結(jié)構(gòu)設(shè)計--多層框架結(jié)構(gòu)房屋第一頁，共74頁。二、多高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

1.框架結(jié)構(gòu)體系

1）組成

以梁和柱為主要承重構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)體系。

2）分類

按施工方法不同，分為現(xiàn)澆框架、預(yù)制框架和裝配整體式框架。

第二頁，共74頁。

3）特點

建筑平面布置靈活，便于設(shè)置大空間的房間；結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度小，水平力作用下的變形大。

4）適用建筑

辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校等多層建筑及高度不大的高層建筑。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)體系

1）組成

由縱、橫向鋼筋混凝土剪力墻組成的結(jié)構(gòu)體系。第三頁，共74頁。

2）特點

剛度大、承載力高、整體性較好；在水平力作用下的側(cè)向變形較小，抗震性能好；平面布置不夠靈活；結(jié)構(gòu)自重較大。3）適用建筑

住宅、旅館等開間較小的高層建筑。3.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系

1）組成在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻所組成的結(jié)構(gòu)體系。第四頁，共74頁。

2）特點

具有框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)共同的特點。

3）適用建筑

公共建筑和辦公樓等建筑中得到廣泛應(yīng)用。4.板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)體系

由無梁樓蓋和柱組成的板柱框架與剪力墻共同承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。5.筒體結(jié)構(gòu)體系

由豎向筒體為主組成的結(jié)構(gòu)體系。

第五頁，共74頁。一、布置原則1）房屋的開間與進深尺寸應(yīng)盡可能統(tǒng)一，以減少構(gòu)件的類型和規(guī)格，方便設(shè)計和施工。2）房屋的平面布置應(yīng)盡可能規(guī)則、對稱，使結(jié)構(gòu)傳力直接、受力明確。3）房屋的豎向布置應(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。4）合理的設(shè)置伸縮縫、沉降縫、防震縫等結(jié)構(gòu)縫。

第二節(jié)框架結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)布置第六頁，共74頁。二、布置方案

1．橫向框架承重方案

1）布置由主梁和柱組成的承重主框架沿房屋的橫向布置，縱向由連系梁將橫向框架連成空間結(jié)構(gòu)體系（如圖)。

2）特點橫向剛度較大，有利于抵抗橫向水平力?？v向連系梁的截面尺寸小，有利于房屋室內(nèi)的采光和通風(fēng)。

第七頁，共74頁。

2．縱向框架承重方案

1）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，橫向連系梁將縱向框架連成空間結(jié)構(gòu)體系（如圖）。

2）特點

縱向剛度大，有利于調(diào)整縱向地基不均勻沉降；橫向連系梁的截面尺寸較小，房屋的橫向剛度較差，但有利于設(shè)備管線的穿行，并可獲得較高的室內(nèi)凈空。主要適用于層數(shù)較少的工業(yè)房屋。第八頁，共74頁。3．縱橫向框架承重方案

1）布置在房屋的兩個方向均布置承重主框架形成的承重方案（如圖）。

2）特點房屋的雙向剛度均較大，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。

第九頁，共74頁。橫向框架承重方案施工方案可采用：梁，板，柱整體現(xiàn)澆。框架結(jié)構(gòu)體系本結(jié)構(gòu)設(shè)計：整體式現(xiàn)澆肋形樓蓋鋼筋混凝土現(xiàn)澆板式樓梯柱下獨立基礎(chǔ)第十頁，共74頁。一、桿件截面尺寸

1.框架梁

截面形式：矩形、T形、倒L形等。

截面高度:

截面寬度:

