建筑结构设计多层框架课件.pptx

1、1框架设计4.1 组成与布置组成与布置框架结构是多层房屋的主要结构形式，也是高层建筑的基本结框架结构是多层房屋的主要结构形式，也是高层建筑的基本结构单元。构单元。2框架设计4.1 组成与布置组成与布置4.1.1 框架结构种类按所用材料：按所用材料：混凝土框架结构混凝土框架结构钢框架结构钢框架结构组合框架结构（钢骨混凝土、钢管混凝土）组合框架结构（钢骨混凝土、钢管混凝土）按施工方法：按施工方法：整体式框架（混凝土框架而言）整体式框架（混凝土框架而言）装配式框架装配式框架装配整体式框架（混凝土框架而言）装配整体式框架（混凝土框架而言）4.1 .1种类3装配式混凝土框架预制长柱预制主梁预制槽形板预制

2、卡板装配整体式混凝土框架预制短柱迭合梁装配整体式混凝土框架装配整体式混凝土框架预制长柱4钢框架铰接连接角钢柱梁1111钢框架刚接T形连接件5框架设计4.1 组成与布置组成与布置4.1 .1种类4.1 .2组成组成框架结构由梁、柱连结而成。梁柱一般为刚接，有时为了方便框架结构由梁、柱连结而成。梁柱一般为刚接，有时为了方便施工也有做成铰接或半铰接（半刚接的）。施工也有做成铰接或半铰接（半刚接的）。4.1.2 框架结构组成6框架设计4.1 组成与布置组成与布置4.1.1种类4.1.2组成组成柱截面柱截面实腹式（矩形、箱形、圆形、实腹式（矩形、箱形、圆形、I I形、形、H H形、形、L L形、形、T

3、T形、形、十字形等）十字形等）格构式格构式 （对钢结构而言）（对钢结构而言）梁截面梁截面实腹式（矩形、箱形、实腹式（矩形、箱形、T T形、倒形、倒 L L形、形、I I形、形、H H形、花形、花篮梁等）篮梁等）格构式格构式 （对钢结构而言）（对钢结构而言）7矩形梁矩形梁箱形梁箱形梁倒倒L形梁形梁T形梁形梁花篮梁花篮梁框架设计4.1 组成与布置组成与布置4.1.1种类4.1.2组成组成混凝土梁形式84.1.3 4.1.3 框架结构布置框架结构布置一、柱网布置一、柱网布置典型的柱网有内廊式、等跨式和不等跨式。典型的柱网有内廊式、等跨式和不等跨式。内廊式等跨式框架设计4.1 组成与布置组成与布置4.

4、1.1种类4.1.2组成4.1.3布置布置满足建筑功能的要求满足建筑功能的要求原则9结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避免缺梁抽柱）结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避免缺梁抽柱）框架设计4.1 组成与布置组成与布置4.1.1种类4.1.2组成4.1.3布置布置10二、承重（竖向荷载）框架的布置横向框架承重方案横向框架承重方案纵向布置连系梁。横向抗侧纵向布置连系梁。横向抗侧刚度大。有利采光和通风。刚度大。有利采光和通风。纵向框架承重方案纵向框架承重方案横向布置连系梁。横向抗侧横向布置连系梁。横向抗侧刚度小。有利获得较高净空。刚度小。有利获得较高净空。框架设计4.1 组成与布置组

5、成与布置4.1.1种类4.1.2组成4.1.3布置布置方便施工方便施工11纵横向框架承重方案纵横向框架承重方案两个方向均有较好的抗侧刚度。两个方向均有较好的抗侧刚度。框架承重方案与楼盖布置有关框架承重方案与楼盖布置有关单向板楼盖单向板楼盖双向板楼盖双向板楼盖框架设计4.1 组成与布置组成与布置4.1 .1种类4.1 .2组成4.1 .3布置布置12等效梁等效梁等效梁等效梁无梁楼盖无梁楼盖密肋楼盖密肋楼盖板柱结构框架设计4.1 组成与布置组成与布置4.1 .1种类4.1 .2组成4.1 .3布置布置13四、变形缝设置三、框架的立面布置规则框架规则框架内收内收外挑外挑复式框架复式框架缺梁缺梁抽柱抽

