高层建筑结构框架结构设计讲义.docx
框架结构设计
1框架结构的受力特点
●一般情况下，框架底部柱M、N、V最大，往上逐渐减小，底部柱多属于小偏心受压构件，顶部几层可能为大偏心受压构件。
●当荷载条件大致相同时，各层框架梁M、V较为接近，变化不大。
●框架结构的水平侧移由两部分组成：
剪切变形：这是由框架整体受剪，梁柱杆件发生弯曲变形而产生的水平位移，一般底层层间变形最大，向上逐渐减小。弯曲变形：这是由框架在抵抗倾覆弯矩时发生的整体弯曲，由柱子的拉伸和压缩而产生的水平位移。
当框架结构高宽比不大于4时，框架水平侧移中弯曲变形部分所占比例很小，位移曲线一般呈剪切型。
2框架结构设计应注意的几个问题
框架结构的适用范围
■单跨框架的规定
■框架结构砌体填充墙
■混合承重
框架结构与框架-剪力墙结构的选择
框架结构的适用范围
●非抗震设计时的多层及高层建筑
●抗震设计时的多层及小高层建筑(7度区以下)
●高烈度区不宜采用纯框架结构
●一般8度区高度超过20m采用框架结构不经济，因此6层以上的建筑结构宜采用框架-剪力墙结构或壁式框架
单跨框架的规定
抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。因为单跨框架的耗能能力较弱，超静定次数少，一旦柱子出现塑性铰(在强震时不可避免),出现连续倒塌的可能性很大。
框架结构砌体填充墙
《高层规程》规定，框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体。抗震设计时，框架结构如采用砌体填充墙，其布置应符合下列要求：
1避免形成上下层刚度变化过大
2避免形成短柱
3减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。
混合承重
《高层规程》规定，框架结构按抗震设计时，不应部分采用由砌体墙承重的混合形式。框架结构中的楼、电梯间及局部突出屋顶的倒塌机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。
框架结构与框架-剪力墙结构的选择
《高层规程》规定，抗震设计的框架结构中，当仅布置少量钢筋混凝土剪力墙时，结构分析计算时应考虑剪力墙与框架的协同工作。如楼、电梯间位置较偏而产生较大的刚度偏心时，宜将此种剪力墙减薄、开竖缝、开结构洞、配置少量单排钢筋等措施，减小剪力墙的作用，并宜增加与剪力墙相连的柱子配筋。
3框架结构计算简图的确定
■计算单元的选取
计算单元选取
■计算简图
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实际结构计算简图
实际结构
屋面
楼面
楼面
基础顶面
4框架结构的内力计算
竖向荷载作用下的框架结构内力计算
分层法
弯矩二次分配法
水平荷载作用下的框架结构内力计算
反弯点法D值法
1竖向荷载作用下的框架结构内力计算
分层法
基本假定
忽略垂直荷载作用下框架结构的侧移；
每层梁上的荷载只在本层梁及与其相连的上、下层柱产生内力，不在其他层梁和其他层柱上产生内力。
根据以上假定，多、高层框架可分层作为若干个彼此互不关连的且柱端为完全固定的简单刚架近似计算。简单刚架可用弯矩分配法计算，一般循环2次。
(a)
(a)
(c)
TMTN
I
(b)
PI万
H
LEF
A
MN0
k
LE
HA
N
万
F
B
k
G
c
J
F
B
K
G
M
L
E
D
Z
(d)
TP
T
K
Lc
G
D
H
T0
P
0
分层法计算示意图
注意事项：
由于除底层外上层各柱的柱端实际为弹性固定，计算简图中假定为完全嵌固，为减少计算误差，除底层柱外，上层各柱的线刚度乘以0.9的修正系数。
1.0
1.01.01.0
0.90.90.90.91.01.01.0
0.90.90.90.91.01.01.0
1.01.0|1.01.0
线刚度修正
考虑除支座外，框架各节点为弹性固定，因此底层柱的弯矩传递系数取1/2,其他各层柱的弯矩传递系数取1/3;
1/2
1/2
1/3
1/2
1/3
1/2
1/2
传递系数修正
1/2
1/2
1/3
1/3
1/3
1/2
1/2
1/3
1/3
1/3
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
分层法计算的各梁弯矩为最终弯矩，各柱的最终弯矩为与各柱相连的两层计算弯矩叠加；
在内力与位移计算中，所有构件均可采用弹性刚度。
...3-9
基本步骤：
将框架分层
将除底层柱之外的所有层柱的线刚度均乘以0.9;
分层后的简单框架可用弯矩分配法计算。用不来将，
每一节点经过二次分配就足够了；