13层框架结构

1、第第1313章章 多高层框架结构本章重点本章重点 了解框架结构的特点和适用范围；了解框架结构的特点和适用范围； 熟悉框架结构的布置原则与方法熟悉框架结构的布置原则与方法； 掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算方法内力计算方法； 掌握框架结构的内力组合原则与方法；掌握框架结构的内力组合原则与方法； 熟悉框架结构在水平荷载作用下的侧移验熟悉框架结构在水平荷载作用下的侧移验 算方法；算方法； 熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。第第1313章章 多高层框架结构13.1 概概 述述房屋按高度和层数分类房屋按高度和层数分类低层低层多

2、层多层高层高层12层层310层层10层或层或28m1.多高层房屋的定义多高层房屋的定义第第1313章章 多高层框架结构2.多高层房屋的结构形式及受力特点多高层房屋的结构形式及受力特点框架结构框架结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构剪力墙结构剪力墙结构筒体结构筒体结构第第1313章章 多高层框架结构框架结构：框架结构：是由横向框架和纵向框架组成的空间结构是由横向框架和纵向框架组成的空间结构 框架结构框架结构 北京长城饭店北京长城饭店 第第1313章章 多高层框架结构第第1313章章 多高层框架结构第第1313章章 多高层框架结构 结构结构轻巧；轻巧； 整体性好；整体性好； 可形成大空间；可形成大空

3、间； 施工方便；施工方便； 较为经济。较为经济。 抵抗水平荷载能力差抵抗水平荷载能力差； 侧向刚度小，侧移大侧向刚度小，侧移大 ； 受地基的不均匀沉降影受地基的不均匀沉降影响大响大 。第第1313章章 多高层框架结构剪力墙结构：剪力墙结构：利用建筑外墙和内隔墙位置布置钢筋混利用建筑外墙和内隔墙位置布置钢筋混（结构墙）（结构墙） 土结构墙土结构墙 当房屋的层数更高时，横向水平荷载已对当房屋的层数更高时，横向水平荷载已对结构设计起控制作用，宜采用剪力墙结构，结构设计起控制作用，宜采用剪力墙结构，即全部采用纵横布置的剪力墙组成，剪力墙即全部采用纵横布置的剪力墙组成，剪力墙不仅承受水平荷载，亦用来承受

4、垂直荷载。不仅承受水平荷载，亦用来承受垂直荷载。 剪力墙结构因剪力墙的存在，其空间分隔剪力墙结构因剪力墙的存在，其空间分隔固定，建筑布置极不灵活，所以一般用于住固定，建筑布置极不灵活，所以一般用于住宅、旅馆等建筑。宅、旅馆等建筑。剪力墙结构广州白云宾馆 第第1313章章 多高层框架结构框架框架-剪力墙结构：剪力墙结构：在框架结构中的部分跨间布置剪力在框架结构中的部分跨间布置剪力墙，或把剪力墙结构中的部分剪力墙抽掉改成框架承重。墙，或把剪力墙结构中的部分剪力墙抽掉改成框架承重。框剪结构广州中天大厦第第1313章章 多高层框架结构筒体结构：筒体结构：由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系。由一个

5、或多个筒体作承重结构的高层建筑体系。 适用于层数较多的高层建筑。适用于层数较多的高层建筑。筒式结构的形式筒式结构的形式框筒体系框筒体系核心筒体系核心筒体系筒中筒体系筒中筒体系束筒体系束筒体系桁架筒体系桁架筒体系多重筒体系多重筒体系第第1313章章 多高层框架结构深圳华联大厦 框筒体系：框筒体系：指内芯由剪力墙构成，周边为框架结构指内芯由剪力墙构成，周边为框架结构。第第1313章章 多高层框架结构筒中筒体系：筒中筒体系：当周边的框架柱布置较密时，可将周边框架视当周边的框架柱布置较密时，可将周边框架视为外筒，而将内芯的剪力墙视为内筒，则构成筒中筒体系。为外筒，而将内芯的剪力墙视为内筒，则构成筒中筒

