[语文]多层和高层框架结构设计xin教材课程

《[语文]多层和高层框架结构设计xin教材课程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[语文]多层和高层框架结构设计xin教材课程（252页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、混凝土结构设计 3. 框架结构设计,2020/7/7,2,学习要求,熟悉框架结构的特点和适用范围； 熟悉框架结构的平面布置和构件选型； 掌握框架结构内力分析方法及组合原则； 熟悉框架结构在水平荷载作用下的侧移验算方法。,2020/7/7,3,主要内容,3.1 框架结构概述 3.2 框架结构设计 3.3 框架结构设计实例 3.4 本章小结,2020/7/7,4,3.1 框架结构概述,概念 框架结构是指由横梁和立柱作为主要承重构件而组成的结构体系。其中，梁和柱的连接节点全部或大部分为刚接。,2020/7/7,6,3.1 框架结构概述,2020/7/7,7,3.1 框架结构概述,2020/7/7,8

2、,3.1 框架结构概述,2020/7/7,9,3.1 框架结构概述,分类 按跨数分：单跨、多跨； 按层数分：单层、多层； 按材料分：钢框架、钢筋混凝土框架、木框架、钢与钢筋混凝土混合框架等。,2020/7/7,10,3.1 框架结构概述,分类 钢筋混凝土框架按施工方法可分为现浇整体式、装配式和装配整体式。 现浇整体式：整体性能好，抗震性能好，现场工作量大，费模板； 装配式：标准化、工厂化生产，施工速度快，整体性能差，抗震性能弱； 装配整体式：兼有上述两者的优点。,2020/7/7,11,3.1 框架结构概述,特点 优点 建筑平面布置灵活，既可形成较大的使用空间，也可分隔为若干小空间； 结构整体

3、性较好； 构件类型少，结构轻巧，施工方便； 设计计算理论较成熟。,2020/7/7,12,3.1 框架结构概述,特点 缺点 框架节点处应力集中显著； 当建筑高度较大时，底部各层柱的轴力很大，致使构件截面尺寸过大和配筋过密； 框架结构的侧向刚度小，在风荷载和地震作用下结构侧移迅速增大。,2020/7/7,13,3.1 框架结构概述,适用范围 框架结构特别适合于在办公楼、教学楼、公共性与商业性建筑、图书馆、轻工业厂房、公寓以及住宅类建筑中采用。,2020/7/7,14,3.1 框架结构概述,适用范围 考虑到框架结构侧向刚度较小，故框架结构建筑一般不超过20层，其适用高度及高宽比与抗震设防烈度有关。

4、若不需进行抗震设计，适用高度不大于70m，最大高宽比为5，其它情形见高层建筑混凝土技术规程JGJ 3-2002（简称高规）。,2020/7/7,15,3.1 框架结构概述,多层和高层框架结构 界限 多层与高层建筑无统一划分界限。我国高规将10层及其以上或高度超过28m的建筑物称为高层建筑。,2020/7/7,16,3.1 框架结构概述,多层和高层框架结构 比较 高层建筑承受的荷载比多层建筑更大，刚度比多层建筑更小，水平荷载对高层建筑的影响较对多层建筑的影响更大； 从设计计算角度，高层框架结构除风荷载取值、楼面活荷载布置与多层框架结构略有不同，水平荷载作用下应补充侧移验算外，其它基本相同。,20

5、20/7/7,17,3.2 框架结构设计,概述 框架结构设计的主要步骤包括： 结构布置； 构件选型； 内力分析； 构件设计； 施工图绘制。,2020/7/7,18,3.2 框架结构设计,结构布置 布置原则 尽量与建筑的平、立剖面划分一致，以便设计和施工； 结构的平面布置应尽可能规则、对称，使结构传力直接、受力明确； 结构的竖向布置应力求体形简单，使结构刚度沿高度分布均匀，避免突变； 应合理地设置伸缩缝、沉降缝和防震缝。,2020/7/7,19,3.2 框架结构设计,结构布置 平面框架承重方案 横向框架承重方案 布置：由主梁和柱组成的承重主框架沿房屋的横向布置。楼（屋）面板支承于主梁上，纵向由连

