混凝土结构下册第3章钢筋混凝土框架结构设计.ppt

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1、第第 三三 章章钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构本本章章目目录录3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法3.3水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算3.4荷载效应组合原则荷载效应组合原则3.5框架结构的设计框架结构的设计 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 框架结构是多高层建筑的一种主要结构形式。在学习过框架结构是多高层建筑的一

2、种主要结构形式。在学习过程中应了解框架结构体系选择方法、结构布置原则及计算简程中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，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，水平荷载作用下框架内力分析的反弯点法和水平荷载作用下框架内力分析的反弯点法和D D值法等内力和值法等内力和变形的近似计算方法。要领会荷载效应组合的原则、构件截变形的近似计算方法。要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。面设计的方法及框架结构的构造要求。本章提要本章提要 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢

3、筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 1.1.框架结构的组成框架结构的组成 钢筋混凝土框架结构，是指由钢筋混凝土横梁、纵梁、钢筋混凝土框架结构，是指由钢筋混凝土横梁、纵梁、柱和基础等构件所组成的结构，横梁和立柱通过节点连为柱和基础等构件所组成的结构，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。墙体不承重，内、一体，形成承重结构，将荷载传至基础。墙体不承重，内、外墙只起分隔和围护作用，见下图。外墙只起分隔和围护作用，见下图。钢筋混凝土框架结构已广泛应用于电子、轻工、食品、钢筋混凝土框架结构已广泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。化工等多层厂房和

4、住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活，能够获得较大这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活，能够获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同房屋造型。的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同房屋造型。一、框架结构体系一、框架结构体系3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构图图3.1框架结构图框架结构图(a)平面图；平面图；(b)-剖面图剖面图一、框架结构体系一、框架结构体系3.1框

5、架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构2.框架结构的种类框架结构的种类 按施工方法的不同，框架可分为整体式、装配式和装配按施工方法的不同，框架可分为整体式、装配式和装配整体式三种。整体式三种。一、框架结构体系一、框架结构体系整体式框架整体式框架也称全现浇框架，其优点是整体性好，建筑布也称全现浇框架，其优点是整体性好，建筑布置灵活，有利于抗震，但工程量大，模板耗费多，工期长。置灵活，有利于抗震，但工程量大，模板耗费多，工期长。

6、装配式框架装配式框架的构件全部为预制，在施工现场进行吊装和连的构件全部为预制，在施工现场进行吊装和连接。其优点是节约模板，缩短工期，有利于施工机械化。接。其优点是节约模板，缩短工期，有利于施工机械化。装配整体式框架装配整体式框架是将预制梁、柱和板现场安装就位后，在是将预制梁、柱和板现场安装就位后，在构件连接处浇捣混凝土，使之形成整体。其优点是，省去构件连接处浇捣混凝土，使之形成整体。其优点是，省去了预埋件，减少了用钢量，整体性比装配式提高，但节点了预埋件，减少了用钢量，整体性比装配式提高，但节点施工复杂。施工复杂。3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框

7、架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构一、框架结构体系一、框架结构体系3.3.框架结构布置方案框架结构布置方案 框架结构是由若干个平面框架通过连系梁的连接而形成框架结构是由若干个平面框架通过连系梁的连接而形成的空间结构体系。的空间结构体系。在这个体系中，平面框架是基本的承重结构，按其布置在这个体系中，平面框架是基本的承重结构，按其布置方向的不同，框架体系可以分为下列三种：方向的不同，框架体系可以分为下列三种：（1）横向框架承重方案横向框架承重方案在这种布置方案中，主在这种布置方案中，主要承重框架

8、沿房屋的横向布要承重框架沿房屋的横向布置。沿房屋的纵向设置板和置。沿房屋的纵向设置板和连系梁，见右图。连系梁，见右图。图图3.2框架结构图框架结构图3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构一、框架结构体系一、框架结构体系3.3.框架结构布置方案框架结构布置方案 框架结构是由若干个平面框架通过连系梁的连接而形成框架结构是由若干个平面框架通过连系梁的连接而形成的空间结构体系。的空间结构体系。在这个体系中，平面框架是基本的承

