第5章框架结构设计.
《框架结构设计》课件
《框架结构设计》课件课程目标：1. 了解框架结构的基本概念和特点；2. 掌握框架结构的设计原则和方法；3. 能够应用框架结构设计原理进行实际项目的框架设计。
第一部分：框架结构的基本概念和特点1.1 框架结构的基本概念1.1.1 框架的定义1.1.2 框架与传统的结构形式的区别1.1.3 框架结构的分类1.2 框架结构的特点1.2.1 空间刚度大1.2.2 抗震性能好1.2.3 框架结构自身的重量轻1.2.4 施工方便，施工周期短第二部分：框架结构的设计原则和方法2.1 框架结构的设计原则2.1.1 安全性原则2.1.2 经济性原则2.1.3 适用性原则2.2 框架结构的设计方法2.2.1 框架结构的平面设计2.2.2 框架结构的立面设计2.2.3 框架结构的剖面设计第三部分：框架结构设计的实际应用3.1 项目背景及设计要求3.1.1 项目背景3.1.2 设计要求3.2 框架结构设计流程3.2.1 初步设计阶段3.2.2 详细设计阶段3.2.3 设计评审阶段3.3 框架结构设计案例分析3.3.1 案例一：多层框架结构设计3.3.2 案例二：高层框架结构设计第四部分：框架结构设计注意事项及常见问题解析4.1 框架结构设计注意事项4.1.1 合理选择框架梁、柱的截面尺寸4.1.2 注意框架结构的连接节点设计4.1.3 考虑框架结构的抗震设计4.2 常见问题解析4.2.1 问题一：框架结构梁、柱节点钢筋锚固问题4.2.2 问题二：框架结构柱梁截面尺寸的确定方法4.2.3 问题三：框架结构柱的偏心加载问题第五部分：总结与展望5.1 总结5.2 展望科学性：1. 内容基于结构工程领域的公认原理和标准，如国际建筑规范和工程实践。
2. 使用最新研究和industry best practices 来确保信息的准确性和时效性。
3. 课件中的案例分析和问题解析基于实际工程项目，提供了具体的数据和解决方案。
4. 引用权威的参考资料和学术研究，以支持课件中的理论和设计方法。
第5章框架结构设计.
第5章 框架结构设计[例5.4-1] 图5.4.12（a ）所示为两层两跨框架，图中括号内的数字表示杆件的相对线刚度值（i /108）。
试用D 值法计算该框架结构的内力。
[解]（1）按式（5.4.1）计算层间剪力V 2 = 100kN ；V 1 = 100+80 = 180kN （2）按式（5.4.4）计算各柱的侧向刚度，其中c α按式（5.4.5）（对第2层柱）或式（5.4.6）（对第1层柱）计算，K 按表5.4.1所列的相应公式计算。
计算过程及结果见表5.4.2。
（3）根据表5.4.2所列的D ij 及ΣD ij 值，按式（5.4.2）计算各柱的剪力值V ij 。
计算过程及结果见表5.4.3。
（4）按式（5.4.9）确定各柱的反弯点高度比，然后按式（5.4.14）计算各柱上、下端的弯矩值。
计算过程及结果见表5.4.3。
表5.4.2 柱侧向刚度计算表注：表中剪力的量纲为kN ；弯矩的量纲为kN ·m 。
根据图5.4.12（a ）所示的水平力分布，确定y n 时可近似地按均布荷载考虑；本例中y 1=0；对第1层柱，因8.05.4/6.32==α，所以y 2为负值，但由2α及表5.4.2中的相应K 值，查附表2.5得y 2=0；对第2层柱，因0.125.16.3/5.43>==α，所以y 3为负值，但由3α及表5.4.2中的相应K 值，查附表2.5得y 3=0。
由此可知，附表中根据数值大小及其影响，已作了一定简化。
（5）按式（5.4.15）计算梁端弯矩，再由梁端弯矩计算梁端剪力，最后由梁端剪力计算柱轴力。
计算过程及结果见表5.4.4。
框架弯矩图见图5.4.12（b ）。
表5.4.4 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算表注：1. 表中梁端弯矩、剪力均以绕梁端截面顺时针方向旋转为正；柱轴力为以受压为正。
2. 本表中的lMb 及rbM系分别表示同一梁的左端弯矩及右端弯矩。
小结（1）框架结构是多、高层建筑的一种主要结构形式。
框架结构的设计步骤
框架结构的设计步骤一、明确需求。
要设计框架结构呢，第一步肯定得先搞清楚需求呀。
就像你要盖房子，得知道这房子是用来住人呀，还是做仓库啥的。
是要盖个小别墅，还是高楼大厦呢？这需求不同，那框架结构的设计方向可就差远喽。
得和客户或者相关人员好好聊一聊，把功能需求、空间要求、预算之类的都摸个透。
二、确定结构体系。
知道需求了，就该琢磨用啥样的结构体系啦。
这就好比给房子选骨架呢。
是用纯框架结构呀，还是框架 - 剪力墙结构呢？这里面学问可大了。
要考虑建筑的高度、抗震要求、使用功能等好多因素。
如果是比较矮的建筑，纯框架可能就够啦，简单又实用。
要是高楼呢，可能就得加上剪力墙来增加稳定性，就像给房子的骨架加上一些加固的支撑一样。
三、初步布局。
好啦，结构体系定了，就可以开始初步布局啦。
这就像给房子的框架搭个大概的样子。
