多层和高层框架结构设计

混凝土结结构设计计—3.框架结构构设计2022/10/261学习要求求熟悉框架架结构的的特点和适适用范围围；熟悉框架架结构的的平面布置置和构件选型型；掌握框架架结构内力分析析方法及组合原则则；熟悉框架架结构在在水平荷荷载作用用下的侧移验算算方法。2022/10/262南昌航航空大大学土土木工工程系系主要内内容3.1框架结结构概概述3.2框框架结结构设设计3.3框架结结构设设计实实例3.4本章小小结2022/10/263南昌航航空大大学土土木工工程系系3.1框架结结构概概述概念框架结结构是是指由由横梁和立柱作为主要承承重构构件而组成成的结结构体体系。。其中中，梁梁和柱柱的连连接节点全全部或或大部部分为为刚接接。2022/10/264南昌航航空大大学土土木工工程系系3.1框架结结构概概述2022/10/265南昌航空大大学土木工工程系3.1框架结构概概述2022/10/266南昌航空大大学土木工工程系3.1框架结构概概述2022/10/267南昌航空大大学土木工工程系3.1框架结构概概述2022/10/268南昌航空大学学土木工程系系3.1框架结构概述述分类按跨数分：单跨、多跨；；按层数分：单层、多层；；按材料分：钢框架、钢筋混凝土框框架、木框架、钢钢与钢筋混凝凝土混合框架架等。2022/10/269南昌航空大学学土木工程系系3.1框架结构概述述分类钢筋混凝土框框架按施工方方法可分为现浇整体式、装配式和装配整体式。现浇整体式：：整体性能好，，抗震性能好好，现场工作作量大，费模模板；装配式：标准化、工厂厂化生产，施施工速度快，，整体性能差差，抗震性能能弱；装配整体式：：兼有上述两者者的优点。2022/10/2610南昌航空大学学土木工程系系3.1框架结构概述述特点优点建筑平面布置置灵活，既可可形成较大的的使用空间，，也可分隔为为若干小空间间；结构整体性较较好；构件类型少，，结构轻巧，，施工方便；；设计计算理论论较成熟。2022/10/2611南昌航空大学学土木工程系系3.1框架结构概述述特点缺点框架节点处应应力集中显著著；当建筑高度较较大时，底部各层柱的的轴力很大，致使构件截截面尺寸过大大和配筋过密密；框架结构的侧侧向刚度小，，在风荷载和地地震作用下结结构侧移迅速速增大。2022/10/2612南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.1框架架结结构构概概述述适用用范范围围框架架结结构构特特别别适适合合于于在在办办公公楼楼、、教教学学楼楼、、公公共共性性与与商商业业性性建建筑筑、、图图书书馆馆、、轻轻工工业业厂厂房房、、公公寓寓以以及及住住宅宅类类建建筑筑中中采采用用。。2022/10/2613南昌航航空大大学土土木工工程系系3.1框架结结构概概述适用范范围考虑到到框架结结构侧侧向刚刚度较较小，故框框架结结构建建筑一一般不不超过过20层，其适用用高度度及高高宽比比与抗抗震设设防烈烈度有有关。。若不需需进行行抗震震设计计，适适用高高度不不大于于70m，最大大高宽宽比为为5，其它它情形形见《高层建建筑混混凝土土技术术规程程》JGJ3-2002（简称称《高规》）。2022/10/2614南昌航航空大大学土土木工工程系系3.1框架结结构概概述多层和和高层层框架架结构构界限多层与与高层层建筑筑无统一一划分分界限限。我国国《高规》将10层及其其以上上或高高度超超过28m的建筑筑物称称为高高层建建筑。。2022/10/2615南昌航空大大学土木工工程系3.1框架结构概概述多层和高层层框架结构构比较高层建筑承承受的荷载载比多层建筑筑更大，刚度比多层建筑筑更小，水平荷载对高层建筑筑的影响较对多层建建筑的影响响更大；从设计计算算角度，高层框架结结构除风荷荷载取值、、楼面活荷荷载布置与与多层框架架结构略有有不同，水平荷载作作用下应补补充侧移验验算外，其它基本本相同。2022/10/2616南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计概述框架结构设设计的主要要步骤包括括：结构布置；；构件选型；；内力分析；；构件设计；；施工图绘制制。2022/10/2617南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计结构布置布置原则尽量与建筑筑的平、立立剖面划分分一致，以便设计计和施工；；结构的平面面布置应尽尽可能规则则、对称，使结构传传力直接、、受力明确确；结构的竖向向布置应力力求体形简简单，使结构刚刚度沿高度度分布均匀匀，避免突突变；应合理地设设置伸缩缝缝、沉降缝缝和防震缝缝。2022/10/2618南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计结构布置平面框架承承重方案横向框架承承重方案布置：由主梁和柱柱组成的承承重主框架架沿房屋的的横向布置置。楼（屋）面面板支承于于主梁上，，纵向由连系系梁将横向向框架连成成空间结构构体系。2022/10/2619南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计结构布置置平面框架架承重方方案横向框架架承重方方案优点：横横向刚度度得到加加强，有利于抵抵抗横向向水平力力。纵向向连系梁梁的截面面高度较较小，梁梁下可开开设大的的门窗洞洞口，有利于房房屋室内内的采光光和通风风。缺点：横向梁的的高度较较大，房房间净空空减小，，开间布布置不灵灵活，且且不利于于纵向管管道的敷敷设。总评：横横向框架架承重布布置时，，建筑物物的横向向刚度较较大，结结构性能能好，实实际中应应用较多多。2022/10/2620南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计结构布置平面框架承重重方案纵向框架承重重方案布置：由纵向主梁与与柱构成的承承重主框架沿沿房屋的纵向向布置。楼（屋）面板板支承于主梁梁上，横向连系梁将将纵向框架连连成空间结构构体系。