设计第4章 框架结构 混凝土结构基本原理
《混凝土结构设计原理》第4章 受弯构件斜截面承载力计算
计算剪力值的确定
《公路桥规》规定：取离支点中心线梁高一半处的剪力 设计值 V ；其中不少于60%由混凝土和箍筋共同承担； 不超过40%由弯起钢筋（按45º弯起）承担，并且用水平 线将剪力设计值包络图分割；
箍筋设计 假设箍筋直径和种类，箍筋间距为
箍筋可减小斜裂缝宽度，从而提高斜截面上的骨料咬力。
箍筋限制了纵向钢筋的竖向位移，阻止混凝土沿纵向 钢筋的撕裂，提高了纵向钢筋的销栓作用。
可见，箍筋对提高斜截面受剪承载力的作用是多方面的和 综合性的。
2、剪力传递机理（见下图）——桁架－拱模型：
拱I： 相当于上弦压杆 拱Ⅱ、拱Ⅲ： 相当于受压腹杆
否
是否通过 是
计算结束
§4.3 受弯构件的斜截面抗剪承载力
计算依据：以剪压破坏为基础 一般是采用限制截面最小尺寸防止发生斜压破坏； 限制箍筋最大间距和最小配箍率防止发生斜拉破坏
一、基本公式及适用条件 计算图式：
基本公式：（半经验半理论）
Vu Vc Vsv Vsb Vcs Vsb
抗剪能力：
斜截面受剪承载力主要取决于构件截面尺寸和混凝土抗 压强度，受剪承载力比剪压破坏高。
破坏性质：属脆性破坏
除上述三种主要破坏形态外，有时还可能发生局部挤压 或纵向钢筋锚固等破坏。
四、有腹筋简支梁斜裂缝出现后的受力状态
无腹筋梁斜截面受剪承载力很低，且破坏时呈脆性。 故《公桥规》规定，一般的梁内都需设置腹筋。配置腹筋是 提高梁斜截面受剪承载力的有效方法。在配置腹筋时，一般 首先配置一定数量的箍筋，当箍筋用量较大时，则可同时配 置弯起钢筋。
V fcbh00
0. 0. 0. 0. 0.1
混凝土结构设计的基本内容
混凝土结构设计的基本内容混凝土结构设计是指在建筑物或其他工程中使用混凝土材料进行结构设计，以满足建筑物或其他工程的强度、稳定性和耐久性要求。
混凝土结构设计是建筑工程中的重要部分，它直接影响着建筑物的安全性和耐久性。
混凝土结构设计的基本内容包括但不限于材料选用、结构设计、荷载计算、构件设计等内容。
本文将从混凝土结构设计的基本原理、设计方法及其应用进行详细介绍。
一、混凝土结构设计的基本原理1、混凝土的性质混凝土是一种由水泥、砂、石料和水经过一定比例的混合而成的材料，它具有很好的抗压强度和耐久性。
而且混凝土可以根据不同的配比和施工方法，制成各种形状和尺寸的构件，因此在建筑工程中得到了广泛的应用。
2、混凝土结构的设计原理混凝土结构的设计原理是指在给定的荷载作用下，确保混凝土构件在使用寿命内能够安全可靠地工作。
混凝土结构的设计原理主要包括以下几点：首先，要满足强度要求，即混凝土构件的抗压强度、抗拉强度、剪切强度等必须符合规定的要求。
其次，要确保结构的稳定性，即在荷载作用下结构不发生失稳。
第三，要保证结构的耐久性，即结构在使用寿命内不会因环境作用或其他因素而产生破坏。
最后，要充分利用材料的性能，尽量减少结构的自重和成本。
二、混凝土结构设计的方法1、建筑结构设计的基本步骤一般来说，混凝土结构设计包括以下基本步骤：首先，进行结构荷载的计算，包括自重、活载、风载、地震作用等。
其次，根据设计要求确定结构的受力形式和工作性能要求。
然后，根据结构的受力形式和工作性能要求确定结构的布局和构件尺寸。
接着，进行结构的受力分析和计算，确定各个构件的尺寸、配筋和截面形状等。
最后，进行结构的检验和优化，确保结构的安全可靠。
2、混凝土结构的受力分析方法混凝土结构的受力分析方法主要有几种：首先，是弹性力学方法，即根据结构的受力形式和工作性能要求，进行弹性力学分析和计算。
其次，是有限元方法，即利用有限元软件对结构的受力形式和工作性能要求进行数值分析和计算。
混凝土结构基本原理第4章 练习题参考答案
第四章 练习题参考答案【4-1】 已知某轴心受拉杆的截面尺寸300400b h mm mm ⨯=⨯，配有820φ钢筋，混凝土和钢筋的材料指标为：22.0/t f N mm =，42.110c E =⨯2/N mm ，2270/y f N mm =，522.110/s E N mm =⨯。
试问此构件开裂时和破坏时的轴向拉力分别为多少？【解】 配820φ钢筋，查混凝土结构设计规范（GB50010-2010）附录A ，表 A.0.1得22513s A mm =。
2513 2.09% 3.0%300400s A bh ρ===<⨯，2300400120000A bh mm ==⨯=， 542.110102.110s E c E E α⨯===⨯ （1）由式（4-5），开裂荷载为0(1)(1)tcr c E t t E N E A f A αρεαρ=+=+ 2.0120000(1100.0209)=⨯⨯+⨯290160N = 209.16kN =（2）由式（4-7），构件的抗拉极限承载力为2702513678510678.51tu y s N f A N kN ==⨯==【4-2】已知某钢筋混凝土轴心受拉构件，截面尺寸为200300b h mm mm ⨯=⨯，构件的长度2000l mm =，混凝土抗拉强度22.95/t f N mm =，弹性模量422.5510/c E N mm =⨯，纵向钢筋的截面积2615s A mm =，屈服强度2270/y f N mm =，弹性模量522.110/s E N mm =⨯，求（1）若构件伸长0.2mm ，外荷载是多少？混凝土和钢筋各承担多少外力？ （2）若构件伸长0.5mm ，外荷载是多少？混凝土和钢筋各承担多少外力？ （3）构件开裂荷载是多少？即将开裂时构件的变形是多少？ （4）构件的极限承载力是多少？