结构设计指导书

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第一部分结构计算

一、框架结构体系及其布置

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，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础。

1.2、框架结构种类

根据施工方法的不同，分为整体式、装配式和装配整体式三种。本次设计采用整体式框架结构。

1.3、框架结构布置

横向承重框架、纵向承重框架、纵横双向承重框架。

1.4变形缝的设置

1、沉降缝

设置沉降缝是为了避免地基不均匀沉降在房屋构件中引起裂缝。房屋扩建时，新建部分与原有建筑结合处也可设置沉降缝分开。沉降缝将建筑物从基础至屋顶全部分开，各部分能够自由沉降。

2、伸缩缝

设置伸缩缝是为了避免温度应力和混凝土收缩应力而使房屋产生裂缝。伸缩缝仅将上部结构从基础顶面断开，基础不断开。

3、防震缝

当房屋平面复杂、立面高差悬殊、各部分质量和刚度截然不同时，应设置防震缝。对有抗震设防要求的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应符合防震缝要求，并尽可能三缝合并设置。

1.5、结构布置应注意的几个原则

1、满足使用要求、尽可能的与建筑设计的划分一致。

2、柱网的布置应规则整齐且每个楼层的柱网尺寸应相同，构件类型应尽可能的少。

3、变形缝的设置应满足有关的规范要求。

4、满足施工简便、经济合理的要求。二、框架梁、柱截面尺寸

2.1梁、柱截面形状采用矩形、T型、圆形等截面形式。

2.2梁、柱截面尺寸：以矩形截面选择为例。

1、梁截面尺寸

一般取：h=(1/8～1/12)l，b=(1/2～1/3)h。

2、柱截面尺寸

柱截面高度可取：h＝(1/15～1/20)H，柱截面宽度可取：b=(1～2/3)h。

并按下述方法进行初步验算。

①框架柱承受竖向荷载为主时，可先按负荷面积估算出柱轴力，再按轴心受压柱验算。考虑到弯矩影响，适当将柱轴力乘以1.2～1.4的放大系数。

②

λ框架柱截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm。为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4。

3、梁截面惯性矩

I0——为梁矩形截面部分的截面惯性矩。

三、框架结构计算简图

3.1、平面计算单元

框架结构是一个由横向框架和纵向框架组成的空间结构。

c

f

N

A

λ

≥

3.2、计算简图

框架杆件用其轴线表示，杆件之间的连接用节点表示，杆件长度用节点之间的距离表示。

框架的计算跨度为框架柱轴线间的距离；框架柱的计算高度（除底层柱外）可取各层层高，底层柱一般取至基础顶面，当有整体刚度很大的地下室时，可取至地下室结构的顶部。

四、结构计算

4.1竖向荷载作用下框架结构的近似计算方法——分层法

1、计算假定

（1）、框架的侧移忽略不计，即不考虑框架侧移对内力的影响。

（2）、每层梁上的荷载对其他层梁、柱内力的影响忽略不计，仅考虑对本层梁、柱内力的影响。

2、计算要点

将多层框架沿高度分成若干单层无侧移的敞口框架，框架梁上作用的荷载、柱高及梁跨均与原结构相同。计算时，将各层梁及其上、下柱所组成的敞口框架作为一个独立计算单元，用弯矩分配法分层计算各榀敞口框架的杆端弯矩，由此求得的梁端弯矩即为其最后弯矩。因每一层柱属于上、下两层，所以每一层柱的最终弯矩需由上、下两层计算所得的弯矩值叠加得到。上、下层柱的弯矩叠加后，节点弯矩一般不会干衡，如果需要提高精度，可对不平衡弯矩再作一次弯矩分配，但不传递。

3、对计算假定引起误差的修正

①、除底层柱以外的其它各层柱的线刚度乘以修正系数0.9，据此来计算节点周围各杆件的弯矩分配系数；

②、杆端分配弯矩向远端传递时，底层柱和各层梁的传递系数仍按远端为固定支承取为1/2，其它各柱的传递系数考虑远端为弹性支承取为1/3。4、分层法的适用范围

①、节点梁柱线刚度比大②、结构与荷载沿高度分布比较均匀

4.2水平荷载作用下框架结构的计算方法（一）——反弯点法

适用范围：结构比较均匀，层数不多的多层框架；梁、柱线刚度比：∑i b / ∑i c ≥3

1、计算假定

（1）、确定各柱间的剪力分配时，认为梁的线刚度与柱的线刚度之比为无限大，各柱上下两端均不发生角位移；

（2）、确定各柱的反弯点位置时，认为除底层以外的其余各层柱，受力后上下两端的转角相同；

（3）、不考虑框架梁的轴向变形，同一层各节点水平位移相等。

2、同层各柱剪力分配

第i 层k 根柱的侧移刚度：∑==m k i ik V V

1 （4.2.1） 层间水平力平衡方程：

212h i d c ik = （4.2.2）

第i 层各柱柱端相对侧移均为△i ，按照侧移刚度的定义， i ik ik d V ∆= （4.2.3）

i m k ik V d

=∆∑=1 （4.2.4）

i m k ik V d

∑==∆11

（4.2.5）

i m k ik ik

ik V d

d V ∑==1 （4.2.6）

由此得到：各层的层间总剪力按各柱侧移刚度在该层侧移刚度所占比例分配到各柱。

3、柱中反弯点位置

柱的反弯点高度yh 为反弯点至柱下端的距离，y 为反弯点高度与柱高的比值，h 为柱高。由假定可确定柱的反弯点高度：

对于上部各层柱：反弯点位于柱的中点处，y =1/2；对于底层柱：反弯点偏离中点向上，可取y =2/3。

4、框架梁柱内力

（1）、柱端弯矩

柱下端弯矩：h y V M ik d ik = （4.2.7）

柱上端弯矩：h

y V M ik u ik )1(-= （4.2.8）

（2）、梁端弯矩梁端弯矩之和等于柱端弯矩之和，节点左右梁端弯矩大小按其线刚度之比分配。

（3）、梁端剪力 （4）

节点左右梁端剪力之和即为柱的层间轴力。

()

∑-=n i r ib

l ib ik V V N