9、重结构，按其布置在这个体系中，平面框架是基本的承重结构，按其布置方向的不同，框架体系可以分为下列三种：方向的不同，框架体系可以分为下列三种：（2 2）纵向框架承重方案纵向框架承重方案在这种布置方案中，主要承在这种布置方案中，主要承重框架沿房屋的纵向布置。重框架沿房屋的纵向布置。沿房屋的横向设置板和连系沿房屋的横向设置板和连系梁，见右图。梁，见右图。图图3.3框架结构图框架结构图3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构一

10、、框架结构体系一、框架结构体系3.3.框架结构布置方案框架结构布置方案 框架结构是由若干个平面框架通过连系梁的连接而形成框架结构是由若干个平面框架通过连系梁的连接而形成的空间结构体系。的空间结构体系。在这个体系中，平面框架是基本的承重结构，按其布置在这个体系中，平面框架是基本的承重结构，按其布置方向的不同，框架体系可以分为下列三种：方向的不同，框架体系可以分为下列三种：（3）纵横向框架混合承重方案纵横向框架混合承重方案在这种布置方案中，主要承在这种布置方案中，主要承重框架沿房屋的纵、横向布置，重框架沿房屋的纵、横向布置，见右图。见右图。图图3.4框架结构图框架结构图3.1框架结构体系及布置框架

11、结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构二、变形缝二、变形缝 在初步设计阶段，确定结构方案在初步设计阶段，确定结构方案 ，进行结构平面布，进行结构平面布置时，除了要考虑梁、柱、墙等结构构件的布置外，还置时，除了要考虑梁、柱、墙等结构构件的布置外，还要考虑是否要设置变形缝。用变形缝将房屋分成若干独要考虑是否要设置变形缝。用变形缝将房屋分成若干独立的部分，可以消除结构不规则、收缩和温度应力、不立的部分，可以消除结构不规则、收缩和温度应力、不均匀沉降对

12、结构的有害影响。均匀沉降对结构的有害影响。变形缝有变形缝有沉降缝、伸缩缝、防震缝沉降缝、伸缩缝、防震缝。3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 为防止地基不均匀或房屋层数和高度相差很大引起房为防止地基不均匀或房屋层数和高度相差很大引起房屋开裂而设的缝称为屋开裂而设的缝称为沉降缝沉降缝。沉降缝不但上部结构要断开，基础也要断开。沉降缝不但上部结构要断开，基础也要断开。抗震设防的结构，沉降缝的宽度应符合防震缝最小宽抗震设防

13、的结构，沉降缝的宽度应符合防震缝最小宽度的要求。度的要求。1.1.沉降缝沉降缝二、变形缝二、变形缝3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 在建筑物的下列部位宜设置沉降缝：在建筑物的下列部位宜设置沉降缝：土层变化较土层变化较大处；大处；地基基础处理方法不同处；地基基础处理方法不同处；房屋在高度、重房屋在高度、重量、刚度有较大变化处；量、刚度有较大变化处；建筑平面的转折处；建筑平面的转折处；新建新建部分与原有建筑的交界处

14、。部分与原有建筑的交界处。沉降缝由于是从基础断开，缝两侧相邻框架的距离可沉降缝由于是从基础断开，缝两侧相邻框架的距离可能较大，给使用带来不便，此时可利用挑梁或搁置预制梁、能较大，给使用带来不便，此时可利用挑梁或搁置预制梁、板的方法进行建筑上的闭合处理。板的方法进行建筑上的闭合处理。二、变形缝二、变形缝(a)设挑梁（板）；设挑梁（板）；(b)设预制板（梁）设预制板（梁）图图3.53.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构二

