多層和高層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

多層和高層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計第一頁，共252頁。學(xué)習(xí)要求熟悉框架結(jié)構(gòu)的特點和適用范圍；熟悉框架結(jié)構(gòu)的平面布置和構(gòu)件選型；掌握框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法及組合原則；熟悉框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移驗算方法。2023/4/282南昌航空大學(xué)土木工程系第二頁，共252頁。主要內(nèi)容3.1框架結(jié)構(gòu)概述3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計3.3框架結(jié)構(gòu)設(shè)計實例3.4本章小結(jié)2023/4/283南昌航空大學(xué)土木工程系第三頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述

概念

框架結(jié)構(gòu)是指由橫梁和立柱作為主要承重構(gòu)件而組成的結(jié)構(gòu)體系。其中，梁和柱的連接節(jié)點全部或大部分為剛接。2023/4/284南昌航空大學(xué)土木工程系第四頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述2023/4/285南昌航空大學(xué)土木工程系第五頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述2023/4/286南昌航空大學(xué)土木工程系第六頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述2023/4/287南昌航空大學(xué)土木工程系第七頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述2023/4/288南昌航空大學(xué)土木工程系第八頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述

分類按跨數(shù)分：單跨、多跨；按層數(shù)分：單層、多層；按材料分：鋼框架、鋼筋混凝土框架、木框架、鋼與鋼筋混凝土混合框架等。2023/4/289南昌航空大學(xué)土木工程系第九頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述分類 鋼筋混凝土框架按施工方法可分為現(xiàn)澆整體式、裝配式和裝配整體式?，F(xiàn)澆整體式：整體性能好，抗震性能好，現(xiàn)場工作量大，費模板；裝配式：標準化、工廠化生產(chǎn)，施工速度快，整體性能差，抗震性能弱；裝配整體式：兼有上述兩者的優(yōu)點。2023/4/2810南昌航空大學(xué)土木工程系第十頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述

特點優(yōu)點建筑平面布置靈活，既可形成較大的使用空間，也可分隔為若干小空間；結(jié)構(gòu)整體性較好；構(gòu)件類型少，結(jié)構(gòu)輕巧，施工方便；設(shè)計計算理論較成熟。2023/4/2811南昌航空大學(xué)土木工程系第十一頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述

特點缺點框架節(jié)點處應(yīng)力集中顯著；當(dāng)建筑高度較大時，底部各層柱的軸力很大，致使構(gòu)件截面尺寸過大和配筋過密；框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小，在風(fēng)荷載和地震作用下結(jié)構(gòu)側(cè)移迅速增大。2023/4/2812南昌航空大學(xué)土木工程系第十二頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述

適用范圍

框架結(jié)構(gòu)特別適合于在辦公樓、教學(xué)樓、公共性與商業(yè)性建筑、圖書館、輕工業(yè)廠房、公寓以及住宅類建筑中采用。2023/4/2813南昌航空大學(xué)土木工程系第十三頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述

適用范圍

考慮到框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較小，故框架結(jié)構(gòu)建筑一般不超過20層，其適用高度及高寬比與抗震設(shè)防烈度有關(guān)。若不需進行抗震設(shè)計，適用高度不大于70m，最大高寬比為5，其它情形見《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2002（簡稱《高規(guī)》）。2023/4/2814南昌航空大學(xué)土木工程系第十四頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述

多層和高層框架結(jié)構(gòu)界限 多層與高層建筑無統(tǒng)一劃分界限。我國《高規(guī)》將10層及其以上或高度超過28m的建筑物稱為高層建筑。2023/4/2815南昌航空大學(xué)土木工程系第十五頁，共252頁。3.1框架結(jié)構(gòu)概述多層和高層框架結(jié)構(gòu)比較高層建筑承受的荷載比多層建筑更大，剛度比多層建筑更小，水平荷載對高層建筑的影響較對多層建筑的影響更大；從設(shè)計計算角度，高層框架結(jié)構(gòu)除風(fēng)荷載取值、樓面活荷載布置與多層框架結(jié)構(gòu)略有不同，水平荷載作用下應(yīng)補充側(cè)移驗算外，其它基本相同。2023/4/2816南昌航空大學(xué)土木工程系第十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要步驟包括：結(jié)構(gòu)布置；構(gòu)件選型；內(nèi)力分析；構(gòu)件設(shè)計；施工圖繪制。2023/4/2817南昌航空大學(xué)土木工程系第十七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置布置原則盡量與建筑的平、立剖面劃分一致，以便設(shè)計和施工；結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)盡可能規(guī)則、對稱，使結(jié)構(gòu)傳力直接、受力明確；結(jié)構(gòu)的豎向布置應(yīng)力求體形簡單，使結(jié)構(gòu)剛度沿高度分布均勻，避免突變；應(yīng)合理地設(shè)置伸縮縫、沉降縫和防震縫。2023/4/2818南昌航空大學(xué)土木工程系第十八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置平面框架承重方案橫向框架承重方案 布置：由主梁和柱組成的承重主框架沿房屋的橫向布置。樓（屋）面板支承于主梁上，縱向由連系梁將橫向框架連成空間結(jié)構(gòu)體系。2023/4/2819南昌航空大學(xué)土木工程系第十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置平面框架承重方案橫向框架承重方案優(yōu)點：橫向剛度得到加強，有利于抵抗橫向水平力?？v向連系梁的截面高度較小，梁下可開設(shè)大的門窗洞口，有利于房屋室內(nèi)的采光和通風(fēng)。缺點：橫向梁的高度較大，房間凈空減小，開間布置不靈活，且不利于縱向管道的敷設(shè)?？傇u：橫向框架承重布置時，建筑物的橫向剛度較大，結(jié)構(gòu)性能好，實際中應(yīng)用較多。2023/4/2820南昌航空大學(xué)土木工程系第二十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置平面框架承重方案縱向框架承重方案 布置：由縱向主梁與柱構(gòu)成的承重主框架沿房屋的縱向布置。樓（屋）面板支承于主梁上，橫向連系梁將縱向框架連成空間結(jié)構(gòu)體系。2023/4/2821南昌航空大學(xué)土木工程系第二十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置平面框架承重方案縱向框架承重方案優(yōu)點：縱向剛度進一步增大，有利于調(diào)整縱向地基不均勻沉降。橫向連系梁的截面高度較小，可獲得較大的凈空，且有利于縱向管道的敷設(shè)。缺點：橫向剛度較差?？傇u：實際中應(yīng)用較少。2023/4/2822南昌航空大學(xué)土木工程系第二十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置平面框架承重方案雙向框架承重方案 布置：在房屋的兩個方向均布置承重主框架，樓（屋）面板上的荷載有兩個方向梁共同承擔(dān)。2023/4/2823南昌航空大學(xué)土木工程系第二十三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置平面框架承重方案雙向框架承重方案 特點：結(jié)構(gòu)的空間剛度較大，結(jié)構(gòu)整體性好，對抗震有利。適用于柱網(wǎng)平面形狀為方形或樓面荷載較大的情況，樓蓋常采用現(xiàn)澆混凝土雙向板或井式梁。2023/4/2824南昌航空大學(xué)土木工程系第二十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置平面框架承重方案注意事項框架結(jié)構(gòu)中的“連系梁”由于不直接承受板上豎向荷載，其截面高度可比相應(yīng)的框架梁的截面高度小一些，但其重要性也不容忽視?！斑B系梁”除了起連系承重框架的作用，其與框架柱組成的平面框架同樣要承受風(fēng)荷載及地震作用，并與承重框架一起組成建筑物的空間承重骨架。2023/4/2825南昌航空大學(xué)土木工程系第二十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置平面框架承重方案注意事項當(dāng)樓（屋）面采用預(yù)制混凝土板時，才可以將板上豎向荷載視為單向傳遞。嚴格來說，橫向框架承重方案和縱向框架承重方案是當(dāng)樓（屋）蓋采用預(yù)制板時才存在的；2023/4/2826南昌航空大學(xué)土木工程系第二十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置平面框架承重方案注意事項當(dāng)框架體系采用整體式鋼筋混凝土樓（屋）蓋時，板上豎向荷載均會傳給其四周的支承梁，（雖然計算時單向板按單向傳力考慮，但實際仍為雙向傳力），故采用全現(xiàn)澆樓（屋）蓋的框架結(jié)構(gòu)均為縱橫向框架承重方案。2023/4/2827南昌航空大學(xué)土木工程系第二十七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置柱網(wǎng)布置概述 平面上框架柱在縱橫方向的排列即形成柱網(wǎng)。柱網(wǎng)布置就是確定縱向柱列的柱距和橫向柱列的柱距（通稱跨度）。柱網(wǎng)尺寸應(yīng)根據(jù)建筑的使用功能要求而定，主梁的跨度一般為5~8m，次梁一般為4~7m。2023/4/2828南昌航空大學(xué)土木工程系第二十八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置柱網(wǎng)布置工業(yè)建筑

