1、第 13 章鋼筋混凝土多層框架結構常見問題解答1什么是框架結構？框架結構的特點如何？答：框架結構是一種由梁和柱以剛接或鉸接相連接成承重體系的房屋建筑結構框架結構的特點是：建筑平面布置靈活，可以形成較大的使用空間以滿足車間、餐廳、實驗室、會議室、營業(yè)室等要求。框架結構的組成簡單， 只有框架柱和框架梁兩種基本構件組成，便于構件的標準化、定性化，可以采用裝配式結構也可以采用現(xiàn)澆式結構。框架結構廣泛在多高層建筑中應用，它的特點是建筑平面布置靈活，可以形成較大的使用空間以滿足車間、餐廳、實驗室、會議室、營業(yè)室等要求。框架結構的組成簡單，只有框架柱和框架梁兩種基本構件組成， 便于構件的標準化、 定性化，

2、可以采用裝配式結構也可以采用現(xiàn)澆式結構。2框架柱常用的柱網(wǎng)尺寸和空間高度的范圍如何？答：框架柱常用的柱網(wǎng)尺寸和空間高度的范圍：民用框架結構房屋常用的柱網(wǎng)尺寸一般在69 米之間，工業(yè)建筑的柱網(wǎng)尺寸一般在612 米之間。房屋使用中的空間高度要求層高決定了柱的高度，民用框架結構房屋的層高一般在 36 米之間；工業(yè)建筑的層高一般在46 米之間。3框架承重體系按結構體系承受和傳遞豎向荷載的方式不同可劃分為哪三種類型？各有什么特點？答：框架承重體系按結構體系承受和傳遞豎向荷載的方式不同一般分為橫向框架承重方案，縱向框架承重方案和縱橫向框架混合承重方案三種類型。（ 1）橫向框架承重體系橫向框架承重體系的結構

3、布置見圖13-2a。這種承重體系是將樓蓋傳來的豎向荷載全部由橫向框架梁承擔，而縱向框架梁僅承受自重和梁上維護墻體的重量。這樣， 橫向框架梁的截面尺寸要比縱向框架梁的大，因此梁的橫向框架的剛度也比較大，從而有利于提高房屋的橫向側移剛度。由于橫向跨度小于縱向，故而樓板的跨度較為經(jīng)濟合理。（ 2）縱向框架承重體系縱向框架承重體系的結構布置見圖13-2b。這種承重體系是將樓蓋傳來的豎向荷載全部由縱向框架梁承擔，而橫向框架梁僅承受自重和梁上維護墻體的重量。其優(yōu)點在于開間布置比較靈活，但房屋的橫向剛度較差，樓板的跨度也較大，因此在實際工程中采用較少。（ 3）混合承重體系混合承重體系的結構布置見圖13-2c

4、。這種承重體系是將樓蓋傳來的豎向荷載由縱橫向框架梁共同承擔， 其優(yōu)點是可以有利于抵抗來自縱橫兩個方向的風荷載和地震作用，框架結構具有交好的整體工作性能。4房屋的變形縫依其作用的不同分為哪三種？它們各有何作用？它們的寬度一般不應小于多少？答：房屋的變形縫依其作用的不同分為伸縮縫、沉降縫和抗震縫三種。伸縮縫主要用來解決由于房屋過長所帶來的溫度應力問題，主要與房屋的長度有關，依據(jù)鋼筋混凝土結構對溫度的敏感性能，伸縮縫寬度一般為50 毫米以上。沉降縫主要使結構體系在不均勻的地質條件或房屋的剛度、重量分布不均勻所帶來的不均勻沉降的問題。 沉降縫的設置把結構劃分為兩個或幾個均勻沉降的結構單元，避免不均勻沉

5、降對結構受力的影響。沉降縫的寬度一般為50 毫米以上，從基礎開始一直沿房屋的高將結構分開。防震縫的設置原則是將結構體系劃分為兩個或幾個單元規(guī)則、勻稱，剛度、重量分布均勻的子結構，以避免地震作用下出現(xiàn)扭轉等復雜的結構效應。防震縫的寬度一般不應小于70 毫米。5框架結構類型按施工方式的不同可劃分為哪三種類型？它們各有何特點和適用？答：框架結構類型按施工方式的不同，一般將框架結構分為現(xiàn)澆框架、預制裝配式框架和現(xiàn)澆預制框架三種類型。現(xiàn)澆式框架即梁、柱、樓蓋均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構。現(xiàn)澆式框架結構的整體性強、抗震性能好，因此在實際工程中采用比較廣泛。但現(xiàn)場澆筑混凝土的工作量較大。預制裝配式框架是指梁、 柱

