設(shè)計第4章 框架結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理

1、 結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置 框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖及荷載 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計算水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計算荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置 框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖及荷載 反彎點法，值法 1 1結(jié)構(gòu)組成及特點結(jié)構(gòu)組成及特點框架結(jié)構(gòu)（框架結(jié)構(gòu)（frame structureframe structure）由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點連接構(gòu)成，）由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點連接構(gòu)成，如整幢房屋均采用這種結(jié)構(gòu)形式，則稱為框架結(jié)構(gòu)體系或框架結(jié)構(gòu)房屋。如整幢房屋均采用這種結(jié)構(gòu)形式，則稱為框架結(jié)構(gòu)體系或框架結(jié)構(gòu)房屋。框架結(jié)構(gòu)平面布置和剖面示意圖框架結(jié)構(gòu)平面布置和剖面示意圖按施工方法

2、不同，框架結(jié)構(gòu)可分為按施工方法不同，框架結(jié)構(gòu)可分為現(xiàn)澆式、裝配式現(xiàn)澆式、裝配式和和裝配整體式裝配整體式三種。三種。（1 1）框架結(jié)構(gòu)的受力特點）框架結(jié)構(gòu)的受力特點在豎向荷載和水平荷載作用下，框架結(jié)構(gòu)各構(gòu)件將產(chǎn)生內(nèi)力和變形。在豎向荷載和水平荷載作用下，框架結(jié)構(gòu)各構(gòu)件將產(chǎn)生內(nèi)力和變形。框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移一般由兩部分組成：由水平力引起的樓層剪力，使梁、柱框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移一般由兩部分組成：由水平力引起的樓層剪力，使梁、柱構(gòu)件產(chǎn)生彎曲變形，形成框架結(jié)構(gòu)的整體剪切變形構(gòu)件產(chǎn)生彎曲變形，形成框架結(jié)構(gòu)的整體剪切變形us；由水平力引起的傾；由水平力引起的傾覆力矩，使框架柱產(chǎn)生軸向變形（一側(cè)柱拉伸，另一側(cè)柱壓縮），形成

3、框覆力矩，使框架柱產(chǎn)生軸向變形（一側(cè)柱拉伸，另一側(cè)柱壓縮），形成框架結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形架結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形ub。當(dāng)框架結(jié)構(gòu)房屋的層數(shù)不多時，其側(cè)移主要表現(xiàn)為整體剪切變形，整當(dāng)框架結(jié)構(gòu)房屋的層數(shù)不多時，其側(cè)移主要表現(xiàn)為整體剪切變形，整體彎曲變形的影響很小。體彎曲變形的影響很小。 框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移（2 2）框架結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)缺點）框架結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)缺點建筑平面布置靈活，能獲得大空間（特別適用于商場、餐廳等），也建筑平面布置靈活，能獲得大空間（特別適用于商場、餐廳等），也可按需要做成小房間；可按需要做成小房間； 建筑立面容易處理；結(jié)構(gòu)自重較輕；建筑立面容易處理；結(jié)構(gòu)自重較輕； 計算理論比較成

4、熟；計算理論比較成熟； 在一定高度范圍內(nèi)造價較低。在一定高度范圍內(nèi)造價較低。 框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小，水平荷載作用下側(cè)移較大，有時會影響框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小，水平荷載作用下側(cè)移較大，有時會影響正常使用；如果框架結(jié)構(gòu)房屋的高寬比較大，則水平荷載作用下的側(cè)移正常使用；如果框架結(jié)構(gòu)房屋的高寬比較大，則水平荷載作用下的側(cè)移也較大，而且引起的傾覆作用也較嚴(yán)重。也較大，而且引起的傾覆作用也較嚴(yán)重。 因此，設(shè)計時應(yīng)控制房屋的高度和高寬比。因此，設(shè)計時應(yīng)控制房屋的高度和高寬比。2 2結(jié)構(gòu)布置（結(jié)構(gòu)布置（structural configuration） 框架結(jié)構(gòu)布置主要是確定柱在平面上的排列方式（柱網(wǎng)布置）

5、和框架結(jié)構(gòu)布置主要是確定柱在平面上的排列方式（柱網(wǎng)布置）和選擇結(jié)構(gòu)承重方案，這些均必須滿足建筑平面及使用要求，同時也須使選擇結(jié)構(gòu)承重方案，這些均必須滿足建筑平面及使用要求，同時也須使結(jié)構(gòu)受力合理，施工簡單。結(jié)構(gòu)受力合理，施工簡單。民用建筑柱網(wǎng)布置民用建筑柱網(wǎng)布置框架結(jié)構(gòu)的承重方案框架結(jié)構(gòu)的承重方案 1 1）橫向框架承重橫向框架承重。 主梁沿房屋橫向布置，板和連系梁沿房屋縱向布置。主梁沿房屋橫向布置，板和連系梁沿房屋縱向布置。 2 2）縱向框架承重縱向框架承重。 主梁沿房屋縱向布置，板和連系梁沿房屋橫向布置。主梁沿房屋縱向布置，板和連系梁沿房屋橫向布置。 3 3）縱、橫向框架承重縱、橫向框架承重

