第5章-0-框架、剪力墙、框-剪结构布置(0)PPT课件.ppt
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1、1,第5章 框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构的近似计算方法与设计概念,5.0 结构布置和计算简图 5.1 计算基本假定 5.2 框架结构的近似计算方法 5.3 剪力墙结构的近似计算方法 5.4 框架剪力墙(筒体)结构的近似计算方法 5.5 扭转近似计算,2,5.0 结构布置和计算简图,5.0.1 框架结构布置与计算简图 5.0.2 剪力墙结构布置 5.0.3 框架剪力墙结构的布置 5.0.4 筒体结构布置 5.0.5 多高层钢结构的选型与结构布置,3,5.0 结构布置和计算简图 5.0.1 框架结构布置与计算简图 一、柱网布置 1、柱网布置应满足使用要求 在多层工业厂房设计中,柱网布置方式
2、可分为内廊式、等跨式、对称不等跨式等。 内廊式柱网常为对称三跨,边跨跨度(房间进深)常为6m,6.6m,6.9m,中间跨为走廊跨度常为2.4m,2.7m、3.0m。 等跨式柱网适用于厂房、仓库、商店,其进深常为6m,7.5m、9m、12m等,柱距常为6m。 对称不等跨柱网常用于建筑平面宽度较大的厂房,常用的柱网有(5.8+6.2+6.2+5.8)6.0m、(7.5+7.5+12.0+7.5+7.5)6.0m,(8.0+12.0+8.0)6.0m。,4,2、柱网布置应满足建筑平面布置的要求 在旅馆、办公楼等民用建筑中,柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调。 四行柱三跨框架(15m左右); 三行柱两跨
3、框架(10m左右); 开间3.3m4.5m。 3、柱网布置要使结构受力合理 跨度均匀或边跨略小时较合理; 三跨框架比两跨框架内力小,较合理。 4、柱网布置应使施工方便 对于装配式结构: 构件的最大长度和最大重量,使之满足吊装,运输条件, 构件尺寸的模数化,标准化,以满足工业化生产的要求。,5,现浇框架结构可不受建筑模数和构件标准的限制,但在结构布置时亦应尽量使梁板布置简单规则,以方便施工。 二、承重框架的布置 实际的框架结构是一个空间受力体系; 简化计算(手算)时把实际框架结构看成纵横两个方向的平面框架; 沿建筑物长向的称为纵向框架,沿建筑物短向的称为横向框架; 纵向框架和横向框架分别承受各自
4、方向上的水平力; 楼面竖向荷载则依楼盖结构布置方式而按不同的方式传递。 承重框架指承受楼面竖向荷载的框架。,6,1横向框架承重方案 横向框架承重方案是在横向上布置框架主梁,而在纵向上布置连系梁。 有利于提高建筑物的横向抗侧刚度; 纵向布置较小的连系梁。这也有利于房屋室内的采光与通风。 2纵向框架承重方案 纵向框架承重方案是在纵向上布置框架主梁,在横向上布置连系梁。 横梁高度较小,有利于设备管线的穿行; 可获得较高的室内净高; 可利用纵向框架的刚度来调整房屋的不均匀沉降; 房屋的横向刚度较差; 进深尺寸受预制板长度的限制。,7,3纵横向框架混合承重方案 纵横向框架混合承重方案是在两个方向上均需布
5、置框架主梁以承受楼面荷载。 纵横向框架混合承重方案具有较好的整体工作性能; 框架柱均为双向偏心受压构件,为空间受力体系,因此也称为空间框架。,8,三、结构布置要求 1、应设计成双向框架(主体结构除个别部位外,不应采用铰接)。 2、抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。 3、框架梁、柱中心线宜重合。 当梁柱中心线不能重合时,在计算中应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响,以及梁荷载对柱子的偏心影响;,梁、柱中心线之间的偏心距,不应大于柱截面在该方向宽度的14; 偏心距大于该方向柱宽的14时,可采取增设梁的水平加腋等措施;,9,梁的水平加腋厚度可取梁截面高度,其水平尺寸宜满足下列要求: bx
6、/lx1/2 bx/bb23 bb+bx+xbc/2 式中 bx梁水平加腋宽度; lx梁水平加腋长度; bb梁截面宽度; bc沿偏心方向柱截面宽度; x非加腋侧梁边到柱边的距离。 设置水平加腋后,仍须考虑梁柱偏心的不利影响。,10,4、结构应受力明确,构造简单; 5、框架结构按抗震设计时,不应采用部分由砌体墙承重之混合形式; 框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等,应采用框架承重,不应采用砌体墙承重。 6、电梯井贴梁柱布置,不得独立; 7、填充墙应位于框架平面内,并受柱约束; 8、现浇框架梁、柱、节点的混凝土强度等级,按一级抗震等级设计时,不应低于C30;按二四级和非抗
