混凝土结构设计第4章-多层框架结构课件.ppt

1、目 录第1章 绪论第2章 混凝土楼板结构第3章 单层厂房结构第4章 多层框架结构第4章 多层框架结构 本章介绍了框架结构的布置，梁、柱截面尺寸的选择和框架计算简图本章介绍了框架结构的布置，梁、柱截面尺寸的选择和框架计算简图的确定方法。介绍了框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算方法以的确定方法。介绍了框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算方法以及内力组合的原则，给出了竖向荷载作用下的分层法、水平荷载作用下的及内力组合的原则，给出了竖向荷载作用下的分层法、水平荷载作用下的反弯点法和反弯点法和D值法。最后介绍了框架结构在水平荷载作用下的侧移验算方值法。最后介绍了框架结构在水平荷载作用下的侧移验

2、算方法以及基础的设计方法。法以及基础的设计方法。4多层框架结构本章提要4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置4.1.1 框架结构的组成 框架结构是由梁和柱连接而成的承重结构体系。框架结构是由梁和柱连接而成的承重结构体系。4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置图图4.1 4.1 多层多跨框架的组成图多层多跨框架的组成图图图4.2 4.2 缺梁缺柱的框架缺梁缺柱的框架4.1.1 框架结构的组成 4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置4.1.1 框架结构的组成 4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置4.1.1 框架结构的组成 4多层框架结构4.1 框架结构的组

3、成、类型与布置4.1.2 框架结构的类型 1.现浇整体式框架结构现浇整体式框架结构4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置现浇整体式现浇整体式4.1.2 框架结构的类型 2.装配式框架结构装配式框架结构4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置装配式装配式4.1.2 框架结构的类型 3.装配整体式框架结构装配整体式框架结构4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置装配整体式装配整体式形式形式2 2形式形式1 14.1.2 框架结构的类型 3.装配整体式框架结构装配整体式框架结构4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置图图4.3 4.3 框架结构的类型框架结构的类型4

4、.1.3 框架结构的布置p安全性，适用性，耐久性安全性，适用性，耐久性p布置合理，简单，规则，均匀，对称布置合理，简单，规则，均匀，对称 1.柱网布置和层高柱网布置和层高 （1）柱网布置）柱网布置 柱网：柱在平面上其轴线形成矩形网格。柱网：柱在平面上其轴线形成矩形网格。框架结构的柱网布置既要满足生产工艺和建筑功能的要求，又要使结构受框架结构的柱网布置既要满足生产工艺和建筑功能的要求，又要使结构受力合理，施工方便。力合理，施工方便。4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置 （1）柱网布置）柱网布置4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置柱网布置应满足生产工艺的要求柱网布置应满足生

5、产工艺的要求跨度：跨度：柱距：柱距：3.37.2m （1）柱网布置）柱网布置4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置柱网布置应满足建筑平面功能的要求柱网布置应满足建筑平面功能的要求柱网布置应使结构受力合力柱网布置应使结构受力合力柱网布置应方便施工柱网布置应方便施工图图4.5 4.5 旅馆横向柱列布置图旅馆横向柱列布置图 （1）柱网布置）柱网布置4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置4.6 4.6 办公楼横向柱列布置办公楼横向柱列布置柱网布置应满足建筑平面功能的要求柱网布置应满足建筑平面功能的要求柱网布置应使结构受力合力柱网布置应使结构受力合力柱网布置应方便施工柱网布置应方便施

6、工 （2）层高）层高多层厂房：多层厂房：4.2m6.0m；民用房屋：民用房屋：3m、3.6m、3.9m、4.2等；等；住宅：住宅：2.8m。4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置 2.承重框架的布置承重框架的布置 （1）横向框架承重方案）横向框架承重方案4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置 2.承重框架的布置承重框架的布置 （2）纵向框架承重方案）纵向框架承重方案4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置 2.承重框架的布置承重框架的布置 （3）纵横向框架混合承重方案）纵横向框架混合承重方案4多层框架结构4.1 框架结构的组成、类型与布置 4.2.1 截面尺寸的确定

