设计3-钢筋混凝土框架结构.ppt

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第三章钢筋混凝土框架结构第一节框架结构体系及布置一、框架结构体系1、框架结构组成框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础。

西南科技大学网络教育课程back12、框架结构种类根据施工方法的不同，分为整体式、装配式和装配整体式三种。

3、框架结构布置

（1）、横向承重框架

（2）、纵向承重框架（3）、纵横双向承重框架西南科技大学网络教育课程back2二、变形缝1、沉降缝设置沉降缝是为了避免地基不均匀沉降在房屋构件中引起裂缝。

房屋扩建时，新建部分与原有建筑结合处也可设置沉降缝分开。

沉降缝将建筑物从基础至屋顶全部分开，各部分能够自由沉降。

西南科技大学网络教育课程back32、伸缩缝设置伸缩缝是为了避免温度应力和混凝土收缩应力而使房屋产生裂缝。

伸缩缝仅将上部结构从基础顶面断开，基础不断开。

3、防震缝当房屋平面复杂、立面高差悬殊、各部分质量和刚度截然不同时，应设置防震缝。

对有抗震设防要求的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应符合防震缝要求对有抗震设防要求的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应符合防震缝要求，并尽可能三缝合并设置。

，并尽可能三缝合并设置。

三、框架梁、柱截面尺寸1、梁、柱截面形状西南科技大学网络教育课程back42、梁、柱截面尺寸

（1）、梁截面尺寸一般取：

（2）、柱截面尺寸柱截面高度可取，柱截面宽度可取，并按下述方法进行初步验算。

框架柱承受竖向荷载为主时，可先按负荷面积估算出柱轴力，再按轴心受压柱验算。

考虑到弯矩影响，适当将柱轴力乘以1.21.4的放大系数。

对有抗震设防的框架结构，需要限制柱的轴压比。

为柱的轴压比限值。

框架柱截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm。

为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4。

西南科技大学网络教育课程back53、梁截面惯性矩Io为梁矩形截面部分的截面惯性矩。

四、框架结构计算简图1、平面计算单元框架结构是一个由横向框架和纵向框架组成的空间结构。

西南科技大学网络教育课程back62、计算简图框架杆件用其轴线表示，杆件之间的连接用节点表示，杆件长度用节点之间的距离表示。

框架的计算跨度为框架柱轴线间的距离；框架柱的计算高度（除底层柱外）可取各层层高，底层柱一般取至基础顶面，当有整体刚度很大的地下室时，可取至地下室结构的顶部。

西南科技大学网络教育课程back7第二节竖向荷载作用下框架内力分析的近似方法一、分层法1、计算假定

（1）、框架的侧移忽略不计，即不考虑框架侧移对内力的影响。

（2）、每层梁上的荷载对其他层梁、柱内力的影响忽略不计，仅考虑对本层梁、柱内力的影响。

2、计算要点

（1）、计算简图西南科技大学网络教育课程back8

（2）、计算要点将多层框架沿高度分成若干单层无侧移的敞口框架，框架梁上作用的荷载、柱高及梁跨均与原结构相同。

计算时，将各层梁及其上、下柱所组成的敞口框架作为一个独立计算单元，用弯矩分配法分层计算各榀敞口框架的杆端弯矩，由此求得的梁端弯矩即为其最后弯矩。

因每一层柱属于上、下两层，所以每一层柱的最终弯矩需由上、下两层计算所得的弯矩值叠加得到。

上、下层柱的弯矩叠加后，节点弯矩一般不会干衡，如果需要提高精度，可对不平衡弯矩再作一次弯矩分配，但不传递。

（3）、对计算假定引起误差的修正、除底层柱以外的其它各层柱的线刚度乘以修正系数0.9，据此来计算节点周围各杆件的弯矩分配系数；、杆端分配弯矩向远端传递时，底层柱和各层梁的传递系数仍按远端为固定支承取为12，其它各柱的传递系数考虑远端为弹性支承取为13。

西南科技大学网络教育课程back9（4）、分层法的适用范围、节点梁柱线刚度比、结构与荷载沿高度分布比较均匀例题例题3.13.1某三跨五层钢筋混凝土框架，各层框架梁所受竖向荷载设计值（恒载）如图3.8a所示，各杆件相对线刚度示于图中，试用分层法计算各杆件的弯矩。

