl纵向梁截面尺寸纵向梁截面尺寸b55600mm250mm1212bbhb44450mm200mm99bbhb0111018hlb1123bbh柱截面尺寸：柱截面尺寸：方法一方法一113900mm300mm1313cibh1.31.3 300mm390mmcchb111218cibh1 2cchb实际取实际取300mmcb 实际取实际取400mmch 柱全部采用相同截面柱全部

31、采用相同截面柱截面尺寸：柱截面尺寸：方法二方法二柱全部采用相同截面，按柱全部采用相同截面，按中柱进行估算。竖向荷载中柱进行估算。竖向荷载产生的轴力设计值按产生的轴力设计值按14kn/m2取用。取用。nccccab hnfv1 .1 1 .2nnvnn q sv6 14 3.6 (3.6 1.5)kn1542.24knnnqsv1.21.2 1542.24kn=1850.69knnn322n1850.69 101.0 19.1 mm96894.66mmccccab hnf实际取实际取300mmcb 400mmch 3600360036003600abcd720030007200多、高层框架结构多

32、、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章框架结构设计框架结构设计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多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章框架结构房屋是空间结构体系，框架结构房屋是空间结构体系，一般应按三一般应按三维空间结构进行分析。维空间结构进行分析。 但对于平面布置较规则的框架结构房屋，为但对于平面布置较规则的框架结构房屋，为了简化计算，了简化计算，通常将实际的空

33、间结构简化为若干通常将实际的空间结构简化为若干个横向或纵向平面框架进行分析个横向或纵向平面框架进行分析，每榀平面框架，每榀平面框架为一计算单元。为一计算单元。4.4计算简图的确定计算简图的确定n1.计算单元的选取计算单元的选取多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章就承受竖向荷载而言，当横向（纵向）框架承重，就承受竖向荷载而言，当横向（纵向）框架承重，且在截取横向（纵向）框架计算时，全部竖向荷载且在截取横向（纵向）框架计算时，全部竖向荷载由横向（纵向）框架承担，由横向（纵向）框架承担，不考虑纵向（横向）框不考虑纵向（横向）框架的作用。架

34、的作用。当纵、横向框架混合承重时，应根据结构的不同当纵、横向框架混合承重时，应根据结构的不同特点进行分析，并对竖向荷载按楼盖的实际支承情特点进行分析，并对竖向荷载按楼盖的实际支承情况进行传递，况进行传递，这时竖向荷载通常由纵、横向框架共这时竖向荷载通常由纵、横向框架共同承担。同承担。4.4计算简图的确定计算简图的确定n1.计算单元的选取计算单元的选取多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章4.4计算简图的确定计算简图的确定n1.计算单元的选取计算单元的选取计算单元选取计算单元选取多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录

35、上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章在框架结构的计算简图中：在框架结构的计算简图中：梁、柱用梁、柱用其轴线表示其轴线表示，梁与柱之间的，梁与柱之间的连接用节点连接用节点（beam-column joints）表示，）表示，梁或柱的长度梁或柱的长度用节点间的距离表示用节点间的距离表示：框架柱轴线之间的距离即为框架梁的计算跨度；框架柱轴线之间的距离即为框架梁的计算跨度；框架柱的计算高度应为各横梁形心轴线间的距离，框架柱的计算高度应为各横梁形心轴线间的距离，当各层梁截面尺寸相同时，除底层外，当各层梁截面尺寸相同时，除底层外，柱的计算高柱的计算高度即为各层层高。度即为各层层高。2.计算简图的确定计

36、算简图的确定多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章对于梁、柱、板均为现浇的情况：对于梁、柱、板均为现浇的情况：梁截面的形心线梁截面的形心线可近似取至板底。可近似取至板底。对于底层柱的下端对于底层柱的下端，一般取至基础顶面；当，一般取至基础顶面；当设有整体刚度很大的地下室；且地下室结构设有整体刚度很大的地下室；且地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上部结构楼层侧的楼层侧向刚度不小于相邻上部结构楼层侧向刚度的向刚度的2倍时，可取至地下室结构的顶板处。倍时，可取至地下室结构的顶板处。2.计算简图的确定计算简图的确定多、高层框架结构多、高层框架