,且不宜小于200mm。2.框架柱

截面形式：矩形、方形、圓形或多邊形等；

截面高、寬可?。?/15～1/20）的層高；同時要求：●截面寬度不宜小于250mm,截面高度不宜小于400mm。

●滿足軸壓比。

●滿足框架結(jié)構(gòu)側(cè)移的限值

第三節(jié)框架桿件的截面尺寸和計算簡圖----截面尺寸以50mm為模數(shù)。第十一頁，共74頁。二、計算簡圖

1.計算單元豎向荷載按單元范圍確定；水平作用力則需按整體結(jié)構(gòu)考慮。

第十二頁，共74頁。2.計算模型桿件一般用其截面形心軸線表示。變截面桿件則以該桿最小截面的形心軸線表示?，F(xiàn)澆框架各節(jié)點均視為剛節(jié)點?？蚣苤诨A(chǔ)頂面為固定支座。梁的跨度取柱軸線之間的距離；柱高取層高；低層柱高取至基礎(chǔ)頂面。

第十三頁，共74頁。三、建筑材料：混凝土：C30

（fC=14.3MPa，Ec=3.0×MPa）鋼筋：縱向受力筋采用HRB400級鋼筋，

其余采用HRB335級鋼筋第十四頁，共74頁。第四節(jié)鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)應(yīng)用十分廣泛，樓蓋是典型的梁板結(jié)構(gòu)。按施工方法分為：現(xiàn)澆整體式樓蓋；裝配式樓蓋；裝配整體式樓蓋按結(jié)構(gòu)型式分為：單向板肋梁樓蓋；雙向板肋梁樓蓋；井式樓蓋；無梁樓蓋第十五頁，共74頁。第十六頁，共74頁?，F(xiàn)澆整體式樓蓋現(xiàn)澆整體樓蓋整體性好、抗震性強、防水性好，在實際工程中應(yīng)用較普遍。

1.現(xiàn)澆肋形樓蓋第十七頁，共74頁。2.井式樓蓋第十八頁，共74頁。3.無梁樓蓋第十九頁，共74頁?；局R單、雙向板的有關(guān)規(guī)定1）兩對邊支承的板，應(yīng)按單向板計算。2）時，應(yīng)按雙向板計算。3）時，宜按雙向板計算。4）時，宜按沿短邊方向受力的單向板計算。板的荷載傳遞路線

荷載→板→次梁→主梁→柱或墻。第二十頁，共74頁。肋形梁板結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容1）結(jié)構(gòu)平面布置:根據(jù)建筑設(shè)計，確定柱網(wǎng)和梁格布置。柱網(wǎng)間距一般在：（3.6~6）m2）確定板、次梁和主梁的結(jié)構(gòu)計算簡圖；主梁沿橫向布置

次梁沿縱向布置

常用跨度單向板：（1.7~2.7）m

次梁：（4~6）m

主梁：（5~8）m3）內(nèi)力計算；4）截面承載力計算（正截面），配筋及構(gòu)造；5）繪制樓蓋結(jié)構(gòu)施工圖。第二十一頁，共74頁。雙向板的內(nèi)力計算雙向板的內(nèi)力分析方法：彈性理論計算、塑性理論計算。常用彈性理論計算法。按彈性理論方法計算時，常采用簡化法，即根據(jù)雙向板四邊支承條件，查相應(yīng)的計算用表。本案雙向板，按彈性理論計算板的不利荷載布置可以不考慮支撐梁對板的有利影響可以不考慮板四邊按固接考慮第二十二頁，共74頁。

