多层框架结构

nullnull3.4 框架结构构件3 多层框架结构3.1 组成与布置 3.2 框架结构分析3.3 温度影响3.5 框架结构的抗震设计null框架设计3.1 组成与布置 由梁、柱、基础这三种构件形成的承重结构，称为框架结构。 竖向承重结构全有框架所组成的房屋结构体系，称为框架体系。框架之间有连系梁及楼面结构连成整体。 框架体系常用于高度不超过50m的房屋中 。 框架结构是多层房屋的主要结构形式，也是高层建筑的基本结构单元。3.1 组成与布置null框架设计3.1 组成与布置null框架设计3.1 组成与布置3.1.1 框架结构种类按所用：混凝土框架结构钢框架结构组合框架结构（钢骨混凝土、钢管混凝土）按施工方法：整体式框架（混凝土框架而言）装配式框架装配整体式框架（混凝土框架而言）3.1 .1种类null装配式混凝土框架装配整体式混凝土框架装配整体式混凝土框架装配整体式混凝土框架null钢框架铰接null框架设计3.1 组成与布置3.1 .1种类3.1 .2组成柱截面实腹式（矩形、箱形、圆形、I形、H形、L形、T形、十字形等）格构式（对钢结构而言）null框架设计3.1 组成与布置3.1 .1种类3.1 .2组成框架结构由梁、柱连结而成。梁柱一般为刚接，有时为了方便施工也有做成铰接或半铰接（半刚接的）。3.1.2 框架结构组成null框架设计3.1 组成与布置3.1 .1种类3.1 .2组成混凝土梁形式null3.1.3 框架结构布置框架设计3.1 组成与布置3.1 .1种类3.1 .2组成3.1 .3布置梁跨：4.5~7.0m柱距：3.3~7.2m层高：2.8~4.2m平面布置、竖向布置、构件选型一、平面布置null1、柱网布置典型的柱网有内廊式、等跨式和不等跨式。内廊式等跨式框架设计3.1 组成与布置3.1 .1种类3.1 .2组成3.1 .3布置满足建筑功能的要求；原则：null结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避免缺梁抽柱）null方便施工框架设计3.1 组成与布置3.1 .1种类3.1 .2组成3.1 .3布置null2、承重（竖向荷载）框架的布置横向框架承重纵向布置连系梁。横向抗侧刚度大。有利采光和通风。纵向框架承重方案横向布置连系梁。横向抗侧刚度小。有利获得较高净空。框架设计3.1 组成与布置3.1 .1种类3.1 .2组成3.1 .3布置null纵横向框架承重方案两个方向均有较好的抗侧刚度。null无梁楼盖密肋楼盖板柱结构框架设计3.1 组成与布置3.1 .1种类3.1 .2组成3.1 .3布置3、变形缝设置null二、竖向布置框架设计3.1 组成与布置3.1 .1种类3.1 .2组成3.1 .3布置null三、构件选型1）混凝土柱根据柱的负荷面积，估算柱在竖向荷载下的 轴力Nc2、梁、柱截面尺寸的估算框架设计3.1 组成与布置3.1 .1种类3.1 .2组成3.1 .3布置1、确定截面形式nullnull3）钢柱（2）确定计算长度、、null由A、b、h选择截面尺寸。null3.2.1 框架计算简图1、计算单元满足结构均匀、荷载均匀，可用平面框架代替空间框架。 框架设计3.2 .1计算简图3.2 框架结构分析3.1 组成与布置3.2 结构分析null2、结构形式3、轴线尺寸跨度：柱轴线间的距离。层高：楼底至板底，底层从基础顶面算起。4、截面特征钢柱、砼柱：框架设计3.2 .1计算简图3.1 组成与布置3.2 结构分析节点：刚接、铰接或半铰接； 柱与基础：刚接、铰接。null梁：假定惯性矩沿梁长不变，考虑楼板的作用。框架设计3.2 .1计算简图3.1 组成与布置3.2 结构分析——不考虑楼板影响时梁的惯性矩。null5、荷载竖向荷载自重楼面活荷载水平荷载风荷载地震作用水平荷载简化为节点荷载框架设计3.2 .1计算简图3.1 组成与布置3.2 结构分析楼面活荷载的折减null3.2.2 竖向荷载下的分层法1、基本假定1）框架没有侧移；2）每一层框架梁上的竖向荷载只对本层的梁及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，忽略对其它各层梁、柱的影响。null二、简化计算模型刚度系数传递系数两端固定一端固定一端铰接一端固定一端弹簧铰null多层框架在各层竖向荷载同时作用下的内力，可以分解为一系列开口框架进行计算。除底层柱子外，其余各层柱的线刚度乘以0.9的折减系数，弯矩传递系数取为1/3。nullnull三、计算方法1）用弯矩分配法计算各开口框架的内力；2）开口框架梁的内力即为原框架相应层的内力；4）内力叠加后对于不平衡弯矩较大的节点，可再作一次分配，但不传递。