6、、樓板均為預制， 通過焊接拼裝連接成的框架結構。其優(yōu)點是構件均為預制，可實現(xiàn)標準化、工廠化、機械生產(chǎn)。因此，施工速度快、效率高。但整體性較差，抗震能力弱，不宜在地震區(qū)應用。現(xiàn)澆預制框架是指梁、柱、樓板均為預制，在預制構件吊裝就位后，對連接節(jié)點區(qū)澆筑混凝土，從而將梁、 柱、樓板在連成整體框架結構。 現(xiàn)澆預制框架既具有較好的整體性和抗震能力， 又可采用預制構件， 減少現(xiàn)場澆筑混凝土的工作量。 因此它兼有現(xiàn)澆式框架和裝配式框架的優(yōu)點。但節(jié)點區(qū)現(xiàn)場澆筑混凝土施工復雜。6框架結構計算的精確法與近似的手算方法有哪些？答：一般結構力學 教材中所介紹的用位移法或力法計算以及彎矩分配法、無剪力分配法、迭代法等屬

7、于精確法。框架結構的近似手算方法，包括豎向荷載作用下的分層法，水平荷載作用下的反彎點法和改進反彎點法（D 值法）。7在框架結構內力和位移計算中考慮到現(xiàn)澆樓板可以作為框架梁的有效翼緣的作用，計算框架梁截面慣性矩 I 時應如何考慮其影響？答：在框架結構內力和位移計算中考慮到現(xiàn)澆樓板可以作為框架梁的有效翼緣的作用，計算框架梁截面慣性矩 I 時應考慮其影響。在框架梁兩端節(jié)點附近，梁承受負彎矩，頂部的樓板受拉， 樓板對梁的截面彎曲剛度影響較小；而在框架梁的跨中，梁承受正彎矩，樓板處于受壓區(qū)形成 T 形截面梁，樓板對梁的截面彎曲剛度影響較大。為方便設計，假定梁的截面慣矩 I 沿軸線不變，對現(xiàn)澆樓蓋，中框架

8、取I=2I 0，邊框架取 I=1.5 I 0；對裝配整體式樓蓋，中框架取 I=1.5 I 0，邊框架取 I=1.2I 0；這里 I0 為矩形截面梁的截面慣性矩。對裝配式樓蓋，則按梁的實際截面計算 I。8框架結構在豎向荷載作用下的內力計算可近似地采用什么方法？作哪些假定？答：框架結構在豎向荷載作用下的內力計算可近似地采用分層法。在進行豎向荷載作用下的內力分析時， 可假定：（ 1）作用在某一層框架梁上的豎向荷載對其他樓層的框架梁的影響不計， 而僅在本樓層的框架梁以及與本層框架梁相連的框架柱產(chǎn)生彎矩和剪力。 （ 2）在豎向荷載作用下，不考慮框架的側移。9分層框架柱子的上下端均假定為固定端支承，而實際

9、上，除底層往的下端外，其他各層柱端在荷載作用下均產(chǎn)生一定的轉角， 即為彈性約束支承。 采用什么方法考慮支座轉動的影響？答：采用調整框架柱的線剛度來考慮支座轉動的影響，其方法是：（ 1）除底層以外其他各層柱的線剛度均乘0.9 的折減系數(shù)； （ 2）除底層以外其他各層柱的彎矩傳遞系數(shù)取為1/3。10框架結構在豎向荷載作用下的計算方法。答：框架結構在豎向荷載作用下，的計算方法：（ 1）分層：分層框架柱子的上下端均假定為固定端支承，（ 2）計算各個獨立剛架單元： 用彎矩分配法或迭代法進行計算各個獨立剛架單元。 。而分層計算所得的各層梁的內力，即為原框架結構中相應層次的梁的內力。（ 3）疊加：在求得各獨

10、立剛架中的結構內力以后，則可將相鄰兩個獨立剛架中同層同柱號的柱內力疊加，作為原框架結構中柱的內力。疊加后為原框架的近似彎距圖， 由于框架柱節(jié)點處的彎矩為柱上下兩層之和因此疊加后的彎距圖，在框架節(jié)點處常常不平衡。 這是由于分層計算單元與實際結構不符所帶來的誤差。若欲提高精度，可對節(jié)點，特別是邊節(jié)點不平衡彎矩再作一次分配，予以修正。11反彎點法的計算假定有哪些？在什么情況下假定所引起的誤差能夠滿足工程設計的精度要求？答：反彎點法的計算假定：（ 1）求各個柱的剪力時，假定各柱上下端都不發(fā)生角位移，即認為梁的線剛度與柱的線剛度之比為無限大；（ 2）在確定柱的反彎點位置時， 假定除底層以外， 各個柱的上