37、结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章在实际工程中，框架柱的截面尺寸通常在实际工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度变化。沿房屋高度变化。当上层柱截面尺寸减小但其形心轴仍与下层柱的形心当上层柱截面尺寸减小但其形心轴仍与下层柱的形心轴轴重合重合时时，其计算简图与各层柱截面不变时的相同。，其计算简图与各层柱截面不变时的相同。当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴也不重合也不重合时时，一，一般采取近似方法，即将顶层柱的形心线作为整个柱子的般采取近似方法，即将顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线，但是必须注意，在框架结构的内力和变形分析中，轴线，但

38、是必须注意，在框架结构的内力和变形分析中，各层梁的计算跨度及线刚度仍应按实际情况取；另外，各层梁的计算跨度及线刚度仍应按实际情况取；另外，尚应考虑上、下层柱轴线不重合，由上层柱传来的轴力尚应考虑上、下层柱轴线不重合，由上层柱传来的轴力在变截面处所产生的力矩。此力矩应视为外荷载，与其在变截面处所产生的力矩。此力矩应视为外荷载，与其他竖向荷载一起进行框架内力分析。他竖向荷载一起进行框架内力分析。 多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 节点的简化 对于现浇钢筋混凝土结构，因梁和柱的纵向受力钢筋穿过节点，整体性强，且有较大抗转动刚度，故简化

39、为刚接节点。 装配式框架结构在梁底和柱的某些部位焊接连接，抗转动刚度小，故简化为铰接。 装配整体式框架，梁（柱）中的钢筋在节点处或为焊接或为搭接，并现场浇筑节点部分混凝土，故也可认为刚接。 柱与基础连接，故柱为现浇的一般认为刚接，柱为预制的，则应视其与基础之间构造措施决定是刚接还是铰支座。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章框架柱与基础的连接框架柱与基础的连接装配式框架的铰节点装配式框架的铰节点多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章2.计算简图的确定 当框架梁的坡度i1/8

40、时，可近似按水平梁计算； 当各跨度相差不大于10%时，可近似按等跨框架计算； 当梁在端部加腋，且端部截面高度与跨中截面高度之比小于1.6时，可不考虑加腋的影响，按等截面梁计算。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章n2.计算简图的确定计算简图的确定实际结构实际结构l01l02计算简图计算简图多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章4.5荷载计算荷载计算框架荷载框架荷载竖向荷载竖向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、

41、次梁、墙体重。板、次梁、墙体重。人群、家具、设备人群、家具、设备等荷载，取值见等荷载，取值见建筑结构荷载规建筑结构荷载规范范，可折减。，可折减。0zszkww活荷载取值见附录活荷载取值见附录3，注意不同情况下荷载的折减，注意不同情况下荷载的折减多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章4.5荷载计算荷载计算风载风载0zszkww对于高度不大于对于高度不大于30或高宽比小于或高宽比小于1.5的房屋结构，取的房屋结构，取z=1.0；对于高度大于；对于高度大于30且高宽比大于且高宽比大于1.5的房屋结的房屋结构，构，z按下式取用（各系数按附表按

42、下式取用（各系数按附表5.4采用）：采用）：) 1 . 5 . 3(1zzz对于特别重要或高度在对于特别重要或高度在60m或或60m以上的高层建以上的高层建筑，其基本风压按筑，其基本风压按100年重现期的风压值采用。年重现期的风压值采用。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章3.6内力计算内力计算3.6.1 竖向荷载下的内力计算竖向荷载下的内力计算n 1.楼面荷载分配原则楼面荷载分配原则 当采用装配式或装配整体式楼盖时，板上荷当采用装配式或装配整体式楼盖时，板上荷载通过预制板的两端传递给它的支承结构；载通过预制板的两端传递给它的支承结

