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1、混凝土结构设计混凝土结构设计 3. 框架结构设计框架结构设计学习要求学习要求熟悉框架结构的熟悉框架结构的特点和适用范围特点和适用范围；熟悉框架结构的熟悉框架结构的平面布置平面布置和和构件选型构件选型；掌握框架结构掌握框架结构内力分析方法内力分析方法及及组合原则组合原则；熟熟悉悉框框架架结结构构在在水水平平荷荷载载作作用用下下的的侧侧移移验验算方法算方法。2024/8/52南昌航空大学土木工程系主要内容主要内容3.1 框架结构概述框架结构概述3.2 框架结构设计框架结构设计3.3 框架结构设计实例框架结构设计实例3.4 本章小结本章小结2024/8/53南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述
2、框架结构概述 概念概念框框架架结结构构是是指指由由横横梁梁和和立立柱柱作作为为主主要要承承重重构构件件而而组组成成的的结结构构体体系系。其其中中，梁和柱的连接梁和柱的连接节点全部或大部分为刚接节点全部或大部分为刚接。2024/8/54南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述2024/8/55南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述2024/8/56南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述2024/8/57南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述2024/8/58南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 分类分类A. 按跨数分
3、：按跨数分：单跨、多跨；单跨、多跨；B. 按层数分：按层数分：单层、多层；单层、多层；C.按按材材料料分分：钢钢框框架架、钢钢筋筋混混凝凝土土框框架架、木木框架、钢与钢筋混凝土混合框架等。框架、钢与钢筋混凝土混合框架等。2024/8/59南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 分类分类 钢钢筋筋混混凝凝土土框框架架按按施施工工方方法法可可分分为为现现浇浇整整体体式式、装配式装配式和和装配整体式装配整体式。a.现现浇浇整整体体式式：整整体体性性能能好好，抗抗震震性性能能好好，现现场场工工作量大，费模板；作量大，费模板；b.装装配配式式：标标准准化化、工工厂厂化化生生产产，施施工工
4、速速度度快快，整整体性能差，抗震性能弱；体性能差，抗震性能弱；c.装配整体式：装配整体式：兼有上述两者的优点。兼有上述两者的优点。2024/8/510南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 特点特点A. 优点优点a.建建筑筑平平面面布布置置灵灵活活，既既可可形形成成较较大大的的使使用用空间，也可分隔为若干小空间；空间，也可分隔为若干小空间；b.结构整体性较好；结构整体性较好；c.构件类型少，结构轻巧，施工方便；构件类型少，结构轻巧，施工方便；d.设计计算理论较成熟。设计计算理论较成熟。2024/8/511南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 特点特点B. 缺点
5、缺点a.框架节点处应力集中显著；框架节点处应力集中显著；b.当当建建筑筑高高度度较较大大时时，底底部部各各层层柱柱的的轴轴力力很很大大，致使构件截面尺寸过大和配筋过密；，致使构件截面尺寸过大和配筋过密；c.框框架架结结构构的的侧侧向向刚刚度度小小，在在风风荷荷载载和和地地震震作用下结构侧移迅速增大。作用下结构侧移迅速增大。2024/8/512南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 适用范围适用范围 框框架架结结构构特特别别适适合合于于在在办办公公楼楼、教教学学楼楼、公公共共性性与与商商业业性性建建筑筑、图图书书馆馆、轻工业厂房、公寓以及住宅类建筑中采用。轻工业厂房、公寓以及住宅
6、类建筑中采用。2024/8/513南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 适用范围适用范围 考考虑虑到到框框架架结结构构侧侧向向刚刚度度较较小小，故故框框架架结结构构建建筑筑一一般般不不超超过过20层层，其其适适用用高高度度及及高高宽宽比比与与抗抗震震设设防防烈烈度度有有关关。若若不不需需进进行行抗抗震震设设计计，适适用用高高度度不不大大于于70m，最最大大高高宽宽比比为为5，其其它它情情形形见见高高层层建建筑筑混混凝凝土土技技术术规规程程JGJ 3-2002（简称（简称高规高规）。2024/8/514南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 多层和高层框架结构多
7、层和高层框架结构A. 界限界限B. 多多层层与与高高层层建建筑筑无无统统一一划划分分界界限限。我我国国高高规规将将10层层及及其其以以上上或或高高度度超超过过28m的建筑物称为高层建筑。的建筑物称为高层建筑。2024/8/515南昌航空大学土木工程系3.1 框架结构概述框架结构概述 多层和高层框架结构多层和高层框架结构B. 比较比较a.高高层层建建筑筑承承受受的的荷荷载载比比多多层层建建筑筑更更大大，刚刚度度比比多多层层建建筑筑更更小小，水水平平荷荷载载对对高高层层建建筑筑的的影影响响较较对对多多层建筑的影响层建筑的影响更大更大；b.从从设设计计计计算算角角度度，高高层层框框架架结结构构除除风
8、风荷荷载载取取值值、楼楼面面活活荷荷载载布布置置与与多多层层框框架架结结构构略略有有不不同同，水水平平荷载作用下应补充侧移验算外荷载作用下应补充侧移验算外，其它基本相同。，其它基本相同。2024/8/516南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 概述概述框架结构设计的主要步骤包括：框架结构设计的主要步骤包括：结构布置；结构布置；构件选型；构件选型； 内力分析；内力分析； 构件设计；构件设计；施工图绘制。施工图绘制。2024/8/517南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置A. 布置原则布置原则a.尽尽量量与与建建筑筑的的平平、立立剖剖面面划划分
9、分一一致致，以以便便设设计计和和施工；施工；b.结结构构的的平平面面布布置置应应尽尽可可能能规规则则、对对称称，使使结结构构传传力直接、受力明确；力直接、受力明确；c.结结构构的的竖竖向向布布置置应应力力求求体体形形简简单单，使使结结构构刚刚度度沿沿高度分布均匀，避免突变；高度分布均匀，避免突变；d.应合理地设置伸缩缝、沉降缝和防震缝。应合理地设置伸缩缝、沉降缝和防震缝。2024/8/518南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B. 平面框架承重方案平面框架承重方案a. 横向框架承重方案横向框架承重方案布布置置：由由主主梁梁和和柱柱组组成成的的承承重重主主框框
10、架架沿沿房房屋屋的的横横向向布布置置。楼楼（屋屋）面面板板支支承承于于主主梁梁上上，纵纵向向由由连连系系梁梁将将横横向向框框架架连连成空间结构体系。成空间结构体系。2024/8/519南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B. 平面框架承重方案平面框架承重方案a. 横向框架承重方案横向框架承重方案优优点点：横横向向刚刚度度得得到到加加强强，有有利利于于抵抵抗抗横横向向水水平平力力。纵纵向向连连系系梁梁的的截截面面高高度度较较小小，梁梁下下可可开开设设大大的的门门窗窗洞洞口口，有利于房屋室内的采光和通风有利于房屋室内的采光和通风。缺缺点点：横横向向梁梁的的高高度
11、度较较大大，房房间间净净空空减减小小，开开间间布布置置不不灵活，且不利于纵向管道的敷设。灵活，且不利于纵向管道的敷设。p总总评评：横横向向框框架架承承重重布布置置时时，建建筑筑物物的的横横向向刚刚度度较大，结构性能好，实际中应用较多较大，结构性能好，实际中应用较多。2024/8/520南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B. 平面框架承重方案平面框架承重方案b. 纵向框架承重方案纵向框架承重方案布布置置：由由纵纵向向主主梁梁与与柱柱构构成成的的承承重重主主框框架架沿沿房房屋屋的的纵纵向向布布置置。楼楼（屋屋）面面板板支支承承于于主主梁梁上上，横横向向连连系系
12、梁梁将将纵纵向向框框架架连连成空间结构体系。成空间结构体系。2024/8/521南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B. 平面框架承重方案平面框架承重方案b. 纵向框架承重方案纵向框架承重方案优优点点：纵纵向向刚刚度度进进一一步步增增大大，有有利利于于调调整整纵纵向向地地基基不不均均匀匀沉沉降降。横横向向连连系系梁梁的的截截面面高高度度较较小小，可可获得获得较大的净空较大的净空，且，且有利于纵向管道的敷设有利于纵向管道的敷设。缺点：横向刚度较差。缺点：横向刚度较差。p总评：实际中应用较少总评：实际中应用较少。2024/8/522南昌航空大学土木工程系3.2
13、框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B. 平面框架承重方案平面框架承重方案c. 双向框架承重方案双向框架承重方案布布置置：在在房房屋屋的的两两个个方方向向均均布布置置承承重重主主框框架架，楼楼（屋屋）面面板板上上的的荷荷载载有有两两个个方方向向梁梁共同承担。共同承担。2024/8/523南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B. 平面框架承重方案平面框架承重方案c. 双向框架承重方案双向框架承重方案特特点点：结结构构的的空空间间刚刚度度较较大大，结结构构整整体体性性好好，对对抗抗震震有有利利。适适用用于于柱柱网网平平面面形形状状为为方方形形或或楼楼面面荷
14、荷载载较较大大的的情情况况，楼楼盖盖常常采采用用现现浇浇混混凝凝土土双双向向板板或或井式梁。井式梁。2024/8/524南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B. 平面框架承重方案平面框架承重方案d. 注意事项注意事项a)框框架架结结构构中中的的“连连系系梁梁”由由于于不不直直接接承承受受板板上上竖竖向向荷荷载载，其其截截面面高高度度可可比比相相应应的的框框架架梁梁的的截截面面高高度度小小一一些些，但但其其重重要要性性也也不不容容忽忽视视。“连连系系梁梁”除除了了起起连连系系承承重重框框架架的的作作用用，其其与与框框架架柱柱组组成成的的平平面面框框架架同同样样
15、要要承承受受风风荷荷载载及及地地震震作作用用，并并与与承承重框架一起组成建筑物的重框架一起组成建筑物的空间承重骨架空间承重骨架。2024/8/525南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B. 平面框架承重方案平面框架承重方案d. 注意事项注意事项b)当当楼楼（屋屋）面面采采用用预预制制混混凝凝土土板板时时，才才可可以以将将板板上上竖竖向向荷荷载载视视为为单单向向传传递递。严严格格来来说说，横横向向框框架架承承重重方方案案和和纵纵向向框框架架承承重重方方案案是是当当楼楼（屋屋）盖盖采采用预制板时才存在的用预制板时才存在的；2024/8/526南昌航空大学土木工程
16、系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置B. 平面框架承重方案平面框架承重方案d. 注意事项注意事项c)当当框框架架体体系系采采用用整整体体式式钢钢筋筋混混凝凝土土楼楼（屋屋）盖盖时时，板板上上竖竖向向荷荷载载均均会会传传给给其其四四周周的的支支承承梁梁，（虽虽然然计计算算时时单单向向板板按按单单向向传传力力考考虑虑，但但实实际际仍仍为为双双向向传传力力），故故采采用用全全现现浇浇楼楼（屋屋）盖盖的的框框架架结结构构均均为纵横向框架承重方案为纵横向框架承重方案。2024/8/527南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置C. 柱网布置柱网布置a. 概
17、述概述 平平面面上上框框架架柱柱在在纵纵横横方方向向的的排排列列即即形形成成柱柱网网。柱柱网网布布置置就就是是确确定定纵纵向向柱柱列列的的柱柱距距和和横横向向柱柱列列的的 柱柱距距（通通称称跨跨度度）。柱柱网网尺尺寸寸应应根根据据建建筑筑的的使使用用功功能能要要求求而而定定，主主梁梁的的跨跨度度一一般般为为5 8m，次次梁梁一般为一般为 4 7m。2024/8/528南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置C. 柱网布置柱网布置b. 工业建筑工业建筑 多多层层工工业业厂厂房房框框架架结结构构常常用用柱柱网网有有内内廊廊式式和和等等跨跨式式两两种种。工工业业厂厂房