【解】615 1.025% 3.0%200300s A bh ρ===<⨯，则220030060000A bh mm ==⨯= 542.1108.2352.5510s E c E E α⨯===⨯，4042.95 1.157102.5510t t c f E ε-===⨯⨯ （1）○1由0.2l mm ∆=可知，构件的应变为4400.21.010 1.157102000t l l εε--∆===⨯<=⨯ 构件未开裂，处于弹性工作状态，c s εεε==，构件所受的拉力为44(1) 2.551060000(18.235 1.025%) 1.010t c E N E A αρε-=+=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯3165.9110N =⨯165.91kN =○2此时混凝土承担的外力 4432.5510 1.010********.010153.0ts c N E A N kN ε-==⨯⨯⨯⨯=⨯=○3钢筋承担的外力 165.91153.012.91ts t tc N N N kN =-=-=（2）○1由0.5l mm ∆=可知，构件的应变为4400.5 2.510 1.157102000t l l εε--∆===⨯>=⨯，且35270 1.286102.110y y s f E εε-<===⨯⨯ 构件开裂，钢筋未屈服，s εε=，构件所受的拉力为542.110 2.51061532287.532.29t s s N E A N kN ε-==⨯⨯⨯⨯==○2此时，混凝土开裂，在开裂处混凝土应力 0c σ= ○3钢筋的应力 5422.110 2.51052.5/s s E N mm σε-==⨯⨯⨯= （3）○1开裂荷载为0(1)tcr c E t N E A αρε=+442.551060000(18.235 1.025%) 1.15710-=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯191.96kN =○2即将开裂时构件的变形 40 1.1571020000.23t l l mm ε-∆=⋅=⨯⨯=（4）构件的极限承载力为270615166050166.05tu y s N f A N kN ==⨯==【4-3】某钢筋混凝土轴心受拉构件的截面尺寸为300300b h mm mm ⨯=⨯，配有822的纵向受力钢筋，已知22.3/t f N mm =，422.410/c E N mm =⨯，2345/y f N mm =，521.9610/s E N mm =⨯。
混凝土框架结构的原理
混凝土框架结构的原理
混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式，它由水泥、砂、石子等
材料混合而成的混凝土构成，通过钢筋等钢材的加固来增强其强度和
稳定性。
混凝土框架结构的主要原理包括静力学原理、力学原理、材
料力学原理和结构力学原理等。
首先，混凝土框架结构的设计和施工需要遵循静力学原理。
静力学原
理是指在不考虑物体运动和变形的情况下，研究物体间相互作用力的
学科。
在混凝土框架结构中，设计和施工需要考虑结构的平衡和稳定，满足力学平衡条件，保证结构不会发生倾斜和塌陷等现象。
其次，混凝土框架结构的设计和施工还需要遵循力学原理。
力学原理
是指研究物体的运动和变形规律及其原因的学科。
在混凝土框架结构中，设计和施工需要考虑荷载的作用和结构的强度，保证结构不会发
生过载和破坏等现象。
此外，材料力学原理也是混凝土框架结构的重要原理之一。
材料力学
原理是指研究材料的性质和行为的学科。
在混凝土框架结构中，设计
和施工需要考虑混凝土和钢筋等材料的性质和强度，保证结构的耐久
性和安全性。
最后，结构力学原理也是混凝土框架结构的核心原理之一。
结构力学原理是指研究结构整体稳定性和局部稳定性的学科。
在混凝土框架结构中，设计和施工需要考虑结构整体和局部的稳定性，采取适当的加固措施，保证结构的稳定性和安全性。
综上所述，混凝土框架结构的原理主要包括静力学原理、力学原理、材料力学原理和结构力学原理等。
在设计和施工过程中，需要综合考虑这些原理，采取合理的措施，确保结构的稳定性、强度和安全性。
混凝土结构设计原理第4章：钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
◆判别条件：f y As 1 fcb'f h'f
第一类T形截面
满足：
0M 1 fcb'f h'f h0 h'f 2 否则为第二类截面
混凝土结构设计原理
第4章
■第一类T形截面的计算公式及适用条件
图4.13 第一类T形截面计算简图
◆计算公式： 1 fcbf x f y As
0M
1
f cbf x(h0
由式（4-27）可得：
x h0
h02
M 2
fyAs(h0
1 fcb
as)
As
fyAs 1 fcbx
fy
…4－34 …4－35
混凝土结构设计原理 情形2：已知条件
第4章
M1
0M
f
' y
As'
h0
as'
x h0
h02
M1
0.51 fcb
x h0 b N
Y
x 2as'
按 A未s' 知，重新计算 和As' As
x) 2
◆适用条件： 1.防止超筋破坏： x bh0 2.防止少筋破坏 ： As minbh
按 bf h的单筋
矩形截面计算
混凝土结构设计原理
第4章
■第二类T形截面的计算公式及适用条件
图4.14 第二类T形截面计算简图
◆计算公式： 1 fcbx 1 fc (bf b)hf fy As
0M
② 由式（4-27）求 Mu
Mu
fyAs(h0 as) 1 fcbx(h0
x) 2
…4－37
③ 验算： Mu M ?