15、、变形缝二、变形缝3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置沉降缝的处理：沉降缝的处理：设置沉降缝后，上部结构应在缝的两侧分别布置抗侧力设置沉降缝后，上部结构应在缝的两侧分别布置抗侧力结构，形成所谓双梁、双柱和双墙的现象。但将导致其他问结构，形成所谓双梁、双柱和双墙的现象。但将导致其他问题，如建筑立面处理困难、地下室渗漏不容易解决等。一般题，如建筑立面处理困难、地下室渗漏不容易解决等。一般地，建筑物各部分不均匀沉降差大体上有三种方法来处理：地，建筑物各部分不均匀沉降差大体上有三种方法来处理：混凝土结构混凝土结构混凝土结构混

16、凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构二、变形缝二、变形缝3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置放放设沉降缝，让各部分自由沉降，互不影响，避免出设沉降缝，让各部分自由沉降，互不影响，避免出现由于不均匀沉降时产生的内力。现由于不均匀沉降时产生的内力。采用采用“放放”的方法在结构设计时比较方便，但将导致建的方法在结构设计时比较方便，但将导致建筑、设备、施工各方面的困难。筑、设备、施工各方面的困难。抗抗采用端承桩或利用刚度很大的基础。前者由坚硬采用端承桩或利用刚度很大的基础。前者由坚硬的基岩或

17、砂卵石层来尽可能避免显著的沉降差；后者则用基的基岩或砂卵石层来尽可能避免显著的沉降差；后者则用基础本身的刚度来抵抗沉降差。础本身的刚度来抵抗沉降差。采用采用“抗抗”的方法不设缝，基础材料用量多，不经济。的方法不设缝，基础材料用量多，不经济。混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构二、变形缝二、变形缝3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置调调在设计与施工中采取措施，调整各部分沉降，在设计与施工中采取措施，调整各部分沉降，减少其差异，降低由沉降差产生的内力。减少

18、其差异，降低由沉降差产生的内力。采用采用“调调”的方法，采用介于两者之间的办法，调的方法，采用介于两者之间的办法，调整各部分沉降差，在施工过程中留出后浇带作为临时沉整各部分沉降差，在施工过程中留出后浇带作为临时沉降缝，等到各部分结构沉降基本稳定后再连为整体。降缝，等到各部分结构沉降基本稳定后再连为整体。混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构二、变形缝二、变形缝3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置通常有以下通常有以下“调调”的方法不设永久性沉降缝：的方法不

19、设永久性沉降缝：调调整整地地基基上上压压力力主主楼楼和和裙裙房房采采用用不不同同的的基基础础形形式式；调调整整地基上压力，使各部分沉降基本均匀一致，减少沉降差；地基上压力，使各部分沉降基本均匀一致，减少沉降差；调调整整施施工工顺顺序序施施工工先先主主楼楼，后后裙裙房房；主主楼楼工工期期较较长长、沉沉降降大大，待待主主楼楼基基本本建建成成，沉沉降降基基本本稳稳定定后后，再再施施工工裙裙房房，使使后后期沉降基本相近。期沉降基本相近。预预留留沉沉降降差差地地基基承承载载力力较较高高、有有较较多多的的沉沉降降观观测测资资料料、沉沉降降值值计计算算较较为为可可靠靠时时，主主楼楼标标高高定定得得稍稍高高，

20、裙裙房房标标高高定定得得稍稍低，预留两者沉降差，使最后两者实际标高一致。低，预留两者沉降差，使最后两者实际标高一致。混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构二、变形缝二、变形缝 混凝土收缩和温度应力常常会使混凝土结构产生裂缝。混凝土收缩和温度应力常常会使混凝土结构产生裂缝。为了避免收缩裂缝和温度裂缝，房屋建筑可以设置为了避免收缩裂缝和温度裂缝，房屋建筑可以设置伸缩缝伸缩缝。在建筑中，顶层和底层温度应力问题比较严重，容易出现裂在建筑中，顶层和底层温度应力问题比较严重，容易出现裂缝。缝。伸缩缝只设在上部结构，基础可不设伸缩缝。伸缩缝只设

21、在上部结构，基础可不设伸缩缝。钢筋混凝钢筋混凝土框架结构的伸缩缝最大间距见下表。土框架结构的伸缩缝最大间距见下表。2.2.伸缩缝伸缩缝环境条件环境条件框架类别框架类别室内或土中（室内或土中（m）露天（露天（m）装配式装配式7550现浇式现浇式55353.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构二、变形缝二、变形缝 当建筑物平面复杂或房屋各部分刚度、高度和重量当建筑物平面复杂或房屋各部分刚度、高度和重量相差悬殊时，在地震作用