柱子放哪儿呢？梁又该怎么连呢？要根据建筑的平面形状、功能分区来安排。
比如说客厅的地方，柱子不能太影响空间的使用，要巧妙地布局，让空间看起来既宽敞又合理。
而且柱子和梁的布置也要考虑传力的合理性，就像接力赛一样，力要能顺利地从板传到梁，再传到柱子，最后到基础。
四、荷载计算。
接下来就是算荷载啦。
这就像知道房子要承受多少重量一样。
这里面有恒载，就是房子本身的重量，像楼板、墙这些的重量。
还有活载，就是人呀、家具呀这些可能变动的重量。
这可得算仔细喽，要是算少了，房子可能就会有危险；算多了呢，又可能会造成浪费。
就像给人做饭，不能做太多也不能做太少。
五、内力分析。
荷载算好了，就该分析内力啦。
这内力就像是房子框架内部的力量分配。
哪些地方受力大，哪些地方受力小，得搞清楚。
这时候就可以用一些计算软件或者手算的方法来分析。
就像给房子做个体检，看看它的骨架哪里压力大，哪里压力小，这样才能合理地设计构件的尺寸呢。
六、构件设计。
内力分析完了，就到构件设计啦。
根据内力的大小来确定柱子、梁、板的尺寸和配筋。
柱子要足够粗，梁要足够结实，板也要能承受住上面的重量。
框架结构设计
第5章框架结构设计主要内容：z结构布置z框架结构的计算简图z竖向荷载作用下框架结构内力的简化计算z水平荷载作用下框架结构内力和侧移的简化计算z荷载效应组合和构件设计z框架结构的构造要求重点：z结构布置z框架结构的计算简图及荷载z反弯点法，D值法5.1 结构布置5.1.1 柱网和层高（1）工业建筑柱网尺寸和层高：根据生产工艺要求确定有内廊式和等跨式两种。
内廊式边跨跨度一般为6~8m，中间跨跨度为2~4m；等跨式的跨度一般为6~12m。
柱距通常为6m，层高为3.6m~5.4m。
（2）民用建筑柱网和层高：由使用功能确定小柱网：指一个开间为一个柱距，柱距为3.3m，3.6m，4.0m等；大柱网：指两个开间为一个柱距，柱距为6.0m，6.6m，7.2m等。
说明：①开间、进深、层高要符合模数。
②宾馆建筑多采用三跨框架。
③办公楼常采用三跨内廊式、两跨不等跨或多跨等跨框架5.1.2 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。
房屋的横向刚度大，在实际结构中应用较多。
（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。
实际结构中应用较少。
（3）纵、横向框架承重纵、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。
5.2 框架结构的计算简图5.2.1 梁、柱截面尺寸 1．梁截面尺寸截面高度h b ：根据梁的计算跨度l b 、荷载大小等确定h b = (1/18~1/10)l b截面宽度b b ： b b = (1/3~1/2)h b ，且不宜小于200mm 。
高宽比（h b /b b ）：不宜大于4（保证梁的侧向稳定性）。
采用扁梁：为了降低楼层高度，b /h 不宜超过3。
采用加腋梁：当梁跨度较大时，为了节省材料和有利于建筑空间。
图5.2.1 加腋梁2．柱截面尺寸柱截面尺寸根据轴压比限值确定。
中柱：cf nf N A ][12)(25.1][25.1N c N c μμ×××==单柱受荷面积 边柱：cN c ][3.1f NA μ=， ][N μ对一级～三级框架分别取0.7，0.8，0.912kN/m 2为单位面积上的重力荷载代表值近似值，n 为楼层数； 1.25，1.3为考虑地震作用组合后柱轴力增大系数。
框架结构设计
结构布置与计算简图
第3章 框架结构设计
结构布置与计算简图
第3章 框架结构设计
纯框架体系 抗震设计的框架结构，不应采用部分由砌体承重
的混合形式。框架结构中的楼、电梯间及局部突出屋顶的电梯 机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重结构，不应采用砌 体墙承重。
框架梁柱中心线要重合
框架梁柱中心线不重合
框架结构填充墙和隔墙宜采用轻质墙体
此框架应沿建筑的两个主轴双向设置，形成双向梁柱抗侧力体 系。
刚接体系 除个别部位外，框架的梁柱应采用刚接，以增大结构
刚度和整体性；抗震设计时不宜采用单跨框架。
单跨框架是由两个柱单根梁形成，一旦发生地震，尤其超 设防烈度的大震情况下．两个柱的其中一根遭受破坏，显 而易见将使建筑容易倒塌，因为整体结构缺乏赘余的空间 体系。 1999年9月21日，台湾发生的地震中，台中客运站因为是 采用了双柱单跨框架，由于一侧柱破坏而导致全楼倒塌。
求柱剪力
将框架在某一层的反弯点切开。 根据平衡条件，有
Fj
Vj1
Vjk
Vjm
i j
Fi
n
k 1
V jk
m
F1 Fn Fj Vj1 Vjk
根据几何条件（忽略梁轴向变形）
Vjm
u j1 u j 2 u jk u jm u j
水平荷载作用下的反弯点法
根据平衡条件、几何条件和物理条件，可求得
V jk
VFj
n
d jk
d
l 1
m
VFj
