《多层框架结构 》ppt课件

1、构造组成和构造布置 框架构造的计算简图及荷载 竖向荷载作用下框架构造内力的近似计算程度荷载作用下框架构造内力和侧移的近似计算荷载效应组合和构件设计框架构造的构造要求构造组成和构造布置 框架构造的计算简图及荷载计算 分层法、弯矩二次分配法，值法13.1 框架构造组成与构造布置框架构造组成与构造布置1 1框架构造组成框架构造组成框架构造框架构造frame structure是由梁和柱衔接而成的构造。梁是由梁和柱衔接而成的构造。梁柱衔接处为刚节点，柱底支座普通为固定约束，如图柱衔接处为刚节点，柱底支座普通为固定约束，如图 (a)所示。所示。如梁与柱为铰接，就称为排架构造，如图如梁与柱为铰接，就称为排

2、架构造，如图(b)所示。所示。一、构造组成及特点一、构造组成及特点框架构造框架构造u框架构造为高次超静定构造，既接受竖向荷载，又接受程度框架构造为高次超静定构造，既接受竖向荷载，又接受程度作用力。作用力。u为利于构造受力，框架梁宜拉通、对直为利于构造受力，框架梁宜拉通、对直,框架柱宜纵横对齐、框架柱宜纵横对齐、上下对中。但有时由于运用功能或建筑外型上的要求，框架也上下对中。但有时由于运用功能或建筑外型上的要求，框架也可做成抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等。如下图。可做成抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等。如下图。2 2框架构造特点框架构造特点u在竖向荷载和程度荷载作用下，框架构造各构件将

3、产生内力在竖向荷载和程度荷载作用下，框架构造各构件将产生内力和变形，框架构造的侧移普通由两部分组成：由竖向荷载和程和变形，框架构造的侧移普通由两部分组成：由竖向荷载和程度力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，构成框架度力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，构成框架构造的整体剪切变形构造的整体剪切变形us；由程度力引起的倾覆力矩，使框架柱；由程度力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形产生轴向变形一侧柱拉伸，另一侧柱紧缩一侧柱拉伸，另一侧柱紧缩，构成框架构造，构成框架构造的整体弯曲变形的整体弯曲变形ub。如图。如图u当框架构造房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切当框架构造房屋的层

4、数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。变形，整体弯曲变形的影响很小。 3、框架构造体系的优缺陷、框架构造体系的优缺陷优点：优点：由于框架构造是梁柱组成的承重构造，墙体不承重，故其平面由于框架构造是梁柱组成的承重构造，墙体不承重，故其平面布置较其它构造方式灵敏，可根据运用要求分隔空间，特别是布置较其它构造方式灵敏，可根据运用要求分隔空间，特别是可做成大空间的会议室、营业厅及餐厅等。也可按需求做成小可做成大空间的会议室、营业厅及餐厅等。也可按需求做成小房间。房间。建筑立面容易处置；构造自重较轻；建筑立面容易处置；构造自重较轻；计算实际比较成熟；在一定高度范围内造价较低。计

5、算实际比较成熟；在一定高度范围内造价较低。缺陷：缺陷：由于构造的抗侧刚度较低，程度荷载作用下侧移变形大，在地由于构造的抗侧刚度较低，程度荷载作用下侧移变形大，在地震设防烈度较高的地域，构造的高度遭到限制，在非地震设防震设防烈度较高的地域，构造的高度遭到限制，在非地震设防地域，也不宜超越地域，也不宜超越60 m。二、钢筋混凝土框架构造的分类二、钢筋混凝土框架构造的分类 按施工方法的不同，可分为全现浇式、半现浇式、装配式和装配按施工方法的不同，可分为全现浇式、半现浇式、装配式和装配整体式。整体式。1、全现浇式、全现浇式梁、柱、楼板均为现浇砼。施工时每层的柱与梁、柱、楼板均为现浇砼。施工时每层的柱与

6、其上的梁板同时支模、扎筋，并一次性浇注砼。该方式整体性好，其上的梁板同时支模、扎筋，并一次性浇注砼。该方式整体性好，利于抗震。利于抗震。2、半现浇式、半现浇式梁、柱为现浇，楼板为预制，由于楼板采用了梁、柱为现浇，楼板为预制，由于楼板采用了预制板，因此可大大减少现场浇注砼的任务量，节省大量模板，预制板，因此可大大减少现场浇注砼的任务量，节省大量模板，提高施工效率。提高施工效率。3、装配式、装配式梁、柱及板均为预制，三者经过焊接拼装衔接成梁、柱及板均为预制，三者经过焊接拼装衔接成整体。此种方式施工速度快，但整体性较差，不宜在地震区运用。整体。此种方式施工速度快，但整体性较差，不宜在地震区运用。 4

7、、装配整体式、装配整体式梁、柱、楼板均为预制，在吊装就位后，再梁、柱、楼板均为预制，在吊装就位后，再浇注部分砼而将梁、柱、板衔接成整体。该方式既具有较好的整浇注部分砼而将梁、柱、板衔接成整体。该方式既具有较好的整体性和抗震性能，又可采用预制构件体性和抗震性能，又可采用预制构件,减少现场浇注砼的任务量，减少现场浇注砼的任务量，兼有二者的优点。但节点区现场浇注施工复杂。兼有二者的优点。但节点区现场浇注施工复杂。三、构造布置三、构造布置structural configurationstructural configuration 框架构造布置主要是确定柱在平面上的陈列方式柱网布置、选择构造承重方案

8、和变形缝的设置。民用建筑柱网布置民用建筑柱网布置一一构造布置原那么构造布置原那么1、框架构造的高宽比应满足相应的要求。、框架构造的高宽比应满足相应的要求。框架构造的高宽比是对框架构造刚度、整体稳定性、承载才干框架构造的高宽比是对框架构造刚度、整体稳定性、承载才干和经济合理性的宏观控制参数。和经济合理性的宏观控制参数。根根据构造的最大适用高度和高宽比将钢筋砼高层建筑分为据构造的最大适用高度和高宽比将钢筋砼高层建筑分为A级、级、B级两类。级两类。见高层建筑构造见高层建筑构造通常情况下，框架构造的高宽通常情况下，框架构造的高宽比应符合表中要求。比应符合表中要求。A级、级、B级高度钢筋砼框架构造的适用

9、的最大高宽比级高度钢筋砼框架构造的适用的最大高宽比H/B)类型类型非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6度、度、7度度8度度9度度A级级5 432B级8 762、框架构造平面外形宜简单、规那么，刚度和承载力分布均、框架构造平面外形宜简单、规那么，刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规那么的平面布置。正方形、矩形、正多匀，不应采用严重不规那么的平面布置。正方形、矩形、正多边形和圆形等简单的几何外形有利于提高构造的受力性能。边形和圆形等简单的几何外形有利于提高构造的受力性能。设防烈度设防烈度L/Bl/Bmax l/b6度、度、7度度6 0.35 2.08度、度、 9度度 5 0.30 1.

