第十三章 多层框架结构
多层框架结构
框架结构
13.1 框架结构组成与结构布置
一、结构组成及特点
1 框架结构组成
框架结构（frame structure）是由梁和柱连接而成的结构。梁 柱连接处为刚节点，柱底支座一般为固定约束，如图 (a)所示。 如梁与柱为铰接，就称为排架结构，如图(b)所示。
内容要点
框架结构
2 框架结构特点
框架结构为高次超静定结构，既承受竖向荷载，又承受水平 作用力。 为利于结构受力，框架梁宜拉通、对直,框架柱宜纵横对齐、 上下对中。但有时由于使用功能或建筑造型上的要求，框架也 可做成抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等。如图所示。
13.1结构组成和结构布置
框架结构
三、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）、选择结构承重方案和变形缝的设置。
民用建筑柱网布置 13.1结构组成和结构布置
框架结构
（一）结构布置原则 1、框架结构的高宽比应满足相应的要求。 框架结构的高宽比是对框架结构刚度、整体稳定性、承载能力 和经济合理性的宏观控制参数。《高层建筑砼结构技术规程》 根据结构的最大适用高度和高宽比将钢筋砼高层建筑分为A级、 B级两类。（见高层建筑结构）通常情况下，框架结构的高宽 比应符合表中要求。
框架结构
对称不等跨式
对称不等跨柱网，图 (c)。常用于建筑平面宽度较大的厂房。
13.1结构组成和结构布置
框架结构
（二）承重框架布置方案 柱网确定后，用梁把柱连起来，即形成框架结构。一般情况下 柱在两个方向均应有梁拉结，故应在房屋纵横向均应布置框架 梁。因此，实际的框架结构是一个空间受力体系。但为计算简 便起见，可把实际框架分成纵横两个方向的平面框架即横向框 架和纵向框架来进行计算。如图所示 横向框架--由建筑物短方向的梁柱组成。 纵向框架--由建筑物长方向的梁柱构成。 两向框架分别承受各自方向的水平荷载。对于楼面竖向荷载， 可由横向框架承受，也可由纵向框架承受或纵、横向共同承受。 根据楼面竖向荷载的传递路线，可将框架的承重体系分为三种：
第十三章 多层框架结构
13.1 结构体系及布置
3 框架结构的布置
沉降缝的设置 主要与基础受到的上部荷载及场地地质条件有 关。当上部荷载差异较大，则应设沉降缝；沉降缝可利用挑梁或 搁置预制板、梁等方法做成。 伸缩缝与沉降缝的宽度一般大于55mm。 防震缝的设置 主要与建筑平面形状、高差、刚度、质量分布 等因素有关。设置防震缝后，应使各结构单元简单规则，刚度和 质量分布均匀，以避免地震作用下的扭转效应。 为避免各单元之间互相碰撞，防震缝宽度不得小于70mm，同 时对于框架结构房屋，当高度超过15m时，6度、7度、8度和9度 相应每增加高度5m、4m、3m和2m，防震缝宽度宜加宽20mm。
6框架结构最不利内力组合5222最不利荷载位置法最不利荷载位置法为求某一截面的最不利内力可以根据影响线方法直接确为求某一截面的最不利内力可以根据影响线方法直接确定产生此最不利内力的活荷载布置其详细过程见定产生此最不利内力的活荷载布置其详细过程见图由由图图可见只要对整个框架进行两次棋盘形活荷载布置便可见只要对整个框架进行两次棋盘形活荷载布置便可以求得整个框架中所有梁的可以求得整个框架中所有梁的跨中最大正弯矩跨中最大正弯矩
13.1 结构体系及布置
3 框架结构的布置
1）框架结构布置的原则 ①柱网应规则、整齐、间距合理，传力体系合理；减少开间、 进深的类型。 柱网尺寸指的是建筑的 开间和进深（或称跨 度）。框架结构柱网平 面布置多采用跨度组合 式，也采用内廊式。(a)、 (b)、(d)为典型的跨度组 合式, (e)为典型的内廊 式。
13.1 结构体系及布置
3 框架结构的布置
3)承重框架的布置 （2）纵向框架承重方案(图13-2b) 这种框架特点是楼板（预制板）放在纵向框架梁上，房屋 的横向布置连系梁。当为大开间柱网时可考虑采用此方案。 采用该方案时，横向连系梁必须与柱子刚接，且截面不能 太小，以保证房屋横向刚度。由于在横向仅设置截面高度较 小的连系梁，有利于楼层净高的有效利用，可设置较多的架 空管道，适用于工业厂房。该方案的缺点是横向刚度差，进 深尺寸受到限制。
工学多层框架结构房屋
• 装配整体式框架：梁、柱、板预制，构件就位后，焊接 或绑扎节点区钢筋，浇筑节点区混凝土，形成整体结构。 兼具上述两种框架结构优点，但是，其节点区现场混凝 土施工复杂。
• 另外，有一段时间用到梁柱现浇、预制板式框架结构， 有人称之为半现浇、半整体式结构。
13.1.2 框架结构的布置
按照承重方案的不同划分为三种: 横向承重、纵 向承重和纵横向双向承重。
利用挑梁或搁置预制梁、板的方法进行建筑上
钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距（m)
环境条件 框架类别
装配式 现浇式
室内或土中
75 55
露天
50 35
图 沉降缝做法
(a) 设挑梁（板）；(b) 设预制板（梁）
• 伸缩缝的设置主要与结构长度相关。当结构的长度超过规范规定 的容许值时，应验算温度应力并采取相应的构造措施。
• 9、框架结构设计中值得注意的问题
•
复杂平面：扭转问题、应力集中
•
沿高度侧向刚度突变
•
避免错层与夹层
•
梁柱及节点的抗震细部构造
•
设变形缝(三缝的设置）
•
三维地震作用的组合
一、结构的形式和布置
1. 结构形式布置
13 多层框架结构
将每层
柱的上下端 支座简化为 固定端。
柱端固定
柱端铰结
柱端固定，柱刚度折减10％
iii 用分层法计算简图所得内力计算结果的误差分析 •误差分析 •误差调整措施： ⑴除底层柱外，其它各层柱的线刚度均乘以0.9； ⑵除底层柱外，其它各层柱的弯矩传递系数均取1/3。