混凝土结构设计原理
第四章 框架结构
横向布置
特点
房屋横向刚度
大，侧移小；
横梁高度大，
室内有效净空 小。
框架结构的受力特点
在竖向荷载和水平荷载共同作用下，框架结构各构件 都将产生内力和变形。 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 （ shear deformation ） ；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 （ bending deformation）。
非抗震时使用
横向承重
纵向布置
特点：
连系梁截面较小，
框架梁截面尺寸 大，室内有效净 空小；
对纵向地基不均
匀沉降较有利；
房屋横向刚度小，
侧移大。 纵向承重
双向布置
特点：
整体性好，受
力好；
适用于整体性
要求较高和楼 面荷载较大的 情况；
抗震效果好，
双向承重 能有效抵抗双 向地震
对于梁、柱、板均为现浇的情况，梁截面的形心线
可近似取至板底。
计算简图l0ຫໍສະໝຸດ 1l02实际结构
计算简图
变截面柱或者具有悬挑部分时 框架结构的计算简图
4、 框架结构上的荷载
恒载
框架自重；粉灰重； 板、次梁、墙体重。
垂直荷载
框 架 荷 载 水平荷载 地震作用 活载 风载
混凝土框架结构原理
混凝土框架结构原理混凝土框架结构原理一、引言混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式，其主要由混凝土柱、混凝土梁、混凝土墙板等构件组成。
其主要特点是抗震性能好、耐久性高、可塑性强等。
本文将从混凝土框架结构的构件设计、荷载作用、抗震设计、施工工艺等各方面进行详细介绍。
二、混凝土框架结构的构件设计1.混凝土柱混凝土柱是混凝土框架结构中的重要构件之一，其主要作用是承受建筑物的自重和荷载，并将其传递到地基上。
混凝土柱的设计需要考虑以下几个方面：（1）承载力：混凝土柱的承载力是指其能够承受的最大荷载。
其承载力的大小与混凝土的强度、截面形状、尺寸、受力方式等因素有关。
（2）稳定性：混凝土柱的稳定性是指其在承受荷载时不会发生倾覆或破坏的能力。
其稳定性的大小与柱的高度、截面形状、受力方式等因素有关。
（3）滞回性能：混凝土柱的滞回性能是指其在承受地震荷载时的变形能力。
其滞回性能的大小与柱的材料、截面形状、尺寸、配筋等因素有关。
2.混凝土梁混凝土梁是混凝土框架结构中的横向构件，其主要作用是承受楼板和墙板的重量，并将其传递到柱上。
混凝土梁的设计需要考虑以下几个方面：（1）承载力：混凝土梁的承载力是指其能够承受的最大荷载。
其承载力的大小与混凝土的强度、截面形状、尺寸、受力方式等因素有关。
（2）挠度：混凝土梁的挠度是指其在承受荷载时的弯曲变形。
其挠度的大小与梁的材料、截面形状、尺寸、荷载大小等因素有关。
（3）剪力承载力：混凝土梁在承受荷载时还需要承受剪力。
其剪力承载力的大小与梁的材料、截面形状、尺寸、受力方式等因素有关。
3.混凝土墙板混凝土墙板是混凝土框架结构中的竖向构件，其主要作用是承受侧向荷载，保证建筑物的稳定性和抗震性能。
混凝土墙板的设计需要考虑以下几个方面：（1）厚度：混凝土墙板的厚度是指其在受力时所承受的压应力的大小。
其厚度的大小与墙板的高度、宽度、受力方式等因素有关。
（2）配筋率：混凝土墙板需要加入钢筋进行加固，其配筋率的大小与墙板的厚度、荷载大小、钢筋的强度等因素有关。
混凝土结构设计 第4章 框架结构PPT课件
2000
7500
（2）框架结构的承重方案 按竖向荷载承重划分 横向框架承重 纵向框架承重 纵、横向框架承重
主 梁主 梁 板 板 连 系 连梁 系 梁
主 梁 主 梁板 连 板系 梁 连 系 梁
主梁 板 连系梁
主梁
双向板
8
按水平抗侧力划分为
1）应设计成双向梁柱抗侧力体系，除个别部位外，不
应采用铰接。
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，与其他竖向荷载一起进
行框架内力分析
15
16
h1
可大空间、可小空间 立面容易处理 结构自重较轻 计算理论比较成熟 在一定高度范围内造价较低 缺点：侧向刚度较小，侧移较大 （4）适用范围和高度 范围：各类的民用和工业建筑
最大适用高度 最大适用高宽比（H/B）
非抗震设计
70m
抗震设计 6度
60m
7度
55m
8度
45m
9度
25m
5
4
4
3
2
5
H——室外地面到主要屋面高度。
横向框架
纵向框架 (a)
纵向 框架 横向框架
14
(b)
4.2.3 框架结构的计算简图 （2）计算简图 将复杂的空间框架结构简化为平面框架之后，再转化为力学
模型，就成为计算简图。
梁、柱
用其轴线表示
梁柱之间的连接 用节点表示
梁计算跨度
柱轴线之间的距离
横梁形心轴线间的距离
柱计算高度
各层梁截面尺寸相同时，除底层外，为各层层高。
柱截面边长不宜小于300mm，圆柱的截面直径不宜小于 350mm，截面高宽比不宜大于3，柱净高与截面长边之比宜大 于4，或柱剪跨比宜大于2。
混凝土结构设计原理 第四章 受弯构件斜截面承载力计算
免，而剪压破坏则通过计算来防止。
2、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态
与无腹筋梁类似，有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要 有三种：斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。
