框架结构设计ppt课件.ppt

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1、高层建筑结构设计盐城工学院第4章框架结构设计本章内容4.1框架结构概念设计4.2框架结构内力和位移的简化近似计算4.3框架结构内力和位移的计算机计算4.4框架梁、柱及节点截面设计4.5框架结构构造4.1框架结构概念设计框架结构的概念框架结构是指由梁柱杆系构件构成，能够承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。一般情况下，框架结构应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。抗震设计时，为协调变形和合理分配内力框架结构不宜设计成单跨结构。框架结构的受力变形特点竖向荷载作用下的受力特点竖向荷载

2、作用下，框架结构以梁受弯为主要受力特点，梁端弯矩和跨中弯矩成为梁结构的控制内力。4.1框架结构概念设计一般情况下，梁端抗弯承载力首先达到其极限承载力，出现塑性铰区域，相应地梁端截面转角位移显著加大，内力向跨中发生转移，导致跨中弯矩进一步提高，跨中挠曲变形增大。因此在竖向荷载作用下，框架结构基于承载能力极限状态的设计主要是框架梁控制截面（梁端和跨中截面）的抗弯承载力的设计，基于正常使用极限状态的设计主要是梁跨中挠曲变形的验算。框架柱主要是以受压为主的承载构件，其水平侧移可以忽略不计。水平荷载作用下的受力

3、变形特点水平荷载作用下，框架柱承担水平剪力和柱端弯矩，并由此产生水平侧移。4.1框架结构概念设计在梁柱节点处，由于协调变形使梁端产生弯矩和剪力，故此时柱控制内力是产生于柱上下端截面的轴力、弯矩和剪力。基于承载能力极限状态的设计内容是柱上下端截面的偏心受力构件承载力的计算。基于正常使用极限状态设计的主要内容是框架结构水平侧移的计算。水平荷载下框架的变形框架结构在水平力作用下（图4.1ａ），由水平力引起的倾覆力矩，使框架的近侧柱拉伸、远侧柱压缩，形成框架的整体弯曲变形（图4.1ｂ）；由水平力引起的楼层剪力

4、，使梁、柱产生垂直于其杆轴线的剪切变形和弯曲变形，形成框架的整体剪切变形（图4.1ｃ）。4.1框架结构概念设计图4.1水平荷载下框架的变形4.1框架结构概念设计框架层间侧移的主要组成分量从这个侧移分解示意图中可以看出：在框架结构整体剪切变形所引起的层间侧移（图4.2）中，楼层剪力在框架柱中引起的剪力和弯矩，使柱产生垂直于杆轴方向的剪切和弯曲变形，直接构成侧移分量（图4.2ａ）；框架节点上下的柱端弯矩在梁中引起的剪力和弯矩，使梁产生竖向弯曲变形，并导致框架节点发生转动，间接地构成侧移分量（图4.2ｂ）。

5、与之和就是（图4.2ｃ）。层间侧移的大小与楼层剪力的数值成正比；的大小与梁、柱的截面惯性矩J成反比。4.1框架结构概念设计图4.2框架层间侧移的主要组成分量当框架的层数不太多时，框架的侧移主要是由整体剪切变形引起，整体弯曲变形的影响甚小。使框架结构的最小层间侧移发生在结构的顶部，最大层间侧移发生在结构的底层或底部几层，整体上构成“剪切型变形曲线”形式。4.1框架结构概念设计结构布置高宽比限制水平荷载是高层框架结构的主要荷载，由此产生的整体倾覆力矩可能使部分柱受拉，整体抗倾覆稳定性验算要求决定了结构的最

6、大高度。钢筋混凝土框架结构的最大适用高度为：非抗震设计时为70ｍ；抗震设计时主要取决于抗震设防烈度，6度时为60ｍ，7度时为55ｍ，8度时为45ｍ，9度时为25ｍ。高宽比限值满足非抗震设计时为5，设防烈度为6度、7度时为4，8度时为3，9度时为2。4.1框架结构概念设计结构平面布置及竖向布置高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面形态简单规则，刚度和承载力分布均匀。柱网布置可以根据建筑设计使用功能要求设计为小柱距或大柱距，跨度可设计成边跨大、中跨小，或边跨小，中跨大，以及等跨形式。单就竖向荷载作用而

7、言，对工程中常用的三跨框架，采用“边跨小、中跨大”方案可使内力分布更合理。梁、柱、节点等构件截面估算及选型梁、柱构件的几何尺寸估算梁梁高：梁宽：4.1框架结构概念设计柱式中——柱高度；N——柱承受的轴力估算值；——轴压比限值；——柱混凝土轴心抗压强度。节点框架梁、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，以及梁荷载对柱子的偏心影响。柱截面面积一般根据轴压比限值估算，同时截面的高度、宽度要满足以下要求：4.1框架结构概念设计梁、柱中心线之间的偏心距：

8、９度抗震设计时不应大于柱截面在该方向宽度的1/4；非抗震设计和６～８度抗震设计时不宜大于柱截面在该方向宽度的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（图4.3）等措施。设置水平加腋后，仍须考虑梁柱偏心的不利影响。图4.3水平加腋梁4.1框架结构概念设计梁的水平加腋厚度可取梁截面高度，其水平尺寸宜满足下列要求：式中——梁水平加腋宽度和加腋长度；——梁截面宽度；——沿偏心方向柱截面宽度；x——非加腋侧梁边到柱边的距离。梁采用水平加腋时