iv 分层法计算结果的处理：
⑴分层计算所得的梁端弯矩即为框架梁的最后弯矩； ⑵框架柱端弯矩应由相邻两个开口刚架所得的同位置
• 电算时代的用途： －－初设阶段估算用； －－电算结果校核用。
现浇楼板对梁抗弯刚度的影响：
考虑情况 按计算跨度 l0 考虑
翼缘计算宽度bf
T 形截面
肋形梁（板）
独立梁
1
1
3 l0
3 l0
按梁（肋）净距 Sn 考虑
b Sn
—
按翼缘高度
hf 考虑
当hf h0 0.1 当0.1 hf h0 0.05
（6）根据算得的各杆弯矩，做最后的弯矩图，并求得 相应的剪力图和轴力图。
不考虑侧移的迭代法
-0.146 -0.146
-0.206
-89.1 -65.4 -0.294
89.1 11.1 -78.0 -0.208
-0.185 -44.9 -0.185
-0.130
-60.3
-0.103 -0.103
-0.147 60.3
现浇柱－般设计成固定支座。 预制柱杯形基础－按实际连接方式确定。
插筋
≥la
13.2 框架结构内力及水平位移的近似计算
iv 跨度及层高的确定 梁的跨度－即柱中心 间的距离；
柱的高度： 底层：基顶至二
层现浇楼板顶； 其它层：本层与
第十三章多层钢筋混凝土框架结构1-课件
❖ 梁高也可以按下列经验公式估算：
Байду номын сангаас
两端无支托的梁，按弯矩（0.6~0.8）M0来估算梁高；
两端有支托的梁，按弯矩（0.4~0.6）M0来估算梁高；
M0——按简支梁计算的跨中最大弯矩。
❖ 框架结构纵向连系梁截面高度：
可按hb=(1/14—1/18)lb确定(lb为连系梁计算跨度)。
(二)框架柱的截面尺寸
❖ 实际的框架结构是一个空间受力体系；计算时把实际框架结 构看成纵横两个方向的平面框架；
❖ 沿建筑物长向的称为纵向框架，沿建筑物短向的称为横向框 架；
❖ 纵向框架和横向框架分别承受各自方向上的水平力； ❖ 楼面竖向荷载则依楼盖结构布置方式而按不同的方式传递。
承重框架指承受楼面竖向荷载的框架。
1．横向框架承重方案
比值（或指柱考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面 面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值）。即
μN=N/(Acfc)≤[μN]
轴压比要求：
μN=N/(Acfc)≤[μN] AC——柱的截面面积，Ac=bc.hc；
bc、•hc——柱的截面高度和宽度；
其中宜bc≥250mm、hc≥400mm;
Ac
均匀沉降； ❖ 房屋的横向刚度较差； ❖ 进深尺寸受预制板长度的限制。
3．纵横向框架混合承重方案
❖ 纵横向框架混合承重方案是在两个方向上均需布置框架主 梁 以承受楼面荷载。
❖ 纵横向框架混合承重方案具有较好的整体工作性能； ❖ 框架柱均为双向偏心受压构件，为空间受力体系，
因此也称为空间框架。
三、结构布置要求
1、应设计成双向框架。 2、抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。 3、框架梁、柱中心线宜重合。 ➢ 当梁柱中心线不能重合时，在计算中应考
多层框架结构房屋PPT课件
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
多层框架结构
主要内容：
重点：
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
• 装配整体式框架：梁、柱、板预制，构件就位后，焊接 或绑扎节点区钢筋，浇筑节点区混凝土，形成整体结构。 兼具上述两种框架结构优点，但是，其节点区现场混凝 土施工复杂。
• 另外，有一段时间用到梁柱现浇、预制板式框架结构， 有人称之为半现浇、半整体式结构。
13.1.2 框架结构的布置
按照承重方案的不同划分为三种: 横向承重、纵 向承重和纵横向双向承重。
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
第十三章 多层框架结构
13.1 多层框架结构的组成与布置
《民用建筑设计通则》（GB 50362—2005）中3.1.2 条：民用建 筑按地上层数或高度分类划分应符合下列规定： 1.住宅建筑按层数分类：一层至三层为低层住宅，四层至六层为 多层住宅，七层至九层为中高层住宅，十层及十层以上为高层住 宅； 2.除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者为单层和多层建 筑，大于24m者为高层建筑(不包括建筑高度大于24m的单层公 共建筑)； 3.建筑高度大于1OOm的民用建筑为超高层建筑。
用途 ≤50m
≥50m
住宅 旅馆 公共
剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、框架 框架-剪力墙、框架
剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、筒体 框架-剪力墙、筒体
第13章多层框架结构
主要承重框架沿房屋的横向布置，沿房屋的纵向 设置板和连系梁，见图13.8 (a) 。
（2） 纵向框架承重方案 主要承重框架沿房屋的纵向布置。沿房屋的横向 设置板和连系梁，见图13.8 (b)。
（3） 纵横向框架混合承重方案 主要承重框架沿房屋的纵、横向布置，见图13.8 (c)。
梁高hb一般可取(1/10~1/18) lb (lb为梁的计算跨度） 梁净跨与截面高度之比不宜小于4。
梁的宽度bb=(1/2~1/3)hb，一般不宜小于200mm。
加腋梁
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。