一、反彎點法

1.水平力作用下的受力特點

1）彎矩特點●各桿的彎矩圖形均為斜直線；●每桿均有一個彎矩為零的反彎點。第五節(jié)水平力作用下的內(nèi)力近似計算第二十三頁，共74頁。

2）變形特點●除底層柱下端，各柱的上下端均有側(cè)向位移和柱端轉(zhuǎn)角。●忽略梁的軸向變形，同一層各柱上下端的相對水平位移相同。

第二十四頁，共74頁。2.水平力作用下的計算特點確定柱的剪力和反彎點位置。3.基本假定

1）確定各柱剪力時，假定梁的線剛度無限大，即認(rèn)為各柱端無轉(zhuǎn)角。

2）確定各柱反彎點位置時，除底層柱外，各層柱上、下端節(jié)點的轉(zhuǎn)角相同。

第二十五頁，共74頁。4.反彎點法柱中剪力計算

以4層框架結(jié)構(gòu)的頂層為例。沿各柱的反彎點處切開，反彎點以上部分的受力圖如圖。根據(jù)水平力的平衡條件得第二十六頁，共74頁。

根據(jù)假定1），柱中剪力V與相對水平位移的關(guān)系式為

令則

d為柱上下兩端產(chǎn)生單位相對水平位移時需施加的水平集中力，稱為柱的抗側(cè)移剛度（如圖）。

d可根據(jù)柱的線剛度和柱高求得。

第二十七頁，共74頁。

對頂層任一柱，可寫出

于是有

由此可解得

因此

第二十八頁，共74頁。同理，可求得其它各層柱的剪力。寫為通式，則任意一層（第i層）的任意一根柱（第j柱）的剪力可表示為

5.反彎點位置根據(jù)假定2），反彎點的位置為●底層柱：距柱底2/3的底層柱高處?！竦讓右陨现褐叩?/2處。第二十九頁，共74頁。6.反彎點法計算步驟

1）計算dij；

2）計算Vij；

3）根據(jù)Vij和反彎點位置，計算柱端彎矩；

4）根據(jù)節(jié)點力矩平衡計算梁端彎矩；

5）根據(jù)力平衡原理，由梁兩端的彎矩求出梁的剪力；

6）繪制內(nèi)力圖（彎矩圖、剪力圖）7.反彎點法適用情況框架各層結(jié)構(gòu)比較均勻，梁柱節(jié)點線剛度之比的多層框架。第三十頁，共74頁。二、D值法

1.問題的提出

框架層數(shù)增多時，柱的截面尺寸增大，梁柱線剛度比小于3。此時，節(jié)點轉(zhuǎn)角對內(nèi)力和反彎點的高度影響大，用反彎點法計算誤差大。采用修正柱的抗側(cè)移剛度和調(diào)整柱反彎點高度的改進反彎點法，即D值法。

2.柱抗側(cè)移剛度D計算

影響抗側(cè)移剛度D因素：柱的線剛度ic、柱高h(yuǎn)、梁柱線剛度比K。經(jīng)推導(dǎo)，柱的抗側(cè)移剛度D按下式計算：第三十一頁，共74頁。

αc稱為柱的抗側(cè)移剛度影響（降低）系數(shù)，可根據(jù)柱所在層的梁柱線剛度比K按表列公式計算。

3.柱反彎點高度修正

通過力學(xué)分析，得到規(guī)則框架的標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比yo，然后考慮影響柱反彎點高度的因素，對yo修正。（1）標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比yoyo根據(jù)框架的總層數(shù)m、柱所在層次n和梁柱線剛度比K以及荷載形式查表得到。

第三十二頁，共74頁。（2）上下梁線剛度變化對柱反彎點高度比修正值y1y1根據(jù)上下橫梁線剛度比α1和梁柱線剛度比K查表得到。當(dāng)上橫梁線剛度小于下橫梁線剛度時，y1取正值；當(dāng)上橫梁線剛度大于下橫梁線剛度時，y1取負(fù)值；對于底層柱，取y1=0。（3）層高變化對柱反彎點高度比的修正值y2和y31）y2根據(jù)上層層高與本層層高之比α2和梁柱線剛度比K查表得到。第三十三頁，共74頁。

當(dāng)α2＞1時，y2取正值；當(dāng)α2＜1時，y2取負(fù)值；對于頂層y2=0。

2）y3根據(jù)下層層高與本層層高之比α3和梁柱線剛度比K查表得到。當(dāng)α3＞1時，y3取負(fù)值；當(dāng)α2＜1時，y3取正值；對于底層柱，取y3=0?？傊鲗又姆磸濣c高度比計算公式為第三十四頁，共74頁。4.D值法計算步驟