2022/10/2621南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计结构布置平面框架承重重方案纵向框架承重重方案优点：纵向刚刚度进一步增增大，有利于调整整纵向地基不不均匀沉降。。横向连系梁梁的截面高度度较小，可获获得较大的净空，且有利于纵向管管道的敷设。缺点：横向刚刚度较差。总评：实际中中应用较少。2022/10/2622南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计结构布布置平面框框架承承重方方案双向框框架承承重方方案布置：：在房屋屋的两个方方向均均布置置承重重主框框架，楼（（屋））面板板上的的荷载载有两两个方方向梁梁共同同承担担。2022/10/2623南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计结构布布置平面框框架承承重方方案双向框框架承承重方方案特点：：结构构的空空间刚刚度较较大，，结构构整体体性好好，对对抗震震有利利。适用于于柱网网平面面形状状为方方形或或楼面面荷载载较大大的情情况，，楼盖盖常采采用现现浇混混凝土土双向向板或或井式式梁。。2022/10/2624南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计结构布布置平面框框架承承重方方案注意事事项框架结结构中中的“连系系梁””由于不不直接接承受受板上上竖向向荷载载，其其截面面高度度可比比相应应的框框架梁梁的截截面高高度小小一些些，但但其重要性性也不不容忽忽视。“连连系梁梁”除除了起起连系承承重框框架的作用用，其其与框框架柱柱组成成的平平面框框架同同样要要承受受风荷荷载及及地震震作用用，并并与承承重框框架一一起组组成建建筑物物的空间承承重骨骨架。2022/10/2625南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计结构布布置平面框框架承承重方方案注意事事项当楼（（屋））面采采用预预制混混凝土土板时时，才才可以以将板板上竖竖向荷荷载视视为单单向传传递。。严格来来说，横向框框架承承重方方案和和纵向向框架架承重重方案案是当当楼（（屋））盖采采用预预制板板时才才存在在的；2022/10/2626南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计结构构布布置置平面面框框架架承承重重方方案案注意意事事项项当框框架架体体系系采采用用整整体体式式钢钢筋筋混混凝凝土土楼楼（（屋屋））盖盖时时，，板板上上竖竖向向荷荷载载均均会会传传给给其其四四周周的的支支承承梁梁，，（（虽然然计计算算时时单单向向板板按按单单向向传传力力考考虑虑，，但但实实际际仍仍为为双双向向传传力力），，故采采用用全全现现浇浇楼楼（（屋屋））盖盖的的框框架架结结构构均均为为纵纵横横向向框框架架承承重重方方案案。2022/10/2627南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计结构布置置柱网布置置概述平面上框框架柱在在纵横方方向的排排列即形成柱柱网。柱网布置置就是确确定纵向向柱列的的柱距和和横向柱柱列的柱柱距（（通称跨跨度）。。柱网尺寸寸应根据据建筑的的使用功功能要求求而定，，主梁的的跨度一一般为5~8m，次梁一一般为4~7m。2022/10/2628南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计结构布置柱网布置工业建筑多层工业厂房房框架结构常常用柱网有内廊式和等跨式两种。工业厂厂房的柱网尺尺寸较大，相相应的板区格格跨度也大，，为了减小楼板板厚度，可在跨内布置置若干次梁，以减少板区区格的跨度，，从而减少板板厚。2022/10/2629南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计内廊式等跨式附加次梁次梁2022/10/2630南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计结构布置柱网布置民用建筑民用建筑由于于使用功能要要求复杂多变变，柱网布置置也各部相同同。纵向柱列的柱柱距与房间的的开间尺寸有有关，开间较大时时，可采用一一个开间一个个柱距方案，，开间较小时时，可采用两两个开间一个个柱距的方案案。跨度大小主要要与房间进深深有关，如办公楼和和旅馆常采用用三跨内廊式式。2022/10/2631南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计结构布置立面布置内收规则框架外挑错层抽柱缺梁2022/10/2632南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计结构布置其它框架结构的的填充墙及及隔墙宜选用轻质质墙体，并且与框框架结构有有可靠的拉拉结。此外外，结构布布置时应避免上、、下层刚度度变化过大大、避免形形成短柱并并应减少因因抗侧刚度度偏心所造造成的扭转转。2022/10/2633南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计构件件选选型型及及截截面面尺尺寸寸确确定定构件件选选型型框架架梁梁的的截截面面形形状状通通常常设设计计成成T形和矩形形，装装配配式式框框架架中中还还可可以以做做成成花篮篮等形形状状。。框框架架柱柱一一般般为为矩形形或正正方形形，也也可可根根据据需需要要做做成成圆形形或其其它它形形状状。。2022/10/2634南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计构件选型及截截面尺寸确定定截面尺寸估算算概述结构设计时，，一般应先估算算构件的截面面尺寸，待构件的内内力和结构的的变形计算好好后，若预估估的截面尺寸寸符合要求，，便可以此尺尺寸作为最终终截面尺寸；；若与实际所需需尺寸相差很很大，则须重重新估算和验验算直至符合合要求为止。