➢ 当上、下层柱截面形心轴不重合时，将顶层柱的形心线
作为整个柱子的轴线，
在计算简图中，框架节点为刚接，柱子下端在 基础顶面，也按刚接考虑。
杆件用轴线表示，梁柱的连接区用节点表示。等 截面轴线取截面形心位置，
当上下柱截面尺寸不同时，则取上层柱形心 线作为柱轴线。
框架上的荷载
多层结构房屋一般受到竖向荷载和水平荷载的作用。
（2） 框架柱
柱截面的宽度bc和高度hc一般取（1/15~1/20)H（层高）。 框架柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm， 圆柱截面直经不宜小于350mm， 柱截面高宽比不宜大于3。 为避免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜 大于4，或柱的剪跨比宜大于2。
13.2.1.3 梁截面的惯性矩
（2） 民用建筑
民用建筑类型较多，功能要求各有不同，柱 网及层高变化也较大，尺度一般较工业厂房 为小。柱网和层高通常按300mm进级。
图13.3 柱网的布置
建筑结构第13章 多层框架结构
框架结构平面布置
13.1 多高层建筑结构体系简介
13.1.2 多高层建筑的结构体系
2. 剪力墙结构体系
剪力墙结构是由一系列横向和纵向的剪力墙体组成的受力体系，剪力墙体一 般采用钢筋混凝土现浇施工。因而剪力墙结构的整体性好、刚度大、承载力高， 尤其在水平力作用下的侧向变形较小、加之抗震性能好，是高层建筑中常见的一 种结构形式。但剪力墙结构受楼板等构件跨度的限制，剪力墙的间距一般为3～8m， 因而多用于高层小空间房屋，如高层和小高层住宅、高层旅馆建筑等，为满足公 共建筑大空间的使用要求，工程中也有用底层框架替代剪力墙，以获得底层大空 间的剪力墙结构体系，但这样组合的结构体系一般具有下柔上刚的特点，对房屋 抗震极为不利。
13.1 多高层建筑结构体系简介
13.1.2 多高层建筑的结构体系
4. 筒体结构体系 筒体结构体系是由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的高层建 筑结构。筒体结构的筒体分剪力墙组成的薄壁筒和由密柱框架或壁式框架 围成的框筒等。筒体结构是一种空间受力性能较好的结构体系，它比框架 结构或剪力 闭箱形悬臂构件，具有良好的抗弯抗扭性能，因而适应于更大高度的建筑 物。
13.2 多层框架的结构布置
13.2.1 多层框架结构的组成
多层框架由横梁和立柱组成。梁柱交接处的框架节点通常为刚接， 有时也将部分节点做成铰接或半铰接。柱底一般为固定支座，必要时也 设计成铰支座。框架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完 全相同；有时因工艺和使用要求，也可以做成在某层缺柱或某跨缺梁的 形式。
第13章 多层框架结构
13.1 多高层建筑结构体系简介
13.1.1 多高层建筑结构的概念
目前，世界各国对多层和高层建筑的划分标准尚不统一。我国《高层 建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）规定：10层及10层以上或房屋 高度大于28m的建筑物，称为高层建筑；9层及9层以下或房屋高度不超过 28m的建筑物，称为多层建筑。 随着社会生产力的发展和建筑科学技术的进步以及人们生活水平的提 高，高层建筑迅速发展。高层建筑具有节约用地、减少市政基础设施投资、 美化城市环境等优点。但随着建筑物高度增加，结构在水平力作用下的内 力与侧移增大，工程造价提高，对建筑科学与技术水平的要求也越来越高。 我国上海于1998年建成的金茂大厦，建筑面积28.7万m2，88层，总高 度412.5m，3～50层为办公室，53～85层为五星级酒店，88层为公众的观 光层。此结构系筒体结构，建筑平面尺寸53.4m×53.4m，内筒27m×27m。 辅楼有商场、会展中心、会议中心等。这幢具有强烈时代感和地方特色的 塔式建筑，已成为上海浦东金融贸易区的重要标志建筑之一。
第13章钢筋混凝土多层框架结构常见问题解答
第13章钢筋混凝土多层框架结构常见问题解答1．什么是框架结构？框架结构的特点如何？答：框架结构是一种由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋建筑结构框架结构的特点是：建筑平面布置灵活，可以形成较大的使用空间以满足车间、餐厅、实验室、会议室、营业室等要求。
框架结构的组成简单，只有框架柱和框架梁两种基本构件组成，便于构件的标准化、定性化，可以采用装配式结构也可以采用现浇式结构。
框架结构广泛在多高层建筑中应用，它的特点是建筑平面布置灵活，可以形成较大的使用空间以满足车间、餐厅、实验室、会议室、营业室等要求。
框架结构的组成简单，只有框架柱和框架梁两种基本构件组成，便于构件的标准化、定性化，可以采用装配式结构也可以采用现浇式结构。
2．框架柱常用的柱网尺寸和空间高度的范围如何？答：框架柱常用的柱网尺寸和空间高度的范围：民用框架结构房屋常用的柱网尺寸一般在6～9米之间，工业建筑的柱网尺寸一般在6～12米之间。
房屋使用中的空间高度要求—层高决定了柱的高度，民用框架结构房屋的层高一般在3～6米之间；工业建筑的层高一般在4～6米之间。
3．框架承重体系按结构体系承受和传递竖向荷载的方式不同可划分为哪三种类型？各有什么特点？答：框架承重体系按结构体系承受和传递竖向荷载的方式不同一般分为横向框架承重方案，纵向框架承重方案和纵横向框架混合承重方案三种类型。
（1）横向框架承重体系横向框架承重体系的结构布置见图13-2a。
这种承重体系是将楼盖传来的竖向荷载全部由横向框架梁承担，而纵向框架梁仅承受自重和梁上维护墙体的重量。
