第一节结构方案设计框架横向刚度计算PPT课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
板的 1/3 跨处； （4）在后浇带处，板、墙钢筋应采用搭接接头（图 2.2.6），梁主筋可不断开，后浇带混凝
土宜在两个月后浇灌； （5）后浇带应从结构受力较小的部位曲折通过，不宜在同一平面内通过。 第8页/共21页
二、框架结构布置
第9页/共21页
二、框架结构布置
柱网及层高
1）柱网分为小柱网和大柱网； 小柱网是一个开间为一个柱距，大柱网是两个开间为一个柱距； 常用的柱距： 3.3m、3.6m、 4.0m、6.0m、 6.6m 、7.5m等； 常用的跨度（进深）：4.8m、5.4m、 6.0m、6.6m、 7.5m等。
ic 取决于：柱混凝土强度等级、柱截面尺寸、层高。
柱线刚度 ic 计算表
楼层 混凝土强 度等级
E
截面 b×h 惯性矩 I c
1
2
3
层高 h
ic Ec Ic h
第18页/共21页
2、柱线刚度
四、框架横向刚度计算
3）柱的侧移刚度D值
D
c
12ic h2
4）框架柱层间侧移刚度
D
c 柱侧向刚度修正系数
ic 柱的线刚度 h 柱的计算高度
位置 一般层
边 简图
柱侧向刚度修正系数 c
柱
中柱
K
简图
K
K i2 i4 2ic
K i1 i2 i3 i4 2ic
c
c
2
K K
底 固接
K i2 ic
K i1 i2 ic
c
0.5 K 2K
层 铰接
K i2 ic 第19页/共21页
K i1 i2 ic
第4页/共21页
二、框架结构布置
３）结构平面布置应减少扭转的影响。平面不规则、质量中心与刚度中心偏心较大和抗扭 刚度太弱的结构，其震害严重。
注：对结构的扭转效应从以下两个方面加以限制： （1）限制结构平面布置的不规则性，避免质心与刚心存在过大的偏心。 （2）结构的抗扭刚度不能太弱，楼梯间不宜布置在结构角部。
注意由上层柱传来的轴力在变截面处所产生的力矩。 第16页/共21页
四、框架横向刚度计算
1）梁的线刚度
ib Ec Ib l
其中 Ec 为混凝土弹性模量； l 为梁的计算跨度； Ib 为梁截面惯性矩。
ib 取决于：梁混凝土强度等级、梁截面尺寸、梁楼 混凝土强 层 度等级 E
截面 b×h
计算 跨度
l
矩形截面
惯性矩 I0
边框架
中框架
Ib 1.5I0 ib EcIb l Ib 2.0I0 ib EcIb l
1
2
3
注意： 对于楼梯间框架梁不单独考虑。
第17页/共21页
1、梁线刚度
四、框架横向刚度计算
2）柱的线刚度
ic
Ec Ic h
其中 Ec 为混凝土弹性模量； Ic 为柱的惯性矩，h 为框架柱的计算高度。
一、结构设计技术条件
结构设计技术条件
工程概况
设计依据
荷载取值
结构总体布置
主要承重构件、墙体的选择及截面尺寸
基础 材料 结构计算原则和方法
具体要求祥见word文档
第1页/共21页
二、框架结构布置 框架结构布置
平面设计 竖向设计 变形缝设置 柱网及层高 承重方案 梁、柱截面尺寸 基础形式
第2页/共21页
几点注意： （1）框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重， 不应采用砌体墙承重。 （参考高层规6.1.6） （2）楼梯间的结构布置。
第5页/共21页
二、框架结构布置
竖向设计
从结构受力及对抗震性能要求而言，结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀、 连续不应突变。
第13页/共21页
二、框架结构布置 基础形式
柱下条形基础：上部荷载较大、地基承载力较 低、柱间距离较近时，可采用柱下条形基础。
十字交叉基础：上部荷载较大、采用条形基础 不能满足地基承载力要求时，可采用十字交叉 基础。将基础纵、横两个方向联系起来，其整 体性比较好 。
筏板基础：上部荷载大、地基软弱或防渗需要 时，可采用筏板基础，其整体性比好 。
c
0.5K 1 2K
3、框架柱层间侧移刚度值
四、框架横向刚度计算
举例计算结构顶层 D顶层
说明：1）有n层不同的层间刚度，就列n个表； 2）若层间侧移刚度不满足结构竖向设计要求，则需要调整，重新计算，直至满足。
第20页/共21页
3、框架柱层间侧移刚度值
感谢您的观看！
第21页/共21页
第15页/共21页
三、框架结构计算简图
注： 1）计算简图用梁、柱轴线表示，取各自的形心线；对于现浇的情况，梁截面的形心线可
近似取至板底。
2）对于底层柱的下端，一般取至基础顶面；当设有整体刚度很大的地下室，可取至地下
室结构的顶板处。
3）当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴不重合时，顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线，