22、下薄弱部位容易造成震害。相差悬殊时，在地震作用下薄弱部位容易造成震害。处理的措施一种是加强各部分的连接，使整个结构处理的措施一种是加强各部分的连接，使整个结构整体性很强。另一种是设置防震缝，将房屋划分成简单整体性很强。另一种是设置防震缝，将房屋划分成简单规则的形态，使每部分成为独立的抗震单元。故在抗震规则的形态，使每部分成为独立的抗震单元。故在抗震设计时，建筑物各部分之间的关系应明确：如分开，则设计时，建筑物各部分之间的关系应明确：如分开，则彻底分开；如相连，连接牢固。彻底分开；如相连，连接牢固。3.3.防震缝防震缝3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置

23、框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构三、框架梁、柱截面尺寸三、框架梁、柱截面尺寸承承受受主主要要竖竖向向荷荷载载的的框框架架主主梁梁，其其截截面面形形式式在在全全现现浇浇的的整整体体式式框框架架中中以以T形形（见见图图3.6(a)）为为多多；在在装装配配式式框框架架中可做成矩形、中可做成矩形、T形、梯形和花篮形（见图形、梯形和花篮形（见图3.6(b)(g)）等。）等。不不承承受受主主要要竖竖向向荷荷载载的的连连系系梁梁，其其截截面面形形式式常常用用T形形、形、矩形、形、矩形、形、形、L形等，

24、见图形等，见图3.7。框架柱的截面形式一般为矩形或正方形。框架柱的截面形式一般为矩形或正方形。1.1.梁、柱截面的形状梁、柱截面的形状3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构三、框架梁、柱截面尺寸三、框架梁、柱截面尺寸图图3.6框架横梁截面形式框架横梁截面形式图图3.7框架连系梁截面形式框架连系梁截面形式3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置

25、混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构三、框架梁、柱截面尺寸三、框架梁、柱截面尺寸2.2.梁、柱截面尺寸梁、柱截面尺寸 （1 1）框架梁）框架梁 梁截面尺寸可参考受弯构件来初步确定。梁高梁截面尺寸可参考受弯构件来初步确定。梁高h hb b一般可取一般可取(1/8-1/12)l(1/8-1/12)lb b(l(lb b为梁的计算跨度），梁净跨与截面高度之比为梁的计算跨度），梁净跨与截面高度之比不宜小于不宜小于4 4。梁的宽度。梁的宽度b bb b=(1/2-1/3)h=(1/2-1/3)hb b，一般不宜小于，一般不宜小于200mm

26、200mm。选择梁截面尺寸还应符合规定的模数要求。选择梁截面尺寸还应符合规定的模数要求。（2 2）框架柱）框架柱 柱截面的宽度柱截面的宽度b bc c和高度和高度h hc c一般取（一般取（1/15-1/20)1/15-1/20)层高。为了层高。为了提高框架抗水平力的能力，矩形截面的提高框架抗水平力的能力，矩形截面的h hc c/b/bc c不宜大于不宜大于3 3，柱截，柱截面的边长不宜小于面的边长不宜小于250mm250mm。3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)

27、第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构三、框架梁、柱截面尺寸三、框架梁、柱截面尺寸 3.3.梁截面的惯性矩梁截面的惯性矩 框架结构内力和位移计算中，需要计算量的抗弯刚度，在框架结构内力和位移计算中，需要计算量的抗弯刚度，在初步确定梁的截面尺寸后，可按材料力学方法计算梁截面惯性初步确定梁的截面尺寸后，可按材料力学方法计算梁截面惯性矩。由于楼板作为框架梁的翼缘参与工作，使得梁的刚度有所矩。由于楼板作为框架梁的翼缘参与工作，使得梁的刚度有所提高，为了简化计算，作如下规定：提高，为了简化计算，作如下规定：图图3.8框架结构的刚度取值框架结构的刚度取值（1）对现浇楼面的整体框架，中部框架梁对