18、房的的柱柱网网尺尺寸寸较较大大，相相应应的的板板区区格格跨跨度度也也大大，为为了了减减小小楼楼板板厚厚度度，可可在在跨跨内内布布置置若若干干次次梁梁，以以减减少少板板区区格格的的跨跨度度，从从而而减减少少板厚。板厚。2024/8/529南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计内廊式内廊式等跨式等跨式附加次梁附加次梁次梁次梁2024/8/530南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置C. 柱网布置柱网布置c. 民用建筑民用建筑 民民用用建建筑筑由由于于使使用用功功能能要要求求复复杂杂多多变变，柱柱网网布布置置也也各各部部相相同同。纵纵向向柱柱列列的的
19、柱柱距距与与房房间间的的开开间间尺尺寸寸有有关关，开开间间较较大大时时，可可采采用用一一个个开开间间一一个个柱柱距距方方案案，开开间间较较小小时时，可可采采用用两两个个开开间间一一个个柱柱距距的的方方案案。跨跨度度大大小小主主要要与与房房间间进进深深有有关关，如如办办公公楼和旅馆常采用三跨内廊式。楼和旅馆常采用三跨内廊式。2024/8/531南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置D.立面布置立面布置内收内收规则框架规则框架外挑外挑错层错层抽柱抽柱缺梁缺梁2024/8/532南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 结构布置结构布置E. 其它其它
20、框框架架结结构构的的填填充充墙墙及及隔隔墙墙宜宜选选用用轻轻质质墙墙体体，并并且且与与框框架架结结构构有有可可靠靠的的拉拉结结。此此外外，结结构构布布置置时时应应避避免免上上、下下层层刚刚度度变变化化过过大大、避避免免形形成成短短柱柱并并应应减减少少因因抗抗侧侧刚刚度度偏心所造成的扭转偏心所造成的扭转。2024/8/533南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定A. 构件选型构件选型 框框架架梁梁的的截截面面形形状状通通常常设设计计成成T形形和和矩矩形形，装装配配式式框框架架中中还还可可以以做做成成花花篮篮等等形形状状。框框架架柱柱一
21、一般般为为矩矩形形或或正正方方形形，也也可可根根据据需需要要做做成成圆圆形形或或其其它形状。它形状。2024/8/534南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算a. 概述概述 结结构构设设计计时时，一一般般应应先先估估算算构构件件的的截截面面尺尺寸寸，待待构构件件的的内内力力和和结结构构的的变变形形计计算算好好后后，若若预预估估的的截截面面尺尺寸寸符符合合要要求求，便便可可以以此此尺尺寸寸作作为为最最终终截截面面尺尺寸寸；若若与与实实际际所所需需尺尺寸寸相相差差很很大大，则则须须重重新新估估算和验算直至符
22、合要求为止算和验算直至符合要求为止。2024/8/535南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算b. 框架梁框架梁 框框架架梁梁的的截截面面尺尺寸寸应应根根据据承承受受荷荷载载的的大大小小、梁梁的的跨跨度度、框框架架的的间间距距、是是否否考考虑虑抗抗震震设设防防要要求求以及以及选用的材料强度选用的材料强度等诸多因素综合考虑确定。等诸多因素综合考虑确定。2024/8/536南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算b.
23、框架梁框架梁框架梁的截面尺寸可按下式估算：框架梁的截面尺寸可按下式估算：截面高度截面高度截面宽度截面宽度梁的计梁的计算跨度算跨度梁梁的的净净跨跨度度与与截截面面高高度度之之比比不不宜宜小小于于4， 梁梁 的的截截面面宽宽度度不不宜宜小小于于200mm。2024/8/537南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算b. 框架梁框架梁 为为了了获获得得较较大大的的使使用用空空间间，有有时时将将框框架架梁梁设设计计成扁梁。对成扁梁。对框架扁梁框架扁梁，其截面尺寸可按下式估算：，其截面尺寸可按下式估算： 扁扁梁梁除
24、除满满足足承承载载力力要要求求外外，还还应应特特别别注注意意其其变形和裂缝是否满足有关要求。变形和裂缝是否满足有关要求。2024/8/538南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算b. 框架梁框架梁 多多层层和和高高层层建建筑筑中中的的楼楼面面可可做做成成装装配配式式、装装配配整整体体式式和和现现浇浇式式三三种种形形式式。装装配配式式刚刚度度弱弱，一一般般只只用用于于多多层层建建筑筑，高高度度超超过过50m的的高高层层建建筑筑宜宜采采用用现现浇浇式式，不不超超过过50的的高高层层建建筑筑除除现现浇浇式式外
25、外，还可采用装配整体式和连接可靠的装配式。还可采用装配整体式和连接可靠的装配式。2024/8/539南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算b. 框架梁框架梁 在在计计算算框框架架梁梁的的惯惯性性矩矩时时，要要考考虑虑楼楼面面板板与与梁梁的的连连接接对对梁梁惯惯性性矩矩的的有有利利影影响响。其其中中，现现浇浇楼楼面面板板的的钢钢筋筋与与框框架架梁梁的的钢钢筋筋交交织织在在一一起起，整整体体性性最最好好，采采用用装装配配整整体体式式楼楼面面板板时时整整体体性性稍稍差差，采采用用装配式装配式楼面板则楼面板则最
26、差最差。2024/8/540南昌航空大学土木工程系 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算b. 框架梁框架梁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I1.5I0I2.0I0装配整体式楼板装配整体式楼板I1.2I0I1.5I0装配式楼板装配式楼板II0II03.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/541南昌航空大学土木工程系 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算b. 框架梁框架梁边框架梁边框架梁中框架梁中框架梁3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/542南昌航空大学土木工程系3.2 框
27、架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算b. 框架梁框架梁 在在框框架架结结构构布布置置中中，梁梁、柱柱轴轴线线宜宜重重合合。如如梁梁须须偏偏心心放放置置时时（如如使使外外墙墙与与框框架架柱柱外外侧侧平平齐齐，或或走走廊廊两两侧侧墙墙体体与与框框架架柱柱内内侧侧平平齐齐），梁梁、柱柱中中心心线线之之间间的的偏偏心心距距不不宜宜大大于于柱柱截截面面在在该该方方面面宽宽度度的的1/4。如如偏偏心心距距大大于于该该方方向向柱柱宽宽的的1/4时时，可可增增设梁的水平加腋。设梁的水平加腋。2024/8/543南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构
28、设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算b. 框架梁框架梁 右图各项尺寸应满足的要右图各项尺寸应满足的要求详见教材第求详见教材第184页。页。2024/8/544南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算c. 框架柱框架柱d.多层建筑中，框架柱的截面尺寸可按下式估算：多层建筑中，框架柱的截面尺寸可按下式估算：截面宽度截面宽度截面高度截面高度第第i层层高层层高2024/8/545南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构
29、件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算c. 框架柱框架柱d. 高高层层建建筑筑中中，若若不不考考虑虑抗抗震震设设防防，框框架架柱的截面面积可按下式估算：柱的截面面积可按下式估算：截面面积截面面积轴向力设计值轴向力设计值柱支承的楼面面积上竖向柱支承的楼面面积上竖向荷载产生的轴向力设计值荷载产生的轴向力设计值轴压比轴压比2024/8/546南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算c. 框架柱框架柱d. 柱支承的楼面面积取法如下图所示柱支承的楼面面积取法如下图所示:待估算柱柱顶待估算柱柱顶以上楼层层
30、数以上楼层层数单位面积上的竖单位面积上的竖向荷载的设计值向荷载的设计值2024/8/547南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算c. 框架柱框架柱d. 矩矩形形框框架架柱柱的的截截面面边边长长不不宜宜小小于于250mm，圆圆柱柱的的截截面面直直径径不不宜宜小小于于350mm，剪剪跨跨比比宜宜大大于于2（避避免免因因出出现现短短柱柱而而发发生生脆脆性性破破坏坏），截截面面的高宽比不宜大于的高宽比不宜大于3。2024/8/548南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构
31、件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算c. 框架柱框架柱d. 为为简简化化施施工工，多多层层建建筑筑中中柱柱截截面面沿沿房房屋屋高高度度不不宜宜改改变变。高高层层建建筑筑中中的的柱柱截截面面可可保保持持不不变变或或根根据据房房屋屋层层数数，高高度度和和荷荷载载等等情情况况作作12次次变变化化。变变化化时时，中中间间柱柱宜宜使使上上、下下柱柱轴轴线线重重合合，边边柱柱和和角柱宜使截面外边线重合角柱宜使截面外边线重合。2024/8/549南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 构件选型及截面尺寸确定构件选型及截面尺寸确定B. 截面尺寸估算截面尺寸估算d. 算例算例 某某
32、六六层层教教学学楼楼为为钢钢筋筋混混凝凝土土现现浇浇框框架架结结构构，其其结结构构平平面面布布置置如如图图所所示示，标标准准层层高高3.6m，底底层层层层高高3.9m，试试估估算算该该结结构构的的梁梁、柱柱截截面面尺尺寸寸（梁梁、柱柱混混凝凝土土强强度度等等级级分分别别为为C30和和C40，不不考考虑虑抗抗震设防要求）震设防要求）2024/8/550南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计3600360036003600DCBA720030007200结结构构平平面面布布置置图图2024/8/551南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计梁截面尺寸梁截面尺寸横向梁截
33、面尺寸横向梁截面尺寸纵向梁截面尺寸纵向梁截面尺寸2024/8/552南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计柱截面尺寸：柱截面尺寸：方法一方法一实际取实际取实际取实际取柱全部采用相同截面柱全部采用相同截面2024/8/553南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计柱截面尺寸：柱截面尺寸：方法二方法二柱全部采用相同截面，按中柱柱全部采用相同截面，按中柱进行估算。竖向荷载产生的轴进行估算。竖向荷载产生的轴力设计值按力设计值按14kN/m2取用。取用。实际取实际取2024/8/554南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计3600360036003600AB
34、CD7200300072002024/8/555南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析A. 概述概述框架结构内力分析的整个过程可概括为框架结构内力分析的整个过程可概括为:确定计算简图确定计算简图计算各种荷载计算各种荷载进行内力分析进行内力分析进行内力组合进行内力组合2024/8/556南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析B. 计算单元计算单元C. 框框架架结结构构建建筑筑是是空空间间结结构构体体系系，一一般般应应按按三三维维空空间间结结构构进进行行分分析析。但但对对于于平平面面布布置置较较规规则则的的框框架架结结构构房房屋屋
35、，为为了了简简化化计计算算，通通常常将将实实际际的的空空间间结结构构简简化化为为若若干干个个横横向向或或纵纵向向平平面面框框架架进行分析进行分析，每榀平面框架为一计算单元每榀平面框架为一计算单元。2024/8/557南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析B. 计算单元计算单元计算单元计算单元计算模型计算模型2024/8/558南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析B. 计算单元计算单元C. 就就结结构构承承受受的的竖竖向向和和水水平平荷荷载载而而言言，当当横横向向（纵纵向向）框框架架承承重重，且且在在截截取取横横向向（纵纵向向