10、5构造平面的长宽比构造平面的长宽比L/B限值限值 3、在框架构造布置中，梁、柱轴线宜重合，如梁须偏心放置时，梁、柱中心线之间的偏心距e不宜大于柱截面在该方面宽度的1/4。如偏心距e大于该方向柱宽的1/4时，可增设梁的程度加腋。实验阐明，此法能明显改善梁柱节接受反复荷载的性能。二二柱网布置柱网布置柱网柱网框架柱在平面上纵横两个方向的陈列。框架柱在平面上纵横两个方向的陈列。 柱网布置的义务柱网布置的义务确定柱子的陈列方式与柱距、跨度。确定柱子的陈列方式与柱距、跨度。布置的根据布置的根据满足建筑运用要求，同时思索构造的合理性与满足建筑运用要求，同时思索构造的合理性与施工的可行性。施工的可行性。 柱网

11、的方式：柱网的方式：对民用建筑，柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调，普通将对民用建筑，柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调，普通将柱子设在纵横墙交叉点上。柱子设在纵横墙交叉点上。常用跨度是常用跨度是4.8m、6.3m、6m、6.6m等，常用柱距为等，常用柱距为3.9m、4.5m、4.8m、5.1m、5.4m、5.7m、6m。采用内廊式时，走廊跨度普通为采用内廊式时，走廊跨度普通为2.4m、2.7m、3m。常用层。常用层高为高为3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m。内廊式柱网常采用对称三跨，图内廊式柱网常采用对称三跨，图 (a)，边跨跨度，边跨跨度a，c可为可为6 m、6.6 m、6.9

12、m等，中间跨为走廊，等，中间跨为走廊，b可取可取2.43 m。开间方向柱距开间方向柱距d可取可取3.68 m。对工业建筑，常采用内廊式、对工业建筑，常采用内廊式、等跨式与不等跨式等跨式与不等跨式 。等跨式柱网，图等跨式柱网，图 (b)。适用于厂房、仓库、商店。适用于厂房、仓库、商店等，其进深方向柱距等，其进深方向柱距a常为常为6 m、7.5 m、9 m、12 m等，开间方向柱距等，开间方向柱距d普通为普通为6 m。对称不等跨式对称不等跨式对称不等跨柱网，图对称不等跨柱网，图 (c)。常用于建筑平面宽度较大的厂房。常用于建筑平面宽度较大的厂房。柱网确定后，用梁把柱连起来，即构成框架构造。普通情况

13、下柱网确定后，用梁把柱连起来，即构成框架构造。普通情况下柱在两个方向均应有梁拉结，故应在房屋纵横向均应布置框架柱在两个方向均应有梁拉结，故应在房屋纵横向均应布置框架梁。因此，实践的框架构造是一个空间受力体系。但为计算简梁。因此，实践的框架构造是一个空间受力体系。但为计算简便起见，可把实践框架分成纵横两个方向的平面框架即横向框便起见，可把实践框架分成纵横两个方向的平面框架即横向框架和纵向框架来进展计算。如下图架和纵向框架来进展计算。如下图 横向框架横向框架-由建筑物短方向的梁柱组成。由建筑物短方向的梁柱组成。 纵向框架纵向框架-由建筑物长方向的梁柱构成。由建筑物长方向的梁柱构成。 两向框架分别接

14、受各自方向的程度荷载。对于楼面竖向荷载，两向框架分别接受各自方向的程度荷载。对于楼面竖向荷载，可由横向框架接受，也可由纵向框架接受或纵、横向共同接受。可由横向框架接受，也可由纵向框架接受或纵、横向共同接受。根据楼面竖向荷载的传送道路，可将框架的承重体系分为三种：根据楼面竖向荷载的传送道路，可将框架的承重体系分为三种：二二承重框架布置方案承重框架布置方案 1、横向框架承重、横向框架承重 楼面荷载全部传至横向框架梁，如下图。此时在横向布置框楼面荷载全部传至横向框架梁，如下图。此时在横向布置框架承重梁，而在纵向布置连系梁。此方案的优点在于主梁沿横架承重梁，而在纵向布置连系梁。此方案的优点在于主梁沿横

15、向布置有利于提高建筑物的横向刚度横向跨数少，纵向设向布置有利于提高建筑物的横向刚度横向跨数少，纵向设较小的连系梁也有利于立面开洞。较小的连系梁也有利于立面开洞。横向框架承重横向框架承重板板主梁主梁联络梁联络梁2、纵向框架承重、纵向框架承重 如预制板沿横向布置，楼面荷载将传到纵向框架梁，如下图，如预制板沿横向布置，楼面荷载将传到纵向框架梁，如下图，此时纵梁为承重梁，而横向为连系梁。由于横梁高度较小，可获此时纵梁为承重梁，而横向为连系梁。由于横梁高度较小，可获得较高的室内净高，也利于管线的穿行。该方案的缺陷是横向抗得较高的室内净高，也利于管线的穿行。该方案的缺陷是横向抗侧刚度较差，进深尺寸受预制板

16、长度的限制。侧刚度较差，进深尺寸受预制板长度的限制。主梁主梁联络梁联络梁板板纵向框架承重纵向框架承重2、纵横向框架混合承重、纵横向框架混合承重 两个方向的框架梁均接受楼面荷载，如图中的预制板布置以两个方向的框架梁均接受楼面荷载，如图中的预制板布置以及现浇双向板均是将板面荷载向纵横向框架梁上传送。混合承重及现浇双向板均是将板面荷载向纵横向框架梁上传送。混合承重方案具有较好的整体任务性能，当楼面作用荷载较大时，常采用方案具有较好的整体任务性能，当楼面作用荷载较大时，常采用此种方案。此种方案。 顺便指出，假设楼盖采用顺便指出，假设楼盖采用现浇板且为双向板时，那么现浇板且为双向板时，那么其竖向承重构造