43、构； 当采用现浇楼盖时，楼面上的恒载和活载根当采用现浇楼盖时，楼面上的恒载和活载根据每个区格板两个方向的边长比，沿单向或据每个区格板两个方向的边长比，沿单向或双向传递，区格板长边双向传递，区格板长边/短边短边3时沿单向传时沿单向传递，长边递，长边/短边短边3时时沿双向传递沿双向传递。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章现浇楼盖荷载传递示意图现浇楼盖荷载传递示意图多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章n2.竖向活载最不利布置竖向活载最不利布置高规高规允许当楼面活荷载不大于允许

44、当楼面活荷载不大于4knm2计时，可不考虑楼面活荷载不利布置引计时，可不考虑楼面活荷载不利布置引起的梁弯炬的增大，起的梁弯炬的增大，对多层建筑结构则应对多层建筑结构则应考虑活荷载的最不利布置影响考虑活荷载的最不利布置影响。3.6.1 竖向荷载下的内力计算竖向荷载下的内力计算多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章n2.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跨上，分别算出内力，再对各控

45、制截面组合其可能出现的最大内力。计算繁琐，不适合手算。出现的最大内力。计算繁琐，不适合手算。恒载一次布置恒载一次布置活载分跨布置活载分跨布置多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章（2）最不利荷载布置法）最不利荷载布置法 恒载一次布置，楼屋面活载根据影响线，直接恒载一次布置，楼屋面活载根据影响线，直接确定产生某一指定截面最不利内力的活载布置。此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很困难。法用手算方法进行计算很困难。最不利荷载的布置最不利荷载的布置多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章

46、上一章本章目录本章目录下一下一章章（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，当活载与恒载的恒载一次布置，为简化计算，当活载与恒载的比值不大于比值不大于3时，可近似时，可近似将活载一层或一跨做一次将活载一层或一跨做一次布置布置，分别进行计算，然后进行最不利内力组合。，分别进行计算，然后进行最不利内力组合。qqqqqq分层布置法分层布置法分跨布置法分跨布置法多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章（4）满布荷载法）满布荷载法 当活载与恒载的比值不大于当活载与恒载的比值不大于1时，可不考虑活载时，可不考虑

47、活载的最不利布置，把活载同时作用于所有的框架上，的最不利布置，把活载同时作用于所有的框架上，这样求得的这样求得的支座处的内力支座处的内力可直接进行内力组合。但可直接进行内力组合。但求得的求得的梁跨中弯矩梁跨中弯矩应乘以应乘以1.11.2的系数予以增大。的系数予以增大。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章n3.竖向荷载作用下的内力计算方法竖向荷载作用下的内力计算方法框架结构的内力与位移框架结构的内力与位移可按弹性方法计算。可按弹性方法计算。框架梁及连梁等构件可框架梁及连梁等构件可考虑局部塑性变形考虑局部塑性变形引起的引起的内力重分布。

48、内力重分布。当采用计算机进行计算时，框架结构当采用计算机进行计算时，框架结构宜按空间结宜按空间结构构计算其内力与变形。计算其内力与变形。当采用手算方法计算时，框架结构可沿两个正交当采用手算方法计算时，框架结构可沿两个正交主轴划分为主轴划分为若干个平面结构计算若干个平面结构计算其内力与变形。其内力与变形。当框架的间距相等，外形尺寸与荷载大小相同时，当框架的间距相等，外形尺寸与荷载大小相同时，可取出其中一榀框架进行计算可取出其中一榀框架进行计算。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章n3.竖向荷载作用下的内力计算方法竖向荷载作用下的内力计

49、算方法（1）分层法）分层法 忽略竖向荷载作用下框架结构的侧移；忽略竖向荷载作用下框架结构的侧移； 每层梁上的荷载只在本层梁及与其相连的上、每层梁上的荷载只在本层梁及与其相连的上、 下层柱产生内力，不在其他层梁和其他层柱下层柱产生内力，不在其他层梁和其他层柱 上产生内力。上产生内力。应当指出，上述假定中所指的内力不包括柱轴应当指出，上述假定中所指的内力不包括柱轴力，因为某层梁上的荷载对下部各层柱的轴力力，因为某层梁上的荷载对下部各层柱的轴力均有较大影响，不能忽略。均有较大影响，不能忽略。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 根据以上假