6、体系。广东国际大厦广东国际大厦 第第1313章章 多高层框架结构桁架筒体系：桁架筒体系：在筒体结构中，增加斜撑来抵抗水平荷载，在筒体结构中，增加斜撑来抵抗水平荷载，以进一步提高结构承受水平荷载的能力，增加体系的刚度。以进一步提高结构承受水平荷载的能力，增加体系的刚度。这种结构体系称为桁架筒体系。这种结构体系称为桁架筒体系。香港中银大厦香港中银大厦 第第1313章章 多高层框架结构成束筒体系：成束筒体系：由多个筒体组成的筒体结构。最典型的成束筒由多个筒体组成的筒体结构。最典型的成束筒体系的建筑应为美国芝加哥的西尔斯塔楼（体系的建筑应为美国芝加哥的西尔斯塔楼（19741974）。）。西尔斯塔楼西尔

7、斯塔楼第第1313章章 多高层框架结构13.2结构布置方法结构布置方法13.2.1 结构布置的一般原则结构布置的一般原则 满足使用要求，并尽可能与建筑的平、立剖面满足使用要求，并尽可能与建筑的平、立剖面划分相一致；划分相一致； 满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进行；布置能有效地进行； 结构尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类结构尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类型少；型少；第第1313章章 多高层框架结构平面布置平面布置好好差差第第1313章章 多高层框架结构竖向布置竖向布置好好差差第第1313章章 多高层框架结构 妥善地处理温度、

8、地基不均匀沉降以及地震妥善地处理温度、地基不均匀沉降以及地震 等因素对建筑的影响；等因素对建筑的影响； 施工简便；施工简便； 经济合理。经济合理。第第1313章章 多高层框架结构13.2.2 框架结构布置框架结构布置横向布置横向布置 横向承重横向承重 房屋横向刚度房屋横向刚度大，侧移小；大，侧移小； 横梁高度大，横梁高度大，室内有效净空室内有效净空小。小。 非抗震时使用非抗震时使用第第1313章章 多高层框架结构纵向布置纵向布置 纵向承重纵向承重 连系梁截面较小，框连系梁截面较小，框架梁截面尺寸大，室架梁截面尺寸大，室内有效净空高；内有效净空高； 对纵向地基不均匀沉对纵向地基不均匀沉降较有利；

9、降较有利； 房屋横向刚度小，侧房屋横向刚度小，侧移大。移大。第第1313章章 多高层框架结构双向布置双向布置 双向承重双向承重 整体性好，受力好；整体性好，受力好； 适用于整体性要求适用于整体性要求 较高和楼面荷载较较高和楼面荷载较 大的情况。大的情况。第第1313章章 多高层框架结构13.2.3变形缝的设置变形缝的设置变形缝变形缝伸缩缝伸缩缝沉降缝沉降缝防震缝防震缝在非地震区沉降缝可兼作伸缩缝；在非地震区沉降缝可兼作伸缩缝；在地震区，伸缩缝和沉降缝应符合在地震区，伸缩缝和沉降缝应符合防震缝的要求，可防震缝的要求，可“三缝合一三缝合一”。 在多高层建筑结构中，应尽量少设缝或不设缝。在多高层建筑

10、结构中，应尽量少设缝或不设缝。第第1313章章 多高层框架结构13.3截面尺寸估算截面尺寸估算13.3.1 框架梁框架梁n框架梁截面尺寸估算框架梁截面尺寸估算一般情况下一般情况下：梁净跨与截面高度之比梁净跨与截面高度之比不宜小于不宜小于4梁的截面宽度不梁的截面宽度不宜小于宜小于200mml0 梁的计算跨度；梁的计算跨度；hb 梁的截面高度；梁的截面高度；bb 梁的截面宽度。梁的截面宽度。第第1313章章 多高层框架结构n框架梁线刚度框架梁线刚度ec 混凝土弹性模量；混凝土弹性模量；i 框架梁截面惯性矩；框架梁截面惯性矩；l 框架梁的跨度。框架梁的跨度。式中式中：第第1313章章 多高层框架结构

