高层建筑结构-框架结构设计
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高层框架结构设计
1 Vc ≤ 0.2β c f c bh0 γ RE
(6-47)
剪跨比不大于2的柱
1 Vc ≤ 0.15β c f c bh0 γ RE
式中
(6-48)
Vc —框架柱的剪力设计值； f c —混凝土轴心抗压强度设计值； b、h0 —柱截面宽度和截面有效高度； γ RE —承载力抗震调整系数为0.85； β c — 当 ≤ C50 时 ，c 取 1.0 ， C80 时 ， β c 取 0.8 ； β C50~C80时取其内插值。 如果不满足公式(6-46)至(6-48)时，应增大柱截面或提高 混凝土强度等级。
有地震作用组合时柱所需截面面积为：
Ac ≥ µ N fc N
(6-44)
其中 f c 为混凝土轴心抗压强度设计值， µ N 为柱轴压比限值 见表。 当不能满足公式(6-42)、(6-44)时，应增大柱截面或提高 混凝土强度等级。 3. 柱截面尺寸：非抗震设计时，不宜小于250mm,抗震设计 时不宜小于300mm;圆柱截面直径不宜小于350mm;柱剪跨比宜 大于2；柱截面高宽比不宜大于3。
1 V ≤ (0.2β c f c bh0 ) γ RE
(6-36)
(6-37)
跨高比不大于2.5的梁
1 V ≤ (0.15β c f c bh0 ) γ RE
(6-38)
式中
Vb — —框架梁的剪力设计值； f c —混凝土轴心抗压强度设计值； b、h0 —梁截面宽度和有效高度； γ RE —承载力抗震调整系数为0.85； β c —混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不大于
M ∑ —节点左、右梁端面逆时针或顺时针
b
方向组合弯矩设计值之和。节点左、右梁端均为负 弯矩时绝对值较小一端的弯矩应取零；
建筑结构设计中框架结构设计的应用
建筑结构设计中框架结构设计的应用
框架结构是建筑结构设计中常见的一种设计形式，它通过构件之间的相互连接而形成一个稳定的整体。
框架结构具有以下应用：
1. 高层建筑：框架结构在高层建筑中得到广泛应用。
高层建筑的框架结构通常由纵向的柱子和横向的梁构成，柱子负责承重，将荷载传递到地基上，梁则起到连接和稳定的作用。
框架结构能够确保高层建筑的整体稳定性和安全性。
2. 建筑群体：框架结构也可以用于建筑群体中，例如商业综合体、办公楼、住宅小区等。
通过采用框架结构，可以将各个建筑之间进行连通，形成一个整体的群体。
框架结构还可以为群体中的建筑提供稳定的支撑和保护。
3. 桥梁：框架结构在桥梁设计中也有广泛的应用。
桥梁的主要功能是承载车辆和行人的重量并跨越水体、河谷等障碍物。
桥梁的框架结构可以通过合理的布置和连接来保证桥梁的稳定性和承载能力。
4. 大跨度结构：框架结构还常被用于大跨度结构的设计中，例如体育馆、展览馆、机场候机楼等。
大跨度结构需要能够承担较大的荷载和提供较大的空间，而框架结构能够提供稳定的支撑同时充分利用空间。
5. 工业建筑：框架结构在工业建筑中也得到广泛应用，例如工厂、仓库等。
工业建筑通常需要具备较大的空间，能够容纳大型设备和储存物品。
框架结构可以提供稳定的支撑，以满足工业建筑的需求。
框架结构是建筑结构设计中常见的一种设计形式，它在各个领域都有广泛的应用。
通过合理的布置和连接，框架结构能够提供建筑的稳定性和安全性，同时充分利用空间，满足建筑的功能需求。
高层建筑结构框架结构
高层建筑结构框架结构在现代化的城市中，高层建筑如雨后春笋般拔地而起，成为城市天际线的重要组成部分。
而框架结构作为高层建筑中常见的结构形式之一，发挥着至关重要的作用。
框架结构，简单来说，就是由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成，构成承重体系的结构。
这种结构形式具有诸多优点。
首先，框架结构能够提供较大的室内空间，布局较为灵活。