2022/10/2635南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计构件选型及截截面尺寸确定定截面尺寸估算算框架梁框架梁的截面面尺寸应根据据承受荷载的大大小、梁的跨度、框架的间距、是否考虑抗震震设防要求以及选用的材料强强度等诸多因素综综合考虑确定定。2022/10/2636南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计构件选选型及及截面面尺寸寸确定定截面尺尺寸估估算框架梁梁框架梁梁的截截面尺尺寸可可按下下式估估算：：截面高高度截面宽宽度梁的计计算跨跨度梁的净净跨度度与截截面高高度之之比不不宜小小于4，梁的的截面面宽度度不宜宜小于于200mm。2022/10/2637南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结构设设计构件选型及及截面尺寸寸确定截面尺寸估估算框架梁为了获得较较大的使用用空间，有有时将框架架梁设计成成扁梁。对对框架扁梁，其截面尺尺寸可按下下式估算：：扁梁除满足足承载力要要求外，还还应特别注注意其变形形和裂缝是是否满足有有关要求。。2022/10/2638南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计构件选型及及截面尺寸寸确定截面尺寸估估算框架梁多层和高层层建筑中的的楼面可做做成装配式、装配整体式式和现浇式三种形式。。装配式刚刚度弱，一一般只用于于多层建筑筑，高度超超过50m的高层建筑筑宜采用现现浇式，不不超过50的高层建筑筑除现浇式式外，还可可采用装配配整体式和和连接可靠靠的装配式式。2022/10/2639南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计构件选型型及截面面尺寸确确定截面尺寸寸估算框架梁在计算框框架梁的的惯性矩矩时，要考虑楼楼面板与与梁的连连接对梁梁惯性矩矩的有利利影响。其中，，现浇楼面板的的钢筋与与框架梁梁的钢筋筋交织在在一起，，整体性性最好，采用装配整体体式楼面板时时整体性性稍差，采用装配式楼面板则则最差。2022/10/2640南昌航空空大学土土木工程程系构件选型型及截面面尺寸确确定截面尺寸寸估算框架梁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＝I03.2框架结构构设计2022/10/2641南昌航空空大学土土木工程程系构件选型型及截面面尺寸确确定截面尺寸寸估算框架梁边框架梁梁中框架梁梁3.2框架结构构设计2022/10/2642南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计构件选型及及截面尺寸寸确定截面尺寸估估算框架梁在框架结构构布置中，梁、柱轴线线宜重合。如梁须偏偏心放置时时（如使外墙与与框架柱外外侧平齐，，或走廊两两侧墙体与与框架柱内内侧平齐），梁、柱柱中心线之之间的偏心心距不宜大大于柱截面面在该方面面宽度的1/4。如偏心距距大于该方方向柱宽的的1/4时，可增设设梁的水平平加腋。2022/10/2643南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计构件选型及及截面尺寸寸确定截面尺寸估估算框架梁右图各项尺尺寸应满足足的要求详详见教材第第184页。2022/10/2644南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计构件选型及及截面尺寸寸确定截面尺寸估估算框架柱多层建筑中中，框架柱柱的截面尺尺寸可按下下式估算：：截面宽度截面高度第i层层高2022/10/2645南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计构件件选选型型及及截截面面尺尺寸寸确确定定截面面尺尺寸寸估估算算框架架柱柱高层层建建筑筑中中，，若若不不考考虑虑抗抗震震设设防防，，框框架架柱柱的的截截面面面面积积可可按按下下式式估估算算：：截面面面面积积轴向向力力设设计计值值柱支支承承的的楼楼面面面面积积上上竖竖向向荷荷载载产产生生的的轴轴向向力力设设计计值值轴压压比比2022/10/2646南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架结构设计计构件选型及截截面尺寸确定定截面尺寸估算算框架柱柱支承的楼面面面积取法如如下图所示:待估算柱柱顶顶以上楼层层层数单位面积上的的竖向荷载的的设计值2022/10/2647南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结结构设设计构件选选型及及截面面尺寸寸确定定截面尺尺寸估估算框架柱柱矩形框框架柱柱的截截面边边长不不宜小小于250mm，圆柱柱的截截面直直径不不宜小小于350mm，剪跨比比宜大大于2（避免免因出出现短短柱而而发生生脆性性破坏坏），截面的的高宽宽比不不宜大大于3。2022/10/2648南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计构件件选选型型及及截截面面尺尺寸寸确确定定截面面尺尺寸寸估估算算框架架柱柱为简简化化施施工工，，多层层建建筑筑中中柱柱截截面面沿沿房房屋屋高高度度不不宜宜改改变变。高高层层建建筑筑中中的的柱柱截截面面可保保持持不不变变或或根据据房房屋屋层层数数，，高高度度和和荷荷载载等等情情况况作1~2次变变化化。变变化化时时，，中间间柱柱宜宜使使上上、、下下柱柱轴轴线线重重合合，边柱柱和和角角柱柱宜宜使使截截面面外外边边线线重重合合。