jl
i jk
i
l 1
m
VFj
jl
i j
Fi 为水平荷载在j层产生的层间剪力。
框架结构设计思路
框架结构设计思路一、什么是框架结构设计1.1 框架的定义1.2 框架结构的意义二、框架结构设计原则2.1 单一责任原则2.2 开闭原则2.3 依赖倒置原则2.4 接口隔离原则2.5 迪米特法则三、框架结构设计步骤3.1 确定系统架构目标3.2 分析需求和问题3.3 划分功能模块3.4 设计模块之间的关系3.5 定义数据结构和接口3.6 确定流程设计和业务逻辑3.7 设计模块的组织结构3.8 制定开发规范和标准四、典型框架结构设计方法4.1 分层结构4.2 MVC模式4.3 插件化结构4.4 微服务架构五、框架结构设计的实践与总结5.1 优点5.2 风险与挑战5.3 实践案例分析5.4 总结和展望一、什么是框架结构设计1.1 框架的定义框架是指在某个特定领域中，提供了解决一类问题的基本结构、规范和工具的体系。
它是一种能够被复用的软件架构模板，用于解决特定领域的常见问题。
1.2 框架结构的意义框架结构的设计是软件开发过程中至关重要的一环。
好的框架结构设计可以提高开发效率、降低维护成本，同时能够保证系统的稳定性和可扩展性。
二、框架结构设计原则在进行框架结构设计时，需要遵循一些基本的设计原则，以确保框架的质量和稳定性。
2.1 单一责任原则单一责任原则要求一个类只负责一项职责，避免将多个职责耦合在一个类中。
2.2 开闭原则开闭原则要求软件实体（类、模块、函数等）对扩展开放，对修改关闭。
即应该通过扩展来实现系统的新功能，而不是直接修改已有代码。
2.3 依赖倒置原则依赖倒置原则要求高层模块不依赖于底层模块，而是通过抽象来实现对底层模块的依赖。
这样可以降低模块之间的耦合度，提高系统的灵活性和可维护性。
2.4 接口隔离原则接口隔离原则要求尽量使用多个专门的接口，而不是使用单一的总接口。
客户端应该仅依赖于其实际使用的接口。
2.5 迪米特法则迪米特法则要求模块之间的通信要尽量通过少数几个接口进行。
模块之间应该是松耦合的，不直接依赖于具体的实现细节。
高层框架结构设计
5.2 框架结构设计
② 结构布置
d. 注意事项
B. 平面框架承重方案
a) 框架结构中的“连系梁”由于不直接承受板上竖
向荷载，其截面高度可比相应的框架梁的截面高
度小一些，但其重要性也不容忽视。“连系梁”
除了起连系承重框架的作用，其与框架柱组成的
平面框架同样要承受风荷载及地震作用，并与承 重框架一起组成建筑物的空间承重骨架。
5.1 框架结构概述
③ 特点
A. 优点
a. 建筑平面布置灵活，既可形成较大的使用 空间，也可分隔为若干小空间； b. 结构整体性较好；
c. 构件类型少，结构轻巧，施工方便；
d. 设计计算理论较成熟。
5.1 框架结构概述
③ 特点
B. 缺点
a. 框架节点处应力集中显著； b. 当建筑高度较大时，底部各层柱的轴力很 大，致使构件截面尺寸过大和配筋过密；
2 3
5.2 框架结构设计
③ 构件选型及截面尺寸确定
B. 截面尺寸估算
b. 框架梁 为了获得较大的使用空间，有时将框架梁设计 成扁梁。对框架扁梁，其截面尺寸可按下式估算：
1 1 hb ~ l0 18 25
bb 1~ 3 hb
扁梁除满足承载力要求外，还应特别注意其 变形和裂缝是否满足有关要求。
第i层层高
hc 1~ 2 bc
5.2 框架结构设计
③ 构件选型及截面尺寸确定
B. 截面尺寸估算
轴压比 N N fc Ac N c. 框架柱 高层建筑中，若不考虑抗震设防，框架柱的 截面面积可按下式估算： 截面面积 轴向力设计值
Ac bc hc N
f
c. 结构的竖向布置应力求体形简单，使结构刚度沿
高层建筑结构-框架结构设计
梁端弯矩调幅
竖向荷载下框架梁端弯矩的调幅
在竖向荷载作用下，可以考虑梁端塑性变形内力重 分布，减小梁端负弯矩，相应增大梁跨中弯矩。
调幅后的支座弯矩为：
M' =βM 式中 M'—— 梁支座截面调幅后的弯矩；
1 2
iik iik
(i)
…3-9
基本步骤： 将框架分层 将除底层柱之外的所有层柱的线刚度均乘以0.9; 分层后的简单框架可用弯矩分配法计算。用不来将，
每一节点经过二次分配就足够了；
采用弯矩分配法的计算过程中，柱传递系数取1/3， 但对底层仍取1/2；
梁的弯矩为最后弯矩，柱的弯矩为上下层取代数和； 若节点处不平衡弯矩较大，在分配一次。
梁的纵向钢筋要求
沿梁全长顶面和底面应至少各配置两根纵向配筋，一、 二级抗震设计时钢筋直径不应小于14mm，且分别不应 小于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的1/4； 三、四级抗震设计和非抗震设计时钢筋直径不应小于 12mm；
一、二级抗震等级的框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋 的直径，对矩形截面柱，不宜大于柱在该方向截面尺寸 的1/20；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱 截面弦长的1/20。
