多层及高层框架结构设计经典讲义.ppt

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1、 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图：则和构造详图：1.现浇混凝土框架、剪力墙、框架现浇混凝土框架、剪力墙、框架-剪力墙、框剪力墙、框支剪力墙结构（支剪力墙结构（11G101-1）2.现浇混凝土板式楼梯（现浇混凝土板式楼梯（11G101-2）3.现浇混凝土楼面与屋面（现浇混凝土楼面与屋面（11G101-4）4.独立基础、条形基础、桩基承台（独立基础、条形基础、桩基承台（11G101-3）造价者网造价者网1.了解框架结构的特点和适用范围。了解框架结构的特点和适用范围。2.熟悉框架结构的布置原则与方法。熟悉框架结构的布置原则与方法。3.熟悉梁、

2、柱截面尺寸及框架结构计算简熟悉梁、柱截面尺寸及框架结构计算简 图的确定方法。图的确定方法。4.掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算方法。的内力计算方法。5.掌握框架结构的内力组合原则。掌握框架结构的内力组合原则。6.熟悉框架结构在水平荷载作用下的侧移熟悉框架结构在水平荷载作用下的侧移验算方法。验算方法。7.熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。难难 点：框架结构的内力组合方法和梁、柱、节点的点：框架结构的内力组合方法和梁、柱、节点的 配筋构造配筋构造 框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，如整幢房屋均采框架结构由梁、柱构件通过

3、节点连接构成，如整幢房屋均采用这种结构形式，则称为框架结构体系或框架结构房屋。用这种结构形式，则称为框架结构体系或框架结构房屋。框架结构平面布置和剖面示意图框架结构平面布置和剖面示意图3.1 概述概述 按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和装配整体式三种。装配整体式三种。1.框架结构的受力特点框架结构的受力特点在竖向荷载和水平荷载作用下，框架结构各构件将产生内在竖向荷载和水平荷载作用下，框架结构各构件将产生内力和变形。框架结构的侧移一般由两部分组成：力和变形。框架结构的侧移一般由两部分组成：（1）由水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲

4、）由水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，愈到上部层间变形愈小，使整个结构的呈现剪切变形变形，愈到上部层间变形愈小，使整个结构的呈现剪切变形us；（2）由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形）由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩），愈到底部层间变形愈小，使（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩），愈到底部层间变形愈小，使整个结构的呈现弯曲变形整个结构的呈现弯曲变形ub。当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。切变形，整体弯曲变形的影响很小。框架结构的侧移框架结构的侧

5、移剪切变形剪切变形弯曲变形弯曲变形2.框架结构体系的优缺点框架结构体系的优缺点（1）建筑平面布置灵活，能获得大空间（特别适用于建筑平面布置灵活，能获得大空间（特别适用于商场、餐厅等），也可按需要做成小房间；商场、餐厅等），也可按需要做成小房间；（2）建筑立面容易处理；结构自重较轻；）建筑立面容易处理；结构自重较轻；（3）计算理论比较成熟；）计算理论比较成熟；（4）在一定高度范围内造价较低。）在一定高度范围内造价较低。（5）框架结构的侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较）框架结构的侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较大，有时会影响正常使用；如果框架结构房屋的高宽比较大，大，有时会影响正常使用；如果框

6、架结构房屋的高宽比较大，则水平荷载作用下的侧移也较大，而且引起的倾覆作用也较则水平荷载作用下的侧移也较大，而且引起的倾覆作用也较严重。严重。因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比。因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比。我国我国高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程将将10层及层及10层以层以上或房屋高度大于上或房屋高度大于28m的住宅建筑，以及房屋高度大于的住宅建筑，以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构房屋，称之为高层建筑。的其他高层民用建筑混凝土结构房屋，称之为高层建筑。非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6度度7度度8度度9度度高度限制（高度限制（m）70