6、。 房屋的縱、橫向都布置承重框架房屋的縱、橫向都布置承重框架 ，樓蓋常采用現(xiàn)澆雙向板或井字梁樓樓蓋常采用現(xiàn)澆雙向板或井字梁樓 蓋。蓋?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的承重方案框架結(jié)構(gòu)的承重方案梁端水平加腋處平面圖在框架結(jié)構(gòu)布置中，梁、柱軸線宜重合，如梁須偏心放置時，梁、柱中心線之間的偏心距不宜大于柱截面在該方面寬度的1/4。如偏心距大于該方向柱寬的1/4時，可增設(shè)梁的水平加腋。試驗表明，此法能明顯改善梁柱節(jié)承受反復(fù)荷載的性能。 bx / lx 1/2 ， bx / bb 2/3 ， bb + bx + x bc/2梁水平加腋厚度可取梁截面高度，其水平尺寸宜滿足下列要求： 梁水平加腋后，改善了梁柱節(jié)點的受力性能，故節(jié)

7、點有效寬度梁水平加腋后，改善了梁柱節(jié)點的受力性能，故節(jié)點有效寬度bj宜按下列規(guī)定取值：宜按下列規(guī)定取值： 當(dāng)當(dāng)x = 0時，時，bj按下式計算：按下式計算： 當(dāng)當(dāng)x0時，時，bj取下列二式計算的較大值：取下列二式計算的較大值： 且應(yīng)滿足且應(yīng)滿足bj bb + 0.5hc，其中，其中hc為柱截面高度。為柱截面高度。bj bb + bxbj bb + bx + x bj bb + 2x1 框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖及荷載框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖及荷載 梁、柱截面尺寸梁、柱截面尺寸框架梁、柱截面尺寸應(yīng)根據(jù)承載力、剛度及延性等要求確定。初步設(shè)計框架梁、柱截面尺寸應(yīng)根據(jù)承載力、剛度及延性等要求確定。初步設(shè)計時，通常由

8、經(jīng)驗或估算先選定截面尺寸，以后進(jìn)行承載力、變形等驗算，檢時，通常由經(jīng)驗或估算先選定截面尺寸，以后進(jìn)行承載力、變形等驗算，檢查所選尺寸是否合適。查所選尺寸是否合適。 梁截面尺寸確定梁截面尺寸確定 框架結(jié)構(gòu)中框架梁的截面高度框架結(jié)構(gòu)中框架梁的截面高度hb可根據(jù)梁的計算跨度可根據(jù)梁的計算跨度lb、活荷載大等，、活荷載大等，按按hb = (1/181/10)lb確定。為了防止梁發(fā)生剪切脆性破壞，確定。為了防止梁發(fā)生剪切脆性破壞，hb不宜大于不宜大于1/4凈凈跨。主梁截面寬度可取跨。主梁截面寬度可取bb = (1/31/2)hb，且不宜小于，且不宜小于200mm。為了保證梁的。為了保證梁的側(cè)向穩(wěn)定性，梁

9、截面的高寬比（側(cè)向穩(wěn)定性，梁截面的高寬比（hb/bb）不宜大于）不宜大于4。 為了降低樓層高度，為了降低樓層高度，可將梁設(shè)計成寬可將梁設(shè)計成寬度較大而高度較小的度較大而高度較小的扁梁，扁梁的截面高扁梁，扁梁的截面高度可按度可按 (1/181/15)lb估算。扁梁的截面寬估算。扁梁的截面寬度度b（肋寬）與其高（肋寬）與其高度度h的比值的比值b/h不宜超不宜超過過3。加腋梁加腋梁梁截面慣性矩梁截面慣性矩 柱截面尺寸柱截面尺寸 柱截面尺寸可直接憑經(jīng)驗確定，也可先根據(jù)其所受軸力按軸心柱截面尺寸可直接憑經(jīng)驗確定，也可先根據(jù)其所受軸力按軸心受壓構(gòu)件估算，再乘以適當(dāng)?shù)姆糯笙禂?shù)以考慮彎矩的影響。即受壓構(gòu)件估算