这样，横向框架梁的截面尺寸要比纵向框架梁的大，因此梁的横向框架的刚度也比较大，从而有利于提高房屋的横向侧移刚度。
由于横向跨度小于纵向，故而楼板的跨度较为经济合理。
（2）纵向框架承重体系纵向框架承重体系的结构布置见图13-2b。
这种承重体系是将楼盖传来的竖向荷载全部由纵向框架梁承担，而横向框架梁仅承受自重和梁上维护墙体的重量。
掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算方法
房屋横向刚度小，侧 移大。
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混凝土结构设计
双向布置
双向承重
第3章
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。
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混凝土结构设计
第3章
§3.3 截面尺寸估算
3.3.1 框架梁
框架梁截面尺寸估算
框架自重；粉灰重； 板、次梁、墙体重。
恒载 活载
人群、家具、设备等 荷载，取值见《建筑 结构荷载规范》，可 折减。
风载
wk z s z w0
地震作用
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混凝土结构设计
第3章
§3.6 内力计算
3.6.1 竖向荷载下的内力计算
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 荷载通过预制板的两端传递给它的支承结 构；
满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的 布置能有效地进行；
结构尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类 型少；
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混凝土结构设计
平面布置
第3章
好 差
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竖向布置
第3章
好
差
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混凝土结构设计
第3章
妥善地处理温度、地基不均匀沉降以及地震 等因素对建筑的影响；
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混凝土结构设计
第3章
框架结构受 力变形动画
缺点
抵抗水平荷载能力差； 侧向刚度小，侧移大 ；
受地基的不均匀沉降影 响大 。
第十三章多层框架结构资料
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1、框架结构分类
1）现浇框架：在现场原位支模并整体浇筑而成的混
凝土结构。
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：由预制混凝土构件或部件装配、连
接而成的混凝土结构。
优点：工业化，速度化，成本低
缺点：整体性差，抗震性差
3）装配整体式：由预制混凝土构件或部件通过钢筋、 连接件或施加预应力加以连接，并在连接部位浇筑 混凝土而形成整体受力的混凝土结构。
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抗震设计时，框架不应采用部分由砌体承重的混合 形式。框架中的楼梯、电梯间及局部突出屋面的电 梯机房、楼梯间、水箱间和设备间等，应采用框架 承重，不应采用砌体墙承重。屋顶设置的水箱或其 他设备应可靠地支承在顶层结构上。
甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑，不应 采用单跨框架结构；高度不大于24m的丙类建筑不 宜采用单跨框架结构。
跨为走廊跨度，常为2.4m、2.7m、3.0m。
(2) 等跨式柱网适用于厂房、仓库、商店，其
进深常为6m、7.5m、9m、12m等，柱距常
为6m。
(3) 对称不等跨柱网常用于建筑平面宽度较大
的厂房，常用的网有
(7.5+7.5+12.0+7.5+7.5)×6.0m
，
( 8.1+12.0+8.1 )×6.0m。
❖ （3） 纵横向框架混合承重方案
❖ 即在两个方向均布置为承重框架，这种方案整体性好，对抗 震有利。
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无
密
梁 楼
板柱结构
肋 楼
第十三章 多层框架结构
第十三章多层框架结构学习目标通过本章学习应了解框架结构体系选择方法、结构布置原则及计算简图的确定，并应掌握竖向荷载作用下框架内力分析的分层法和二次弯矩分配法，水平力作用下框架内力分析的D值法等内力和变形的近似计算方法。
熟悉和领会荷载效应组合的原则、构件截面设计的方法及框架结构的构造要求。
第一节框架结构体系及布置我国《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3一2002把10层及10层以上的房屋定义为高层建筑，一般认为10层以下房屋属于多层建筑。
一、框架结构体系（一）框架结构组成框架结构是由梁、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，形成承重结构，将荷载传至基础（图13-1）。
框架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完全相同的，有时因工艺和使用要求，也可能在某层抽柱或某跨抽梁，形成缺梁缺柱的框架（图13-1b）。
