01混凝土结构设计--多层和高层框架结构

混凝土结构设计(第3章电子教案)混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助第3章多层和高层框架结构设计混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助本章重点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；掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算方法；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算方法；熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助1~2层3~10层10层或28m的住宅或24m的其他房屋§3.1概述房屋按高度和层数分类低层多层高层混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助优点结构轻巧；整体性好；可形成大空间；施工方便；较为经济。框架结构框架结构框架：由梁和柱所组成的杆系结构。一般用于20层以下或70m以下的房屋。混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助缺点抵抗水平荷载能力差；侧向刚度小，侧移大；受地基的不均匀沉降影响大。框架结构受力变形动画非地震区钢筋混凝土框架房屋的高宽比不大于5。混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助框架受力特点水平荷载作用下结构整体呈剪切型变形，单个构件以弯曲变形为主。混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助§3.2结构布置方法3.2.1结构布置的一般原则满足使用要求，并尽可能与建筑的平、立剖面划分相一致；满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进行；结构尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类型少；混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助好差平面布置混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助好差竖向布置在满足建筑功能要求的同时，尽量避免收进、挑出、抽梁、抽柱混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助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；施工简便；经济合理。当结构不同部位荷载差异较大地基土压缩性有显著差异沉降缝当平面形状复杂、高度方向有高差、质量分布不均匀抗震缝当房屋过长或过宽时伸缩缝变形逢的设置缝宽50mm缝宽70mm混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助3.2.2结构布置方法*柱网的布置：柱距：3.3~7.2m，梁跨：4.5~8.0m*承重框架的布置横向布置纵向布置纵横向布置混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助特点房屋横向刚度大，侧移小；横梁高度大，室内有效净空小。非抗震时使用横向布置横向承重混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助特点：连系梁截面较小，框架梁截面尺寸大，室内有效净空高；对纵向地基不均匀沉降较有利；房屋横向刚度小，侧移大。纵向布置纵向承重混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助特点：整体性好，受力好；适用于整体性要求较高和楼面荷载较大的情况。双向布置双向承重混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助§3.3截面尺寸估算3.3.1框架梁0b181~81lhbb41~21hb…3-1框架梁截面尺寸估算l0——梁的计算跨度；hb——梁的截面高度；bb——梁的截面宽度。一般情况下：梁净跨与截面高度之比不宜小于4梁的截面宽度不宜小于200mm…3-2混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助lIEicb…3-3框架梁线刚度Ec——混凝土弹性模量；I——框架梁截面惯性矩，见表3.3.1；l——框架梁的跨度。式中：混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助表3.3.1框架梁惯性矩取值楼板类型边框架梁中框架梁现浇楼板I=1.5I0I=2.0I0装配整体式楼板I=1.2I0I=1.5I0装配式楼板I=I0I=I0注：I0为梁按矩形截面计算的惯性矩，。30121bhI混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助多层建筑：截面沿高度变化不宜超过3次。Hi——第i层层高；hc——柱截面高度；bc——柱截面宽度。iHb181~121ccc2~1bh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截面的高宽比不宜大于3…3-5…3-43.3.2框架柱框架柱截面尺寸估算混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助高层建筑：N——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1.25，或近似取12~14kN/m2进行计算。fc——混凝土轴心抗压强度设计值。0.1ccchbfNN=（1.1~1.2）Nv…3-6混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助Ec——混凝土弹性模量；I——框架柱截面惯性矩。框架柱线刚度iHIEicc…3-73cc121hbI…3-8混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助截面估算实例混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助截面估算实例混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助截面估算实例混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助§3.4计算简图的确定计算单元的选取计算单元选取混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助计算简图实际结构l01l02计算简图混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助横向框架计算单元纵向框架计算单元跨度跨度跨度取轴线间的距离相邻楼板板顶间的距离基础顶面至一层楼板顶间的距离节点：视构造情况可以是刚节点也可以是铰接点混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助节点视构造情况可以是刚节点也可以是铰接点混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助§3.5荷载计算框架荷载竖向荷载水平荷载恒载活载风载地震作用框架自重；粉灰重；板、次梁、墙体重。等人群、家具、设备等荷载，取值见《建筑结构荷载规范》，可折减。