36、）框框架架计计算算时时，全全部部荷荷载载由由横横向向（纵纵向向）框框架架承承担担，不不考考虑虑另另一一方方向向框框架架的的作作用用。当当纵纵、横横向向框框架架混混合承重时，竖向荷载由纵、横向框架共同承担。合承重时，竖向荷载由纵、横向框架共同承担。2024/8/559南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析C. 计算简图计算简图 框框架架结结构构的的计计算算简简图图中中，梁梁、柱柱用用其其轴轴线线表表示示，梁梁与与柱柱之之间间的的连连接接用用节节点点表表示示，梁梁或或柱柱的的长长度度用用节节点点间间的的距距离离表表示示。现现浇浇框框架架各各节节点点均均视视为为刚刚
37、节节点点，底底层层柱柱固固支支于于基础顶面。基础顶面。2024/8/560南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计现浇式框架刚节点现浇式框架刚节点现浇式框架柱与基础刚接现浇式框架柱与基础刚接2024/8/561南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计装配式框架的节点装配式框架的节点半铰节点半铰节点铰节点铰节点预制柱与基础刚接预制柱与基础刚接预制柱与基础铰接预制柱与基础铰接装配式框架柱与基础的连接装配式框架柱与基础的连接2024/8/562南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计计计算算简简图图承承重重框框架架框架柱截面尺寸相同时的结构计算简图框架柱截面
38、尺寸相同时的结构计算简图2024/8/563南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析C. 计算简图计算简图 框框架架柱柱轴轴线线之之间间的的距距离离即即为为框框架架梁梁的的计计算算跨跨度度。框框架架柱柱的的计计算算高高度度应应为为各各横横梁梁形形心心轴轴线线间间的的距距离离。当当各各层层梁梁截截面面尺尺寸寸相相同同时时，底底层层柱柱的的计计算算高高度度由由基基础础顶顶面面算算至至楼楼面面标标高高处处，其其余余各各层层柱柱的的计计算算高高度度即即为为各层层高。各层层高。2024/8/564南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析C.
39、 计算简图计算简图 当当框框架架梁梁的的坡坡度度小小于于1/8时时，近近似似按按水水平平梁梁计计算算；当当各各跨跨跨跨度度相相差差不不大大于于10%时时，近似近似按等跨框架计算按等跨框架计算。 2024/8/565南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析C. 计算简图计算简图 当当框框架架柱柱截截面面尺尺寸寸沿沿房房屋屋高高度度变变化化时时，若若上上层层柱柱截截面面尺尺寸寸减减小小但但其其形形心心轴轴仍仍与与下下层层柱柱的的形形心心轴轴重重合合时时，其其计计算算简简图图与与各各层层柱截面不变时的相同柱截面不变时的相同。2024/8/566南昌航空大学土木工程系
40、内力分析内力分析C. 计算简图计算简图 当当上上、下下层层柱柱截截面面尺尺寸寸不不同同且且形形心心轴轴也也不不重重合合时时，可可将将顶顶层层柱柱的的形形心心线线作作为为整整个个柱柱子子的的轴轴线线，但但在在结结构构的的内内力力和和变变形形分分析析中中，各各层层梁梁的的计计算算跨跨度度及及线线刚刚度度仍仍应应按按实实际际情情况况取取；另另外外，尚尚应应考考虑虑上上、下下层层柱柱轴轴线线不不重重合合产产生生的的偏偏心心力力矩矩，设设置置水水平加腋后，仍需考虑梁柱偏心的不利影响。平加腋后，仍需考虑梁柱偏心的不利影响。 3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/567南昌航空大学土木工程系3.2
41、框架结构设计框架结构设计框架柱截面尺寸变化时的结构计算简图框架柱截面尺寸变化时的结构计算简图计计算算简简图图承承重重框框架架2024/8/568南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析C. 计算简图计算简图梁和柱的线刚度分别为：梁和柱的线刚度分别为：梁梁柱柱3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/569南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析D. 荷载计算荷载计算 框框架架结结构构上上的的荷荷载载主主要要包包括括为为恒恒载载和和活活载载，恒恒载载主主要要包包括括结结构构自自重重和和结结构构表表面面的的粉粉灰灰重重等等。活活荷荷载载则则主主要要包包括括楼楼（
42、屋屋）面面活活荷荷载载，风风荷荷载载和和雪荷载等。雪荷载等。 作作用用在在多多、高高层层框框架架结结构构上上的的各各种种荷荷载载，可可按按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB 50009-2001 取用。取用。2024/8/570南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析D. 荷载计算荷载计算 结结构构上上荷荷载载按按其其作作用用方方向向分分可可分分为为竖竖向向荷荷载载和和水水平平荷荷载载。竖竖向向荷荷载载主主要要指指结结构构自自重重、楼楼（屋屋）面面活活载载和和雪雪载载等等，水水平平荷荷载载则则主主要要包包括括风风荷荷载载和和水水平平地地震震作作用用（暂暂不不考
43、考虑虑）。竖竖向向荷荷载载多多以以均均布布力力和和集集中中力力的的形形式式出出现现，而而风风荷荷载载则则一一般般简简化化为为作用于框架节点的集中力并合并于迎风侧一面作用于框架节点的集中力并合并于迎风侧一面。2024/8/571南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析D. 荷载计算荷载计算迎风面宽度迎风面宽度风压高度变化系数按集中荷载作用节点的高度选取风压高度变化系数按集中荷载作用节点的高度选取对顶层，取女儿墙高度的对顶层，取女儿墙高度的2倍倍2024/8/572南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计g4, q4G41(Q41)Fw4Fw3Fw2F
44、w1框架结构上的荷载框架结构上的荷载g3, q3g2, q2g1, q1G31(Q31)G21(Q21)G11(Q11)G43(Q43)G33(Q33)G23(Q23)G13(Q13)G01G03G022024/8/573南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下a) 楼面荷载分配原则楼面荷载分配原则b) 当当采采用用整整体体式式楼楼盖盖时时，一一般般取取纵纵横横向向框框架架承承重重方方案案，板板上上荷荷载载的的传传递递方方式式取取决决于于每每个个区格板是单向板还是双向板区格板是单向板还是双向板。2024/8
45、/574南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下a) 楼面荷载分配原则楼面荷载分配原则b) 单单向向板板上上的的竖竖向向荷荷载载沿沿板板的的短短跨跨方方向向传传给给两两个个长长边边支支承承梁梁。双双向向板板则则可可通通过过四四个个分分角角线线及及其其交交点点的的连连线线将将板板区区格格分分成成四四部部分分，每每一一部部分分的的板板上上竖竖向向荷荷载载传传给给最最近近的的支支承承梁梁，长长、短短边边支支承承梁梁上上承承受受的的板板上上竖竖向向荷荷载载分分别别为为梯梯形形和和三三角角形形。2024/8/575南
46、昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计纵向平纵向平面框架面框架横向平横向平面框架面框架整体式单向板楼盖楼面荷载分配整体式单向板楼盖楼面荷载分配次梁次梁2024/8/576南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计纵向平面框架纵向平面框架横向平面框架横向平面框架整体式双向板楼盖楼面荷载分配：小柱网整体式双向板楼盖楼面荷载分配：小柱网2024/8/577南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计纵向平面框架纵向平面框架横向平面框架横向平面框架整体式双向板楼盖楼面荷载分配：大柱网整体式双向板楼盖楼面荷载分配：大柱网次梁次梁2024/8/578南昌航空大学土木工程
47、系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下b) 受力特点受力特点竖竖向向荷荷载载作作用用下下，框框架架所所产产生生的的侧侧移移较较小小，若若按按无侧移计算，对结构的内力影响不大无侧移计算，对结构的内力影响不大；当当结结构构仅仅在在某某一一层层横横梁梁上上受受有有竖竖向向荷荷载载时时，直直接接承承载载的的框框架架梁梁及及与与之之相相连连的的上上、下下层层框框架架柱柱端端弯弯矩矩较较大大，其其它它各各层层梁梁柱柱的的弯弯矩矩均均较较小小，且且距距离离直直接承载梁越远，梁柱的弯矩则越小。接承载梁越远，梁柱的弯矩则越小。2024/8/5
48、79南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下c) 计算方法概述计算方法概述 在在竖竖向向荷荷载载作作用用下下，多多、高高层层框框架架结结构构的的内内力力可可用用力力法法、位位移移法法等等结结构构力力学学方方法法计计算算。工工程程设设计计中中，如如采采用用手手算算，可可使使用用分分层层法法、迭迭代代法法、弯矩二次分配法弯矩二次分配法及及系数法系数法等近似方法进行计算。等近似方法进行计算。2024/8/580南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向
49、荷载作用下竖向荷载作用下d) 分层法分层法 基本假定基本假定 (1) 不考虑框架结构的侧移对其内力的影响；不考虑框架结构的侧移对其内力的影响； (2) 每层梁上的荷载仅对本层梁及其上、下柱的内力产生每层梁上的荷载仅对本层梁及其上、下柱的内力产生 影响，对其它各层梁、柱内力的影响可忽略不计。影响，对其它各层梁、柱内力的影响可忽略不计。 上上述述假假定定中中所所指指的的内内力力不不包包括括柱柱轴轴力力，因因为为某某层层梁梁上上的荷载对下部各层柱的轴力均有较大影响，不能忽略。的荷载对下部各层柱的轴力均有较大影响，不能忽略。2024/8/581南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计竖向
50、荷载作用下分层计算示意图竖向荷载作用下分层计算示意图+2024/8/582南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下d) 分层法分层法 计算要点计算要点 (1) 将将多多层层框框架架沿沿高高度度分分成成若若干干单单层层无无侧侧移移的的敞敞口口框框架架，每每个个敞敞口口框框架架包包括括本本层层梁梁和和与与之之相相连连的的上上、下下层层柱柱。梁梁上上作作用用的的荷荷载载、各各层层柱柱高高及及梁梁跨跨度均与原结构相同，构件刚度可采用弹性刚度度均与原结构相同，构件刚度可采用弹性刚度。2024/8/583南昌航空大学土
51、木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下d) 分层法分层法 计算要点计算要点 (2) 除除底底层层柱柱的的下下端端外外，其其他他各各柱柱的的柱柱端端应应为为弹弹性性约约束束。为为便便于于计计算算，均均将将其其处处理理为为固固定定端端。这这样样将将使使柱柱的的弯弯曲曲变变形形有有所所减减小小，为为消消除除这这种种影影响响，可可把把除除底底层层柱柱以以外外的的其其它它各各层层柱柱的的线线刚刚度度乘乘以以修修正系数正系数0.9。 2024/8/584南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E.
52、内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下d) 分层法分层法 计算要点计算要点 (3) 用用无无侧侧移移框框架架的的计计算算方方法法（如如弯弯矩矩分分配配法法）计计算算各各敞敞口口框框架架的的杆杆端端弯弯矩矩，由由此此所所得得的的梁梁端端弯弯矩矩即即为为其其最最后后的的弯弯矩矩值值；因因每每一一柱柱属属于于上上、下下两两层层，所所以以每每一一柱柱端端的的最最终终弯弯矩矩值值需需将将上上、下下层层计计算所得的弯矩值相加算所得的弯矩值相加。2024/8/585南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下d)
53、 分层法分层法 计算要点计算要点 (4) 在在上上、下下层层柱柱端端弯弯矩矩值值相相加加后后，将将引引起起新新的的节节点点不不平平衡衡弯弯矩矩，如如欲欲进进一一步步修修正正，可可对对这这些些不不平衡弯矩在本节点再作一次分配，但不再传递平衡弯矩在本节点再作一次分配，但不再传递。2024/8/586南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下d) 分层法分层法 计算要点计算要点 (5) 如如用用弯弯矩矩分分配配法法计计算算各各敞敞口口框框架架的的杆杆端端弯弯矩矩，在在计计算算每每个个节节点点周周围围各各杆杆件件的的
