第四章框架结构设计解析

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四、材料强度选择及填充墙布置要求
1.材料强度，现浇框架梁、柱、节点： 最低要求：
–按一级抗震等级设计时，不应低于C30；
–按二～四级和非抗震设计时，不应低于C20。
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。
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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。
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抗震设计时，砌体填充墙及隔墙应具有自身稳定性， 并应符合：
（1） 砌体的砂浆强度等级不应低于M5，墙顶应与 框架梁或楼板密切结合；
（2）砌体填充墙应沿框架柱全高每隔500mm左右设 置2根直径6mm的拉筋，6度时时宜沿墙全长贯通，7、 8、9度时应沿墙全长贯通；
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三、梁、柱、节点等构件截面估计及选型
1.梁构件的截面估算
hb (1 10 ~ 1 18)l bb (1 2 ~ 1 3)hb
梁的截面宽度不宜小于200mm；梁截面的高宽比不宜
大于4；
当梁高较小或采用扁梁时，除验算其承载力和受剪 截面要求外，尚应满足刚度和裂缝的要求；
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对现浇梁板结构，宜考虑梁受压翼缘的有利影响。
计算简图选取及荷载计算 塑像荷载下的分层计算 水平荷载下的内力和变形计算
荷载效应组合 承载力计算 构造处理
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第二节 框架结构内力和位移的简化近似计算 一、基本假定 (1)每榀框架结构在其自身平面内提供抗侧移刚度，
平面外的抗侧移刚度为零； (2)平面楼盖在其自身平面内刚度无限大； (3)处于线弹性阶段。
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2、柱构件的截面估算：
N N fc Ac
N qk A n
ｑｋ＝12-14ＫＮ／ｍ２；Ａ－柱子的负荷面积；ｎ
－计算柱截面以上结构层数；α弯矩影响系数
1.1-1.3;γ—荷载分项系数 1.25；
矩形截面柱的边长，非抗震设计时不宜小于250mm，
抗震设计时不宜小于300mm；圆柱截面直径不宜小
于350mm；柱剪跨比宜大于2 ；柱截面高宽比不宜
大于3。
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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。
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梁、柱中心线之间的偏心距： （1）9度抗震设计时不应大于柱截面在该方向宽度
的1/4； （2）非抗震设计和6～8度抗震设计时不宜大于柱
（4.1b）
–bb+bx+x≥bc/2
（4.1c）
式中bx—梁水平加腋宽度；lx—梁水平加腋长度；
bb— 梁 截 面 宽 度 ； bc— 沿 偏 心 方 向 柱 截 面 宽 度 ； x—非加腋侧梁边到柱边的距离。
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梁采用水平加腋时，框架节点有效宽度计算：
（2）梁采用水平加腋时，框架节点有效宽度bj宜
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（3） 墙长大于5m时，墙顶与梁（板）宜有钢筋 拉结；墙长大于8m或层高的2倍时，宜设置间距不 大于4m的钢筋混凝土构造柱；
（４）墙高超过4m时，墙体半高处（或门洞上皮） 宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水 平系梁。
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五、设计计算要点及程序框图 (1)框架结构纵横向均应设计成刚性连接框架； (2)框架结构宜采用正方形截面和对称配筋； (3)角柱或纵横框架的共用柱，应采取双向弯曲来进
行柱截面设计； (4)设计强柱型框架，尽量形成梁铰侧移机构； (5)尽量符合“强柱弱梁、强剪弱弯、强节弱杆、强
压弱拉”的 抗震设计准则； (6)框架结构体系应避免采用大底盘建筑形式，采用
时，主楼周围应设置防震缝。
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框架结构设计框图
根据高宽比限值确定三维几何参数 柱网布置
梁柱选型（初估） 计算单元选取
截面在该方向宽度的1/4； （3）如偏心距大于该方向柱宽的1/4时，可采取增
设梁的水平加腋等措施； （4）设置水平加腋后，仍须考虑梁柱偏心的不利
影响.
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梁的水平加腋尺寸取值：
（1）梁的水平加腋厚度可取梁截面高度，其水平
尺寸宜满足下列要求：
–bx/ιx≤1/2
（4.1a）
–bx/bb≤2/3
符合下式要求：
1）当x=0时，bj按下式计算：
–
bj≤bb+bx
（4.2）
2）当x≠0时， bj取（4.3a）和（4.3b）二式计
算的较大值，且应满足公式（4.3c）的要求：
–
bj≤bb＋bx＋x
（4.3a）
–
bj≤bb+2x
（4.3b）
–
bj≤bb＋0.5hc
（4.3c）
式中hc——柱截面高度
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2、水平荷载作用下的受力特点 框架柱承担水平剪力和柱端弯矩，并由此产生水平
位移；由于协调变形梁端产生弯矩和剪力； 承载能力极限状态设计：框架柱控制截面的偏心抗
弯承载力设计； 正常使用极限状态设计：框架结构水平侧移的计算
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框架结构的水平侧移由两部分组成： –整体弯曲变形产生的侧移；（整体弯矩-柱轴 力）（图4.1ｂ）； –整体剪切变性产生的侧移；（楼层剪力-梁柱 剪切、弯曲变形）（图4.1ｃ）（图4.2)。
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二、计算单元和计算简图 1. 计算单元（平面布置较规则）
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2、计算简图 (1)框架计算简图用梁、柱截面的几何轴线表示，柱
子在基础顶面按固定端考虑； (2)当框架梁为坡度i＜1/8的折梁时，可简化为直杆； (3)当各跨跨度相差不大于10%，可简化为等跨框架，
第4章 框架结构设计
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第一节 框架结构概念设计
一、框架结构的受力变形特点 1.竖向荷载作用下的受力特点： 框架梁受弯为主，框架柱受压为主； 承载能力极限状态设计：框架梁控制截面的抗弯承载
力设计；框架柱控制其受压承载力； 正常使用极限状态设计：梁跨中挠度变形的验算； 竖向荷载作用下框架结构的水平侧移忽略不计。
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层间侧移的大小与楼层剪力Vi的大小成正比； 层间侧移的大小与梁、柱的截面惯性矩J成反比；
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二、结构布置 1、高宽比限值
抗震设计
非抗震 6度 7度 8度
9度
设计
0.2g 0.3g
最大适用高度(ｍ) 70 60 50 40 35 —
高宽比限值
5
4
3
—
2、结构平面布置及竖向布置，按第二章第三 节要求布置。