钢结构多层框架

建筑结构,第十二章 多层框架结构房屋,12.1 结构体系及布置,高层建筑：8层及8层以上的房屋；,多层建筑：一般认为8层以下的建筑为多层建筑。,多层、高层结构体系一般采用框架、框架剪力墙、剪力墙和筒体结构等。,12.1.1 框架结构体系,12.1.1.1 框架结构组成,框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式。,12.1.1.2 框架结构的种类,按照施工方法划分:,整体式、装配整体式和装配式三种。,12.1.1.3 框架结构的布置,按照承重方案的不同划分为三种:横向承重、纵向承重和纵横向双向承重。,12.1.3 框架梁柱截面尺寸,12.1.3.1 梁柱截面形状,13.1.3.2 梁柱截面尺寸,(1)梁截面尺寸,一般尺寸:h=(1/8-1/12)L,L为梁的跨度；,悬臂梁：h=(1/6-1/8)L.h不易大于净跨的四分之一；,截面宽度：b=(1/2-1/3)h,且不宜小于0.5柱宽,且不应小于250mm,当采用扁梁时，h=(1/15-1/18)L,当采用迭合梁时，后浇部分截面高度不宜小于120毫米；,（2）柱截面尺寸,柱截面高度h=(1/15-1/20)H,H为层高；,柱截面宽度b=(1-2/3)h;,应注意的问题：,轴压比的概念：,N-柱轴压力；A-柱的全截面面积；-柱的轴压比；,-混凝土轴心抗压强度设计值。,柱的截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm;,h=(1/8-1/12)L,h=(1/8-1/12)L,12.1.4 框架结构计算简图,12.1.4.1 平面计算单元,将框架结构的空间形式,简化成平面形式,如图,类别,抗震等级,一,二,三,框架柱,0.7,0.8,0.9,表12.1 柱轴压比限值,12.1.4.2 计算简图,框架杆件用其轴线表示;杆件之间用节点表示;杆件长度用节点之间的距离表示.,计算跨度取框架之间轴线距离;,柱的计算高度可以取层高,底层柱一般渠道基础顶面的距离;,跨度相差不超过10%时,按等跨计算内力;,屋面斜梁坡度不超过1/8时,按水平梁计算.,12.2 竖向荷载作用下框架分析的近似计算方法,12.2.1 分层法,12.2.1.1 计算假定,框架的侧移和侧移力矩忽略不计;,每层梁荷载对其它层梁和柱的影响忽略不计.,12.2.1.2 计算要点,柱的侧移刚度乘以0.9;传递系数为1/3;,分层法的适用条件:,分层法适用于节点梁柱线刚度比,12.2.2 弯矩二次分配法,是一种计算竖向荷载作用下框架结构内力的一种近似方法;,假定节点的不平衡弯矩值对于该节点相交的各杆件的远端有影响,对其余各杆件的影响忽略不计;,先对各节点的不平衡弯矩进行第一次分配,并向远端传递(传递系数为1/2);,在将传递弯矩产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配,整个弯矩分配和传递结束.,12.3 水平荷载作用下框架结构内力和位移计算,框架结构在水平荷载作用下的内力计算有两种近似计算方法:反弯点法和修正反弯点法(D值法).,12.3.1 反弯点法,使用条件:结构比较均匀,层数不多,梁的线刚度i,b,比柱的线刚度i,c,大较多时。,12.3.1.1 基本假定,(1)在剪力分配时,认为梁的线刚度与柱的线刚度之比为无限大,两端无转角;,(2)确定各柱的反弯点位置时,认为除底层外其余各层柱上下两端的转角相同;,(3)不考虑柱的轴向变形,同一层各节点的水平位移相等.,12.3.1.2 同层柱的剪力分配,柱的侧移刚度:,第i层的总剪力:,12.3.1.4 柱中反弯点的位置,对于上柱，反弯点的位置位于柱的中点；,对于下柱，反弯点的位置位于柱距上部2/3h处。,12.3.1.5 框架梁柱内力计算,柱的内力根据柱间剪力和反弯点的位置确定,梁端弯矩由平衡条件求出.,(1)柱端弯矩:,(2)梁端弯矩:,(3)梁端剪力,根据梁的平衡条件求出.,(4)柱的轴力,结点左右梁端剪力之和求出:,12.3.2 改进反弯点法,两点改进:柱的侧移刚度和柱反弯点的位置;,12.3.2.1 柱的侧移刚度,12.3.2.2 柱反弯点的位置,标准反弯点高度比,y,0,上下层梁线刚度比变化时反弯点高度比修正系数,y,1,上下层高变化时反弯点高度比修正系数,y,2,y,3,12.3.3 框架结构侧移近似计算,框架结构在水平荷载作用下的变形由总体剪切变形和总体弯曲变形两部分组成。,总体剪切变形是由梁柱弯曲变形应起的框架变形；由于它的侧移曲线和悬臂梁的剪切变形曲线曲线相似，称为剪切变形。总体弯曲变形是由框架两侧柱的轴向变形导致的框架变形，它的侧移曲线与悬臂梁的弯曲变形相似，称为弯曲变形。,对于层数不多的框架结构，只考虑剪切变形；对于较高的框架（H50米）或较柔的框架(H/B4),考虑框架的弯曲变形.,12.3.3.1 由梁柱弯曲变形引起的侧移,第i层的相对侧移和顶点位移：,12.3.3.2 由柱轴向变形引起的侧移,轴力是使柱产生轴向变形,两边受力较大,中柱受力较小,可以忽略不计.边柱产生的轴力为,框架顶点的最大水平位移为:,