6、柱错层错层框架设计4.1 组成与布置组成与布置4.1.1种类4.1.2组成4.1.3布置布置144.1.4 梁柱截面尺寸的估算混凝土柱混凝土柱根据柱的负荷面积，估算柱在竖向荷载下的轴力根据柱的负荷面积，估算柱在竖向荷载下的轴力2(12 18/)ccNkN mA混凝土梁混凝土梁梁高梁高h h取取l )12/18/1 (；梁宽取；梁宽取h)3/12/1 (取取cNN)4 . 12 . 1 (按轴压构件估算截面积按轴压构件估算截面积cA抗震设计时，取抗震设计时，取cNN)2 . 11 . 1 (要求满足：要求满足：7 . 08 . 09 . 0ccfAN（抗震等级三级）（抗震等级三级）（抗震等级二级

7、）（抗震等级二级）（抗震等级一级）（抗震等级一级）4.1.4尺寸估算尺寸估算框架设计4.1 组成与布置组成与布置4.1.1种类4.1.2组成4.1.3布置cN15钢柱钢柱估算轴力，乘以估算轴力，乘以1.21.21.31.3倍按轴心受压构件估算截面尺寸。倍按轴心受压构件估算截面尺寸。定计算长度、定计算长度、（6060100100）假定长细比假定长细比计算回转半径计算回转半径/0 xxli 根据钢材类别、截面类别和根据钢材类别、截面类别和)/(fNA 根据近似关系根据近似关系/0yyli hix1、biy2、由由A、b、h选择截面尺寸。选择截面尺寸。确定确定b、h4.1 .4尺寸估算尺寸估算框架设

8、计4.1 组成与布置组成与布置4.1 .1种类4.1 .2组成4.1 .3布置纵向框架纵向框架横向框架4.2.1 框架分析模型一、计算单元一、计算单元满足结构均匀、荷满足结构均匀、荷载均匀，可用平面载均匀，可用平面框架代替空间框架。框架代替空间框架。对横向和纵向分别对横向和纵向分别取图示计算单元作取图示计算单元作为分析的对象。为分析的对象。框架设计4.2.1分析模型分析模型4.2 框架结构内力与侧移的近似计算方法4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析二、结构形式、轴线尺寸及截面特征结构形式：梁柱刚接，柱固接于基础结构形式：梁柱刚接，柱固接于基础顶面。顶面。1l2l3l1h2h3h4h轴线尺

9、寸轴线尺寸跨度：等截面柱，截面形心线；变截面柱，较小部分截面形心。跨度：等截面柱，截面形心线；变截面柱，较小部分截面形心。层高：横梁形心线（也可取楼板顶面）层高：横梁形心线（也可取楼板顶面）截面特征截面特征钢柱、砼柱：钢柱、砼柱：0EIEI 钢骨砼柱：取钢骨和砼抗弯刚度之和钢骨砼柱：取钢骨和砼抗弯刚度之和框架设计4.2 .1分析模型分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析对于砼梁对于砼梁整体式楼盖整体式楼盖梁：考虑楼板的作用。梁：考虑楼板的作用。中框架中框架02EIEI 边框架边框架05 . 1 EIEI 装配整体式楼盖装配整体式楼盖中框架中框架05 . 1 EIEI 边框架边框架0

10、2 . 1 EIEI 装配式楼盖装配式楼盖00 . 1 EIEI 对于钢梁，当采用砼楼板时中对于钢梁，当采用砼楼板时中框架乘框架乘1.5，边框架乘，边框架乘1.2；S1Snbc1bc2b0bcehc对于钢骨砼梁取两者抗弯刚度之和。对于钢骨砼梁取两者抗弯刚度之和。也可按组合截面的惯性矩取也可按组合截面的惯性矩取框架设计4.2 .1分析模型分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析19三、荷载三、荷载竖向荷载竖向荷载自重自重楼面活荷载楼面活荷载水平荷载水平荷载风荷载风荷载地震作用地震作用楼面荷载楼面荷载对于双向板，短跨方向梁承受三角形分布对于双向板，短跨方向梁承受三角形分布荷载，长跨方向梁

11、承受梯形分布荷载；荷载，长跨方向梁承受梯形分布荷载；对于单向板则仅短跨方向的梁承受均布荷载；对于单向板则仅短跨方向的梁承受均布荷载；如果存在次梁，框架梁承受次梁传来的集中荷载。如果存在次梁，框架梁承受次梁传来的集中荷载。水平荷载简化为节点荷载水平荷载简化为节点荷载框架设计4.2 .1分析模型分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析ijklmn4.2.2 竖向荷载下的分层法MiMj1/21/2MikMjlMljMki一、基本假定框架没有侧移；框架没有侧移；每一层框架梁上的竖向荷载只对本每一层框架梁上的竖向荷载只对本层的梁及与本层梁相连的框架柱产层的梁及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力