多層工業(yè)廠房框架結(jié)構(gòu)常用柱網(wǎng)有內(nèi)廊式和等跨式兩種。工業(yè)廠房的柱網(wǎng)尺寸較大，相應(yīng)的板區(qū)格跨度也大，為了減小樓板厚度，可在跨內(nèi)布置若干次梁，以減少板區(qū)格的跨度，從而減少板厚。2023/4/2829南昌航空大學(xué)土木工程系第二十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)廊式等跨式附加次梁次梁2023/4/2830南昌航空大學(xué)土木工程系第三十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置柱網(wǎng)布置民用建筑

民用建筑由于使用功能要求復(fù)雜多變，柱網(wǎng)布置也各部相同。縱向柱列的柱距與房間的開間尺寸有關(guān)，開間較大時，可采用一個開間一個柱距方案，開間較小時，可采用兩個開間一個柱距的方案?？缍却笮≈饕c房間進深有關(guān)，如辦公樓和旅館常采用三跨內(nèi)廊式。2023/4/2831南昌航空大學(xué)土木工程系第三十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置立面布置內(nèi)收規(guī)則框架外挑錯層抽柱缺梁2023/4/2832南昌航空大學(xué)土木工程系第三十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置其它

框架結(jié)構(gòu)的填充墻及隔墻宜選用輕質(zhì)墻體，并且與框架結(jié)構(gòu)有可靠的拉結(jié)。此外，結(jié)構(gòu)布置時應(yīng)避免上、下層剛度變化過大、避免形成短柱并應(yīng)減少因抗側(cè)剛度偏心所造成的扭轉(zhuǎn)。2023/4/2833南昌航空大學(xué)土木工程系第三十三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定構(gòu)件選型

框架梁的截面形狀通常設(shè)計成T形和矩形，裝配式框架中還可以做成花籃等形狀?？蚣苤话銥榫匦位蛘叫?，也可根據(jù)需要做成圓形或其它形狀。2023/4/2834南昌航空大學(xué)土木工程系第三十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算概述

結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一般應(yīng)先估算構(gòu)件的截面尺寸，待構(gòu)件的內(nèi)力和結(jié)構(gòu)的變形計算好后，若預(yù)估的截面尺寸符合要求，便可以此尺寸作為最終截面尺寸；若與實際所需尺寸相差很大，則須重新估算和驗算直至符合要求為止。2023/4/2835南昌航空大學(xué)土木工程系第三十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架梁

框架梁的截面尺寸應(yīng)根據(jù)承受荷載的大小、梁的跨度、框架的間距、是否考慮抗震設(shè)防要求以及選用的材料強度等諸多因素綜合考慮確定。2023/4/2836南昌航空大學(xué)土木工程系第三十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架梁

框架梁的截面尺寸可按下式估算：截面高度截面寬度梁的計算跨度梁的凈跨度與截面高度之比不宜小于4，梁的截面寬度不宜小于200mm。2023/4/2837南昌航空大學(xué)土木工程系第三十七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架梁

為了獲得較大的使用空間，有時將框架梁設(shè)計成扁梁。對框架扁梁，其截面尺寸可按下式估算：扁梁除滿足承載力要求外，還應(yīng)特別注意其變形和裂縫是否滿足有關(guān)要求。2023/4/2838南昌航空大學(xué)土木工程系第三十八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架梁

