高层建筑结构设计 5框架结构设计 第5章框架结构设计 主要内容: 结构布置 框架结构的计算简图 ●竖向荷载作用下框架结构内力的简化计算 ●水平荷载作用下框架结构内力和侧移的简化计算 荷载效应组合和构件设计 框架结构的构造要求 重点 ●结构布置 框架结构的计算简图及荷载 ●反弯点法,D值法 5.1结构布置 5.1.1柱网和层高 (1)工业建筑柱网尺寸和层高:根据生产工艺要求确定 有内廊式和等跨式两种。 内廊式边跨跨度一般为6-8m,中间跨跨度为2~4m; 等跨式的跨度一般为6~12m。柱距通常为6m,层高为36m-54m。 (2)民用建筑柱网和层高:由使用功能确定 小柱网:指一个开间为一个柱距,柱距为3.3m,36m,40m等 大柱网:指两个开间为一个柱距,柱距为60m,66m,72m等 说明: ①开间、进深、层高要符合模数 ②宾馆建筑多采用三跨框架。 ③办公楼常采用三跨内廊式、两跨不等跨或多跨等跨框架 卧室及卫生间 t:- a)北京民族饭店 b)北京长城饭店
高层建筑结构设计 5 框架结构设计 - 1 - - 1 - 第 5 章 框架结构设计 主要内容： z 结构布置 z 框架结构的计算简图 z 竖向荷载作用下框架结构内力的简化计算 z 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的简化计算 z 荷载效应组合和构件设计 z 框架结构的构造要求 重点： z 结构布置 z 框架结构的计算简图及荷载 z 反弯点法，D 值法 5.1 结构布置 5.1.1 柱网和层高 （1）工业建筑柱网尺寸和层高：根据生产工艺要求确定 有内廊式和等跨式两种。 内廊式边跨跨度一般为 6~8m，中间跨跨度为 2~4m； 等跨式的跨度一般为 6~12m。柱距通常为 6m，层高为 3.6m~5.4m。 （2）民用建筑柱网和层高：由使用功能确定 小柱网：指一个开间为一个柱距，柱距为 3.3m，3.6m，4.0m 等； 大柱网：指两个开间为一个柱距，柱距为 6.0m，6.6m，7.2m 等。 说明： ①开间、进深、层高要符合模数。 ②宾馆建筑多采用三跨框架。 ③办公楼常采用三跨内廊式、两跨不等跨或多跨等跨框架
高层建筑结构设计 5框架结构设计 5.1.2框架结构的承重方案 (1)横向框架承重 主梁沿房屋横向布置,板和连系梁沿房屋纵向布置。 房屋的横向刚度大,在实际结构中应用较多。 (2)纵向框架承重 主梁沿房屋纵向布置,板和连系梁沿房屋横向布置。实际结构中应用较少。 (3)纵、横向框架承重 纵、横向都布置承重框架,楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖 主梁板连系梁 主梁板连系梁 双向板
高层建筑结构设计 5 框架结构设计 - 2 - - 2 - 5.1.2 框架结构的承重方案 （1）横向框架承重 主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置。 房屋的横向刚度大，在实际结构中应用较多。 （2）纵向框架承重 主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置。实际结构中应用较少。 （3）纵、横向框架承重 纵、横向都布置承重框架，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖
高层建筑结构设计 5框架结构设计 5.2框架结构的计算简图 5.2.1梁、柱截面尺寸 1.梁截面尺寸 截面高度h:根据梁的计算跨度l、荷载大小等确定 hb=(1/18-1/10) 截面宽度bh:b=(1/3~12)hb,且不宜小于200mm。 高宽比(hbn):不宜大于4(保证梁的侧向稳定性) 采用扁梁:为了降低楼层高度,b/h不宜超过3 采用加腋梁:当梁跨度较大时,为了节省材料和有利于建筑空间 加腋 图5.2.1加腋梁 2.柱截面尺寸 柱截面尺寸根据轴压比限值确定。 中柱:4=125N125×(单柱受荷面积)×12×n Al′ l 边柱:A 1.3N A]对一级~三级框架分别取0.7,0.8,09 12kN/m2为单位面积上的重力荷载代表值近似值,n为楼层数 125,1.3为考虑地震作用组合后柱轴力增大系数 柱子变截面方法:(框架柱上、下层截面高度不同时) 边柱一般采取内缩 中柱宜采取两边缩 每次缩小的柱截面高度以100mm-150mm为宜。 梁截面惯性矩 现浇楼板可作为框架梁的翼缘,翼缘有效宽度取板厚的6倍 梁截面惯性矩厶: (52.3)