17、应为一空其竖向承重构造应为一空间框架。间框架。纵横向框架混合承重纵横向框架混合承重四四、变形缝的设置、变形缝的设置 变形缝有三种：伸缩缝、沉降缝、防震缝。变形缝有三种：伸缩缝、沉降缝、防震缝。 1、伸缩缝、伸缩缝 能否设缝，与构造长度有关，当长度超越能否设缝，与构造长度有关，当长度超越对钢筋混凝对钢筋混凝土构造规定的伸缩缝最大间距时，普通应设缝，如不设缝，应土构造规定的伸缩缝最大间距时，普通应设缝，如不设缝，应验算温度应力并采取相应的构造措施，如设置后浇带、做好保验算温度应力并采取相应的构造措施，如设置后浇带、做好保温隔热层等。温隔热层等。“钢筋混凝土构造伸缩缝最大间距见表。伸缩钢筋混凝土构造

18、伸缩缝最大间距见表。伸缩缝宽度缝宽度2030 mm。 构造类别室内或土中露天装配式框架757550装配整体式、现浇式框架5535表表 钢筋混凝土框架构造伸缩缝的最大间距钢筋混凝土框架构造伸缩缝的最大间距m 2、沉降缝、沉降缝 如上部荷载差别较大，或地基土的物理力学目的相差较大，如上部荷载差别较大，或地基土的物理力学目的相差较大，那么应设沉降缝。沉降缝可利用挑梁或搭置预制板、预制梁等那么应设沉降缝。沉降缝可利用挑梁或搭置预制板、预制梁等方式作成，参见方式作成，参见沉降缝宽不小于沉降缝宽不小于50 mm。3、防震缝、防震缝 当建筑平面外形不规那么，竖向高度、刚度、质量差别较大当建筑平面外形不规那么

19、，竖向高度、刚度、质量差别较大时，应设防震缝，缝宽不小于时，应设防震缝，缝宽不小于70 mm。 上述三缝在进展布置时，应综合思索，多缝合一，尽量减少上述三缝在进展布置时，应综合思索，多缝合一，尽量减少缝数，以方便施工、降低造价、添加整体性。伸缩缝和防震缝缝数，以方便施工、降低造价、添加整体性。伸缩缝和防震缝只需将根底以上的房屋分开，而沉降缝必需将根底也分开。只需将根底以上的房屋分开，而沉降缝必需将根底也分开。上节内容回想上节内容回想 框架构造特点及的分类框架构造特点及的分类 框架构造布置原那么框架构造布置原那么 框架构造的承重方案框架构造的承重方案 变形缝的设置变形缝的设置四、框架梁、柱截面尺

20、寸四、框架梁、柱截面尺寸 框架构造属于超静定构造，其内力和变形除了与荷载大小与作用方式有框架构造属于超静定构造，其内力和变形除了与荷载大小与作用方式有关外，还与构件的截面刚度关外，还与构件的截面刚度(EI)有关，而构件的截面刚度又取决于其截面尺寸，有关，而构件的截面刚度又取决于其截面尺寸，因此要首先确定构件的截面尺寸。框架梁、柱截面尺寸应根据承载力、刚度因此要首先确定构件的截面尺寸。框架梁、柱截面尺寸应根据承载力、刚度及延性等要求确定。初步设计时，通常由阅历或估算先选定截面尺寸，以后及延性等要求确定。初步设计时，通常由阅历或估算先选定截面尺寸，以后进展承载力、变形等验算，检查所选尺寸能否适宜。

21、进展承载力、变形等验算，检查所选尺寸能否适宜。一梁截面方式及尺寸一梁截面方式及尺寸 1、截面方式、截面方式对全现浇整体式框架，与梁相连的楼板是梁的翼缘，梁截面为对全现浇整体式框架，与梁相连的楼板是梁的翼缘，梁截面为T形或倒形或倒L形；形；当采用预制板楼盖时，框架梁为矩形或当采用预制板楼盖时，框架梁为矩形或T形；形； 有时为减小楼盖构造高度，添加室内净高，框架梁截面常做成花篮形或有时为减小楼盖构造高度，添加室内净高，框架梁截面常做成花篮形或十字形；十字形；对装配整体式框架，其框架梁为部分预制、部分现浇，称为迭合梁。对装配整体式框架，其框架梁为部分预制、部分现浇，称为迭合梁。连系梁的截面多做成连系

22、梁的截面多做成T形、形、形、形、L形、形、形、形、Z形等形等2、截面尺寸、截面尺寸框架梁截面尺寸按下式确定：框架梁截面尺寸按下式确定：截面高度截面高度h=l0/8l0/12，截面宽度截面宽度b=h/2h/3，且不宜小于，且不宜小于0.5柱宽柱宽, 且不应小于且不应小于250mm l0梁的计算跨度梁的计算跨度梁截面惯性矩3、框架梁截面的惯性距、框架梁截面的惯性距I 按矩形截面图中阴影部分计算出惯性矩按矩形截面图中阴影部分计算出惯性矩I0，再根据楼板，再根据楼板的方式进展修正求得的方式进展修正求得I。 1现浇整体式框架中框架梁截面的惯性矩现浇整体式框架中框架梁截面的惯性矩I =2I0，边框架梁，边

23、框架梁的截面的惯性矩的截面的惯性矩I =1.5I0。 2预制装配式框架预制装配式框架I =I0。 3装配整体式框架中框架梁的装配整体式框架中框架梁的I=1.5I0 ， 边框架梁的边框架梁的I =1.2I0 。4、梁的线刚度、梁的线刚度ib30121bbhbI 0cblIEi 二框架柱截面方式及尺寸二框架柱截面方式及尺寸1、截面方式、截面方式 普通为方形或矩形。普通为方形或矩形。 2、截面尺寸、截面尺寸 框架柱的截面尺寸普通按以下公式估算。框架柱的截面尺寸普通按以下公式估算。1按高宽比计算按高宽比计算ccicbhHb)()(21151201，Hi层高层高Ac N /fc = (1.11.2)Nv