10、，再乘以適當(dāng)?shù)姆糯笙禂?shù)以考慮彎矩的影響。即式中式中 Ac為柱截面面積；為柱截面面積；N為柱所承受的軸向壓力設(shè)計值；為柱所承受的軸向壓力設(shè)計值；Nv為為根據(jù)柱支承的樓面面積計算由重力荷載產(chǎn)生的軸向力值；根據(jù)柱支承的樓面面積計算由重力荷載產(chǎn)生的軸向力值；1.25為重力為重力荷載的荷載分項系數(shù)平均值；重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)實際荷載取值，荷載的荷載分項系數(shù)平均值；重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)實際荷載取值，也可近似按（也可近似按（1214）kN/m2計算；計算；fc為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值。為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值。 Ac (1.11.2)N / fc N = 1.25Nv框架柱的截面寬度和高度均不宜小于框架

11、柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm，圓柱截面直經(jīng)，圓柱截面直經(jīng)不宜小于不宜小于350mm，柱截面高寬比不宜大于，柱截面高寬比不宜大于3。為避免柱產(chǎn)生剪切破。為避免柱產(chǎn)生剪切破壞，柱凈高與截面長邊之比宜大于壞，柱凈高與截面長邊之比宜大于4，或柱的剪跨比宜大于，或柱的剪跨比宜大于2。梁截面慣性矩梁截面慣性矩 在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算中，與梁一起現(xiàn)澆的樓板可作為在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算中，與梁一起現(xiàn)澆的樓板可作為框架梁的翼緣，每一側(cè)翼緣的有效寬度可取至板厚的框架梁的翼緣，每一側(cè)翼緣的有效寬度可取至板厚的6倍；倍；裝配整體式樓面視其整體性可取等于或小于裝配整體式樓面視其整體性可取等于或小于6倍；無現(xiàn)澆面層

12、倍；無現(xiàn)澆面層的裝配式樓面，樓板的作用不予考慮。的裝配式樓面，樓板的作用不予考慮。 設(shè)計中，為簡化計算，也可按下式近似確定梁截面慣性矩設(shè)計中，為簡化計算，也可按下式近似確定梁截面慣性矩I：0II2框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖計算單元 框架結(jié)構(gòu)的計算單元及計算模型框架結(jié)構(gòu)的計算單元及計算模型框架結(jié)構(gòu)房屋是空間結(jié)構(gòu)體系，一般應(yīng)按三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析?？蚣芙Y(jié)構(gòu)房屋是空間結(jié)構(gòu)體系，一般應(yīng)按三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。但對于平面布置較規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)房屋，為了簡化計算，通常將實際但對于平面布置較規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)房屋，為了簡化計算，通常將實際的空間結(jié)構(gòu)簡化為若干個橫向或縱向平面框架進(jìn)行分析，每榀平面框的空間

13、結(jié)構(gòu)簡化為若干個橫向或縱向平面框架進(jìn)行分析，每榀平面框架為一計算單元。架為一計算單元。 就承受豎向荷載而言，當(dāng)橫向（縱向）框架承重，且在截取橫就承受豎向荷載而言，當(dāng)橫向（縱向）框架承重，且在截取橫向（縱向）框架計算時，全部豎向荷載由橫向（縱向）框架承擔(dān)，不向（縱向）框架計算時，全部豎向荷載由橫向（縱向）框架承擔(dān)，不考慮縱向（橫向）框架的作用。當(dāng)縱、橫向框架混合承重時，應(yīng)根據(jù)考慮縱向（橫向）框架的作用。當(dāng)縱、橫向框架混合承重時，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點進(jìn)行分析，并對豎向荷載按樓蓋的實際支承情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)的不同特點進(jìn)行分析，并對豎向荷載按樓蓋的實際支承情況進(jìn)行傳遞，這時豎向荷載通常由縱、橫向框架共用承擔(dān)

14、。傳遞，這時豎向荷載通常由縱、橫向框架共用承擔(dān)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)計算簡圖框架結(jié)構(gòu)計算簡圖在框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖中，梁、柱用其軸線表示，梁與柱之間的連接在框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖中，梁、柱用其軸線表示，梁與柱之間的連接用節(jié)點（用節(jié)點（beam-column joints）表示，梁或柱的長度用節(jié)點間的距離表示，）表示，梁或柱的長度用節(jié)點間的距離表示，由圖可見，框架柱軸線之間的距離即為框架梁的計算跨度；框架柱的計算由圖可見，框架柱軸線之間的距離即為框架梁的計算跨度；框架柱的計算高度應(yīng)為各橫梁形心軸線間的距離，當(dāng)各層梁截面尺寸相同時，除底層外，高度應(yīng)為各橫梁形心軸線間的距離，當(dāng)各層梁截面尺寸相同時，除底層外，柱的計算