2022/10/2649南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架结构构设计构件选型型及截面面尺寸确确定截面尺寸寸估算算例某六层教学楼为为钢筋混凝凝土现浇浇框架结结构，其结构构平面布布置如图图所示，，标准层层高3.6m，底层层层高3.9m，试估算该该结构的的梁、柱柱截面尺尺寸（梁、柱柱混凝土土强度等等级分别别为C30和C40，不考虑虑抗震设设防要求求）2022/10/2650南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构设计计③④⑤⑥360036003600⑦3600DCBA720030007200结构平面布置置图2022/10/2651南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计梁截面尺寸横向梁截面尺尺寸纵向梁截面尺尺寸2022/10/2652南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计柱截面尺寸寸：方法一实际取实际取柱全部采用用相同截面面2022/10/2653南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计柱截面尺寸寸：方法二柱全部采用用相同截面面，按中柱柱进行估算算。竖向荷荷载产生的的轴力设计计值按14kN/m2取用。实际取2022/10/2654南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计③④⑤⑥360036003600⑦3600ABCD7200300072002022/10/2655南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计内力分析概述框架结构内内力分析的的整个过程程可概括为为:确定计算简简图计算各种荷荷载进行内力分分析进行内力组组合2022/10/2656南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计内力力分分析析计算算单单元元框架架结结构构建建筑筑是是空间间结结构构体体系系，一一般般应应按按三三维维空空间间结结构构进进行行分分析析。。但但对于于平平面面布布置置较较规规则则的的框框架架结结构构房房屋屋，为为了了简简化化计计算算，，通通常常将将实际际的的空空间间结结构构简简化化为为若若干干个个横横向向或或纵纵向向平平面面框框架架进进行行分分析析，每榀榀平平面面框框架架为为一一计计算算单单元元。2022/10/2657南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计内力力分分析析计算算单单元元计算单元元计算模型型2022/10/2658南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计内力分析析计算单元元就结构承承受的竖竖向和水水平荷载载而言，，当横向（纵向）框架承承重，且且在截取取横向（纵向）框架计计算时，，全部荷荷载由横向（纵向）框架承承担，不考虑另另一方向向框架的的作用。当纵、横横向框架架混合承承重时，，竖向荷荷载由纵纵、横向向框架共共同承担担。2022/10/2659南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计内力分分析计算简简图框架结结构的的计算算简图图中，，梁、柱柱用其其轴线线表示示，梁与柱柱之间间的连连接用用节点点表示示，梁或柱柱的长长度用用节点点间的的距离离表示示。现浇浇框架架各节节点均均视为为刚节点点，底层层柱固支于基础础顶面面。2022/10/2660南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计现浇式式框架架刚节节点现浇式式框架架柱与与基础础刚接接2022/10/2661南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计装配式框架架的节点半铰节点铰节点预制柱与基基础刚接预制柱与基基础铰接装配式框架架柱与基础础的连接2022/10/2662南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计计算简图图承重框架架框架柱截截面尺寸寸相同时时的结构构计算简简图2022/10/2663南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计内力分析析计算简图图框架柱轴轴线之间间的距离离即为框框架梁的的计算跨跨度。框架柱的的计算高高度应为为各横梁梁形心轴轴线间的的距离。当各层层梁截面面尺寸相相同时，，底层柱的的计算高高度由基基础顶面面算至楼楼面标高高处，其余各各层柱的的计算高高度即为为各层层层高。2022/10/2664南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计内力分析析计算简图图当框架梁梁的坡度小于于1/8时，近似按水水平梁计计算；当各跨跨跨度相差差不大于于10%时，近似按等跨框框架计算算。2022/10/2665南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计内力分析计算简图当框架柱截面面尺寸沿房屋屋高度变化时时，若上层柱截面尺尺寸减小但其其形心轴仍与与下层柱的形形心轴重合时时，其计算简简图与各层柱柱截面不变时时的相同。2022/10/2666南昌航空大学学土木工程系系内力分析计算简图当上、下层柱柱截面尺寸不不同且形心轴轴也不重合时时，可将顶层柱的的形心线作为为整个柱子的的轴线，但在结构的的内力和变形形分析中，各各层梁的计算跨度及线线刚度仍应按按实际情况取取；另外，尚应考虑上、、下层柱轴线线不重合产生生的偏心力矩矩，设置水平加加腋后，仍需需考虑梁柱偏偏心的不利影影响。3.2框架结构设计计2022/10/2667南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计框架柱柱截面面尺寸寸变化化时的的结构构计算算简图图计算简简图承重框框架2022/10/2668南昌航航空大大学土土木工工程系系内力分分析计算简简图梁和柱柱的线线刚度度分别别为：：梁柱3.2框架结结构设设计2022/10/2669南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架架结结构构设设计计内力力分分析析荷载载计计算算框架架结结构构上上的的荷荷载载主主要要包包括括为为恒载载和活载载，恒恒载载主主要要包包括括结结构构自自重重和和结结构构表表面面的的粉粉灰灰重重等等。。