28、现浇楼面的整体框架，中部框架梁I=2I0；边框架；边框架梁梁I=1.5I0。其中。其中I0为矩形截面梁的惯性矩（图为矩形截面梁的惯性矩（图3.8(a)。3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构三、框架梁、柱截面尺寸三、框架梁、柱截面尺寸 3.3.梁截面的惯性矩梁截面的惯性矩 框架结构内力和位移计算中，需要计算量的抗弯刚度，在框架结构内力和位移计算中，需要计算量的抗弯刚度，在初步确定梁的截面尺寸后，可按材料力学方法计算梁

29、截面惯性初步确定梁的截面尺寸后，可按材料力学方法计算梁截面惯性矩。由于楼板作为框架梁的翼缘参与工作，使得梁的刚度有所矩。由于楼板作为框架梁的翼缘参与工作，使得梁的刚度有所提高，为了简化计算，作如下规定：提高，为了简化计算，作如下规定：图图3.8框架结构的刚度取值框架结构的刚度取值（2）对做整浇层的装配整体式框架，中部框架梁）对做整浇层的装配整体式框架，中部框架梁I=1.5I0；边框架梁边框架梁I=1.2I0（图（图3.8(b)。3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)

30、第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 3.3.梁截面的惯性矩梁截面的惯性矩 框架结构内力和位移计算中，需要计算量的抗弯刚度，在框架结构内力和位移计算中，需要计算量的抗弯刚度，在初步确定梁的截面尺寸后，可按材料力学方法计算梁截面惯性初步确定梁的截面尺寸后，可按材料力学方法计算梁截面惯性矩。由于楼板作为框架梁的翼缘参与工作，使得梁的刚度有所矩。由于楼板作为框架梁的翼缘参与工作，使得梁的刚度有所提高，为了简化计算，作如下规定：提高，为了简化计算，作如下规定：图图3.8框架结构的刚度取值框架结构的刚度取值三、框架梁、柱截面尺寸三、框架梁、柱截面尺寸 （3 3）对装配式楼盖，梁的惯性矩可按

31、本身的截面计算，）对装配式楼盖，梁的惯性矩可按本身的截面计算，I=II=I0 0（图（图3.8(c)3.8(c)）。）。3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构四、框架结构计算简图四、框架结构计算简图 框架结构是由横向框架和纵向框架组成的空间结构。框架结构是由横向框架和纵向框架组成的空间结构。为了简化计算，通常忽略它们之间的空间联系，而将空间为了简化计算，通常忽略它们之间的空间联系，而将空间结构体系简化为横向和纵向平面

32、框架计算，并取出单独的一榀结构体系简化为横向和纵向平面框架计算，并取出单独的一榀框架作为计算单元，该单元承受的荷载如图框架作为计算单元，该单元承受的荷载如图3.93.9中阴影部分所示。中阴影部分所示。图图3.9框架的计算单元框架的计算单元3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构3.1框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置框架结构体系及布置四、框架结构计算简图四、框架结

33、构计算简图 在计算简图中，框架节点多为刚接，柱子下端在基础顶面，在计算简图中，框架节点多为刚接，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。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（图等截面轴线取截面形心位置（图3.10(a)3.10(a)），当上下柱截面尺寸），当上下柱截面尺寸不同时，则取上层柱形心线作为柱轴线（图不同时，则取上层柱形心线作为柱轴线（图3.10(b)3.10(b)）。）。图图3.103.10框架柱轴线位置框架柱轴线位置 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混

34、凝土框架结构 1.1.多多层层多多跨跨框框架架在在一一般般竖竖向向荷荷载载作作用用下下，侧侧移移是是比比较较小的，可作为无侧移框架按力矩分配法进行内力分析；小的，可作为无侧移框架按力矩分配法进行内力分析；2.2.各层荷载对其他层杆件内力影响不大。各层荷载对其他层杆件内力影响不大。因因此此，在在近近似似方方法法中中，可可将将多多层层框框架架简简化化为为单单层层框框架架，即分层作力矩分配计算。即分层作力矩分配计算。一、一、多层多跨框架的变形与内力特点多层多跨框架的变形与内力特点3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向