首先計算Dij，接著計算Vij，此時需將反彎點法計算Vij公式中的dij用Dij代替；

然后計算反彎點高度yh；其余步驟同反彎點法。第三十五頁，共74頁。

一、側(cè)移的近似計算

水平力作用下的側(cè)移主要由梁和柱的彎曲變形引起。

特點:框架下部的層間位移較大，上部的層間位移較小。對任意一層的層間位移，可采用D值法按下式近似計算：

框架結(jié)構(gòu)側(cè)移的近似計算及限值第三十六頁，共74頁。

結(jié)構(gòu)頂點的位移為各層層間位移的總和，即二、側(cè)移限值

側(cè)移過大，會影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和使用要求。因此，要求框架結(jié)構(gòu)的樓層層間最大位移與層高之比第三十七頁，共74頁。一、彎矩二次分配法

計算步驟：

1）計算每一跨梁在豎向荷載作用下的固端彎矩。

2）計算各節(jié)點的分配系數(shù)。

3）將各節(jié)點的不平衡彎矩同時進行分配并向遠(yuǎn)端傳遞后，再對各節(jié)點分配一次即結(jié)束。二、分層法

1.基本假定

1)豎向荷載作用下框架無側(cè)移。

2)豎向荷載僅對其作用層的梁及其相連的上、下柱有影響。

3)柱的遠(yuǎn)端為固定端。第六節(jié)豎向荷載作用下的內(nèi)力近似計算第三十八頁，共74頁。

2.計算方法

將每層梁及其相連的上、下柱所組成的開口框架作為一個獨立的計算單元，用力矩分配法計算。計算時，底層以上各層柱的線剛度均乘以折減系數(shù)0.9，并取傳遞系數(shù)為1/3；底層柱及梁的傳遞系數(shù)仍為1/2。計算所得梁中彎矩即為該梁在荷載作用下的彎矩；柱端彎矩則為該柱在其相應(yīng)的上、下兩層中計算所得柱端彎矩的疊加。當(dāng)節(jié)點彎矩不平衡時，可再進行一次彎矩分配。第三十九頁，共74頁。

首先計算框架在恒荷載、活荷載及風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力，然后進行內(nèi)力組合，求得各構(gòu)件控制截面的最不利內(nèi)力，對梁、柱進行配筋計算和設(shè)計基礎(chǔ)。

一、豎向活荷載的不利布置恒荷載必須考慮，豎向活荷載考慮最不利布置。對一般框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)樓面活荷載不超過5kN/m2時，可把活荷載同時作用于框架的各層梁上計算內(nèi)力，但應(yīng)將梁的跨中彎矩乘以增大系數(shù)1.1～1.2。第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力組合與截面設(shè)計要點第四十頁，共74頁。二、控制截面及最不利內(nèi)力

1.框架梁

●控制截面：梁的兩端截面（與柱相交處）和跨中截面。

●最不利內(nèi)力：梁端截面最大負(fù)彎矩和最大剪力以及最大正彎矩。跨中截面為最大正彎矩和可能出現(xiàn)的最大負(fù)彎矩。

2.框架柱

●控制截面：柱的上、下端截面（梁底面和現(xiàn)澆梁板的頂面處）。

●最不利內(nèi)力：一般采用對稱配筋，有如下3種：第四十一頁，共74頁。

①及相應(yīng)的N、V。

②Nmax及相應(yīng)的M、V。

③Nmin及相應(yīng)的M、V。

風(fēng)荷載在內(nèi)力組合時，應(yīng)考慮左風(fēng)和右風(fēng)，取其不利的一種組合。

三、梁端彎矩調(diào)幅

1.調(diào)幅目的

保證結(jié)構(gòu)具有必要的塑性變形能力，提高框架結(jié)構(gòu)的延性，減少節(jié)點附近梁頂面的配筋量，節(jié)約鋼材，便于施工。第四十二頁，共74頁。

2.調(diào)幅方法現(xiàn)澆整體式框架在豎向荷載作用下的梁端負(fù)彎矩乘以調(diào)幅系數(shù)β=0.8～０.９，同時將跨中彎矩乘以1.2～1.1的增大系數(shù)，而且是先調(diào)整再與水平荷載作用下的內(nèi)力組合。四、截面設(shè)計要點框架梁按受彎構(gòu)件設(shè)計計算?？蚣苤词軌簶?gòu)件對稱配筋計算。對一般現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，底層柱的計算長度lo取基礎(chǔ)頂面至一層樓板頂面的高度；其余各層柱的計算長度lo取1.25倍層高。