（二）框架结构类型1、纯(全)框架结构整个房屋全部采用框架结构的称为纯(全)框架结构。
框架结构根据施工方法的不同可分为整体式、装配式和装配整体式三种。
（1）整体式框架又称全现浇框架，它由现场支模浇注而成，整体性好，抗震能力强。
（2）装配式框架的梁、柱等构件均为预制，施工时把预制的构件吊装就位，并通过节点进行连接。
（3）装配整体式框架兼有整体式和装配式框架的优点，预制构件在现场吊装就位后，通过在预制梁上浇注叠合层等措施，便框架连成整体。
2、底层框架结构底层框架结构房屋是指底层为框架-抗震墙结构(图13-2)，上层为承重的砌体墙和钢筋混凝土楼板的混合结构房屋。
3、内框架结构房屋内部由梁、柱组成的框架承重，外部由砌体承重，楼(屋)面荷载由框架与砌体共同承担(图13-3)。
这种框架称为半框架或内框架结构。
（三）框架结构布置按照结构布置不同，框架结构可以分为横向承重、纵向承重和纵横双向承重三种布置方案。
二、变形缝1、沉降缝沉降缝是为了避免地基不均匀沉降在房屋构件中引起裂缝而设置的，当房屋因上部荷载不同或因地基存 在差异而有可能产生过大的不均匀沉降时，应设沉降缝将建筑物从基础至屋顶全部分开，使得各部分能够自由沉降，不致在结构中引起过大内力，避免混凝土构件出现裂缝。
第13章多层框架结构解析
8 13.1 概述
第13章 多层框架
框架结构种类 根据施工方法的不同，分为现浇（整体式）、装配式和装配 整体式三种。 目前国内外大多采用现浇混凝土框架。
二、 框架结构布置 1. 柱网布置 布置原则： （1）应满足生产工艺的要求 （2）应满足建筑平面布置的要求 （3）使结构受力合理 （4）应方便施工
下两端均不发生角位移；
（2）除底层以外的其余各层柱，受力后上下两端的转角相同， 即反弯点位于层高的中点；底层柱反弯点位于距支座2/3层高 处；
（3）不考虑框架梁的轴向变形，同一层各节点水平位移相等。
梁端弯矩可由节点弯矩平衡条件求出不平衡弯矩，再按节点左
右梁的线刚度进行分配。
31
13.2 内力与水平位移近似计算
• 等跨式柱网
– 进深常为6m、7.5m、9 m、12m，从经济考虑不宜超过 9m。
– 开间方向的柱距常为6~9m。 – 适用于超市、厂房、仓库等。
13 13.1 概述
第13章 多层框架
14 13.1 概述
第13章 多层框架
2. 承重框架的布置 （1）横向承重框架 房屋横向刚度大，侧移小； 横梁高度大，室内有效净空小。 非抗震时使用
2框架柱纵向钢筋框架柱的纵向钢筋宜采用对称配筋框架柱纵向钢筋的最小直径不应小于12mm全部纵向钢筋的最小配筋率最大配筋率3框架柱箍筋箍筋应为封闭式箍筋间距不应大于400mm且不应大于柱短边尺4框架节点1现浇框架节点2装配式及装配整体式框架节点武汉工业学院back62第五节框架结构抗震设计一抗震设计思想1三水准的抗震设防要求1第一水准
第13章 多层框架
第13章 多 层 框 架
本章要求（10学时）
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； 掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算 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算方法； 熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。
多层框架结构
§ 13.1 多层框架结构的组成与布置 § 13.2 框架结构内力与水平位移的近似计算方法 § 13.3 多层框架内力组合 § 13.4 无抗震设防要求时框架结构构件设计 § 13.5 多层框架结构基础 § 13.6 现浇混凝土多层框架结构设计示例
§ 13.1 多层框架结构的组成与布置
13.4无抗震设防要求时框架结构构件设计
13.4.1 柱的计算长度：
一般多层房屋的钢筋混凝土框架结构各层柱段 当为现浇楼盖时： 底层柱段 其余各层柱段 当为装配式楼盖时： 底层柱段 其余各层柱段
荷 载 编 号
恒载 活1 0 1
活2 2
….. …..
左风 …..
右风 …..
Mmax 及V
组合 项目 组合 值
－Mmax及V
组合 项目 组合 值
Vmax 及M
组合 项目 组合 值
内力
KL 左 M │ AB V
(kN)
(kN.m)
中 M
(kN.m)
右 M
(kN.m)
V
(kN)
框架柱内力组合表
柱 截 编 面 号 A 上 M 柱 N │ 3 V
梁支座截面：--Mmax及相应的V （正截面设计）
Vmax及相应的M （ 斜截面设计） 柱 截 面：+Mmax及相应的N、V --Mmax及相应的N、V Nmax及相应的M、V
Nmin及相应的M、V
│M│较大，但N较小或N较大
13.3.4竖向活载最不利布置
（1）逐跨布置法 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 出现的最大内力。
横向框架计算单元
相邻楼面间的距 离 纵向 框架 计算 单元 跨度 跨度 跨度 取轴线间的距离 基础顶面至一层 楼面的距离
(整理)第十三章 多层框架结构
第十三章多层框架结构学习目标通过本章学习应了解框架结构体系选择方法、结构布置原则及计算简图的确定，并应掌握竖向荷载作用下框架内力分析的分层法和二次弯矩分配法，水平力作用下框架内力分析的D值法等内力和变形的近似计算方法。
熟悉和领会荷载效应组合的原则、构件截面设计的方法及框架结构的构造要求。
第一节框架结构体系及布置我国《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3一2002把10层及10层以上的房屋定义为高层建筑，一般认为10层以下房屋属于多层建筑。
