框架计算简图确定全解

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【结构设计】框架结构设计难点解析

框架结构设计难点解析钢筋混凝土框架结构由梁和柱所组成,是一种抗震、抗风较好的结构体系,这种体系的侧向刚度小,平面布置灵活,易于满足建筑物设置大房间的要求,在工业与民用建筑中被广泛应用.但常因设计不当而造成施工环节质量难以保证,给工程安全留下隐患,现从以下几个方面阐述框架结构设计时应注意的问题.1框架计算简图的确定1.1无地下室的多层框架房屋1)基础埋深较浅时现浇的框架结构梁柱刚接,计算简图的确定主要是确定底层柱的计算长度.根据《混凝土结构设计规范》GB50010-200(以下简称《结构规范》)第7.3.11条规定:一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构,底层柱的计算长度取基础顶面到一层楼盖顶面的高度H:装配式框架取1.25H.2)基础埋深较大时为了增加房屋底部的整体性,减小位移有时在0.000m附近设置基础连系梁.将基础连系梁以下的部分看作底层,柱的H值取基础顶面至连系梁顶面的高度,而把实际建筑的底层作为第二层考虑,层高H取连系梁顶层至一层楼面高度.1.2带地下室的多层框架房屋对于带地下室的多层框架结构,合理确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题.《结构规范》和《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(以下简称《抗震规范》),都没有明确地提出具体位置,需要具体问题具体分析对于能够满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或采用箱型基础时,可将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置,在利用PKPM软件进行设计时,楼层总数仅输入地下室以上的实际层数,底层的层高H取实际层高.这样计算出的地震作用与实际情况较为接近.对于不能满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或者采用筏板式基础时,嵌固位置最好取在基础顶面.此时,利用电算进行楼层组合时,总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数.2基础宽度和面积的计算在计算基础宽度或面积时,往往由于力学模型不明确或考虑问题不周详,导致基础宽度或面积不足.如墙体上作用有较大集中力的情况,当墙体上有较大的集中力作用时,通过墙体和基础可将集中力向地基扩散,但这种扩散是有一定范围的,且基底土反力并不均匀分布.若设计时用该集中力除以墙段长度得到的平均线荷来确定基础宽度,则导致局部基础宽度不足.因此,必须加大基础宽度以满足地基承载力的要求.通常采用局部调整系数调整基础宽度的方法解决此类问题.目前常用的框架结构空间分析计算软件都是以整幢楼的梁、柱整体参加工作进行计算分析的,对部分梁而言,尽管相交梁截面尺寸不同,相互之间却不存在主、次梁关系,设计人员在绘制施工图时,应注意配筋形式与受力分析相匹配.框架结构经空间分析程序电算,所有按主梁输入模型的梁是整体工作的,部分梁将产生扭转问题.一些三维空间分析软件,虽已调整梁的抗扭刚度,但计算出来框架边梁扭矩筋仍很大,因程序不计楼板对梁的约束作用(即实际扭矩设计算值那么大),实际受力与计算模型不符.可把次梁支座改为铰支座,并配以构造处理.框架梁的抗剪配筋施工图绘制时,往往为省事,而不查阅构件配筋打印资料,仅以配筋简图进行设计,并通常对简图上梁端加密区箍筋放大一倍间距置于跨中,此法如遇该梁上次梁集中力较大,剪力包络图趋于平缓,就会产生加密区外箍筋抗剪不足,导致结构不安全.3钢筋混凝土保护层厚度的取值混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀,并保证钢筋的粘结锚固性能,直接影响构件的耐久性和钢筋的受力性能,但由于设计人员的不重视,常会出现以下问题:1)梁或柱中,只注意到主筋的保护层厚度,而忽略了箍筋的保护层厚度,造成箍筋外露或保护层厚度不足;2)主梁与次梁交叉处、主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确,造成板负筋保护层厚度不足或构件有效截面高度损失,直接影响到构件的安全性;3)地上部分与地下部分的柱子因所处的环境条件不同,根据规范要求,应采取不同的保护层厚度.因此,设计时应注意:1)正确处理构件内各类钢筋的相互关系,按钢筋的正确位置确定构件内钢筋的保护层厚度及构件有效截面高度,并进行构件的截面设计.首先根据规范要求确定梁柱内箍筋的保护层厚度,即确定箍筋的正确位置,主筋的保护层厚度可采用a+d(1a为箍筋保护层最小厚度,d1为箍筋直径),并大于规范规定的最小厚度,以此确定主筋的正确位置;根据各种钢筋的正确位置,确定相关构件的有效截面高度并进行配筋计算,在施工图中标出相关构件中钢筋的位置.2)正确区分同一构件所处的环境条件,区别对待不同环境下的混凝土保护层厚度.地下部分的柱子可将其断面加大,满足其保护层厚度的要求,同时保证柱子钢筋上下位置的一致性,满足钢筋受力要求.4框架结构抗震构造措施4.1梁的抗震构造1)梁截面尺寸:为了防止梁发生斜裂缝破坏、斜压型脆性破坏,框架梁截面尺寸必须满足如下要求:梁的截面宽度与高度之比为b/h≥0.25,且b不宜小于200mm,也不宜小于1/2柱宽;同时应满足高跨比ln/h≥4;梁最大平均剪应力为V/bh0≤0.20fc.其中,b、h、h0分别为梁截面宽度、高度、有效高度;V为梁端组合剪力设计值;fc为混凝土轴心抗压强度设计值.2)梁的配筋率:为了保证梁的变形能力,使框架结构具有较好的抗震性能,梁端纵向受拉钢筋的配筋率应能使梁端截面的受压区相对高度满足以下要求:一级框架x≤0.25h0;二级框架x≤0.35h0,同时,纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%.3)梁的箍筋:为了保证梁有足够的延性,提高塑性铰区压区混凝土的极限压应变值,并防止在塑性铰区内最终发生斜裂缝破坏,在梁端纵筋屈服范围内加密封闭式箍筋,对提高梁的变形能力十分有效.同时,为了防止压筋过早压曲,应严格遵照《抗震规范》限制箍筋的间距.4)梁内纵筋锚固:在反复恒载作用下,在纵向钢筋埋入梁柱节点的相当长度范围内,混凝土与钢筋之间的粘结力将发生严重破坏,因此应注意在地震作用下框架梁中纵向钢筋的锚固长度,一般应比《结构规范》中所规定的受拉钢筋基本锚固长度大.4.2柱的抗震构造措施1)柱截面尺寸:柱的平均剪应力太大,会使柱产生脆性的剪切破坏.平均压应力或轴压比太大会使柱产生混凝土压碎破坏,为了使柱有足够的延性,柱截面尺寸应符合以下要求:柱截面的长边应小于柱净高的1/4,且柱截面的宽度不宜小于300mm;当剪压比保持较低时,可获得较好的延性,为此柱端截面的平均剪应力一般宜小于3N/mm.2)柱纵向钢筋的配置:柱中纵向钢筋宜对称配筋:为了保证柱有足够的延性,柱的最小配筋率必须满足《抗震规范》要求;纵向钢筋的接头,一级框架应采用焊接接头;二级宜采用焊接接头,而底层柱根应焊接;三级可采用搭接,而底层柱根宜焊接;直径大于32mm的钢筋必须采用焊接.在纵向钢筋连接区段内宜加密箍筋,防止纵向钢筋的压曲,增加粘结强度.3)柱的箍筋:在地震力的反复作用下,柱端钢筋保护层往往首先碎落,这时,如无足够的箍筋约束,纵筋就会向外膨曲,柱端破坏.箍筋对柱的核心混凝土起着有效的约束作用,提高配箍率可以显著提高受压混凝土的极限压应变,从而有效增加柱的延性.因此设计人员应遵照《抗震规范》对框架柱的箍筋构造要求.5结论总之,以上提出的都是些框架结构设计中出现的易疏忽的问题.一旦处理不好或计算过程中未加考虑便会导致结构不合理,甚至结构不安全.设计人员在精于结构电算分析的同时,更应注意到以上所提到的在设计过程中碰到的类似问题,使施工图的设计更完善,保证结构的安全.。