活活荷荷载载则则主主要要包包括括楼楼（（屋屋））面面活活荷荷载载，，风风荷荷载载和和雪雪荷荷载载等等。。作用用在在多多、、高高层层框框架架结结构构上上的的各各种种荷荷载载，，可可按按《建建筑筑结结构构荷荷载载规规范范》》GB50009-2001取用用。。2022/10/2670南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计内力分析析荷载计算算结构上荷荷载按其作用用方向分分可分为竖向荷载载和水平荷载载。竖向荷荷载主要要指结构自重重、楼（屋））面活载载和雪载载等，水平荷荷载则主主要包括括风荷载和水平地震震作用（暂不考考虑）。竖向荷载载多以均均布力和和集中力力的形式式出现，而风荷载载则一般般简化为为作用于于框架节节点的集集中力并并合并于于迎风侧侧一面。2022/10/2671南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计内力分析析荷载计算算迎风面宽宽度风压高度度变化系系数按集集中荷载载作用节节点的高高度选取取对顶层，，取女儿儿墙高度度的2倍2022/10/2672南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计g4,q4G41(Q41)Fw4Fw3Fw2Fw1框架结构上上的荷载g3,q3g2,q2g1,q1G31(Q31)G21(Q21)G11(Q11)G43(Q43)G33(Q33)G23(Q23)G13(Q13)G01G03G022022/10/2673南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计内力分析内力计算竖向荷载作作用下楼面荷载分分配原则当采用整体体式楼盖时时，一般取取纵横向框框架承重方方案，板上荷载的的传递方式式取决于每每个区格板板是单向板板还是双向向板。2022/10/2674南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计内力分析内力计算竖向荷载作作用下楼面荷载分分配原则单向板上的的竖向荷载载沿板的短短跨方向传传给两个长长边支承梁梁。双向板则可可通过四个个分角线及及其交点的的连线将板板区格分成成四部分，，每一部分分的板上竖竖向荷载传传给最近的的支承梁，，长、短边支支承梁上承承受的板上上竖向荷载载分别为梯梯形和三角角形。2022/10/2675南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计纵向平面框框架横向平面框框架整体式单向向板楼盖楼楼面荷载分分配次梁2022/10/2676南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计纵向平面框架架横向平面框框架整体式双向向板楼盖楼楼面荷载分分配：小柱柱网2022/10/2677南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计纵向平面框框架横向平面框框架整体式双向向板楼盖楼楼面荷载分分配：大柱柱网次梁2022/10/2678南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计内力力分分析析内力力计计算算竖向向荷荷载载作作用用下下受力力特特点点竖向向荷荷载载作作用用下下，，框框架架所所产产生生的的侧侧移移较较小小，，若按按无无侧侧移移计计算算，，对对结结构构的的内内力力影影响响不不大大；当结结构构仅仅在在某某一一层层横横梁梁上上受受有有竖竖向向荷荷载载时时，，直接接承承载载的的框框架架梁梁及及与与之之相相连连的的上上、、下下层层框框架架柱柱端端弯弯矩矩较较大大，，其其它它各各层层梁梁柱柱的的弯弯矩矩均均较较小小，，且距距离离直直接接承承载载梁梁越越远远，，梁梁柱柱的的弯弯矩矩则则越越小小。。2022/10/2679南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计内力分析析内力计算算竖向荷载载作用下下计算方法法概述在竖向荷荷载作用用下，多多、高层层框架结结构的内内力可用用力法、、位移法法等结构构力学方方法计算算。工程设计计中，如采用用手算，可使用用分层法、迭代法、弯矩二次次分配法法及系数法等近似方方法进行行计算。。2022/10/2680南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计内力分析析内力计算算竖向荷载载作用下下分层法基本假定定(1)不考虑框框架结构构的侧移移对其内内力的影影响；(2)每层梁上上的荷载载仅对本本层梁及及其上、、下柱的的内力产产生影响，对对其它各各层梁、、柱内力力的影响响可忽略略不计。。上述假定定中所指指的内力力不包括括柱轴力力，因为某某层梁上上的荷载载对下部部各层柱柱的轴力力均有较较大影响响，不能能忽略。。2022/10/2681南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计竖向荷载作作用下分层层计算示意意图≈+++2022/10/2682南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计内力力分分析析内力力计计算算竖向向荷荷载载作作用用下下分层层法法计算算要要点点(1)将多多层层框框架架沿沿高高度度分分成成若若干干单单层层无无侧侧移移的的敞敞口口框框架架，，每每个个敞敞口口框框架架包包括括本本层层梁梁和和与与之之相相连连的的上上、、下下层层柱柱。。梁上上作作用用的的荷荷载载、、各各层层柱柱高高及及梁梁跨跨度度均均与与原原结结构构相相同同，，构构件件刚刚度度可可采采用用弹弹性性刚刚度度。