箍筋间距不应大于表6.3.5的规定；在纵向受拉钢筋的搭接长 度范围内，箍筋间距尚不应大于搭接钢筋较小直径的5倍，且不 应大于100mm；在纵向受压钢筋的搭接长度范围内，箍筋间距 尚不应大于搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200mm；
当梁的剪力设计值大于0.7ftbh0时，其箍筋面积配筋率应 符合下式要求：
控制截面 框架梁柱最不利内力组合 梁端弯矩调幅
土木工程毕业设计-钢筋混凝土框架结构设计
第5章钢筋混凝土框架结构设计本章内容包括混凝土现浇楼盖设计、混凝土框架梁及次梁设计、框架柱和节点设计，内容主要涉及混凝土结构和建筑抗震设计的相关知识，是毕业设计中非常重要的部分。
本章将毕业设计框架设计中常用的相关资料进行汇编（不包括预应力混凝土构件），以方便学生在毕业设计时查阅使用。
5. 1 混凝土构件设计的一般要求5.1. 1 混凝土结构设计的基本规定1.重要性系数γ0(1）设计使用年限建筑结构和结构构件在正常设计、正常施工、正常使用和维护条件下所应达到的使用年限，一般按表5-1 确定。
若建设单位提出更高的要求，也可按建设单位的要求确定。
(2）建筑结构的安全等级根据建筑结构破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级。
所谓破坏后果是指危及人的生命、造成经济损失和产生的社会影响三个方面。
不同的安全等级是通过结构重要性系数体现的，设计时可根据具体情况，按表5-2 的规定选用。
2.实用设计表达式(1）承载能力极限状态的设计表达式γo S≤R（非抗震设计）S≤R/r RE（抗震设计）r o----结构重要性系数；S----承载能力极限状态的荷载效应组合值（内力hR----结构构件的承载力设计值；r RE-----承载力抗震调整系数。
(2）正常使用极限状态的设计表达式S≤RS----正常使用极限状态的荷载效应组合值；R-----结构构件达到正常使用要求所规定的变形、裂缝、振幅、加速度、应力的限值，按建筑结构有关设计规范、规程的规定采用。
3. 正常使用极限状态挠度限值及裂缝宽度控制的规定(1）受弯构件的最大挠度应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响进行计算，其计算值不应超过表5-3规定的挠度限值。
注:①表中 Lo 为构件的计算跨度;②表中括号内的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件；③如果构件制作时预先起拱，则验算挠度时，口I将计算所得的挠度值减去起拱值；④计算悬臂构件的挠度限值时，其计算跨度lo按实际悬臂长度的2倍使用。
高层结构设计第5章 框架结构设计(新规范)
2014-11-16
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计算方法 1、柱的抗侧移刚度D值——修正抗侧刚度的计算 水平荷载作用下，框架不仅有侧移，且各结点有转角，设 杆端有相对位移 ，转角 1 、 2 ，转角位移方程为：
12ic 6ic V 2 ( 1 2 ) h h
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令
D
V
（D值的物理意义同d相同——单位位移下柱的剪力） D值计算假定： （1）各层层高相等； （2）各层梁柱节点转角相等； （3）各层层间位移相等
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i1
θ3
3
i2
ic
i1
θ2
h
取中间节点i为隔离体， 由平衡条件 M 0 可得
2
i2 h
(4 4 2 2)ic (4 2)i1 (4 2)i2 (6 6)ic
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<c2>上下层高度变化时的反弯点高度比修正值y3 令下层层高/本层层高＝h上/h＝ 3 ——y3 3 >1——y3为负值，反弯点下移 3 <1——y3为正值，反弯点上移 说明：底层柱不考虑y2修正 柱反弯点高度比：
y yn y1 y2 y3
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弯矩图
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二、 水平荷载作用下内力近似计算方法— —反弯点法
1、反弯点法的基本假定 水平荷载：风力、地震作用 条件：梁的线刚度与柱的线刚度比≥3 假定： (1) 梁的刚度无限大； (2) 忽略柱的轴向变形； (3) 假定同一楼层中各柱端的侧移相等，节点转角为0 (4) 假定上层柱子的反弯点在中点 (5) 底层柱子的反弯点在距底端2h/3