54、弯弯矩矩分分配配系系数数时时，应应采采用用修修正正后后的的柱柱线线刚刚度度计计算算；并并且且底底层层柱柱和和各各层层梁梁的的传传递递系系数数均均取取1/2，其其它它各各层层柱柱的的传传递递系系数数改用改用1/3。2024/8/587南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下d) 分层法分层法 计算要点计算要点 (6) 在在杆杆端端弯弯矩矩求求出出后后，可可由由静静力力平平衡衡条条件件计计算算梁梁端端剪剪力力及及梁梁跨跨中中弯弯矩矩；逐逐层层叠叠加加柱柱上上的的竖竖向向荷荷载载（包包括括节节点点集集中中力力、柱
55、柱自自重重等等）和和与与之之相相连连的的梁端剪力，即得柱的轴力梁端剪力，即得柱的轴力。2024/8/588南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下d) 分层法分层法 计算步骤计算步骤(1)画出分层框架计算简图；画出分层框架计算简图；(2)计算框架梁柱线刚度，注意折减系数计算框架梁柱线刚度，注意折减系数;(3)计算各分层框架梁、柱端弯矩；计算各分层框架梁、柱端弯矩；(4)确定梁、柱端最终弯矩；确定梁、柱端最终弯矩；(5)计算梁跨中弯矩和剪力以及柱的剪力及轴力。计算梁跨中弯矩和剪力以及柱的剪力及轴力。2024/
56、8/589南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下d) 分层法分层法 计算例题计算例题3.8 kN/m3.4 kN/m2.8 kN/m右图括号中为梁、右图括号中为梁、柱线刚度的相对值柱线刚度的相对值3600440075005600(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/590南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计注：内力及位移正负号规定注：内力及位移正负号规定 本本章章中中，杆
57、杆端端弯弯矩矩以以顺顺时时针针为为正正，剪剪力力以以使使隔隔离离体体产产生生顺顺时时针针转转动动趋趋势势为为正正，轴轴力力以以受受压压为为正正；杆杆端端转转角角以以顺顺时时针针为为正正，侧侧移移或相对侧移以向右为正。或相对侧移以向右为正。2024/8/591南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计内力符号规定内力符号规定位移符号规定位移符号规定2024/8/592南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计F顶层计算简图顶层计算简图(0.94.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.94.21)(0.91.79)3.8
58、 kN/m3.4 kN/m底层计算简图底层计算简图(7.63)(10.21)(0.94.21)(0.91.79)DEGHI2.8 kN/m(0.94.21)2024/8/593南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计计算节点弯矩分配系数计算节点弯矩分配系数节点节点 G：(7.63)(10.21)(0.94.21)(0.91.79)DEGHI(0.94.21)F节点节点 H：节点节点 I：2024/8/594南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计计算节点弯矩分配系数计算节点弯矩分配系数节点节点 D：(0.94.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFG
59、HI(9.53)(12.77)(0.94.21)(0.91.79)2024/8/595南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计计算节点弯矩分配系数计算节点弯矩分配系数节点节点 E：(0.94.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.94.21)(0.91.79)2024/8/596南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计计算节点弯矩分配系数计算节点弯矩分配系数节点节点 F：(0.94.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.94.21)(0.91.79)2024/
60、8/597南昌航空大学土木工程系计算杆件固端弯矩：顶层计算杆件固端弯矩：顶层qJK3.2 框架结构设计框架结构设计DEGHIF2.8 kN/m750056002024/8/598南昌航空大学土木工程系计算杆件固端弯矩：底层计算杆件固端弯矩：底层75005600ABCDEFGHI3.8 kN/m3.4 kN/m3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/599南昌航空大学土木工程系DEGHIF0.332 0.668下柱下柱右梁右梁0.864 0.1360.353 0.175 0.472左梁左梁下柱下柱右梁右梁下柱下柱左梁左梁计计算算各各节节点点弯弯矩矩：顶顶层层-13.1313.13-7.32
61、7.328.774.36-1.00-6.324.38-3.16-1.23-2.49-3.32-1.250.410.844.77-4.771.59-1.661.430.230.77-0.77-0.260.420.72-0.20-0.40-0.54-1.4315.05-13.62-0.483.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5100南昌航空大学土木工程系计计算算各各节节点点弯弯矩矩：底底层层3.2 框架结构设计框架结构设计0.186 0.348 0.466下柱下柱右梁右梁上柱上柱0.308 0.123 0.156 0.413上柱上柱右梁右梁左梁左梁下柱下柱0.709 0.202 0.08
62、9下柱下柱上柱上柱左梁左梁-17.8117.81-8.898.896.203.31-3.158.30-0.79-6.304.15-1.22-3.06-1.55-4.10-1.53-2.050.530.290.716.733.60-10.330.360.191.450.73-0.601.99-0.13-0.3418.92-0.17-0.46-1.35-1.72-15.85-0.863.37ABCDEFGHI-0.70-1.800.41-1.39-0.20-0.451.202024/8/5101南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计ABCEFGHI6.733.374.7715.05
63、0.7710.3318.9215.851.9913.621.720.860.701.395.975.191.831.880.870.86D弯弯矩矩图图2024/8/5102南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计qJK梁端剪力的计算梁端剪力的计算qJ梁跨中弯矩的计算梁跨中弯矩的计算2024/8/5103南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计柱轴力的计算柱轴力的计算JK柱剪力的计算柱剪力的计算2024/8/5104南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下e) 弯矩二次分配法弯矩二
64、次分配法 基本假定基本假定 (1) 不考虑框架结构的侧移对其内力的影响；不考虑框架结构的侧移对其内力的影响； (2) 每每层层梁梁上上的的荷荷载载仅仅对对本本层层梁梁及及其其上上、下下柱柱的的 内内力力产产生生影影响响，对对其其它它各各层层梁梁、柱柱内内力力的的影影 响可忽略不计。响可忽略不计。 上述假定中所指的内力同样不包括柱轴力。上述假定中所指的内力同样不包括柱轴力。2024/8/5105南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下e) 弯矩二次分配法弯矩二次分配法 计算步骤计算步骤 (1) 计算各节点弯矩
65、分配系数；计算各节点弯矩分配系数； (2) 计算框架梁的固端弯矩；计算框架梁的固端弯矩； (3) 计计算算各各节节点点不不平平衡衡弯弯矩矩，并并对对所所有有节节点点的的不不 平平衡衡弯弯矩矩同同时时进进行行第第一一次次分分配配（其其间间不不进进行行 弯矩传递弯矩传递)；2024/8/5106南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下e) 弯矩二次分配法弯矩二次分配法 计算步骤计算步骤(4) 将将所所有有杆杆端端的的分分配配弯弯矩矩同同时时向向其其远远端端传传递递（对对于于刚刚接接框架，传递系数均取框架，传递系
66、数均取1/2）;(5) 将将各各节节点点因因传传递递弯弯矩矩而而产产生生的的新新的的不不平平衡衡弯弯矩矩进进行行第第二次分配，使各节点处于平衡状态二次分配，使各节点处于平衡状态; (6) 将将各各杆杆端端的的固固端端弯弯矩矩、分分配配弯弯矩矩和和传传递递弯弯矩矩叠叠加加，即即得各杆端弯矩。得各杆端弯矩。2024/8/5107南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下e) 弯矩二次分配法弯矩二次分配法 计算例题计算例题3.8 kN/m3.4 kN/m2.8 kN/m右图括号中为梁、右图括号中为梁、柱线刚度的相对
67、值柱线刚度的相对值3600440075005600(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/5108南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计计算节点弯矩分配系数计算节点弯矩分配系数节点节点 G：节点节点 I：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/5109南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计节点节点 H：(4.21)(7.11)(7.6
68、3)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/5110南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计节点节点 D：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/5111南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计节点节点 E：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/5112南昌
69、航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计节点节点 F：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/5113南昌航空大学土木工程系计算框架梁固端弯矩计算框架梁固端弯矩3.2 框架结构设计框架结构设计3.8 kN/m3.4 kN/m2.8 kN/m75005600ABCDEFGHI2024/8/5114南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计3.8 kN/m3.4 kN/m2.8 kN/m75005600ABCDEFGHI2024/8/5115南昌航空大学土木工程
70、系3.2 框架结构设计框架结构设计0.202 0.341 0.4570.304 0.134 0.155 0.4070.702 0.200 0.098上柱上柱0.346下柱下柱右梁右梁左梁左梁0.356 0.644下柱下柱右梁右梁0.851 0.149左梁左梁下柱下柱上柱上柱上柱上柱0.191 0.463梁梁端端不不平平衡衡弯弯矩矩及及其其分分配配-17.8117.81-8.898.89-13.13-7.3213.137.324.678.466.073.608.14-2.01-1.11-2.69-6.23-1.09-2.71-1.20-1.38-3.63-1.78-6.24-0.874.232.
71、34-1.01-0.56-1.35-3.12-0.551.803.044.07-1.36-0.60-0.69-1.82-3.12-0.89-0.44-0.28-0.51-0.18-0.10-0.231.520.27-0.33-0.20-0.45-0.12-0.05-0.06-0.160.471.670.236.19-6.1915.17-1.81 -13.361.26-1.265.745.74-11.4819.05-1.81-1.4415.80-1.312.50-1.19ABCDEFIHG2024/8/5116南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计ABCEFGHI5.743.04