24、 / fc 2按轴压构件估算按轴压构件估算式中式中 Ac为柱截面面积；为柱截面面积； Ac=bchcN为柱所接受的轴向压力设计值；为柱所接受的轴向压力设计值；Nv根据柱支承的楼面面积计算由竖向荷载产生的轴向力根据柱支承的楼面面积计算由竖向荷载产生的轴向力 设计值；设计值；计算时，可近似将楼面板沿柱轴线之间的中线划分，恒载与活计算时，可近似将楼面板沿柱轴线之间的中线划分，恒载与活载的分项系数均取载的分项系数均取1.25。或者直接近似取。或者直接近似取1214kN/m2计计算。算。fc为混凝土轴心抗压强度设计值。为混凝土轴心抗压强度设计值。4800480072006000层数为层数为6层层,C30

25、砼砼底层中柱的轴力估算：底层中柱的轴力估算：N=1.1Nv=1.1124.80.5(7.2+6.0)6=2509kN Ac=N/fc=2509000/14.3=175454mm2采用方形截面柱，截面尺寸可初步定为：采用方形截面柱，截面尺寸可初步定为：bh=450mm450mm3按构造要求确定按构造要求确定矩形截面框架柱的边长在非抗震设计时不宜小于矩形截面框架柱的边长在非抗震设计时不宜小于250mm，抗震，抗震设计时不宜小于设计时不宜小于300mm；圆柱截面直经不宜小于；圆柱截面直经不宜小于350mm，为防，为防止柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比不宜小于止柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比

26、不宜小于4。4抗震设计时，为防止柱发生脆性破坏，上述方法确定的抗震设计时，为防止柱发生脆性破坏，上述方法确定的截面尺寸上应满足轴压比的要求：截面尺寸上应满足轴压比的要求：抗震等级为一级时抗震等级为一级时650fhbNccc.抗震等级为二级时抗震等级为二级时750fhbNccc.抗震等级为三级时抗震等级为三级时850fhbNccc.3、框架柱截面的惯性矩、框架柱截面的惯性矩3121cchbI 4、框架柱的线刚度、框架柱的线刚度icbHIEi 为减少构件类型，以简化施工，多层房屋的柱截面沿房屋高为减少构件类型，以简化施工，多层房屋的柱截面沿房屋高度不宜改动。高层建筑的柱截面沿房屋高度可根据房屋层数

27、、度不宜改动。高层建筑的柱截面沿房屋高度可根据房屋层数、高度、荷载等情况坚持不变或做高度、荷载等情况坚持不变或做12次改动。当柱截面沿房屋次改动。当柱截面沿房屋高度变化时，中间柱宜使上下柱轴线重合，边柱和角柱宜使截高度变化时，中间柱宜使上下柱轴线重合，边柱和角柱宜使截面外边线重合。面外边线重合。一、框架构造的计算简图一、框架构造的计算简图1、计算单元确定、计算单元确定框架构造是一个空间受力体系，为方便起见，经常忽略构造纵向和横向之间联络，将一个较规那么的空间框架分解为假设干个横向和纵向平面框架进展分析，每榀平面框架为一计算单元。13.2 13.2 框架构造的计算简图及荷载框架构造的计算简图及荷

28、载当采用横向框架承重时，截取的横向框架应接受阴影范围内的当采用横向框架承重时，截取的横向框架应接受阴影范围内的全部竖向荷载和程度荷载，阴影范围普通以柱距中线来划分，如全部竖向荷载和程度荷载，阴影范围普通以柱距中线来划分，如图图 (a)所示。而纵向框架不接受楼面屋面传来的竖向荷载，仅所示。而纵向框架不接受楼面屋面传来的竖向荷载，仅接受本身的自重和砌筑于其上的填充墙重。接受本身的自重和砌筑于其上的填充墙重。当采用纵向框架承重时，截取的纵向框架应接受阴影范围内的当采用纵向框架承重时，截取的纵向框架应接受阴影范围内的全部竖向荷载和程度荷载，横向框架不接受楼面屋面传来的全部竖向荷载和程度荷载，横向框架不

29、接受楼面屋面传来的竖向荷载，仅接受本身的自重和砌筑于其上的填充墙重。竖向荷载，仅接受本身的自重和砌筑于其上的填充墙重。 当采用纵横向框架混合承重时，应根据构造的详细布置，按楼当采用纵横向框架混合承重时，应根据构造的详细布置，按楼盖构造的实践荷载传送情况进展计算。盖构造的实践荷载传送情况进展计算。 对于构造中部的各横向平面框架，条件一样，只需计算一个即对于构造中部的各横向平面框架，条件一样，只需计算一个即可代表全部。对纵向框架那么各不一样，应分别进展计算。可代表全部。对纵向框架那么各不一样，应分别进展计算。 框架构造计算简图框架构造计算简图2.跨度与层高确实定跨度与层高确实定 l在计算简图中，杆

30、件用其轴线来表示；在计算简图中，杆件用其轴线来表示；l框架梁的跨度取柱子的轴线之间的间隔，当上下层柱截面尺框架梁的跨度取柱子的轴线之间的间隔，当上下层柱截面尺寸变化时，普通以最小截面的形心线来确定。寸变化时，普通以最小截面的形心线来确定。 l为方面计为方面计,框架柱的计算高度可取各层层高框架柱的计算高度可取各层层高,即楼面至楼面之即楼面至楼面之间的间隔，但底层柱计算高度取根底顶面至二层楼板顶面之间的间隔，但底层柱计算高度取根底顶面至二层楼板顶面之间的间隔。间的间隔。l跨度相差不超越跨度相差不超越10%时时,按等跨计算内力按等跨计算内力; l屋面斜梁坡度不超越屋面斜梁坡度不超越1/8时时,按程度