7、截面尺寸的确定 1.梁截面尺寸梁截面尺寸 构造：构造：4多层框架结构4.2 框架结构的计算简图bblh10/118/1bbhb2/13/1bblh41mmb2004bbbh 4.2.1 截面尺寸的确定截面尺寸的确定 2.柱截面尺寸柱截面尺寸 截面高、宽可取（截面高、宽可取（1/151/20)Hc 构造：构造：4多层框架结构4.2 框架结构的计算简图ccfNA/)2.11.1(vNN25.1mmhmmb400,3504/hHn以以50mm50mm为模数为模数 4.2.1 截面尺寸的确定截面尺寸的确定 3.框架梁、柱的截面抗弯刚度框架梁、柱的截面抗弯刚度4多层框架结构4.2 框架结构的计算简图现浇

8、楼盖结构中部框架现浇楼盖结构中部框架 02II 现浇楼盖结构边部框架现浇楼盖结构边部框架 05.1 II 4.2.2 计算单元的确定计算单元的确定4多层框架结构4.2 框架结构的计算简图 4.2.2 计算单元的确定计算单元的确定4多层框架结构4.2 框架结构的计算简图 4.2.3 框架结构的计算简图框架结构的计算简图4多层框架结构4.2 框架结构的计算简图 1.杆件轴线杆件轴线4多层框架结构4.2 框架结构的计算简图 2.节点的简化节点的简化 框架梁、柱的交汇点称为框架节点。框架梁、柱的交汇点称为框架节点。节点：刚接、铰接或半铰接。节点：刚接、铰接或半铰接。4多层框架结构4.2 框架结构的计算

9、简图图图4.11 4.11 现浇框架的节点构造现浇框架的节点构造 2.节点的简化节点的简化 4多层框架结构4.2 框架结构的计算简图图图4.12 4.12 装配式框架节点构造和计算简图装配式框架节点构造和计算简图 2.节点的简化节点的简化 框架柱与基础的连接：固定支座和铰支座框架柱与基础的连接：固定支座和铰支座4多层框架结构4.2 框架结构的计算简图图图4.13 4.13 框架柱与基础的连接框架柱与基础的连接 4.2.4 框架结构上的荷载框架结构上的荷载荷载：竖向荷载和水平荷载两种。荷载：竖向荷载和水平荷载两种。1.楼（屋）面活荷载楼（屋）面活荷载按按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范取用。取用

10、。楼面活荷载折减楼面活荷载折减4多层框架结构4.2 框架结构的计算简图 4.2.4 框架结构上的荷载框架结构上的荷载荷载：竖向荷载和水平荷载两种。荷载：竖向荷载和水平荷载两种。2.风荷载风荷载4多层框架结构4.2 框架结构的计算简图0wwzszk 4.3.1 分层法分层法 1.竖向荷载作用下框架结构的受力特点及内力计算假定竖向荷载作用下框架结构的受力特点及内力计算假定4多层框架结构4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算4多层框架结构4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算 基本假定：基本假定：（1）不考虑框架侧移对其内力的影响。）不考虑框架侧移对其内力的影响。（2）每层梁上的荷载仅对

11、本层梁及其上下柱的内力）每层梁上的荷载仅对本层梁及其上下柱的内力产生影响，对其他层梁、柱内力的影响忽略不计。产生影响，对其他层梁、柱内力的影响忽略不计。适用范围：节点梁柱线刚度比适用范围：节点梁柱线刚度比 ，且结，且结构与荷载沿高度分布比较均匀的多层框架结构。构与荷载沿高度分布比较均匀的多层框架结构。3/cbii 2.计算要点及步骤计算要点及步骤l线刚度修正线刚度修正l传递系数传递系数4多层框架结构4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算 4.3.2 弯矩二次分配法弯矩二次分配法4多层框架结构4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算 4.4.1 反弯点法反弯点法4多层框架结构4.4 水