15、高度即為各層層高。對于梁、柱、板均為現(xiàn)澆的情況，梁截面的柱的計算高度即為各層層高。對于梁、柱、板均為現(xiàn)澆的情況，梁截面的形心線可近似取至板底。對于底層柱的下端，一般取至基礎(chǔ)頂面；當(dāng)設(shè)有形心線可近似取至板底。對于底層柱的下端，一般取至基礎(chǔ)頂面；當(dāng)設(shè)有整體剛度很大的地下室；且地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不小于相鄰上部結(jié)整體剛度很大的地下室；且地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍時，可取至地下室結(jié)構(gòu)的頂板處。倍時，可取至地下室結(jié)構(gòu)的頂板處。在實際工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度變化。當(dāng)上層柱截在實際工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度變化。當(dāng)上層柱截面尺寸

16、減小但其形心軸仍與下層柱的形心軸重合時，其計算簡圖與各層柱面尺寸減小但其形心軸仍與下層柱的形心軸重合時，其計算簡圖與各層柱截面不變時的相同。當(dāng)上、下層柱截面尺寸不同且形心軸也不重合時，一截面不變時的相同。當(dāng)上、下層柱截面尺寸不同且形心軸也不重合時，一般采取近似方法，即將頂層柱的形心線作為整個柱子的軸線，但是必須注般采取近似方法，即將頂層柱的形心線作為整個柱子的軸線，但是必須注意，在框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形分析中，各層梁的計算跨度及線剛度仍應(yīng)按意，在框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形分析中，各層梁的計算跨度及線剛度仍應(yīng)按實際情況??；另外，尚應(yīng)考慮上、下層柱軸線不重合，由上層柱傳來的軸實際情況??；另外，尚應(yīng)考慮上、

17、下層柱軸線不重合，由上層柱傳來的軸力在變截面處所產(chǎn)生的力矩。此力矩應(yīng)視為外荷載，與其他豎向荷載一起力在變截面處所產(chǎn)生的力矩。此力矩應(yīng)視為外荷載，與其他豎向荷載一起進(jìn)行框架內(nèi)力分析。進(jìn)行框架內(nèi)力分析。 變截面柱框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖變截面柱框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖裝配式框架的鉸節(jié)點裝配式框架的鉸節(jié)點框架柱與基礎(chǔ)的連接框架柱與基礎(chǔ)的連接框架結(jié)構(gòu)上的荷載框架結(jié)構(gòu)上的荷載 作用在多、高層建筑結(jié)構(gòu)上的荷載有豎向荷載和水平荷載。豎向荷作用在多、高層建筑結(jié)構(gòu)上的荷載有豎向荷載和水平荷載。豎向荷載包括恒載和樓（屋）面活荷載，水平荷載包括風(fēng)荷載和水平地震作用。載包括恒載和樓（屋）面活荷載，水平荷載包括風(fēng)荷載和水平地震作用

18、。樓面活荷載樓面活荷載 作用在多、高層框架結(jié)構(gòu)上的樓面活荷載，可根據(jù)房屋及房間的不同作用在多、高層框架結(jié)構(gòu)上的樓面活荷載，可根據(jù)房屋及房間的不同用途按用途按荷載規(guī)范荷載規(guī)范取用。應(yīng)該指出，取用。應(yīng)該指出，荷載規(guī)范荷載規(guī)范規(guī)定的樓面活荷載值，規(guī)定的樓面活荷載值，是根據(jù)大量調(diào)查資料所得到的等效均布活荷載（是根據(jù)大量調(diào)查資料所得到的等效均布活荷載（equivalent uniform live load）標(biāo)準(zhǔn)值，且是以樓板的等效均布活荷載作為樓面活荷載。）標(biāo)準(zhǔn)值，且是以樓板的等效均布活荷載作為樓面活荷載。風(fēng)荷載風(fēng)荷載 當(dāng)計算主要承重結(jié)構(gòu)時，垂直于建筑物表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值仍按式當(dāng)計算主要承重結(jié)構(gòu)時，垂

19、直于建筑物表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值仍按式（3.5.9）計算，對于多、高層框架結(jié)構(gòu)房屋，式中的計算參數(shù)應(yīng)按規(guī)定）計算，對于多、高層框架結(jié)構(gòu)房屋，式中的計算參數(shù)應(yīng)按規(guī)定采用。采用。1豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計算在豎向荷載（在豎向荷載（vertical load）作用下，多、高層框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可）作用下，多、高層框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可用力法、位移法等結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算。工程設(shè)計中，如采用手算，可用力法、位移法等結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算。工程設(shè)計中，如采用手算，可采用迭代法、分層法、彎矩二次分配法及系數(shù)法等近似方法計算。采用迭代法、分層法、彎矩二次分配法及系數(shù)法等近似方法計算。分層法分層法豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的受