12、，忽略对其它各层梁、生弯矩和剪力，忽略对其它各层梁、柱的影响。柱的影响。二、简化计算模型二、简化计算模型iiiiiiii0.9i0.9i0.9i0.9i0.9i0.9i0.9i0.9i刚度系数：刚度系数：传递系数：传递系数：两端固定两端固定一端固定一端铰接一端固定一端铰接一端固定一端弹簧铰一端固定一端弹簧铰)41 (4ii)475. 0(3iii 49 . 02/103/1框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法分层法多层框架在各层竖向荷载同时作用下的内力，可以分解为一系多层框架在各层竖向荷载同时作用下的内力，可以分解为一系列开口框架进行计算。除

13、底层柱子外，其余各层柱的线刚度乘列开口框架进行计算。除底层柱子外，其余各层柱的线刚度乘以以0.90.9的折减系数，弯矩传递系数取为的折减系数，弯矩传递系数取为1/31/3。框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法分层法三、计算方法用弯矩分配法计算各开口框架的内力；用弯矩分配法计算各开口框架的内力；开口框架梁的内力即为原框架相应层的内力；原框架柱的内力开口框架梁的内力即为原框架相应层的内力；原框架柱的内力需将相邻两个开口框架中相同柱号的内力叠加；需将相邻两个开口框架中相同柱号的内力叠加；内力叠加后对于不平衡弯矩较大的节点，可再作一次分配，内力叠加后

14、对于不平衡弯矩较大的节点，可再作一次分配，但不传递。但不传递。梁柱弯距梁柱弯距框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法分层法23lMbrMblVblVbrqlMMqlVlbrbrb2lMMqlVlbrblb2梁剪力梁剪力框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法分层法24假定梁与柱铰接，于是柱轴力等于简支梁的支座反力。假定梁与柱铰接，于是柱轴力等于简支梁的支座反力。柱轴力柱轴力框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法分层法25CBA12345600045

15、006000360072007200烟台大学某餐厅为两层框架结构，楼屋盖平面结构布置如下图烟台大学某餐厅为两层框架结构，楼屋盖平面结构布置如下图所示，建筑层高为所示，建筑层高为3.0m,基础顶面标高基础顶面标高-0.6m，试确定构件截面，试确定构件截面尺寸，并计算尺寸，并计算2轴框架梁柱在竖向荷载和风荷载标准值下的内轴框架梁柱在竖向荷载和风荷载标准值下的内力力4.2.3 水平荷载下的反弯点法ABABhuABMABMBA反弯点反弯点假定：框架梁的线刚度相对假定：框架梁的线刚度相对框架柱的线刚度为无限大。框架柱的线刚度为无限大。则在忽略柱子轴向变形的情则在忽略柱子轴向变形的情况下，节点的转角为零。

16、况下，节点的转角为零。根据转角根据转角位移方程：位移方程：huiMhuiMABBAABAB66杆件中点的弯矩为零，称为反弯点。杆件中点的弯矩为零，称为反弯点。在工程设计中，底层柱的反弯点取为距基础顶面在工程设计中，底层柱的反弯点取为距基础顶面2/32/3柱高处；柱高处；其余各层柱的反弯点取为柱高的中点。其余各层柱的反弯点取为柱高的中点。一、简化分析模型4.2 .3反弯点法反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法二、计算方法FnFjVj1VjkVjmFnFjF1Vj1VjkVjm1 jujkujmu将框架在某一层将框架在某一层的反弯点切开。

17、的反弯点切开。根据几何条件（忽略梁轴向变形）根据几何条件（忽略梁轴向变形）jjmjkjjuuuuu21求柱剪力求柱剪力mkjknjiiVF1根据平衡条件，根据平衡条件，有有4.2 .3反弯点法反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法当杆件两端发生单位侧移时，杆件内的剪力称为抗侧刚度，用当杆件两端发生单位侧移时，杆件内的剪力称为抗侧刚度，用表示。如果杆件两端没有转角，杆件内的剪力为：表示。如果杆件两端没有转角，杆件内的剪力为：DABBAABABuhihMMV212抗侧刚度抗侧刚度 为：为： D212hiDc对于对于j j层第层第k k柱，其