12、平荷载作用下框架内力的近似计算 1.基本假定基本假定 （1）横梁刚度无限大，即各柱端无转角。）横梁刚度无限大，即各柱端无转角。（2）反弯点位置：首层距柱底）反弯点位置：首层距柱底2/3处，其余层中点处。处，其余层中点处。（3）梁端弯矩可由节点平衡条件求出，并按节点左、右梁的线刚度进行分）梁端弯矩可由节点平衡条件求出，并按节点左、右梁的线刚度进行分配。配。4多层框架结构4.4 水平荷载作用下框架内力的近似计算 2.计算步骤计算步骤4多层框架结构4.4 水平荷载作用下框架内力的近似计算njiijFV mkjkjmjkjjVVVVV11 2.计算步骤计算步骤4多层框架结构4.4 水平荷载作用下框架内

13、力的近似计算jjjkjkVDDVjcjjkjkHiV212jjmkcjjkjjDVHiV1212jmkjkjkjkViiV1 杆端弯矩：杆端弯矩：底层柱：底层柱：上部各层柱：上部各层柱：4多层框架结构4.4 水平荷载作用下框架内力的近似计算31cjkucjkhVM321cjklcjkhVM2cjjklcjkucjkHVMM 上部各层柱：上部各层柱：4多层框架结构4.4 水平荷载作用下框架内力的近似计算)(clcubrblblblMMiiiM)(clcubrblbrbrMMiiiM 4.4.2 D值法值法4多层框架结构4.4 水平荷载作用下框架内力的近似计算 1.框架柱的修正侧移刚度框架柱的修正

14、侧移刚度D4多层框架结构4.4 水平荷载作用下框架内力的近似计算212hiDcc 2.柱的修正反弯点高度柱的修正反弯点高度 影响柱两端转角大小的主要因素有：影响柱两端转角大小的主要因素有：梁柱线刚度比，框架总层数，该柱所在楼层位置，上、下梁线刚度比，上、梁柱线刚度比，框架总层数，该柱所在楼层位置，上、下梁线刚度比，上、下层层高等。下层层高等。框架各柱的反弯点高度比框架各柱的反弯点高度比y4多层框架结构4.4 水平荷载作用下框架内力的近似计算y=yn+y1+y2+y3 （1）标准反弯点高度比）标准反弯点高度比yn4多层框架结构4.4 水平荷载作用下框架内力的近似计算hVMynnn （2）上、下横

15、梁线刚度比变化时反弯点高度比的修正值）上、下横梁线刚度比变化时反弯点高度比的修正值y14多层框架结构4.4 水平荷载作用下框架内力的近似计算 （3）上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值）上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值y2和和y34多层框架结构4.4 水平荷载作用下框架内力的近似计算 3.计算要点计算要点4多层框架结构4.4 水平荷载作用下框架内力的近似计算hyVMjkujk)1(yhVMjkbjk梁同反弯点法 4.5.1 侧移的近似计算侧移的近似计算4多层框架结构4.5 水平荷载作用下框架结构的侧移计算4多层框架结构4.5 水平荷载作用下框架结构的侧移计算1.1.梁、柱弯曲变形引起的

16、侧移梁、柱弯曲变形引起的侧移框架第框架第j层的层间相对侧移层的层间相对侧移（u）j可按下式计算：可按下式计算：skjkjjDVu1/)(第第j层楼面标高处的侧移层楼面标高处的侧移uj为：为：框架结构的顶点侧移框架结构的顶点侧移ur为：为：jiijuu1)(miiruu1)(4多层框架结构4.5 水平荷载作用下框架结构的侧移计算2.2.柱轴向变形引起的侧移柱轴向变形引起的侧移)()(230bFEABHVubr4多层框架结构4.5 水平荷载作用下框架结构的侧移计算（1 1）均布水平荷载作用）均布水平荷载作用43326)1ln()1(611156)(bbbbbbbF（3 3）顶点水平集中荷载作用）顶

