框架结构设计.ppt

2.2 框架结构的计算简图
1、计算单元的确定
当框架较规则时，为 了计算简便，常不考虑 结构纵向和横向之间的 空间整体作用，将纵向 框架和横向框架分别按 平面框架进行分析计算。 如图所示：
2、节点的简化 现浇框架结构中，梁、柱的纵向钢筋都将穿过节点
或锚入节点区，节点可视为刚接节点。
3、各跨梁的计算跨度与层高的确定 在结构计算简图中，杆件用其轴线来表示。 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
3、注意事项
（1）考虑抗震设防时不宜采用单跨框架； 单跨框架的耗能能力较弱，超静定次数少，一但柱子出现塑性铰，出现连续
倒塌的可能性很大。
（2）不应采用砌体墙承重与框架结构承重的混合结构 框架结构与砌体结构是两种截然不同的结构体系，两种体系所用的承重材料
完全不同，其抗侧刚度、变形能力等相差很大，若将这两种结构在同一建筑物中 混合使用，又不以抗震缝将其分开，对建筑物的抗震能力将产生很不利的影响。
框架柱轴压比 c限值
结构类型
一级
抗震等级 二级
三级
框架
0.70
0.80
0.90
板柱－剪力墙、框架－剪力墙、 框架－核心筒、筒中筒
0.75
0.85
0.95
部分框Biblioteka Baidu剪力墙
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 按下表取值。
B、在外墙柱子之间，一般有通长的整开间的窗台墙，嵌砌在柱子之间，使柱子 的净高减少很多，形成短柱。地震发生时，墙以上的柱会形成交叉剪切裂缝。因此， 应避免形成短柱。
4、框架结构种类：按施工方法不同分：整体式、装配式、装配整体式 5、框架结构布置：横向承重、纵向承重、纵横双向承重
图 框架结构布置 （a)横向承重框架；（b)纵向承重框架；（c）纵横向承重框架
5、柱截面尺寸的估算
A、按层高估：
框架柱截面高度：h=（1/8~1/14）H，抗震设计时不小
于300mm，H为层高；
柱宽：b=（1~2/3)h；
B、按轴压比估：
框架柱的截面尺寸也可根据轴压比初估，即根据柱支承
的楼层面积由竖向荷载产生的设计轴力，按下列公式进行计
算：
Ac
N
c fc
N (1.1 ~ 1.2)N估
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 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 情况，满足梁的挠度限值。 C、现浇框架梁的混凝土强度等级，一般不低于C20，也不宜大于C40。装 配整体式楼盖叠合梁部分的混凝土强度等级不宜低于C30。
2.3 竖向荷载作用下的框架内力分析---分层法
对框架结构进行内力和位移计算，通常可以把房屋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。框架在结构力学中称为刚架。
刚架的内力计算和位移计算方法很多。比较常用的手算方法有：力矩分配 法、无剪力分配法、迭代法等，均为精确计算法。在实用上更为精确、更省人 力的计算机程序分析法（矩阵位移法）。但是，一些手算的近似计算方法，由 于其简单容易掌握，又能反映刚加受力和变形的基本特点，目前在实际工程中 应用较多，特别是在初步设计需要估算时，手算的近似方法仍为工程师们所常 用。
《高层设计规程》中规定，当活荷载值大于4.0kN/m2时，应需考虑楼面活荷载 的最不利布置引起的梁弯矩的增大。
（2）水平风荷载的计算（P276）
k z s z0
（3）水平地震作用的计算 当多层框架结构高度不超过40米，且质量和刚度沿高
度分布比较均匀时，可采用底部剪力法计算水平地震力， 详见本书第13章。
因此，框架结构考虑抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重的混合方式。其突出屋面的 电梯机房等也不应采用砌体墙承重。
（3）避免砌体填充墙对结构的不利影响
框架结构常采用砌体填充，为了防止填充墙在地震时造成结构破坏，应注意以 下问题：
A、框架结构在上部若干层的填充墙布置较多，而底部墙体较少时，会形成上、 下刚度突变，地震发生时，底部容易破坏，导致房屋倒塌。所以，应避免上、下层 刚度变化很大；
c —柱轴压比限值系数
柱设计轴力可按下式估算：
N估 负荷面积 (12 14)n(KN / m2 )
其中n为柱负荷层数，12-14为框架结构平均设计荷载 （KN/m2)，活荷载大、隔墙多时取大值。
当房屋高度大、层数多、柱距大时，由于单柱轴向力很大， 受轴压比限制而使柱截面尺寸过大，这不仅会加大结构自重和 材料消耗，而且影响建筑使用功能。减小柱截面尺寸通常采用 以下方法：采用高强混凝土、钢管混凝土和型钢混凝土。
第二章 框架结构设计
2.1 结构布置
1、框架结构组成 由梁、柱、节点及基础组成，节点构造十分重要。
图框架结构剖面示意图
(a)多层多跨框架的组成；（b)缺梁的框架
2、结构布置一般原则 （1）高层框架结构应双向布置框架，如下图。
（2）柱网尺寸不宜大于10m*10m；梁柱轴线宜重合在一个平面内； 当梁柱轴线不在一个平面内时，偏心距不宜大于柱截面在该方向边 长的1/4。 （3）如偏心距大于该方向柱宽的1/4时，可采用增设梁的水平加腋等 措施，设置水平加腋后，仍需考虑梁柱偏心不利影响。
楼板
梁部位
预制楼板
现浇楼板
边框架梁
I=1.2I0 I=1.5I0
中框架梁
I=1.5I0 I=2.0I0
I0为梁的实际截面的惯性矩
I0
1 12
bh3
7、荷载计算
竖向荷载 恒荷载——结构自重 活荷载
水平荷载 风荷载 地震荷载
（1）竖向活荷载？P278
A、活荷载最不利布置
在高层民用建筑中，当活荷载为1.5～2.5KN/m2,与恒载及水平荷载产生的内 力相比，它产生的内力比较小，因此，可以不考虑活荷载的不利布置，而采用与 恒载相同的满布方式进行内力计算。为了安全，可以把框架梁的跨中弯矩乘以 1.1～1.2的放大系数。
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。