第四十三頁，共74頁。一、樓梯的類型與組成1.類型按施工方法分為整體式和裝配式。按梯段的結(jié)構(gòu)形式分為板式和梁式。第八節(jié)樓梯2.組成1）板式樓梯組成:平臺板、平臺梁、梯段板。荷載傳遞路線：踏步板——平臺梁——墻柱。第四十四頁，共74頁。2）梁式樓梯組成:平臺板、平臺梁、踏步板、斜梁。荷載傳遞路線：踏步板——梯段梁——平臺梁——墻柱。第四十五頁，共74頁。二、鋼筋混凝土現(xiàn)澆板式樓梯計算與構(gòu)造1.梯段板1）取1m寬板帶作為計算單元，按單筋矩形截面進行截面配筋計算；2）按簡支于上、下平臺梁的簡支板計算，計算簡圖如圖示。第四十六頁，共74頁。3）梯段板在豎向荷載作用下的內(nèi)力：如考慮平臺梁對踏步板的約束作用，可?。旱谒氖唔摚?4頁。4）配筋方式通常采用分離式。在垂直受力筋方向按構(gòu)造要求配置分布筋，每踏步至少有1根分布筋。第四十八頁，共74頁。2.平臺板當(dāng)板的兩端均與梁整體連接時，板跨中彎矩可取：當(dāng)板的一端支承在平臺梁上，而另一端支承在墻上時，跨中彎矩為平臺板的配筋方式及構(gòu)造要求與普通板一樣。第四十九頁，共74頁。3.平臺梁一般按單跨簡支梁計算。承受梯段板、平臺板傳來的荷載及平臺梁自重；荷載按沿梁長均布考慮。平臺梁配筋和構(gòu)造要求與一般梁板結(jié)構(gòu)相同。第五十頁，共74頁。三、鋼筋混凝土現(xiàn)澆梁式樓梯計算與構(gòu)造1．踏步板1）取1個踏步作為計算單元，按兩端支承在斜梁上的單向板進行截面配筋設(shè)計；2）每個踏步下不少于的受力鋼筋，且布置在踏步下面的斜板中，分布筋間距不大于250mm。

第五十一頁，共74頁。2．梯段斜梁1）豎向荷載作用下的內(nèi)力（如圖）：2）梯段斜梁配筋及構(gòu)造要求與一般梁相同。第五十二頁，共74頁。3.平臺板與平臺梁平臺板的計算和構(gòu)造要求與板式樓梯平臺板相同。平臺梁承受平臺板傳來的均布荷載，梯段斜梁傳來的集中力及平臺梁自身的均布荷載。平臺梁的配筋和構(gòu)造要求與一般梁相同。第五十三頁，共74頁。兩種：錐形、階梯形。第九節(jié)柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計一、基礎(chǔ)形式二、基礎(chǔ)的主要尺寸基礎(chǔ)底面尺寸、基礎(chǔ)高度、外形尺寸等杯形基礎(chǔ)、高杯基礎(chǔ)第五十四頁，共74頁。1.按地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸；2.按混凝土沖切、剪切強度確定基礎(chǔ)高度和變階處高度；3.按基礎(chǔ)受彎承載力計算板底配筋；4.構(gòu)造處理及施工圖繪制三、設(shè)計內(nèi)容第五十五頁，共74頁。1.確定基礎(chǔ)底面尺寸已知：上部結(jié)構(gòu)傳來的力（軸力、彎矩和剪力標(biāo)準(zhǔn)值）、地基承載力特征值，確定基礎(chǔ)底邊長。1）軸心受壓2）偏心受壓第五十六頁，共74頁。計算步驟：1）按軸壓計算公式初步確定基礎(chǔ)底面面積；2）考慮偏心影響，將初定基底面積擴大10％～40%；3）確定基底邊長比值l/b=1.5～2.0；4）計算基礎(chǔ)底面邊緣最大和最小壓應(yīng)力；5）按地基承載力驗算公式進行驗算。第五十七頁，共74頁。2.基礎(chǔ)高度確定根據(jù)柱與基礎(chǔ)交接處混凝土抗沖切承載力要求確定。第五十八頁，共74頁。計算階梯形基礎(chǔ)的受沖切承載力截面位置第五十九頁，共74頁。3.底板鋼筋計算