20、力特點及內(nèi)力計算假定：豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的受力特點及內(nèi)力計算假定：（1）不考慮框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移對其內(nèi)力的影響；）不考慮框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移對其內(nèi)力的影響；（2）每層梁上的荷載僅對本層梁及其上、下柱的內(nèi)力產(chǎn)生影響，對其他）每層梁上的荷載僅對本層梁及其上、下柱的內(nèi)力產(chǎn)生影響，對其他各層梁、柱內(nèi)力的影響可忽略不計。各層梁、柱內(nèi)力的影響可忽略不計。 應(yīng)當(dāng)指出，上述假定中所指的內(nèi)力不包括柱軸力，因為某層梁上的應(yīng)當(dāng)指出，上述假定中所指的內(nèi)力不包括柱軸力，因為某層梁上的荷載對下部各層柱的軸力均有較大影響，不能忽略。荷載對下部各層柱的軸力均有較大影響，不能忽略。豎向荷載作用下分層計算示意圖豎向荷載作用下分層計算示

21、意圖（2）除底層柱的下端外，其他各柱的柱端應(yīng)為彈性約束。為便于計算，）除底層柱的下端外，其他各柱的柱端應(yīng)為彈性約束。為便于計算，均將其處理為固定端。這樣將使柱的彎曲變形有所減小，為消除這種影響，均將其處理為固定端。這樣將使柱的彎曲變形有所減小，為消除這種影響，可把除底層柱以外的其他各層柱的線剛度乘以修正系數(shù)可把除底層柱以外的其他各層柱的線剛度乘以修正系數(shù)0.9。 分層法計算要點分層法計算要點（1）將多層框架沿高度分成若干單層無側(cè)移的敞口框架，每個敞口）將多層框架沿高度分成若干單層無側(cè)移的敞口框架，每個敞口框架包括本層梁和與之相連的上、下層柱。梁上作用的荷載、各層柱高及框架包括本層梁和與之相連的

22、上、下層柱。梁上作用的荷載、各層柱高及梁跨度均與原結(jié)構(gòu)相同。梁跨度均與原結(jié)構(gòu)相同。（3）用無側(cè)移框架的計算方法（如彎矩分配法）計算各敞口框架的桿）用無側(cè)移框架的計算方法（如彎矩分配法）計算各敞口框架的桿端彎矩，由此所得的梁端彎矩即為其最后的彎矩值；因每一柱屬于上、下端彎矩，由此所得的梁端彎矩即為其最后的彎矩值；因每一柱屬于上、下兩層，所以每一柱端的最終彎矩值需將上、下層計算所得的彎矩值相加。兩層，所以每一柱端的最終彎矩值需將上、下層計算所得的彎矩值相加。在上、下層柱端彎矩值相加后，將引起新的節(jié)點不平衡彎矩，如欲進(jìn)一步在上、下層柱端彎矩值相加后，將引起新的節(jié)點不平衡彎矩，如欲進(jìn)一步修正，可對這些

23、不平衡彎矩再作一次彎矩分配。修正，可對這些不平衡彎矩再作一次彎矩分配。 如用彎矩分配法計算各敞口框架的桿端彎矩，在計算每個節(jié)點周圍各如用彎矩分配法計算各敞口框架的桿端彎矩，在計算每個節(jié)點周圍各桿件的彎矩分配系數(shù)時，應(yīng)采用修正后的柱線剛度計算；并且底層柱和各桿件的彎矩分配系數(shù)時，應(yīng)采用修正后的柱線剛度計算；并且底層柱和各層梁的傳遞系數(shù)均取層梁的傳遞系數(shù)均取1/2，其他各層柱的傳遞系數(shù)改用，其他各層柱的傳遞系數(shù)改用1/3。（4）在桿端彎矩求出后，可用靜力平衡條件計算梁端剪力及梁跨中彎）在桿端彎矩求出后，可用靜力平衡條件計算梁端剪力及梁跨中彎矩；由逐層疊加柱上的豎向荷載（包括節(jié)點集中力、柱自重等）和

24、與之相矩；由逐層疊加柱上的豎向荷載（包括節(jié)點集中力、柱自重等）和與之相連的梁端剪力，即得柱的軸力。連的梁端剪力，即得柱的軸力。彎矩二次分配法彎矩二次分配法具體計算步驟：具體計算步驟：（1）根據(jù)各桿件的線剛度計算各節(jié)點的桿端彎矩分配系數(shù)，并計算豎）根據(jù)各桿件的線剛度計算各節(jié)點的桿端彎矩分配系數(shù)，并計算豎向荷載作用下各跨梁的固端彎矩。向荷載作用下各跨梁的固端彎矩。 （2）計算框架各節(jié)點的不平衡彎矩，并對所有節(jié)點的不平衡彎矩同時）計算框架各節(jié)點的不平衡彎矩，并對所有節(jié)點的不平衡彎矩同時進(jìn)行第一次分配（其間不進(jìn)行彎矩傳遞）。進(jìn)行第一次分配（其間不進(jìn)行彎矩傳遞）。（3）將所有桿端的分配彎矩同時向其遠(yuǎn)端傳