18、侧移为柱，其侧移为 ，相应的剪力可表示为，相应的剪力可表示为jkujkjkjkuDV（物理条件）（物理条件）FjjkFjmljljkFjmljljkjkVViiVDDV11根据平衡条件、几何条件和物理条件，可求得根据平衡条件、几何条件和物理条件，可求得jknjiiFjFV为为j j层层k k柱的剪力分配系数；柱的剪力分配系数；为水平荷载在为水平荷载在j j层层产生的层间剪力。产生的层间剪力。4.2 .3反弯点法反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法逐层取脱离体，利用上式求得各柱剪力后，根据各层反弯点位逐层取脱离体，利用上式求得各柱剪力后

19、，根据各层反弯点位置，可以求出柱上、下端的弯矩置，可以求出柱上、下端的弯矩323111111hVMhVMkbkcktkc底层柱：底层柱：Vj1VjkVjmVj1hj/2Vj1hj/2Vjkhj/2Vjkhj/2Vjmhj/2Vjmhj/22jjkbcjktcjkhVMM其余层柱：其余层柱：求柱端弯矩求柱端弯矩4.2 .3反弯点法反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法MctMcbMbrMbl)()(tcbcrblbrbrbtcbcrblblblbMMiiiMMMiiiM求梁端弯矩求梁端弯矩bctcrblbMMMMrblbrblbiiMM4

20、:4:lVbMbrMblVb求梁端剪力求梁端剪力lMMVrblbb4.2 .3反弯点法反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法三、计算步骤三、计算步骤在各层反弯在各层反弯点处切开点处切开柱反弯点柱反弯点处的剪力处的剪力剪力分配剪力分配柱端柱端弯矩弯矩)323(2jjjjkhhhV、梁端梁端弯矩弯矩利用节点力利用节点力矩平衡条件矩平衡条件梁端梁端剪力剪力lMMVrblbb柱轴柱轴力力节点竖向力节点竖向力平衡条件平衡条件VlbnVrbnNnkNnkNn-1,kVlb,n-1Vrb,n-1求柱轴力求柱轴力从上到下利用节点竖向力平衡条件。从上到下

21、利用节点竖向力平衡条件。4.2 .3反弯点法反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法4.2.4 水平荷载下的修正反弯点法对于两端同时存在转角位移和相对线位移的杆件，其转角位移对于两端同时存在转角位移和相对线位移的杆件，其转角位移方程可以为：方程可以为：在反弯点法中，各层柱的反弯点位置是一个定值，各柱的抗侧在反弯点法中，各层柱的反弯点位置是一个定值，各柱的抗侧刚度只与柱本身有关。刚度只与柱本身有关。huiiiMhuiiiMABBABAAB624624可见反弯点位置与可见反弯点位置与 有关；同样，柱的抗侧刚度也与有关；同样，柱的抗侧刚度也与

22、有关。有关。BA、BA、4.2 .4修正反弯点法修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法一、修正抗侧刚度一、修正抗侧刚度BACDEFGHicicici1i2i3i4hjujABCDEFGHhj柱柱ABAB两端节点及上下、左右相邻节点的转角全等于两端节点及上下、左右相邻节点的转角全等于 ；柱柱ABAB及与其上下相邻柱的弦转角均为及与其上下相邻柱的弦转角均为 ；柱柱ABAB及与其上下相邻柱的线刚度均为及与其上下相邻柱的线刚度均为 。假定：假定：jjhuci4.2 .4修正反弯点法修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计

23、4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法)(6)(6)(6)(6624cBDcACcBAccccABiMiMiMiiiiM432111666624iMiMiMiiiMAGAEBHBF00BDBHBABFACAGABAEMMMMMMMM012)2(6012)2(62143cccciiiiiiiiKiiiiiicc22444321ciiiiiK24321其中：0AM0BM4.2 .4修正反弯点法修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法柱柱ABAB剪力：剪力：)(12jcjBAAB

24、ABhihMMVjjcjjjcjcABuhiKKhuhiKhiV212)222(12)22(12212jcjABABhiuVD柱柱ABAB抗侧刚度：抗侧刚度：KK2 反映了梁柱线刚度比对柱抗侧刚度的影响，它是小于反映了梁柱线刚度比对柱抗侧刚度的影响，它是小于1 1的一个的一个系数。当系数。当 时，时， ，即为反弯点法采用的抗侧刚度。，即为反弯点法采用的抗侧刚度。1KK224.2 .4修正反弯点法修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法二、修正反弯点高度作如下假定：作如下假定：同层各节点同层各节点的转角相等；的转角相