11、框架梁惯性矩取值框架梁惯性矩取值楼板类型楼板类型边框架梁边框架梁中框架梁中框架梁现浇楼板现浇楼板i=1.5i0i=2.0i0装配整体式楼板装配整体式楼板i=1.2i0i=1.5i0装配式楼板装配式楼板i=i0i=i0注：注： i0为梁按矩形截面计算的惯性矩，为梁按矩形截面计算的惯性矩， 。30121bhi 第第1313章章 多高层框架结构13.3.2 框架柱框架柱n框架柱截面尺寸估算框架柱截面尺寸估算多层建筑多层建筑：矩形柱的截面边长不宜小于矩形柱的截面边长不宜小于250 mm，圆柱的截面直径，圆柱的截面直径不宜小于不宜小于350 mm，剪跨比，剪跨比宜大于宜大于2截面的高宽比截面的高宽比不宜

12、大于不宜大于3hi 第第i层层高；层层高；hc 柱截面高度；柱截面高度；bc 柱截面宽度。柱截面宽度。第第1313章章 多高层框架结构高层建筑：高层建筑：n=（1.11.2）nv n 柱中轴向力。柱中轴向力。nv 柱支承的楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴向柱支承的楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴向 力设计值。可近似将楼面板沿柱轴线之间的中力设计值。可近似将楼面板沿柱轴线之间的中 线划分，恒载和活载的分项系数均取线划分，恒载和活载的分项系数均取1.25，或，或 近似取近似取1214 kn/m2进行计算。进行计算。fc 混凝土轴心抗压强度设计值。混凝土轴心抗压强度设计值。第第1313章章 多高层框架结

13、构n框架柱线刚度框架柱线刚度ec 混凝土弹性模量；混凝土弹性模量；i 框架柱截面惯性矩。框架柱截面惯性矩。第第1313章章 多高层框架结构13.4计算简图的确定计算简图的确定n计算单元的选取计算单元的选取横向框架计算单元相邻楼面间的距离基础顶面至二层楼面的距离跨度跨度跨度取轴线间的距离纵向框架计算单元第第1313章章 多高层框架结构n计算简图计算简图实际结构实际结构l01l02计算简图计算简图第第1313章章 多高层框架结构13.5荷载计算荷载计算框架荷载框架荷载垂直荷载垂直荷载水平荷载水平荷载恒载恒载活载活载地震作用地震作用框架自重；粉灰重；框架自重；粉灰重；板、次梁、墙体重。板、次梁、墙体

14、重。人群、家具、设备等人群、家具、设备等荷载，取值见荷载，取值见建筑建筑结构荷载规范结构荷载规范，可，可折减。折减。风载风载0zszkww第第1313章章 多高层框架结构水平荷载按图示阴影范围计算水平荷载按图示阴影范围计算,一般将水平荷载（风或地震）简一般将水平荷载（风或地震）简化成作用于节点的水平集中力化成作用于节点的水平集中力竖向荷载按楼盖的形式确定，对竖向荷载按楼盖的形式确定，对活荷载还应作适当折减活荷载还应作适当折减楼面活荷载为楼面活荷载为等效均布荷载等效均布荷载第第1313章章 多高层框架结构13.6内力计算内力计算13.6.1 竖向荷载下的内力计算竖向荷载下的内力计算n 楼面荷载分

15、配原则楼面荷载分配原则 当采用装配式或装配整体式楼盖时，板上荷当采用装配式或装配整体式楼盖时，板上荷载通过预制板的两端传递给它的支承结构；载通过预制板的两端传递给它的支承结构； 当采用现浇楼盖时，楼面上的恒载和活载根当采用现浇楼盖时，楼面上的恒载和活载根据每个区格板两个方向的边长比，沿单向或据每个区格板两个方向的边长比，沿单向或双向传递，区格板长边双向传递，区格板长边/短边短边3时沿单向传递，时沿单向传递，长边长边/短边短边3时时沿双向传递沿双向传递。第第1313章章 多高层框架结构现浇楼盖荷载传递示意图现浇楼盖荷载传递示意图第第1313章章 多高层框架结构n竖向活载最不利布置竖向活载最不利布

