混凝土结构设计 (8)
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3 多层和高层框架结构设计
3.1 概述 3.1.1 多层与高层建筑
高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ 3—2002) 规定： 高层建筑——10层及10层以上或高度超过28m的建筑。 多层建筑——10层及10层以下或高度不超过28m的建筑。 备注： 超高层建筑——
30层及30层以上或高度超过100m的高层建筑。
3 框架结构的布置
（1）基本要求 附页 （2）三种方案
① 横向承重 ② 纵向承重 ③ 纵横双向承重
a 横向承重
c 纵横双向承重
b 纵向承重
2
3.2.2 变形缝
1 沉降缝 ① 为了避免地基不均匀沉降在 房屋构件中引起裂缝而设置。 ② 从基础至屋顶全部断开。 ③ 应有足够的宽度。
结构伸缩缝最大间距
2 伸缩缝
① 为了避免温度应力和混凝土收缩应力
使房屋引起裂缝而设置。
伸缩缝最大间距
② 基础不分开，而上部结构断开。
3 防震缝 ① 为了减少地震作用在房屋结构内产生的 不利效应而设置。 ② 宜沿房屋全高设置，且具有一定的的宽度； 地下室、基础可不设防震缝，但在对应处需加强。 注： 沉降缝可兼作伸缩缝；应有足够的宽度。 抗震设防区的沉降缝、伸缩缝应满足防震缝的要求。
3.1.2 受力特点
u
q
H
NM
结构简图
轴力图
弯矩图
侧移图
N ≈ f (H ) M = f1(H 2 ) u = f2 (H 4 )
建筑高度是影响结构内力和位移的主要因素。
3.1.3 结构体系
框架结构 ——由梁和柱以刚接或铰接相连接 而构成承重体系的结构 。
附图1
剪力墙结构 ——由剪力墙组成的承受竖向和
I 0 ——矩形梁、柱的截面模量（惯性矩）
3.4 计算简图的确定 3.4.1 平面计算单元
① 取一个有代表性的区段作为计算单元。 ② 空间的框架离散为若干榀平面框架，
但是，需按照实际的荷载传递路线确定荷载。 注：在空间分析时，按实际的框架框架进行。
3.4.1 平面计算单元
(b) (a)
(c)
(d )
3.3.2 梁、柱 截面尺寸
（2）柱截面尺寸
h = ( 1 ~ 1)H ,b = ( 2 ~ 1)h
12 6
3
N = (1.2 ~ 1.4)Nv
பைடு நூலகம்
b×h ≥ N λ fc
按负荷面积估算的轴力 与抗震等级有关 （附页）
轴压比限值；0.7(一级） 、 0.8(二级）和0.9(三级）
同时，宜 b,h≥300mm。 圆柱 D≥300mm。
3.2 结构布置方法
3.2.1 框架结构体系
1 框架结构组成
——梁和柱以刚接或铰接相连接 而构成承重体系的结构 。
2 框架结构的种类
按施工方法 ① 整体式框架 （也称全现浇框架）
整体性好、抗震性能好； 模板消耗量大、施工周期长。 应用广泛。 ② 装配式框架 应用较少。 ③ 装配整体式框架
兼有整体式和装配式的特点。
适用：超高层建筑。
91 ~ 110层
框筒 核心筒
67 ~ 90层 51 ~ 66层
H = 442m
1 ~ 50层
现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度(m)
注:房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度 (不考虑局部突出屋顶部分)
结构合理的平面和立面
（a）平面 ——简单、 规则、对称
（b）立面 ——均匀、规则
（a）平面图
柱：
梁：
（b）剖面图
剪力墙结构
特点：抗水平作用强、房间尺寸受限制等。 适用：高层住宅、星级宾馆等。
框架—剪力墙结构
特点：兼有框架和剪力墙的优点。 适用：高层的综合楼、公寓、星级宾馆等。