25、等；横梁中点无横梁中点无竖向位移。竖向位移。各柱的反弯点高度与该柱上下端的转角比值有关。影响转角的因各柱的反弯点高度与该柱上下端的转角比值有关。影响转角的因素有：层数、柱子所在层次、梁柱线刚度比及上下层层高变化。素有：层数、柱子所在层次、梁柱线刚度比及上下层层高变化。4.2 .4修正反弯点法修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法梁柱线刚度比及层数、层次对反弯点高度的影响梁柱线刚度比及层数、层次对反弯点高度的影响ichicicicichhhhy0hi2i2i2i2i2假定梁的线刚度、柱的线刚假定梁的线刚度、柱的线刚

26、度和层高沿框架高度不变，度和层高沿框架高度不变，按图示计算简图可求出各层按图示计算简图可求出各层柱的反弯点高度柱的反弯点高度 ，称，称为标准反弯点高度。为标准反弯点高度。 ichicicicichhhhi2i2i2i4i4(y0 + y1)hhy0上下层线刚度比对反弯点的影响上下层线刚度比对反弯点的影响当某层柱的上下横梁刚度不当某层柱的上下横梁刚度不同时，反弯点不同于标准反同时，反弯点不同于标准反弯点，修正值用弯点，修正值用 表示。表示。hy14.2 .4修正反弯点法修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法ici2

27、hi2i2i2icicicichh2hi22h(y0+y2)hici2hi2i2i2icicicic3hhhi23h(y0 + y3)h层高变化对反弯点高度的影响层高变化对反弯点高度的影响上层层高变化，反弯上层层高变化，反弯点高度的变化值用点高度的变化值用表示；下层层高变化，表示；下层层高变化，反弯点高度的变化值反弯点高度的变化值用用 表示。表示。hy3hy2顶层柱没有顶层柱没有 修正值；修正值；底层柱没有底层柱没有 修正值。修正值。hy2hy3经过各项修正后，柱反弯点高度：经过各项修正后，柱反弯点高度：hyyyyyh)(32104.2 .4修正反弯点法修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计

28、4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法3915i3i15i12i2i2i3i4i3i12i3600450036003300i=2600kNm练习题练习题1：用分层法计算梁柱内力q1q2q1=18kN/mq2=20kN/m40练习题练习题2：分别用反弯点法法计算梁、柱内：分别用反弯点法法计算梁、柱内力。力。15i3i15i12i8kN2i17kN2i3i4i3i12i3600450036003300i=2600kNm4.2.5 水平荷载下的侧移计算及限值u1ujuN框架结构水平荷载下的侧移由两部分组成：梁柱弯曲变形引起框架结构水平荷载下的侧移由两部分组成

29、：梁柱弯曲变形引起的侧移和柱轴向变形引起的侧移。的侧移和柱轴向变形引起的侧移。4.2 .5侧移计算侧移计算4.2 .4修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法一、梁柱弯曲变形引起的侧移njjMuu1mkjkFjjkjkjDVDVu1顶点侧移：顶点侧移：层间侧移：层间侧移：对于规则框架，各层柱的抗侧刚度大致对于规则框架，各层柱的抗侧刚度大致相等，而层间剪力自上向下逐层增加，相等，而层间剪力自上向下逐层增加，因而层间侧移自上向下逐层增加，整个因而层间侧移自上向下逐层增加，整个结构的变形曲线类似悬臂构件剪切变形结构的变形

30、曲线类似悬臂构件剪切变形引起的位移曲线，故称为引起的位移曲线，故称为“剪切型剪切型”。框架结构框架结构4.2 .5侧移计算侧移计算4.2 .4修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法二、柱轴向变形引起的侧移 HNdzEANNu01水平荷载作用下，外侧柱子的轴力水平荷载作用下，外侧柱子的轴力大，内侧柱子的轴力小。为了简化，大，内侧柱子的轴力小。为了简化，忽略内柱的轴力。忽略内柱的轴力。BMN近似取外侧柱轴力为：BzH)(yq1BzH)(yq1BH-z)(yqNN在高度在高度z z处处HzBzydyyqNBzHN)()

31、()(11BzH)(yq14.2 .5侧移计算侧移计算4.2 .4修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法（倒三角分布荷载）（均匀分布荷载）顶点集中荷载）230230230301141(32EABHVEABHVEABHVuN是水平外荷载在框架底面产生的总剪力。是水平外荷载在框架底面产生的总剪力。0V对于高度不大于对于高度不大于50m50m或高宽比或高宽比H/B4H/B4的钢筋混凝土框架办公楼，的钢筋混凝土框架办公楼，柱轴向变形引起的顶点位移约占框架梁柱弯曲变形引起的顶点柱轴向变形引起的顶点位移约占框架梁柱弯曲变形引

32、起的顶点侧移的侧移的5%5%11%11%。4.2 .5侧移计算侧移计算4.2 .4修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法框架结构除了要保证梁的挠度不超过规定值外，尚应验算结构的框架结构除了要保证梁的挠度不超过规定值外，尚应验算结构的侧向位移。结构侧向位移的验算包括层间位移和顶点位移，要求侧向位移。结构侧向位移的验算包括层间位移和顶点位移，要求分别满足：分别满足：三、侧移的限值/huhuHuHu4.2 .5侧移计算侧移计算4.2 .4修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.