1、梁柱弯距3）原框架柱的内力需将相邻两个开口框架中相同柱号的内力叠加；null2、梁剪力null3、柱轴力假定梁与柱铰接，于是柱轴力等于简支梁的支座反力。null 将节点的不平衡弯矩同时分配和传递，并以二次分配为限。弯矩二次分配法步骤： ①计算每跨梁在竖向荷载下固端弯矩； ②计算每节点的分配系数； ③将各节点不平衡弯矩同时进行分配并向远端传递，再在各节点分配一次，结束。null 例：（括号内为相对线刚度）7.53.07.5ABCD52kN/m52kN/m38kN/mEF(7)(1.38)(1.0)(1.78)(1.29)(7)(8.8)(8.8)52kN/m52kN/m38kN/mnullnullnullnull0.160.84-244 205 39-43.1 18.3 21.8 2.88-60.2 60.20.400.10.5-28.5-108-21.5 -9.7-46.7-9.33-183-40.5 244-86.2 103-37.3 2440.160.160.16-244 183 24.4 -40 15.4 2.05-85.6 26.536.619.53.0759.2 13.20.160.160.16-28.5-101 -15-37.9-5.64-167-20.6-19.4 10.8-7.26-37.5-10.30.16 244-79.7 91.5-29.9 22.6CBADEFE’F’null3.2.3 水平荷载下的反弯点法框架梁的线刚度相对框架柱的线刚度为无限大。一、基本假定若忽略柱子轴向变形，节点的转角为零。null根据转角位移方程：在工程设计中，底层柱的反弯点取为距基础顶面2/3柱高处；其余各层柱的反弯点取为柱高的中点。null二、计算方法1、求柱剪力将框架在某一层的反弯点切开。平衡条件：水平荷载在j层产生的层间剪力。null几何条件（忽略梁轴向变形）：D——抗侧刚度，如果杆件两端没有转角，杆件内的剪力为：null物理条件根据平衡条件、几何条件和物理条件，可求得为j层k柱的剪力分配系数；null逐层取脱离体，根据各层反弯点位置，可以求出柱上、下端的弯矩底层柱：其余层柱：2、求柱端弯矩null3、求梁端弯矩MctMcbMbrMblnull5、求柱轴力从上到下利用节点竖向力平衡条件。4、求梁端剪力null计算步骤null3.2.4 水平荷载下的修正反弯点法 各层柱的反弯点位置是一个定值。反弯点法的缺点 各柱的抗侧刚度只与柱本身有关，没有考虑转角。null对于两端同时存在转角位移和相对线位移的杆件，其转角位移方程为：null一、修正的抗侧刚度 柱AB两端节点及上下、左右相邻节点的转角全等于 ； 柱AB及与其上下相邻柱的弦转角均为 ； 柱AB及与其上下相邻柱的线刚度均为 。假定：θθθθθΔujθθABCDEFGHhjnull其中：null反映了梁柱线刚度比对柱抗侧刚度的影响，它是小于1的一个系数。当 时， ，即为反弯点法采用的抗侧刚度。柱AB剪力柱AB抗侧刚度null二、修正的反弯点高度假定：1）同层各节点的转角相等；2）横梁中点无竖向位移。nullnull各柱的反弯点高度与该柱上下端的转角比值有关。影响转角的因素：4）上下层层高变化。1）层数；2）柱子所在层次；3）梁柱线刚度比；null按图示计算简图可求出各层柱的反弯点高度 ，称为反弯点高度。 1、标准反弯点高度假定梁的线刚度、柱的线刚度和层高沿框架高度不变;梁柱线刚度比及层数、层次的影响。null2、上下层线刚度比对反弯点的影响null3、层高变化对反弯点高度的影响 下层层高变化，反弯点高度的变化值用 表示； 上层层高变化，反弯点高度的变化值用 表示；null经过各项修正后，柱反弯点高度：null3.2.5 水平荷载下的侧移计算及限值梁柱弯曲变形引起的侧移柱轴向变形引起的侧移nullnull一、梁、柱弯曲变形引起的侧移顶点侧移：层间侧移：整个结构的变形曲线类似悬臂构件剪切变形引起的位移曲线，故称为“剪切型”。null二、柱轴向变形引起的侧移近似取外侧柱轴力为：z高度处null——是水平外荷载在框架底面产生的总剪力。 对于高度不大于50m或高宽比H/B≤4的钢筋混凝土框架办公楼，柱轴向变形引起的顶点位移越占框架梁柱弯曲变形引起的顶点侧移的5%~11%。null框架结构除了要保证梁的挠度不超过规定值外，尚应验算结构的侧向位移。三、侧移的限值结构侧向位移的验算包括层间位移和顶点位移，要求分别满足：null结构的内力分析一般不考虑变形对几何尺寸的影响。对于图示框架，水平荷载下的侧移将使竖向荷载P产生附加内力和变形，这种现象称为 效应。由于 效应是在一阶侧移基础上产生的，所以又称为二阶效应，相应的结构分析称为二阶分析。目前采用 法近似考虑二阶效应。