50、定，多、高层框架可分层作为根据以上假定，多、高层框架可分层作为若干个若干个彼此互不关连的且柱端为完全固定的简单刚架近似计彼此互不关连的且柱端为完全固定的简单刚架近似计算算。简单刚架可用弯矩分配法计算，。简单刚架可用弯矩分配法计算，一般循环一般循环2次次。分层法计算示意图分层法计算示意图多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 由于除底层外上层各柱的柱端实际为弹性固定，计由于除底层外上层各柱的柱端实际为弹性固定，计算简图中假定为完全嵌固，为减少计算误差，除底层柱算简图中假定为完全嵌固，为减少计算误差，除底层柱外，上层外，上层各柱的线刚度各

51、柱的线刚度乘以乘以0.9的修正系数。的修正系数。线刚度修正线刚度修正多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 考虑除支座外，框架各节点为弹性固定，因考虑除支座外，框架各节点为弹性固定，因此此底层柱的弯矩传递系数底层柱的弯矩传递系数取取1/2，其他各层柱的弯其他各层柱的弯矩传递系数取矩传递系数取1/3；传递系数修正传递系数修正多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 分层法计算的分层法计算的各梁弯矩各梁弯矩为最终弯矩，为最终弯矩，各柱的最终各柱的最终弯矩弯矩为与各柱相连的两层计算弯

52、矩叠加；在上、下为与各柱相连的两层计算弯矩叠加；在上、下层柱端弯矩值相加后，将引起新的节点不平衡弯矩，层柱端弯矩值相加后，将引起新的节点不平衡弯矩，如欲如欲进一步修正进一步修正，可对这些不平衡弯矩再作一次弯，可对这些不平衡弯矩再作一次弯矩分配，但不传递。矩分配，但不传递。 在内力与位移计算中，所有构件均可在内力与位移计算中，所有构件均可采用弹性刚采用弹性刚度。度。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 a.绘出结构的计算简图，在每个节点上绘两个方框；绘出结构的计算简图，在每个节点上绘两个方框；3.6.2b.计算汇交于每一节点各杆的计算

53、汇交于每一节点各杆的转角分配系数转角分配系数，并检查，并检查是否满足是否满足 ，以作校核；，以作校核；21 ik （2）迭代法）迭代法不考虑框架例移时不考虑框架例移时在竖向荷载作用下，如侧移可忽略不计时，可按在竖向荷载作用下，如侧移可忽略不计时，可按下列步骤进行计算下列步骤进行计算多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章（2）叠代法 b.计算转角分配系数： 当框架中出现铰接情况及利用对称性时，要注意对有关杆件的线刚度iik进行修正: 如当一端为铰接时，乘以34的修正系数， 当利用正对称的奇数跨框架时，中间跨横梁的线刚度要乘以0.5修正系

54、数。多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章（2）迭代法（不考虑框架侧移）迭代法（不考虑框架侧移） c.计算荷载作用下各杆端产生的固端弯矩计算荷载作用下各杆端产生的固端弯矩mfik，并，并 写在相应的各杆端部，求出汇交于每一节点的各写在相应的各杆端部，求出汇交于每一节点的各杆固端弯矩之和杆固端弯矩之和mfi，把它写在该节点的内框中；，把它写在该节点的内框中； d.按下式计算每一杆件的近端转角弯矩按下式计算每一杆件的近端转角弯矩mik，即即3.6.3 式中，式中， 汇交于节点汇交于节点i各杆的远端转角弯矩各杆的远端转角弯矩 之和，最初可假