11、、下端節(jié)點轉角均相同，即除底層外， 各層框架柱的反彎點位于層高的中點；對于底層柱， 則假定其反彎點位于距支座 2/3 層高處。（ 3）梁端彎矩可由節(jié)點平衡條件求出，并按節(jié)點左右梁的線剛度進行分配。對于層數(shù)較少， 樓面荷載較大的框架結構，柱的剛度較小，梁的剛度較大，假定 1 與實際情況較為符合。 一般認為， 當梁的線剛度與柱的線剛度之比超過差能夠滿足工程設計的精度要求。3 時，由上述假定所引起的誤12反彎點法的內力計算方法。答：反彎點法的內力計算（ 1）V j 水平力 Fi 在第 j 層所產(chǎn)生的層間剪力；設框架結構共有 n 層，每層內有 m 個柱子，將框架沿第 j 層各柱的反彎點處切開代以剪力和

12、軸力，根據(jù)水平作用力的平衡條件有nV jFiijmV jV j1V jkV jmV jkk1式中Fi 第j 層以上所有水平作用的總和；V j 水平力 F i 在第 j 層所產(chǎn)生的層間剪力；V jk 第 j 層第 k 柱所承受的剪力；m第 j 層內的柱子數(shù)；n樓層數(shù)。（2） j 樓層中任一柱k 在層間剪力中分配到的剪力i jkV jkmV j（ 13-3 ）i jkk1（3）由假定2 便可求得各柱得桿端彎矩，對于底層柱，有M ct1kV1k? h13M cb1kV1k? 2h13對于上部各層柱，有M cjktM cjkbh jV jk2上式中的下標cjk 表示第j 層第 k 號柱，上標 t 、

13、b 分別表示柱的頂端和底端。（ 4）在求得柱端彎矩以后，由圖 13-8 所表示的節(jié)點彎矩平衡條件并根據(jù)假定梁端彎矩：M blli blrM cuM cli bi bM bri bli bribrM cuM cl式中 M bl、 M br 節(jié)點處左、右的梁端彎矩；M cu 、 M cl 節(jié)點處柱上下端彎矩；ibl 、 ibr 一節(jié)點左、右的梁的線剛度。（ 13-4 ）3，即可求得（ 13-5 ）（ 5）以各個梁為脫離體，將梁的左右端彎矩之和除以該梁的跨長，便得梁內剪力。自上而下逐層疊加節(jié)點左右的梁端剪力，即可得到柱內軸向力。13反彎點法作了哪些假定？這些假定帶來了哪些誤差？答：反彎點法首先假定梁

14、柱之間的線剛度之比為無窮大， 其次又假定柱的反彎點高度為一定值，從而使框架結構在側向荷載作用下的內力計算大為簡化。但這樣做同時也帶來了一定的誤差，首先是當梁柱線剛度較為接近時，特別是在高層框架結構或抗震設計時， 梁的線剛度可能小于柱的線剛度，框架節(jié)點對柱的約束應為彈性支承，即框架柱的側向剛度不能由圖求得，柱的側向剛度不僅與柱的線剛度和層高有關，而且還與梁的線剛度等因素有關。 另外，柱的反彎點高度也與梁柱線剛度比、 上下層橫梁的線剛度比、上下層層高的變化等因素有關。14改進反彎點法對什么計算進行了改進？改進反彎點法為何又稱為“D 值法”？答：對反彎點法中柱的側向剛度和反彎點高度的計算方法作了改進

15、，稱為改進反彎點法。改進反彎點法中，柱的側向剛度以D 表示，故此法又稱為“D 值法”。15“ D 值法”如何把層間剪力答：“ D 值法”如何把層間剪力（1）求框架柱側向剛度 D 值V j 按分配給該層的各柱？V j 按下式分配給該層的各柱；D jkV jk12i c（ 13-7）u jh j2上式中值反映了梁柱線剛度比值對柱側向剛度的一個影響（降低） 系數(shù)， 當框架梁的線剛度為無窮大時，K= ， =1。各種情況下的值及相應的K 值的計算公式可查表。（ 2）求得各柱的剪力把層間剪力Vj 按下式分配給該層的各柱D jkV j（ 13-8）V jkmD jkk1式中V jk 第 j 層第 k 柱所承