框架计算简图确定全解

绘制计算简图587060006000587060006000杆件长度节点与支座形式杆件几何特性荷载框架计算简图确定v1表示上下层横梁线刚度变化时所采用的反弯点高度比修正系数当上层梁线刚度大于下层梁线刚度时v1不确定回答正确正确选项
框架计算简图确定
主讲人：刘益虹副教授
框架计算简图确定
本讲主要内容：
2）梁截面抗弯高度修正：对于现浇楼盖，考虑到现浇板对梁截面刚度的影响，应对计算值进行修正：边框架 I 1.5I0 ，中间框架 I 2.0I0 ；
3）计算梁柱线刚度：i EI l
4）计算相对线刚度：假定某根梁（或柱）的线刚度为1，其他梁柱与该梁（柱）的线刚度之比即为相对线刚度。
第五步：绘制计算简图
1
1
1
1
1
5870 （6000）
框架计算简图确定
1
1
1
1
1
6000
4650 3000 3000 3000 3000 0.43 0.61 0.61 0.61 0.61 0.90 1.26 1.26 1.26 1.26 0.90 1.26 1.26 1.26 1.26 0.43 1.26 1.26 1.26 1.26 0.43
1 ~1 12 8
框架计算简图确定
2.柱截面尺寸
1）考虑刚度要求：取层高的 1
15
2）满足轴压比要求：
N Ac fc
抗规6.3.6条柱允许轴压比N,
即
Ac NNfc
柱组合的轴压力设计值，可按
下式计算： NFgEn
3）构造要求：见抗规GB50011-2010第6.3.5条
框架计算简图确定
N FgEn F 7 .2 6 gE 12 ~ 14kN / m 2 :中柱取 1.2 5，边柱取 1 .3