6、系梁将横向框架连成空间结构体系。,2020/7/7,20,3.2 框架结构设计,结构布置 平面框架承重方案 横向框架承重方案 优点：横向刚度得到加强，有利于抵抗横向水平力。纵向连系梁的截面高度较小，梁下可开设大的门窗洞口，有利于房屋室内的采光和通风。 缺点：横向梁的高度较大，房间净空减小，开间布置不灵活，且不利于纵向管道的敷设。 总评：横向框架承重布置时，建筑物的横向刚度较大，结构性能好，实际中应用较多。,2020/7/7,21,3.2 框架结构设计,结构布置 平面框架承重方案 纵向框架承重方案 布置：由纵向主梁与柱构成的承重主框架沿房屋的纵向布置。楼（屋）面板支承于主梁上，横向连系梁将纵向框

7、架连成空间结构体系。,2020/7/7,22,3.2 框架结构设计,结构布置 平面框架承重方案 纵向框架承重方案 优点：纵向刚度进一步增大，有利于调整纵向地基不均匀沉降。横向连系梁的截面高度较小，可获得较大的净空，且有利于纵向管道的敷设。 缺点：横向刚度较差。 总评：实际中应用较少。,2020/7/7,23,3.2 框架结构设计,结构布置 平面框架承重方案 双向框架承重方案 布置：在房屋的两个方向均布置承重主框架，楼（屋）面板上的荷载有两个方向梁共同承担。,2020/7/7,24,3.2 框架结构设计,结构布置 平面框架承重方案 双向框架承重方案 特点：结构的空间刚度较大，结构整体性好，对抗震

8、有利。适用于柱网平面形状为方形或楼面荷载较大的情况，楼盖常采用现浇混凝土双向板或井式梁。,2020/7/7,25,3.2 框架结构设计,结构布置 平面框架承重方案 注意事项 框架结构中的“连系梁”由于不直接承受板上竖向荷载，其截面高度可比相应的框架梁的截面高度小一些，但其重要性也不容忽视。“连系梁”除了起连系承重框架的作用，其与框架柱组成的平面框架同样要承受风荷载及地震作用，并与承重框架一起组成建筑物的空间承重骨架。,2020/7/7,26,3.2 框架结构设计,结构布置 平面框架承重方案 注意事项 当楼（屋）面采用预制混凝土板时，才可以将板上竖向荷载视为单向传递。严格来说，横向框架承重方案和

9、纵向框架承重方案是当楼（屋）盖采用预制板时才存在的；,2020/7/7,27,3.2 框架结构设计,结构布置 平面框架承重方案 注意事项 当框架体系采用整体式钢筋混凝土楼（屋）盖时，板上竖向荷载均会传给其四周的支承梁，（虽然计算时单向板按单向传力考虑，但实际仍为双向传力），故采用全现浇楼（屋）盖的框架结构均为纵横向框架承重方案。,2020/7/7,28,3.2 框架结构设计,结构布置 柱网布置 概述 平面上框架柱在纵横方向的排列即形成柱网。柱网布置就是确定纵向柱列的柱距和横向柱列的 柱距（通称跨度）。柱网尺寸应根据建筑的使用功能要求而定，主梁的跨度一般为5 8m，次梁一般为 4 7m。,202

10、0/7/7,29,3.2 框架结构设计,结构布置 柱网布置 工业建筑 多层工业厂房框架结构常用柱网有内廊式和等跨式两种。工业厂房的柱网尺寸较大，相应的板区格跨度也大，为了减小楼板厚度，可在跨内布置若干次梁，以减少板区格的跨度，从而减少板厚。,2020/7/7,30,3.2 框架结构设计,内廊式,等跨式,附加次梁,次梁,2020/7/7,31,3.2 框架结构设计,结构布置 柱网布置 民用建筑 民用建筑由于使用功能要求复杂多变，柱网布置也各部相同。纵向柱列的柱距与房间的开间尺寸有关，开间较大时，可采用一个开间一个柱距方案，开间较小时，可采用两个开间一个柱距的方案。跨度大小主要与房间进深有关，如办