25、遞（對于剛接框架，傳遞）將所有桿端的分配彎矩同時向其遠(yuǎn)端傳遞（對于剛接框架，傳遞系數(shù)均取系數(shù)均取1/2）。）。 （4）將各節(jié)點因傳遞彎矩而產(chǎn)生的新的不平衡彎矩進(jìn)行第二次分配，）將各節(jié)點因傳遞彎矩而產(chǎn)生的新的不平衡彎矩進(jìn)行第二次分配，使各節(jié)點處于平衡狀態(tài)。使各節(jié)點處于平衡狀態(tài)。 至此，整個彎矩分配和傳遞過程即告結(jié)束。至此，整個彎矩分配和傳遞過程即告結(jié)束。 （5）將各桿端的固端彎矩（）將各桿端的固端彎矩（fixed-end moment）、分配彎矩和傳遞彎）、分配彎矩和傳遞彎矩疊加，即得各桿端彎矩。矩疊加，即得各桿端彎矩。系數(shù)法（系數(shù)法（Approximate analysis by coeffi

26、cients）采用上述兩種方法計算豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力時，需首先確采用上述兩種方法計算豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力時，需首先確定梁、柱截面尺寸，而且計算過程較為繁復(fù)。系數(shù)法是一種更簡單的方定梁、柱截面尺寸，而且計算過程較為繁復(fù)。系數(shù)法是一種更簡單的方法，只要給出荷載、框架梁的計算跨度和支承情況，就可很方便地計算法，只要給出荷載、框架梁的計算跨度和支承情況，就可很方便地計算出框架梁、柱各控制截面內(nèi)力。出框架梁、柱各控制截面內(nèi)力。 此法是此法是統(tǒng)一建筑規(guī)范統(tǒng)一建筑規(guī)范（Uniform Building Code）中介紹的方法，）中介紹的方法，在國際上被廣泛采用。在國際上被廣泛采用。水平荷載作用

27、下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移可用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算，常水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移可用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算，常用的近似算法有迭代法、反彎點法、用的近似算法有迭代法、反彎點法、D值法和門架法等。值法和門架法等。1水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的受力及變形特點水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的受力及變形特點2 2D D值法值法（ 1）層間剪力在各柱間的分配）層間剪力在各柱間的分配該式即為層間剪力該式即為層間剪力Vi在各柱間的分配公式，它適用于整個框架結(jié)構(gòu)在各柱間的分配公式，它適用于整個框架結(jié)構(gòu)同層各柱之間的剪力分配?？梢姡扛峙涞降募袅χ蹬c其側(cè)向剛度同層各柱之間的剪力分配?？梢?，每根柱分配到的剪力值與其側(cè)向剛度成比例

28、。成比例?？蚣艿诳蚣艿?層脫離體圖層脫離體圖（2）框架柱的側(cè)向剛度）框架柱的側(cè)向剛度D值：一般規(guī)則框架中的柱值：一般規(guī)則框架中的柱2c2c12122hihiKKVDcKK2c框架柱側(cè)向剛度計算公式框架柱側(cè)向剛度計算公式稱為柱的側(cè)向剛度修正系數(shù)，它反映了節(jié)點轉(zhuǎn)動降低了稱為柱的側(cè)向剛度修正系數(shù)，它反映了節(jié)點轉(zhuǎn)動降低了柱的側(cè)向剛度，而節(jié)點轉(zhuǎn)動的大小則取決于梁對節(jié)點轉(zhuǎn)動的約束柱的側(cè)向剛度，而節(jié)點轉(zhuǎn)動的大小則取決于梁對節(jié)點轉(zhuǎn)動的約束程度。，這表明梁線剛度越大，對節(jié)點的約束能力程度。，這表明梁線剛度越大，對節(jié)點的約束能力越強，節(jié)點轉(zhuǎn)動越小，柱的側(cè)向剛度越大。越強，節(jié)點轉(zhuǎn)動越小，柱的側(cè)向剛度越大。 現(xiàn)討論底