16、置（1 1）逐跨布置法）逐跨布置法 恒载一次布置，楼屋面活载逐跨单独作用在各恒载一次布置，楼屋面活载逐跨单独作用在各跨上，分别算出内力，再对各控制截面组合其可能跨上，分别算出内力，再对各控制截面组合其可能出现的最大内力。出现的最大内力。恒载一次布置恒载一次布置活载分跨布置活载分跨布置第第1313章章 多高层框架结构（2）最不利荷载布置法）最不利荷载布置法 恒载一次布置，楼屋面活载根据影响线，直接恒载一次布置，楼屋面活载根据影响线，直接确定产生某一指定截面最不利内力的活载布置。此确定产生某一指定截面最不利内力的活载布置。此法用手算方法进行计算很困难。法用手算方法进行计算很困难。最不利荷载的布置最

17、不利荷载的布置第第1313章章 多高层框架结构（3）分层布置法或分跨布置法）分层布置法或分跨布置法 恒载一次布置，为简化计算，当活载与恒载的恒载一次布置，为简化计算，当活载与恒载的比值不大于比值不大于3时，可近似将活载一层或一跨做一次时，可近似将活载一层或一跨做一次布置，分别进行计算，然后进行最不利内力组合。布置，分别进行计算，然后进行最不利内力组合。qqqqqq分层布置法分层布置法分跨布置法分跨布置法第第1313章章 多高层框架结构（4）满布荷载法）满布荷载法 当活载与恒载的比值不大于当活载与恒载的比值不大于1时，可不考虑活载时，可不考虑活载的最不利布置，把活载同时作用于所有的框架上，的最不

18、利布置，把活载同时作用于所有的框架上，这样求得的支座处的内力可直接进行内力组合。但这样求得的支座处的内力可直接进行内力组合。但求得的梁跨中弯矩应乘以求得的梁跨中弯矩应乘以1.11.2的系数予以增大。的系数予以增大。第第1313章章 多高层框架结构n竖向荷载作用下的内力计算方法竖向荷载作用下的内力计算方法结构的侧移几乎为零结构的侧移几乎为零可采用弯可采用弯矩分配法矩分配法或迭代法或迭代法第第1313章章 多高层框架结构（1）分层法）分层法 忽略垂直荷载作用下框架结构的侧移；忽略垂直荷载作用下框架结构的侧移； 每层梁上的荷载只在本层梁及与其相每层梁上的荷载只在本层梁及与其相连的上、下层柱产生内力，

19、不在其他连的上、下层柱产生内力，不在其他层梁和其他层柱上产生内力。层梁和其他层柱上产生内力。第第1313章章 多高层框架结构进行弯矩分配后叠进行弯矩分配后叠加，叠加后的不平加，叠加后的不平衡弯矩再分配但不衡弯矩再分配但不传递传递第第1313章章 多高层框架结构 由于除底层外上层各柱的柱端实际为弹性固定，计由于除底层外上层各柱的柱端实际为弹性固定，计算简图中假定为完全嵌固，为减少计算误差，除底层柱算简图中假定为完全嵌固，为减少计算误差，除底层柱外，上层各柱的线刚度乘以外，上层各柱的线刚度乘以0.9的修正系数。的修正系数。线刚度修正线刚度修正第第1313章章 多高层框架结构 考虑除支座外，框架各节

20、点为弹性固定，因考虑除支座外，框架各节点为弹性固定，因此底层柱的弯矩传递系数取此底层柱的弯矩传递系数取1/2，其他各层柱的弯，其他各层柱的弯矩传递系数取矩传递系数取1/3；传递系数修正传递系数修正第第1313章章 多高层框架结构 分层法计算的各梁弯矩为最终弯矩，各柱的最终弯分层法计算的各梁弯矩为最终弯矩，各柱的最终弯矩为与各柱相连的两层计算弯矩叠加；矩为与各柱相连的两层计算弯矩叠加； 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。梁固端弯矩梁柱杆端弯矩（节点不平衡弯矩分配）梁柱杆端剪力柱轴力将各层框架还原为整体框架第第1313章章 多高层框架结构框