31、梁计算按程度梁计算.在实践工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度变化。 1、当上层柱截面尺寸减小但其形心轴仍与下层柱的形心轴重合时，其计算简图与各层柱截面不变时的一样。 2、当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴也不重合时，普通采取近似方法，即将顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线，但是必需留意，在框架构造的内力和变形分析中，各层梁的计算跨度及线刚度仍应按实践情况取； 3、尚应思索上、下层柱轴线不重合，由上层柱传来的轴力在变截面处所产生的力矩。此力矩应视为外荷载，与其他竖向荷载一同进展框架内力分析。 变截面柱框架构造的计算简图变截面柱框架构造的计算简图装配式框架的铰节点装配式框架的铰节点框架柱与根底的衔

32、接框架柱与根底的衔接3.节点的简化节点的简化 对现浇式框架和装配整体式框架，梁与柱的衔接点可处置为对现浇式框架和装配整体式框架，梁与柱的衔接点可处置为刚结点。预制装配式框架节点为铰节点。刚结点。预制装配式框架节点为铰节点。 框架构造的根底如采用框架构造的根底如采用现浇式独立根底或条形现浇式独立根底或条形根底等方式时，可简化根底等方式时，可简化为固定约束，当为预制为固定约束，当为预制柱杯形根底时，应视构柱杯形根底时，应视构造措施的不同分别简化造措施的不同分别简化为固定支座和铰支座。如图为固定支座和铰支座。如图框架构造计算简图框架构造计算简图前往前往柱距柱距柱距柱距跨度跨度跨度跨度二、框架构造上的

33、荷载计算二、框架构造上的荷载计算l作用于框架构造上的荷载有竖向荷载和程度荷载两种。作用于框架构造上的荷载有竖向荷载和程度荷载两种。l竖向荷载包括构造自重、楼面及屋面活荷载、雪载等。竖向竖向荷载包括构造自重、楼面及屋面活荷载、雪载等。竖向荷载普通为分布荷载和次梁传来的为集中力。荷载普通为分布荷载和次梁传来的为集中力。l程度荷载包括风荷载和程度地震作用。程度荷载均简化为作程度荷载包括风荷载和程度地震作用。程度荷载均简化为作用于框架节点上集中力。用于框架节点上集中力。 一一恒荷载恒荷载 恒荷载包括自重、构造层重、固定设备重等。恒荷载的规范值可按设计尺寸与资料自重规范值容重计算。资料容重可查GB500

34、9-2001) 。作用方式：普通是分布荷载均布、梯形或三角形分布； 当在框架梁上布置次梁时，接受次梁传来的集中力作用。4800480072006000KJ-2KJ-3KJ-2KJ-3二二楼面、屋面活荷载楼面、屋面活荷载 1、楼面活荷载的规范值及其准永久值系数按、楼面活荷载的规范值及其准永久值系数按GB5009-2001)取用。取用。2、由于作用于多层房屋楼面上的活荷载，不能够同时均到达规、由于作用于多层房屋楼面上的活荷载，不能够同时均到达规范所给的规范值，所以在构造设计时可对楼面活载进展折减。范所给的规范值，所以在构造设计时可对楼面活载进展折减。对于楼面梁，当其负荷面积大于对于楼面梁，当其负荷

35、面积大于25m2时，折减系数为时，折减系数为0.9。对于墙、柱、根底，那么需根据计算截面以上楼层数的多少取不对于墙、柱、根底，那么需根据计算截面以上楼层数的多少取不同的折减系数，如表同的折减系数，如表13-5所示。所示。3、屋面均布活荷载、屋面均布活荷载工业与民用建筑的屋面其程度投影面上的均布活荷载规范值按工业与民用建筑的屋面其程度投影面上的均布活荷载规范值按取用。活荷载作用方式：同恒载作用方取用。活荷载作用方式：同恒载作用方式。式。三三屋面雪荷载屋面雪荷载屋面程度投影面上的雪荷载规范值按下式计算：屋面程度投影面上的雪荷载规范值按下式计算：0ssrksk雪荷载规范值，雪荷载规范值，kN/m2；

36、r屋面积雪分布系数，按屋面积雪分布系数，按取用；取用；s0根本雪压，根本雪压，kN/m2。按。按取用；取用；留意：建筑构造设计时，屋面活荷载与雪荷载不应同时留意：建筑构造设计时，屋面活荷载与雪荷载不应同时思索。取二者较大值采用。思索。取二者较大值采用。四四风荷载计算风荷载计算风荷载的计算方法与单层厂房根本一样，风荷载体型系数风荷载的计算方法与单层厂房根本一样，风荷载体型系数s可可按按取用。取用。垂直于建筑物外表的垂直于建筑物外表的风荷载规范值计算公式风荷载规范值计算公式 风载体型系数风载体型系数,对矩形平面的多层框架对矩形平面的多层框架, 可取可取1.3； 风压高度变化系数，根据每层柱顶标高按

37、第风压高度变化系数，根据每层柱顶标高按第12章表章表12-5 取用；取用； 风振系数，对多层框架风振系数，对多层框架 1.0 w0根本风压根本风压kN/m2)。按。按取用取用框架上沿高度作用的风荷载如下图。框架上沿高度作用的风荷载如下图。 0wwszzk(kN/m2)在内力分析时，可以将沿框架柱的分布在内力分析时，可以将沿框架柱的分布风载进一步简化为作用于框架节点的程风载进一步简化为作用于框架节点的程度集中风荷载度集中风荷载Fi如图如图 (b)所示所示，其，其值为：值为： FK3FK1FK2BH.wBHwFkkk3344350)(2233332505050HwHwB.BH.wBH.wFkk2k

38、2kk)(11211221505050HwHwB.BHw.BHw.Fk2kkkkH1H2H3H4wkiH1H2H3H4FK3FK1FK2H4、 H3、 H2 、 H1：为女儿墙：为女儿墙及各层柱高。及各层柱高。五五程度地震作用程度地震作用 多层框架构造，当高度不超越多层框架构造，当高度不超越40 m，且质量和刚度沿高度分布比，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较均匀时，可采用底部剪力法计算程度地震作用。详见算程度地震作用。详见GB50011-2001) Fki作用于框架节点的程度集作用于框架节点的程度集 中风荷载。中风荷载。B计算单元宽度，普通为柱距计算单元宽度，普通为柱距某