高层建筑结构,第五章框架-剪力墙结构的内力和位移计算
§ 5.2 铰结体系协同工作计算
3、计算图表的应用 （1）根据荷载形式（有三种）、刚度特征值和高度坐标查 图表得系数 y( ) / f
y H
m M W ( ) / M 0 V VW ( ) / V0
（2）根据荷载形式按悬臂杆计算顶点侧移fH，底截面弯矩M0 和底截面剪力V0 （3）计算结构顶点侧移y、总剪力墙弯矩Mw和剪力VW以及总框 架剪力VF
P
PW 图
PF图
高层建筑结构——框架-剪力墙结构
§ 5.5 讨论
2、框剪结构设计中应注意的问题 框剪结构容易满足平面布置灵活和有较大抗侧刚度的要求。 此外，由于框架与剪力墙协同工作，使框架层剪力分布，从 底到顶趋于均匀（与纯框架结构中，框架层剪力上小下大不 同），这对框架的设计十分有利－框架柱和梁的断面尺寸和 配筋可以上下比较均匀 由此可以看出三个值得注意的问题： （1）纯框架设计完毕后，如果又增加了一些剪力墙（例如电梯 井，楼梯井等改成剪力墙），就必须按框架－剪力墙结构重 新核算 （2）剪力墙与框架协同工作的基本条件是：传递剪力的楼板必 须有足够的整体刚度。因此框剪结构的楼板应优先采用现浇 楼面结构，剪力墙的最大间距不能超过规定限值
高层建筑结构——框架-剪力墙结构
框架-剪力墙结构中剪力墙的布置宜符合下列要求：
1.剪力墙宜均匀地布置在建筑物的周边附近、楼电梯间、平 面形状变化 恒载较大的部位；在伸缩缝、沉降缩、防震 缝两侧不宜同时设置剪力墙。 2.平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力 墙； 3.剪力墙布置时，如因建筑使用需要，纵向或横向一个方向 无法设置剪力墙时，该方向采用壁式框架或支撑等抗侧力 构件，但是，两方向在水平力作用下的位移值应接近。壁 式框架的抗震等级应按剪力墙的抗震等级考虑。 4.剪力墙的布置宜分布均匀，各道墙的刚度宜接近，长度较 长的剪力墙宜设置洞口和连梁形成双肢墙或多肢墙，单肢 墙或多肢墙的墙肢长度不宜大于8m。单片剪力墙底部承 担水平力产生的剪力不宜超过结构底部总剪力的40%。
框架结构设计.doc
框架结构设计框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构。
其中，在进行框架结构设计时有什么要求？下面是下面带来的关于框架结构设计的主要内容介绍以供参考。
1、柱、梁截面应合理：由位移、轴压比、配筋率等控制，梁大跨取大截面，小跨取小截面，梁的截面也与梁所承受的上部荷载有关，荷载越大截面也应取大，荷载较小截面可相应减小，连续跨梁截面宽度宜相同。
柱截面应每隔3层左右收小一次，以节约投资，每次收小时应每侧不小于50mm，以方便支模，也不宜大于200mm，以免刚度突变，最上段可用300mm×300mm。
收小柱截面，也可相应增加使用面积。
2、混凝土强度等级：宜≥C25，柱梁宜同，变柱截面处不变混凝土强度等级，以免刚度突变。
板不宜高于C40、上海市《控制住宅工程钢筋混凝土现浇楼板裂缝的技术导则》第0907号文发布）一。
7条规定“现浇楼板的混凝土强度等级不宜大于C30”，中国土木工程学会混凝土及预应力混凝土分会混凝土质量专业委员会、高强与高性能混凝土专业委员会编的《钢筋混凝土结构裂缝控制指南》也建议“楼板、屋面板采用普通混凝土时，其强度等级不宜大于C30，基础底板、地下室外墙不宜大于C35”，其原因是为了控制水泥用量，混凝土强度等级越高，水泥用量也越多就越容易开裂。
3、柱设计：1）混凝土设计规范10.3.1条1款：纵筋配筋率不宜大于5﹪，10.3.2条4款：纵筋配筋率大于3﹪时对箍筋直径、间距、弯钩有要求，也可焊成封闭环式，11.1.13条：抗震设计时不应大于5﹪；高规6.4.4条3款：不宜大于5﹪、不应大于6﹪，抗震设计时不应大于5﹪，6.4.9条4款同混凝土规范10.3.2条4款，但未要求箍筋可焊成封闭环式。
2）纵筋净间距应≥50mm，抗震设计时，截面尺寸大于400mm的柱，纵筋间距不宜大于200mm.3）一个截面宜一种直径，宜对称配筋，方便施工，自己设计也简单；钢筋直径不宜上大下小。
建筑抗震设计第5章钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计
２. 框架－抗震墙结构布置 框架－抗震墙结构是由框架和抗震墙结合而共同工作的结构 体系，兼有框架和抗震墙两种结构体系的优点。既具有较大的空 间，又具有较大的抗侧刚度。多用于10～20层的房屋。
框架－抗震墙结构布置的关键问题是 抗震墙的布置，其基本原则是： ① 抗震墙在结构平面的布置应对称均匀， 避免结构刚心与质心有较大的偏移。 ②抗震墙应沿结构的纵横向设置，且纵横 向抗震墙宜相互联合组成 T 形、Ｌ 形、 框架一抗震墙结构 平面布置示意 十字形等刚度较大的截面，以提高抗震墙 的利用效率。 ③ 抗震墙宜贯通全高，沿竖向截面不宜有较大突变，以保证结构 竖向的刚度基本均匀。