0zszkww混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助§3.5荷载计算混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助§3.5荷载计算混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助§3.5荷载计算混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助§3.5荷载计算混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助§3.5荷载计算混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助§3.5荷载计算混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助§3.5荷载计算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。混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助风荷载计算例题20.7/kNm条件：某七层框架结构如图所示，基本风压为，地面粗糙度为A类。求：在图示风向作用下，房屋横向各楼层的风力标准值。混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助§3.6内力计算3.6.1竖向荷载下的内力计算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/短边3时沿单向传递，长边/短边≤3时沿双向传递。混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助现浇楼盖荷载传递示意图混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助竖向活载最不利布置（1）逐跨布置法恒载一次布置，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出现的最大内力。恒载一次布置活载分跨布置混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助（2）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。最不利荷载的布置混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助（2）最不利荷载布置法混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助（3）分层布置法或分跨布置法恒载一次布置，为简化计算，当活载与恒载的比值不大于3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。qqqqqq分层布置法分跨布置法混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助（4）满布荷载法当活载与恒载的比值不大于1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，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1.1~1.2的系数予以增大。混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助竖向荷载作用下的内力计算方法主要方法：精确方法：力法、位移法---列方程求解，复杂。渐进法：弯矩二次分配法、迭代法。近似法：分层法。结构的侧移几乎为零可采用弯矩分配法或迭代法混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助竖向荷载作用下的内力计算方法（1）分层法：梁柱线刚度比大于3且结构刚度和荷载沿高度分布较均匀时使用。基本假定忽略垂直荷载作用下框架结构的侧移，忽略柱的轴向变形；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，不在其他层梁和其他层柱上产生内力。混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助•因此，多、高层框架可分层作为若干个彼此互不关连的且柱端为完全固定的简单刚架近似计算。•在内力与位移计算中，所有构件均可采用弹性刚度。进行弯矩分配后叠加，叠加后的不平衡弯矩再分配但不传递混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助注意事项（与结构力学不同之处）：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，除底层柱外，上层各柱的线刚度乘以0.9的修正系数。线刚度修正混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助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1/2，其他各层柱的弯矩传递系数取1/3；传递系数修正混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助计算步骤：绘出框架整体的计算简图，画出各分层开口框架的计算简图；用弯矩分配法自上而下计算各开口框架的弯矩（计算各跨梁的固端弯矩--杆件线刚度（注意折减）--各节点弯矩分配系数--计算各节点的不平衡弯矩，从不平衡弯矩较大的节点开始分配和传递计算（每节点分配1~2次））；正负号：绕杆端顺时针为正。叠加各开口框架的弯矩（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），叠加后的不平衡弯矩在该节点再分配但不传递；根据平衡条件求得梁跨中及柱的弯矩和剪力。混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助分层法算例：某二层三跨对称框架如图所示，各杆件的相对线刚度示于图中。试用分层法计算框架内力，并作出弯矩图。混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助第二层开口框架弯矩计算混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助第一层开口框架弯矩计算混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助各开口框架弯矩叠加混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助不平衡弯矩在各节点分配一次混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助竖向荷载下框架梁端弯矩的调幅在竖向荷载作用下，可以考虑梁端塑性变形内力重分布，减小梁端负弯矩，相应增大梁跨中弯矩。调幅后的支座弯矩为：=βM式中——梁支座截面调幅后的弯矩；M——梁支座调幅前按弹性方法计算的弯矩；β——调幅系数，现浇框架：0.8~0.9装配式框架：0.7~0.8。'M'M混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助截面设计时，梁跨中正弯矩至少应取按简支梁计算的跨中弯矩之半。如为均布荷载，则2161lqgM中竖向荷载产生的梁的弯矩应先调幅，再与风荷载和水平地震作用产生的弯矩进行组合。调幅后的跨中弯矩为：21RLCMMMMMMMMLMRΔM混凝土结构设计第3章主页目录上一章帮助竖向荷载作用下的内力计算方法（2