72、6.1915.171.2611.4819.0515.802.5013.361.440.690.891.316.195.741.811.811.261.19D弯弯矩矩图图2024/8/5117南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下f) 弯矩迭代法弯矩迭代法 概述概述 弯弯矩矩迭迭代代法法既既可可求求解解无无（忽忽略略）侧侧移移框框架架结结构构的的内内力力，也也可可求求解解考考虑虑侧侧移移时时的的框框架架结结构构内内力力。此此处处只只讨讨论论第第一一种种情情形形，后后一一种种情情形形详详见见教教材材 192-
73、193页。页。2024/8/5118南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下f) 弯矩迭代法弯矩迭代法 计算步骤计算步骤 (1) 绘出结构计算简图，在各节点上绘两方框；绘出结构计算简图，在各节点上绘两方框； (2) 计计算算节节点点各各杆杆件件的的弯弯矩矩分分配配系系数数，沿沿杆杆件件方方 向记在外框的内边缘；向记在外框的内边缘； (3) 计计算算固固端端弯弯矩矩，将将各各节节点点固固端端弯弯矩矩之之和和写写在在 内框中；内框中；2024/8/5119南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计
74、内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下f) 弯矩迭代法弯矩迭代法 计算步骤计算步骤 (4) 计算各杆件近端弯矩，记在相应的杆端处；计算各杆件近端弯矩，记在相应的杆端处； (5) 循环若干轮直至达到要求的精度为止；循环若干轮直至达到要求的精度为止； (6) 计算得到每一杆件的最终弯矩值。计算得到每一杆件的最终弯矩值。节点固端弯矩之和节点固端弯矩之和远端弯矩远端弯矩近端弯矩近端弯矩2024/8/5120南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计远端弯矩远端弯矩近端弯矩近端弯矩jkmnl对节点对节点 j 而言，而言，j 端为其近端端为其近端， k, l,
75、 m, n 端为端为其远端。其远端。2024/8/5121南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下g) 弯矩迭代法弯矩迭代法 计算例题计算例题3.8 kN/m3.4 kN/m2.8 kN/m右图括号中为梁、右图括号中为梁、柱线刚度的相对值柱线刚度的相对值3600440075005600(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/5122南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计计算节点
76、弯矩分配系数计算节点弯矩分配系数节点节点 G：节点节点 I：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/5123南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计节点节点 H：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/5124南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计节点节点 D：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(
77、4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/5125南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计节点节点 E：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/5126南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计节点节点 F：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2024/8/5127南昌航空大学土木工程系计算框架梁固端弯矩（同前例
78、）计算框架梁固端弯矩（同前例）3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5128南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计-17.8117.81-8.898.89-13.13-7.3213.137.32-13.13-0.178-0.3225.81-0.095-0.2327.32-0.075-0.425-0.173循循环环迭迭代代计计算算-17.81-0.170-0.229-0.1018.92-0.077-0.204-0.067-0.1528.89-0.100-0.351-0.0494.232.34-1.74-0.95-2.33 -2.12-0.37-0.42-2.99-0.33
79、-1.02-0.763.724.262.35-1.32-0.72-1.77 -2.18-0.38-0.37-2.63-0.62-1.41-1.903.861.641.702.762.87-0.38-0.72-0.85-0.752024/8/5129南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计-17.8117.81-8.898.89-13.13-7.3213.137.32-13.13-0.178-0.3225.81-0.095-0.2327.32-0.075-0.425-0.173循循环环迭迭代代计计算算-17.81-0.170-0.229-0.1018.92-0.077-0.204-
80、0.067-0.1528.89-0.100-0.351-0.0494.232.34-1.74-0.95-2.33 -2.12-0.37-0.42-2.99-0.85-0.33-1.02-0.76-0.383.721.642.764.262.35-1.32-0.72-1.77 -2.18-0.38-0.37-2.63-0.75-0.62-1.41-0.72-1.901.703.862.872.274.10-1.23-0.68-1.65 -2.25-0.40 -0.32-0.66-2.31-0.66-2.00-0.75-1.493.901.722.904.072.25-1.20-1.62-0.66
81、-2.29-0.40-0.32-2.28-0.65-0.66-0.76-1.50-2.021.722.903.912024/8/5130南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计-17.8117.81-8.898.89-13.13-7.3213.137.32-13.13-0.178-0.3225.81-0.095-0.2327.32-0.075-0.425-0.173循循环环迭迭代代计计算算-17.81-0.170-0.229-0.1018.92-0.077-0.204-0.067-0.1528.89-0.100-0.351-0.0494.072.25-1.20-1.62-0.66
82、-2.29-0.40-0.32-2.28-0.65-0.66-0.76-1.50-2.021.722.903.916.1914.8012.85 1.126.22-1.98-1.12-11.49-18.72-15.21 2.315.69-1.98-1.045.80-1.52-1.302.90-0.76-0.652024/8/5131南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计ABCEFGHI5.806.1914.801.1211.4918.7215.212.3112.851.521.306.225.691.981.981.121.04D2.900.760.65弯弯矩矩图图2024/8/
83、5132南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计弯矩图：分层法弯矩图：分层法弯矩图：弯矩二次分配法弯矩图：弯矩二次分配法2024/8/5133南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计弯矩图：弯矩二次分配法弯矩图：弯矩二次分配法弯矩图：迭代法弯矩图：迭代法2024/8/5134南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下h) 系数法系数法 采采用用上上述述三三种种方方法法时时，需需首首先先确确定定梁梁、柱柱截截面面尺尺寸寸，计计算算过过程程也也较较为为繁繁复复。系系数数法法是是一一种种
84、更更简简单单的的方方法法，只只要要给给出出荷荷载载、框框架架梁梁的的计计算算跨跨度度和和支支承承情情况况，就就可可很很方方便便地地计计算算出出框框架架梁梁、柱柱各各控控制制截截面面内内力力。相相应应的的弯弯矩矩和和剪剪力力系系数数见见教教材材第第194页。页。2024/8/5135南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下h) 系数法系数法 当框架结构满足下列条件时，可按系数法计算：当框架结构满足下列条件时，可按系数法计算：结结构构不不少少于于两两跨跨，两两个个相相邻邻跨跨的的跨跨长长相相差差不不超超过过短跨
85、跨长的短跨跨长的20%；荷载均匀布置，且活载与恒载的比值不大于荷载均匀布置，且活载与恒载的比值不大于3；框架梁截面为矩形。框架梁截面为矩形。2024/8/5136南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计1997 Uniform Building Code, Volume 21908.0 Notations:wu = factored load per unit length of beam or per unit area of slab.ln = clear span for positive moment or shear and average of adjacent cl
86、ear spans for negative moment.2024/8/5137南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计Excerpt from 1997 Uniform Building Code, Volume 21908.3.3 As an alternate to frame analysis, the following approximate moments and shears shall be permitted to be used in design of continuous beams and one-way slabs (slabs reinforce
87、d to resist flexural stresses in only one direction), provided:2024/8/5138南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计1.There are two or more spans,2.Spans are approximately equal, with the larger of two adjacent spans not greater than the shorter by more than 20 percent,3.Loads are uniformly distributed, and4.Unit
88、live load does not exceed three times unit dead load, and5.Members are prismatic.2024/8/5139南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计Positive moment: End spans Discontinuous end unrestrained . . . . . .wuln2/11 Discontinuous end integral with support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . wuln2/14 Interior s
89、pans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .wuln2/162024/8/5140南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计Negative moment at exterior face of first interior support Two spans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .wuln2/9 More than two spans . . . . . . . . . . . . . . . . . . wuln2/10Negative