2022/10/2683南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计内力力分分析析内力力计计算算竖向向荷荷载载作作用用下下分层层法法计算算要要点点(2)除底底层层柱柱的的下下端端外外，，其其他他各各柱柱的的柱柱端端应应为为弹弹性性约约束束。为便便于于计计算算，，均均将将其其处处理理为为固固定定端端。这这样样将将使使柱柱的的弯弯曲曲变变形形有有所所减减小小，，为为消消除除这这种种影影响响，，可把把除除底底层层柱柱以以外外的的其其它它各各层层柱柱的的线线刚刚度度乘乘以以修修正正系系数数0.9。2022/10/2684南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计内力分析内力计算竖向荷载作用用下分层法计算要点(3)用无侧移框架架的计算方法法（如弯矩分分配法）计算算各敞口框架架的杆端弯矩矩，由此所得得的梁端弯矩即为为其最后的弯弯矩值；因每一柱属属于上、下两两层，所以每一柱端的最最终弯矩值需需将上、下层层计算所得的的弯矩值相加加。2022/10/2685南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计内力力分分析析内力力计计算算竖向向荷荷载载作作用用下下分层层法法计算算要要点点(4)在上上、、下下层层柱柱端端弯弯矩矩值值相相加加后后，，将将引引起起新新的的节节点点不不平平衡衡弯弯矩矩，，如欲欲进进一一步步修修正正，，可可对对这这些些不不平平衡衡弯弯矩矩在在本本节节点点再再作作一一次次分分配配，，但但不不再再传传递递。2022/10/2686南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计内力分析析内力计算算竖向荷载载作用下下分层法计算要点点(5)如用弯矩矩分配法法计算各各敞口框框架的杆杆端弯矩矩，在计算每每个节点点周围各各杆件的的弯矩分分配系数数时，应应采用修修正后的的柱线刚刚度计算算；并且底层层柱和各各层梁的的传递系系数均取取1/2，其它各层层柱的传传递系数数改用1/3。2022/10/2687南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计内力分析析内力计算算竖向荷载载作用下下分层法计算要点点(6)在杆端弯弯矩求出出后，可可由静力平衡衡条件计计算梁端端剪力及及梁跨中中弯矩；逐层叠加加柱上的的竖向荷荷载（包括节节点集中中力、柱柱自重等等）和与之相相连的梁梁端剪力力，即得得柱的轴轴力。2022/10/2688南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计内力分析内力计算竖向荷载作用用下分层法计算步骤画出分层框架架计算简图；；计算框架梁柱柱线刚度，注注意折减系数数;计算各分层框框架梁、柱端端弯矩；确定梁、柱端端最终弯矩；；计算梁跨中弯弯矩和剪力以以及柱的剪力力及轴力。2022/10/2689南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计内力分析内力计算竖向荷载作用用下分层法计算例题3.8kN/m3.4kN/m2.8kN/m右图括号中为为梁、柱线刚刚度的相对值值3600440075005600(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/2690南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计注：内力及位位移正负号规规定本章中，杆端弯矩以顺顺时针为正，，剪力以使隔隔离体产生顺顺时针转动趋趋势为正，轴轴力以受压为为正；杆端转角以顺顺时针为正，，侧移或相对对侧移以向右右为正。2022/10/2691南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计内力符号规规定位移符号规规定2022/10/2692南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计F顶层层计计算算简简图图(0.9×4.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.9×4.21)(0.9×1.79)3.8kN/m3.4kN/m底层层计计算算简简图图(7.63)(10.21)(0.9×4.21)(0.9×1.79)DEGHI2.8kN/m(0.9×4.21)2022/10/2693南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计计算节节点弯弯矩分分配系系数节点G：(7.63)(10.21)(0.9×4.21)(0.9×1.79)DEGHI(0.9×4.21)F节点H：节点I：2022/10/2694南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计计算节节点弯弯矩分分配系系数节点D：(0.9×4.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.9×4.21)(0.9×1.79)2022/10/2695南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计计算节节点弯弯矩分分配系系数节点E：(0.9×4.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.9×4.21)(0.9×1.79)2022/10/2696南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计计算节点点弯矩分分配系数数节点F：(0.9×4.