第六十頁，共74頁。4.構(gòu)造要求

(1)一般要求軸心受壓基礎(chǔ)的底面一般采用正方形；偏心受壓基礎(chǔ)底面應(yīng)采用矩形，其長邊與彎矩作用方向平行；長、短邊長的比值在1.5～2.0之間，不應(yīng)超過3.0。錐形基礎(chǔ)的邊緣高度不宜小于200mm；階形基礎(chǔ)的每階高度宜為300～500mm?；炷翉姸鹊燃壊灰说子贑20。常用C20或C25。基礎(chǔ)下通常要做低強度混凝土（宜采用C10）墊層，其厚度宜為50～100mm。底板受力鋼筋一般采用HPB235級或HRB335級鋼筋，其最小直徑不宜小于10mm，間距不宜大于200mm。當(dāng)有墊層時，受力鋼筋的保護層厚度不宜小于35mm，無墊層時不宜小于70mm?；A(chǔ)底板的邊長大于時2.5m，沿此方向的鋼筋長度可減短10%，并應(yīng)交錯布置。對于現(xiàn)澆柱基礎(chǔ)，如與柱不同時澆灌，其插筋的根數(shù)及直徑應(yīng)與柱內(nèi)縱向受力鋼筋相同。插筋的錨固及柱的縱向受力鋼筋的搭接長度，均應(yīng)符合《混凝土規(guī)范》的規(guī)定。

第六十一頁，共74頁。1基礎(chǔ)的分類(1)柱下獨立基礎(chǔ)（擴展基礎(chǔ)）根據(jù)其受力性能可分為：軸心受壓基礎(chǔ)偏心受壓基礎(chǔ)第六十二頁，共74頁。2構(gòu)造要求基礎(chǔ)形狀：獨立基礎(chǔ)的底面一般為矩形，l/b=1.5~2.0?；A(chǔ)的截面形狀一般可采用對稱的階梯形或錐形。底板配筋：一般采用I級或II級鋼筋，d不宜小于10mm，間距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。當(dāng)基礎(chǔ)底面邊長大于或等于3m時，底板受力鋼筋的長度可取邊長的0.9倍，并宜交錯布置。保護層厚度：有墊層時，c≥35mm；無墊層時，c≥70mm?；炷翉姸鹊燃墸夯A(chǔ)的混凝土強度等級不宜低于C15。常用C15和C20，基礎(chǔ)底部通常澆注一層素混凝土墊層，便于綁扎底板鋼筋，保證施工質(zhì)量，墊層混凝土強度等級不宜低于C10。厚度為50～100mm，四周伸出底板50mm第六十三頁，共74頁。2構(gòu)造要求階梯形基礎(chǔ)：每一階高度為200～500mm之間，第一階出挑寬度b1≤1.75h1，其余各階出挑寬度bi≤hi錐形基礎(chǔ)的邊緣高度≥200mm，不宜大于500mm；基礎(chǔ)頂面四邊應(yīng)比柱子寬50mm，便于安裝柱子模板。當(dāng)錐形基礎(chǔ)的斜坡處為非支模制作時，坡角不宜大于250，最大不得大于350。第六十四頁，共74頁。1基礎(chǔ)的分類與設(shè)計內(nèi)容

(2)基礎(chǔ)的設(shè)計內(nèi)容：基礎(chǔ)的形式；埋置深度；底面尺寸；基礎(chǔ)高度；底板的配筋計算；

對一些重