第二节框架结构计算简图及荷载一、计算简图

14.2框架结构计算简图
第十四章多层框架结构
风荷载 P.139
∑ w = −β z μz w0 μsi Bi cosαi i
风力应为压(吸)力投影的代数和
14.2框架结构计算简图
{ N/fcbh
一级 0.7 二级 0.8 三级 0.9
14.2框架结构计算简图
第十四章多层框架结构
3、框架结构截面抗弯刚度 P.158
现浇楼盖：中框架取 I = 2 I0 边框架取 I =1.5 I0 装配楼盖：中框架取 I = I0 装配整体式：中框架取 I =1.5 I0 边框架取 I =1. 2 I0
第十四章多层框架结构
第二节框架结构计算简图及荷载
一、计算简图
1、计算单元
14.2框架结构计算简图
第二节框架结构计算简图及荷载一、计算简图
2、节点简化
刚接节点
铰接节点
14.2框架结构计算简图
第十四章多层框架结构
3、计算模型
梁柱以截面几何轴线来确定：框架跨度——柱子轴线之间距离；框架层高——相应于建筑层高，底层取基础顶面到二层楼板顶面的距离。
实际工程中对计算模型可作修正：
（1）当横梁为斜梁，其坡度≤1/8时，可简化为水平直杆；（2）不等跨框架，当各跨跨差≤10% ，可简化为等跨框架，跨度取平均值。
二、构件截面尺寸
1、梁：h = (1/8~1/12) l b = (1/2~1/3) h
2、柱： h一般取（1/15~1/20)层高
同时满足轴压比
三、框架结构的荷载
{ 竖向荷载
永久荷载（恒载）可变荷载（活荷载）
{ 风荷载
水平荷载地震作用
2、风荷载 3、地震作用 4、荷载图式的简化

4.3混凝土框架结构——框架结构的计算简图

Bz脉动风荷载的背景分量因子 z B kH 1
Z
1
x
z
Z
φ 1(z)—结构第1阶振型系数，可由结构动力计算确定，混凝土框架结构可近似的取φ 1(z)=(z/H)[2-(z/H)]，z为计算点到室外地坪距离； H—结构总高度； ρx—脉动风荷载水平方向相关系数；
x
10 B 50e B / 50 50
第四章混凝土框架结构
现浇框架结构
刚接节点
装配式框架结构
装配整体式框架柱与基础的连接
铰接节点或半铰接节点
刚接节点固定支座铰支座
4.3框架结构的计算简图
4.3.2结构的计算简图
3.跨度与层高的确定（1）梁的跨度取顶层柱轴线之间的距离，当柱截面尺寸有变化时以最小截面的形心线来确定。（2）层高取本层楼面至上层楼面的高度，底层层高取基础顶面到二层楼板顶面之间距离。
荷载形式。
15.80kN
16.45kN
框架结构风荷载简图
风荷起算位置
ic Ec I Hi
装配整体式楼盖
Ec—— 混凝土弹性模量； I —— 框架柱截面惯性矩。
装配式楼盖
按实际截面计算I。
1 3 I bchc 12
4.3框架结构的计算简图
4.3.2结构的计算简图
6.荷载的计算作用于框架结构上的荷载有两种：竖向荷载和水平荷载。分布荷载居多竖向荷载楼面活荷载建筑结构自重
第四章混凝土框架结构
4.3框架结构的计算简图
4.3框架结构的计算简图
4.3.1截面尺寸的估计
1.梁截面尺寸框架梁柱截面尺寸可近似预估：
第四章混凝土框架结构
1 1 梁高 h ~ l ， l 为梁的计算跨度 8 12

第三节-框架结构的计算简图

第三节框架结构的计算简图4.3.1 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。

1、梁截面尺寸确定2、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。

3、梁截面惯性矩在结构内力与位移计算中，与梁一起现浇的楼板可作为框架梁的翼缘，每一侧翼缘的有效宽度可取至板厚的6倍；装配整体式楼面视其整体性可取等于或小于6倍；无现浇面层的装配式楼面，楼板的作用不予考虑。

设计中，为简化计算，也可按下式近似确定梁截面惯性矩I：4.3.2 框架结构的计算简图1、计算单元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传递，这时竖向荷载通常由纵、横向框架共用承担。

2、计算简图在框架结构的计算简图中，梁、柱用其轴线表示，梁与柱之间的连接用节点表示，梁或柱的长度用节点间的距离表示，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构楼层侧向刚度的2倍时，可取至地下室结构的顶板处。

论述钢筋混凝土框架结构设计过程中一些问题

论述钢筋混凝土框架结构设计过程中一些问题0前言在框架结构设计过程中,特别是采用设计软件进行设计计算时,对设计软件不是很熟悉的设计人员常常会出现独立基础设计荷载取值不当、框架计算简图不合理、基础拉梁层的计算模型不符合实际情况、基础拉梁设计不当以及结构计算中几个重要设计参数的选取不合理等问题,由此将会造成设计结果不正确而使设计方案无法使用,从而浪费了设计人员的很大精力。

本文就这些问题逐一进行分析,并结合设计实际情况对问题的解决提出一系列经验方法,希望给广大设计人员有所帮助。

1关于结构计算模式中几个问题1.1框架计算简图的确定对于无地下室的钢筋混凝土多层框架结构设计,当独立基础埋置较深且-0105m左右设有基础拉梁时,是否应将基础拉梁按一个楼层记取于框架计算简图中,这是一个值得关注的问题。

以某学生宿舍楼为例,该项目为3层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为Ⅱ类;层高3.3m，基础埋深4.0m,基础高度0.8m,室内外高差0.45m。

若根据《建筑抗震设计规范》第6.1.2条规定“在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级”,设计者可按3层框架房屋计算:首层层高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在-0.05m处的基础拉梁顶面;基础拉梁的断面和配筋按构造设计;基础按中心受压计算。

如果照此计算简图运算,就会出现2个问题:第1是按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;第2是不符合GB50010-2002《混凝土结构设计规范》第7.3.11条的规定,即“框架结构底层柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度”。