多層和高層建筑中的樓面可做成裝配式、裝配整體式和現(xiàn)澆式三種形式。裝配式剛度弱，一般只用于多層建筑，高度超過50m的高層建筑宜采用現(xiàn)澆式，不超過50的高層建筑除現(xiàn)澆式外，還可采用裝配整體式和連接可靠的裝配式。2023/4/2839南昌航空大學(xué)土木工程系第三十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架梁

在計算框架梁的慣性矩時，要考慮樓面板與梁的連接對梁慣性矩的有利影響。其中，現(xiàn)澆樓面板的鋼筋與框架梁的鋼筋交織在一起，整體性最好，采用裝配整體式樓面板時整體性稍差，采用裝配式樓面板則最差。2023/4/2840南昌航空大學(xué)土木工程系第四十頁，共252頁。構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架梁樓板類型邊框架梁中框架梁現(xiàn)澆樓板I＝1.5I0I＝2.0I0裝配整體式樓板I＝1.2I0I＝1.5I0裝配式樓板I＝I0I＝I03.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計2023/4/2841南昌航空大學(xué)土木工程系第四十一頁，共252頁。構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架梁邊框架梁中框架梁3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計2023/4/2842南昌航空大學(xué)土木工程系第四十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架梁

在框架結(jié)構(gòu)布置中，梁、柱軸線宜重合。如梁須偏心放置時（如使外墻與框架柱外側(cè)平齊，或走廊兩側(cè)墻體與框架柱內(nèi)側(cè)平齊），梁、柱中心線之間的偏心距不宜大于柱截面在該方面寬度的1/4。如偏心距大于該方向柱寬的1/4時，可增設(shè)梁的水平加腋。2023/4/2843南昌航空大學(xué)土木工程系第四十三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架梁

右圖各項尺寸應(yīng)滿足的要求詳見教材第184頁。2023/4/2844南昌航空大學(xué)土木工程系第四十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架柱 多層建筑中，框架柱的截面尺寸可按下式估算：截面寬度截面高度第i層層高2023/4/2845南昌航空大學(xué)土木工程系第四十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架柱 高層建筑中，若不考慮抗震設(shè)防，框架柱的截面面積可按下式估算：截面面積軸向力設(shè)計值柱支承的樓面面積上豎向荷載產(chǎn)生的軸向力設(shè)計值軸壓比2023/4/2846南昌航空大學(xué)土木工程系第四十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架柱

柱支承的樓面面積取法如下圖所示:待估算柱柱頂以上樓層層數(shù)單位面積上的豎向荷載的設(shè)計值2023/4/2847南昌航空大學(xué)土木工程系第四十七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架柱 矩形框架柱的截面邊長不宜小于250mm，圓柱的截面直徑不宜小于350mm，剪跨比宜大于2（避免因出現(xiàn)短柱而發(fā)生脆性破壞），截面的高寬比不宜大于3。2023/4/2848南昌航空大學(xué)土木工程系第四十八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算框架柱 為簡化施工，多層建筑中柱截面沿房屋高度不宜改變。高層建筑中的柱截面可保持不變或根據(jù)房屋層數(shù)，高度和荷載等情況作1~2次變化。變化時，中間柱宜使上、下柱軸線重合，邊柱和角柱宜使截面外邊線重合。2023/4/2849南昌航空大學(xué)土木工程系第四十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件選型及截面尺寸確定截面尺寸估算算例

某六層教學(xué)樓為鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)平面布置如圖所示，標準層高3.6m，底層層高3.9m，試估算該結(jié)構(gòu)的梁、柱截面尺寸（梁、柱混凝土強度等級分別為C30和C40，不考慮抗震設(shè)防要求）2023/4/2850南昌航空大學(xué)土木工程系第五十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計③④⑤⑥360036003600⑦3600DCBA720030007200結(jié)構(gòu)平面布置圖2023/4/2851南昌航空大學(xué)土木工程系第五十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計梁截面尺寸橫向梁截面尺寸縱向梁截面尺寸2023/4/2852南昌航空大學(xué)土木工程系第五十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計柱截面尺寸：方法一實際取實際取柱全部采用相同截面2023/4/2853南昌航空大學(xué)土木工程系第五十三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計柱截面尺寸：方法二柱全部采用相同截面，按中柱進行估算。豎向荷載產(chǎn)生的軸力設(shè)計值按14kN/m2取用。實際取2023/4/2854南昌航空大學(xué)土木工程系第五十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計③④⑤⑥360036003600⑦3600ABCD7200300072002023/4/2855南昌航空大學(xué)土木工程系第五十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析概述框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的整個過程可概括為:確定計算簡圖計算各種荷載進行內(nèi)力分析進行內(nèi)力組合2023/4/2856南昌航空大學(xué)土木工程系第五十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析計算單元 框架結(jié)構(gòu)建筑是空間結(jié)構(gòu)體系，一般應(yīng)按三維空間結(jié)構(gòu)進行分析。但對于平面布置較規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)房屋，為了簡化計算，通常將實際的空間結(jié)構(gòu)簡化為若干個橫向或縱向平面框架進行分析，每榀平面框架為一計算單元。2023/4/2857南昌航空大學(xué)土木工程系第五十七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析計算單元計算單元計算模型2023/4/2858南昌航空大學(xué)土木工程系第五十八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析計算單元 就結(jié)構(gòu)承受的豎向和水平荷載而言，當(dāng)橫向（縱向）框架承重，且在截取橫向（縱向）框架計算時，全部荷載由橫向（縱向）框架承擔(dān)，不考慮另一方向框架的作用。當(dāng)縱、橫向框架混合承重時，豎向荷載由縱、橫向框架共同承擔(dān)。2023/4/2859南昌航空大學(xué)土木工程系第五十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析計算簡圖