35、荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 侧侧移移忽忽略略不不计计，可可作作为为无无侧侧移移框框架架按按力力矩矩分分配配法法进行内力分析；进行内力分析；各层荷载对其他层杆件内力影响忽略不计。各层荷载对其他层杆件内力影响忽略不计。因因此此，每每层层梁梁上上的的荷荷载载只只在在该该层层梁梁及及与与该该层层梁梁相相连连的柱上分配和传递。的柱上分配和传递。二、二、分层法的基本假定分层法的基本假定3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向

36、荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 1.1.将多层框架简化为单层框架，分层作力矩分配计算；将多层框架简化为单层框架，分层作力矩分配计算；三、三、分层法的要点分层法的要点3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 2

37、.2.分分层层计计算算所所得得梁梁弯弯矩矩即即为为最最后后弯弯矩矩；上上下下两两层层计计算算所所得同一根柱子的内力叠加，得到柱子内力。得同一根柱子的内力叠加，得到柱子内力。3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法三、三、分层法的要点分层法的要点 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 计计算算时时假假定定上上、下下柱柱的的远远端端是是固固定定的的，这这与与实实际际不不符符，因因而而，除除底底层层外外

38、，可可以以将将上上层层各各柱柱线线刚刚度度乘乘以以0.90.9加加以以修修正正，梁的刚度不变。梁的刚度不变。3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法三、三、分层法的要点分层法的要点1.01.01.01.01.01.00.91.01.00.90.90.90.90.91.01.01.01.01.01.00.91.01.00.90.90.90.90.9 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构计计算算和和确

39、确定定梁梁、柱柱弯弯矩分配系数和传递系数。矩分配系数和传递系数。按按修修正正后后的的刚刚度度计计算算各各节节点点周周围围杆杆件件的的杆杆端端分分配配系系数数。所所有有上上层层柱柱的的传传递递系系数数取取13，底底层层柱柱的的传传递递系系数数取取12。3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法三、三、分层法的要点分层法的要点1/31/21/31/31/31/31/31/21/21/21/21/21/21/21/2 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)

40、第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 1.1.计算各层梁上竖向荷载值和梁的固端弯矩；计算各层梁上竖向荷载值和梁的固端弯矩；2.2.将框架分层，各层梁跨度及柱高与原结构相同，柱将框架分层，各层梁跨度及柱高与原结构相同，柱端假定为固端；端假定为固端；3.3.计算梁、柱线刚度；计算梁、柱线刚度；4.计算和确定梁、柱弯矩分配系数和传递系数；计算和确定梁、柱弯矩分配系数和传递系数；5.按力矩分配法计算单层梁、柱弯矩；按力矩分配法计算单层梁、柱弯矩；6.将分层计算得到的、但属于同一层柱的柱端弯矩叠加将分层计算得到的、但属于同一层柱的柱端弯矩叠加得到柱的弯矩。得到柱的弯矩。四、四、分层法的计算

41、步骤分层法的计算步骤3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 有有现现浇浇楼楼面面的的梁梁，宜宜考考虑虑楼楼板板的的作作用用：每每侧侧可可取取板板厚厚6 6倍倍作为楼板的有效作用宽度。作为楼板的有效作用宽度。6h1.梁、柱线刚度的计算梁、柱线刚度的计算:五、五、几点注意几点注意3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计

42、算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法设计中，可近似按下式计算梁的截面惯性矩。设计中，可近似按下式计算梁的截面惯性矩。一边有楼板一边有楼板 两边有楼板两边有楼板 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 一般情况下，分层计算法所得杆端弯矩在各节点不平衡，一般情况下，分层计算法所得杆端弯矩在各节点不平衡，如果需要更精确的结果时，可将节点的不平衡弯矩再进行分配。如果需要更精确的结果时，可将节点的不平衡弯矩再进行分配。2.分层法计算的各梁弯矩为最终弯矩，各柱的最终弯矩为分层法计算的各梁弯