在实际工程设计中,为了能够达到设计与实践的高度吻合,我们可以将基础拉梁层按层1记取输入。

为此,上例框架结构按4层进行整体分析计算(拉梁上如有荷载作用应将荷载一并输入),计算剪力的首层层高为H1=4.0�C0.8�C0.05=3.15m,第2层层高为3.35m,第3、4层高为3.3m。

同时,根据《建筑抗震设计规范》第6.2.3条规定,可以将框架柱底层柱脚弯矩设计值乘以增大系数1.25。

7.3框架结构简化计算

框架结构简化计算
框架结构计算简图
杆件——用轴线表示
节点——刚接节点
层高
底层柱：基础顶面到一层梁顶其它层柱：各层梁顶之间距离跨度——柱轴线间距
框架结构在恒载作用下内力
图
－－
框架结构在水平载作用下
在水平载作用下-D值法D值法——修正反弯点法
在水平载作用下内力图
－
++－
控制截面
控制截面：结构构件中需要按其内力进行配筋计算的截面
框架梁最不利内力组合
+Mmax：确定梁端底部纵筋
-Mmax：确定梁端顶部纵筋
Vmax：确定箍筋及弯起钢筋
+Mmax：确定梁下部纵筋
-Mmax：确定跨中可能的顶部纵筋
跨中纵筋跨中纵筋支座负筋
支座箍筋跨中可能负筋
│Mmax│及相应的N 、V
Nmin 及相应的M 、V Nmax 及相应的M 、V 可能大偏压
可能小偏压框架柱最不利内力组合。

框架计算简图及梁柱线刚度讲解

标准层恒载＝4.465×7.8+7.8×2× ×3.4×1.95×2+7.8×2.76＝185.64KN
⑹、K轴柱纵向集中荷载的计算：
顶层柱恒载＝7.8×4.465+3.9×2.76+2×7.8× ×6.14×1.95＝162.33KN
标准层柱恒载＝7.8×4.465+3.9×2.76+2×7.8× ×3.4×1.95＝110.23KN
活载作用下框架受力与板传荷载示意图计算时采用分层法除底层柱外其他各层柱线刚度乘以09的折减系数相应的传递系数取101010101010查gb500092001不上人屋面活荷载标准值为05kn商场活荷载标准值kn活荷载作用下框架固端弯矩计算方法与恒荷载一样计算过程从略计算结果见下表2
一、框架梁柱线刚度
左边跨布置活荷载时：计算结果如图10：
第二跨布置活荷载时：计算结果如图11：
第三跨布置活荷载时：计算结果如图12：
右边跨布置活荷载时：计算结果如图13：
⑶、底层计算单元（h=7.1m，同2、3层活荷载，分跨进行计算）：
底层左边跨布置活荷载时：计算结果如图14：
底层第二跨布置活荷载时：计算结果如图15：
M右＝214.41×0.8＝171.53
V左＝127.11KNV右＝-127.92KNM中＝213.5
右边跨：M左＝-228.69×0.8＝-182.95
M右＝173.03×0.8＝138.42
V左＝133.22KNV右＝-121.80KNM中＝222.77
2、三层：
左边跨：M左＝-105.37×0.8＝-84.30
M右＝141.54×0.8＝113.23
V左＝64.59KNV右＝-85.27KNM中＝93.76

4框架结构设计计算

（7）绘制总弯矩图
图4－6 例题1 框架总弯矩图
用分层法计算下面框架的M图
3 水平荷载下内力近似计算—反弯点法
框架所受的水平荷载主要是风和地震作用，这些均布都可以化成作用在框架楼层结点上的水平集中力，如图所示。这时框架侧移是主要的变形因素。对于层数不多的框架，柱子轴力较小，截面也较小，当梁的线刚度ib比柱的线刚度ic大的多时，采用反弯点法计算其内力，误差比较小。
解：（1）将三层框架按图（b）、(c)、(d)的形式分解成单层框架，并将除底层之外的柱线刚度乘以0.9的修正系数；（2）求梁柱相对线刚度。将各梁柱线刚度除以梁的线刚度，使梁的相对线刚度为1；柱的相对线刚度分别为：底层ic’=1.1、其余各层ic’=1.3；（3）求节点弯矩分配系数。以第三层A柱节点为例，求弯矩分配系数μ3i：
构件分配系数
一层框架弯矩叠加
构件
分配系数叠加弯矩分配不平衡弯矩弯矩小计
柱A12
0.32 2.688＋0.952＝3.64 －0.952×032＝－ 0.305 3.335
柱A10
0.38 3.192 －0.952×038＝－0.362 2.83
梁1ab
0.3 －5.88 －0.952×03＝－ 0.285 －6.165

反弯点法

多层多跨框架在水平荷载作用下的弯矩图通常如图所示。它的特点是，各杆件的弯矩图均为直线，每杆均有一零弯矩点，称为反弯点.
如果在反弯点处将柱子切开，切断点处的内力将只有剪力和轴力。如果知道反弯点的位置和柱子的抗侧移刚度，即可求得各柱的剪力，从而求得框架各杆件的内力，反弯点法即由此而来。由此可见，反弯点法的关键是反弯点的位置确定和柱子侧向刚度的确定。