39、建筑为现浇整体式钢筋砼四层框架构造，抗震等级为二级，某建筑为现浇整体式钢筋砼四层框架构造，抗震等级为二级，规范层层高为规范层层高为3.6m，根底顶面埋深，根底顶面埋深-1.4m，构造平面布置如下，构造平面布置如下图。试估算梁、柱截面尺寸，并定性确定框架图。试估算梁、柱截面尺寸，并定性确定框架KJ-1)在恒载作在恒载作用下的计算简图。采用用下的计算简图。采用C30砼。砼。330033007200600036003600作业一作业一KJ-1KJ-1次梁次梁13.3 13.3 多层框架内力与侧移的近似计算方法多层框架内力与侧移的近似计算方法 u 竖向荷载作用下框架构造内力的近似计算竖向荷载作用下框架

40、构造内力的近似计算u 程度荷载作用下框架构造内力的近似计算程度荷载作用下框架构造内力的近似计算u 框架构造的侧移计算框架构造的侧移计算 在竖向荷载在竖向荷载vertical load作用下，多、高层框架构造的内力可用力作用下，多、高层框架构造的内力可用力法、位移法等构造力学方法计算。工程设计中，如采用手算，可采用迭代法、法、位移法等构造力学方法计算。工程设计中，如采用手算，可采用迭代法、分层法、弯矩二次分配法及系数法等近似方法计算。分层法、弯矩二次分配法及系数法等近似方法计算。程度荷载作用下框架构造的内力和侧移也可用构造力学方法计算，常用程度荷载作用下框架构造的内力和侧移也可用构造力学方法计算

41、，常用的近似算法有迭代法、反弯点法、的近似算法有迭代法、反弯点法、D值法和门架法等。值法和门架法等。一、竖向荷载一、竖向荷载恒载、活载恒载、活载作用下框架构造内力计算作用下框架构造内力计算 在竖向荷载作用下框架构造的特点：在竖向荷载作用下框架构造的特点： 1在竖向荷载作用下框架所产生的侧移普通很小，对构造在竖向荷载作用下框架所产生的侧移普通很小，对构造控制内力影响不大，可以忽略；控制内力影响不大，可以忽略； 2每层梁上的荷载仅对本层梁及与其相连的上、下柱的内每层梁上的荷载仅对本层梁及与其相连的上、下柱的内力产生影响，对其他各层梁、柱内力的影响可忽略不计。力产生影响，对其他各层梁、柱内力的影响可

42、忽略不计。 根本假定根本假定 根据上述受力特点，采用分层法计算时可作下面根本假定：根据上述受力特点，采用分层法计算时可作下面根本假定： 1假定竖向荷载作用下，框架不发生侧移，既不思索框假定竖向荷载作用下，框架不发生侧移，既不思索框架侧移对构造内力的影响；架侧移对构造内力的影响； 2假定作用在某层框架梁上的竖向荷载只对本层梁和与假定作用在某层框架梁上的竖向荷载只对本层梁和与该层梁相连的上、下框架柱产生影响，而对其他楼层的框架梁该层梁相连的上、下框架柱产生影响，而对其他楼层的框架梁和柱都不产生影响。和柱都不产生影响。一一分层法分层法竖向荷载作用下分层计算表示图 计算方法计算方法 根据上述假定，各层

43、梁上单独作用竖向荷载时，仅在该层梁和与之相连的上下层柱中根据上述假定，各层梁上单独作用竖向荷载时，仅在该层梁和与之相连的上下层柱中产生内力，对其他层梁及柱所产生的内力可忽略不计。这样框架构造可分解为如下图产生内力，对其他层梁及柱所产生的内力可忽略不计。这样框架构造可分解为如下图的独立刚架单元，柱的远端简化为固定支承。用弯矩分配法进展计算，节点的不平衡的独立刚架单元，柱的远端简化为固定支承。用弯矩分配法进展计算，节点的不平衡弯矩只在本单元内进展分配传送。弯矩只在本单元内进展分配传送。 1在计算单元中，取柱远端为固定，这与实践构造有差别，为消除此影响，规定除底层外，其它各层柱的线刚度均乘0.9的折

44、减系数，并取相应的传送系数为1/3底层柱仍为1/22用弯矩分配法计算各敞口框架的杆端弯矩，由此所得的梁端弯矩即为其最后的弯矩值； 3由于每根柱都在上、下两个单元中用了一次，因此，各柱端弯矩应为上下两层单元柱端弯矩之和。4在杆端弯矩求出后，可用静力平衡条件计算梁端剪力及梁跨中弯矩；逐层叠加柱上的竖向荷载包括节点集中力、柱自重等和与之相连的梁端剪力，即得柱的轴力。 分层法适宜于构造刚度与荷载沿高度分布比较均匀的多层框架的内力计算。 计算时应留意的问题：计算时应留意的问题：分层法的解题步骤分层法的解题步骤1画出构造计算简图，并标明轴线尺寸，荷载的大小和分布画出构造计算简图，并标明轴线尺寸，荷载的大小

45、和分布形状。形状。2根据各层梁上的竖向荷载，分别计算各梁的固端弯矩。根据各层梁上的竖向荷载，分别计算各梁的固端弯矩。3计算梁、柱的线刚度和各节点的弯矩分配系数，并留意除计算梁、柱的线刚度和各节点的弯矩分配系数，并留意除底层柱外，其它各层柱的线刚度乘以底层柱外，其它各层柱的线刚度乘以0.9的折减系数。的折减系数。4用弯矩分配法自上而下分层计算各节点的杆端弯矩。用弯矩分配法自上而下分层计算各节点的杆端弯矩。 各个节点的不平衡弯矩根据相连杆件的分配系数进展分配；各个节点的不平衡弯矩根据相连杆件的分配系数进展分配； 梁和底层柱的远端均按固定支座思索，传送系数取梁和底层柱的远端均按固定支座思索，传送系数

46、取1/2，其，其他柱传送系数为他柱传送系数为1/3。5叠加柱端弯矩，得出一切杆件的最后杆端弯矩。如节点不叠加柱端弯矩，得出一切杆件的最后杆端弯矩。如节点不平衡弯矩偏大，可在该节点重新分配一次但不再传送。平衡弯矩偏大，可在该节点重新分配一次但不再传送。6根据静力平衡条件，求出框架梁梁端剪力、竖向荷载作用根据静力平衡条件，求出框架梁梁端剪力、竖向荷载作用下的跨中弯矩及柱的轴向力。下的跨中弯矩及柱的轴向力。7绘出框架的弯矩图、剪力图、轴力图。绘出框架的弯矩图、剪力图、轴力图。二二弯矩二次分配法弯矩二次分配法 该方法的特点 弯矩二次分配法比分层法作了更进一步的简化。 在分层法中，用弯矩分配法计算分层单