7、60504024高宽比限制高宽比限制5432表表 框架结构房屋的最大适用高度和最大高宽比框架结构房屋的最大适用高度和最大高宽比 框架结构适用于非抗震时的多层及高层建筑，抗震设计时的框架结构适用于非抗震时的多层及高层建筑，抗震设计时的多层及小高层建筑（多层及小高层建筑（7度区以下）。度区以下）。7度区以下、小于等于度区以下、小于等于3层的多层的多层建筑可不采用框架结构。层建筑可不采用框架结构。一般一般8度区高度超过度区高度超过20m采用框架结构不经济，因此采用框架结构不经济，因此6层以上层以上的建筑结构宜采用框架的建筑结构宜采用框架剪力墙结构或剪力墙结构。剪力墙结构或剪力墙结构。高层建筑承受的荷

8、载比多层建筑大，刚度比多层建筑小，高层建筑承受的荷载比多层建筑大，刚度比多层建筑小，水平荷载对高层建筑的影响比对多层建筑的影响大。因此，水平荷载对高层建筑的影响比对多层建筑的影响大。因此，对高层建筑，特别是高层结构框架建筑的整体性要求，比对对高层建筑，特别是高层结构框架建筑的整体性要求，比对多层框架结构建筑要高。多层框架结构建筑要高。从设计计算而言，高层框架结构除风荷载取值、楼面活从设计计算而言，高层框架结构除风荷载取值、楼面活荷载布置等与多层框架结构略有不同，水平荷载下应补充侧荷载布置等与多层框架结构略有不同，水平荷载下应补充侧移验算外，在结构布置、计算简图的确定、竖向和水平荷载移验算外，在

9、结构布置、计算简图的确定、竖向和水平荷载下的内力计算方法、内力组合原则、截面配筋计算及构造要下的内力计算方法、内力组合原则、截面配筋计算及构造要求等方面，二者基本相同。求等方面，二者基本相同。框架结构布置主要是确定柱在平面上的排列方式（柱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。及使用要求，同时也须使结构受力合理，施工简单。3.2 结构布置方法结构布置方法3.2.1结构布置的一般原则结构布置的一般原则 （1）满足使用要求，尽可能地与建筑的平、立、

10、剖面划）满足使用要求，尽可能地与建筑的平、立、剖面划分相一致。分相一致。（2）满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置）满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进行。能有效地进行。（3）结构应尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类型）结构应尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类型少。少。（4）妥善地处理温度、地基不均匀沉降以及地震等因素）妥善地处理温度、地基不均匀沉降以及地震等因素对建筑的影响。对建筑的影响。（5）施工简便。）施工简便。（6）经济合理。）经济合理。1.平面布置平面布置 应采用纵横双向刚接的抗侧力结构体系；应采用纵横双向刚接的抗侧力结构体系；柱网的开间和进深，应根据建

11、筑使用功能要求，结柱网的开间和进深，应根据建筑使用功能要求，结合受力的合理性、方便施工、经济等因素确定。合受力的合理性、方便施工、经济等因素确定。2.竖向布置（结构侧移刚度宜下大上小）竖向布置（结构侧移刚度宜下大上小）柱子布置应均匀、对称，同层各柱截面尺寸宜相同，避柱子布置应均匀、对称，同层各柱截面尺寸宜相同，避免短柱，应使各柱抗侧力刚度大致相同，防止在地震作用下由免短柱，应使各柱抗侧力刚度大致相同，防止在地震作用下由于各柱抗侧力刚度相差悬殊而被各个击破导致结构破坏。于各柱抗侧力刚度相差悬殊而被各个击破导致结构破坏。框架沿高度方向各层平面柱网布置尺寸宜相同。上下楼框架沿高度方向各层平面柱网布置

12、尺寸宜相同。上下楼层柱子截面变化时，尽可能使柱中心对齐，或上下仅有较小的层柱子截面变化时，尽可能使柱中心对齐，或上下仅有较小的偏心。偏心。3.2.2 结构布置方法结构布置方法 1）横向框架承重）横向框架承重 房屋抗侧移刚度好；这种布置有利于房屋室内的采光和通房屋抗侧移刚度好；这种布置有利于房屋室内的采光和通 风。风。2）纵向框架承重）纵向框架承重 有利于设备管线的穿行；在房屋开间方向需要较大空间时，有利于设备管线的穿行；在房屋开间方向需要较大空间时，可获得较高的室内净高；当基础土的物理力学性能在房屋纵向有可获得较高的室内净高；当基础土的物理力学性能在房屋纵向有明显差异时，可利用纵向框架的刚度来