33、2 结构分析结构分析4.2 .2分层法4.2.6 框架结构的 效应 P结构的内力分析一般不考虑变形对几何尺寸的结构的内力分析一般不考虑变形对几何尺寸的影响。影响。对于图示框架，水平荷载下的侧移将使竖向对于图示框架，水平荷载下的侧移将使竖向荷载荷载P P产生附加内力和变形，这种现象称为产生附加内力和变形，这种现象称为 效应。效应。PPP由于由于 效应是在一阶侧移基础上产生的，所效应是在一阶侧移基础上产生的，所以又称为二阶效应，相应的结构分析称为二阶以又称为二阶效应，相应的结构分析称为二阶分析。分析。二阶分析属几何非线性分析，相当复杂，目前仅近二阶分析属几何非线性分析，相当复杂，目前仅近似考虑二阶

34、效应，构件弯矩、剪力乘以增大系数。似考虑二阶效应，构件弯矩、剪力乘以增大系数。P4.2 .5侧移计算4.2 .4修正反弯点法4.2 .3反弯点法框架设计4.2 .1分析模型4.1 组成与布置4.2 结构分析结构分析4.2 .2分层法在层高范围内，框架柱是等截面的，每个截面具有相同的抗力；在层高范围内，框架柱是等截面的，每个截面具有相同的抗力；框架柱的弯矩、轴力沿柱高为线性变化（层高范围内剪力相框架柱的弯矩、轴力沿柱高为线性变化（层高范围内剪力相等），因而上、下端截面为控制截面。等），因而上、下端截面为控制截面。4.3.1 设计内力4.3 框架结构构件设计一、控制截面框架梁两端的剪力和负弯矩最大

35、，跨中正弯矩最大，因而控框架梁两端的剪力和负弯矩最大，跨中正弯矩最大，因而控制截面有三个：左右端截面和跨中截面。制截面有三个：左右端截面和跨中截面。框架设计4.1 组成与布置4.3 .1设计内力设计内力4.2 结构分析4.3 构件设计构件设计二、内力组合框架柱属偏心受力构件，其最不利内力组合与单层排架柱相同。框架柱属偏心受力构件，其最不利内力组合与单层排架柱相同。框架梁属受弯构件，最不利内力组合有：框架梁属受弯构件，最不利内力组合有：梁端截面的最大弯矩及最大剪力；梁端截面的最大弯矩及最大剪力； 梁跨中截面的最大弯矩。梁跨中截面的最大弯矩。仅考虑荷载效应最大的一项可变荷载，以标准值为代表值仅考虑

36、荷载效应最大的一项可变荷载，以标准值为代表值所有可变荷载以组合值为代表值，简化组合系数取所有可变荷载以组合值为代表值，简化组合系数取0.900.90三、荷载效应组合框架结构一般由可变荷载效应控制框架结构一般由可变荷载效应控制, ,基本组合可采用简化规则：基本组合可采用简化规则：1.21.2恒载标准值恒载标准值+1.4+1.4楼面活荷载标准值楼面活荷载标准值1.21.2恒载标准值恒载标准值+1.4+1.4风荷载标准值风荷载标准值1.21.2恒载标准值恒载标准值+1.4(0.9+1.4(0.9楼面活荷载标准值楼面活荷载标准值+0.9+0.9风荷载标准值）风荷载标准值）1.21.2重力荷载标准值重力

37、荷载标准值+1.3+1.3地震作用标准值地震作用标准值对抗震设防区尚需考虑地震作用效应组合对抗震设防区尚需考虑地震作用效应组合框架设计4.1 组成与布置4.3 .1设计内力设计内力4.2 结构分析4.3 构件设计构件设计四、竖向活荷载的最不利作用位置四、竖向活荷载的最不利作用位置利用影响线可确定竖向活荷载的最不利作用位置。ABC1框架设计4.1 组成与布置4.3 .1设计内力设计内力4.2 结构分析4.3 构件设计构件设计当竖向活荷载作用下的内力采用分层法计算时，对于梁端弯矩当竖向活荷载作用下的内力采用分层法计算时，对于梁端弯矩只需考虑本层活荷载的最不利布置；只需考虑本层活荷载的最不利布置；对