7、震设计时,不应低于C20; 9、现浇框架梁的混凝土强度等级不宜大于C40;框架柱的混凝土强度等级,抗震设防烈度为9度时不宜大于C60,抗震设防烈度为8度时不宜大于C70;,11,10、抗震设计的框架结构中,当布置少量钢筋混凝土剪力墙时,结构分析计算应考虑该剪力墙与框架的协同工作。 四、截面尺寸的确定(方案设计时用) (一)框架梁的截面尺寸 hb=(1/71/15)lb (刚度要求) hblbn/4 (避免短梁) bb=(1/21/3.5)hb bb200mm (构造要求) bbbc/2 式中 lb、lbn分别为主梁的计算跨度和净跨度。 梁高也可以按下列经验公式估算: 两端无支托的梁,按弯矩(0
8、.60.8)M0来估算梁高; 两端有支托的梁,按弯矩(0.40.6)M0来估算梁高; M0按简支梁计算的跨中最大弯矩。,12,框架结构纵向连系梁截面高度: 可按hb=(1/141/18)lb确定(lb为连系梁计算跨度)。 (二)框架柱的截面尺寸 1、最小构造尺寸 矩形截面柱:hc/bc3; 抗震设计时:bc300mm; 非抗震设计时,bc250mm; bc(1/151/20)h; hc400mm。hc(1/151/20)h(h为层高)。 圆形截面柱:dc350mm。 2满足轴压比限制 轴压比:柱的平均轴向压应力与混凝土的轴心抗压强度fc的比值(或指柱考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积
9、和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值)。即 N=N/(Acfc),13,轴压比要求:N=N/(Acfc)N,N竖向静、活(考虑活荷载折减)荷载与地震作用组 合下的轴力; G荷载分项系数,可取G =1.25; 计入地震时轴力放大系数,6度设防:=1.0;7度设防:=1.051.1;8度设防:=1.11.15; S柱的负荷面积; w单位面积上的竖向荷载初估值,w=1014kN/m2; n柱计算截面以上的楼层数; N柱的轴压比限制值(pp162表6-4)。,AC柱的截面面积,Ac=bchc; bc、hc柱的截面高度和宽度;其 中宜bc250mm、hc400mm;,14,3避免出现短柱 Hc0/hc4
10、 式中 Hc0柱的净高。 当柱的净高与柱截面长边(高度)之比小于4时(Hc0/hc4) 容易发生剪切破坏, 4满足抗剪承载力的要求 无地震作用组合时:V0.25cfcbh0 有地震作用组合时:V(0.20cfcbh0)/RE c混凝土强度影响系数; RE截面承载力抗震调整系数。 (三)楼盖结构尺寸 框架的楼盖结构(楼板和楼面梁)的尺寸确定见表1、表2。,15,表1梁截面高度与跨度之比(hb/l) 表2楼板的厚度与跨度之比(t/l),16,五、结构计算简图(手算) 1.计算单元的确定 横向框架:一般取中间有代表性的一榀进行分析即可; 纵向框架:作用于纵向框架上的荷载则各不相同,必要时应分别进行计
11、算。,17,2.节点的简化 梁柱节点可简化为刚接节点、铰接节点和半铰节点: 现浇钢筋混凝土框架刚接节点; 装配式框架铰接节点或半铰节点(预埋钢板在其自身平面外的刚度很小,难以保证结构受力后梁柱间没有相对转动); 装配整体式框架刚接节点(这种节点的刚性不如现浇式框架好,节点处梁端的实际负弯矩要小于计算值)。 框架柱脚支座可分为固定支座和铰支座: 现浇钢筋混凝土柱固定支座; 预制柱杯形基础视构造措施不同分别简化为固定支座和铰支座。,18,3.跨度与层高的确定 跨度即取柱子轴线之间的距离(当上下层柱截面尺寸变化时,一般以最小截面的形心线来确定); 层高(框架柱的长度)即为相应的建筑层高,而底层柱的长
12、度则应从基础顶面算起。 为了简化计算,还可作如下规定: (1) 当框架横梁为坡度i1/8的斜梁时,可简化为水平直杆。 (2) 对于不等跨的框架;当各跨跨度相差不大于10时,可简化为等跨框架,计算跨度取原框架各跨跨度的平均值。 (3) 当框架横梁为有支托的加腋梁时,如Im/I4或hm/h1.6,则可不考虑支托的影响,而简化为无支托的等截面梁,Im、hm为支托端最高截面的惯性矩和高度,I,h为跨中等截面梁的截面惯性矩和高度。,19,4构件截面弯曲刚度的计算 对现浇楼盖,中框架取I=2I0,边框架取I=1.5I0; 对装配整体式楼盖,中框架取I=1.5I0,边框架取I=1.2I0;这里I0为矩形截面
13、梁的截面惯性矩。 对装配式楼盖,则按梁的实际截面计算I。 5荷载计算 竖向荷载按结构布置情况导算到承重框架梁上; 建筑物上的总水平荷载(风荷载和水平地震作用)则由变形协调条件,按柱的抗侧刚度分配。 计算荷载可作如下简化: (1)集中荷载的位置允许移动不超过1/20梁的跨度; (2)次梁传至主梁的集中荷载,按简支梁反力考虑; (3)沿框架高度分布作用的风荷载可以简化为框架节点荷载,而略去它对节间的局部弯曲作用。,20,5.0.2 剪力墙结构布置 一、原则 剪力墙是承受竖向荷载、水平地震作用和风荷载的主要受力构件: 1、剪力墙应沿结构的主要轴线布置: 当平面为矩形、T形、L形时,剪力墙沿纵横两个方
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