常见框架柱网 (a)方格式柱网 (b）内廊式柱网 地震区的框架结构，应设计成延性框架，遵守“强柱弱梁”、 “强剪弱弯”、强节点、强锚固等设计原则。 在确定框架结构结构方案的同时，应初步确定框架梁柱的截 面尺寸和材料强度等级。 框架结构中，非承重墙体的材料、选型和布置，应根据烈度、 房屋高度、建筑体型、结构层间变形、墙体抗侧力性能的利用等因 素，经综合分析后确定。应优先采用轻质墙体材料，刚性非承重墙 体的布置，在平面和竖向的布置宜均匀对称，避免形成薄弱层或短 柱。
二、框架填充墙的震害 砌体填充墙刚度大而承载力低， 首先承受地震作用而遭破坏。一般 7度即出现裂缝，8度和8度以上地 震作用下，裂缝明显增加，甚至部 分倒塌，一般是上轻下重，空心砌 体墙重于实心砌体墙，砌块墙重于 砖墙。
框架-剪力墙结构上部较严 重，框架结构下部震害严重。
填充墙破坏的主要原因是：墙体受剪承载力低，变形能力小， 墙体与框架缺乏有效的拉结，在往复变形时墙体易发生剪切破坏和 散落。
三、 抗震等级 地震作用下，钢筋混凝土结构的地震反应有下列特点： 1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高； 地震作用与烈度、场地等有关，从经济角度考虑，对不同 烈度、场地结构的抗震要求不同。 2、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能； 3、房屋越高，地震反应越大，抗震要求越高。
框架结构设计
框架柱轴压比
c限值
抗震等级
结构类型
一级
二级
三级
框架 板柱－剪力墙、框架－剪力墙、 框架－核心筒、筒中筒 部分框支剪力墙
0.70
0.80
0.90
0.75
0.85
0.95
0.60
0.70
－
6、构件截面抗弯刚度（EI）计算
在进行框架的内力和位移计算时，现浇楼板、上有现浇叠合层的预制楼
板和楼板虽无现浇叠合层但为拉开预制板板缝且有配筋的装配整体叠合梁， 均可考虑梁的翼缘（楼板）作用。增大梁的惯性矩。此时框架梁的惯性矩可
框架梁的跨度一般取顶层柱轴线之间的距离；当上下层柱截 面尺寸有变化时，一般以最小截面的形心线来确定，即取顶层柱 中心线的间距。 框架柱的层高即框架柱的长度可取相应的建筑层高，即取本 层楼面至上层楼面的高度，但底层的层高则应取基础顶面到二层 楼板顶面之间的距离。
4、梁截面尺寸的估算
A、框架梁截面尺寸应根据承受竖向荷载大小、跨度、抗震设防烈度。混 凝土强度等级等诸多因素综合考虑确定。 B、在一般荷载情况下 框架梁截面高度：h=（1/10~1/12）L0，且不小于400，也不宜大于1/4净跨; 梁的宽度：b=(1/2-1/3)h，且不应小于200mm。为了降低楼层高度，或便
（a）原始框架结构 框架的分层图
（b）单层开口则架（框架）
3、分层法的具体计算步骤
（1）将框架分层，各层梁跨度及柱高与原结构相同，假定柱端为固定端；
（2）计算梁柱线刚度：内力计算时所有构件均采用弹性刚度。除底层外，其余
各层柱线刚度乘以0.9倍的修正系数；（以消除将柱远端视为固定端所造成的影 响）；
于通风管道等通行，必要时可设计成宽度较大的扁梁，此时应根据荷载及跨度
框架结构设计
1.前言20世纪90年代以后，随着我国钢材量的不断提高，钢一混凝土组合结构在建筑行业得到了迅速发展，随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在结构设计中遇到的各种难题也日益增多，因而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点。
2.框架结构方案构思时应考虑以下几点1.结构的传力路线应简捷明了。
在荷载作用下，结构的传力路线越短、越直接，结构的工作效能越高，…所耗费的建材也就越少。
2.从力学观点看，在民用和公共建筑的平面布局中，应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距（或近似于等距）布置，这样可以相应减少边跨柱距，也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距，可以使各跨梁截面趋于一致，而提高结构的整体刚度。
3.结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。
3.应从概念设计上着手注意几个问题1.关于强柱弱梁节点。
这是为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。
强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键控制措施。
柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。
因此，当建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。