21、架还原：框架还原：梁、柱弯矩同位叠加，并对框架节点处梁、柱弯矩同位叠加，并对框架节点处得不平衡弯矩进行重分配；得不平衡弯矩进行重分配；梁柱剪力由其两端弯矩和承担的其它荷梁柱剪力由其两端弯矩和承担的其它荷载根据平衡条件求得载根据平衡条件求得;柱轴力最后计算，为与其相连上层各柱轴力最后计算，为与其相连上层各梁剪力之和。梁剪力之和。第第1313章章 多高层框架结构例题：例题：3.793.791.61第第1313章章 多高层框架结构力学知识回顾力学知识回顾 转动刚度转动刚度对转动的抵抗能力。杆端的转动刚度以对转动的抵抗能力。杆端的转动刚度以s s表示表示等于杆端产生单位转角时需要施加的力矩。等于杆端产

22、生单位转角时需要施加的力矩。顺时针为顺时针为“+”第第1313章章 多高层框架结构分配系数第第1313章章 多高层框架结构计算过程计算过程 最终结果：最终结果： 分层计算的梁端弯矩为最终弯矩分层计算的梁端弯矩为最终弯矩 上下层所得同一根柱子内力叠加，得到柱得最终弯矩上下层所得同一根柱子内力叠加，得到柱得最终弯矩 节点会不平衡，误差不大。如误差较大，可将节点不平衡弯节点会不平衡，误差不大。如误差较大，可将节点不平衡弯矩再进行一次分配矩再进行一次分配 根据弯矩根据弯矩m m剪力剪力v v轴力轴力n n 第第1313章章 多高层框架结构4.785.986.735.181.831.720.871.39

23、3.370.860.7915.860.9713.6215.0518.921.88第第1313章章 多高层框架结构（2）弯矩二次分配法）弯矩二次分配法计算步骤计算步骤计算各杆件的线刚度、杆端弯矩分配系数和由竖向荷载引起计算各杆件的线刚度、杆端弯矩分配系数和由竖向荷载引起的杆端弯矩。的杆端弯矩。对所有节点的不平衡弯矩进行第一次分配。对所有节点的不平衡弯矩进行第一次分配。将所有杆端的分配弯矩同时向远端传递，传递系数与普通弯将所有杆端的分配弯矩同时向远端传递，传递系数与普通弯矩分配法相同。矩分配法相同。将各节点因传递弯矩而再次形成的不平衡弯矩作第二次分配，将各节点因传递弯矩而再次形成的不平衡弯矩作第二

24、次分配，使各节点处于平衡状态，则整个分配、传递过程即完成。使各节点处于平衡状态，则整个分配、传递过程即完成。将各杆端的固端弯矩、第一次分配弯矩、传递弯矩及第二次将各杆端的固端弯矩、第一次分配弯矩、传递弯矩及第二次分配弯矩叠加求出杆端最终弯矩。分配弯矩叠加求出杆端最终弯矩。 第第1313章章 多高层框架结构上柱上柱 下柱下柱 右梁右梁0.3560.644上柱上柱 下柱下柱 右梁右梁0.2020.3410.4570.8510.149左梁左梁 上柱上柱 下柱下柱0.7020.0980.200左梁左梁 上柱上柱 下柱下柱0.1910.463左梁左梁 上柱上柱 下柱下柱 右梁右梁0.3460.1910.463左梁左梁 上柱上柱 下柱下柱 右梁右梁0.346左梁左梁 上柱上柱 下柱下柱 右梁右梁0.3460.1540.408左梁左梁 上柱上柱 下柱下柱 右梁右梁0.3040.134-13.1313.13-7.327.32-17.8117.81-8.898.894.67 8.46-2.01-1.11 -2.69-6.23 -