框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖中，梁、柱用其軸線表示，梁與柱之間的連接用節(jié)點表示，梁或柱的長度用節(jié)點間的距離表示?，F(xiàn)澆框架各節(jié)點均視為剛節(jié)點，底層柱固支于基礎(chǔ)頂面。2023/4/2860南昌航空大學(xué)土木工程系第六十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)澆式框架剛節(jié)點現(xiàn)澆式框架柱與基礎(chǔ)剛接2023/4/2861南昌航空大學(xué)土木工程系第六十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配式框架的節(jié)點半鉸節(jié)點鉸節(jié)點預(yù)制柱與基礎(chǔ)剛接預(yù)制柱與基礎(chǔ)鉸接裝配式框架柱與基礎(chǔ)的連接2023/4/2862南昌航空大學(xué)土木工程系第六十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算簡圖承重框架框架柱截面尺寸相同時的結(jié)構(gòu)計算簡圖2023/4/2863南昌航空大學(xué)土木工程系第六十三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析計算簡圖

框架柱軸線之間的距離即為框架梁的計算跨度?？蚣苤挠嬎愀叨葢?yīng)為各橫梁形心軸線間的距離。當(dāng)各層梁截面尺寸相同時，底層柱的計算高度由基礎(chǔ)頂面算至樓面標高處，其余各層柱的計算高度即為各層層高。

2023/4/2864南昌航空大學(xué)土木工程系第六十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析計算簡圖

當(dāng)框架梁的坡度小于1/8時，近似按水平梁計算；當(dāng)各跨跨度相差不大于10%時，近似按等跨框架計算。

2023/4/2865南昌航空大學(xué)土木工程系第六十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析計算簡圖

當(dāng)框架柱截面尺寸沿房屋高度變化時，若上層柱截面尺寸減小但其形心軸仍與下層柱的形心軸重合時，其計算簡圖與各層柱截面不變時的相同。2023/4/2866南昌航空大學(xué)土木工程系第六十六頁，共252頁。內(nèi)力分析計算簡圖

當(dāng)上、下層柱截面尺寸不同且形心軸也不重合時，可將頂層柱的形心線作為整個柱子的軸線，但在結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形分析中，各層梁的計算跨度及線剛度仍應(yīng)按實際情況取；另外，尚應(yīng)考慮上、下層柱軸線不重合產(chǎn)生的偏心力矩，設(shè)置水平加腋后，仍需考慮梁柱偏心的不利影響。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計2023/4/2867南昌航空大學(xué)土木工程系第六十七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計框架柱截面尺寸變化時的結(jié)構(gòu)計算簡圖計算簡圖承重框架2023/4/2868南昌航空大學(xué)土木工程系第六十八頁，共252頁。內(nèi)力分析計算簡圖

梁和柱的線剛度分別為：梁柱3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計2023/4/2869南昌航空大學(xué)土木工程系第六十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析荷載計算

框架結(jié)構(gòu)上的荷載主要包括為恒載和活載，恒載主要包括結(jié)構(gòu)自重和結(jié)構(gòu)表面的粉灰重等。活荷載則主要包括樓（屋）面活荷載，風(fēng)荷載和雪荷載等。 作用在多、高層框架結(jié)構(gòu)上的各種荷載，可按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001

取用。2023/4/2870南昌航空大學(xué)土木工程系第七十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析荷載計算

結(jié)構(gòu)上荷載按其作用方向分可分為豎向荷載和水平荷載。豎向荷載主要指結(jié)構(gòu)自重、樓（屋）面活載和雪載等，水平荷載則主要包括風(fēng)荷載和水平地震作用（暫不考慮）。豎向荷載多以均布力和集中力的形式出現(xiàn)，而風(fēng)荷載則一般簡化為作用于框架節(jié)點的集中力并合并于迎風(fēng)側(cè)一面。2023/4/2871南昌航空大學(xué)土木工程系第七十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析荷載計算

迎風(fēng)面寬度風(fēng)壓高度變化系數(shù)按集中荷載作用節(jié)點的高度選取對頂層，取女兒墻高度的2倍2023/4/2872南昌航空大學(xué)土木工程系第七十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計g4,q4G41(Q41)Fw4Fw3Fw2Fw1框架結(jié)構(gòu)上的荷載g3,q3g2,q2g1,q1G31(Q31)G21(Q21)G11(Q11)G43(Q43)G33(Q33)G23(Q23)G13(Q13)G01G03G022023/4/2873南昌航空大學(xué)土木工程系第七十三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下樓面荷載分配原則 當(dāng)采用整體式樓蓋時，一般取縱橫向框架承重方案，板上荷載的傳遞方式取決于每個區(qū)格板是單向板還是雙向板。2023/4/2874南昌航空大學(xué)土木工程系第七十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下樓面荷載分配原則

單向板上的豎向荷載沿板的短跨方向傳給兩個長邊支承梁。雙向板則可通過四個分角線及其交點的連線將板區(qū)格分成四部分，每一部分的板上豎向荷載傳給最近的支承梁，長、短邊支承梁上承受的板上豎向荷載分別為梯形和三角形。2023/4/2875南昌航空大學(xué)土木工程系第七十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計縱向平面框架橫向平面框架整體式單向板樓蓋樓面荷載分配次梁2023/4/2876南昌航空大學(xué)土木工程系第七十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計縱向平面框架橫向平面框架整體式雙向板樓蓋樓面荷載分配：小柱網(wǎng)2023/4/2877南昌航空大學(xué)土木工程系第七十七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計縱向平面框架橫向平面框架整體式雙向板樓蓋樓面荷載分配：大柱網(wǎng)次梁2023/4/2878南昌航空大學(xué)土木工程系第七十八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下受力特點豎向荷載作用下，框架所產(chǎn)生的側(cè)移較小，若按無側(cè)移計算，對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響不大；當(dāng)結(jié)構(gòu)僅在某一層橫梁上受有豎向荷載時，直接承載的框架梁及與之相連的上、下層框架柱端彎矩較大，其它各層梁柱的彎矩均較小，且距離直接承載梁越遠，梁柱的彎矩則越小。2023/4/2879南昌航空大學(xué)土木工程系第七十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下計算方法概述

在豎向荷載作用下，多、高層框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可用力法、位移法等結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算。工程設(shè)計中，如采用手算，可使用分層法、迭代法、彎矩二次分配法及系數(shù)法等近似方法進行計算。2023/4/2880南昌航空大學(xué)土木工程系第八十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下分層法基本假定