验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。
梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。
注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。
2.关于“强剪弱弯”措施：强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。
第五章1-框架结构设计
5.2框架结构在竖向荷载作用下的近似计算
一、分层法 1.基本假定
（ 1 ）在竖向荷载作用下，多层多跨框
架的侧移极小，可忽略不计；
（ 2 ）每层梁上的荷载对其他各层梁的
影响可以忽略不计。
27
5.2框架结构在竖向荷载作用下的近似计算
按照叠加原理和上述假定，多层多跨框架在竖向荷载 作用下的内力，可以看成是各层竖向荷载单独作用下的内 力的叠加，如图所示：
7.32
36
计算不平衡弯矩
q 3.8kN / m
传力路线明确
梁承担的竖向荷载 ：
恒载 ：自重、面层重、永久设备 活荷载（角平分线分配荷载）按面积分配
15
框架结构计算简图
16
某3层框架结构平面布置与截面尺寸如下图所示，纵向框架主梁截面尺寸为 300mm×800mm；横向框架主梁截面尺寸为300mm×700 mm，走道框架主 梁截面尺寸为300mm×500mm；框架的次梁截面尺寸为300mm×700mm。 柱子1层截面尺寸为600mm×600 mm，计算高度为5.13m；2~3层截面尺寸 为500mm×500mm，柱子计算高度为4.2m。梁、板采用C30混凝土 （Ec=3.0×104N/mm2），柱子采用C35混凝土（Ec=3.15×104N/mm2）；各 楼面荷载设计值为3.06 KN/m2 。 17
4
5.1 计算基本假定
(2) 楼板平面内无限刚性假定 在大多数情况下，都可假定楼板在其自身平 面内无限刚性，不能变形，而在平面外则刚度为 零。因而楼板经常作为若干个平面结构之间的联 系，使这些平面结构在水平荷载作用下同一楼层 处的侧移都相等(无扭转时)，或侧移分布成直线 关系(有扭转时)。楼板的这种作用称为“水平位 移协调” ( 注意这些平面结构的竖向变形是独立 的，互不相关的)。
建筑结构第五章
设缝的缺点：
地震作用时，防震缝两侧的房屋很容易发生碰幢而造成震害。
5.1 概述
高层建筑设防震缝情况： 1）平面长度和突出部分尺寸超出表5-6的限值，而又没
采取加强措施。
2）各部分结构刚度、荷载或质量相差悬殊，而又没采取有 效措施。
3）房屋有较大错层时。
5.1 概述
设置防震缝的要求：
1）防震缝最小宽度 框架结构：高度≤15ｍ时，取70mm；＞15ｍ时，每增加2~5m，加宽20mm；
5.1 概述
沉降缝不但应贯通上部结构，而且应贯通基础本身。
设置沉降缝后，上部结构应在缝的两侧分别布置抗
侧力结构，形成双梁、双柱和双墙的现象。
5.1 概述
一般地，对建筑结构各部分不均匀沉降采取“放”、“抗”、
“调”方法来处理。 放——即设沉降缝，让各部分自由沉降，互不影响；
抗——即采用端承桩或利用刚度很大的基础来抵抗沉降差
可塑性，其造价较低，其缺点是构件断面大、自重大。
2. 高层建筑的受力特点 高层建筑结构要同时承受竖向荷载和水平作用（即风荷载、
水平地震作用）。
在多层建筑结构中，水平作用产生的荷载效应逐渐增大；在 高层建筑结构中，水平作用将成为控制因素。
5.1 概述
（a）轴力与高度的关系；（b)弯矩与高度的关系；（c）侧向位移与高度的关系
V y ,i
Vy ,i 0.8Vy ,i 1
5.1 概述
4）抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上、下连续贯通。
5.1 概述
5）当结构上部楼层相对于下部楼层有收进、或外挑时，应 满足： ①当上部楼层有收进，且 H1/H之比大于 0.2 时，B1不宜小 于B的 0.75 倍； ②当上部楼层有外挑时，B不宜小于上部楼层水平尺寸B1 的0.9倍，且水 平外挑尺寸a不宜大于4m。
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第5章 框架结构设计
[例5.4-1] 图5.4.12（a ）所示为两层两跨框架，图中括号内的数字表示杆件的相对线刚度值（i /108）。
试用D 值法计算该框架结构的内力。
[解]（1）按式（5.4.1）计算层间剪力
V 2 = 100kN ；V 1 = 100+80 = 180kN （2）按式（5.4.4）计算各柱的侧向刚度，其中c α按式（5.4.5）（对第2层柱）或式（5.4.6）（对第1层柱）计算，K 按表5.4.1所列的相应公式计算。
计算过程及结果见表5.4.2。
（3）根据表5.4.2所列的D ij 及ΣD ij 值，按式（5.4.2）计算各柱的剪力值V ij 。
计算过程及结果见表5.4.3。
