13 多层框架结构

3.1.3 框架结构布置
一、柱网布置 典型的柱网有内廊式、等跨式和不等跨式。
内廊式 原则
等跨式
• 满足建筑功能的要求
• 结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避免缺梁抽柱）
• 方便施工
二、承重（竖向荷载）框架的布置 • 横向框架承重方案 • 纵向框架承重方案
纵向布置连系梁。 横向抗侧刚度大。 有利采光和通风。
实腹式（矩形、箱形、T形、倒 L形、I形、H形、花 篮梁等）
格构式 （对钢结构而言）
混凝土梁形式
矩形梁
T形梁
倒L形梁
花篮梁
箱形梁
13.1.1 框架结构种类
13.1 组成与布置
13.2 结构分析 框架设计 13.3 支撑框架 13.4 构件设计 13.5 基础设计
13.1.2 框架结构组成 13.1.3 框架结构布置 13.1.4 截面尺寸估算
纵 向 框 架
二、结构形式、轴线尺寸及截面特征
• 结构形式：梁柱刚接，柱固接于 基础顶面。 • 轴线尺寸
h4 h3 h2 h1 l1 l2 l3
跨度：等截面柱，截面形心线； 变截面柱，较小部分截面形心。
层高：横梁形心线（也可取楼板顶面） • 截面特征 钢柱、砼柱：EI EI 0 钢骨砼柱：取钢骨和砼抗弯刚度之和
i x l0 x / 、 i l0 y /
计算回转半径
根据近似关系 i x 1 h 、 i y 2 b
确定b、h 根据钢材类别、截面类别和 由A、b、h选择截面尺寸。

A ( N / f )
13.2 框架结构内力与侧移的近似计算方法
13.2.1 分析模型
节点竖向力 平衡条件
柱 轴力
3.2.1 分析模型
13.1 组成与布置
13.2 结构分析
3.2.2 分层法
3.2.3 反弯点法
3.2.4 修正反弯点法 3.2.5 侧移计算 3.2.6 二阶效应
框架设计
13.3 支撑框架 13.4 构件设计 13.5 基础设计
13.2.4 水平荷载下的修正反弯点法
一、修正抗侧刚度
D
Δ uj θ hj θ
θ
D
F
B
φ θ
H θ G θ
F E
i1
B
ic i 2 ic ic i4
i3 A C
H G
hj
E
θ
A C
假定： 柱AB两端节点及上下、左右相邻节点的转角全等于 ； u 柱AB及与其上下相邻柱的弦转角均为 h ；
j
柱AB及与其上下相邻柱的线刚度均为 i c 。
装配式混凝土框架
预制卡板 预 制 长 柱 预制槽形板
装配整体式混凝土框架
预制主梁
迭合梁 预制短柱
装配整体式混凝土框架
装配整体式混凝土框架
预制长柱
钢框架铰接
柱 连接角钢 梁
钢框架刚接
T形连接件
1
1
1—1
13.1.1 框架结构种类
13.1 组成与布置
13.2 结构分析 框架设计 13.3 支撑框架 13.4 构件设计 13.5 基础设计
h1 3 2 h1 3
Vj1hj/2 Vj1
Vjkhj/2 V h /2 jm j Vjk Vjm
其余层柱：
M
t cjk
Vj1hj/2
b cjk
Vjkhj/2 Vjmhj/ 2
M
V jk
hj 2