29、層柱的現(xiàn)討論底層柱的D值。值。 同理，當(dāng)?shù)讓又南露藶殂q接時，可得同理，當(dāng)?shù)讓又南露藶殂q接時，可得 KK215 . 0ccK1c底層柱底層柱D值計算圖式值計算圖式柱高不等及有夾層的柱柱高不等及有夾層的柱 不等高柱不等高柱夾層柱夾層柱柱的反彎點高度y yh h框架各柱的反彎點高度比框架各柱的反彎點高度比y可用下式表示：可用下式表示： 式中：式中：yn表示標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比；表示標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比；y1表示上、下層橫梁線剛度變化時反彎點高度比的修正值；表示上、下層橫梁線剛度變化時反彎點高度比的修正值；y2、y3表示上、下層層高變化時反彎點高度比的修正值。表示上、下層層高變化時反彎點高度比的修正值。反

30、彎點高度示意圖反彎點高度示意圖y = yn + y1 + y2 + y3（1）標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比）標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比yn。 yn是指規(guī)則框架的反彎點高度比。是指規(guī)則框架的反彎點高度比。標(biāo)準(zhǔn)反彎點位置簡化求解標(biāo)準(zhǔn)反彎點位置簡化求解梁剛度變化時反彎點的修正梁剛度變化時反彎點的修正3 3反彎點法反彎點法 由上述分析可見，由上述分析可見，D值法考慮了柱兩端節(jié)點轉(zhuǎn)動對其側(cè)向剛度和反彎值法考慮了柱兩端節(jié)點轉(zhuǎn)動對其側(cè)向剛度和反彎點位置的影響，因此，此法是一種合理且計算精度較高的近似計算方法，點位置的影響，因此，此法是一種合理且計算精度較高的近似計算方法，適用于一般多、高層框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的內(nèi)力和側(cè)移計算

31、。適用于一般多、高層框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的內(nèi)力和側(cè)移計算。 當(dāng)梁的線剛度比柱的線剛度大很多時（例如當(dāng)梁的線剛度比柱的線剛度大很多時（例如ib/ic3），梁柱節(jié)點的），梁柱節(jié)點的轉(zhuǎn)角很小。如果忽略此轉(zhuǎn)角的影響，則水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的轉(zhuǎn)角很小。如果忽略此轉(zhuǎn)角的影響，則水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算方法，尚可進(jìn)一步簡化，這種忽略梁柱節(jié)點轉(zhuǎn)角影響的計算方法稱計算方法，尚可進(jìn)一步簡化，這種忽略梁柱節(jié)點轉(zhuǎn)角影響的計算方法稱為反彎點法。為反彎點法。在確定柱的側(cè)向剛度時，反彎點法假定各柱上、下端都不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，在確定柱的側(cè)向剛度時，反彎點法假定各柱上、下端都不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，即認(rèn)為梁柱線剛度比為無限大。

32、將趨近于無限大代入即認(rèn)為梁柱線剛度比為無限大。將趨近于無限大代入D值法的公式，值法的公式，可得可得=1。因此，由式可得反彎點法的柱側(cè)向剛度，并用。因此，由式可得反彎點法的柱側(cè)向剛度，并用D0表示為：表示為： 2c012hiD ccc同樣，因柱的上、下端都不轉(zhuǎn)動，故除底層柱外，其他各層柱的反同樣，因柱的上、下端都不轉(zhuǎn)動，故除底層柱外，其他各層柱的反彎點均在柱中點（彎點均在柱中點（h h/2/2）；底層柱由于實際是下端固定，柱上端的約束剛）；底層柱由于實際是下端固定，柱上端的約束剛度相對較小，因此反彎點向上移動，一般取離柱下端度相對較小，因此反彎點向上移動，一般取離柱下端2/32/3柱高處為反彎點

33、柱高處為反彎點位置，即取位置，即取y yh h= =用反彎點法計算框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的要點與用反彎點法計算框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的要點與D值法相同。值法相同。4 4框架結(jié)構(gòu)側(cè)移的近似計算框架結(jié)構(gòu)側(cè)移的近似計算水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移（水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移（lateral displacement）如圖所示，）如圖所示，它可以看作由梁、柱彎曲變形（它可以看作由梁、柱彎曲變形（flexural deformation）引起的側(cè)移和由）引起的側(cè)移和由柱軸向變形（柱軸向變形（axial deformation）引起的側(cè)移的疊加。前者是由水平荷）引起的側(cè)移的疊加。前者是由水平荷載產(chǎn)生的層間剪力引起的，后者主