38、于柱端弯矩只需考虑相邻上下层的活荷载最不利布置；对于柱端弯矩只需考虑相邻上下层的活荷载最不利布置；对于柱最大轴力，可根据负荷范围计算。对于柱最大轴力，可根据负荷范围计算。五、梁端弯矩调幅前面介绍的框架结构分析采用的是弹性理论，并且假定梁柱节前面介绍的框架结构分析采用的是弹性理论，并且假定梁柱节点是完全刚性的。点是完全刚性的。实际上，当梁端截面首先出现塑性时，将发生内力重分布；另实际上，当梁端截面首先出现塑性时，将发生内力重分布；另外，对于装配式框架和装配整体式框架，节点并非完全刚性。外，对于装配式框架和装配整体式框架，节点并非完全刚性。为了方便施工，可对竖向荷载下的梁端弯矩进行调幅。为了方便施

39、工，可对竖向荷载下的梁端弯矩进行调幅。调幅系数调幅系数 可取：现浇框架可取：现浇框架0.80.9；装配整体式框架；装配整体式框架0.70.8。框架设计4.1 组成与布置4.3 .1设计内力设计内力4.2 结构分析4.3 构件设计构件设计内力分析得到的梁端弯矩、剪力是指轴线处的，设计时可取梁内力分析得到的梁端弯矩、剪力是指轴线处的，设计时可取梁端柱边的弯矩和剪力：端柱边的弯矩和剪力：2)(0bqgVV20bVMM六、设计内力的修正均布荷载均布荷载0VV 集中荷载集中荷载bM0MV0V框架设计4.1 组成与布置4.3 .1设计内力设计内力4.2 结构分析4.3 构件设计构件设计4.3.2 混凝土框

40、架构件设计一、柱的计算长度现浇楼盖现浇楼盖底层柱段底层柱段Hl0 . 10其余各层其余各层Hl25. 10装配楼盖装配楼盖底层柱段底层柱段其余各层其余各层Hl5 . 10Hl25. 10一般刚接框架：一般刚接框架：4.3 .2砼构件设计砼构件设计框架设计4.1 组成与布置4.3 .1设计内力4.2 结构分析4.3 构件设计构件设计二、砼框架梁柱节点al 4 . 0ald15中间层边节点al中间层中节点al 2 . 1ald5d15al 4 . 04.3 .2砼构件设计砼构件设计框架设计4.1 组成与布置4.3 .1设计内力4.2 结构分析4.3 构件设计构件设计al 5 . 0d12d12顶层

41、中节点alal 5 . 0d12d12顶层边节点顶层边节点al 5 . 1（不少于65%的柱筋）d8角筋al 7 . 1d124.3 .2砼构件设计砼构件设计框架设计4.1 组成与布置4.3 .1设计内力4.2 结构分析4.3 构件设计构件设计4.5.1 基础类型及其选型柱下条形基础柱下条形基础柱下独立基础柱下独立基础4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架十字形基础十字形基础4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架片筏基础片筏基础梁板式片筏基

42、础梁板式片筏基础4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架58片筏基础片筏基础平板式片筏基础平板式片筏基础4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架桩基础桩基础桩桩预制桩预制桩灌注桩灌注桩机械打桩机械打桩振动打桩振动打桩静力压桩静力压桩钻孔扩底桩钻孔扩底桩人工挖孔桩人工挖孔桩沉管灌注桩沉管灌注桩4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架60单桩承台单桩承台双桩承台双桩承台三桩

43、承台三桩承台4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架4.5.2 基础分析模型 上部结构、基础和地基是一个整体。为了减少计算工作量，简上部结构、基础和地基是一个整体。为了减少计算工作量，简化分析模型常将上部结构与地基基础分开分析；化分析模型常将上部结构与地基基础分开分析；任何一种分析模型都必须满足上部结构与基础、基础与地基之间任何一种分析模型都必须满足上部结构与基础、基础与地基之间的力的平衡和变形协调条件；的力的平衡和变形协调条件；基础受到来自上部结构的荷载和地基反力，前者通过上部结构基础受到来自上部结构的荷载和地基反力