47、元的杆端弯矩时，任一节点的不平衡弯矩都将影响到节点所在单元中的一切杆件。 而弯矩二次分配法那么假定任一节点的不平衡弯矩只影响到与该节点相交的各杆件的远端。 因此可将弯矩分配法的循环次数简化到一次分配、一次传送、再一次分配。远端均假设为固定端，传送系数取为1/2，柱的线刚度不再乘以0.9的系数进展修正。弯矩二次分配法计算步骤弯矩二次分配法计算步骤1计算梁柱的线刚度和各节点的杆端弯矩分配系数。柱的线计算梁柱的线刚度和各节点的杆端弯矩分配系数。柱的线刚度不再进展修正。刚度不再进展修正。2根据各层梁上的竖向荷载，分别计算各梁的固端弯矩。根据各层梁上的竖向荷载，分别计算各梁的固端弯矩。 3计算框架各节点

48、的不平衡弯矩，并对一切节点的不平衡计算框架各节点的不平衡弯矩，并对一切节点的不平衡弯矩同时进展第一次分配其间不进展弯矩传送。弯矩同时进展第一次分配其间不进展弯矩传送。4将一切杆端的分配弯矩同时向其远端传送，传送系数与普将一切杆端的分配弯矩同时向其远端传送，传送系数与普通弯矩分配法一样对于刚接框架，传送系数均取通弯矩分配法一样对于刚接框架，传送系数均取1/2。 5将各节点因传送弯矩而产生的新的不平衡弯矩同时进展第将各节点因传送弯矩而产生的新的不平衡弯矩同时进展第二次分配，使各节点处于平衡形状。至此，整个弯矩分配和传二次分配，使各节点处于平衡形状。至此，整个弯矩分配和传送过程即告终了。送过程即告终

49、了。 6将各杆端的固端弯矩将各杆端的固端弯矩fixed-end moment、第一次分、第一次分配弯矩、传送弯矩及第二次分配弯矩叠加求出杆端最终弯矩。配弯矩、传送弯矩及第二次分配弯矩叠加求出杆端最终弯矩。7根据静力平衡条件，求出框架梁梁端剪力、竖向荷载作用根据静力平衡条件，求出框架梁梁端剪力、竖向荷载作用下的跨中弯矩及柱的轴向力。下的跨中弯矩及柱的轴向力。上节内容回想 竖向荷载作用下内力计算的方法竖向荷载作用下内力计算的方法分层法分层法 竖向荷载作用下内力计算的方法竖向荷载作用下内力计算的方法弯矩二次分弯矩二次分配法配法三三竖向荷载作用下梁端剪力、跨中弯矩和柱轴力计算竖向荷载作用下梁端剪力、跨

50、中弯矩和柱轴力计算 1.梁端剪力 根据两端弯矩和荷载的实践作用情况，利用静力平衡条件可求得梁端剪力。 l / )MM(VVl / )MM(VVrblbrrbrblbllb00 按简支梁计算的支座左端、右端的剪力按简支梁计算的支座左端、右端的剪力,以使所以使所 取脱离体顺时针转动为正取脱离体顺时针转动为正; 梁端弯矩梁端弯矩,以绕杆端顺时针转动为正。以绕杆端顺时针转动为正。rlVV00、rblbMM 、三三竖向荷载作用下梁端剪力、跨中弯矩和柱轴力计算竖向荷载作用下梁端剪力、跨中弯矩和柱轴力计算 2.梁跨中弯矩 根据两端弯矩和荷载的实践作用情况，利用静力平衡条件可求得跨中弯矩。 按简支梁计算的梁跨

51、中弯矩按简支梁计算的梁跨中弯矩 梁端弯矩。梁端弯矩。注注:均取绝对值均取绝对值三三竖向荷载作用下梁端剪力、跨中弯矩和柱轴力计算竖向荷载作用下梁端剪力、跨中弯矩和柱轴力计算 3.柱轴力计算 根据节点上柱传来的轴力Nu和左右梁传来的剪力，利用节点静力平衡条件，即可求得下柱轴力(压为正拉为负)NlrlulVVNNNuNlVlVr一一程度荷载作用下框架构造的受力及变形特点程度荷载作用下框架构造的受力及变形特点二、程度荷载作用下的框架构造内力近似计算二、程度荷载作用下的框架构造内力近似计算反弯点法反弯点法 风荷载或程度地震对框架构造的作用，普通可简化为作用风荷载或程度地震对框架构造的作用，普通可简化为作

52、用于框架节点上的程度集中力，在此荷载的作用下，框架构造上于框架节点上的程度集中力，在此荷载的作用下，框架构造上的弯矩特征如图的弯矩特征如图13-8所示，变形如图所示，变形如图13-9所示。其受力与变形所示。其受力与变形具有如下特点：具有如下特点： 1各杆的弯矩为直线分布，且每个杆均有一个零弯矩点即各杆的弯矩为直线分布，且每个杆均有一个零弯矩点即反弯点；反弯点； 2在固定端处，角位移为零在固定端处，角位移为零,但上部各层节点均有转角存在但上部各层节点均有转角存在,节点的转角随梁柱线刚度比的增大而减小；节点的转角随梁柱线刚度比的增大而减小； 3如忽略梁的轴向变形，同层内各节点具有一样的侧向位如忽略

53、梁的轴向变形，同层内各节点具有一样的侧向位移，同层各柱具有一样的层间相对位移。移，同层各柱具有一样的层间相对位移。二解题思绪二解题思绪 鉴于框架构造在程度荷载作用下具有上述受力变形特点，如鉴于框架构造在程度荷载作用下具有上述受力变形特点，如能求出各柱的反弯点位置及反弯点处的剪力，就可以利用静力能求出各柱的反弯点位置及反弯点处的剪力，就可以利用静力平衡条件求出各杆件的内力。因此解题的关键是确定各柱反弯平衡条件求出各杆件的内力。因此解题的关键是确定各柱反弯点的位置及反弯点处的剪力。点的位置及反弯点处的剪力。 三根本假定1在求各柱子的剪力时，假定梁与柱的线刚度比ib/ic3 为无穷大。2在确定柱的反