(1)不考慮框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移對其內(nèi)力的影響；

(2)每層梁上的荷載僅對本層梁及其上、下柱的內(nèi)力產(chǎn)生 影響，對其它各層梁、柱內(nèi)力的影響可忽略不計。

上述假定中所指的內(nèi)力不包括柱軸力，因為某層梁上的荷載對下部各層柱的軸力均有較大影響，不能忽略。2023/4/2881南昌航空大學(xué)土木工程系第八十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計豎向荷載作用下分層計算示意圖≈+++2023/4/2882南昌航空大學(xué)土木工程系第八十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下分層法計算要點

(1)將多層框架沿高度分成若干單層無側(cè)移的敞口框架，每個敞口框架包括本層梁和與之相連的上、下層柱。梁上作用的荷載、各層柱高及梁跨度均與原結(jié)構(gòu)相同，構(gòu)件剛度可采用彈性剛度。2023/4/2883南昌航空大學(xué)土木工程系第八十三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下分層法計算要點

(2)除底層柱的下端外，其他各柱的柱端應(yīng)為彈性約束。為便于計算，均將其處理為固定端。這樣將使柱的彎曲變形有所減小，為消除這種影響，可把除底層柱以外的其它各層柱的線剛度乘以修正系數(shù)0.9。

2023/4/2884南昌航空大學(xué)土木工程系第八十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下分層法計算要點

(3)用無側(cè)移框架的計算方法（如彎矩分配法）計算各敞口框架的桿端彎矩，由此所得的梁端彎矩即為其最后的彎矩值；因每一柱屬于上、下兩層，所以每一柱端的最終彎矩值需將上、下層計算所得的彎矩值相加。2023/4/2885南昌航空大學(xué)土木工程系第八十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下分層法計算要點

(4)在上、下層柱端彎矩值相加后，將引起新的節(jié)點不平衡彎矩，如欲進一步修正，可對這些不平衡彎矩在本節(jié)點再作一次分配，但不再傳遞。2023/4/2886南昌航空大學(xué)土木工程系第八十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下分層法計算要點

(5)如用彎矩分配法計算各敞口框架的桿端彎矩，在計算每個節(jié)點周圍各桿件的彎矩分配系數(shù)時，應(yīng)采用修正后的柱線剛度計算；并且底層柱和各層梁的傳遞系數(shù)均取1/2，其它各層柱的傳遞系數(shù)改用1/3。

2023/4/2887南昌航空大學(xué)土木工程系第八十七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下分層法計算要點

(6)在桿端彎矩求出后，可由靜力平衡條件計算梁端剪力及梁跨中彎矩；逐層疊加柱上的豎向荷載（包括節(jié)點集中力、柱自重等）和與之相連的梁端剪力，即得柱的軸力。2023/4/2888南昌航空大學(xué)土木工程系第八十八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下分層法計算步驟畫出分層框架計算簡圖；計算框架梁柱線剛度，注意折減系數(shù);計算各分層框架梁、柱端彎矩；確定梁、柱端最終彎矩；計算梁跨中彎矩和剪力以及柱的剪力及軸力。2023/4/2889南昌航空大學(xué)土木工程系第八十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下分層法計算例題3.8kN/m3.4kN/m2.8kN/m右圖括號中為梁、柱線剛度的相對值3600440075005600(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/2890南昌航空大學(xué)土木工程系第九十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計注：內(nèi)力及位移正負號規(guī)定

本章中，桿端彎矩以順時針為正，剪力以使隔離體產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動趨勢為正，軸力以受壓為正；桿端轉(zhuǎn)角以順時針為正，側(cè)移或相對側(cè)移以向右為正。2023/4/2891南昌航空大學(xué)土木工程系第九十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力符號規(guī)定位移符號規(guī)定2023/4/2892南昌航空大學(xué)土木工程系第九十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計F頂層計算簡圖(0.9×4.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.9×4.21)(0.9×1.79)3.8kN/m3.4kN/m底層計算簡圖(7.63)(10.21)(0.9×4.21)(0.9×1.79)DEGHI2.8kN/m(0.9×4.21)2023/4/2893南昌航空大學(xué)土木工程系第九十三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)節(jié)點G：(7.63)(10.21)(0.9×4.21)(0.9×1.79)DEGHI(0.9×4.21)F節(jié)點H：節(jié)點I：2023/4/2894南昌航空大學(xué)土木工程系第九十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)節(jié)點D：(0.9×4.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.9×4.21)(0.9×1.79)2023/4/2895南昌航空大學(xué)土木工程系第九十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)節(jié)點E：(0.9×4.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.9×4.21)(0.9×1.79)2023/4/2896南昌航空大學(xué)土木工程系第九十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)節(jié)點F：(0.9×4.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.9×4.21)(0.9×1.79)2023/4/2897南昌航空大學(xué)土木工程系第九十七頁，共252頁。計算桿件固端彎矩：頂層qJK3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計DEGHIF2.8kN/m750056002023/4/2898南昌航空大學(xué)土木工程系第九十八頁，共252頁。計算桿件固端彎矩：底層75005600ABCDEFGHI3.8kN/m3.4kN/m3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計2023/4/2899南昌航空大學(xué)土木工程系第九十九頁，共252頁。DEGHIF0.3320.668下柱右梁0.8640.1360.3530.1750.472左梁下柱右梁下柱左梁計算各節(jié)點彎矩：頂層-13.1313.13-7.327.328.774.36-1.00-6.324.38-3.16-1.23-2.49-3.32-1.250.410.844.77-4.771.59-1.661.430.230.77-0.77-0.260.420.72-0.20-0.40-0.54-1.4315.05-13.62-0.483.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計2023/4/28100南昌航空大學(xué)土木工程系第一百頁，共252頁。計算各節(jié)點彎矩：底層3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計0.1860.3480.466下柱右梁上柱0.3080.1230.1560.413上柱右梁左梁下柱0.7090.2020.089下柱上柱左梁-17.8117.81-8.898.896.203.31-3.158.30-0.79-6.304.15-1.22-3.06-1.55-4.10-1.53-2.050.530.290.716.733.60-10.330.360.191.450.73-0.601.99-0.13-0.3418.92-0.17-0.46-1.35-1.72-15.85-0.863.37ABCDEFGHI-0.70-1.800.41-1.39-0.20-0.451.202023/4/28101南昌航空大學(xué)土木工程系第一百零一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計ABCEFGHI6.733.374.7715.050.7710.3318.9215.851.9913.621.720.860.701.395.975.191.831.880.870.86D彎矩圖2023/4/28102南昌航空大學(xué)土木工程系第一百零二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計qJK梁端剪力的計算qJ梁跨中彎矩的計算2023/4/28103南昌航空大學(xué)土木工程系第一百零三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計柱軸力的計算JK柱剪力的計算2023/4/28104南昌航空大學(xué)土木工程系第一百零四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下彎矩二次分配法基本假定