求梁端弯矩
Mcb
M
l b
:M M
r b
4i : 4i
13.1 组成与布置
13.2 结构分析 框架设计 13.3 支撑框架 13.4 构件设计 13.5 基础设计
13.1.2 框架结构组成 13.1.3 框架结构布置 13.1.4 截面尺寸估算
13.1.4 梁柱截面尺寸的估算
• 混凝土柱 根据柱的负荷面积，估算柱在竖向荷载下的轴力 N c 取 N (1 . 2 ~ 1 . 4 ) N c 按轴压构件估算截面积 A c
13.1 组成与布置
13.2 结构分析
13.2.2 分层法
13.2.3 反弯点法
13.2.4 修正反弯点法 13.2.5 侧移计算 13.2.6 二阶效应
框架设计
13.3 支撑框架 13.4 构件设计 13.5 基础设计
13.2.1 框架分析模型
一、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。 对横向和纵向 分别取图示计算单 元作为分析的对象。 横向框架
m Mik Mi i
n Mj j Mjl 1/2 Mlj l
1/2
k Mki
二、简化计算模型
i i i i i i i i
0.9i 0.9i 0.9i 0.9i
0.9i
0.9i
0.9i 0.9i
两端固定 一端固定一端铰接
刚度系数： 4 i (1 4 i ) 传递系数： 1 / 2
3 i ( 0 . 75 4 i ) 0
问：钢骨和砼抗弯刚度之和与组合截面的抗弯刚度是否相同？
按组合截面计算抗弯刚度的前提是什么？
什么情况下两者相同？
梁：考虑楼板的作用。 整体式楼盖 对于砼梁
中框架 EI 2 EI 0 边框架 EI 1 . 5 EI 0
中框架 EI 1 . 5 EI 0 装配整体式楼盖 边框架 EI 1 . 2 EI 0 装配式楼盖 EI 1 . 0 EI 0
在反弯点法中，各层柱的反弯点位置是一个定值，各柱的 抗侧刚度只与柱本身有关。 对于两端同时存在转角位移和相对线位移的杆件，其转角 位移方程可以为：
M M
AB
4 i
A
2 i B 6 i 6i
u h u h
BA
4 i B 2 i
A
可见反弯点位置与 A、 B 有关；同样，柱的抗侧刚度也与 A、 B 有关。
第13章 多层框架结构
13.1 多层框架结构组成与布置
13.2 框架结构分析 13.3 框架—支撑结构体系
13.4 框架结构构件设计
13.5 框架结构基础设计
13.1 多层框架结构组成与布置
13.1.1 框架结构种类
13.1 组成与布置
13.2 结构分析 框架设计 13.3 支撑框架 13.4 构件设计 13.5 基础设计

D jl
jk为j层k柱的剪力分配系数；
l 1
i
l 1
jl
V Fj F i
i j
n
为水平荷载在j层 产生的层间剪力。

求柱端弯矩 逐层取脱离体，利用上式求得各柱剪力后，根据各层反弯 点位置，可以求出柱上、下端的弯矩 底层柱：
M M
t c1 k
V1k V1k
b c1 k
框架设计
13.3 支撑框架 13.4 构件设计 13.5 基础设计
13.2.3 水平荷载下的反弯点法
一、简化分析模型 假定：框架梁的线刚 度相对框架柱的线刚 度为无限大。则在忽 略柱子轴向变形的情 况下，节点的转角为 零。
M 根据转角 位移方程： M
AB
Δ uAB
A B
A h B
13.1.2 框架结构组成 13.1.3 框架结构布置 13.1.4 截面尺寸估算
3.1.2 框架结构组成
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）。
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）
梁截面
横向布置连系梁。 横向抗侧刚度小。 有利获得较高净空。
• 纵横向框架承重方案 两个方向均有 较好的抗侧刚度。
框架承重方案与楼盖布置有关
单向板楼盖
双向板楼盖
无 梁 楼 盖
板柱结构
密 肋 楼 盖
等效梁 等效梁
三、框架的立面布置
规则框架
内收
外挑
错层
缺 梁
抽 柱
复式框架
四、变形缝设置
13.1.1 框架结构种类
l b
r b
M
b c
l b

ib i i
l b r b r r
l
(M
b c
Mbl Mct

Mbr
M
l b r b
M
t c
M
M
r b

ib
l
ib ib
(M
b c
M ) t M c)
t c
求梁端剪力
Vb M
l b
M l
r b
Vb
Mb
l
Vb l
Vlbn
Mbr Nnk
13.2.1 分析模型
13.1 组成与布置
13.2 结构分析
13.2.2 分层法
13.2.3 反弯点法
13.2.4 修正反弯点法 13.2.5 侧移计算 13.2.6 二阶效应
框架设计
13.3 支撑框架 13.4 构件设计 13.5 基础设计
13.2.2 竖向荷载下的分层法
一、基本假定

框架没有侧移； 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。
V AB M
AB
M h
BA

12 i h
2
u AB
抗侧刚度 D 为：D
12 i c h
2
对于j层第k柱，其侧移为 u jk ，相应的剪力可表示为
V jk D jk u jk