框架结构简化计算祥解PPT课件

下端弯矩
M i1下 2Vi1h1 / 3
35
第35页/共119页
反弯点法与D值法的计算步骤（续）
• 根据节点平衡计算梁端弯距；
对于边柱：
M b M ij上 M ij1下对于中柱：设梁的端弯矩与梁的线刚度成正比，则
M b左
(M ij上
M ij 1下 )
ib左 ib左＋ib右
M b右
(M ij上
• 最高要求：
• 现浇框架梁不宜大于C40；
• 框架柱，9度时不宜大于C60,
•
8度时不宜大于C70。
14
第14页/共119页
2. 填充墙布置要求
• 框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体；
• 抗震设计时，框架结构如采用砌体填充墙，其布置应符合下列要求： • 1 避免形成上、下层刚度变化过大； • 2 避免形成短柱； • 3 减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。
取平均值； • 柱的计算高度：底层柱取基础顶至一层梁顶的高度，其他层取层高。
24
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25
第25页/共119页
• 当框架梁为加腋变截面梁时，若hend/hmin ＜1.6,可不考虑加腋的影响，按等截面计算；
• 柱按实际截面计算截面惯性矩； • 计算梁的惯性矩应考虑楼板的作用，现浇楼盖边梁：I=1.5I0, 中梁：
•
α
弯
距
影
bc , hc
响系
(
数 151.
)H
120-1.
C
3
;
• γ—荷载分项系数 1.25；
• 同时满足：
8
第8页/共119页
3.节点
•框架梁、柱中心线宜重合。 • • 当梁柱中心线不能重合时，在计算中应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响，以及梁荷载对柱子的偏心影响。

框架计算简图及梁柱线刚度

一、框架梁柱线刚度初估梁柱截面尺寸：⑴、梁：493010104254103010604.2500250121,500250·1093.4780010373.1108.2,10373.165030012122300,2173273121(,650,65097512181(,7800mm I mm mm h b mmN l EI i C mm I I mmb mm ～　h ～b mm h mm mm ～l ～h mm l b ⨯=⨯⨯=⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯⨯=========次梁取级，混凝土用取）取）⑵、柱：混凝土用30C 级按层高确定截面尺寸：底层取mm H 71006504506000=++=，mmN i mm mm h b mm mm ～H ～b c ·10896.15400/100.3800121800800,355473201151(1144⨯=⨯⨯⨯=⨯=⨯==取）底层mm N i c ·10442.17100/100.38001211144⨯=⨯⨯⨯=取梁的线刚度值为基准值1，则柱为：846.3，底层柱为：925.2，见下图2：双向板板厚：mm h mm ～l ～h 100,785.97501401(===取） 1、恒荷载计算：（标准值）⑴、屋面恒载：屋10 KN/ m 2 100厚现浇混凝土屋面板 ×25= KN/ m 2 10厚水泥砂浆抹灰 ×20= KN/ m 2 合计： KN/ m 2⑵、楼面恒载：楼10 KN/ m 2结合层一道100厚现浇混凝土屋面板 ×25= KN/ m 2 10厚水泥砂浆抹灰 ×20= KN/ m 2 合计： KN/ m 2⑶、梁自重：主梁mm mm h b 650300⨯=⨯主梁自重 25×× KN/m 10厚水泥砂浆抹灰 × ×2×20=m合计： KN/m 次梁自重 25××（）＝ KN/m 10厚水泥砂浆抹灰 ×（）×2×20＝m合计： m⑷、柱自重：mm mm h b 800800⨯=⨯柱自重 25××＝16KN/m10厚水泥砂浆抹灰 ××4×20＝m合计： m⑸、外墙自重：粉煤灰轻渣空心砌块：自重取 KN/ m 3标准层 8××（）＝m水刷石外墙面 ×＝m 水泥粉刷内墙面（）×＝m合计： m 底层 8××（）＝m水刷石外墙面 ×＝ KN/m 水泥粉刷内墙面（）×＝ KN/m合计： KN/m⑹、内墙自重：(同外墙)标准层 8××（）＝ KN/m 水泥粉刷墙面（）×2×＝ KN/m合计： KN/m 底层 8××（）＝ KN/m 水泥粉刷墙面（）×2×＝ KN/m合计： KN/m 2、恒载作用下框架受力分析：板传到次梁以及次梁传到主梁的荷载按三角形和梯形进行传递，计算时折算为均布荷载。

水平荷载作用下框架内力的计算——D值法

第五章框架结构内力与位移计算1．框架结构计算简图是如何确定的？答：框架结构计算简图的确定：一般情况下，框架结构忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的抗扭作用，将框架结构简化为沿横方向和纵方向的平面框架，承受竖向荷载和水平荷载，进行内力和位移计算。

结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析，若作用于纵向框架上的荷载各不相同，则必要时应分别进行计算。

框架结构的节点在常见的现浇钢筋混凝土结构中，梁和柱内的纵向受力钢筋都将穿过节点或锚入节点区，这时节点应简化为刚接节点；对于现浇钢筋混凝土柱与基础的连接形式，一般也设计成固定支座，即为刚性连接。

作用于框架结构上的荷载有竖向荷载和水平荷载两种。

竖向荷载包括结构自重及楼（屋）面活荷载，一般为分布荷载，有时也有集中荷载。

水平荷载包括风荷载和水平地震作用，一般均简化成节点水平集中力。

2．框架结构在竖向荷载作用下的内力计算采用什么方法？其基本假定与计算步骤如何？答：框架结构在竖向荷载作用下的内力计算采用分层法。

分层法的基本假定：（1）在竖向荷载作用下，不考虑框架的侧移；（2）每层梁上的荷载对其他各层梁的影响可忽略不计。

分层法的计算步骤：（1）计算单元的确定根据计算假定，计算时先将各层梁及其上下柱所组成的框架作为一个独立的计算单元，而按无侧移的框架进行计算（上下柱的远端均假设为固定端）。