1）当λ>3，且箍筋配置的数量过少，将发生斜拉破坏；
2）如果λ>3，箍筋的配置数量适当，则可避免斜拉破坏，而 发生剪压破坏；斜裂缝产生后，与斜裂缝相交的箍筋不会立 即屈服，能限值斜裂缝的发展。箍筋屈服后，斜裂缝迅速发 展，使剪压区截面减小，剪压区的混凝土σ和τ在共同作用下 发生剪压破坏
面受剪承载力计算。对于厚板其斜截面的受剪承载力应按下 列公式计算
V 0.7h ftbh0
h
(
800
)
1 4
h0
h ——截面高度影响系数，当h0小于800mm时，取
h0 等 于 800mm ； 当 h0 大 于 2000mm 时 ， 取 h0 等 于 2000mm。
⑷计算公式的适用范围 1)．上限值—最小截面尺寸
正截面受弯承载力图（或称材料图），简称Mu图。
③ 根据实际配筋量AS，求Mu
Mu
As
f y (h0
f y As )
21 fcb
④ 任一纵向受拉钢筋所承担的Mui
Mui
Mu
As i As
⑤ 配弯起钢筋的正截面受弯承载力图
截面1、2、3分别称为③ 、②、 ①钢筋的充分利 用截面。
斜截面受剪承载力的两公式都使用于矩形、T形和工字 形截面说明截面截面形状对受剪承载力影响不大。
⑶．设有弯起钢筋时，梁的斜截面受剪承载力计算 公式：
Vsb 0.8 f y Asb sin
Vu Vcs 0.8 f y Asb sin
混凝土结构设计
混凝土结构设计混凝土结构设计在建筑工程中起着至关重要的作用。
本文将介绍混凝土结构设计的基本原理和步骤，并探讨影响结构设计的因素。
一、混凝土结构设计的基本原理1. 强度设计原理混凝土结构设计的首要任务是确保结构的安全强度。
在设计中，需要根据结构的荷载情况确定混凝土的强度等级，以及钢筋的布置和数量。
同时，还需考虑混凝土与钢筋的粘结性能，以提高结构的整体强度和稳定性。
2. 受力分析原理混凝土结构设计需要进行准确的受力分析，以确定各个构件的受力状态和变形情况。
通过施加适当的荷载和力学参数，可以计算出结构中各个部位的内力和反力。
基于这些计算结果，可以进一步确定构件的尺寸和配筋方案。
3. 构件设计原理混凝土结构设计涉及到各种构件，如梁、柱、楼板等。
在设计过程中，需要根据荷载和结构要求确定构件的尺寸和形状，并进行合理的配筋设计。
同时，还需考虑施工和使用的实际情况，以确保结构的可行性和经济性。
二、混凝土结构设计的步骤1. 确定设计荷载在混凝土结构设计之前，首先需要明确结构的设计荷载。
设计荷载包括常设荷载、活荷载、风荷载等，它们对结构的安全性和稳定性有着直接影响。
通过合理的荷载计算和分析，可以确定结构的设计荷载，为后续设计提供依据。
2. 进行结构荷载计算在混凝土结构设计中，需要对各个构件施加适当的荷载，并进行荷载计算。
通过力学分析和公式计算，可以获得结构中各个部位的受力情况，包括弯矩、剪力、轴力等。
这些计算结果将用于后续的尺寸和配筋设计。
3. 设计结构尺寸和配筋方案基于荷载计算的结果，可以确定混凝土结构的尺寸和形状。
根据结构的强度要求和钢筋的粘结性能，进行合理的配筋设计。
在设计中，还需考虑施工和使用的实际情况，并进行必要的调整和优化。
4. 进行结构分析和验算混凝土结构设计完成后，需要进行结构分析和验算，以确保设计的合理性和可行性。
通过有限元分析等方法，验证结构的强度和稳定性。
同时，还需对结构进行计算核验，以确保其满足相关的设计规范和标准要求。
混凝土结构设计原理 第四章 受弯构件正截面承载力的计算
3.2 梁板结构的一般构造
第4章 受弯构件正截面承载力
分布钢筋的作用：
抵抗混凝土收缩和温度变化所引起的内力； 浇捣混凝土时，固定受力钢筋的位置； 将板上作用的局部荷载分散在较大的宽度上，以便 使更多的受力钢筋参与工作； 对四边支撑的单向板，可承受在计算中没有考虑的 长跨方向上实际存在的弯矩。
板中单位长度上的分布钢筋，其截面面积不应小于 单位长度上受力钢筋截面面积的15%，且配筋率不宜小于 0.15%。间距不应大于250mm，直径不宜小于6mm。
4.2 梁板结构的一般构造
第4章 受弯构件正截面承载力
弯起钢筋 架立钢筋
腰筋
箍筋
纵向钢筋
梁的钢筋构造
梁中钢筋由纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立钢筋组 成，纵向受力钢筋的作用是承受由弯矩在梁内产生的拉力。 常用直径：10～32mm。 当h ≥ 300mm，直径不小于10mm；当h<300mm，直径 不小于8mm。
第4章 受弯构件正截面承载力
梁的配筋率ρ 很小，梁拉区开裂后，钢筋 应力趋近于屈服强度，即开裂弯矩Mcr趋近于拉 区钢筋屈服时的弯矩 My，这意味着第Ⅱ阶段的 缩短，当ρ 减少到当 Mcr=My 时，裂缝一旦出现，
钢筋应力立即达到屈服强度，这时的配筋百分
率ρ 称为最小配筋率ρ
min。
min b max
h0
h
第4章 受弯构件正截面承载力
正截面受弯的三种破坏形态
(1) 适筋破坏形态——破坏始自受拉区 钢筋的屈服
受拉钢筋先屈服，受压区混凝土后 压坏，破坏前有明显预兆——裂缝、变 形急剧发展，为“塑性破坏”。
(2) 超筋破坏形态——破坏始自受压混 凝土的压碎
受压区混凝土先压碎，钢筋不屈服， 破坏前没有明显预兆，为“脆性破坏”。 钢筋的抗拉强度没有被充分利用。
混凝土结构的框架设计原理
混凝土结构的框架设计原理一、引言混凝土结构是一种广泛应用于建筑和土木工程中的结构形式。