44、，前者通过上部结构内力分析得到，后者涉及地基模型。内力分析得到，后者涉及地基模型。4.5.2 分析模型分析模型4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架62一、地基模型文克勒地基模型地基上任一点所受的压力强度地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降与该点的地基沉降s成正比，成正比，ksp k称为基床系数。称为基床系数。某点沉降与其他点上作用的压力无关，可以将地基看成一个个某点沉降与其他点上作用的压力无关，可以将地基看成一个个独立的土柱，类似一根根弹簧，该模型又称为独立的土柱，类似一根根弹簧，该模型又称为弹簧地基模型弹簧地

45、基模型。按照这一模型，地基沉降只发生在基地范围内，附加应力不会按照这一模型，地基沉降只发生在基地范围内，附加应力不会扩散。扩散。比较适用土层厚度不超过基础短边宽度一半的薄压缩层比较适用土层厚度不超过基础短边宽度一半的薄压缩层地基。地基。4.5.2 分析模型分析模型4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架63半空间地基模型弹性半空间表面作用竖向集中荷载弹性半空间表面作用竖向集中荷载P时，任一点地基表面的沉降时，任一点地基表面的沉降可表示为可表示为222)1 ()0 ,(yxEPyxws该模型的扩散范围往往超过实际情况。该模型

46、的扩散范围往往超过实际情况。压缩层地基模型该模型能较好地反映地基土扩散应力和应变的能力，容易考该模型能较好地反映地基土扩散应力和应变的能力，容易考虑到土层沿深度和平面上的变化及非匀质性。虑到土层沿深度和平面上的变化及非匀质性。4.5.2 分析模型分析模型4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架二、基础模型刚性基础模型刚性基础模型假定：基础假定：基础刚度无限大刚度无限大基础沉降基础沉降线性分布线性分布地基沉降地基沉降线性分布线性分布基础与地基之间基础与地基之间需保持变形协调需保持变形协调基础受荷后仅基础受荷后仅发生刚体位移发

47、生刚体位移地基反力地基反力线性分布线性分布根据文克勒根据文克勒地基模型地基模型求出地求出地基反力基反力根据静力根据静力平衡条件平衡条件4.5.2 分析模型分析模型4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架maxpminpmaxpminpmaxpminp倒梁法模型倒梁法模型上部结构上部结构刚度很大刚度很大maxpminp静力法模型静力法模型上部结构上部结构刚度很小刚度很小4.5.2 分析模型分析模型4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5 .1类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架弹性基础模型地基

48、系数法根据基础梁的挠度等于地基沉降以及地基沉降与基底反力之间根据基础梁的挠度等于地基沉降以及地基沉降与基底反力之间的关系建立基础梁的弹性挠曲线微分方程；的关系建立基础梁的弹性挠曲线微分方程；P0wpMdxwdEI22基础梁挠度微分方程为基础梁挠度微分方程为xQdxdMBpqdxdQBkwdxwdEI44kwp 04444wdxwd其中44EIBk4.5.2 分析模型分析模型4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架67求解微分方程，利用边界条件确定积分常数；求解微分方程，利用边界条件确定积分常数；)sincos()sinco

49、s(4321xCxCexCxCewxx求得基础梁的挠度后，利用挠度与截面弯矩、剪力的关系，得求得基础梁的挠度后，利用挠度与截面弯矩、剪力的关系，得到基础梁截面内力。到基础梁截面内力。22dxwdEIMQdxdMBkPwx200集中力集中力P0作用于无限长梁时，作用点的沉降为：作用于无限长梁时，作用点的沉降为：4.5.2 分析模型分析模型4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架68链杆法将梁底接触面等分成若干个段落，每个段落的中点设置一根链杆，将梁底接触面等分成若干个段落，每个段落的中点设置一根链杆，段落范围内基底反力的合力

50、用链杆的内力代替；将链杆内力作为段落范围内基底反力的合力用链杆的内力代替；将链杆内力作为未知数，用结构力学方法求解未知数，用结构力学方法求解。有限差分法是用差分方程代替微分方程的一种数值分析方法，有限差分法是用差分方程代替微分方程的一种数值分析方法，可以用来分析板式基础。可以用来分析板式基础。4.5.2 分析模型分析模型4.5 基础设计基础设计框架设计4.1 组成与布置4.5.1类型4.2 结构分析4.4 构件设计4.3 支撑框架4.5.3 条形基础设计一、内力分析确定基底反力和基础底面尺寸确定基底反力和基础底面尺寸B11N1M1NiMiL112minmax6BLMBLNppmaxpminpa