第6页/共21页
二、框架结构布置
变形缝设置
1）分类：沉降缝、伸缩缝和防震缝。 2）缺点：高层建筑设缝后，给建筑、结构和设备的设计与施工带来一定困难，基
础防水也不容易处理。目前的总趋势是避免设缝，当必须设缝时，应将 建筑划分为几个独立的结构单元。
沉降缝 伸缩缝 防震缝
避免主体与裙房过大的沉降差（结构完全分开） 减小结构温度应力（结构从顶到基础顶面分开） 避免地震时结构间的相互碰撞（结构从顶到基础顶面分开）
框架结构的承重方案 第11页/共21页
二、框架结构布置
梁、柱截面尺寸
1） 梁截面尺寸确定（高规6.3.1） 梁截面高度可取 hb = (1/18~1/10)lb 梁截面宽度可取 bb = (1/3~1/2)hb，且不宜小于200mm。
2）柱截面尺寸 柱截面尺寸一般根据经验估算或柱的轴压比限制来确定。 （1） 框架柱的截面宽度不宜小于350mm，高度均不宜小于400mm； （2）为避免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4； （3）边柱内缩，中柱两边缩，每次缩减100~150为宜； （4）梁、柱的截面中心线宜重合，若偏心，偏心距不宜大于柱截面在该方 向的1/4。（抗震规范6.1.5） 注：柱子的偏心对齐问题。
第12页/共21页
二、框架结构布置 利用轴压比限制确定柱截面尺寸: 柱截面尺寸可直接凭经验确定，也可先根据其所受轴力按轴心受压构件估算， 再乘以适当的放大系数以考虑弯矩的影响。即
Ac ≥ (1.1~1.2)N / fc N = 1.25Nv 式中 ： Ac为柱截面面积；N为柱所承受的轴向压力设计值； Nv为根据柱支承的楼面面积计算由重力荷载产生的轴向力值； 1.25为重力荷载的荷载分项系数平均值； 重力荷载标准值可根据实际荷载取值，也可近似按（12~14）kN/m2计算。
注：柱距一般控制在7m左右，柱网相差不宜过大，以避免某跨线刚度过大。
2）层高
除底层外，柱的计算高度即为各层层高。
结构底层层高 = 建筑底层层高（去板厚）+室内外高差 +(1/15~ 1/12 )H –基础梁高
注：层高一般取3m、3.3m、3.6m、4.2m、4.5m等。
第10页/共21页
二、框架结构布置 承重方案 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（实际结构中应用最多）。 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。
第14页/共21页
三、框架结构计算简图 为了简化计算，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，每榀平面框架为一计算单元。
1）竖向荷载作用下： 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况进
行传递，这时竖向荷载通常由纵、横向框架共用承担。 2）水平荷载作用下：
整个框架可视为若干个平面框架，共同抵抗与平面框架平行的水平荷载， 与该方向正交的结构不参与受力。
注：必要时可以三缝合一，目前的总趋势是避免设缝。 第7页/共21页
二、框架结构布置 后浇带的设置（避免设伸缩缝）
注：（1）施工后浇带的作用在于减小混凝土的收缩应力，提高建筑物对温度应力的耐受能力。 （2）施工中每隔30m~40m间距留后浇带，带宽800mm~1000mm； （3） 后浇带，应通过建筑物的整个横截面，将全部墙、梁和楼板分开，可设在框架梁和楼
二、框架结构布置 平面设计
建筑的结构平面布置，应有利于抵抗水平荷载和竖向荷载，受力明确，传力直接，力求均匀 对 称，减少扭转的影响。 （参考抗规范3.4.1-3.4.5）
１） 结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀， 不应采用严重不规则的平面布置。
第3页/共21页
二、框架结构布置
２）抗震设计的钢筋混凝土结构，其平面布置宜简单、规则、对称，减少偏心；平面长度 L 不宜过长，突出部分长度 l 不宜过大；不采用角部重叠或细腰形平面图形。
1）建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。 2）抗震设计的建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 70%；受剪承载力 不宜小于其上一层受剪承载力的80%。 3）抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。 4）沿竖向分段改变构件截面尺寸和混凝土等级应满足：