它具有高强度、耐久性好、可塑性强等优点，因此在建筑结构中得到广泛应用。
作为混凝土结构的主要形式之一，框架结构在建筑中也得到了广泛的应用。
框架结构是指由柱、梁、板等构件组成的刚性框架，其基本作用是承受建筑物的重量和水平荷载，并将这些荷载传递到地基上。
本文将详细介绍混凝土结构的框架设计原理。
二、框架结构的基本组成框架结构是由柱、梁、板等构件组成的。
其中，柱是框架结构的纵向承重构件，负责承受建筑物的重量和水平荷载，并将这些荷载传递到地基上；梁是框架结构的横向承重构件，用于连接柱子，将荷载从柱子传递到其他柱子或墙壁上；板是框架结构的水平承重构件，用于承受楼板和屋面的自重和外部荷载。
三、框架结构设计的基本原则1.受力平衡原则框架结构设计的首要原则是受力平衡原则。
在设计过程中，必须使结构的内力平衡，确保整个结构的稳定性和安全性。
2.合理分配荷载原则框架结构的设计必须考虑到建筑物的使用功能和荷载特点，合理分配荷载，确保结构的稳定性和安全性。
3.材料选用原则在框架结构的设计中，必须考虑材料的强度、耐久性、可塑性等因素，选用合适的材料，确保结构的稳定性和安全性。
4.钢筋混凝土一体化原则框架结构设计应尽可能采用钢筋混凝土一体化结构，以提高结构的整体性和稳定性。
5.稳定性原则框架结构设计中必须考虑结构的稳定性，采取各种措施增强结构的稳定性，确保结构的安全性。
四、框架结构设计的计算方法1.弯矩法弯矩法是框架结构计算中最常用的方法之一。
在计算过程中，首先确定结构的支座反力，然后依据支座反力计算结构的内力和弯矩大小，最后根据弯矩大小确定结构中各构件的尺寸和强度。
2.位移法位移法是框架结构计算中的另一种常用方法。
在计算过程中，首先确定结构的支座反力和初始位移，然后依据支座反力和初始位移计算结构的内力和弯矩大小，最后根据弯矩大小确定结构中各构件的尺寸和强度。
混凝土框架结构的原理与设计
混凝土框架结构的原理与设计一、引言混凝土框架结构是当今建筑工程中最常见的一种结构形式，其优点在于具有较高的抗震性能、耐久性能、可靠性能等特点。
本文将从混凝土框架结构的原理、设计两个方面进行探讨。
二、混凝土框架结构原理1. 框架结构的定义和特点框架结构是指由柱和梁构成的骨架结构，柱和梁的连接点处通过节点连接件固定在一起，形成了一个整体。
框架结构具有结构简单、施工方便、空间利用率高等优点，因此在建筑工程中得到广泛应用。
2. 混凝土框架结构的构造形式混凝土框架结构由柱、梁、楼板和墙体等构成。
其中，柱和梁是承受建筑物重量和外部荷载的主要构件，楼板和墙体则起到承载和隔离的作用。
3. 混凝土框架结构的抗震性能混凝土框架结构具有良好的抗震性能，这主要得益于其框架结构的特点。
框架结构中柱和梁的节点处采用了刚性节点连接件，使得整个结构具有较高的刚度和稳定性，能够有效地抵御地震力的作用。
三、混凝土框架结构设计1. 设计基础混凝土框架结构设计的基础是工程地质勘察和荷载分析。
在进行混凝土框架结构设计前，必须对建筑场地进行地质勘察，了解地下水位、土壤类型、地基承载力等情况。
同时，需要进行荷载分析，包括常规荷载和地震荷载等。
2. 框架结构设计方法混凝土框架结构设计的方法有弹性设计法和极限状态设计法两种。
其中，弹性设计法是指在结构不发生塑性变形的前提下，根据荷载大小和结构自重等因素确定结构尺寸，从而满足结构的强度和刚度要求。
而极限状态设计法则是根据结构的塑性变形状态来进行设计，从而确保结构在地震等极限状态下能够保持相对的稳定性。
3. 设计要求混凝土框架结构设计应满足以下要求：（1）结构强度和刚度要求符合设计规范的要求；（2）结构的稳定性和耐久性能要求符合设计规范的要求；（3）结构的施工和使用要求符合设计规范的要求；（4）结构的经济性和美观性要求符合设计规范的要求。
四、混凝土框架结构的施工1. 基础施工混凝土框架结构的基础施工是整个施工过程的基础。
混凝土结构的设计原理
混凝土结构的设计原理混凝土结构是一种常见的建筑结构，在建筑工程中占有重要的地位。
混凝土结构的设计原理涉及到多个方面，包括结构构造、材料选择、力学计算等。
本文将从这些方面详细介绍混凝土结构的设计原理。
一、结构构造混凝土结构的结构构造通常分为框架结构和板、墙结构。
框架结构通常由柱、梁、墙板等构成，板、墙结构则由板、墙等构成。
在混凝土结构设计中，需要根据建筑物的用途和负荷要求选择适当的结构构造。
1. 框架结构框架结构是混凝土结构中最常见的结构形式，具有简单、稳定、可靠等特点。
在框架结构设计中，需要考虑以下几个方面。
（1）柱的设计柱是框架结构中承受垂直荷载的主要构件，其设计需要考虑承载能力、弯曲能力、稳定性等因素。
在柱的设计中，需要确定其截面尺寸、钢筋配筋等参数。
（2）梁的设计梁是框架结构中承受水平荷载的主要构件，其设计需要考虑承载能力、弯曲能力、剪切能力等因素。
在梁的设计中，需要确定其截面尺寸、钢筋配筋等参数。
（3）墙板的设计墙板是框架结构中承受垂直荷载和水平荷载的主要构件，其设计需要考虑承载能力、弯曲能力、剪切能力等因素。
在墙板的设计中，需要确定其厚度、钢筋配筋等参数。
2. 板、墙结构板、墙结构是混凝土结构中另一种常见的结构形式，具有刚性好、稳定性高等特点。
在板、墙结构设计中，需要考虑以下几个方面。
（1）板的设计板是板、墙结构中承受垂直荷载的主要构件，其设计需要考虑承载能力、弯曲能力、剪切能力等因素。
在板的设计中，需要确定其厚度、钢筋配筋等参数。
（2）墙的设计墙是板、墙结构中承受垂直荷载和水平荷载的主要构件，其设计需要考虑承载能力、弯曲能力、剪切能力等因素。