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.9×4.21)(0.9×1.79)2022/10/2697南昌航空空大学土土木工程程系计算杆件件固端弯弯矩：顶顶层qJK3.2框架结构构设计DEGHIF2.8kN/m750056002022/10/2698南昌航空大大学土木工工程系计算杆件固固端弯矩：：底层75005600ABCDEFGHI3.8kN/m3.4kN/m3.2框架结构设设计2022/10/2699南昌航空大大学土木工工程系DEGHIF0.3320.668下柱右梁0.8640.1360.3530.1750.472左梁下柱右梁下柱左梁计算各节点点弯矩：顶顶层-13.1313.13-7.327.328.774.36-1.00-6.324.38-3.16-1.23-2.49-3.32-1.250.410.844.77-4.771.59-1.661.430.230.77-0.77-0.260.420.72-0.20-0.40-0.54-1.4315.05-13.62-0.483.2框架结构设设计2022/10/26100南昌航空大大学土木工工程系计算算各各节节点点弯弯矩矩：：底底层层3.2框架架结结构构设设计计0.1860.3480.466下柱柱右梁梁上柱柱0.3080.1230.1560.413上柱柱右梁梁左梁梁下柱柱0.7090.2020.089下柱柱上柱柱左梁梁-17.8117.81-8.898.896.203.31-3.158.30-0.79-6.304.15-1.22-3.06-1.55-4.10-1.53-2.050.530.290.716.733.60-10.330.360.191.450.73-0.601.99-0.13-0.3418.92-0.17-0.46-1.35-1.72-15.85-0.863.37ABCDEFGHI-0.70-1.800.41-1.39-0.20-0.451.202022/10/26101南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计ABCEFGHI6.733.374.7715.050.7710.3318.9215.851.9913.621.720.860.701.395.975.191.831.880.870.86D弯矩图图2022/10/26102南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计qJK梁端剪剪力的的计算算qJ梁跨中中弯矩矩的计计算2022/10/26103南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计柱轴力的计计算JK柱剪力的计计算2022/10/26104南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计内力分析内力计算竖向荷载作作用下弯矩二次分分配法基本假定(1)不考虑框架架结构的侧侧移对其内内力的影响响；(2)每层梁上的的荷载仅对对本层梁及及其上、下下柱的内内力力产生影响响，对其它它各层梁、、柱内力的的影响响可忽忽略不计。。上述假定中中所指的内内力同样不不包括柱轴轴力。2022/10/26105南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计内力分析析内力计算算竖向荷载载作用下下弯矩二次次分配法法计算步骤骤(1)计算各节节点弯矩矩分配系系数；(2)计算框架架梁的固固端弯矩矩；(3)计算各节节点不平平衡弯矩矩，并对对所有节节点的不不平平衡弯弯矩同时时进行第第一次分分配（其间不不进行弯弯矩传递递)；2022/10/26106南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计内力分析析内力计算算竖向荷载载作用下下弯矩二次次分配法法计算步骤骤(4)将所有杆杆端的分分配弯矩矩同时向向其远端端传递（（对于刚刚接框框架，传传递系数数均取1/2）;(5)将各节点点因传递递弯矩而而产生的的新的不不平衡弯弯矩进行行第二二次分配配，使各各节点处处于平衡衡状态;(6)将各杆端端的固端端弯矩、、分配弯弯矩和传传递弯矩矩叠加，，即得得各杆端端弯矩。。2022/10/26107南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计内力分析内力计算竖向荷载作用用下弯矩二次分配配法计算例题3.8kN/m3.4kN/m2.8kN/m右图括号中为为梁、柱线刚刚度的相对值值3600440075005600(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/26108南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计计算节点弯弯矩分配系系数节点G：节点I：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/26109南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计节点H：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/26110南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计节点D：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/26111南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计节点E：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/26112南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计节点F：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/26113南昌航航空大大学土土木工工程系系计算框框架梁梁固端端弯矩矩3.