90、 moment at other faces of interior supports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . wuln2/11 2024/8/5141南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计Negative moment at face of all supports for: Slabs with spans not exceeding 10 feet (3048 mm), and beams where ratio of sum of column stiffnesses to be
91、am stiffness exceeds eight at each end of the span . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . wuln2/12 2024/8/5142南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计Negative moment at interior face of exterior support for members built integrally with supports:Where support is a spandrel beam . . . . . . . . wuln2/24Where s
92、upport is a column . . . . . . . . . . . . . . wuln2/162024/8/5143南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计Shear in end members at face of first interior support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.15wuln/2Shear at face of all other supports . . . . . wuln/22024/8/5144南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析
93、内力分析E. 内力计算内力计算a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下i) 四种方法的比较四种方法的比较分分层层法法、弯弯矩矩二二次次分分配配法法、弯弯矩矩迭迭代代法法和和系系数数法法均均可可求求无无侧侧移移框框架架的的内内力力，弯弯矩矩迭迭代代法法和和系系数数法法尚可求有侧移框架的内力尚可求有侧移框架的内力；每每次次运运算算时时，弯弯矩矩二二次次分分配配法法计计算算的的是是杆杆端端弯弯矩矩的的增增量量值值，而而弯弯矩矩迭迭代代法法计计算算的的则则是是杆杆端端弯弯矩矩的的全量值全量值；2024/8/5145南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算
94、a. 竖向荷载作用下竖向荷载作用下i) 四种方法的比较四种方法的比较系数法可在截面尺寸未知情况下得到杆件内力；系数法可在截面尺寸未知情况下得到杆件内力；当当梁梁线线刚刚度度较较柱柱的的线线刚刚度度大大很很多多时时，分分层层框框架架计计算算结结果果较较符符合合实实际际。分分层层法法只只有有当当框框架架层层数数较较多多，且且中中间间若若干干分分层层框框架架相相同同时时，应应用用起起来来才才比比较较简简便便。若若分分层层框框架架的的数数目目与与整整个个框框架架的的层层数数相相近近，采采用用弯弯矩矩二二次次分分配配法法更更加加简便。简便。2024/8/5146南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计
95、框架结构设计课后作业一：课后作业一： 结构概况：结构概况： 某某四四层层现现浇浇整整体体式式框框架架结结构构，柱柱截截面面尺尺寸寸均均为为 400mm400mm，楼楼层层梁梁和和顶顶层层梁梁截截面面尺尺寸寸均均为为 250mm600mm，走走道道梁梁截截面面尺尺寸寸均均为为 250mm450mm，混混凝凝土土强强度度等等级级C30。2024/8/5147南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计390042006000ABCEFMNO6000DPGHIJKL3000RSTQ390039005.0 kN/m4.0 kN/m4.0 kN/m4.0 kN/m2024/8/5148南昌航空
96、大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计要求：要求： 分分别别采采用用分分层层法法、弯弯矩矩二二次次分分配配法法、弯弯矩矩迭迭代代法法和和系系数数法法计计算算以以下下框框架架结结构构的的内内力力（包包括括：梁梁的的弯弯矩矩和和剪剪力力，柱柱的的轴轴力力、弯弯矩矩和剪力和剪力），并绘制相应的内力图。），并绘制相应的内力图。2024/8/5149南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下a) 受力与变形特点受力与变形特点框框架架梁梁、柱柱的的弯弯矩矩均均为为线线性性分分布布，且且每每跨跨梁梁和和每每根柱均有
97、根柱均有一零弯矩点一零弯矩点即即反弯点存在反弯点存在；框框架架每每一一层层柱柱的的总总剪剪力力（层层间间剪剪力力）及及单单根根柱柱的的剪力均为常数剪力均为常数；2024/8/5150南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计水平荷载作用下的弯矩图水平荷载作用下的弯矩图2024/8/5151南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下a) 受力与变形特点受力与变形特点若若不不考考虑虑梁梁、柱柱轴轴向向变变形形对对框框架架侧侧移移的的影影响响，则则同层各节点的水平侧移相等同层各节点的水平侧移相等；除除底
98、底层层柱柱底底为为固固定定端端外外，其其余余杆杆端端或或节节点点既既有有水水平平侧侧移移又又有有转转角角变变形形，节节点点转转角角随随梁梁柱柱线线刚刚度度比比的增大而减小。的增大而减小。2024/8/5152南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计水平荷载作用下的变形图水平荷载作用下的变形图2024/8/5153南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下b) 计算策略计算策略 根根据据受受力力和和变变形形特特点点，即即各各层层柱柱的的层层间间剪剪力力为为定定值值和和柱柱弯弯矩矩图图为为直直线线且
99、且存存在在反反弯弯点点，若若能能得得到到各各柱柱的的剪剪力力并并进进一一步步确确定定反反弯弯点点的的位位置置，则则杆杆件的内力即可根据平衡条件求得。件的内力即可根据平衡条件求得。2024/8/5154南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下c) 反弯点法反弯点法基本假定基本假定(1)进进行行柱柱的的剪剪力力分分配配时时，假假定定框框架架梁梁的的线线刚刚度度为为无无穷大，即各柱端的转角为零，只发生水平侧移；穷大，即各柱端的转角为零，只发生水平侧移；(2)在在确确定定框框架架柱柱的的反反弯弯点点位位置置时时，假
100、假定定除除底底层层柱柱外外，其余柱的上下端转角相等。其余柱的上下端转角相等。2024/8/5155南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计F1F2FiFn水平荷载作用下的变形图：反弯点法水平荷载作用下的变形图：反弯点法h1h2hihn2024/8/5156南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下c) 反弯点法反弯点法柱剪力计算柱剪力计算求求解解策策略略：根根据据受受力力平平衡衡条条件件及及柱柱顶顶侧侧移移相相等等条条件件即可求得各柱的剪力。即可求得各柱的剪力。2024/8/5157南昌航空大学
101、土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计FiFnVi1VimVi2VijF1F2h1h2hihn2024/8/5158南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计FiFnVi1VimVi2Vij受力平衡条件受力平衡条件柱端相对侧移相等条件柱端相对侧移相等条件2024/8/5159南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计柱中剪力与侧移的关系柱中剪力与侧移的关系柱柱 ij 两两端端发发生生单单位位相相对对侧侧移移时时所所需需要要的的剪剪力力值值，即即为为此此柱的抗侧移刚度。柱的抗侧移刚度。2024/8/5160南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计剪力分配
102、系数剪力分配系数第第 i层层 柱柱的总剪力的总剪力2024/8/5161南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下c) 反弯点法反弯点法柱的反弯点位置柱的反弯点位置(1) 一般层柱一般层柱AB3.2 框架结构设计框架结构设计ABhihi/2M图图AB转角位转角位移方程移方程2024/8/5162南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下c) 反弯点法反弯点法柱的反弯点位置柱的反弯点位置(2) 底层柱底层柱AB3.2 框架结构设计框架结构设计ABhi2hi/3M图图AB转角位转角位移方程移
103、方程2024/8/5163南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下c) 反弯点法反弯点法柱的反弯点位置柱的反弯点位置 由由上上述述讨讨论论可可知知：对对底底层层柱柱，反反弯弯点点取取在在距距柱柱底底2/3柱柱高高处处；对对其其余余层层柱柱，反反弯弯点点则则位位于于柱柱高高的中点。的中点。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5164南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下c) 反弯点法反弯点法柱端弯矩柱端弯矩3.2 框架结构设计框架结构设计一般层柱：一般层柱：hihi/220
104、24/8/5165南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下c) 反弯点法反弯点法柱端弯矩柱端弯矩3.2 框架结构设计框架结构设计底层柱：底层柱：h12h1/32024/8/5166南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下c) 反弯点法反弯点法梁端弯矩梁端弯矩3.2 框架结构设计框架结构设计顶层边节点顶层边节点其余层边节点其余层边节点中间节点中间节点2024/8/5167南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下c) 反弯点法反弯点
105、法梁的剪力梁的剪力3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5168南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下c) 反弯点法反弯点法柱的轴力柱的轴力3.2 框架结构设计框架结构设计FiFnNi1Vi1NijVij边柱边柱中柱中柱2024/8/5169南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下c) 反弯点法反弯点法适用范围适用范围 在在确确定定柱柱的的剪剪力力时时，假假定定框框架架梁梁的的线线刚刚度度为为无无穷穷大大，实实际际中中，当当框框架架节节点点处处的的梁梁、柱柱线线刚刚度度比比
106、 ib/ic3，才才可可认认为为此此假假定定成成立立。而而反反弯弯点点高高度度为为定定值值的的假假定定，当当结结构构布布置置比比较较规规则则均均匀匀，层层高高和跨度变化不大，层数不多时，才可应用。和跨度变化不大，层数不多时，才可应用。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5170南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下c) 反弯点法反弯点法计算例题计算例题3.2 框架结构设计框架结构设计4200480042004200(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.