在墙的设计中，需要确定其厚度、钢筋配筋等参数。
二、材料选择混凝土结构的材料选择对结构的性能和寿命有重要影响。
在混凝土结构设计中，需要选择适当的混凝土、钢筋等材料。
1. 混凝土混凝土是混凝土结构中最基本的材料，其质量直接影响结构的强度、耐久性等性能。
混凝土框架结构的设计原理
混凝土框架结构的设计原理混凝土框架结构是指建筑物的主要承重结构由混凝土构成的框架结构。
混凝土框架结构具有稳定性好、耐久性强、施工简单、成本低等优点，因此在现代建筑中得到了广泛应用。
混凝土框架结构的设计原理包括结构荷载、结构构件和结构系统三个方面。
一、结构荷载结构荷载是指建筑物在使用过程中所承受的各种力的作用，包括自重、活载和风荷载等。
混凝土框架结构的设计首先要考虑结构荷载的大小和方向，以确定结构的基本尺寸和形状。
结构荷载的大小和方向可以通过建筑物所处的地理环境和设计用途来确定。
1. 自重荷载自重荷载是指建筑物自身重量所产生的荷载。
混凝土框架结构的自重荷载主要由混凝土墙体、梁、柱等构件的重量所组成。
计算自重荷载时需要考虑混凝土的密度、结构构件的尺寸和数量等因素。
2. 活载荷载活载荷载是指建筑物使用过程中所承受的人员、设备、货物等产生的荷载。
混凝土框架结构的活载荷载主要由建筑物使用的用途和功能所决定。
例如，住宅楼的活载荷载主要由住户的人数和家具等用品所产生的荷载组成。
3. 风荷载风荷载是指风对建筑物所产生的荷载。
混凝土框架结构的风荷载主要由建筑物所处的地理环境和建筑物的高度、形状等因素所决定。
风荷载的大小和方向对混凝土框架结构的设计有很大的影响。
二、结构构件结构构件是指混凝土框架结构中承受和传递荷载的各个构件，包括墙体、梁和柱等。
结构构件的设计需要充分考虑荷载的大小和方向，以保证结构的稳定性和安全性。
1. 墙体墙体是混凝土框架结构中承受垂直荷载的主要构件，主要承受自重荷载和活载荷载。
墙体的设计需要考虑墙体的厚度、高度和材料等因素。
墙体的厚度和高度需要根据荷载的大小和方向来确定，而墙体的材料可以根据建筑物的用途和地理环境来选择。
2. 梁梁是混凝土框架结构中承受水平荷载的主要构件，主要承受自重荷载和风荷载。
梁的设计需要考虑梁的截面尺寸、长度和材料等因素。
梁的截面尺寸和长度需要根据荷载的大小和方向来确定，而梁的材料可以根据建筑物的用途和地理环境来选择。
混凝土框架设计原理
混凝土框架设计原理一、背景介绍混凝土框架结构是建筑工程中常用的一种结构形式，广泛应用于高层建筑、大型公共建筑、工业厂房等领域。
其结构特点是由混凝土柱、混凝土梁和混凝土板组成，具有承载力强、刚度高、耐久性好等特点。
本文将从混凝土框架设计的原理、构造、计算等方面进行详细的介绍。
二、设计原理1.强度设计原理混凝土框架结构的强度设计原理是使结构在荷载作用下，保持稳定，满足构件的强度要求。
荷载通常包括自重荷载、活荷载、风荷载、地震荷载等，设计时应按照规范要求进行综合考虑。
2.刚度设计原理混凝土框架结构的刚度设计原理是使结构具有足够的刚度，以保证其在荷载作用下不产生过大的变形。
刚度设计应考虑结构的整体刚度和构件的局部刚度，以满足使用要求。
3.稳定设计原理混凝土框架结构的稳定设计原理是使结构在荷载作用下保持稳定，防止构件的屈曲或侧移。
稳定设计通常包括构件的截面稳定和整体稳定两个方面，应按照规范要求进行综合考虑。
三、构造1.构件形式混凝土框架结构的构件包括柱、梁、板等，其中柱和梁是主要构件，板是承载地面荷载的构件。
柱通常为矩形或圆形截面，梁通常为矩形截面，板通常为矩形或T形截面。
2.连接方式混凝土框架结构的连接方式有传统的钢筋混凝土连接和新型的预制混凝土连接两种。
传统的钢筋混凝土连接通常采用钢筋焊接连接或钢筋套筒连接，新型的预制混凝土连接则采用预制混凝土构件间的机械连接等。
3.抗震构造混凝土框架结构的抗震构造是指在地震荷载作用下，保证结构稳定，减小结构的损伤程度。
抗震构造通常包括构件的加强、连接的加强和抗震支撑等。
四、计算1.荷载计算混凝土框架结构的荷载计算包括荷载分析和荷载组合两个方面。
荷载分析通常采用有限元分析方法或手算方法，计算荷载作用下各构件的内力和变形。
荷载组合则是按照规范要求将各种荷载组合起来，计算构件的最不利状态。
2.截面计算混凝土框架结构的截面计算是指确定构件截面的尺寸和配筋，以满足构件的强度和稳定要求。
混凝土框架设计原理
混凝土框架设计原理混凝土框架设计原理一、引言混凝土框架结构是一种广泛应用于建筑结构中的一种结构形式，其具有承载力强、耐久性好、施工方便等优点，因此在建筑领域得到了广泛的应用。
本文将对混凝土框架设计原理进行详细介绍。
二、混凝土框架结构概述混凝土框架结构是指由柱子、梁和楼板等构件通过钢筋混凝土连接而成的框架结构。
其中，柱子作为承重构件，主要承受墙面和楼板的重量，同时将楼板的荷载传递到地基上；梁作为横向承重构件，主要承受墙面和楼板的荷载，同时将荷载传递到柱子上；楼板作为水平承重构件，主要承受人员、设备、家具等荷载，同时将荷载传递到梁和柱子上。
三、混凝土框架结构设计原则1.承载力原则混凝土框架结构的设计应根据建筑物的使用要求和设计荷载等因素来确定各构件的尺寸和材料，以满足承载力的要求。
其中，柱子的截面积应根据其高度、荷载、荷载分布等因素来确定，以满足柱子的强度和稳定性要求；梁的截面积应根据其跨度、荷载、荷载分布等因素来确定，以满足梁的强度和挠度要求；楼板的厚度应根据其荷载、荷载分布等因素来确定，以满足楼板的强度和挠度要求。