（4）按式（5.4.9）确定各柱的反弯点高度比，然后按式（5.4.14）计算各柱上、下端的弯矩值。
计算过程及结果见表5.4.3。
表5.4.2 柱侧向刚度计算表
注：表中剪力的量纲为kN ；弯矩的量纲为kN ·m 。
根据图5.4.12（a ）所示的水平力分布，确定y n 时可近似地按均布荷载考虑；本例中y 1=0；对第
1层柱，因8.05.4/6.32==α，所以y 2为负值，但由2α及表5.4.2中的相应K 值，查附表2.5得y 2=0；对第2层柱，因0.125.16.3/5.43>==α，所以y 3为负值，但由3α及表5.4.2中的相应K 值，查附
表2.5得y 3=0。
由此可知，附表中根据数值大小及其影响，已作了一定简化。
（5）按式（5.4.15）计算梁端弯矩，再由梁端弯矩计算梁端剪力，最后由梁端剪力计算柱轴力。
计算过程及结果见表5.4.4。
框架弯矩图见图5.4.12（b ）。
表5.4.4 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算表
注：1. 表中梁端弯矩、剪力均以绕梁端截面顺时针方向旋转为正；柱轴力为以受压为正。
2. 本表中的l
M
b 及r
b
M系分别表示同一梁的左端弯矩及右端弯矩。
小结
（1）框架结构是多、高层建筑的一种主要结构形式。
结构设计时，需首先进行结构布置和拟定梁、柱截面尺寸，确定结构计算简图，然后进行荷载计算、结构分析、内力组合和截面设计，并绘制结构施工图。
（2）竖向荷载作用下框架结构的内力可用分层法、弯矩二次分配法等近似方法计算。
分层法在分层计算时，将上、下柱远端的弹性支承改为固定端，同时将除底层外的其他各层柱的线刚度乘以系数0.9，相应地柱的弯矩传递系数由1/2改为1/3，底层柱和各层梁的线刚度不变且其弯矩传递系数仍为1/2。
弯矩二次分配法是先对各节点的不平衡弯矩都进行分配（其间不传递），然后对各杆件的远端进行传递。
分层法和弯矩二次分配法的计算精度较高，可用于工程设计。
（3）水平荷载作用下框架结构内力可用D值法、反弯点法等简化方法计算。
其中D值法的计算精度较高，当梁、柱线刚度比大于3时，反弯点法也有较好的计算精度。
（4）D值是框架结构层间柱产生单位相对侧移所需施加的水平剪力，可用于框架结构的侧移计算和各柱间的剪力分配。
D值是在考虑框架梁为有限刚度、梁柱节点有转动的前提下得到的，故比较接近实际情况。
影响柱反弯点高度的主要因素是柱上、下端的约束条件。
柱两端的约束刚度不同，相应的柱端转角也不相等，反弯点向转角较大的一端移动，即向约束刚度较小的一端移动。
D值法中柱的反弯点位置就是根据这种规律确定的。
（5）在水平荷载作用下，框架结构各层产生层间剪力和倾覆力矩。
层间剪力使梁、柱产生弯曲变形，引起的框架结构侧移曲线具有整体剪切型变形特点；倾覆力矩使框架柱（尤其是边柱）产生轴向拉、压变形，引起的框架结构侧移曲线具有整体弯曲型变形特点。
当框架结构房屋较高或其高宽比较大时，宜考虑柱轴向变形对框架结构侧移的影响。
思考题
（1）框架结构的承重方案有几种？各有何特点和应用范围？
（2）框架结构的梁、柱截面尺寸如何确定？应考虑哪些因素？
（3）怎样确定框架结构的计算简图？当各层柱截面尺寸不同且轴线不重合时应如何考虑？
（4）简述分层法和弯矩二次分配法的计算要点及步骤。
（5）D值的物理意义是什么？影响因素有哪些？具有相同截面的边柱和中柱的D值是否相同？具有相同截面及柱高的上层柱与底层柱的D值是否相同（假定混凝土弹性模量相同）？
（6）有一空间框架结构，假定楼盖的平面内刚度无穷大，用D值法分配层间剪力。
先将层间剪力分配给每一榀平面框架，再分配到各平面框架的每根柱；或者用每根柱的D值与层间全部柱的∑D的比值将层间剪力直接分配给每根柱。
这两种方法的计算结果是否相同？为什么？
（7）水平荷载作用下框架柱的反弯点位置与哪些因素有关？试分析反弯点位置的变化规律与这些因素的关系。
如果与某层柱相邻的上层柱的混凝土弹性模量降低了，该层柱的反弯点位置如何变化？此时如何利用现有表格对标准反弯点位置进行修正？
（8）水平荷载作用下框架结构的侧移由哪两部分组成？各有何特点？为什么要进行侧移验算？如何验算？
（9）如何确定框架结构梁、柱内力组合的设计值？
（10）框架梁、柱及节点各有哪些构造要求？
习题
1．习题1图所示框架结构，各跨梁跨中均作用竖向集中荷载P=100kN。
各层柱截面均为400mm ×400mm；各层梁截面相同：左跨梁300mm×700mm，右跨梁300mm×500mm。
各层梁、柱混凝土强度等级均为C25。
试分别用分层法和弯矩二次分配法计算该框架梁、柱的弯矩，并与矩阵位移法的计算结果进行比较。
矩阵位移法的计算结果标注在该图中各杆上，均标注在各截面受拉纤维一侧。
2．已知框架结构同习题1，试用D值法计算该框架在习题2图所示水平荷载作用下的内力及侧移，并与矩阵位移法的计算结果进行比较。
矩阵位移法的弯矩值计算结果标注在截面受拉纤维一侧，柱左、右侧的弯矩值分别表示该层柱上、下端的弯矩值。