2框架结结构设设计3.8kN/m3.4kN/m2.8kN/m75005600ABCDEFGHI2022/10/26114南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计3.8kN/m3.4kN/m2.8kN/m75005600ABCDEFGHI2022/10/26115南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计0.2020.3410.4570.3040.1340.1550.4070.7020.2000.098上柱0.346下柱右梁左梁0.3560.644下柱右梁0.8510.149左梁下柱上柱上柱0.1910.463梁端不平衡衡弯矩及其其分配-17.8117.81-8.898.89-13.13-7.3213.137.324.678.466.073.608.14-2.01-1.11-2.69-6.23-1.09-2.71-1.20-1.38-3.63-1.78-6.24-0.874.232.34-1.01-0.56-1.35-3.12-0.551.803.044.07-1.36-0.60-0.69-1.82-3.12-0.89-0.44-0.28-0.51-0.18-0.10-0.231.520.27-0.33-0.20-0.45-0.12-0.05-0.06-0.160.471.670.236.19-6.1915.17-1.81-13.361.26-1.265.745.74-11.4819.05-1.81-1.4415.80-1.312.50-1.19ABCDEFIHG2022/10/26116南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计ABCEFGHI5.743.046.1915.171.2611.4819.0515.802.5013.361.440.690.891.316.195.741.811.811.261.19D弯矩图2022/10/26117南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计内力力分分析析内力力计计算算竖向向荷荷载载作作用用下下弯矩矩迭迭代代法法概述述弯矩矩迭迭代代法法既既可可求求解解无（（忽忽略略））侧侧移移框框架架结结构构的内内力力，，也也可可求求解解考考虑虑侧侧移移时时的的框框架架结结构构内内力力。。此处处只只讨讨论论第第一一种种情情形形，后后一一种种情情形形详详见见教教材材192-193页。。2022/10/26118南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计内力力分分析析内力力计计算算竖向向荷荷载载作作用用下下弯矩矩迭迭代代法法计算算步步骤骤(1)绘出出结结构构计计算算简简图图，，在在各各节节点点上上绘绘两两方方框框；；(2)计算算节节点点各各杆杆件件的的弯弯矩矩分分配配系系数数，，沿沿杆杆件件方方向向记记在在外外框框的的内内边边缘缘；；(3)计算算固固端端弯弯矩矩，，将将各各节节点点固固端端弯弯矩矩之之和和写写在在内内框框中中；；2022/10/26119南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计内力分分析内力计计算竖向荷荷载作作用下下弯矩迭迭代法法计算步步骤(4)计算各各杆件件近端端弯矩矩，记记在相相应的的杆端端处；；(5)循环若若干轮轮直至至达到到要求求的精精度为为止；；(6)计算得得到每每一杆杆件的的最终终弯矩矩值。。节点固固端弯弯矩之之和远端弯弯矩近端弯弯矩2022/10/26120南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计远端弯矩近端弯矩jkmnl对节点j而言，j端为其近端端，k,l,m,n端为其远端端。2022/10/26121南昌航空大大学土木工工程系3.2框架结构设设计内力分析内力计算竖向荷载作作用下弯矩迭代法法计算例题3.8kN/m3.4kN/m2.8kN/m右图括号中中为梁、柱柱线刚度的的相对值3600440075005600(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/26122南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计计算节点点弯矩分分配系数数节点G：节点I：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/26123南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计节点H：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/26124南昌航空空大学土土木工程程系3.2框架结构构设计节点D：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/26125南昌航空大学学土木工程系系3.2框架结构设计计节点E：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/26126南昌航航空大大学土土木工工程系系3.2框架结结构设设计节点F：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022/10/26127南昌航航空大大学土土木工工程系系计算框框架梁梁固端端弯矩矩（同同前例例）3.2框架结结构设设计2022/10/26128南昌昌航航空空大大学学土土木木工工程程系系3.2框架架结结构构设设计计-17.8117.81-8.898.89-13.13-7.3213.137.32-13.13-0.178-0.3225.81-0.095-0.2327.32-0.075-0.425-0.173循环环迭迭代代计计算算-17.81-0.170-0.