中国石油大学高层课件31.ppt

1、多层与高层建筑结构设计,中国石油大学建筑工程系,第三章 框架结构内力与位移计算,高福聚,博士 副教授,框架结构内力与位移计算,框架结构的布置与计算简图,竖向荷载作用下的近似计算分层计算法,水平荷载作用下的近似计算反弯点法,水平荷载作用下的改进反弯点法D值法,水平荷载作用下侧移的近似计算,框架结构的布置与计算简图,计算内力之前，必须先进行结构的布置，并确定杆件的截面尺寸和惯性矩。,高层框架是超静定结构,框架结构的布置,杆件的截面尺寸,刚度取值,框架结构的计算简图,计算简图,跨度与层高的确定,荷载计算,框架结构的布置,框架结构除应满足结构总体布置的一般原则外，还应考虑下面的一些要求：,框架按支承楼

2、板方式，可分为横向承重框架、纵向承重框架和双向承重框架。,（1）框架只能承受自身平面内的水平力，因此有抗震设防的框架结构，或非地震区层数较多的房屋框架结构，横向和纵向均应设计成刚接框架，设计成双向梁柱抗侧力体系。主体结构除个别部位外，不应采用铰接，以增大结构的刚度和整体性。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。,（2）框架梁、柱中心线宜重合。当梁、柱中心线不能重合时，在计算中应考虑偏心对梁、柱节点核心区受力和构造的不利影响，同时应考虑梁荷载对柱子的偏心影响。为承托隔墙，又要尽量减少梁轴线与柱轴线的偏心距，可采用梁上挑板承托墙体的处理方法。,（3）当梁、柱中心线不能重合时，其偏心距不应大于该方向柱

3、截面宽度的1/4。如偏心距大于该方向柱宽的1/4时，可采取增设梁的水平加腋等措施。设置水平加腋后，仍须考虑梁荷载对柱子的偏心影响。水平加腋梁如图所示。,梁的水平加腋厚度可取梁截面高度，水平尺寸宜满足下列要求：,梁水平加腋宽度,梁水平加腋长度,梁截面宽度,偏心方向上柱截面宽度,非加腋侧梁边到柱边的距离,（4）框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体，抗震设计时，框架结构如采用砌体填充墙，其布置应避免形成上下层刚度变化过大，避免形成短柱和减少因抗侧移刚度偏心所造成的扭转。,（5）框架结构按抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重的混合承重形式，否则对建筑物的抗震很不利。框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的

4、电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。,框架梁截面尺寸估算,框架梁截面尺寸应根据承受竖向荷载大小、跨度、抗震设防烈度、混凝土强度等多方面因素综合考虑确定。,一般荷载情况下，框架梁截面高度hb可按计算跨度的1/101/18，且不小于400mm，也不宜大于1/4净跨。框架梁的宽度bb一般为梁截面高度hb的1/21/3，且不应小于200mm。,为了降低楼层高度，或便于通风管道等通行，必要时可设计成宽度较大的扁梁，此时应根据荷载及跨度情况满足梁的挠度限值，扁梁截面高度hb可取计算跨度的1/151/18，梁的宽度bb取,为满足梁的刚度和承载力要求，节省材料和有利的建筑空间，可将

5、梁设计成加腋形式。,这种加腋梁在进行框架的内力和位移计算时，可采用等效线刚度代替变截面加腋梁的实际线刚度。当梁两端加腋对称时，其等效线刚度为,KbKb,表3.1 加腋梁等效刚度系数,框架梁截面的惯性矩,在框架结构中，由于楼板参加梁的工作，故要精确地确定梁截面的惯性矩是一个复杂的问题。因为大梁在左右反弯点之间，是一个翼缘受压的T形截面，在反弯点之外，是一个翼缘受拉的T形截面，所以在裂缝开展后，会引起梁截面刚度的变化。为了简化计算，我们可忽略刚度变化，并假定梁截面的惯性矩不变。,现浇楼面可以作为梁的翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移，每一侧有效翼缘的宽度可以取至板厚的6倍；,装配整体式楼面可按其

6、构造的整体性取等于或小于板厚的6倍；,无现浇面层的装配式楼面，楼面的作用不考虑，框架梁只取梁本身的刚度。,为简化计算，在设计中可以采用以下的方法近似计算框架梁的惯性矩Ib,梁的惯性矩Ib,框架柱的截面尺寸估算,框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算：,Ac,NAGn,其中考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2； A按简支状态计算的柱的负载面积； G折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取1216 kN/m2； n验算截面以上楼层层数；,混凝土轴心抗压强度设计值,框架柱轴压比限值，对一级、二级和三级抗震等级，分别取0.7, 0.8和0.9。,按上述方法确定的柱截面高度hc不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm，柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。,框架结构的计算简图,跨度与层高的确定,在结构计算简图中，杆件用其轴线来表示。,框架梁的跨度即取柱子轴线之间的距离；当上下层柱截面尺寸变化时，一般以最小截面的形心线来确定。,框架的层高，即框架柱的长度可取相应的建筑层高，即取本层楼面至上层楼面的高度，但底层的层高则应取基础顶面到二层楼板顶面之间的距离。,当设有整体刚度很大的地下室，且地下室的层间刚度不小于相邻上层层间刚度的3倍时，可取至地下室的顶板处。,当各跨跨度相差不超过10%时