解：

1、将原框架分为5个敝口框架，除底层外的各柱线刚度均乘以折减系数0.9；2、用弯矩分配法计算每一敞口框架的杆端弯矩，利用对称性取半跨，底层柱弯矩传递系数仍取12，其余各柱弯矩传递系数取13，具体计算过程见图3.9a和图3.9；3、将分层法所得弯矩图叠加，并将A、D轴线各节点不平衡弯矩作一次分配，B、C轴线各节点不平衡弯矩相差不大，不再分配。

框架最后弯矩图示于图3.10。

西南科技大学网络教育课程back10二、弯矩二次分配法1、计算假定假定某一节点的不平衡弯矩只对与该节点相交的各杆件的远端有影响，而对其余杆件的影响忽略不计。

2、基本思路先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配，并向远端传递（传递系数均取12），再将因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，整个弯矩分配和传递过程即告结束。

这就是弯矩二次分配法。

注意：

弯矩分配两次，传递一次。

西南科技大学网络教育课程back11例题3.2某三跨五层钢筋混凝土框架，各层框架梁所受竖向荷载设计值（恒载）如图3.11所示，各杆件相对刚度示于图中，试用二次弯矩分配法计算各杆件的弯矩。

解：

1、因框架结构和作用荷载均对称，仅取半跨进行分析，这时中跨梁的相对线刚度应乘以修正系数12，根据各杆件的线刚度计算各节点杆端弯矩分配系数。

2、计算竖向荷载作用下各跨梁的固端弯矩，并将各节点不平衡穹矩进行第一次分配。

3、将所有杆端的分配弯矩向远端传递，传递系数均取l2。

4、将各节点因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，使各节点处于平衡状态。

5、将各杆端的固端弯矩，分配弯矩和传递弯矩相加，即得各杆端弯矩。

二次弯矩分配法计算过程见图3.12，最终框架弯矩图见图3.13。

西南科技大学网络教育课程back12第三节水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算一、反弯点法适用范围：

结构比较均匀，层数不多的多层框架；梁、柱线刚度比1、基本假定

（1）、确定各柱间的剪力分配时，认为梁的线刚度与柱的线刚度之比为无限大，各柱上下两端均不发生角位移；

（2）、确定各柱的反弯点位置时，认为除底层以外的其余各层柱，受力后上下两端的转角相同；（3）、不考虑框架梁的轴向变形，同一层各节点水平位移相等。

西南科技大学网络教育课程back132、同层各柱剪力分配第i层k根柱的侧移刚度：

层间水平力平衡方程：

西南科技大学网络教育课程back14第i层各柱柱端相对侧移均为，按照侧移刚度的定义：

各层的层间总剪力按各柱侧移刚度在该层侧移刚度所占比例分配到各柱。

西南科技大学网络教育课程back153、柱中反弯点位置柱的反弯点高度yh为反弯点至柱下端的距离，y为反弯点高度与柱高的比值，h为柱高。

由假定可确定柱的反弯点高度：

对于上部各层柱：

反弯点位于柱的中点处，y=1/2；对于底层柱：

反弯点偏离中点向上，可取y=2/3。

西南科技大学网络教育课程back164、框架梁柱内力

（1）、柱端弯矩

（2）、梁端弯矩西南科技大学网络教育课程back17（3）、梁端剪力（4）、柱的轴力节点左右梁端剪力之和即为柱的层间轴力。

西南科技大学网络教育课程back18二、改进反弯点法（D值法）1、柱侧移刚度的修正柱侧移刚度修正系数。

西南科技大学网络教育课程back192、柱的反弯点位置

（1）、标准反弯点高度比yo规则框架指层高、跨度、柱的线刚度和梁的线刚度分别相等的框架。

规则框架在节点水平力的作用下，可假定同层各节点转角相等，这时各层横梁的反弯点位于跨中且该点无竖向位移。

标准反弯点高度比yo已制成表格表3.4表3.5。

（2）、上下层梁线刚度变化时反弯点高度比修正值y1当反弯点上移y1h。

当反弯点下移y1h。

计算时可查表3.6。

西南科技大学网络教育课程back20（3）、上下层层高变化时反弯点高度比修正值若某柱的上下层层高改变时，反弯点位置也有变化，需要修证。

计算时可查表3.7。

框架各层柱的反弯点高度：

各层柱的反弯点高度比；标准反弯点高度比；上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值；上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。

