框架结构计算分析与设计

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1、框架结构计算分析与设计一、结构布置框架结构布置主要是确定柱在平面上的排列方式（柱网布置）和选择结构承重方案，这些均必须满足建筑平面及使用要求，同时也须使结构受力合理，施工简单。1、柱网和层高工业建筑柱网尺寸和层高根据生产工艺要求确定。常用的柱网有内廊式和等跨式两种。内廊式的边跨跨度一般为6~8m，中间跨跨度为2~4m。等跨式的跨度一般为6~12m。柱距通常为6m，层高为3.6m~5.4m。民用建筑柱网和层高根据建筑使用功能确定。目前，住宅、宾馆和办公楼柱网可划分为小柱网和大柱网两类。小柱网指一个开间为一个柱距，柱距一般为3.3m，3.6m，4.0m等；

2、大柱网指两个开间为一个柱距，柱距通常为6.0m，6.6m，7.2m，7.5m等。常用的跨度（房屋进深）有：4.8m，5.4m，6.0m，6.6m，7.2m，7.5m等。办公楼常采用三跨内廊式、两跨不等跨或多跨等跨框架，如图2.1.1(a),(b),(c)。采用不等跨时，大跨内宜布置一道纵梁，以承托走道纵墙。近年来，由于建筑体型的多样化，出现了一些非矩形的平面形状，如图2.1.1(d),(e),(f)所示。这使柱网布置更复杂一些。二、框架结构的承重方案1、横向框架承重。主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置。由于竖向荷载主要由横向框架承受，横梁截面

3、高度较大，因而有利于增加房屋的横向刚度。这种承重方案在实际结构中应用较多。2、纵向框架承重。主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置[图5.1.2(b)]。这种方案对于地基较差的狭长房屋较为有利，且因横向只设置截面高度较小的连系梁，有利于楼层净高的有效利用。但房屋横向刚度较差，实际结构中应用较少。3、纵、横向框架承重。房屋的纵、横向都布置承重框架，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖。当柱网平面为正方形或接近正方形、或当楼盖上有较大活荷载时，多采用这种承重方案。以上是将框架结构视为竖向承重结构（verticalload-resistingstructu

4、re）来讨论其承重方案的。框架结构同时也是抗侧力结构（lateralload-resistingstructure），它可能承受纵、横两个方向的水平荷载（如风荷载和水平地震作用），这就要求纵、横两个方向的框架均应具有一定的侧向刚度和水平承载力。因此，《高层规程》规定，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。在框架结构布置中，梁、柱轴线宜重合。当不能重合时，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。梁柱中心线之间的偏心距，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

5、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，可增设梁的水平加腋（下图所示）。试验表明，此法能明显改善梁柱节点承受反复荷载的性能。梁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：bx/lx≤1/2，bx/bb≤2/3，bb+bx+x≥bc/2梁采用水平加腋时，框架节点有效宽度宜符合下式要求：1）当时，按下式计算：2）当时，取下两式中较大值：并满足。不与框架柱相连的次梁，可按非抗震要求进行设计。三、框架结构的计算简图在框架结构设计中，应首先确定构件截面尺寸及结构计算简图，然后进行荷载计算及结构内力和侧移分析。1、梁、柱截面尺寸框架

6、梁、柱截面尺寸应根据承载力、刚度及延性等要求确定。初步设计时，通常由经验或估算先选定截面尺寸，以后进行承载力、变形等验算，检查所选尺寸是否合适。（1）梁截面尺寸框架结构中框架梁的截面高度hb可根据梁的计算跨度lb、活荷载大小等，按hb=(1/18~1/10)lb确定。为了防止梁发生剪切脆性破坏，hb不宜大于1/4梁净跨。主梁截面宽度可取bb=(1/3~1/2)hb，且不宜小于200mm。为了保证梁的侧向稳定性，梁截面的高宽比（hb/bb）不宜大于4。为了降低楼层高度，可将梁设计成宽度较大而高度较小的扁梁，扁梁的截面高度可按(1/18~1/15)lb估算

7、。扁梁的截面宽度b（肋宽）与其高度h的比值b/h不宜超过3。设计中，如果梁上作用的荷载较大，可选择较大的高跨比hb/lb。当梁高较小或采用扁梁时，除应验算其承载力和受剪截面要求外，尚应验算竖向荷载作用下梁的挠度和裂缝宽度，以满足其正常使用要求。在挠度计算时，对现浇梁板结构，宜考虑梁受压翼缘的有利影响，并可将梁的合理起拱值从其计算所得挠度中扣除。当梁跨度较大时，为了节省材料和有利于建筑空间，可将梁设计成加腋形式（2）柱截面尺寸柱截面尺寸可直接凭经验确定，也可先根据其所受轴力按轴心受压构件估算，再乘以适当的放大系数以考虑弯矩的影响。即式中，Ac为柱截面面积

8、；N为柱所承受的轴向压力设计值；Nv为根据柱支承的楼面面积计算由重力荷载产生的轴向力值；1.2