（2）各杆件弯矩的计算一般用结构力学中的弯矩分配法，分别计算每个单层框架中梁与柱的弯矩。

在用弯矩分配法计算各杆件的弯矩之前，应先计算各杆件在节点处的弯矩分配系数及传递系数。

对底层基础处，可按原结构确定其支座形式，若为固定支座，传递系数为1/2；若为铰支座，传递系数为0。

至于其余柱端，在分层计算时，假定上下柱的远端为固定端，而实际上，上下柱端在荷载作用下会产生一定转角，是弹性约束端。

对这一问题，可在计算分配系数时，用调整柱的线刚度来考虑支座转动影响。

因此，对这类柱子的线刚度应乘一个折减系数0.9，相应的传递系数为1/3。

框架结构内力计算讲解

(1)、伸缩缝
仅将基础顶面以上的结构分开，宽度一般为20—40mm。
作用：避免由于温度变化和混凝上收缩而使房屋产生裂缝。
设置：伸缩缝的设置主要与施工方法和房屋长度有关。
(2)、沉降缝沉降缝将基础至屋顶全部分开。
作用：避免因房屋产生过大的不均匀沉降而导致基础、地面、墙体、楼面、屋面拉裂。设置沉降缝：
纵向框架结构荷载计算区域示意图
F 负载面积
g
－
e
楼
层
荷
载
折
算平均值，12－15KN
/
m3
n－总层数
按抗震设计时
一级抗震二级抗震
三级抗震
Ac
Nc 0.7 fc
Ac
Nc 0.8 fc
Ac
Nc 0.9 fc
一般宜取 hc 400 mm, bc 300 mm
而且要求 l0 / hc 4
4 变形缝的设置
变形缝是伸缩缝、沉降缝、抗震缝的统称。
进行； ➢ 结构尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类型少；
框架结构柱网平面布置举例
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框架结构平面布置
Bபைடு நூலகம்ck
框架结构透视图
柱网布置考虑因素：生产工艺使用要求，建筑、结构及施工条件等；采用预制构件，符合模数制；柱网尺寸应力求简单规则，受力合理及有利于施工工业化。
民用建筑柱网布置
注意：现浇框架梁是T形截面，装配或装配整体式位矩形或花篮形截面
• 框架柱
—截面尺寸为方形或矩形
—按非抗震设计时
fc Ac
(1.05
~ 1.10)Nc ,
Ac
(1.05
~ 1.10)
Nc fc
Nc 柱组合轴压力设计值

构件截面初选和计算简图的确定

1. 框架梁截面尺寸的确定（由资料确定）《建筑抗震设计规范》条规定，梁的截面尺寸，宜符合下列各项要求：1 截面宽度不宜小于200mm ；2 截面高宽比不宜大于4；3 净跨与截面高度之比不宜小于4。

纵向框架主梁：6600mm 跨：h =（1/12—1/8）L =（1/12—1/8）×6600=(550~825)mm ，取h=700mmb=（1/2~1/3）h=（1/2~1/3）×700=（233~350）mm ，取b=300mm次梁沿横向框架布置：6600mm 跨：h =（1/12—1/8）L =（1/12—1/8）×6600=(550~825)mm ，取h=600mm5100mm 跨：h =（1/12—1/8）L =（1/12—1/8）×5100=(425~638)mm ，取h=600mm4500mm 跨：h =（1/12—1/8）L =（1/12—1/8）×4500=(375~563)mm ，取h=600mm3000mm 跨：h =（1/12—1/8）L =（1/12—1/8）×3000=(250~375)mm ，取h=600mmb=（1/2~1/3）h=（1/2~1/3）×600=（200~300）=200mm2. 框架柱截面尺寸的确定（轴压比的计算）《建筑抗震设计规范》条规定，柱的截面尺寸，宜符合下列各项要求：1 截面的宽度和高度均不宜小于300mm ；圆柱直径不宜小于350mm 。

2 剪跨比宜大于2。

3 截面长边与短边的边长比不宜大于3。

框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式计算：n Fg N E β=c n c f N A ]/[μ≥注：N ﹣柱组合的轴压力设计值F ﹣按简支状态下计算的柱负载面积E g ﹣单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取12~15kN/mβ﹣考虑地震作用组合后柱压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2。

第一章框架结构布置及计算简图

第⼀章框架结构布置及计算简图第⼆部分设计计算书2设计计算书2.1 框架结构布置及计算简图2.1.1 梁、柱截⾯尺⼨估算（1）梁截⾯估算1）横向框架：因为梁的跨度最⼤为5.9m,取跨度为5.9m 进⾏计算。