2.稳定性原则混凝土框架结构的设计应保证结构的整体稳定性。
其中，柱子应具备足够的稳定性，避免出现侧向位移和翻转等情况；梁应具备足够的刚度和稳定性，避免出现振动和变形等情况；楼板应具备足够的刚度和稳定性，避免出现振动和裂缝等情况。
3.耐久性原则混凝土框架结构的设计应考虑结构的耐久性。
其中，混凝土的配合比应根据环境和使用条件来确定，以保证混凝土的强度和耐久性；钢筋应按照规范要求进行防腐处理，以保证钢筋的耐久性；结构应进行防水、防潮等处理，以保证结构的耐久性。
四、混凝土框架结构设计步骤1.确定建筑物的使用要求和设计荷载根据建筑物的使用要求和设计荷载等因素，确定各构件的尺寸和材料。
2.确定结构的整体布局根据建筑物的形状、高度、功能和使用要求等因素，确定混凝土框架结构的整体布局方案。
3.进行结构计算根据建筑物的使用要求、设计荷载和结构布局等因素，进行混凝土框架结构的计算。
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4.2 框架结构的计算简图及荷载
第4章 框架结构
为了降低楼层高度， 可将梁设计成宽 度较大而高度较小的 扁梁，扁梁的截面高
加腋梁
度可按 (1/18~1/15)lb
估算。扁梁的截面宽
度b（肋宽）与其高 度h的比值b/h不宜超 过 3。
梁截面惯性矩 4.2 框架结构的计算简图及荷载
第4章 框架结构 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
第４章 框架结构
装配式框架的铰节点
框架柱与基础的连接 4.2 框架结构的计算简图及荷载
第４章 框架结构 框架结构上的荷载 作用在多、高层建筑结构上的荷载有竖向荷载和水平荷载。竖向荷 载包括恒载和楼（屋）面活荷载，水平荷载包括风荷载和水平地震作用。 楼面活荷载 作用在多、高层框架结构上的楼面活荷载，可根据房屋及房间的不 同用途按《荷载规范》取用。应该指出，《荷载规范》规定的楼面活荷 载值，是根据大量调查资料所得到的等效均布活荷载（equivalent uniform live load）标准值，且是以楼板的等效均布活荷载作为楼面活荷 载。 风荷载 当计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值仍按式 （3.5.9）计算，对于多、高层框架结构房屋，式中的计算参数应按规定 采用。
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。
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，全部竖向荷载由横向（纵向）框架承担，不 考虑纵向（横向）框架的作用。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况进行
由图可见，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，当各层梁截面尺寸相同时，除底层外，
柱的计算高度即为各层层高。对于梁、柱、板均为现浇的情况，梁截面的
形心线可近似取至板底。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；且地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上部结
建筑平面布置灵活，能获得大空间（特别适用于商场、餐厅等），也
可按需要做成小房间； 建筑立面容易处理；结构自重较轻；
计算理论比较成熟；
在一定高度范围内造价较低。 框架结构的侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较大，有时会影响
正常使用；如果框架结构房屋的高宽比较大，则水平荷载作用下的侧移
也较大，而且引起的倾覆作用也较严重。 因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比。
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；fc为混凝土轴心抗压强度设计值。
4.2 框架结构的计算简图及荷载
第4章 框架结构
框架结构的承重方案
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。 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。
4.1结构组成和结构布置
第4章 框架结构
框架结构的承重方案
均将其处理为固定端。这样将使柱的弯曲变形有所减小，为消除这种影响，
可把除底层柱以外的其他各层柱的线刚度乘以修正系数0.9。
4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算
第４章 框架结构 （3）用无侧移框架的计算方法（如弯矩分配法）计算各敞口框架的杆 端弯矩，由此所得的梁端弯矩即为其最后的弯矩值；因每一柱属于上、下 两层，所以每一柱端的最终弯矩值需将上、下层计算所得的弯矩值相加。 在上、下层柱端弯矩值相加后，将引起新的节点不平衡弯矩，如欲进一步 修正，可对这些不平衡弯矩再作一次弯矩分配。
4.1结构组成和结构布置
第4章 框架结构
1
框架结构的计算简图及荷载
梁、柱截面尺寸
框架梁、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。