(1)不考慮框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移對其內(nèi)力的影響；

(2)每層梁上的荷載僅對本層梁及其上、下柱的 內(nèi)力產(chǎn)生影響，對其它各層梁、柱內(nèi)力的影 響可忽略不計。

上述假定中所指的內(nèi)力同樣不包括柱軸力。2023/4/28105南昌航空大學(xué)土木工程系第一百零五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下彎矩二次分配法計算步驟

(1)計算各節(jié)點彎矩分配系數(shù)；

(2)計算框架梁的固端彎矩； (3)計算各節(jié)點不平衡彎矩，并對所有節(jié)點的不 平衡彎矩同時進行第一次分配（其間不進行 彎矩傳遞)；2023/4/28106南昌航空大學(xué)土木工程系第一百零六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下彎矩二次分配法計算步驟

(4) 將所有桿端的分配彎矩同時向其遠端傳遞（對于剛接 框架，傳遞系數(shù)均取1/2）;

(5) 將各節(jié)點因傳遞彎矩而產(chǎn)生的新的不平衡彎矩進行第 二次分配，使各節(jié)點處于平衡狀態(tài);

(6)將各桿端的固端彎矩、分配彎矩和傳遞彎矩疊加，即 得各桿端彎矩。2023/4/28107南昌航空大學(xué)土木工程系第一百零七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下彎矩二次分配法計算例題3.8kN/m3.4kN/m2.8kN/m右圖括號中為梁、柱線剛度的相對值3600440075005600(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/28108南昌航空大學(xué)土木工程系第一百零八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)節(jié)點G：節(jié)點I：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/28109南昌航空大學(xué)土木工程系第一百零九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計節(jié)點H：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/28110南昌航空大學(xué)土木工程系第一百一十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計節(jié)點D：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/28111南昌航空大學(xué)土木工程系第一百一十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計節(jié)點E：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/28112南昌航空大學(xué)土木工程系第一百一十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計節(jié)點F：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/28113南昌航空大學(xué)土木工程系第一百一十三頁，共252頁。計算框架梁固端彎矩3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計3.8kN/m3.4kN/m2.8kN/m75005600ABCDEFGHI2023/4/28114南昌航空大學(xué)土木工程系第一百一十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計3.8kN/m3.4kN/m2.8kN/m75005600ABCDEFGHI2023/4/28115南昌航空大學(xué)土木工程系第一百一十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計0.2020.3410.4570.3040.1340.1550.4070.7020.2000.098上柱0.346下柱右梁左梁0.3560.644下柱右梁0.8510.149左梁下柱上柱上柱0.1910.463梁端不平衡彎矩及其分配-17.8117.81-8.898.89-13.13-7.3213.137.324.678.466.073.608.14-2.01-1.11-2.69-6.23-1.09-2.71-1.20-1.38-3.63-1.78-6.24-0.874.232.34-1.01-0.56-1.35-3.12-0.551.803.044.07-1.36-0.60-0.69-1.82-3.12-0.89-0.44-0.28-0.51-0.18-0.10-0.231.520.27-0.33-0.20-0.45-0.12-0.05-0.06-0.160.471.670.236.19-6.1915.17-1.81-13.361.26-1.265.745.74-11.4819.05-1.81-1.4415.80-1.312.50-1.19ABCDEFIHG2023/4/28116南昌航空大學(xué)土木工程系第一百一十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計ABCEFGHI5.743.046.1915.171.2611.4819.0515.802.5013.361.440.690.891.316.195.741.811.811.261.19D彎矩圖2023/4/28117南昌航空大學(xué)土木工程系第一百一十七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下彎矩迭代法概述彎矩迭代法既可求解無（忽略）側(cè)移框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，也可求解考慮側(cè)移時的框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力。此處只討論第一種情形，后一種情形詳見教材192-193頁。2023/4/28118南昌航空大學(xué)土木工程系第一百一十八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下彎矩迭代法計算步驟

(1)繪出結(jié)構(gòu)計算簡圖，在各節(jié)點上繪兩方框；

(2)計算節(jié)點各桿件的彎矩分配系數(shù)，沿桿件方 向記在外框的內(nèi)邊緣； (3)計算固端彎矩，將各節(jié)點固端彎矩之和寫在 內(nèi)框中；

2023/4/28119南昌航空大學(xué)土木工程系第一百一十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下彎矩迭代法計算步驟

(4)計算各桿件近端彎矩，記在相應(yīng)的桿端處；

(5)循環(huán)若干輪直至達到要求的精度為止；

(6)計算得到每一桿件的最終彎矩值。節(jié)點固端彎矩之和遠端彎矩近端彎矩2023/4/28120南昌航空大學(xué)土木工程系第一百二十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計遠端彎矩近端彎矩jkmnl對節(jié)點j而言，j端為其近端，k,l,m,n