取5900L mm =。

11(~)328~5901018h L mm mm ==，取500h mm =， 11(~)167~25023b h mm mm ==，取250b mm =，所以横向框架梁的截⾯尺⼨为：250500b h mm mm ?=? 2）纵向框架：取6400L mm =，11(~)356~6401018h L mm mm ==，取500h mm =，11(~)167~25023b h mm mm ==，取250b mm =，所以纵向框架梁的截⾯尺⼨为：250500b h mm mm ?=? 3）⼀级次梁：取3900L mm =，11(~)217~3251218h L mm mm ==,考虑有⼆级次梁，故偏安全取400h mm =，11(~)133~20023b h mm mm ==，取200b mm =，所以次梁的截⾯尺⼨为：200400b h mm mm ?=? 4）阳台挑梁：取2000L mm =，13336h L mm ==，取400h mm =， 11(~)133~20023b h mm mm ==，取250b mm =，所以次梁的截⾯尺⼨为：250400b h mm mm ?=? （2）柱截⾯尺⼨估算本⼯程为现浇钢筋混凝⼟结构，7度设防，⾼度52.50060h m m =<，抗震等级为框架抗震等级为三级，可得轴压⽐0.90µ=；剪⼒墙抗震等级为⼆级，可得轴压⽐0.20µ=，故。

按轴压⽐估算截⾯尺⼨，根据经验取荷载为217(5.2 5.9)(4.5 4.6)12515222N KN =??+??+?=由轴压⽐限值得321.3515210342751=5855850.90.916.7c N A mm m m f ??≥==??为安全起见，取1-6层柱截⾯尺⼨为600600mm mm ?。

一榀框架计算(土木工程毕业设计手算全过程)解读

一框架结构设计任务书1.1 工程概况：本工程为成都万达购物广场----成仁店，钢筋混凝土框架结构。

梁板柱均为现浇，建筑面积约为5750m2，宽27米，长为45米，建筑方案确定。

建筑分类为乙类公共类建筑，二类场地，抗震等级三级。

图1-1 计算平面简图1.2 设计资料1）气象条件：基本风压3155KN/m22）抗震设防：设防烈度7度3）屋面做法：20厚水泥砂浆面层一层油毡隔离层40厚挤塑聚苯板保温层15厚高分子防水卷材20厚1:3水泥砂浆找平1:6水泥焦渣1%找坡层，最薄处30厚120厚现浇钢筋混凝土板粉底4）楼面做法：8~13厚铺地砖面层100厚钢筋砼楼板吊顶1.3设计内容1)确定梁柱截面尺寸及框架计算简图2)荷载计算3)框架纵横向侧移计算；4)框架在水平及竖向力作用下的内力分析；5)内力组合及截面设计；6)节点验算。