17、点水平集中荷载作用（2 2）倒三角形水平分布荷载作用）倒三角形水平分布荷载作用12416192)1ln()2531(32)(4324322bbbbbbbbbbbF322)1ln()1(232)(bbbbbbF4多层框架结构4.5 水平荷载作用下框架结构的侧移计算/huhu1/5504.5.2 4.5.2 框架结构的水平位移控制框架结构的水平位移控制4.6.1 荷载效应组合荷载效应组合1.控制截面及最不利内力控制截面及最不利内力4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计123 45 612345678ABCDE框架柱控制截面最不利内力组合：框架柱控制截面最不利内力组合：4多层框架结构4.6 荷

18、载效应组合及构件设计（1 1）及相应的及相应的N和和V；（2 2）Nmax及相应的及相应的M和和V；（3 3）Nmin及相应的及相应的M和和V；（4 4）及相应的及相应的N。maxMmaxV4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计图图4.38 4.38 梁端的控制截面梁端的控制截面2.楼面活荷载的不利布置楼面活荷载的不利布置（1）分层分跨组合法）分层分跨组合法（2）最不利荷载布置法）最不利荷载布置法4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计图图4.39 4.39 框架杆件的变形曲线框架杆件的变形曲线2.楼面活荷载的不利布置楼面活荷载的不利布置4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计4

19、.40 4.40 框架结构活荷载不利布置示例框架结构活荷载不利布置示例4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计3.3.荷载效应组合荷载效应组合WkWWQkQQLGkGSSSS“不利不利”与与“可能可能”4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计（1 1）永久荷载起控制作用）永久荷载起控制作用QkLGkSSS4.17.035.1QkLWkGkSSSS4.17.04.10.12.1QkLWkGkSSSS4.17.04.10.10.1（2 2）可变荷载起控制作用）可变荷载起控制作用风荷载作为主要可变荷载风荷载作为主要可变荷载4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计WkQkLGkSSSS4.

20、16.04.10.12.1WkQkLGkSSSS4.16.04.10.10.1（3 3）可变荷载起控制作用）可变荷载起控制作用楼面活荷载作为主要可变荷载楼面活荷载作为主要可变荷载4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计4.6.2 4.6.2 构件设计构件设计1.1.框架梁框架梁0AAMM0BBMM现浇框架：现浇框架：=0.80.9装配式框架：装配式框架：=0.70.8支座弯矩调幅支座弯矩调幅4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计 调幅后梁端弯矩调幅后梁端弯矩MA、MB的平均值与跨中最大正弯矩之和的平均值与跨中最大正弯矩之和MC0应大于按简支梁计算的跨应大于按简支梁计算的跨中弯矩值，即

21、：中弯矩值，即：002MMMMCBA4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计2.2.框架柱框架柱（1 1）柱截面最不利内力的选取）柱截面最不利内力的选取 对于大偏心受压组，按照对于大偏心受压组，按照“弯矩相差不多时，轴力越小越不利；轴力相差不多时，弯矩越大弯矩相差不多时，轴力越小越不利；轴力相差不多时，弯矩越大越不利越不利”的原则进行比较，选出最不利内力。的原则进行比较，选出最不利内力。小偏心受压组，按照小偏心受压组，按照“弯矩相差不多时，轴力越大越不利；轴力相差不多时，弯矩越大越不弯矩相差不多时，轴力越大越不利；轴力相差不多时，弯矩越大越不利利”的原则进行比较，选出最不利内力。的原则进行

22、比较，选出最不利内力。4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计（2 2）框架柱的计算长度）框架柱的计算长度l04多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计3.框架节点框架节点（1）一般要求）一般要求混凝土强度混凝土强度箍筋箍筋截面尺寸截面尺寸 框架顶层端节点处，计算所需梁上部钢筋的面积框架顶层端节点处，计算所需梁上部钢筋的面积As应满足下式要求：应满足下式要求：ybbccsfhbfA035.04多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计（2）梁柱纵筋在节点区的锚固）梁柱纵筋在节点区的锚固 中间层中节点中间层中节点图图4.42 4.42 框架中间节点梁纵向钢筋的锚固框架中间节点梁纵向钢筋的锚