11、公楼和旅馆常采用三跨内廊式。,2020/7/7,32,3.2 框架结构设计,结构布置 立面布置,内收,规则框架,外挑,错层,抽柱,缺梁,2020/7/7,33,3.2 框架结构设计,结构布置 其它 框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体，并且与框架结构有可靠的拉结。此外，结构布置时应避免上、下层刚度变化过大、避免形成短柱并应减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。,2020/7/7,34,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 构件选型 框架梁的截面形状通常设计成T形和矩形,花篮形。框架柱一般为矩形或正方形，也可根据需要做成圆形或其它形状。,2020/7/7,35,3.2 框架结构设计,构件选型及

12、截面尺寸确定 截面尺寸估算 概述 结构设计时，一般应先估算构件的截面尺寸，待构件的内力和结构的变形计算好后，若预估的截面尺寸符合要求，便可以此尺寸作为最终截面尺寸；若与实际所需尺寸相差很大，则须重新估算和验算直至符合要求为止。,2020/7/7,36,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架梁 框架梁的截面尺寸应根据承受荷载的大小、梁的跨度、框架的间距、是否考虑抗震设防要求以及选用的材料强度等诸多因素综合考虑确定。,2020/7/7,37,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架梁 框架梁的截面尺寸可按下式估算：,截面高度,截面宽度,梁的计算跨度

13、,梁的截面宽度不宜小于200mm。,2020/7/7,38,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架梁 为了获得较大的使用空间，有时将框架梁设计成扁梁。对框架扁梁，其截面尺寸可按下式估算：,扁梁除满足承载力要求外，还应特别注意其变形和裂缝是否满足有关要求。,2020/7/7,39,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架梁 多层和高层建筑中的楼面可做成装配式、装配整体式和现浇式三种形式。装配式刚度弱，一般只用于多层建筑，高度超过50m的高层建筑宜采用现浇式，不超过50的高层建筑除现浇式外，还可采用装配整体式和连接可靠的装配式。,2020/7/7,

14、40,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架梁 在计算框架梁的惯性矩时，要考虑楼面板与梁的连接对梁惯性矩的有利影响。其中，现浇楼面板的钢筋与框架梁的钢筋交织在一起，整体性最好，采用装配整体式楼面板时整体性稍差，采用装配式楼面板则最差。,2020/7/7,41,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架梁,3.2 框架结构设计,2020/7/7,42,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架梁,边框架梁,中框架梁,3.2 框架结构设计,2020/7/7,43,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架梁 在框架结构布置中，梁、柱轴线宜重合。如梁须

15、偏心放置时（如使外墙与框架柱外侧平齐，或走廊两侧墙体与框架柱内侧平齐），梁、柱中心线之间的偏心距不宜大于柱截面在该方面宽度的1/4。如偏心距大于该方向柱宽的1/4时，可增设梁的水平加腋。,2020/7/7,44,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架梁,2020/7/7,45,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架柱 多层建筑中，框架柱的截面尺寸可按下式估算：,截面宽度,截面高度,第i层层高,2020/7/7,46,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架柱 高层建筑中，若不考虑抗震设防，框架柱的截面面积可按下式估算：

16、,截面面积,轴向力设计值,柱支承的楼面面积上竖向荷载产生的轴向力设计值,轴压比,2020/7/7,47,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架柱 柱支承的楼面面积取法如下图所示:,待估算柱柱顶以上楼层层数,单位面积上的竖向荷载的设计值,2020/7/7,48,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架柱 矩形框架柱的截面边长不宜小于250mm，圆柱的截面直径不宜小于350mm，剪跨比宜大于2（避免因出现短柱而发生脆性破坏），截面的高宽比不宜大于3。,2020/7/7,49,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 框架柱 为简化施工，多层建筑中柱截面沿房屋高度不宜改变。高层建筑中的柱截面可保持不变或根据房屋层数，高度和荷载等情况作12次变化。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。,2020/7/7,50,3.2 框架结构设计,构件选型及截面尺寸确定 截面尺寸估算 算例 某六层教学楼为钢筋混凝土现浇框架结构，其结构平面布置