每次改变，柱的截面尺寸宜减小100~150mm，混凝土等级降低一级，且二者不宜在同一楼层 改变。
土宜在两个月后浇灌； （5）后浇带应从结构受力较小的部位曲折通过，不宜在同一平面内通过。 第8页/共21页
二、框架结构布置
第9页/共21页
二、框架结构布置
柱网及层高
1）柱网分为小柱网和大柱网； 小柱网是一个开间为一个柱距，大柱网是两个开间为一个柱距； 常用的柱距： 3.3m、3.6m、 4.0m、6.0m、 6.6m 、7.5m等； 常用的跨度（进深）：4.8m、5.4m、 6.0m、6.6m、 7.5m等。
ic 取决于：柱混凝土强度等级、柱截面尺寸、层高。
柱线刚度 ic 计算表
楼层 混凝土强 度等级
E
截面 b×h 惯性矩 I c
1
2
3
层高 h
ic Ec Ic h
第18页/共21页
2、柱线刚度
四、框架横向刚度计算
3）柱的侧移刚度D值
D
c
12ic h2
4）框架柱层间侧移刚度
D
c 柱侧向刚度修正系数
ic 柱的线刚度 h 柱的计算高度
位置 一般层
边 简图
柱侧向刚度修正系数 c
柱
中柱
K
简图
K
K i2 i4 2ic
K i1 i2 i3 i4 2ic
c
c
2
K K
底 固接
K i2 ic
K i1 i2 ic
c
0.5 K 2K
层 铰接
K i2 ic 第19页/共21页
K i1 i2 ic
第4页/共21页
二、框架结构布置
３）结构平面布置应减少扭转的影响。平面不规则、质量中心与刚度中心偏心较大和抗扭 刚度太弱的结构，其震害严重。
注：对结构的扭转效应从以下两个方面加以限制： （1）限制结构平面布置的不规则性，避免质心与刚心存在过大的偏心。 （2）结构的抗扭刚度不能太弱，楼梯间不宜布置在结构角部。
注意由上层柱传来的轴力在变截面处所产生的力矩。 第16页/共21页
四、框架横向刚度计算
1）梁的线刚度
ib Ec Ib l
其中 Ec 为混凝土弹性模量； l 为梁的计算跨度； Ib 为梁截面惯性矩。
ib 取决于：梁混凝土强度等级、梁截面尺寸、梁楼 混凝土强 层 度等级 E
截面 b×h
计算 跨度
l
矩形截面
惯性矩 I0
边框架
中框架
Ib 1.5I0 ib EcIb l Ib 2.0I0 ib EcIb l
1
2
3
注意： 对于楼梯间框架梁不单独考虑。
第17页/共21页
1、梁线刚度
四、框架横向刚度计算
2）柱的线刚度
ic
Ec Ic h
其中 Ec 为混凝土弹性模量； Ic 为柱的惯性矩，h 为框架柱的计算高度。
一、结构设计技术条件
结构设计技术条件
工程概况
设计依据
荷载取值
结构总体布置
主要承重构件、墙体的选择及截面尺寸
基础 材料 结构计算原则和方法
具体要求祥见word文档
第1页/共21页
二、框架结构布置 框架结构布置
平面设计 竖向设计 变形缝设置 柱网及层高 承重方案 梁、柱截面尺寸 基础形式
第2页/共21页
几点注意： （1）框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重， 不应采用砌体墙承重。 （参考高层规6.1.6） （2）楼梯间的结构布置。
第5页/共21页
二、框架结构布置
竖向设计
从结构受力及对抗震性能要求而言，结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀、 连续不应突变。
第13页/共21页
二、框架结构布置 基础形式
柱下条形基础：上部荷载较大、地基承载力较 低、柱间距离较近时，可采用柱下条形基础。
十字交叉基础：上部荷载较大、采用条形基础 不能满足地基承载力要求时，可采用十字交叉 基础。将基础纵、横两个方向联系起来，其整 体性比较好 。
筏板基础：上部荷载大、地基软弱或防渗需要 时，可采用筏板基础，其整体性比好 。
c
0.5K 1 2K
3、框架柱层间侧移刚度值
四、框架横向刚度计算
举例计算结构顶层 D顶层
说明：1）有n层不同的层间刚度，就列n个表； 2）若层间侧移刚度不满足结构竖向设计要求，则需要调整，重新计算，直至满足。
第20页/共21页
3、框架柱层间侧移刚度值
感谢您的观看！
第21页/共21页
第15页/共21页
三、框架结构计算简图
注： 1）计算简图用梁、柱轴线表示，取各自的形心线；对于现浇的情况，梁截面的形心线可
近似取至板底。
2）对于底层柱的下端，一般取至基础顶面；当设有整体刚度很大的地下室，可取至地下
室结构的顶板处。
3）当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴不重合时，顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线，
第6页/共21页
