高层框架结构近似计算与设计

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1、第五章高层框架结构近似计算与设计讲授：涂文戈eehnu@163.comeehnu@126.com主要内容结构布置截面尺寸估算计算简图内力计算变形及稳定、倾覆验算内力组合截面设计构造要求结构布置纵向框架横向框架应双向布置框架。结构布置柱网尺寸不宜大于10m×10m，墙下应设梁支承；梁柱轴线宜重合在一个平面内。当梁柱轴线不在一个平面内时，偏心距不宜大于柱截面在该方向边长的1/4。如偏心距大于该方向柱宽的1/4时，可采用增设梁的水平腋等措施。结构布置按抗震设计时，不应采用部分为框架、部分由砌体墙承重的混合形式。楼梯、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体

2、墙承重。截面尺寸估算梁一般梁：h=(1/8~1/15)l，b=(1/2~1/3)h；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。扁梁：h=(1/12~1/18)l，b=(1~3)h。现浇楼面每一侧翼缘的有效宽度可取至板厚度6倍。楼板类型边框架梁中间框架梁现浇楼板I=1.5IoI=2.0Io装配整体式楼板I=1.2IoI=1.5Io装配式楼板I=IoI=IoIo=1/12bh3，叠合楼板框架梁可按现浇楼板框架梁取值；房屋高度不超过50mm时，可采用装配整体式楼盖；梁的线刚度i=EcI/l表5-1梁截面惯性矩可近似按下表取用结构布置柱矩形截面柱的边长：不宜小于250mm

3、（非抗震设计）不宜小于300mm（抗震设计）圆形截面柱的直径：不宜小于350mm。柱剪跨比宜大于2，柱截面高宽比不宜大于3。轴压比柱轴力；N——fc——混凝土轴心抗压强度设计值；柱截面宽度和高度。b、h——截面尺寸估算结构布置结构类型设防烈度6789框架结构高度（m）≤30>30≤30>30≤30>30≤25框架四三三二二一一表5-2框架结构抗震等级混凝土强度等级为C65~C70时，轴压比限值应减少0.05；当为C75-C80时，应减0.10。当剪跨比为1.0~2.0时，轴压比应减小0.05；剪跨比小于1.5时，应专门研究，并采用特殊措施。当箍筋沿柱全高加强时，轴压比可适当提高。非抗震

4、设计时可近似取N/(bhfc)=1.0；任何情况下，c≤1.05柱截面惯性矩：I=1/12bh3柱线刚度：i=EcI/Hi当按实际内力计算的轴压比超出上述规定时，可采用以下方法使之满足:1.提高混凝土强度等级；2.增大截面尺寸。截面尺寸估算计算简图任何结构都是空间结构，但对框架及剪力墙而言，大多数情况下可以把空间结构简化为平面结构而使计算大大简化，为此，作如下两点基本假定：框架剪力墙可以抵抗在本身平面内的侧向力，而在平面外的刚度很小，可以忽略。因而整个结构可以划分成若干个平面结构共同抵抗与平面结构平行的侧向荷载，垂直于该方向的结构不参加受力。楼板在其自身平面内刚度无限大，楼板平面外刚

5、度很小，可以忽略。因而在侧向力作用下，楼板可作刚体平移或转动，各个平面抗侧力结构之间通过楼板互相联系并协同工作。计算假定计算简图三、计算简图当框架间距相同、荷载相等、截面尺寸一样时，可取出一榀框架计算；单线条代表构件形心线所在的位置；基顶高度应根据基础形式及基础埋置深度而定；尽量采用浅基础。纵向计算单元横向计算单元例如下图，在y方向，结构简化为5片框架和2片剪力墙，即结构具有7片平面抗侧力单元，它们共同抵抗水平力。在水平力作用下，楼板只作刚体平移，如果有扭矩，楼板作刚体转动，因而各片抗侧力结构之间的侧移值或相等或呈直线关系。同理，图中的结构在x方向具有3片抗侧力平面单元，每片有6跨，中

6、间1片是框架和剪力墙合成的。计算简图计算简图在上述假定下，近似计算方法将结构分成独立的平面结构单元，内力分析解决两个问题：水平荷载在各片抗侧力结构之间的分配。荷载分配与抗侧力单元的刚度有关，要计算抗侧力单元的刚度，然后按刚度分配水平力，刚度愈大，分配的荷载也愈多。计算每片平面结构在所分到的水平荷载作用下的内力和位移。如果结构有扭转，近似方法将结构在水平力作用下的计算分为两步，先计算结构平移时的侧移和内力，然后计算扭转位移下的内力，最后将两部分内力叠加。内力计算1、竖向荷载下的内力计算（1）楼面荷载分配原则简支板：朝两支座分配。单向板：朝两长边分配。双向板：朝四边分配。三角形荷载和梯形荷

7、载可折算成等效均布荷载；墙体重量直接传递给它的支承梁。内力计算(2)活载布置：一般情况下满布。(3)竖向荷载作用下的内力计算方法分层法迭代法UBC法分层法基本假定:1.忽略框架的侧移；2.每层梁上的荷载只在该层梁和与之相连的柱上传递。计算简图:内力计算内力计算(1)计算各层梁上竖向荷载值和梁的固端弯矩。(2)将框架分层，各层梁跨度及柱高与原结构相同，柱端假定为固端。(3)计算梁、柱线刚度。(4)计算和确定梁、柱弯矩分配系数和传递系数。(5)按力