13、调整房屋的的不均匀沉降。明显差异时，可利用纵向框架的刚度来调整房屋的的不均匀沉降。但房屋横向刚度较差。但房屋横向刚度较差。3）纵、横向框架承重）纵、横向框架承重 房屋的纵、横向都布置承重框架房屋的纵、横向都布置承重框架，楼盖常采用现浇双向板或，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖。这种承重方案整体性好，有利于抗震。井字梁楼盖。这种承重方案整体性好，有利于抗震。抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重、部分由框架承重抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重、部分由框架承重的混合承重形式。的混合承重形式。3.平面框架的承重方案平面框架的承重方案 采用采用预制预制板板图图3.2.1 框架结构的布置框架结构的布置

14、 连系梁一就是联系结构构件之间的系梁，作用是增加结构连系梁一就是联系结构构件之间的系梁，作用是增加结构的整体性。的整体性。连系梁主要起连接单榀框架的作用，以增大建筑物的横向连系梁主要起连接单榀框架的作用，以增大建筑物的横向或纵向刚度；连系梁除承受自身重力荷载及上部的隔墙荷载作或纵向刚度；连系梁除承受自身重力荷载及上部的隔墙荷载作用外，不再承受其他荷载作用。用外，不再承受其他荷载作用。连系梁是结构受力构件之间连接的一种形式，它一般不参连系梁是结构受力构件之间连接的一种形式，它一般不参与结构计算，往往是根据规定或经验设定的。与结构计算，往往是根据规定或经验设定的。次梁在主梁的上部，主要起传递荷载的

15、作用。次梁在主梁的上部，主要起传递荷载的作用。次梁在主梁和次梁的交接处，可以把主梁看成是次梁的支次梁在主梁和次梁的交接处，可以把主梁看成是次梁的支座（固定支座）。次梁的钢筋伸入主梁的长度只要满足锚固长座（固定支座）。次梁的钢筋伸入主梁的长度只要满足锚固长度的要求即可。钢筋的锚固长度与梁的跨度无关，只与钢筋的度的要求即可。钢筋的锚固长度与梁的跨度无关，只与钢筋的抗拉设计强度、混凝土的抗拉设计强度及钢筋的直径和外形有抗拉设计强度、混凝土的抗拉设计强度及钢筋的直径和外形有关。关。在框架结构布在框架结构布置中，梁、柱轴线置中，梁、柱轴线宜重合，如梁须偏宜重合，如梁须偏心放置时，梁、柱心放置时，梁、柱中

16、心线之间的偏心中心线之间的偏心距不宜大于柱截面距不宜大于柱截面在该方面宽度的在该方面宽度的1/4（即梁宽不宜小于（即梁宽不宜小于柱宽的柱宽的1/2）。如偏）。如偏心距大于该方向柱心距大于该方向柱宽的宽的1/4时，可增设时，可增设梁的水平加腋。梁的水平加腋。图图3.2.2 水平加腋梁水平加腋梁 梁水平加腋后，改善了梁柱节点的受力性能，故节点有梁水平加腋后，改善了梁柱节点的受力性能，故节点有效宽度效宽度bj宜按下列规定取值：宜按下列规定取值：当当x=0时，时，bj按下式计算：按下式计算：当当x0时，时，bj取下列二式计算的较大值：取下列二式计算的较大值：且应满足且应满足bj bb+0.5hc，其中，其中hc为柱截面高度。为柱截面高度。bj bb+bxbj bb+bx+x bj bb+2xbx/lx 1/2，bx/bb 2/3，bb+bx+x bc/2 梁水平加腋厚度可取梁截面高度，其水平尺寸宜满足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：下列要求：4.柱网布置柱网布置（1）柱网布置需满足生产工艺的要求）柱网布置需满足生产工艺的要求图图 多层厂房柱网布置多层厂房柱网布置（2）柱