43、矩为最终弯矩，各柱的最终弯矩为与各柱相连的两层计算弯矩叠加。与各柱相连的两层计算弯矩叠加。3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法五、五、几点注意几点注意3.在内力与位移计算中，所有构件均可采用弹性刚度。在内力与位移计算中，所有构件均可采用弹性刚度。4.在竖向荷载作用下，可以考虑两端塑性变形内力重分布在竖向荷载作用下，可以考虑两端塑性变形内力重分布而对梁端负弯矩进行调幅。而对梁端负弯矩进行调幅。调幅系数为：调幅系数为：现浇框架：现浇框架：0.80.9；装配式框架

44、：装配式框架：0.70.8 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 5.5.柱轴力的计算柱轴力的计算 柱柱子子轴轴力力可可由由其其上上柱柱传传来来的的竖竖向向荷荷载载和和本本层层轴轴力力叠叠加加得得到。到。本本层层轴轴力力根根据据与与梁梁的的剪剪力力平衡求得。平衡求得。3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法五、五、几点注意几点注意 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章

45、钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构 6.6.梁端负弯矩减小后，应按平衡条件计算调幅后的跨中梁端负弯矩减小后，应按平衡条件计算调幅后的跨中弯矩。弯矩。梁跨中正弯矩至少应取按简支梁计算的跨中弯矩的一梁跨中正弯矩至少应取按简支梁计算的跨中弯矩的一半。如为均布荷载，则半。如为均布荷载，则3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法五、五、几点注意几点注意 7.7.竖向荷载产生的梁弯矩应先进行调幅，再与风荷载和竖向荷载产生的梁弯矩应先进行调幅，再与风荷载和水平地震作用产生的

46、弯矩进行组合，求出各控制截面的最大、水平地震作用产生的弯矩进行组合，求出各控制截面的最大、最小弯矩值。最小弯矩值。混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构例例3-1用分层计算法用分层计算法作出右图所示框架的作出右图所示框架的弯矩图。图中括号内弯矩图。图中括号内为杆件的线刚度的相为杆件的线刚度的相对值。对值。q=2.8kN/mq=3.8kN/mq=3.4kN/m7.50m5.60m3.80m4.40m(7.63)(10.21)(7.63)(9.53)(12.77)(4.21)(4.21)(4.21)(7.11)(4.84)(3.64)

47、六、六、计算实例计算实例3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构1.将框架分层，各层梁跨度及柱高与原结构相同，柱将框架分层，各层梁跨度及柱高与原结构相同，柱端假定为固端。端假定为固端。解解：3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方

48、法六、六、计算实例计算实例 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构2.计算和确定梁、柱弯矩分配系数和传递系数计算和确定梁、柱弯矩分配系数和传递系数注意：注意：上层各柱线刚度都要先乘以上层各柱线刚度都要先乘以0.9，然后再计算各节点，然后再计算各节点的分配系数。的分配系数。上层各柱远端弯矩等于各柱近梁端弯短的上层各柱远端弯矩等于各柱近梁端弯短的13(即传即传递系数为递系数为13)。底层各柱及各层梁的远端弯矩为近端弯矩的。底层各柱及各层梁的远端弯矩为近端弯矩的12(即传递系数为即传递系数为12)。3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向

49、荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法六、六、计算实例计算实例 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构0.6670.3330.363 0.4720.1750.8640.1360.1860.3840.4660.1220.3070.1560.4130.709 0.0890.202各节点处的分项系数各节点处的分项系数3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载

50、作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法六、六、计算实例计算实例 混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构(下下下下)第三章第三章 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构由结构力学公式可知在均布荷载作用下两端的固端弯矩为由结构力学公式可知在均布荷载作用下两端的固端弯矩为 4.4.按力矩分配法计算单层梁、柱弯矩（如下页图按力矩分配法计算单层梁、柱弯矩（如下页图1 1、2 2所示）。所示）。3.计算梁的固端弯矩计算梁的固端弯矩3.2竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计