《框架结构设计》课件

框架结构设计主讲工程结构学院课程编号ARCH-3025年春季学期2025课程概述基本原理规范标准框架结构力学基础国家设计规范要求结构体系荷载分析各类框架结构分类计算方法与流程学习目标掌握基本理论框架结构设计理论基础熟悉计算方法框架分析与计算技能独立设计能力完成中小型框架设计抗震设计掌握抗震技术要点第一部分框架结构基础知识框架结构概念梁柱受力体系的基本组成历史发展从传统到现代的演变分类系统多种框架结构类型应用范围框架结构适用建筑类型框架结构定义与特点梁柱受力体系节点刚性连接侧向刚度垂直荷载与水平力传有效传递弯矩保证整体稳定性递空间灵活性布局自由度高框架结构的发展历史早期木框架现代高层框架传统木构建筑框架体系技术与材料的革新1234钢筋混凝土框架新型框架技术世纪初的重大发明当前创新与发展趋势20框架结构分类按材料分类按层数分类钢筋混凝土、钢、木、组合单层、多层、高层按设计理念按抗侧力体系刚性、柔性、半刚性纯框架、框架剪力墙、筒体框架结构适用范围广泛应用于公共建筑、住宅、工业与特殊建筑框架结构优缺点分析优点缺点抗震特点布局灵活侧向刚度较弱变形能力强•••空间开敞材料用量大延性好•••施工便捷高度受限能量耗散大•••第二部分荷载与作用分析荷载类型恒载、活载、风载、地震荷载计算规范与方法特殊作用地震与风作用荷载组合设计内力确定荷载类型与组合恒荷载结构自重、装修、设备活荷载使用荷载、人群荷载风荷载基本风压、风振系数地震作用设计地震分组、特征周期结构荷载计算方法50009规范代号《建筑结构荷载规范》

1.35恒载系数标准值转设计值

2.0-

5.0活载范围典型楼层kN/m²2分析方法振型分解、时程分析地震作用下的框架结构响应风荷载对框架的影响风压计算基本风压法影响因素高度、地形、地貌结构变形侧向位移控制风振控制减振措施设计荷载组合与设计内力组合类型表达式应用场景基本组合恒载活载承载能力极限状态

1.35+

1.4频遇组合恒载活载正常使用极限状态+

0.7地震组合恒载活载地地震作用下验算+

0.5+震作用第三部分框架结构分析方法节点分析基本理论刚接与铰接处理弹性与塑性分析平面分析简化计算方法软件应用空间分析计算机辅助分析三维框架计算框架分析基本理论弹性理论塑性理论分析方法线性变形假定材料非线性位移法未知位移小变形理论屈服后行为力法未知力胡克定律适用塑性铰概念静力与动力分析框架节点类型与分析刚接节点铰接节点半刚性节点完全传递弯矩不传递弯矩部分传递弯矩平面框架分析方法值法D计算刚度系数值D列写平衡方程位移法确定自由度建立刚度方程简化计算等效刚度法近似分析法内力分析确定弯矩包络识别受力规律空间框架分析方法刚度矩阵过渡方法12自由度节点刚度矩阵平面到空间的转换6简化技术偏心分析34简化自由度减少计算量处理空间偏心效应计算机辅助分析技术专业结构分析软件有限元分析、模型建立、结果验证第四部分框架构件设计整体设计框架体系布置梁设计梁配筋与验算柱设计柱尺寸与配筋节点设计核心区设计基础与楼板基础与楼板设计框架梁设计受力分析正弯矩、负弯矩区配筋计算配筋率1%-3%抗震设计强柱弱梁原则构造加强梁端加强区框架柱设计