二框架结构布置及结构计算简图确定2.1 梁柱截面的确定通过查阅规范，知抗震等级为3级，允许轴压比为[μ]=0.85由经验知n=12~14kn/m 2 取n=13kn/m 2拟定轴向压力设计值 N=n •A=13kn/m 2×81m 2×5=5265KN拟定柱的混凝土等级为C30，f c =14.3N/mm 2 柱子尺寸拟定700mm ×700mmμ= c f s N A =52650.0143700700⨯⨯=0.75<[μ]=0.85 满足初步确定截面尺寸如下：柱：b ×h=700mm ×700mm梁（BC 跨、CE 、EF 跨）=L/12=9000/12=750mm 取h=800mm ，b=400mm纵梁=L/12=9000/15=600mm 取h=600mm ，b=300mm现浇板厚取h=120mm2.2 结构计算简图结构计算简图如下：图2-1结构计算简图图2-2平面计算简图三荷载计算：3.1恒载标准值计算1）①屋面板恒荷载标准值20厚1:3水泥砂浆面层0.02×20=0.4 KN/M 2 一层油毡隔离层0.05 KN/M 2 40厚挤塑苯板保温层0.04×0.5 =0.02 KN/M 2 15厚高分子防水卷材0.04KN/M 2 20厚1:3水泥砂浆找平0.02×20 =0.4 KN/M 2 1:6水泥渣1%找坡层最薄处30厚（0.03+0.045）/2×14=0.525 KN/M 2 120厚现浇钢筋混凝土板0.12×25=3 KN/M 2 12厚板底抹灰0.012×20=0.24 KN/M 2 合计 4.675KN/M 2屋面板传递给边柱的集中荷载： 4.675×1.5×9=63KN中柱的集中荷载： 4.675×3×9=126.23KN②屋顶次梁恒载标准值单向板传给次梁的荷载 4.675×3=14.025 KN/M 次梁自重0.3×(0.6-0.12)) ×25=3.6 KN/M 次梁粉刷（0.6-0.12）×0.02×17×2=0.326 KN/M 合计18 KN/M图3-1 次梁计算单元及板传力图③屋顶框架梁所受恒荷载标准值次梁传给框架梁恒荷载18×9=162KN④屋顶框架梁重量梁自重：0.4×﹙0.8-0.12﹚×25=6.8KN/M粉刷：﹙0.8-0.12﹚×0.02×17×2=0.46KN/M 合计7.26KN/M 2）①楼面板恒载标准值8~13厚铺地砖面层0.6 KN/M 2 20厚1:2水泥砂浆结合层0.02×20=0.4 KN/M 2 120厚钢筋砼楼板0.12×25=3 KN/M 2 石膏板吊顶0.2 KN/M 2合计 4.2 KN/M 2楼面板传递给边柱的集中荷载： 4.2×1.5×9=56.7KN中柱的集中荷载： 4.2×3×9=113.4KN②2~5层纵向次梁恒载标准值计算简图见图3楼面单向板传给纵向次梁恒荷载 4.2×3=12.6 KN/M 次梁自重0.3×（0.6-0.12）×25=3.6KN/M 合计16.2 KN/M③2~5层框架梁所受恒荷载标准值次梁传递给框架梁恒荷载16.2×9≈150 KN③2~5层框架梁恒载标准值框架梁自重0.4×（0.8-0.12）×25=6.8 KN/M 3）四层建在所取一榀框架梁上的填充墙恒荷载标准值墙自重0.2×（3.3-0.8）×10.3≈5.2KN/M 粉刷（3.3-0.8）×0.02×17×2=1.7KN/M 合计取（因为有构造柱取大点）7.2KN/M4）柱自重标准值1~3层柱自重：0.7×0.7×（4.2－0.12）×25＝49.98KN大理石贴面：0.5×4×0.7×4.2＝5.88KN 合计55.86KN 4~5层柱自重：0.7×0.7×（3.3-0.12）×25＝38.96KN大理石贴面：0.5×4×0.7×3.3＝4.62KN合计43.58KN5）外墙自重标准值5层外墙作用在边柱的集中荷载墙自重：0.2×（3.3-0.12）×10.3×（9-07）=54.37KN粉刷：2×0.02×（3.3-0.12）×17（9-0.7）=17.95KN合计72.32KN4层玻璃幕墙作用在边柱的集中荷载玻璃幕墙自重： 1.5kn/m2×（9-0.7）×（3.3-0.12）=26.15KN2~3层外墙作用在边柱的集中荷载墙自重：0.2×（4.2-0.12）×10.3×（9-07）=69.76KN粉刷：2×0.02×（4.2-0.12）×17（9-0.7）=23.03KN合计92.79KN3.2活荷载标准值计算1）①屋面板活荷载标准值（不上人）：0.5KN/M²②顶层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图2）0.5×3=1.5KN/M③框架梁受次梁传递的活荷载标准值1.5×9=13.5KN④屋面板传递给边柱的集中荷载：0.5×1.5×9=6.75KN中柱的集中荷载：0.5×3×9=13.5KN2）①5层楼面板活荷载标准值：5KN/M²②5层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图3）5×3=15KN/M③框架梁受次梁传递的活荷载标准值15×9=135KN④5层面板传递给边柱的集中荷载：5×1.5×9=67.5KN中柱的集中荷载：5×3×9=135KN3）①4层楼面板活荷载标准值： 2.5KN/M²②4层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图3）2.5×3=7.5KN/M③框架梁受次梁传递的活荷载标准值7.5×9=67.5KN④屋面板传递给边柱的集中荷载： 2.5×1.5×9=33.75KN中柱的集中荷载： 2.5×3×9=67.5KN4）①2~3层楼面板活荷载标准值： 3.5KN/M²②2~3层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图3）3.5×3=10.5KN/M③框架梁受次梁传递的活荷载标准值10.5×9=94.5KN④屋面板传递给边柱的集中荷载： 3.5×1.5×9=47.25KN中柱的集中荷载： 3.5×3×9=94.5KN四内力计算4.1 恒荷载作用下的内力计算刚度计算梁线刚度：截面的惯性矩 I b0= 312bh = 340080012⨯=17×109mm 4考虑现浇楼板对框架梁截面惯性矩的影响，中框架梁取 I 中=2I b0 边框架取 I 边=1.5I b0i 边跨梁= 91.517109000⨯⨯E =28×105E i 中跨梁= 9217109000⨯⨯E=38×105E柱线刚度：截面的惯性矩 I C =312bh =370070012⨯=20×109mm 4i 4~5层柱= 92010 3300⨯E =60×105Ei 1~3层柱= 92010 4200⨯E =48×105E取105E 值作为基准值1，算得各杆件相对线刚度(见下图)图4-1 梁柱相对线刚度图图4-2 恒载作用下的计算简图由于分布荷载在梁汇总产生的内力远小于集中荷载，所以将梁的分布荷载近似等效为作用在次梁处的集中荷载，以便于计算。

框架结构布置及计算简图

三框架结构布置及计算简图（一）梁柱尺寸 1．梁高 h b =(1/12~1/8)lb 横向 h b =600~900mm ，取800mm 纵向 h b =650~900mm ，取800mm过道 h b =250~375mm ，考虑到次梁高度为600mm ，也取为600mm 2．柱截面尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构，7度设防，高度<30m ，抗震等级为三级，取底层C6柱估算柱尺寸，根据经验荷载为15kN/m2： N=15×7.8×(3.6+1.5)=2983.5kN由轴压比限值得A c ≥c f N 8.0=3.148.0105.29833⨯⨯=260795mm 2为安全起见，取底层柱截面尺寸为650mm×650mm ，其他层为600mm×600mm （二）计算简图(取轴线⑥处)初步设计基础顶面离室外地面500mm ，则底层层高为4.2+0.6+0.5=5.3m框架结构计算简图3.003.003.003.003.003.003.003.003.003.003.003.003.003.003.003.603.603.603.603.563.563.563.563.563.563.563.563.562.812.81 2.812.813.003.603.56（三）梁柱线刚度(其中E=3.0×104N/mm2)AC、BC跨梁1×0.3×0.83/7.2=3.56×10-3E i=2E×12BC跨梁1×0.3×0.63/3.0=3.60×10-3E i=2E×12上部各层柱1×0.64/3.6=3.00×10-3 E i= E×12底层柱1×0.654/5.3=2.81×10-3 E i= E×12将梁柱线刚度标于计算简图中。