高层建筑结构设计 5 框架结构设计 - 3 - - 3 - 5.2 框架结构的计算简图 5.2.1 梁、柱截面尺寸 1．梁截面尺寸 截面高度 hb：根据梁的计算跨度 lb、荷载大小等确定 hb = (1/18~1/10)lb 截面宽度 bb： bb = (1/3~1/2)hb，且不宜小于 200mm。 高宽比（hb/bb）：不宜大于 4（保证梁的侧向稳定性）。 采用扁梁：为了降低楼层高度，b/h 不宜超过 3。 采用加腋梁：当梁跨度较大时，为了节省材料和有利于建筑空间。 图 5.2.1 加腋梁 2．柱截面尺寸 柱截面尺寸根据轴压比限值确定。 中柱： c f n f N A [ ] 1.25 ( ) 12 [ ] 1.25 N c N c μ μ × × × = = 单柱受荷面积 边柱： N c c [ ] 1.3 f N A μ = ， ] [μ N 对一级～三级框架分别取 0.7，0.8，0.9 12kN/m2 为单位面积上的重力荷载代表值近似值，n 为楼层数； 1.25，1.3 为考虑地震作用组合后柱轴力增大系数。 柱子变截面方法：（框架柱上、下层截面高度不同时） 边柱一般采取内缩； 中柱宜采取两边缩。 每次缩小的柱截面高度以 100mm~150mm 为宜。 3．梁截面惯性矩 现浇楼板可作为框架梁的翼缘，翼缘有效宽度取板厚的 6 倍。 梁截面惯性矩 I： 0 I = βI （5.2.3）
高层建筑结构设计 5框架结构设计 β:楼面梁刚度增大系数 取β=1.3~2.0,对现浇楼面的边框架梁可取15,中框架梁可取20 5.2.2框架结构的计算简图 1.计算单元 平面布置规则的框架结构,简化为若干个横向、纵向平面框架,每榀平面框架为一计 算单元 计算单元荷载 ①竖向荷载 当横向(纵向)框架承重时,全部竖向荷载由横向(纵向)框架承担,不考虑纵向(横 向)框架的作用。 当纵、横向框架混合承重时,竖向荷载通常由纵、横向框架共同承担。 ②水平荷载 若干平面框架,共同抵抗水平荷载,正交方向的框架不参与受力。 图5.2.3平面框架的计算单元 2.计算简图 (1)按横、纵向两个方向的平面框架分别计算 (2)轴线: ①梁、柱轴线取各自的形心线; ②梁、柱、板均现浇时,梁截面的形心线可近似取至板底。 ③上、下层柱截面尺寸不同、形心轴不重合时,一般将顶层柱的形心线作为整个柱子
高层建筑结构设计 5 框架结构设计 - 4 - - 4 - β ：楼面梁刚度增大系数 取β =1.3~2.0，对现浇楼面的边框架梁可取 1.5，中框架梁可取 2.0。 5.2.2 框架结构的计算简图 1．计算单元 平面布置规则的框架结构，简化为若干个横向、纵向平面框架，每榀平面框架为一计 算单元。 计算单元荷载： ①竖向荷载 当横向（纵向）框架承重时，全部竖向荷载由横向（纵向）框架承担，不考虑纵向（横 向）框架的作用。 当纵、横向框架混合承重时，竖向荷载通常由纵、横向框架共同承担。 ②水平荷载 若干平面框架，共同抵抗水平荷载，正交方向的框架不参与受力。 图 5.2.3 平面框架的计算单元 2．计算简图 （1）按横、纵向两个方向的平面框架分别计算。 （2）轴线： ①梁、柱轴线取各自的形心线； ②梁、柱、板均现浇时，梁截面的形心线可近似取至板底。 ③上、下层柱截面尺寸不同、形心轴不重合时，一般将顶层柱的形心线作为整个柱子
高层建筑结构设计 5框架结构设计 的轴线 (3)层高 ①底层柱的下端,一般取至基础顶面 ②当有整体刚度很大的地下室、且地下室的侧向刚度不小于相邻上部结构楼层侧向刚 度的2倍时,可取至地下室结构的顶板处。 ③框架柱的计算高度应为各橫梁形心轴线间的距离; ④除底层柱外,柱的计算高度即为各层层高 ⑤柱轴线之间的距离即为框架梁的计算跨度。 图5.2.4框架结构计算简图 (4)节点: 梁、柱中的节点处为刚接、焊接或搭接: 框架柱与基础的连接亦有刚接和铰接两种。 细石混凝土浇实 填沥青麻丝 (a) (c)
高层建筑结构设计 5 框架结构设计 - 5 - - 5 - 的轴线。 （3）层高： ①底层柱的下端，一般取至基础顶面； ②当有整体刚度很大的地下室、且地下室的侧向刚度不小于相邻上部结构楼层侧向刚 度的 2 倍时，可取至地下室结构的顶板处。 ③框架柱的计算高度应为各横梁形心轴线间的距离； ④除底层柱外，柱的计算高度即为各层层高； ⑤柱轴线之间的距离即为框架梁的计算跨度。 图 5.2.4 框架结构计算简图 （4）节点： 梁、柱中的节点处为刚接、焊接或搭接； 框架柱与基础的连接亦有刚接和铰接两种