16、受的剪力；D jk 第 j 層第 k 柱的側向剛度D 值；m第 j 層內的柱子數(shù)；V j 第 j 層的層間剪力；16各個柱的反彎點位置取決于什么的比值？影響柱兩端轉角大小的因素有哪些？“ D 值法”計算柱反彎點高度時作了什么假定？答：各個柱的反彎點位置取決于該柱上下端轉角的比值。 如果柱上下端轉角相同， 反彎點就在柱高的中央； 如果柱上下端轉角不同， 則反彎點偏向轉角較大的一端， 亦即偏向約束剛度較小的一端。影響柱兩端轉角大小的因素有， 側向外荷載的形式、 梁柱線剛度比、 結構總層數(shù)及該柱所在的層次、柱上下橫梁線剛度比、上層層高的變化、下層層高的變化等。為分析上述因素對反彎點高度的影響， 可假

17、定框架在節(jié)點水平力作用下， 同層各節(jié)點的轉角相等，即假定同層各橫梁的反彎點均在各橫梁跨度的中央而該點又無豎向位移。17“ D 值法”計算柱反彎點高度時考慮了哪些因素的影響？答：“ D 值法”計算柱反彎點高度時考慮的影響因素有：（ 1）梁柱線剛度比及層數(shù)、層次對反彎點高度的影響（ 2）上下橫梁線剛度比對反彎點的高度影響（ 3）層高變化對反彎點的影響18“ D 值法”計算框架柱內力的步驟如何？答：“D 值法”計算框架柱內力的步驟： （ 1）求得框架柱的側向剛度 D ；（2）求得各柱的剪力；（3）求得各柱的反彎點高度 yh；（ 4）就可求出各柱的桿端彎矩； （5）根據(jù)節(jié)點平衡條件求得梁端彎矩； （

18、5）求出各梁端的剪力和各柱的軸力。19框架結構構件設計時，如何確定梁、柱的控制截面？答：框架柱的彎矩， 軸力和剪力沿柱高是線性變化的。因此可取各層柱的上、下端截面作為控制截面。對于框架梁， 在水平和豎向荷載共同作用下， 除取梁的兩端為控制截面以外， 還應在跨間取最大正彎矩的截面為控制截面。 為了簡便， 不再用求極限的方法確定最大正彎矩控制截面，而直接以梁的跨中截面作為控制截面。還應指出的是，在截面配筋計算時應采用構件端部截面的內力，而不是軸線處的內力。20對于框架結構梁、柱的最不利內力組合有哪些？答：對于框架結構梁、柱的最不利內力組合為：梁端截面：+M max- M max、 Vmax梁跨中截

19、面：柱端截面：+M max|M|max 及相應的N、 V ；N max 及相應的M ；N min 及相應的 M 。21為什么在進行框架結構設計時，一般均對梁端彎矩進行調幅？答：按照框架結構的合理破壞形式，在梁端出現(xiàn)塑性鉸是允許的，為了便于澆搗混凝土，也往往希望節(jié)點處梁的負鋼筋放得少些；而對于裝配式或裝配整體式框架，節(jié)點并非絕對剛性，梁端實際彎矩將小于其彈性計算值。 因此，在進行框架結構設計時，一般均對梁端彎矩進行調幅，即人為地減小梁端負彎矩，減少節(jié)點附近梁頂面的配筋量。22彎矩調幅系數(shù)如何選取？答：為彎矩調幅系數(shù)。對于現(xiàn)澆框架，可取 =0.8 0.9；對于裝配整體式框架，由于接頭焊接不牢或由于

20、節(jié)點區(qū)混凝土灌注不密實等原因，節(jié)點容易產(chǎn)生變形而達不到絕對剛性，框架梁端的實際彎矩比彈性計算值要小， 因此，彎矩調幅系數(shù)允許取得低一些，一般取月 =0.70.8。23梁端彎矩調幅后應滿足什么條件？答：梁端彎矩調幅后，在相應荷載作用下的跨中彎矩必將增加。這時應校核該梁的靜力平衡條件，即調幅后梁端彎矩M A、 M B 的平均值與跨中最大正彎矩M C0 之和應大于按簡支梁計算的跨中彎矩值 M 0。M AM BM 0(13-15)M C 0224為什么框架梁的“彎矩調幅應在內力組合之前進行”？答：我國有關規(guī)范規(guī)定， 彎矩調幅只對豎向荷載作用下的內力進行， 即水平荷載作用下產(chǎn)生的彎矩不參加調幅，因此，彎矩調幅應在內力組合之前進行。25框架柱的計算長度（l0）按混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定應如何選取？答：按混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定，分下列兩種情況：（ 1）一般多層房屋的框架結構柱的計算長度可取為現(xiàn)澆樓蓋：底層柱 l 0=1.0H ；其他層柱0l =1.25H ；裝配