55、定为之和，最初可假定为0。 ikim多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 e.按下式计算每一杆端的最后弯矩值，即按下式计算每一杆端的最后弯矩值，即 或或 f.根据算得的各杆端弯矩值，作最后的弯矩图并求根据算得的各杆端弯矩值，作最后的弯矩图并求得相应的剪力图和轴力图。得相应的剪力图和轴力图。3.6.43.6.5（2）迭代法（不考虑框架侧移）迭代法（不考虑框架侧移）多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 a.绘出结构的计算简图，在每个节点上绘两个方框，绘出结构的计算简图，在每个

56、节点上绘两个方框，并在每层左侧绘一个方框；并在每层左侧绘一个方框；b.计算汇交于每一节点各杆的转角分配系数（式计算汇交于每一节点各杆的转角分配系数（式3.6.2），分别写在节点外框中对应于各杆的位置，），分别写在节点外框中对应于各杆的位置，同时，计算每层各竖柱的侧移分配系数同时，计算每层各竖柱的侧移分配系数g gik ，分别，分别记在各竖柱的左侧。记在各竖柱的左侧。（2）迭代法）迭代法考虑框架例移时考虑框架例移时在竖向荷载作用下，如侧移不能忽略不计时，可在竖向荷载作用下，如侧移不能忽略不计时，可按按下列步骤进行计算下列步骤进行计算多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章

57、上一章本章目录本章目录下一下一章章（2）迭代法（考虑框架侧移） b.计算转角分配系数及各竖柱的侧移分配系数： 同层柱高相同时，侧移分配系数gik：) 6 . 6 . 3(23)(ikrikikiig同层柱高不相同时，侧移分配系数同层柱高不相同时，侧移分配系数ik：)7 . 6 . 3(23)(2ikikikrikikiig校核或和并按232321) r (ik) r ()(ikikiikgg)(/ikikrikrhhh高度为通常取多数竖柱相同的高度影响系数，多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 c.计算荷载作用下各杆端产生的固端弯矩

58、计算荷载作用下各杆端产生的固端弯矩mfik，并，并 写在相应的各杆端部，求出汇交于每一节点的各写在相应的各杆端部，求出汇交于每一节点的各杆固端弯矩之和杆固端弯矩之和mfi，把它写在该节点的内框中；，把它写在该节点的内框中；同时求出各层的楼层力矩：同时求出各层的楼层力矩： 计入该层计入该层左侧方框内。左侧方框内。rrrhwm31之和。层柱上端截面固端剪力为之和；上端截面以上水平荷载为柱式中：r)()(rfikrfikrvikwvww（2）迭代法（考虑框架侧移）多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 d.按下式计算每一杆件的近端转角弯矩按

59、下式计算每一杆件的近端转角弯矩mik，即即 式中，式中， 汇交于节点汇交于节点i各杆的远端转角弯矩各杆的远端转角弯矩 之和，最初可假定为之和，最初可假定为0。 ikim)()()()(ik 同层柱高不相等或同层柱高相等kiikrikikkiikrikikmmmmmmmmgg（2）迭代法（考虑框架侧移）多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章 e.按下式计算每一杆端的最后弯矩值，即按下式计算每一杆端的最后弯矩值，即 或或 f.根据算得的各杆端弯矩值，作最后的弯矩图并求根据算得的各杆端弯矩值，作最后的弯矩图并求得相应的剪力图和轴力图。得相应

60、的剪力图和轴力图。3.6.113.6.120; ikikmm对于横梁应取注意：只有竖柱采用（2）迭代法（考虑框架侧移）多、高层框架结构多、高层框架结构第4章主主 页页目目 录录上一章上一章本章目录本章目录下一下一章章系数法是系数法是uniform building code（统一（统一建筑规范）中介绍的方法。当框架结构满足下列条建筑规范）中介绍的方法。当框架结构满足下列条件时可按系数法计算框架结构的内力：件时可按系数法计算框架结构的内力： 两个相邻跨的跨长相差不超过短跨跨长的两个相邻跨的跨长相差不超过短跨跨长的20%； 活载与恒载之比不大于活载与恒载之比不大于3； 荷载均匀布置；荷载均匀布置；