54、弯点位置时，假定除底层以外的其他各柱，受力后上下两端节点转角一样。即反弯点位置在每层柱的中点处.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展分配。4不思索框架横梁的轴向变形，同一楼层各节点的程度位移相等。四柱的反弯点高度四柱的反弯点高度 反弯点高度，指反弯点至柱下端的间隔。反弯点高度，指反弯点至柱下端的间隔。 对于底层以上的各层柱，根据假定对于底层以上的各层柱，根据假定2，各柱的上下端节点，各柱的上下端节点转角相等转角相等,那么柱的上下端弯矩也应一样那么柱的上下端弯矩也应一样,所以反弯点在柱中点。所以反弯点在柱中点。对于底层柱对于底层柱,当柱脚固定时当柱脚固定时,柱下端转角为零，

55、上端转角不为零，柱下端转角为零，上端转角不为零，因此柱上端弯矩比下端弯矩小因此柱上端弯矩比下端弯矩小,其反弯点那么偏离柱中点而向上其反弯点那么偏离柱中点而向上移移,可取在柱高可取在柱高2/3处。处。各柱反弯点的高度为：各柱反弯点的高度为： 底层柱：底层柱： 其他各层柱：其他各层柱：yy132hy ihy21h1底层柱高底层柱高hi第第i层柱高层柱高反弯点位置图反弯点位置图yy五五柱的抗侧移刚度柱的抗侧移刚度dic柱的线刚度柱的线刚度h第第i层某柱的柱高层某柱的柱高柱子的抗侧移刚度，是使柱子上下两端产生相对单位程度位移柱子的抗侧移刚度，是使柱子上下两端产生相对单位程度位移所施加的程度力所施加的程

56、度力剪力剪力 。根据假定根据假定1，横梁刚度无限大，那么，横梁刚度无限大，那么各柱端转角为零，由位移方程可求的柱的各柱端转角为零，由位移方程可求的柱的抗侧移刚度为：抗侧移刚度为：六六同层各柱的剪力同层各柱的剪力Vjk根据反弯点位置和柱的抗侧移刚度，可求得同层各柱的剪力。根据反弯点位置和柱的抗侧移刚度，可求得同层各柱的剪力。FnFjVj1VjkVjmNj1NjkNjmj层层1层层n层层h1hjFnFjF1hn 设框架构造共有n层，每一层有m个柱子，框架节点上作用有程度荷载F1、F2 Fn，将框架沿第j层各柱的反弯点处切开，代以剪力和轴力，如下图。第第j层总剪力为层总剪力为Vj。可按程度力的平衡条

57、件求得。可按程度力的平衡条件求得FnFjVj1VjkVjmNj1NjkNjmmkjkjmjkjjjVVVVVV121Fj 作用在第作用在第j层的程度力层的程度力Vj 外荷载在第外荷载在第j层所产生的总剪力层所产生的总剪力 Vjk 第第j层第层第K根柱所接受的剪力根柱所接受的剪力m 第第j层内的柱子数；层内的柱子数；n 楼层数楼层数由外荷载所产生的第由外荷载所产生的第j层剪力由本层层剪力由本层m个柱子共同承当，即个柱子共同承当，即 1、第、第j层所遭到的总剪力层所遭到的总剪力Vj Vj前往前往 同层中各柱所分担的剪力的大小，与各柱本身抵抗程度位同层中各柱所分担的剪力的大小，与各柱本身抵抗程度位移

58、的才干有关，即与柱子的抗侧移刚度有关。移的才干有关，即与柱子的抗侧移刚度有关。 对第对第 j层第层第k柱，在剪力柱，在剪力Vjk作用下，将产生程度侧移作用下，将产生程度侧移 2、第、第j层第层第k根柱所遭到的剪力根柱所遭到的剪力Vjk jkijk 第第j层第层第k柱的线刚度柱的线刚度Vj k 第第j层第层第k柱所产生的剪力柱所产生的剪力 hj 第第j层柱子的高度层柱子的高度 第第j层第层第k柱的程度侧移；柱的程度侧移；jkjk2jjkjkjkjkhidV12第第j层第层第k根柱所遭到的剪力根柱所遭到的剪力Vjk 由根本假定4可知，同层各柱顶位移一样，即 j2jjkjkhiV12mkjkjVV1

59、mk2jjkjmkj2jjkjhihiV111212mkjjkjjhiV1212因同一层各柱的高度相等，由以因同一层各柱的高度相等，由以上条件可得上条件可得前往前往jmkjkjkjkViiV1那么第那么第j层第层第k根柱在层间剪力根柱在层间剪力Vj中分配到的剪力中分配到的剪力Vjkijk 第第j层第层第k柱的线刚度柱的线刚度Vj k 第第j层第层第k柱所承当的剪力柱所承当的剪力 Vj 在外荷载作用下第在外荷载作用下第j层产生的总剪层产生的总剪力力njiijFV七七柱端弯矩及梁端弯矩的计算柱端弯矩及梁端弯矩的计算 323111111hVMhVMkbkcktkc2jjkbcjktcjkhVMM1、

60、柱端弯矩、柱端弯矩 根据柱的反弯点位置及反弯点处的剪力，即可求出柱端弯矩。根据柱的反弯点位置及反弯点处的剪力，即可求出柱端弯矩。对于底层柱，有对于底层柱，有 对于上部各层柱，有：对于上部各层柱，有： 下标下标cjk表示第表示第j层第层第k根柱根柱下标下标t、b分别表示柱的顶端和底端分别表示柱的顶端和底端前往前往七七柱端弯矩及梁端弯矩的计算柱端弯矩及梁端弯矩的计算 )()(lcucrblbrbrblcucrblblblbMMiiiMMMiiiM2、梁端弯矩、梁端弯矩 求出各柱端弯矩后，利用节点弯矩平衡条件并根据假定求出各柱端弯矩后，利用节点弯矩平衡条件并根据假定3即可求得梁端弯矩。即可求得梁端弯