一、框架结构体系（一）框架结构组成框架结构是由梁、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，形成承重结构，将荷载传至基础（图13-1）。
框架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完全相同的，有时因工艺和使用要求，也可能在某层抽柱或某跨抽梁，形成缺梁缺柱的框架（图13-1b）。
（二）框架结构类型1、纯(全)框架结构整个房屋全部采用框架结构的称为纯(全)框架结构。
框架结构根据施工方法的不同可分为整体式、装配式和装配整体式三种。
（1）整体式框架又称全现浇框架，它由现场支模浇注而成，整体性好，抗震能力强。
（2）装配式框架的梁、柱等构件均为预制，施工时把预制的构件吊装就位，并通过节点进行连接。
（3）装配整体式框架兼有整体式和装配式框架的优点，预制构件在现场吊装就位后，通过在预制梁上浇注叠合层等措施，便框架连成整体。
2、底层框架结构底层框架结构房屋是指底层为框架-抗震墙结构(图13-2)，上层为承重的砌体墙和钢筋混凝土楼板的混合结构房屋。
3、内框架结构房屋内部由梁、柱组成的框架承重，外部由砌体承重，楼(屋)面荷载由框架与砌体共同承担(图13-3)。
这种框架称为半框架或内框架结构。
（三）框架结构布置按照结构布置不同，框架结构可以分为横向承重、纵向承重和纵横双向承重三种布置方案。
二、变形缝 1、沉降缝不同或因地基存 在差异而有可能产生过大的不均匀沉降时，应设沉降缝将建筑物从基础至屋顶全部分开，使得各部分能够自由沉降，不致在结构中引起过大内力，避免混凝土构件出现裂缝。
第十三章多层框架结构房屋
四、材料强度等级
⑴混凝土强度等级（现浇框架） 非抗震设计：不应低于C20 抗震设计 ： 一级：不宜低于C30 二～四级：不应低于C20 大荷载混凝土柱：宜采用高强度的混凝土 ⑵钢筋级别 纵筋：HRB400 （ Ⅲ级）或 HRB335（Ⅱ级 ） 箍筋：HRB335（Ⅱ级）或 HPB235（Ⅰ级 ） ⑶梁柱节点混凝土：≥柱混凝土等级
需解决问题
①确定各层柱反弯点处的剪力；
②确定各层柱的反弯点位置。
反弯点法：
适用范围：结构沿高度比较均匀，∑ib/∑ic≥3的多层框架。 计算假定：
①假定梁线刚度无限大ib＝∞ —— 节点无角位移（转 角）；
②认为各层柱上下端节点转角相同（底层除外）
——各柱反弯点位于柱中点，底层柱位于距柱底2/3层高 处。
计算步骤：
①画出框架计算简图； ②计算梁、柱的线刚度及相对线刚度（除底层柱 外，其他层柱应乘以系数0.9）； ③计算各节点处的弯矩分配系数，用弯矩分配法 从上至下分层计算各计算单元的杆端弯矩； ④叠加有关杆端弯矩，得最后弯矩图（M图）； ⑤按静力平衡条件求其他内力图（N、V图）。 注意：由于计算的近似性，框架节点处的最终弯 矩不平衡，可对不平衡弯矩作一次弯矩分配，予 以修正。
跨度：柱轴线间距 等跨框架：各跨相差
三、梁、柱截面形式及尺 寸
1. 框架梁的截面形式及尺寸
主梁 全现浇：T形框架梁 形式承重 装配式：T形、倒L形、矩 形、花篮形 连系梁：T形、倒L形
尺寸 高度：hb=(1/10~1/14)lb，hb≯1/4 ln， ≮500mm 宽度：bb=(1/2~1/3)hb，且bb≮1/4hb，
13 多层框架结构房屋 本章提要 本章主要介绍:多层及高层房屋的结 构体系；结构的计算简图及荷载确定； 简单框架的内力计算；无抗震设防要求 时框架结构构件设计；非抗震设计时框 架节点的构造要求；结构施工图平面整
多层框架结构
二、修正后的柱反弯点高度
作如下假定： 同层各节 点的转角 相等； 横梁中点 无竖向位 移。 各柱的反弯点高度与该柱上下端的转角比值有关。 影响转角的因素有：层数、柱子所在层次、梁柱线刚度比及上下 层层高变化。
梁柱线刚度比及层数、层次对反弯点高度的影响
假定梁的线刚度、柱的线刚 度和层高沿框架高度不变， 按图示计算简图可求出各层 柱的反弯点高度 y 0 h ，称 为标准反弯点高度。查附表 10-1,10-2 yh
i j
Fn Fj
Vj1
Vjk
Vjm
Fn Fj
u j1
u jk
u jm
n
Fi
k 1
V jk
m
Vj1
Vjk
Vjm
F1
根据几何条件（忽略梁轴向变形）
u j1 u j 2 u jk u jm u j
2、当杆件两端发生单位侧移时，杆件内的剪力称为抗侧刚度， 用 D 表示。如果杆件两端没有转角，杆件内的剪力为：
抗震设计时，取
N (1.1 ~ 1.2) Nc
要求满足：
0.9 （抗震等级三级） N 0.8 （抗震等级二级） Ac f c 0.7 （抗震等级一级）
1 1 h ( ~ ) l 8 12
混凝土梁
b (1 ~
2 ) h 3
13.2 框架结构内力与侧移的近似计算方法
一、计算单元
层高变化对反弯点高度的影响
上层层高变化，反弯 点高度的变化值用 y 2 h 表示； 下层层高变化，反弯 点高度的变化值用 (y0 y 3 h 示。 y2)h 查附表10-4。 顶层柱没有 y 2 h 修正值； 底层柱没有 y 3 h 修正值。
第13章多层框架结构讲义
全现浇框架节约模板，省去了现场支模的
麻烦。
13.1.3 框架结构的结构布置
1．柱网布置
框架结构的柱网布置原则： ①满足使用和建筑平面布置的要求： ②使结构受力合理； ③施工方便。
1．柱网布置
(1)柱网布置应满足生产工艺的要求
在多层工业厂房设计中，生产工艺的
要求是厂房平面设计的主要依据。其典型
或房屋高度或荷载有较大变化等处。
沉降缝设置方法：
可用挑梁（使缝两侧相互无联系）或搁置梁板（形
成铰接状态）等办法做成（图13-9 ）。
沉降缝宽度取决于基础的转动，按缝两侧较低部分
高度确定。
3.变形缝
防震缝的设置，主要与建筑平面形状、高差、刚
度、质量分布等因素有关。
