框架结构内力计算

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5.1 框架结构概述
特点
A. 优点 a. 建筑平面布置灵活，既可形成较大的使用
空间，也可分隔为若干小空间；
b. 结构整体性较好；
c. 构件类型少，结构轻巧，施工方便；
d. 设计计算理论较成熟。
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5.1 框架结构概述
特点
B. 缺点 a. 框架节点处应力集中显著；
b. 当建筑高度较大时，底部各层柱的轴力很
D
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7200 3000 720 0
5.2 截面尺寸
3600 3600 3600 3600
③④ ⑤⑥⑦
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5.3 计算简图
基本假定
计算 单元 简图
平面抗侧力假定 刚性楼板假定
弹性变形假定
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5.3 计算简图
计算单元
框架结构建筑是空间结构体系，一般应按 三维空间结构进行分析。但对于平面布置较规则 的框架结构房屋，为了简化计算，通常将实际的 空间结构简化为若干个横向或纵向平面框架进行 分析，每榀平面框架为一计算单元。
高层建筑结构设计
第七、八、九、十讲
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李琳
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第5章 框架结构设计
§5-1 概述及结构布置
§5-2 ,3 截面尺寸及计算简图的确定 §5-4,5,6 框架结构的内力与位移计算
§5-7 框架结构的最不利内力及内力组合
§5-8 承载力计算及构造要求
§5-9 框架结构设计实例
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高层建筑.结构设计
梁
ib
EbIb lb
柱
ic
EcIc hi
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南昌航空大学. 土木工程系
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截面尺寸估算
c. 框架柱
5.2 截面尺寸
为简化施工，多层建筑中柱截面沿房屋高度
不宜改变。高层建筑中的柱截面可保持不变或根
据房屋层数，高度和荷载等情况作1~2次变化。
变化时，中间柱宜使上、下柱轴线重合，边柱和
角柱宜使截面外边线重合。
I0
1 12
bb hb3
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5.2 截面尺寸
截面尺寸估算
b. 框架梁
在框架结构布置中，梁、柱轴线宜重合。 如梁须偏心放置时（如使外墙与框架柱外侧平齐， 或走廊两侧墙体与框架柱内侧平齐），梁、柱中 心线之间的偏心距不宜大于柱截面在该方面宽度 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。
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5.3 计算简图
计算单元
计算单元
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计算模型
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5.3 计算简图
计算简图 框架结构的计算简图中，梁、柱用其
轴线表示，梁与柱之间的连接用节点表示， 梁或柱的长度用节点间的距离表示。现浇 框架各节点均视为刚节点，底层柱固支于 基础顶面。
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5.3 计算简图
承
计
重
算
框
简
架
图
框架柱截面尺寸相同时的结构计算简图
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5.3 计算简图
④ 内力分析
C. 计算简图 框架柱轴线之间的距离即为框架梁的
计算跨度。框架柱的计算高度应为各横梁 形心轴线间的距离。当各层梁截面尺寸相 同时，底层柱的计算高度由基础顶面算至 楼面标高处，其余各层柱的计算高度即为 各层层高。
◇ 底部层间变形最大
二 结构布置
☆ 最大适用高度 (P35表2·15) 高宽比限值 (P29表2·10)
☆ 平、立面布置原则
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5.1 框架结构概述
结构布置
柱网布置
a. 概述
平面上框架柱在纵横方向的排列即形成柱网。
柱网布置就是确定纵向柱列的柱距和横向柱列的
柱距（通称跨度）。柱网尺寸应根据建筑的使用
a. 高层建筑承受的荷载比多层建筑更大，刚度比多 层建筑更小，水平荷载对高层建筑的影响较对多 层建筑的影响更大；
b. 从设计计算角度，高层框架结构除风荷载取值、 楼面活荷载布置与多层框架结构略有不同，水平 荷载作用下应补充侧移验算外，其它基本相同。
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注：◇ 框架结构水平侧移曲线呈现 剪切型变形特点
强度 二~四级: 不应低于C20
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8度不宜大于C70、. 9度不宜大于C60
截面尺寸估算
c. 框架柱
柱的负荷面积取法如下图所示:
5.2 截面尺寸
单位面积上的竖向荷载 的设计值3.3p38
Nv nqS
待估算柱柱顶 以上楼层层数
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S
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计算简图
5.2 截面尺寸
梁和柱的线刚度分别为：
考虑到框架结构侧向刚度较小，故框架结构
建筑一般不超过20层，其适用高度及高宽比与抗
震设防烈度有关。若不需进行抗震设计，适用高
度不大于70m，最大高宽比为5，其它情形见《
高层建筑混凝土技术规程》JGJ 3-2010（简称《
高规》）。
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5.1 框架结构概述
多层和高层框架结构
B. 比较
大，致使构件截面尺寸过大和配筋过密；
c. 框架结构的侧向刚度小，在风荷载和地震
作用下结构侧移迅速增大。
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适用范围
5.1 框架结构概述
框架结构特别适合于在办公楼、教学 楼、公共性与商业性建筑、图书馆、轻工 业厂房、公寓以及住宅类建筑中采用。
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适用范围
5.1 框架结构概述
功能要求而定，不一大于10m, 主梁的跨度一般
为5 ~ 8m，次梁一般为 4~ 7m。
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5.1 框架结构概述
内廊式
等跨式
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附加次梁
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次梁
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结构布置
立面布置
规则框架
错层
5.1 框架结构概述
内收 抽柱
外挑 缺梁
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☆梁
截面 尺寸
5.2 截面尺寸
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截面尺寸估算
d. 算例
5.2 截面尺寸
某六层教学楼为钢筋混凝土现浇框架结构，
其结构平面布置如图所示，标准层高3.6m，底层
层高3.9m，试估算该结构的梁、柱截面尺寸（梁、
柱混凝土强度等级分别为C30和C40，不考虑抗
震设防要求）
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A
结
构
平
面
B
布
置
图
Cபைடு நூலகம்
荷载、跨度、设防烈度、砼强度 h＝( 1/10 ~ 1/18 ) l0
b＝( 1/2 ~ 1/3 ) h
材料 强度
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一级: 不应低于C30 二~四级: 不应低于C20 不宜大于C. 40
截面尺寸估算
b. 框架梁
边框架梁
5.2 截面尺寸
中框架梁
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截面尺寸估算
b. 框架梁
5.2 截面尺寸
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☆柱
依据轴压比：0.7 A cbchcNN fc
截面 尺寸
c
N
fc
bh
0.8 0.9
N1.1~1.2Nv
柱的负荷面积*(12-14)kN/m2
非抗震：不宜小于250mm
抗震： 不宜小于300mm
圆柱： d 不宜小于350mm
λ宜大于2、 h / b不宜大于3
材料 一级: 不应低于C30