端為其遠端。2023/4/28121南昌航空大學(xué)土木工程系第一百二十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下彎矩迭代法計算例題3.8kN/m3.4kN/m2.8kN/m右圖括號中為梁、柱線剛度的相對值3600440075005600(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/28122南昌航空大學(xué)土木工程系第一百二十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)節(jié)點G：節(jié)點I：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/28123南昌航空大學(xué)土木工程系第一百二十三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計節(jié)點H：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/28124南昌航空大學(xué)土木工程系第一百二十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計節(jié)點D：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/28125南昌航空大學(xué)土木工程系第一百二十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計節(jié)點E：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/28126南昌航空大學(xué)土木工程系第一百二十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計節(jié)點F：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2023/4/28127南昌航空大學(xué)土木工程系第一百二十七頁，共252頁。計算框架梁固端彎矩（同前例）3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計2023/4/28128南昌航空大學(xué)土木工程系第一百二十八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計-17.8117.81-8.898.89-13.13-7.3213.137.32-13.13-0.178-0.3225.81-0.095-0.2327.32-0.075-0.425-0.173循環(huán)迭代計算-17.81-0.170-0.229-0.1018.92-0.077-0.204-0.067-0.1528.89-0.100-0.351-0.0494.232.34-1.74-0.95-2.33-2.12-0.37-0.42-2.99-0.33-1.02-0.763.724.262.35-1.32-0.72-1.77-2.18-0.38-0.37-2.63-0.62-1.41-1.903.861.641.702.762.87-0.38-0.72-0.85-0.752023/4/28129南昌航空大學(xué)土木工程系第一百二十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計-17.8117.81-8.898.89-13.13-7.3213.137.32-13.13-0.178-0.3225.81-0.095-0.2327.32-0.075-0.425-0.173循環(huán)迭代計算-17.81-0.170-0.229-0.1018.92-0.077-0.204-0.067-0.1528.89-0.100-0.351-0.0494.232.34-1.74-0.95-2.33-2.12-0.37-0.42-2.99-0.85-0.33-1.02-0.76-0.383.721.642.764.262.35-1.32-0.72-1.77-2.18-0.38-0.37-2.63-0.75-0.62-1.41-0.72-1.901.703.862.872.274.10-1.23-0.68-1.65-2.25-0.40-0.32-0.66-2.31-0.66-2.00-0.75-1.493.901.722.904.072.25-1.20-1.62-0.66-2.29-0.40-0.32-2.28-0.65-0.66-0.76-1.50-2.021.722.903.912023/4/28130南昌航空大學(xué)土木工程系第一百三十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計-17.8117.81-8.898.89-13.13-7.3213.137.32-13.13-0.178-0.3225.81-0.095-0.2327.32-0.075-0.425-0.173循環(huán)迭代計算-17.81-0.170-0.229-0.1018.92-0.077-0.204-0.067-0.1528.89-0.100-0.351-0.0494.072.25-1.20-1.62-0.66-2.29-0.40-0.32-2.28-0.65-0.66-0.76-1.50-2.021.722.903.91-6.1914.8012.851.126.22-1.98-1.12-11.49-18.72-15.212.315.69-1.98-1.045.80-1.52-1.302.90-0.76-0.656.22=2*2.25+1.72-6.19=-13.13+2*4.07+1.722023/4/28131南昌航空大學(xué)土木工程系第一百三十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計ABCEFGHI5.806.1914.801.1211.4918.7215.212.3112.851.521.306.225.691.981.981.121.04D2.900.760.65彎矩圖2023/4/28132南昌航空大學(xué)土木工程系第一百三十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計彎矩圖：分層法彎矩圖：彎矩二次分配法2023/4/28133南昌航空大學(xué)土木工程系第一百三十三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計彎矩圖：彎矩二次分配法彎矩圖：迭代法2023/4/28134南昌航空大學(xué)土木工程系第一百三十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下系數(shù)法 采用上述三種方法時，需首先確定梁、柱截面尺寸，計算過程也較為繁復(fù)。系數(shù)法是一種更簡單的方法，只要給出荷載、框架梁的計算跨度和支承情況，就可很方便地計算出框架梁、柱各控制截面內(nèi)力。相應(yīng)的彎矩和剪力系數(shù)見教材第194頁。2023/4/28135南昌航空大學(xué)土木工程系第一百三十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下系數(shù)法當(dāng)框架結(jié)構(gòu)滿足下列條件時，可按系數(shù)法計算：結(jié)構(gòu)不少于兩跨，兩個相鄰跨的跨長相差不超過短跨跨長的20%；荷載均勻布置，且活載與恒載的比值不大于3；框架梁截面為矩形。2023/4/28136南昌航空大學(xué)土木工程系第一百三十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下四種方法的比較分層法、彎矩二次分配法、彎矩迭代法和系數(shù)法均可求無側(cè)移框架的內(nèi)力，彎矩迭代法和系數(shù)法尚可求有側(cè)移框架的內(nèi)力；每次運算時，彎矩二次分配法計算的是桿端彎矩的增量值，而彎矩迭代法計算的則是桿端彎矩的全量值；2023/4/28137南昌航空大學(xué)土木工程系第一百三十七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算豎向荷載作用下四種方法的比較系數(shù)法可在截面尺寸未知情況下得到桿件內(nèi)力；當(dāng)梁線剛度較柱的線剛度大很多時，分層框架計算結(jié)果較符合實際。分層法只有當(dāng)框架層數(shù)較多，且中間若干分層框架相同時，應(yīng)用起來才比較簡便。若分層框架的數(shù)目與整個框架的層數(shù)相近，采用彎矩二次分配法更加簡便。2023/4/28138南昌航空大學(xué)土木工程系第一百三十八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計課后作業(yè)一：