这对于商业建筑和办公楼来说，尤为重要。
可以根据不同的使用需求，自由分隔空间，满足多样化的功能要求。
比如，商场可以根据不同的商品类别和品牌，灵活划分店铺区域；办公室可以根据不同的部门和工作流程，合理安排办公空间。
其次，框架结构在抗震性能方面表现出色。
当地震发生时，框架结构能够通过梁和柱的变形，吸收和分散地震能量，从而减少建筑物的损坏程度，保障人员的生命安全。
这是因为框架结构的梁柱节点具有一定的转动能力，能够在一定程度上适应地震引起的变形。
再者，框架结构的施工相对较为简便。
预制构件可以在工厂中进行生产，然后运输到施工现场进行组装，这样不仅可以提高施工效率，还能保证构件的质量。
同时，施工现场的作业量相对较少，有利于减少施工对周围环境的影响。
然而，框架结构也并非完美无缺。
它在水平荷载作用下，侧向刚度相对较小。
这意味着在风荷载或者地震作用下，建筑物可能会产生较大的侧向位移。
为了弥补这一不足，通常需要采取一些加强措施，如设置剪力墙、增加柱的截面尺寸等。
在设计框架结构的高层建筑时，需要考虑众多因素。
结构的安全性是首要的。
这包括对各种荷载的准确计算，如风荷载、地震荷载、恒载和活载等。
设计师需要根据建筑物所在的地区、高度、使用功能等，合理确定荷载取值，并进行结构分析和计算，确保结构在各种工况下都能够安全可靠地工作。
同时，结构的经济性也是不容忽视的一个方面。
在满足安全性的前提下，要尽量优化结构设计，减少材料的用量，降低工程造价。
例如，通过合理选择梁柱的截面尺寸和配筋，既能保证结构的强度和刚度要求，又能节约材料成本。
高层建筑结构设计 第04章 高层框架结构内力计算
4.2 竖向荷载作用下的内力计算
一、分层法 1．竖向荷载作用下框架结构的受力特点及内力计算
假定 （1）不考虑框架结构的侧移对其内力的影响； （2）每层梁上的荷载仅对本层梁及其上、下柱的内
力产生影响，对其他各层梁、柱内力的影响可忽 略不计。 应当指出，上述假定中所指的内力不包括柱轴力， 因为各层柱的轴力对下部均有较大影响，不能忽 略。
M EH
FQHE
h2 2
3.42kN
3.3 m 2
5.64
kN m
（反弯点位于h/2处）
M EB
FQBE
h1 3
10kN
• 柱截面尺寸
框架柱的截面形式常为矩形或正方形。 有时由于 建筑上的需要， 也可设计成圆形、 八角形、 Ｔ 形、 Ｌ 形、十字形等， 其中 Ｔ 形、 Ｌ 形、十 字形也称异形柱。构件的尺寸一般凭经验确定。 如果选取不恰当， 就无法满足承载力或变形限值 的要求， 造成设计返工。确定构件尺寸时， 首先 要满足构造要求， 并参照过去的经验初步选定尺 寸， 然后再进行承载力的估算， 并验算有关尺寸 限值。
9.53 3.79 12.77 3.79
1.61
2.固端弯矩
下柱 3.79 3.79 1.61 7.11 4.84 3.64
相对线刚 度总和 左梁 11.42 0.000 21.63 0.353 11.82 0.864 20.43 0.000 30.93 0.308 18.02 0.709
分配系数 右梁 上柱 0.668 0.000 0.472 0.000 0.000 0.000 0.466 0.185 0.413 0.123 0.000 0.089
高层建筑结构设计-第6章-框架结构设计
高层建筑结构设计 广西大学土木建筑工程学院 贺盛
6.1 框架结构抗震设计概念
4、 一般部位构件破坏优于关键部位节点破坏
在往复的地震作用下，框架结构部分构件的受力不利，且其破坏 后会对结构的承载力能力产生较大削弱，故须对这些关键部位构件进 行加强。
强关键弱一般是指柱底层嵌固端、角柱、转换柱等关键构件的承 载力及抗震构造措施应强于一般构件。
强柱弱梁是指同一梁柱节点处，上下柱端在轴压力作用下，顺时 针或逆时针方向实际受弯承载力之和，须大于左右梁端截面相应方向 实际受弯承载力之和。
高层建筑结构设计 广西大学土木建筑工程学院 贺盛
6.1 框架结构抗震设计概念
2、 弯曲破坏优于剪切破坏