3 ~ 8m 剪力墙：
变形特征：弯曲型
（a）集中布置
（b）分散布置
1
筒体结构
特点：具有很强的抗水平作用能力、空间刚度巨大。
5
3.3 截面尺寸估算 3.3.1 梁、柱 截面形状
整体式 装配式
装配整体式
3.3.2 梁、柱截面尺寸
承载力、刚度和延性等要求。 （1）梁截面尺寸
考虑跨度、荷载及约束条件确定。
h = ( 1 ~ 1)l,b = (1 ~ 1)h
12 8
32
M = (0.6 ~ 0.8)M0
简支梁的跨中弯矩 同时，宜b≥200mm。
水平作用的结构 。
框架－剪力——由剪力墙和框架共同承受竖向和
墙结构
水平作用的结构
附图2 附图3
此外，还有筒体结构、框架－筒体结构等。
附图4
选择结构体系的基本原则：
房屋最大高度
建筑物高度、建筑物用途、抗震设防烈度、
抗震设防类别、场地条件、地基、结构材料和
施工等因素。
附：平面、立面要求
框架结构
特点：布置灵活、抗水平作用能力差。 适用：多层建筑和层数不多的高层建筑等。
3
混凝土结构的抗震等级 应根据设防烈度、结构类型、房屋高度确定。
3.3.3 梁、柱截面惯性矩
1柱
I = I0
2梁
边框架 梁
需考虑现浇板的影响。
中框架梁
现浇
装配 整体
边框架梁： I = 1.5I0 中框架梁： I = 2I0 边框架梁： I = 1.2I0 中框架梁： I = 1.5I0
边框架梁
中框架梁
附：现浇框架节点
(a)
(b)
3.4.2 计算简图
实际节点 理想节点
H3 H2 H1
l l
4
框架的基本要求
① 房屋不宜采用单跨框架； ② 应设计成双向受力体系； ③ 梁、柱宜上下、左右贯通，避免梁上立柱、
柱上顶板的框架结构方案； ④ 不采用砌体和框架结构的混合承重体系； ⑤ 剪力墙虽少也应该考虑框架－剪力墙的协同工作。
3.1 概述 3.1.1 多层与高层建筑
高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ 3—2002) 规定： 高层建筑——10层及10层以上或高度超过28m的建筑。 多层建筑——10层及10层以下或高度不超过28m的建筑。 备注： 超高层建筑——
30层及30层以上或高度超过100m的高层建筑。
3 框架结构的布置
（1）基本要求 附页 （2）三种方案
① 横向承重 ② 纵向承重 ③ 纵横双向承重
a 横向承重
c 纵横双向承重
b 纵向承重
2
3.2.2 变形缝
1 沉降缝 ① 为了避免地基不均匀沉降在 房屋构件中引起裂缝而设置。 ② 从基础至屋顶全部断开。 ③ 应有足够的宽度。
结构伸缩缝最大间距
2 伸缩缝
① 为了避免温度应力和混凝土收缩应力
使房屋引起裂缝而设置。
伸缩缝最大间距
② 基础不分开，而上部结构断开。
3 防震缝 ① 为了减少地震作用在房屋结构内产生的 不利效应而设置。 ② 宜沿房屋全高设置，且具有一定的的宽度； 地下室、基础可不设防震缝，但在对应处需加强。 注： 沉降缝可兼作伸缩缝；应有足够的宽度。 抗震设防区的沉降缝、伸缩缝应满足防震缝的要求。
3.1.2 受力特点
u
q
H
NM
结构简图
轴力图
弯矩图
侧移图
N ≈ f (H ) M = f1(H 2 ) u = f2 (H 4 )
建筑高度是影响结构内力和位移的主要因素。
3.1.3 结构体系
框架结构 ——由梁和柱以刚接或铰接相连接 而构成承重体系的结构 。
附图1
剪力墙结构 ——由剪力墙组成的承受竖向和
I 0 ——矩形梁、柱的截面模量（惯性矩）
3.4 计算简图的确定 3.4.1 平面计算单元
① 取一个有代表性的区段作为计算单元。 ② 空间的框架离散为若干榀平面框架，
但是，需按照实际的荷载传递路线确定荷载。 注：在空间分析时，按实际的框架框架进行。
3.4.1 平面计算单元
(b) (a)
(c)