23、固4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计中间层端节点中间层端节点图图4.43 4.43 框架中间层端节点梁纵向钢筋的锚固框架中间层端节点梁纵向钢筋的锚固4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计顶层中节点顶层中节点图图4.44 4.44 顶层中节点柱纵向钢筋的锚固顶层中节点柱纵向钢筋的锚固4多层框架结构4.6 荷载效应组合及构件设计顶层端节点顶层端节点图图4.45 4.45 梁上部纵向钢筋与柱外侧纵向钢筋在顶层端节点的搭接梁上部纵向钢筋与柱外侧纵向钢筋在顶层端节点的搭接4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础4.7.1 4.7.1 基础类型及其选择基础类型及其选择4多层框架结构4.7 框

24、架结构房屋基础4.7.2 4.7.2 柱下条形基础设计柱下条形基础设计1.1.构造要求构造要求2.2.基础底面积的确定基础底面积的确定akfpakfp2.1max4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础LbGFpfkkkLeLbGFppfkkkk61minmax4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础翼板宽度翼板宽度bf：LdfFbmakf)(4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础3.3.基础内力分析基础内力分析倒梁法倒梁法4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础4.4.配筋计算与构造配筋计算与构造（1 1）肋梁与翼板的配筋）肋梁与翼板的配筋（2 2）肋梁应进行正截面受弯承载力计算肋梁应进行正截面受

25、弯承载力计算（3 3）肋梁应进行肋梁应进行斜斜截面受截面受剪剪承载力计算承载力计算（4 4）翼板的受力钢筋按悬臂板根部弯矩计算翼板的受力钢筋按悬臂板根部弯矩计算4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础4.7.3 4.7.3 柱下十字交叉条形基础设计柱下十字交叉条形基础设计1.1.节点荷载的分配节点荷载的分配 （1 1）满足静力平衡条件，即各节点分配到纵、横基础梁上的荷载之和应等于作用在该节满足静力平衡条件，即各节点分配到纵、横基础梁上的荷载之和应等于作用在该节点上的荷载。点上的荷载。（2 2）满足变形协调条件，即纵、横基础梁在交叉节点处的沉降相等。满足变形协调条件，即纵、横基础梁在交叉节点处的沉

26、降相等。4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础图图4.50 4.50 十字交叉条形基础节点类型十字交叉条形基础节点类型4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础（1 1）内柱节点）内柱节点iyyxxyyyiiyyxxxxxiFSbSbSbFFSbSbSbF44xxxkbEIS 44yyykbEIS 4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础（2 2）边柱节点）边柱节点iyyxxyyyiiyyxxxxxiFSbSbSbFFSbSbSbF444iyyxxyyyiiyyxxxxxiFSbSbSbFFSbSbSbF4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础（3 3）角柱节点）角柱节点iyyxxyyyiiyyxxx

27、xxiFSbSbSbFFSbSbSbF4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础2.2.节点分配荷载的调整节点分配荷载的调整（1 1）调整前的基底平均反力）调整前的基底平均反力AAFp（2 2）基底反力增量）基底反力增量pAAp4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础（3）节点）节点i在在x、y方向的分配荷载增量方向的分配荷载增量piiyiyipiixixiAFFFAFFF（4）调整后节点）调整后节点i在在x、y方向的分配荷载方向的分配荷载yiyyixixxiFFFFFF4多层框架结构4.7 框架结构房屋基础3.方法的适用范围方法的适用范围 以上公式以上公式只在相邻柱距大于只在相邻柱距大于Sx或或Sy时才是合理的。因此，当相邻柱距（或相邻节点之间时才是合理的。因此，当相邻柱距（或相邻节点之间的距离）大于的距离）大于Sx或或Sy时，才可用上述公式进行节点荷载的分配。时，才可用上述公式进行节点荷载的分配。