弯曲破坏为延性破坏，滞回曲线的捏拢现象不严重，构件的耗能 能力大；剪切破坏为脆性破坏，延性小，构件的耗能能力差。
强剪弱弯是指梁或柱的实际受剪承载力，分别大于其实际受弯承 载力对应的剪力设计值。
高层建筑结构设计 广西大学土木建筑工程学院 贺盛
6.1 框架结构抗震设计概念
3、 构件破坏优于节点破坏 核心区为连接梁与柱的关键部位，在往复地震作用下，核心区的
破坏为剪切破坏。
强节点弱构件是指节点的实际受剪承载力，大于其左右梁端截面 相应方向实际受剪承载力之和。
1、 框架梁的箍筋与延性
震害及试验研究表明，框架梁的破坏主要集中在1~2倍梁高的梁端塑性铰 区范围内。在这些塑性铰区内，既有竖向裂缝，又有斜裂缝，剪力主要靠箍筋 及纵筋销键作用进行传递。
为了使梁端塑性区有较大的延性，同时防止梁端混凝土压溃前受压钢筋过 早压屈，应在梁端加密箍筋，形成箍筋加密区。
梁端加密区箍筋应该按强剪弱弯的原则确定箍筋量，同时满足抗震构造要 求。
【例6.2-1】
6.1 框架结构抗震设计概念
4、 一般部位构件破坏优于关键部位节点破坏
在往复的地震作用下，框架结构部分构件的受力不利，且其破坏 后会对结构的承载力能力产生较大削弱，故须对这些关键部位构件进 行加强。
强关键弱一般是指柱底层嵌固端、角柱、转换柱等关键构件的承 载力及抗震构造措施应强于一般构件。
强柱弱梁是指同一梁柱节点处，上下柱端在轴压力作用下，顺时 针或逆时针方向实际受弯承载力之和，须大于左右梁端截面相应方向 实际受弯承载力之和。
高层建筑结构设计 广西大学土木建筑工程学院 贺盛
6.1 框架结构抗震设计概念
2、 弯曲破坏优于剪切破坏
弯曲破坏为延性破坏，滞回曲线的捏拢现象不严重，构件的耗能 能力大；剪切破坏为脆性破坏，延性小，构件的耗能能力差。
强剪弱弯是指梁或柱的实际受剪承载力，分别大于其实际受弯承 载力对应的剪力设计值。
高层建筑结构设计 广西大学土木建筑工程学院 贺盛
6.1 框架结构抗震设计概念
3、 构件破坏优于节点破坏 核心区为连接梁与柱的关键部位，在往复地震作用下，核心区的
破坏为剪切破坏。
强节点弱构件是指节点的实际受剪承载力，大于其左右梁端截面 相应方向实际受剪承载力之和。
1、 框架梁的箍筋与延性
震害及试验研究表明，框架梁的破坏主要集中在1~2倍梁高的梁端塑性铰 区范围内。在这些塑性铰区内，既有竖向裂缝，又有斜裂缝，剪力主要靠箍筋 及纵筋销键作用进行传递。
为了使梁端塑性区有较大的延性，同时防止梁端混凝土压溃前受压钢筋过 早压屈，应在梁端加密箍筋，形成箍筋加密区。
梁端加密区箍筋应该按强剪弱弯的原则确定箍筋量，同时满足抗震构造要 求。
【例6.2-1】
高层建筑结构框架结构设计与施工教学设计
五、教学环境及资源准备
1、中国建筑工业出版社《高层建筑结构》 2、为本课专门制作的教学课件和讲义 3、多媒体教室。 4、建筑结构施工现场，框架主体结构已成型。
六、教学过程
教学过程 课前 准备
理论课堂教学
教师活动
学生活动
设计意图及资源准备
依据教材内容设计理
学生分组,根据教材 让学生对教学内容有初步了
论课堂教学,结合《高层 《高层建筑结构》和《高 解,学生带着问题去探索学
表格式教学设计
教学设计方案
案例名称 框架结构设计与施工教学设计
科目
高层建筑结构 教学对象 土木 18 级 编制者 马超
课时
四课时
基于项目式教学的《高层建筑结构》教学范式 资助项目
改革
一、教材内容分析
教材选用钱稼茹《高层建筑结构》和中国建筑工业出版社的《高层建筑施工》。其中，选择教材 中与施工现场学习场景关联度大的内容，除了依据教材进行理论学习之外，还会到施工现场结合现 场的结构场景实地观摩演练，加深学习效果。内容选择：钱稼茹《高层建筑结构》结构体系章节、 设计要求一章、钢筋混凝土框架设计。中国建筑工业出版社的《高层建筑施工》的施工测量和高程 控制、垂直运输施工机施工用脚手架。教材内容在引入时候只有一些图片，然后引入复杂的计算。 学生在学习时候还没有了解和概念性的认知，就学习相关内容的计算设计，学生学习起来吃力也达 不到好的效果。
情 品味框架结构的设计要求和整体设计 8642
