第4章-多层框架结构

混凝土结构设计新世纪普通高等教育土木工程类课程规划教材目录第1章绪论第2章混凝土楼板结构第3章单层厂房结构第4章多层框架结构第4章多层框架结构本章介绍了框架结构的布置，梁、柱截面尺寸的选择和框架计算简图的确定方法。介绍了框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算方法以及内力组合的原则，给出了竖向荷载作用下的分层法、水平荷载作用下的反弯点法和D值法。最后介绍了框架结构在水平荷载作用下的侧移验算方法以及基础的设计方法。4多层框架结构本章提要4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置4.1.1框架结构的组成框架结构是由梁和柱连接而成的承重结构体系。4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置图4.1多层多跨框架的组成图图4.2缺梁缺柱的框架4.1.1框架结构的组成

4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置4.1.1框架结构的组成

4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置4.1.1框架结构的组成

4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置4.1.2框架结构的类型1.现浇整体式框架结构4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置现浇整体式4.1.2框架结构的类型2.装配式框架结构4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置装配式4.1.2框架结构的类型3.装配整体式框架结构4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置装配整体式形式2形式14.1.2框架结构的类型3.装配整体式框架结构4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置图4.3框架结构的类型4.1.3框架结构的布置安全性，适用性，耐久性布置合理，简单，规则，均匀，对称1.柱网布置和层高（1）柱网布置柱网：柱在平面上其轴线形成矩形网格。框架结构的柱网布置既要满足生产工艺和建筑功能的要求，又要使结构受力合理，施工方便。4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置（1）柱网布置4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置①柱网布置应满足生产工艺的要求跨度：柱距：3.3~7.2m（1）柱网布置4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置②柱网布置应满足建筑平面功能的要求③柱网布置应使结构受力合力④柱网布置应方便施工图4.5旅馆横向柱列布置图（1）柱网布置4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置4.6办公楼横向柱列布置②柱网布置应满足建筑平面功能的要求③柱网布置应使结构受力合力④柱网布置应方便施工（2）层高多层厂房：4.2m～6.0m；民用房屋：3m、3.6m、3.9m、4.2等；住宅：2.8m。4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置

2.承重框架的布置（1）横向框架承重方案4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置

2.承重框架的布置（2）纵向框架承重方案4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置

2.承重框架的布置（3）纵横向框架混合承重方案4多层框架结构4.1框架结构的组成、类型与布置

4.2.1截面尺寸的确定1.梁截面尺寸

构造：4多层框架结构4.2框架结构的计算简图

4.2.1截面尺寸的确定2.柱截面尺寸截面高、宽可取（1/15～1/20)Hc构造：4多层框架结构4.2框架结构的计算简图以50mm为模数

4.2.1截面尺寸的确定3.框架梁、柱的截面抗弯刚度4多层框架结构4.2框架结构的计算简图现浇楼盖结构中部框架现浇楼盖结构边部框架

4.2.2计算单元的确定4多层框架结构4.2框架结构的计算简图

4.2.2计算单元的确定4多层框架结构4.2框架结构的计算简图

4.2.3框架结构的计算简图4多层框架结构4.2框架结构的计算简图

1.杆件轴线4多层框架结构4.2框架结构的计算简图

2.节点的简化框架梁、柱的交汇点称为框架节点。节点：刚接、铰接或半铰接。4多层框架结构4.2框架结构的计算简图图4.11现浇框架的节点构造

2.节点的简化

4多层框架结构4.2框架结构的计算简图图4.12装配式框架节点构造和计算简图

2.节点的简化框架柱与基础的连接：固定支座和铰支座4多层框架结构4.2框架结构的计算简图图4.13框架柱与基础的连接

4.2.4框架结构上的荷载荷载：竖向荷载和水平荷载两种。1.楼（屋）面活荷载按《建筑结构荷载规范》取用。楼面活荷载折减4多层框架结构4.2框架结构的计算简图

4.2.4框架结构上的荷载荷载：竖向荷载和水平荷载两种。2.风荷载4多层框架结构4.2框架结构的计算简图4.3.1分层法1.竖向荷载作用下框架结构的受力特点及内力计算假定4多层框架结构4.3竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算4多层框架结构4.3竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算基本假定：（1）不考虑框架侧移对其内力的影响。（2）每层梁上的荷载仅对本层梁及其上下柱的内力产生影响，对其他层梁、柱内力的影响忽略不计。适用范围：节点梁柱线刚度比，且结构与荷载沿高度分布比较均匀的多层框架结构。2.计算要点及步骤线刚度修正传递系数4多层框架结构4.3竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算4.3.2弯矩二次分配法4多层框架结构4.3竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算4.4.1反弯点法4多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算1.基本假定（1）横梁刚度无限大，即各柱端无转角。（2）反弯点位置：首层距柱底2/3处，其余层中点处。（3）梁端弯矩可由节点平衡条件求出，并按节点左、右梁的线刚度进行分配。4多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算2.计算步骤4多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算2.计算步骤4多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算杆端弯矩：底层柱：上部各层柱：4多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算上部各层柱：4多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算