結(jié)構(gòu)概況：

某四層現(xiàn)澆整體式框架結(jié)構(gòu)，柱截面尺寸均為400mm×400mm，樓層梁和頂層梁截面尺寸均為250mm×600mm，走道梁截面尺寸均為250mm×450mm，混凝土強度等級C30。2023/4/28139南昌航空大學(xué)土木工程系第一百三十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計390042006000ABCEFMNO6000DPGHIJKL3000RSTQ390039005.0kN/m4.0kN/m4.0kN/m4.0kN/m2023/4/28140南昌航空大學(xué)土木工程系第一百四十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計要求：分別采用分層法、彎矩二次分配法、彎矩迭代法和系數(shù)法計算以下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力（包括：梁的彎矩和剪力，柱的軸力、彎矩和剪力），并繪制相應(yīng)的內(nèi)力圖。2023/4/28141南昌航空大學(xué)土木工程系第一百四十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下受力與變形特點框架梁、柱的彎矩均為線性分布，且每跨梁和每根柱均有一零彎矩點即反彎點存在；框架每一層柱的總剪力（層間剪力）及單根柱的剪力均為常數(shù)；2023/4/28142南昌航空大學(xué)土木工程系第一百四十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計水平荷載作用下的彎矩圖2023/4/28143南昌航空大學(xué)土木工程系第一百四十三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下受力與變形特點若不考慮梁、柱軸向變形對框架側(cè)移的影響，則同層各節(jié)點的水平側(cè)移相等；除底層柱底為固定端外，其余桿端或節(jié)點既有水平側(cè)移又有轉(zhuǎn)角變形，節(jié)點轉(zhuǎn)角隨梁柱線剛度比的增大而減小。2023/4/28144南昌航空大學(xué)土木工程系第一百四十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計水平荷載作用下的變形圖2023/4/28145南昌航空大學(xué)土木工程系第一百四十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下計算策略 根據(jù)受力和變形特點，即各層柱的層間剪力為定值和柱彎矩圖為直線且存在反彎點，若能得到各柱的剪力并進一步確定反彎點的位置，則桿件的內(nèi)力即可根據(jù)平衡條件求得。2023/4/28146南昌航空大學(xué)土木工程系第一百四十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下反彎點法基本假定進行柱的剪力分配時，假定框架梁的線剛度為無窮大，即各柱端的轉(zhuǎn)角為零，只發(fā)生水平側(cè)移；在確定框架柱的反彎點位置時，假定除底層柱外，其余柱的上下端轉(zhuǎn)角相等。2023/4/28147南昌航空大學(xué)土木工程系第一百四十七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計F1F2FiFn水平荷載作用下的變形圖：反彎點法h1h2hihn2023/4/28148南昌航空大學(xué)土木工程系第一百四十八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下反彎點法柱剪力計算

求解策略：根據(jù)受力平衡條件及柱頂側(cè)移相等條件即可求得各柱的剪力。2023/4/28149南昌航空大學(xué)土木工程系第一百四十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計FiFnVi1VimVi2VijF1F2h1h2hihn2023/4/28150南昌航空大學(xué)土木工程系第一百五十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計FiFnVi1VimVi2Vij受力平衡條件柱端相對側(cè)移相等條件2023/4/28151南昌航空大學(xué)土木工程系第一百五十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計柱中剪力與側(cè)移的關(guān)系ij柱兩端發(fā)生單位相對側(cè)移時所需要的剪力值，即為此柱的抗側(cè)移剛度。2023/4/28152南昌航空大學(xué)土木工程系第一百五十二頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計剪力分配系數(shù)第i層柱的總剪力2023/4/28153南昌航空大學(xué)土木工程系第一百五十三頁，共252頁。內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下反彎點法柱的反彎點位置(1)一般層柱AB3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計ABhihi/2M圖AB2023/4/28154南昌航空大學(xué)土木工程系第一百五十四頁，共252頁。內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下反彎點法柱的反彎點位置(2)底層柱AB3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計ABhi≈2hi/3M圖AB2023/4/28155南昌航空大學(xué)土木工程系第一百五十五頁，共252頁。內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下反彎點法柱的反彎點位置

由上述討論可知：對底層柱，反彎點取在距柱底2/3柱高處；對其余層柱，反彎點則位于柱高的中點。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計2023/4/28156南昌航空大學(xué)土木工程系第一百五十六頁，共252頁。內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下反彎點法柱端彎矩3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計一般層柱：hihi/22023/4/28157南昌航空大學(xué)土木工程系第一百五十七頁，共252頁。內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下反彎點法柱端彎矩3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計底層柱：h12h1/32023/4/28158南昌航空大學(xué)土木工程系第一百五十八頁，共252頁。內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下反彎點法梁端彎矩3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計頂層邊節(jié)點其余層邊節(jié)點中間節(jié)點2023/4/28159南昌航空大學(xué)土木工程系第一百五十九頁，共252頁。內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下反彎點法梁的剪力3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計2023/4/28160南昌航空大學(xué)土木工程系第一百六十頁，共252頁。內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下反彎點法柱的軸力3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計FiFnNi1Vi1NijVij邊柱中柱2023/4/28161南昌航空大學(xué)土木工程系第一百六十一頁，共252頁。內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下反彎點法適用范圍 在確定柱的剪力時，假定框架梁的線剛度為無窮大，實際中，當(dāng)框架節(jié)點處的梁、柱線剛度比ib/ic≥3，才可認為此假定成立。而反彎點高度為定值的假定，當(dāng)結(jié)構(gòu)布置比較規(guī)則均勻，層高和跨度變化不大，層數(shù)不多時，才可應(yīng)用。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計2023/4/28162南昌航空大學(xué)土木工程系第一百六十二頁，共252頁。內(nèi)力分析內(nèi)力計算水平荷載作用下反彎點法計算例題

3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計4200480042004200(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)16kN32kN右圖括號中為梁、柱線剛度的相對值2023/4/28163南昌航空大學(xué)土木工程系第一百六十三頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算各柱剪力分配系數(shù)頂層：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)2023/4/28164南昌航空大學(xué)土木工程系第一百六十四頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計底層：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)2023/4/28165南昌航空大學(xué)土木工程系第一百六十五頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算各柱反彎點處的剪力值頂層：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)16kN32kN2023/4/28166南昌航空大學(xué)土木工程系第一百六十六頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計底層：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)16kN32kN2023/4/28167南昌航空大學(xué)土木工程系第一百六十七頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計求各柱柱端彎矩頂層：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)420048002023/4/28168南昌航空大學(xué)土木工程系第一百六十八頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計底層：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)420048002023/4/28169南昌航空大學(xué)土木工程系第一百六十九頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計求各梁梁端彎矩頂層：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)420048002023/4/28170南昌航空大學(xué)土木工程系第一百七十頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計底層：(1.5)(1.5)(0.6)ABCDEFGIH(0.6)(0.8)(1.8)(1.8)(0.6)(0.5)(0.5)420048002023/4/28171南昌航空大學(xué)土木工程系第一百七十一頁，共252頁。3.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計ABCDEFGIH10.0810.0810.086.7213.4413.446.7210.0810.0810.0848.0024.0028.8057.6024.0048.0034.0821.1221.1234.08彎矩圖2023/4/28172南昌航空大學(xué)土木工程系第一百七十二頁，共252頁。內(nèi)力分析內(nèi)力計算