感 布置。
3
态 熟悉框架结构施工建造过程
10 8 5 3
度 品味框架结构的设计理论，学习内力计 8642
算和截面设计方法。
课堂调查：书面写出你在学习本节课时所遇到的 8642
1、中国建筑工业出版社《高层建筑结构》 2、为本课专门制作的教学课件和讲义 3、多媒体教室。 4、建筑结构施工现场，框架主体结构已成型。
六、教学过程
教学过程 课前 准备
理论课堂教学
教师活动
学生活动
设计意图及资源准备
依据教材内容设计理
学生分组,根据教材 让学生对教学内容有初步了
论课堂教学,结合《高层 《高层建筑结构》和《高 解,学生带着问题去探索学
表格式教学设计
教学设计方案
案例名称 框架结构设计与施工教学设计
科目
高层建筑结构 教学对象 土木 18 级 编制者 马超
课时
四课时
基于项目式教学的《高层建筑结构》教学范式 资助项目
改革
一、教材内容分析
教材选用钱稼茹《高层建筑结构》和中国建筑工业出版社的《高层建筑施工》。其中，选择教材 中与施工现场学习场景关联度大的内容，除了依据教材进行理论学习之外，还会到施工现场结合现 场的结构场景实地观摩演练，加深学习效果。内容选择：钱稼茹《高层建筑结构》结构体系章节、 设计要求一章、钢筋混凝土框架设计。中国建筑工业出版社的《高层建筑施工》的施工测量和高程 控制、垂直运输施工机施工用脚手架。教材内容在引入时候只有一些图片，然后引入复杂的计算。 学生在学习时候还没有了解和概念性的认知，就学习相关内容的计算设计，学生学习起来吃力也达 不到好的效果。
情 品味框架结构的设计要求和整体设计 8642
感 布置。
3
态 熟悉框架结构施工建造过程
10 8 5 3
度 品味框架结构的设计理论，学习内力计 8642
算和截面设计方法。
课堂调查：书面写出你在学习本节课时所遇到的 8642
高层建筑结构设计(共44张PPT)
高层建筑结构设计(共44张 PPT)
• 高层建筑结构设计概述 • 高层建筑结构体系与选型 • 高层建筑结构荷载与效应 • 高层建筑结构分析与设计 • 高层建筑结构抗震设计 • 高层建筑结构抗风设计 • 高层建筑结构施工图绘制与审查
01
高层建筑结构设计概述
高层建筑定义与特点
高层建筑定义
一般指高度超过一定层数或高度 的建筑物，具体标准因国家和地 区而异。
。
可变荷载
包括楼面活荷载、屋面活荷载、雪 荷载、风荷载、吊车荷载等，是随 时间变化的荷载。
偶然荷载
包括地震作用、爆炸力、撞击力等 ，是偶然事件引起的荷载。
水平荷载与效应
风荷载
高层建筑受到的风荷载较大，需要考虑风压高度变化系数、风荷 载体型系数等。
地震作用
地震时地面运动对结构产生的水平惯性力，需要考虑地震烈度、 场地类别、结构自振周期等因素。
适用范围
剪力墙结构的房屋高度一 般不超过100m。
框架-剪力墙结构体系
优点
适用范围
框架结构布置灵活，可以获得较大的 空间；剪力墙结构抗侧力刚度大，整 体性好，两者结合可以取长补短。
框架-剪力墙结构的房屋高度一般不超 过150m。
缺点
框架和剪力墙的变形性能相差较大， 在地震作用下，两者的受力情况较难 协调。
通过改变结构刚度、阻尼、质量分布等方式，优化高层建筑结构的抗风
性能。
03
结构抗风设计流程
阐述高层建筑结构抗风设计的流程，包括初步设计、详细设计、施工图
设计等阶段。
风振舒适度控制标准与方法
风振舒适度评价标准
介绍国内外关于高层建筑风振舒适度的评价标准，如加速度限值、位移限值等。
风振舒适度控制方法
• 高层建筑结构设计概述 • 高层建筑结构体系与选型 • 高层建筑结构荷载与效应 • 高层建筑结构分析与设计 • 高层建筑结构抗震设计 • 高层建筑结构抗风设计 • 高层建筑结构施工图绘制与审查
01
高层建筑结构设计概述
高层建筑定义与特点
高层建筑定义
一般指高度超过一定层数或高度 的建筑物，具体标准因国家和地 区而异。
。
可变荷载
包括楼面活荷载、屋面活荷载、雪 荷载、风荷载、吊车荷载等，是随 时间变化的荷载。
偶然荷载
包括地震作用、爆炸力、撞击力等 ，是偶然事件引起的荷载。