4.4.2D值法4多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算

1.框架柱的修正侧移刚度D4多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算

2.柱的修正反弯点高度影响柱两端转角大小的主要因素有：梁柱线刚度比，框架总层数，该柱所在楼层位置，上、下梁线刚度比，上、下层层高等。框架各柱的反弯点高度比y4多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算y=yn+y1+y2+y3（1）标准反弯点高度比yn4多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算（2）上、下横梁线刚度比变化时反弯点高度比的修正值y14多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算（3）上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值y2和y34多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算

3.计算要点4多层框架结构4.4水平荷载作用下框架内力的近似计算梁同反弯点法

4.5.1侧移的近似计算4多层框架结构4.5水平荷载作用下框架结构的侧移计算4多层框架结构4.5水平荷载作用下框架结构的侧移计算1.梁、柱弯曲变形引起的侧移图4.36框架结构的剪切型变形框架第j层的层间相对侧移（Δu）j可按下式计算：第j层楼面标高处的侧移uj为：框架结构的顶点侧移ur为：4多层框架结构4.5水平荷载作用下框架结构的侧移计算图4.36框架结构的剪切型变形2.柱轴向变形引起的侧移4多层框架结构4.5水平荷载作用下框架结构的侧移计算图4.36框架结构的剪切型变形（1）均布水平荷载作用（3）顶点水平集中荷载作用（2）倒三角形水平分布荷载作用4多层框架结构4.5水平荷载作用下框架结构的侧移计算图4.36框架结构的剪切型变形1/5504.5.2框架结构的水平位移控制4.6.1荷载效应组合1.控制截面及最不利内力4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计框架柱控制截面最不利内力组合：4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计（1）及相应的N和V；（2）Nmax及相应的M和V；（3）Nmin及相应的M和V；（4）及相应的N。4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计图4.38梁端的控制截面2.楼面活荷载的不利布置（1）分层分跨组合法（2）最不利荷载布置法4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计图4.39框架杆件的变形曲线2.楼面活荷载的不利布置4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计4.40框架结构活荷载不利布置示例4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计3.荷载效应组合“不利”与“可能”4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计（1）永久荷载起控制作用（2）可变荷载起控制作用风荷载作为主要可变荷载4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计（3）可变荷载起控制作用楼面活荷载作为主要可变荷载4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计4.6.2构件设计1.框架梁现浇框架：β=0.8~0.9装配式框架：β=0.7~0.8支座弯矩调幅4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计

调幅后梁端弯矩MA、MB的平均值与跨中最大正弯矩之和MC0应大于按简支梁计算的跨中弯矩值，即：4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计2.框架柱（1）柱截面最不利内力的选取

对于大偏心受压组，按照“弯矩相差不多时，轴力越小越不利；轴力相差不多时，弯矩越大越不利”的原则进行比较，选出最不利内力。小偏心受压组，按照“弯矩相差不多时，轴力越大越不利；轴力相差不多时，弯矩越大越不利”的原则进行比较，选出最不利内力。4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计（2）框架柱的计算长度l04多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计3.框架节点（1）一般要求①混凝土强度②箍筋③截面尺寸

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：4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计（2）梁柱纵筋在节点区的锚固①中间层中节点图4.42框架中间节点梁纵向钢筋的锚固4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计②中间层端节点图4.43框架中间层端节点梁纵向钢筋的锚固4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计③顶层中节点图4.44顶层中节点柱纵向钢筋的锚固4多层框架结构4.6荷载效应组合及构件设计④顶层端节点图4.45梁上部纵向钢筋与柱外侧纵向钢筋在顶层端节点的搭接4多层框架结构4.7框架结构房屋基础4.7.1基础类型及其选择4多层框架结构4.7框架结构房屋基础4.7.2柱下条形基础设计1.构造要求2.基础底面积的确定4多层框架结构4.7框架结构房屋基础4多层框架结构4.7框架结构房屋基础翼板宽度bf：4多层框架结构4.7框架结构房屋基础3.基础内力分析倒梁法4多层框架结构4.7框架结构房屋基础4.配筋计算与构造（1）肋梁