0.5-

0.9轴压比控制范围值1-6%配筋率纵向钢筋配筋率6-8d箍筋间距为纵筋直径d2验算方式小偏心与大偏心框架节点区设计剪力验算配筋设计节点剪力计算通过区钢筋布置受力分析构造措施应力集中区核心区加强3基础与连接设计独立基础筏板基础桩基础柱下独立基础整体性好承载力高楼板体系设计楼板类型适用跨度板厚范围特点现浇板整体性好3-6m100-120mm空心板自重轻4-9m150-200mm叠合板施工快4-8m120-180mm第五部分框架抗震设计设计原则构造措施多道防线设计理念抗震等级与构造强柱弱梁关键部位加强梁柱设计节点设计梁端塑性铰控制核心区抗震设计柱剪压比验算节点区域加强框架结构抗震设计原则多道防线强柱弱梁性能目标多级保护设计理念优先保证柱不破坏三水准抗震设防延性设计塑性铰控制耗能抗震等级与构造措施框架梁抗震设计塑性铰设计加密箍筋锚固要求梁端控制开裂范围加密伸入长度••

1.5h•≥12d合理延性变形间距避开接头区域••≤100mm•耗能能力保证弯钩梁端全锚固••135°•框架柱抗震设计剪压比验算控制在范围

0.55-

0.7防止脆性破坏约束构件边缘构件加强配筋提高延性性能箍筋设计箍筋间距控制加密区布置要求配筋比一级抗震区≥

1.2%四级抗震区≥

0.6%框架节点抗震设计剪力验算节点剪力强度设计核心区配筋2水平加密箍筋布置锚固要求穿过节点锚固构造实例与验证节点设计验算实例第六部分特殊框架结构系统框架剪力墙双重抗侧力系统框架筒体高层建筑主要体系框架支撑增加侧向刚度组合框架钢混凝土混合体系-框架剪力墙结构协同工作机制结构特点框架剪力墙协同原理适用高度更高-内力分配机制侧向刚度大幅提高经济指标较优墙承担大部分侧向力框架提供附加抗侧刚度框架筒体结构结构特点刚度比2外框架形成筒体筒体内框架刚度配比-抗侧性能应用范围出色的抗风抗震性能适用超高层建筑4框架支撑结构形支撑形支撑形支撑K XV支撑交于柱中点交叉对角支撑支撑交于梁中点钢混凝土组合框架-组合柱型钢混凝土柱设计组合梁钢梁与混凝土协同工作节点设计刚接节点构造要点计算方法组合效应验算预制装配式框架构件设计连接节点标准化预制件干式与湿式连接施工工艺整体性装配化施工流程3结构整体性保证第七部分框架结构施工与质量控制施工技术质量控制模板、钢筋、混凝土工艺关键控制点与要求检测评估结构检测与性能评估框架结构施工技术施工关键技术模板支撑系统、钢筋绑扎、混凝土浇筑、施工缝处理框架结构质量控制25-35C30-C40保护层混凝土强度钢筋保护层厚度常用强度等级mm53关键点检测方法框架节点质控重点无损检测技术应用框架结构检测与评估检测阶段现场勘察与仪器检测性能评估建立评估指标体系病害诊断识别结构病害成因报告编制评估报告关键内容第八部分工程实例分析案例分析多类型框架结构实例1多层框架中低层办公楼设计高层框架框架剪力墙混合结构大跨框架工业厂房设计加固与新技术抗震加固与创新应用多层框架结构案例项目概况设计参数关键设计点层办公楼框架结构活荷载柱网布置

52.5kN/m²8m×8m总高度抗震设防烈度度框架梁高度18m7600mm标准层混凝土强度框架柱尺寸

3.6m C30500×500mm高层框架结构案例大跨度框架结构案例设计参数屋盖系统大跨梁设计米跨度工业厂房轻型钢屋架设计变截面预应力梁18稳定性控制侧向支撑布置抗震加固框架案例性能评估加固方案碳纤维加固抗震能力不足，需加固增设剪力墙、框架包覆梁柱节点区包裹加强新技术在框架结构中的应用技术BIM三维建模与碰撞检查全过程信息管理性能化设计基于性能目标的设计方法多水准设防理念减隔震技术橡胶支座隔震设计阻尼器减震应用绿色节能高性能混凝土应用装配式技术推广总结与展望关键环节设计计算、构造详图常见问题荷载取值、节点设计发展趋势高强材料、智能结构创新方向新型节点、绿色框架。