(d )
3.3.2 梁、柱 截面尺寸
（2）柱截面尺寸
h = ( 1 ~ 1)H ,b = ( 2 ~ 1)h
12 6
3
N = (1.2 ~ 1.4)Nv
பைடு நூலகம்
b×h ≥ N λ fc
按负荷面积估算的轴力 与抗震等级有关 （附页）
轴压比限值；0.7(一级） 、 0.8(二级）和0.9(三级）
同时，宜 b,h≥300mm。 圆柱 D≥300mm。
3.2 结构布置方法
3.2.1 框架结构体系
1 框架结构组成
——梁和柱以刚接或铰接相连接 而构成承重体系的结构 。
2 框架结构的种类
按施工方法 ① 整体式框架 （也称全现浇框架）
整体性好、抗震性能好； 模板消耗量大、施工周期长。 应用广泛。 ② 装配式框架 应用较少。 ③ 装配整体式框架
兼有整体式和装配式的特点。
适用：超高层建筑。
91 ~ 110层
框筒 核心筒
67 ~ 90层 51 ~ 66层
H = 442m
1 ~ 50层
现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度(m)
注:房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度 (不考虑局部突出屋顶部分)
结构合理的平面和立面
（a）平面 ——简单、 规则、对称
（b）立面 ——均匀、规则
（a）平面图
柱：
梁：
（b）剖面图
剪力墙结构
特点：抗水平作用强、房间尺寸受限制等。 适用：高层住宅、星级宾馆等。
框架—剪力墙结构
特点：兼有框架和剪力墙的优点。 适用：高层的综合楼、公寓、星级宾馆等。
3 ~ 8m 剪力墙：
变形特征：弯曲型
（a）集中布置
（b）分散布置
1
筒体结构
特点：具有很强的抗水平作用能力、空间刚度巨大。
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3.3 截面尺寸估算 3.3.1 梁、柱 截面形状
整体式 装配式
装配整体式
3.3.2 梁、柱截面尺寸
承载力、刚度和延性等要求。 （1）梁截面尺寸
考虑跨度、荷载及约束条件确定。
h = ( 1 ~ 1)l,b = (1 ~ 1)h
12 8
32
M = (0.6 ~ 0.8)M0
简支梁的跨中弯矩 同时，宜b≥200mm。
水平作用的结构 。
框架－剪力——由剪力墙和框架共同承受竖向和
墙结构
水平作用的结构
附图2 附图3
此外，还有筒体结构、框架－筒体结构等。
附图4
选择结构体系的基本原则：
房屋最大高度
建筑物高度、建筑物用途、抗震设防烈度、
抗震设防类别、场地条件、地基、结构材料和
施工等因素。
附：平面、立面要求
框架结构
特点：布置灵活、抗水平作用能力差。 适用：多层建筑和层数不多的高层建筑等。
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混凝土结构的抗震等级 应根据设防烈度、结构类型、房屋高度确定。
3.3.3 梁、柱截面惯性矩
1柱
I = I0
2梁
边框架 梁
需考虑现浇板的影响。
中框架梁
现浇
装配 整体
边框架梁： I = 1.5I0 中框架梁： I = 2I0 边框架梁： I = 1.2I0 中框架梁： I = 1.5I0
边框架梁
中框架梁
附：现浇框架节点
(a)
(b)
3.4.2 计算简图
实际节点 理想节点
H3 H2 H1
l l
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框架的基本要求
① 房屋不宜采用单跨框架； ② 应设计成双向受力体系； ③ 梁、柱宜上下、左右贯通，避免梁上立柱、
柱上顶板的框架结构方案； ④ 不采用砌体和框架结构的混合承重体系； ⑤ 剪力墙虽少也应该考虑框架－剪力墙的协同工作。