水平荷载与效应
风荷载
高层建筑受到的风荷载较大，需要考虑风压高度变化系数、风荷 载体型系数等。
地震作用
地震时地面运动对结构产生的水平惯性力，需要考虑地震烈度、 场地类别、结构自振周期等因素。
适用范围
剪力墙结构的房屋高度一 般不超过100m。
框架-剪力墙结构体系
优点
适用范围
框架结构布置灵活，可以获得较大的 空间；剪力墙结构抗侧力刚度大，整 体性好，两者结合可以取长补短。
框架-剪力墙结构的房屋高度一般不超 过150m。
缺点
框架和剪力墙的变形性能相差较大， 在地震作用下，两者的受力情况较难 协调。
通过改变结构刚度、阻尼、质量分布等方式，优化高层建筑结构的抗风
性能。
03
结构抗风设计流程
阐述高层建筑结构抗风设计的流程，包括初步设计、详细设计、施工图
设计等阶段。
风振舒适度控制标准与方法
风振舒适度评价标准
介绍国内外关于高层建筑风振舒适度的评价标准，如加速度限值、位移限值等。
风振舒适度控制方法
高层结构设计第5章 框架结构设计(新规范)
2014-11-16
30
计算方法 1、柱的抗侧移刚度D值——修正抗侧刚度的计算 水平荷载作用下，框架不仅有侧移，且各结点有转角，设 杆端有相对位移 ，转角 1 、 2 ，转角位移方程为：
12ic 6ic V 2 ( 1 2 ) h h
2014-11-16
31
令
D
V
（D值的物理意义同d相同——单位位移下柱的剪力） D值计算假定： （1）各层层高相等； （2）各层梁柱节点转角相等； （3）各层层间位移相等
2014-11-16
32
i1
θ3
3
i2
ic
i1
θ2
h
取中间节点i为隔离体， 由平衡条件 M 0 可得
2
i2 h
(4 4 2 2)ic (4 2)i1 (4 2)i2 (6 6)ic
2014-11-16
40
<c2>上下层高度变化时的反弯点高度比修正值y3 令下层层高/本层层高＝h上/h＝ 3 ——y3 3 >1——y3为负值，反弯点下移 3 <1——y3为正值，反弯点上移 说明：底层柱不考虑y2修正 柱反弯点高度比：
y yn y1 y2 y3
2014-11-16
2014-11-16 19
弯矩图
2014-11-16
20
二、 水平荷载作用下内力近似计算方法— —反弯点法
1、反弯点法的基本假定 水平荷载：风力、地震作用 条件：梁的线刚度与柱的线刚度比≥3 假定： (1) 梁的刚度无限大； (2) 忽略柱的轴向变形； (3) 假定同一楼层中各柱端的侧移相等，节点转角为0 (4) 假定上层柱子的反弯点在中点 (5) 底层柱子的反弯点在距底端2h/3
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传递系数修正
高层建筑结构-框架结构设计
➢ 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。
i'k
1 2
' ik
1 2
iik iik
(i)
…3-9
高层建筑结构-框架结构设计
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，
平衡弯矩同时进行分配并向远端传递，传递系数仍 为1/2； ➢ 进行两次分配后结束（仅传递一次，但分配两次）；
高层建筑结构-框架结构设计
水平荷载作用下的框架结构内力计算 反弯点法
➢ 适用于梁柱线刚度比不小于3的框架结构； ➢ 常用于在初步设计中估算梁和柱在水平荷载作用
下的弯矩值。
高层建筑结构-框架结构设计
高层建筑结构-框架结构设计
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。
高层建筑结构-框架结构设计
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。
高层建筑结构-框架结构设计
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。
高层建筑结构-框架结构设计