107、5)16kN32kN右图括号中为梁、右图括号中为梁、柱线刚度的相对值柱线刚度的相对值2024/8/5171南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计计算各柱剪力分配系数计算各柱剪力分配系数顶层：顶层：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)2024/8/5172南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计底层：底层：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)2024/8/5173南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计
108、框架结构设计计算各柱反弯点处的剪力值计算各柱反弯点处的剪力值顶层：顶层：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)16kN32kN2024/8/5174南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计底层：底层：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)16kN32kN2024/8/5175南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计求各柱柱端弯矩求各柱柱端弯矩顶层：顶层：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6
109、)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)420048002024/8/5176南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计底层：底层：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)420048002024/8/5177南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计求各梁梁端弯矩求各梁梁端弯矩顶层：顶层：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)420048002024/8/5178南昌航空大学土木工程系3.2
110、 框架结构设计框架结构设计底层：底层：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)420048002024/8/5179南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计ABCDEFGIH10.0810.0810.086.7213.4413.446.7210.0810.0810.0848.0024.0028.8057.6024.0048.0034.0821.1221.1234.08弯弯矩矩图图2024/8/5180南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D
111、值法值法概述概述 在在反反弯弯点点法法中中，计计算算柱柱的的剪剪力力时时假假定定框框架架梁梁的的线线刚刚度度为为无无穷穷大大，柱柱的的抗抗侧侧移移刚刚度度仅仅与与柱柱本本身身性性质质有有关关；确确定定反反弯弯点点位位置置时时则则认认为为柱柱的的反反弯弯点点是固定的，与梁、柱的线刚度和层高等因素无关。是固定的，与梁、柱的线刚度和层高等因素无关。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5181南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法概述概述 当当框框架架结结构构的的层层数数较较多多时时，柱柱的的截截面面尺尺寸寸增增大大，
112、梁梁柱柱线线刚刚度度比比也也常常常常小小于于3，此此时时用用反反弯弯点点法法计计算算将将产产生生较较大大的的误误差差，为为此此提提出出了了修修正正柱柱的的抗抗侧侧移移刚刚度度和和调调整整柱柱反反弯弯点点高高度度的的改改进进反反弯弯点点法法，即即D值法，值法，该方法精度更高，适用范围更广该方法精度更高，适用范围更广。 3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5182南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法修正后的抗侧移刚度修正后的抗侧移刚度 为推导修正后的抗侧移刚度，引入以下假定：为推导修正后的抗侧移刚度，引入以下假定
113、：(1) 柱两端节点及与之相邻各杆的远端转角均相等柱两端节点及与之相邻各杆的远端转角均相等；(2) 柱及与之相邻的上、下层柱的弦转角均相等；柱及与之相邻的上、下层柱的弦转角均相等；(3) 柱及与之相邻的上、下层柱的线刚度均相等。柱及与之相邻的上、下层柱的线刚度均相等。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5183南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法修正后的抗侧移刚度修正后的抗侧移刚度 考考虑虑右右图图所所示示的的框框架架结结构构，在在水水平平荷荷载载作作用用下下该该结结构构将将发发生侧移。生侧移。3.2 框架结
114、构设计框架结构设计2024/8/5184南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计局部变形图局部变形图弦转角弦转角2024/8/5185南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计反弯点法中，认为反弯点法中，认为0，故，故 D = 12ic/h22024/8/5186南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计柱柱抗抗侧侧移移刚刚度度修修正正系系数数（节节点点转转动动影影响响系系数），一般小于数），一般小于1。不考虑节点转动不考虑节点转动的柱抗侧移刚度。的柱抗侧移刚度。2024/8/5187南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/51
115、88南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法修正后的抗侧移刚度修正后的抗侧移刚度 修修正正后后的的抗抗侧侧移移刚刚度度与与柱柱的的线线刚刚度度，层层高高以以及及梁梁柱柱的的线线刚刚度度之之比比均均有有关关。当当 K 趋趋于于无无穷穷时时，修修正正系系数数趋趋于于1，表表明明梁梁的的线线刚刚度度越越大大，对对节节点点的的约约束束能能力力越越强强，节节点点转转动动则则越越小小，抗抗侧侧刚刚度度则则越大。越大。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5189南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b.
116、 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法修正后的抗侧移刚度修正后的抗侧移刚度 上上述述公公式式适适用用于于一一般般层层框框架架柱柱，底底层层柱柱（包包括括与与基基础础刚刚接接和和铰铰接接）的的修修正正系系数数有有所所不不同同。为了便于应用，下面给出各种情况下的修正系数。为了便于应用，下面给出各种情况下的修正系数。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5190南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计一般层柱一般层柱底层柱下端固支底层柱下端固支底层柱下端铰支底层柱下端铰支 对对左左（右右）边边柱柱，只只需需将将柱柱的的左左（右右）侧侧梁的线刚度设为梁的线刚度设为0即可。
117、即可。2024/8/5191南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法柱的剪力柱的剪力 得得到到修修正正后后的的抗抗侧侧移移刚刚度度后后，相相应应柱柱的的剪剪力力值为值为3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5192南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法反弯点高度反弯点高度 D值值法法中中，框框架架柱柱的的反反弯弯点点位位置置是是变变化化的的，柱柱的的反反弯弯点点高高度度（反反弯弯点点到到柱柱下下端端的的高高度度记记为为yh.3.2 框架结构设
118、计框架结构设计yhM图图ABh2024/8/5193南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法反弯点高度反弯点高度 本本质质上上，柱柱的的反反弯弯点点高高度度与与其其上上、下下端端的的约约束束条条件件有有关关。当当上上下下端端转转角角相相同同时时，反反弯弯点点在在柱柱高高的的中中点点；当当转转角角不不同同时时，反反弯弯点点将将向向转转角角较较大大的的一一端端移移动动，即即向向约约束束弱弱方方向向移移动动；当当一一端端为为铰接时，反弯点与铰接点重合。铰接时，反弯点与铰接点重合。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/51
119、94南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法反弯点高度反弯点高度 D值法中，柱反弯点的高度按上式确定：值法中，柱反弯点的高度按上式确定：3.2 框架结构设计框架结构设计y0: 标准反弯点高度比，在各层等高、各跨相等以及各层梁、标准反弯点高度比，在各层等高、各跨相等以及各层梁、柱线刚度不变的情况下求得；柱线刚度不变的情况下求得；y1: 上、下层梁刚度变化的修正值；上、下层梁刚度变化的修正值；y2, y3: 分别为上、下层层高变化的修正值；分别为上、下层层高变化的修正值；2024/8/5195南昌航空大学土木工程系 内力分析内
120、力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法反弯点高度反弯点高度 标标准准反反弯弯点点高高度度比比 y0 可可根根据据框框架架的的总总层层数数 n、柱柱所所在在层层 j 和和梁梁柱柱线线刚刚度度比比 K 以以及及荷荷载载形形式式查查表表得得到到。对对风风荷荷载载作作用用下下的的框框架架结结构构，荷荷载载形形式按均布水平荷载查表。式按均布水平荷载查表。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5196南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法反弯点高度反弯点高度 y1 根根据据上上下下横横
121、梁梁线线刚刚度度比比1(i1+i2)/(i3+i4)和和梁梁柱柱线线刚刚度度比比K查查表表得得到到。当当上上横横梁梁线线刚刚度度小小于于下下横横梁梁线线刚刚度度时时，y1 取取正正值值；当当上上横横梁梁线线刚刚度度大大于于下下横横梁梁线线刚刚度度时时，1(i3+i4)/(i1+i2)， 但但 y1 取取负值；对于底层柱，取负值；对于底层柱，取 y1 = 0，即不修正。，即不修正。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5197南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法反弯点高度反弯点高度 y2 根根据据上上层层层层高高
122、与与本本层层层层高高之之比比 2 和和梁梁、柱柱线线刚刚度度比比K查查表表得得到到。当当21时时， 上上层层对对本本层层的的约约束束减减小小， y2 取取正正值值，反反弯弯点点向向上上移移动动；当当21时时，上上层层对对本本层层的的约约束束增增大大，y2 取取负负值值，反弯点向下移动；对于顶层柱，反弯点向下移动；对于顶层柱，y2 = 0。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5198南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法反弯点高度反弯点高度 y3 根根据据下下层层层层高高与与本本层层层层高高之之比比 3 和和梁梁