二、框架结构布置
变形缝设置
1）分类：沉降缝、伸缩缝和防震缝。 2）缺点：高层建筑设缝后，给建筑、结构和设备的设计与施工带来一定困难，基
础防水也不容易处理。目前的总趋势是避免设缝，当必须设缝时，应将 建筑划分为几个独立的结构单元。
沉降缝 伸缩缝 防震缝
避免主体与裙房过大的沉降差（结构完全分开） 减小结构温度应力（结构从顶到基础顶面分开） 避免地震时结构间的相互碰撞（结构从顶到基础顶面分开）
框架结构的承重方案 第11页/共21页
二、框架结构布置
梁、柱截面尺寸
1） 梁截面尺寸确定（高规6.3.1） 梁截面高度可取 hb = (1/18~1/10)lb 梁截面宽度可取 bb = (1/3~1/2)hb，且不宜小于200mm。
2）柱截面尺寸 柱截面尺寸一般根据经验估算或柱的轴压比限制来确定。 （1） 框架柱的截面宽度不宜小于350mm，高度均不宜小于400mm； （2）为避免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4； （3）边柱内缩，中柱两边缩，每次缩减100~150为宜； （4）梁、柱的截面中心线宜重合，若偏心，偏心距不宜大于柱截面在该方 向的1/4。（抗震规范6.1.5） 注：柱子的偏心对齐问题。
第12页/共21页
二、框架结构布置 利用轴压比限制确定柱截面尺寸: 柱截面尺寸可直接凭经验确定，也可先根据其所受轴力按轴心受压构件估算， 再乘以适当的放大系数以考虑弯矩的影响。即
Ac ≥ (1.1~1.2)N / fc N = 1.25Nv 式中 ： Ac为柱截面面积；N为柱所承受的轴向压力设计值； Nv为根据柱支承的楼面面积计算由重力荷载产生的轴向力值； 1.25为重力荷载的荷载分项系数平均值； 重力荷载标准值可根据实际荷载取值，也可近似按（12~14）kN/m2计算。
注：柱距一般控制在7m左右，柱网相差不宜过大，以避免某跨线刚度过大。
2）层高
除底层外，柱的计算高度即为各层层高。
结构底层层高 = 建筑底层层高（去板厚）+室内外高差 +(1/15~ 1/12 )H –基础梁高
注：层高一般取3m、3.3m、3.6m、4.2m、4.5m等。
第10页/共21页
二、框架结构布置 承重方案 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（实际结构中应用最多）。 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。
第14页/共21页
三、框架结构计算简图 为了简化计算，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，每榀平面框架为一计算单元。
1）竖向荷载作用下： 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况进
行传递，这时竖向荷载通常由纵、横向框架共用承担。 2）水平荷载作用下：
整个框架可视为若干个平面框架，共同抵抗与平面框架平行的水平荷载， 与该方向正交的结构不参与受力。
注：必要时可以三缝合一，目前的总趋势是避免设缝。 第7页/共21页
二、框架结构布置 后浇带的设置（避免设伸缩缝）
注：（1）施工后浇带的作用在于减小混凝土的收缩应力，提高建筑物对温度应力的耐受能力。 （2）施工中每隔30m~40m间距留后浇带，带宽800mm~1000mm； （3） 后浇带，应通过建筑物的整个横截面，将全部墙、梁和楼板分开，可设在框架梁和楼
二、框架结构布置 平面设计
建筑的结构平面布置，应有利于抵抗水平荷载和竖向荷载，受力明确，传力直接，力求均匀 对 称，减少扭转的影响。 （参考抗规范3.4.1-3.4.5）
１） 结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀， 不应采用严重不规则的平面布置。
第3页/共21页
二、框架结构布置
２）抗震设计的钢筋混凝土结构，其平面布置宜简单、规则、对称，减少偏心；平面长度 L 不宜过长，突出部分长度 l 不宜过大；不采用角部重叠或细腰形平面图形。
1）建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。 2）抗震设计的建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 70%；受剪承载力 不宜小于其上一层受剪承载力的80%。 3）抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。 4）沿竖向分段改变构件截面尺寸和混凝土等级应满足：
每次改变，柱的截面尺寸宜减小100~150mm，混凝土等级降低一级，且二者不宜在同一楼层 改变。