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。
高层建筑结构-框架结构设计
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
高层建筑结构-框架结构设计
计算简图
l01
l02
实际结构
计算简图
高层建筑结构-框架结构设计
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
高层建筑结构-框架结构设计
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。
高层建筑结构-框架结构设计
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。
分层法计算示意图
高层建筑结构-框架结构设计
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。
线刚度修正
高层建筑结构-框架结构设计
➢ 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；
EIci—— 第i根柱的刚度； hi —— 第i根柱的柱高。
高层建筑结构-框架结构设计
以三层框架为例，用反弯点法计算水平荷载作 用下框架的内力。 顶层
X 0 V31V32V33 F3
V31 D31Δ3 V32 D32Δ3 V33 D33Δ3
3
D31
F3 D32
D3
3
F3
3
D31
j1
因此各柱的剪力为：
每一节点经过二次分配就足够了； ➢ 采用弯矩分配法的计算过程中，柱传递系数取1/3，
但对底层仍取1/2； ➢ 梁的弯矩为最后弯矩，柱的弯矩为上下层取代数和； ➢ 若节点处不平衡弯矩较大，在分配一次。
高层建筑结构-框架结构设计
弯矩二次分配法
➢ 首先计算框架各构件的刚度和分配系数； ➢ 计算框架各层梁端在竖向荷载作用下的固端弯矩； ➢ 计算框架各节点的不平衡弯矩，并将每一节点的不
框架结构设计
高层建筑结构-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。
高层建筑结构-框架结构设计
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
高层建筑结构-框架结构设计
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
V3 j
D3 j
3
F3
D3 j
j1
…3-17 …3-18
高层建筑结构-框架结构设计
第二层
各柱的剪力为：
V2 j
D2 j
3
F3 F2
D2 j
j1
…3-19
高层建筑结构-框架结构设计
第一层
各柱的剪力为：
V1j
D1j
3
F3 F2 F1
D1j
j1
…3-20
高层建筑结构-பைடு நூலகம்架结构设计
（1）反弯点位置 弯矩为零的点（反弯点）的位置按下图取值（以
EI梁=∞为前题）。
反弯点位置图
高层建筑结构-框架结构设计
（2）反弯点处的剪力计算 柱的剪力按同层柱的抗侧移刚度之比分配。柱的
抗侧移刚度为：
Di 6EIci hi2
Di
12EIci hi3
…3-16
Di 12EcIi hi3 6EIci hi2
高层建筑结构-框架结构设计
➢ 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。
i'k
1 2
' ik
1 2
iik iik
(i)
…3-9
高层建筑结构-框架结构设计
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，
平衡弯矩同时进行分配并向远端传递，传递系数仍 为1/2； ➢ 进行两次分配后结束（仅传递一次，但分配两次）；
高层建筑结构-框架结构设计
水平荷载作用下的框架结构内力计算 反弯点法
➢ 适用于梁柱线刚度比不小于3的框架结构； ➢ 常用于在初步设计中估算梁和柱在水平荷载作用