123、、柱柱线线刚刚度度比比K查查表表得得到到。当当31时时， 下下层层对对本本层层的的约约束束减减小小， y3 取取负负值值，反反弯弯点点向向下下移移动动；当当31时时，下下层层对对本本层层的的约约束束增增大大，y3 取取正正值值，反弯点向上移动；对于底层柱，反弯点向上移动；对于底层柱，y3 = 0。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5199南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法柱端弯矩柱端弯矩3.2 框架结构设计框架结构设计hiyhi2024/8/5200南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内
124、力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法其余内力其余内力 其其余余内内力力（梁梁端端弯弯矩矩、梁梁剪剪力力和和柱柱轴轴力力）计计算过程与反弯点法相同，此处不再赘述。算过程与反弯点法相同，此处不再赘述。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5201南昌航空大学土木工程系 内力分析内力分析E. 内力计算内力计算b. 水平荷载作用下水平荷载作用下d) D值法值法适用范围适用范围 D值值法法除除了了能能解解决决反反弯弯点点法法适适用用的的问问题题之之外外，同同样样适适用用于于 ib/ic 1参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载3.2 框架结构设计框架
125、结构设计2024/8/5236南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合C. 最不利内力最不利内力 梁梁两两端端截截面面的的最最不不利利内内力力为为最最大大负负弯弯矩矩和和最最大大剪剪力力以以及及最最大大正正弯弯矩矩（主主要要由由水水平平力力作作用用下下产产生生），跨跨中中截截面面为为最最大大正正弯弯矩矩和和可可能能出出现现的的最最大大负负弯弯矩矩；柱柱的的最最不不利利内力则为上、下两端的弯矩。内力则为上、下两端的弯矩。2024/8/5237南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合D. 框架梁内力组合项目框架梁内力组合项目a.Mma
126、x 及相应的及相应的V ；b. -Mmax 及相应的及相应的V ；c.Vmax及相应的及相应的M. 2024/8/5238南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合E. 框架柱的内力组合项目框架柱的内力组合项目a.Mmax 及相应的及相应的N，V ；b. -Mmax 及相应的及相应的N，V ；c.Nmax及相应的及相应的M，V ;d.Nmin及相应的及相应的M，V ;e.Vmax及相应的及相应的M， N. 2024/8/5239南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合F. 注意事项注意事项a. 竖向活载最不利布置竖向活载最不利布置
127、内内力力分分析析时时，恒恒载载始始终终满满跨跨布布置置，而而活活载载的的大大小小和和作作用用位位置置是是可可变变的的，即即可可以以单单独独作作用用于于某某跨跨，也也可可能能作作用用于于整整个个结结构构，设设计计时时应应按按活活荷荷载载的的最最不不利利布布置置方方式式计计算算最不利内力最不利内力。2024/8/5240南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合F. 注意事项注意事项a. 竖向活载最不利布置竖向活载最不利布置 活载布置方法主要有以下几种：活载布置方法主要有以下几种：逐跨逐层布置法；逐跨逐层布置法；最不利荷载布置法；最不利荷载布置法；分层或分跨布置法；分
128、层或分跨布置法；满布荷载法。满布荷载法。2024/8/5241南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合F. 注意事项注意事项a. 竖向活载最不利布置竖向活载最不利布置a) 逐跨逐层布置法逐跨逐层布置法 将将楼楼（屋屋）面面活活荷荷载载逐逐跨跨单单独独地地作作用用在在各各层层上上，分分别别计计算算其其内内力力，然然后后再再针针对对各各控控制制截截面面组组合出其可能出现的最大内力，合出其可能出现的最大内力，此方法不适合手算。此方法不适合手算。2024/8/5242南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合F. 注意事项注意事项a. 竖向
129、活载最不利布置竖向活载最不利布置b) 最不利荷载布置法最不利荷载布置法 该该方方法法根根据据影影响响线线和和虚虚位位移移原原理理直直接接确确定定产产生生最最不不利利内内力力的的活活载载布布置置方方式式。该该方方法法可可直直接接确确定定框框架架梁梁中中跨跨最最大大正正弯弯矩矩、梁梁端端负负弯弯矩矩和和柱柱端端弯弯矩对应的活载布置方式，矩对应的活载布置方式，此法手算也很困难此法手算也很困难。2024/8/5243南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计活载最不利布置方式：活载最不利布置方式：框架梁跨中弯矩框架梁跨中弯矩活载最不利布置方式：活载最不利布置方式：框架梁端弯矩框架梁端弯矩2
130、024/8/5244南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合F. 注意事项注意事项a. 竖向活载最不利布置竖向活载最不利布置c) 分层或分跨布置法分层或分跨布置法 为为简简化化计计算算，近近似似将将活活载载一一层层（或或一一跨跨）做做一一次次布布置置，有有多多少少层层（或或跨跨）便便布布置置多多少少次次，分分别进行计算，然后进行最不利内力组合。别进行计算，然后进行最不利内力组合。2024/8/5245南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计活载分层布置活载分层布置活载分跨布置活载分跨布置2024/8/5246南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设
131、计框架结构设计 内力组合内力组合F. 注意事项注意事项a. 竖向活载最不利布置竖向活载最不利布置d) 满布荷载法满布荷载法 多多、高高层层建建筑筑中中，按按上上述述方方式式布布置置活活荷荷载载计计算算工工作作量量大大，手手算算困困难难。考考虑虑到到一一般般的的民民用用及及公公共共、高高层层建建筑筑，竖竖向向活活荷荷载载的的标标准准值值为为2.0kN/m2左左右右，与与恒恒载载及及水水平平作作用用产产生生的的内内力力相相比比，其其产产生生的的内内力力较较小小，进进行行活活载载作作用用的的内内力力分分析析时时，可可把活荷载满布在框架上把活荷载满布在框架上。2024/8/5247南昌航空大学土木工程
132、系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合F. 注意事项注意事项a. 竖向活载最不利布置竖向活载最不利布置d) 满布荷载法满布荷载法 计计算算表表明明，由由满满布布荷荷载载法法得得到到的的支支座座内内力力与与按按最最不不利利布布置置的的极极为为接接近近，但但梁梁中中弯弯矩矩比比按按最最不不利利布布置置的的小小，应应乘乘以以1.11.2的的增增大大系系数数。对对楼楼面面活活载载标标准准值值不不超超过过5kN/m2的的一一般般框框架架结结构构，此此法法的精度和安全度均可满足工程设计要求。的精度和安全度均可满足工程设计要求。2024/8/5248南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框
133、架结构设计 内力组合内力组合F. 注意事项注意事项a. 竖向活载最不利布置竖向活载最不利布置d) 满布荷载法满布荷载法 当当活活荷荷载载与与恒恒载载的的比比值值不不大大于于1时时，可可不不考考虑虑活活载载的的最最不不利利布布置置，而而把把活活荷荷载载同同时时作作用用于于所所有有的的框框架架上上，所所得得支支座座内内力力与与按按最最不不利利布布置置的的极极为为接接近近，但但梁梁跨跨中中弯弯矩矩比比按按最最不不利利布布置置的的小小，应应乘以乘以1.11.2的增大系数的增大系数。2024/8/5249南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计活载满跨布置活载满跨布置2024/8/5250
134、南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合F. 注意事项注意事项b. 控制截面弯矩和剪力控制截面弯矩和剪力 结结构构受受力力分分析析时时得得到到的的都都是是杆杆件件轴轴线线处处的的内内力力，梁梁端端控控制制截截面面是是指指柱柱边边处处截截面面，柱柱的的控控制制截截面面是是指指梁梁底底或或梁梁顶顶处处截截面面，因因此此应应将将结结构构内内力力分分析析得得到到的的弯弯矩矩、剪剪力力计计算算结结果果换换算算到到梁梁和和柱柱的的边边缘缘处，然后进行内力组合。处，然后进行内力组合。2024/8/5251南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合
135、F. 注意事项注意事项b. 控制截面弯矩和剪力控制截面弯矩和剪力Mb，Mc : 梁、柱控制截面处的弯矩值梁、柱控制截面处的弯矩值;Mb0 ，Mc0 : 内力分析得到的轴线处梁、柱的弯矩值内力分析得到的轴线处梁、柱的弯矩值;Vb0 , Vc0 : 内力分析得到的轴线处梁、柱的剪力值；内力分析得到的轴线处梁、柱的剪力值；g, q: 梁单位长度均布恒载和活荷载标准值。梁单位长度均布恒载和活荷载标准值。2024/8/5252南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合F. 注意事项注意事项c. 弯矩调幅弯矩调幅 为为了了避避免免梁梁支支座座处处抵抵抗抗负负弯弯矩矩的的钢钢筋
136、筋过过分分拥拥挤挤，以以及及在在抗抗震震结结构构中中形形成成梁梁铰铰破破坏坏机机构构以以增增加加结结构构的的延延性性，可可以以考考虑虑框框架架梁梁端端塑塑性性变变形形内内力力重重分布，分布，对竖向荷载作用下梁端负弯矩进行调幅对竖向荷载作用下梁端负弯矩进行调幅。2024/8/5253南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合F. 注意事项注意事项c. 弯矩调幅弯矩调幅梁梁端端负负弯弯矩矩调调幅幅系系数数对对现现浇浇框框架架取取0.80.9，装装配配整体式取整体式取0.70.8；梁梁端端负负弯弯矩矩减减小小后后，跨跨中中弯弯矩矩应应按按平平衡衡条条件件相相应应增大；增
137、大；2024/8/5254南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合F. 注意事项注意事项c. 弯矩调幅弯矩调幅截截面面设设计计时时，框框架架梁梁跨跨中中截截面面正正弯弯矩矩设设计计值值不不应应小小于于竖竖向向荷荷载载作作用用下下按按简简支支梁梁计计算算的的跨跨中中弯弯矩矩设设计值的一半；计值的一半；梁梁弯弯矩矩应应先先进进行行调调幅幅，再再与与水水平平荷荷载载作作用用产产生生的的弯矩进行组合，得到各控制截面最不利弯矩值。弯矩进行组合，得到各控制截面最不利弯矩值。2024/8/5255南昌航空大学土木工程系3.2 框架结构设计框架结构设计 内力组合内力组合F. 注
138、意事项注意事项c. 弯矩调幅弯矩调幅Mbl ，Mbr ，Mbc : 弯弯矩矩调调幅幅后后梁梁左左、右右两两端端及及跨跨中中的弯矩值的弯矩值;M0 : 竖竖向向荷荷载载作作用用下下按按简简支支梁梁计计算算的的梁梁跨跨中中弯弯矩矩值值;2024/8/5256南昌航空大学土木工程系 延性框架设计原则延性框架设计原则A.强强柱柱弱弱梁梁：使使梁梁端端首首先先出出现现塑塑性性铰铰或或先先于于柱破坏；柱破坏；B.强强剪剪弱弱弯弯：使使结结构构首首先先发发生生延延性性较较好好的的弯弯曲破坏；曲破坏；C. 强节点、强锚固：强节点、强锚固：保证节点不过早破坏。保证节点不过早破坏。3.2 框架结构设计框架结构设计
139、2024/8/5257南昌航空大学土木工程系 构件设计及构造要求构件设计及构造要求 得得到到控控制制截截面面的的内内力力之之后后，利利用用混混凝凝土土结结构构设设计计原原理理的的知知识识即即可可设设计计截截面面的的配配筋筋。除除此此之之外外，尚尚应应满满足足一一定定的的构构造造要要求求，详见本课程教材详见本课程教材212-215页。页。3.2 框架结构设计框架结构设计2024/8/5258南昌航空大学土木工程系详见教材详见教材 215页页257页页3.3 框架结构设计实例框架结构设计实例2024/8/5259南昌航空大学土木工程系3.4 本章本章小结小结框架结构概念及特点；框架结构概念及特点；框架结构的承重方案；框架结构的承重方案；框架结构构件截面尺寸的确定；框架结构构件截面尺寸的确定；框框架架结结构构在在竖竖向向和和水水平平荷荷载载作作用用下下的的内内力力计算；计算；框架结构的内力组合原则；框架结构的内力组合原则；框架结构的侧移验算方法。框架结构的侧移验算方法。2024/8/5260南昌航空大学土木工程系