防震缝的设置原则：应使各结构单元简单、规则， 刚度和质量分布均匀，以避免地震作用下的扭转 效应。
的柱网布置形式有内廊式、等跨式、对称
不等跨式等（图13-3）。
1．柱网布置
（2）柱网布置应满足建筑平面布置的要求
（图13-4 ）
（3）柱网布置要使结构受力合理
（4）柱网布置应方便施工
1．柱网布置
3）柱网布置要使结构受力合理
①应考虑到结构在竖向荷载作用下内力分布均匀 合理，各构件材料强度均能充分发挥。如图13-5、 13-6。
4.半现浇框架
(1)概念
半现浇框架是将房屋结构中的梁、板 和柱部份现浇，部份预制装配而形成的框 架。 常见的做法： 一种是梁、柱现浇，板预制；另一种是柱 现浇，梁、板预制。
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第十二章 多层框架结构一、填空题：[①]1、常用的多、高层建筑结构体系框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、筒体结构体系几种类型。
2、框架结构是由 梁、 柱组成的框架作为竖向承重和抗水平作用的结构体系。
3、框架的结构按施工方法的不同，可分为现浇整体式 装配式 装配整体式三种类型。
[②]4、框架结构中，梁的截面惯性矩b I 应根据梁与板的连接方式而定。
对于现浇整体式框架梁，中框架梁00.2I I b = ；边框架梁05.1I I b = 。
[②]5、框架结构中，梁的截面惯性矩b I 应根据梁与板的连接方式而定：对于装配整体式框架梁，中框架梁05.1I I b =；边框架梁02.1I I b = 。
[②]6、框架梁、柱的线刚度计算公式分别为：lEI i b b =、 hEI i c b =。
7、多层框架在竖向荷载作用下的内力近似计算方法有：弯矩分配法 分层法 迭代法等 ]8、弯矩二次分配法的三大要素是：弯矩分配系数 因端弯矩 传递系数。
9、多层框架在水平荷载作用下内力的计算方法有 反弯点法 D 值法（修正反弯点法）两种。
10、框架结构在水平荷载作用下，其侧移由剪切变形、弯曲变形两部分变形组成。
二、判断题：1、框架结构中，梁的截面惯性矩b I 应根据梁与板的连接方式而定（√。
2、框架结构布置原则中，尽可能增加开间、进深的类型，以使结构布置更趋于灵活机动合理。
（× ）3、弯矩二次分配法适用于层数较少竖向对称荷载作用的情况（√ ）。
4、弯矩二次分配法，各杆件的传递系数为31（× ）。
5、用分层法计算竖向荷载作用下的内力时，要对线刚度和弯矩传递系数进行调整如下：将各柱乘调整系数0.9折减系数；弯矩传递系数改取为1/3。
（× ）。
6、分层法适用于节点梁柱线刚度比大于或等于4，结构与竖向荷载沿高度分布比较均匀的多层、高层框架的内力计算。
（×）。
7、一般多层框架房屋，其侧移主要是由梁、柱弯曲变形所引起的。
柱的轴向变形所引起的侧移值甚微，可忽略不计。
因此，多层框的侧移只需考虑梁、柱的弯曲变形，可用D 值法计算。
（√ ）三、选择题：1、地震区的承重框架布置方式宜采用（B ）框架。
A 纵向承重B 横向承重和纵横向承重C 横向承重D 纵横向承重2、框架结构中，梁的截面惯性矩b I 应根据梁与板的连接方式而定。
对于现浇整体式框架梁，中框架梁、边框架梁的截面惯性矩应为（ C ）。
A 05.1I I b =、02.1I I b =B 02.1I I b =、00.1I I b =C 00.2I I b = 、05.1I I b =D 05.1I I b =、00.1I I b =3、框架结构中，梁的截面惯性矩b I 应根据梁与板的连接方式而定。
对于装配整体式框架梁，中框架梁、边框架梁的截面惯性矩应为（A ）。
A 05.1I I b =、02.1I I b =B 02.1I I b =、00.1I I b =C 00.2I I b = 、05.1I I b = 4、弯矩二次分配法，各杆件的传递系数为（ A ）。
A 各杆件均取21 B 首层31，其它层21 C 各杆件均取31 D 首层21，其它层315、用分层法计算竖向荷载作用下的内力时，要对线刚度和弯矩传递系数进行调整如下：将上层各柱乘调整系数0.9折减系数；各柱的弯矩传递系数改取为1/3。
（ B ）A 将各柱乘调整系数0.9折减系数；弯矩传递系数改取为1/3。
B 将上层各柱（底层除外）乘调整系数0.9折减系数；各柱（底层除外）的弯矩传递系数改取为1/3。
C 将各柱乘调整系数0.85折减系数；各柱的弯矩传递系数改取为1/4。
D 将各柱乘调整系数0.9折减系数，；各柱的弯矩传递系数改取为1/2。
6、分层法适用于节点梁柱线刚度比大于或等于（ A ），结构与竖向荷载沿高度分布比较均匀的多层、高层框架的内力计算。
A3 B4 C5 D67 、框架结构竖向活荷载最不利布置的下列几种方法考虑的计算原则中，（ B ）有误。
A 满布荷载法B 分层组合法C 最不利荷载位置法D 逐跨施荷法四、简答题：[①]1、常用的多、高层建筑结构体系有哪几种？ [①]2、什么是框架结构？有何特点？[①]3、框架结构布置原则是什么？[①]4、框架结构的承重方式有哪几种？特点如何？ [②]5、如何估算框架梁、柱截面尺寸？[③]6、在确定框架结构的计算简图时，如何利用结构和荷载的对称性？[②]7、多层框架结构在荷载作用下（竖向荷载和水平荷载）的内力和侧移计算，采用的方法有哪些？ [①]8、多层框架在竖向荷载作用下的计算方法有哪几种？[②]9、何谓弯矩二次分配法？如何计算的？ 三大要素是什么？[①]10、用弯矩分配法计算多层框架在竖向荷载作用下的内力时，其三大要素是什么？ [②]11、何谓梁、柱转动刚度S ？如何计算？[②]12、用弯矩二次分配法计算多层框架在竖向荷载作用下的内力时，如何对弯矩进行分配？ [①]13、用弯矩二次分配法计算多层框架在竖向荷载作用下的内力时，如何确定传递系数？ [②]14、用分层法计算竖向荷载作用下的内力时，各有何基本假定条件？适合什么情况下采用？ [②]15、用分层法计算竖向荷载作用下的内力时，为何要对线刚度和弯矩传递系数进行调整？ [②]16、什么叫反弯点？反弯点的位置是如何确定的？[②]17、用反弯点法计算水平荷载作用下框架结构的内力时，有哪些基本假定？ [②]18、什么叫柱的抗侧移刚度（抗侧刚度）？如何确定Dij [③]19、什么叫D 值法？它对反弯点法修正了什么？[③]20、设计规范对框架结构位（侧）移限值如何？[②]21、在进行框架结构设计时，为何要对梁端弯矩进行调幅？如何调幅？ [①]22、内力组合时，如何考虑框架结构竖向活荷载最不利布置？参考答案四、简答题： 1、（1）框架结构体系（2）剪力墙结构体系（3）框架-剪力墙结构体系（4）筒体结构体系2、是由梁、柱组成的框架作为竖向承重和抗水平作用的结构体系。
框架结构主要优点：建筑平面布置灵活，可形成较大的空间，且在立面处理上，易于表现建筑艺术的要求，因而很适合于多层工业厂房以及民用建筑中的多、高层办公楼、旅馆、医院、学校、商店和住宅等建筑。
其缺点是：框架结构在水平荷载作用下则表现出刚度小、水平位移大的特点，故亦称柔性结构。
由于它的构件截面小，抗震性能较差，所以高度受限制，非地震区最大高度为60m ，地震区为7度设防为55m 。
3、房屋结构布置是否合理，对结构的安全性、适用性、经济性影响很大。
因此，需根据房屋的高度、荷载情况及建筑的使用要求和造型要求，确定一个合理的结构布置方案。
（1）尽可能减少开间、进深的类型；柱网应规则、整齐、间距合理，传力明确；（2）房屋平面宜尽可能规整、均匀对称，体型力求简单，以使结构受力合理； （3）提高结构总体刚度，减小位移。
房屋高宽比不宜过大，一般不超过5； （4）应考虑地基不均匀沉降、温度变化和混凝土收缩等影响。
4、（1）横向框架承重横向布置框架承重梁，楼面竖向荷载由横向梁传至柱而在纵向布置连系梁。
由于横向框架往往跨数较少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向刚抗侧刚度，对抗震有利。
而纵向框架往往仅按构造要求布置较小的连系梁，这也有利于房屋室内的采光和通风。
（2）纵向框架承重在纵向布置承重梁，在横向布置连系梁。
当为大开间柱网时，可考虑采用此种方案。
横向刚度差，对抗震不利。
布置时，横向连系梁必须与柱子刚接，且截面不能太小，以保证房屋的横向刚度。
对抗震不利，地震区不宜采用。
（3）纵横向框架承重该方案两个方向的梁均要承担楼板的荷传来的竖向荷载，梁的截面均较大，房屋的双向刚度较大。
故下列情况下宜采用：①当房屋的尺寸接近于方形； ②两个方向柱列数接近时。
此时，楼盖采用双向板。
此外，对抗震设防有要求的房屋，宜采用此种方案。
因为沿房屋两个方向的地震作用大体相等，要求房屋在两个方向都要具有较大的抗侧刚度和抗震承载力。
5、（1）梁的截面尺寸 ①梁的截面高度h现浇整体式： l h )121~101(=装配式：l h )101~81(=②梁的截面宽度h b )31~21(=，且宜mm 200≥（2）柱的截面尺寸柱截面尺寸的确定方法，一般是根据柱的轴向力设计估算，建议： 95.0~9.0≤cNfN一般要求柱截面高度不小于400mm ，截面宽度不小于300mm 。
N —轴向力设计值，一般民用建筑竖向荷载标准值可取14~152/mm KN ，初步估算柱截面面积。
6、无论电算还是手算，利用结构和荷载的对称性确定的计算简图，可使计算工作量大为减少。
因此，在确定计算简图时，应充分利用结构的对称性。
由结构力学知，对称结构在对称荷载作用下，可简化为半边结构：（1）正对称荷载作用下：①奇数跨时：由于结构中的内力和变形均匀对称，位于对称轴截面上的梁跨中截面的剪力只能为零，但有弯矩和垂直挠度（位移）发生，故可简化为如图所示的计算简图如图12-1所示。
在对称轴上的梁截面设置定向支座，可上下滑动，无支座反力（剪力为零），但能承受弯矩。
图12-1 偶数跨时半边结构计算简图图12-2 奇数跨时半边结构计算简图此时，中间跨的线刚度或相对线刚度为原来的2倍，因为跨度变为原来的1/2。
②偶数跨时：由于结构中的内力和变形均对称，对称截面处不发生任何转和位移，对称截面处相当于固定支座（中间跨度的线刚度同原来），计算简图如图12-2所示。
（2）反对称荷载作用下：其内力和变形具有反对称的性质，对称轴上梁截面不可能出现弯矩和垂直挠度（位移）故可简化为如图12-3所示的计算简图。
图12-3 反对称荷载作用下半边结构的简化7、有电算和手算方法，目前多采用电算方法。
电算利用结构矩阵位移法编程，然后根据框架的计算简图，将框架的几何尺寸、荷载、约束参数输入，则框架的内力、侧移、配筋都可输出，非常方便，各设计部门目前都采用电算方法。
手算时引入一些基本假定，采用近似计算方法。
由于各种计算方法的计算假定不同，计算结果精确度也有所差异，但一般满足设计所要求的精度。
对初学者来说，利用手算，掌握计算基本原理和结构受力特征是极为重要的。
8、多层框架在竖向荷载作用下的内力近似计算方法有：弯矩分配法、分层法、迭代法等。
它们由于假定的条件不同，计算精度也不一样，但基本都能满足设计精确度的要求。
9、弯矩二次分配法是对弯矩分配法的进一步简化。
计算假定：（1）忽略竖向荷载作用下框架节点侧移；（2）某一节点的不平衡弯矩只对与该节点相交的各杆件的远端有影响，而对其余各杆件的影响忽略不计。
适用于层数较少的恒荷载情况下。
计算时，先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配，并向远端传递（传递系数为21），再将因传递弯矩产生新的不平衡弯矩进行第二次分配，整个弯矩分配和传递过程即告结束。