西南科技大学网络教育课程back21注意：

当各层框架柱的侧移刚度和各层柱反弯点位置确定以后，计注意：

当各层框架柱的侧移刚度和各层柱反弯点位置确定以后，计算步骤与反弯点法一样。

算步骤与反弯点法一样。

三、框架结构侧移的近似计算控制侧移包括两部分内容：

控制顶层最大侧移和控制层间相对位移。

总体剪切变形和总体弯曲变形西南科技大学网络教育课程back221、由梁柱弯曲变形引起的侧移第i层层间相对侧移：

顶点侧移为各层层间侧移之和：

2、由柱轴向变形引起的侧移第i层层间相对侧移：

顶点侧移：

高规规定：

对房屋高度大于高规规定：

对房屋高度大于5050mm或或高宽比大于高宽比大于44的结构，宜考虑柱轴向变的结构，宜考虑柱轴向变形的影响。

形的影响。

西南科技大学网络教育课程back23第四节荷载效应组合原则和构件设计一、荷载效应组合荷载效应组合实际上是内力组合，内力组合的目的就是要找出框架梁柱控制截面的最不利内力，最不利内力是使截面配筋最大的内力。

1、控制截面及最不利内力框架梁的控制截面通常是梁端支座截面和跨中截面。

框架梁的控制截面最不利内力组合有以下几种：

（1）、梁端支座截面

（2）、梁跨中截面西南科技大学网络教育课程back24框架柱的控制截面通常是柱上、下两端截面。

框架柱的控制截面最不利内力组合有以下几种：

（1）、及相应的N、V；

（2）、及相应的M、V；（3）、及相应的M、V；（4）、比较大（不是绝对最大），但N比较小或N比较大（但不是绝对最小或绝对最大）。

内力组合时应将各种荷载作用下梁柱轴线的弯矩值和剪力值换算到梁柱边缘处，然后进行内力组合。

西南科技大学网络教育课程back252、活荷载布置

（1）、逐跨布置法

（2）、最不利位置法（3）、满布法对楼面活荷载标准值不超过的一般工业与民用多层框架结构，满布荷载法的计算精度和安全度可以满足工程设计要求，为安全起见，满布法对跨中弯矩再乘以1.11.2的放大系数。

（4）、水平荷载水平荷载有风荷载和水平地震作用，水平荷载应考虑正反两个方向。

如果结构对称，风荷载和水平地震作用下的框架内力均为反对称。

西南科技大学网络教育课程back263、荷载组合不考虑抗震设防时，荷载效应组合如下：

当有两个或两个以上可变荷载参与组合且其中包括风荷载时，荷载组合系数取，在其他情况下荷载组合系数均取一般应考虑下列三种荷载组合：

（1）、恒载0.85（活载风载）

（2）、恒载活载（3）、恒载风载对于高层框架结构，在计算荷载效应组合时应把风荷载作为主要荷载，其荷载组合值系数。

西南科技大学网络教育课程back27二、构件截面设计1、框架梁框架梁是受弯构件，由内力组合求得控制截面的最不利弯矩和剪力后，按正截面受弯承载力计算方法确定所需要的纵筋数量，按斜截面受剪承载力计算方法确定所需的箍筋数量，再采取相应的构造措施。

对于现浇框架，支座调幅系数取0.80.9；对于装配整体式框架，其支座调幅系数取0.70.8。

2、框架柱框架柱是偏心受压构件，通常采用对称配筋，确定柱中纵筋数量时，应从内力组合中找出最不利的内力进行配筋计算。

框架柱除进行正截面受压承载力计算外，还应根据内力组合得到的剪力值进行斜截面抗剪承载力计算，确定柱的箍筋配置。

西南科技大学网络教育课程back28柱的计算长度：

（1）、一般多层房屋的钢筋混凝土框架结构各层柱段当为现浇楼盖时：

底层柱段其余各层柱段当为装配式楼盖时：

底层柱段其余各层柱段

（2）、具有非轻质隔墙的多层房屋，当为三跨及三跨以上或为两跨且房屋的总宽度不小于房屋总高度13时，其各层框架柱段的计算长度：

当为现浇楼盖时：

当为装配式楼盖时：

（3）、按有侧移考虑的框架结构，当竖向荷载较小或竖向荷载大部分作用在框架节点上或其附近时，各层柱段的计算长度应根据可靠设计经验取用较上述规定更大的数值。

柱H为上、下两层楼盖顶面之间的距离。

西南科技大学网络教育课程back293、叠合梁叠合梁是分两次浇捣混凝土的梁，第一次在预制厂浇捣混凝土，做成预制梁运往现场安装；当预制楼板搁置梁上后，在梁的上部第二次在施工现场浇注叠合层，使板和梁连成整体。

叠合梁的预制部分，通常做成T形截面，