梁截面尺寸确定
框架结构中框架梁的截面高度hb可根据梁的计算跨度lb、活荷载大等， 按hb = (1/18~1/10)lb确定。为了防止梁发生剪切脆性破坏，hb不宜大于1/4净 跨。主梁截面宽度可取bb = (1/3~1/2)hb，且不宜小于200mm。为了保证梁的 侧向稳定性，梁截面的高宽比（hb/bb）不，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。
4.2 框架结构的计算简图及荷载
第４章 框架结构
变截面柱框架结构的计算简图
4.2 框架结构的计算简图及荷载
竖向荷载作用下分层计算示意图
4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算
第４章 框架结构 分层法计算要点
（1）将多层框架沿高度分成若干单层无侧移的敞口框架，每个敞口
框架包括本层梁和与之相连的上、下层柱。梁上作用的荷载、各层柱高及
梁跨度均与原结构相同。
（2）除底层柱的下端外，其他各柱的柱端应为弹性约束。为便于计算，
系数均取1/2）。 （4）将各节点因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，
使各节点处于平衡状态。 至此，整个弯矩分配和传递过程即告结束。
（5）将各杆端的固端弯矩（fixed-end moment）、分配弯矩和传递弯 矩叠加，即得各杆端弯矩。
4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算
第４章 框架结构 系数法（Approximate analysis by coefficients）
采用上述两种方法计算竖向荷载作用下框架结构内力时，需首先确
定梁、柱截面尺寸，而且计算过程较为繁复。系数法是一种更简单的方
法，只要给出荷载、框架梁的计算跨度和支承情况，就可很方便地计算
第4章
内容要点
第4章 框架结构
1
结构组成及特点
框架结构（frame structure）由梁、柱构件通过节点连接构成， 如整幢房屋均采用这种结构形式，则称为框架结构体系或框架结构房屋。
框架结构平面布置和剖面示意图 4.1结构组成和结构布置
第4章 框架结构 按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和装配整体式三种。 （1）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。
4.1 结构组成和结构布置
第4章 框架结构
框架结构的侧移
4.1结构组成和结构布置
第4章 框架结构
（2）框架结构体系的优缺点
构楼层侧向刚度的2倍时，可取至地下室结构的顶板处。
4.2 框架结构的计算简图及荷载
第４章 框架结构
在实际工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度变化。当上层柱截 面尺寸减小但其形心轴仍与下层柱的形心轴重合时，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也不重合时，一
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
设计中，为简化计算，也可按下式近似确定梁截面惯性矩I：
I I 0
4.2 框架结构的计算简图及荷载
第4章 框架结构 2 框架结构的计算简图 计算单元
框架结构的计算单元及计算模型
4.2 框架结构的计算简图及荷载
第4章 框架结构
框架结构房屋是空间结构体系，一般应按三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，为了简化计算，通常将实际
第4章 框架结构
混凝土结构设计
第 4 章 框架结构
第4章 框架结构
主要内容：
结构组成和结构布置 框架结构的计算简图及荷载 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算
荷载效应组合和构件设计
框架结构的构造要求
重点：
结构组成和结构布置
框架结构的计算简图及荷载
反弯点法，Ｄ值法
4.1 结构组成和结构布置
第4章 框架结构
2
结构布置（structural configuration）
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）和 选择结构承重方案，这些均必须满足建筑平面及使用要求，同时也须使 结构受力合理，施工简单。
民用建筑柱网布置 4.1结构组成和结构布置
第4章 框架结构
4.2 框架结构的计算简图及荷载
第４章 框架结构
1 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算
在竖向荷载（vertical load）作用下，多、高层框架结构的内力可 用力法、位移法等结构力学方法计算。工程设计中，如采用手算，可 采用迭代法、分层法、弯矩二次分配法及系数法等近似方法计算。 分层法 竖向荷载作用下框架结构的受力特点及内力计算假定：
4.1结构组成和结构布置
第4章 框架结构
梁水平加腋后，改善了梁柱节点的受力性能，故节点有效宽度
bj宜按下列规定取值： 当x = 0时，bj按下式计算： bj ≤ b b + bx
当x≠0时，bj取下列二式计算的较大值： bj ≤ bb + bx + x bj ≤ bb + 2 x