下的弯矩值。
高层建筑结构-框架结构设计
高层建筑结构-框架结构设计
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。
高层建筑结构-框架结构设计
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。
高层建筑结构-框架结构设计
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。
高层建筑结构-框架结构设计
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。
高层建筑结构-框架结构设计
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
高层建筑结构-框架结构设计
计算简图
l01
l02
实际结构
计算简图
高层建筑结构-框架结构设计
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
高层建筑结构-框架结构设计
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。
高层建筑结构-框架结构设计
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。
分层法计算示意图
高层建筑结构-框架结构设计
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。
线刚度修正
高层建筑结构-框架结构设计
➢ 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；
EIci—— 第i根柱的刚度； hi —— 第i根柱的柱高。
高层建筑结构-框架结构设计
以三层框架为例，用反弯点法计算水平荷载作 用下框架的内力。 顶层
X 0 V31V32V33 F3
V31 D31Δ3 V32 D32Δ3 V33 D33Δ3
3
D31
F3 D32
D3
3
F3
3
D31
j1
因此各柱的剪力为：
每一节点经过二次分配就足够了； ➢ 采用弯矩分配法的计算过程中，柱传递系数取1/3，
但对底层仍取1/2； ➢ 梁的弯矩为最后弯矩，柱的弯矩为上下层取代数和； ➢ 若节点处不平衡弯矩较大，在分配一次。
高层建筑结构-框架结构设计
弯矩二次分配法
➢ 首先计算框架各构件的刚度和分配系数； ➢ 计算框架各层梁端在竖向荷载作用下的固端弯矩； ➢ 计算框架各节点的不平衡弯矩，并将每一节点的不
框架结构设计
高层建筑结构-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。
高层建筑结构-框架结构设计
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
高层建筑结构-框架结构设计
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
V3 j
D3 j
3
F3
D3 j
j1
…3-17 …3-18
高层建筑结构-框架结构设计
第二层
各柱的剪力为：
V2 j
D2 j
3
F3 F2
D2 j
j1
…3-19
高层建筑结构-框架结构设计
第一层
各柱的剪力为：
V1j
D1j
3
F3 F2 F1
D1j
j1
…3-20
高层建筑结构-பைடு நூலகம்架结构设计
（1）反弯点位置 弯矩为零的点（反弯点）的位置按下图取值（以
EI梁=∞为前题）。
反弯点位置图
高层建筑结构-框架结构设计
（2）反弯点处的剪力计算 柱的剪力按同层柱的抗侧移刚度之比分配。柱的
抗侧移刚度为：
Di 6EIci hi2
Di
12EIci hi3
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Di 12EcIi hi3 6EIci hi2