34、要是由水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩引載產(chǎn)生的層間剪力引起的，后者主要是由水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩引起的。起的。框架剪切變形框架剪切變形（1）梁、柱彎曲變形引起的側(cè)移）梁、柱彎曲變形引起的側(cè)移 （2）柱軸向變形引起的側(cè)移）柱軸向變形引起的側(cè)移框架彎曲變形框架彎曲變形5 5框架結(jié)構(gòu)的水平位移控制框架結(jié)構(gòu)的水平位移控制框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度過小，水平位移過大，將影響正常使用；側(cè)向剛框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度過小，水平位移過大，將影響正常使用；側(cè)向剛度過大，水平位移過小，雖滿足使用要求，但不滿足經(jīng)濟(jì)性要求。因此，度過大，水平位移過小，雖滿足使用要求，但不滿足經(jīng)濟(jì)性要求。因此，框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜合適，一般以使結(jié)構(gòu)滿足層間

35、位移限值為宜?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜合適，一般以使結(jié)構(gòu)滿足層間位移限值為宜。我國我國高層規(guī)程高層規(guī)程規(guī)定，按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高規(guī)定，按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比之比u/h宜小于其限值宜小于其限值u/h，即：，即：u/h表示層間位移角限值，對框架結(jié)構(gòu)取表示層間位移角限值，對框架結(jié)構(gòu)取1/550；h為層高。為層高。由于變形驗算屬正常使用極限狀態(tài)的驗算，所以計算由于變形驗算屬正常使用極限狀態(tài)的驗算，所以計算u時，各作用時，各作用分項系數(shù)均應(yīng)采用分項系數(shù)均應(yīng)采用1.0，混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面剛度可采用彈性剛度。另，混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面剛度可采用彈性剛度。另外，樓層層間最大位

36、移外，樓層層間最大位移u以樓層最大的水平位移差計算，不扣除整體彎以樓層最大的水平位移差計算，不扣除整體彎曲變形。曲變形。u/h u/h 1荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合（1）控制截面及最不利內(nèi)力）控制截面及最不利內(nèi)力框架柱控制截面最不利內(nèi)力組合一般有以下幾種：框架柱控制截面最不利內(nèi)力組合一般有以下幾種： 1）|M|max及相應(yīng)的及相應(yīng)的N和和V； 2）|N|max及相應(yīng)的及相應(yīng)的M和和V； 3）Nmin及相應(yīng)的及相應(yīng)的M和和V； 4）|V|max及相應(yīng)的及相應(yīng)的N。 這四組內(nèi)力組合的前三組用來計算柱正截面受壓承載力，以確定縱向這四組內(nèi)力組合的前三組用來計算柱正截面受壓承載力，以確定縱向受力鋼筋數(shù)量；

37、第四組用以計算斜截面受剪承載力，以確定箍筋數(shù)量。受力鋼筋數(shù)量；第四組用以計算斜截面受剪承載力，以確定箍筋數(shù)量。梁端的控制截面梁端的控制截面（2）荷載的不利布置）荷載的不利布置框架桿件的變形曲線框架桿件的變形曲線活荷載最不利荷載布置法活荷載最不利荷載布置法 對于高層框架結(jié)構(gòu)，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值應(yīng)按下式確定：對于高層框架結(jié)構(gòu)，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值應(yīng)按下式確定： （3）荷載效應(yīng)組合（）荷載效應(yīng)組合（load effect combination） WQ,分別為樓面活荷載組合值系數(shù)和風(fēng)荷載組合值系數(shù)，分別為樓面活荷載組合值系數(shù)和風(fēng)荷載組合值系數(shù)，當(dāng)永久荷載效應(yīng)起控制作用時應(yīng)分別取當(dāng)永久荷載效應(yīng)起控制

38、作用時應(yīng)分別取0.70.7和和0.00.0；當(dāng)可變荷載；當(dāng)可變荷載效應(yīng)起控制作用時應(yīng)分效應(yīng)起控制作用時應(yīng)分別取別取1.01.0和和0.60.6或或0.70.7和和1.01.0。 （1）框架梁）框架梁2構(gòu)件設(shè)計構(gòu)件設(shè)計為了避免梁支座處抵抗負(fù)彎矩的鋼筋過分擁擠，以及在抗震結(jié)為了避免梁支座處抵抗負(fù)彎矩的鋼筋過分擁擠，以及在抗震結(jié)構(gòu)中形成梁鉸破壞機構(gòu)增加結(jié)構(gòu)的延性，可以考慮框架梁端塑性變構(gòu)中形成梁鉸破壞機構(gòu)增加結(jié)構(gòu)的延性，可以考慮框架梁端塑性變形內(nèi)力重分布，對豎向荷載作用下梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅。對現(xiàn)澆框形內(nèi)力重分布，對豎向荷載作用下梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅。對現(xiàn)澆框架梁，梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)可取架梁，梁端負(fù)彎矩

39、調(diào)幅系數(shù)可取0.80.9；對于裝配整體式框架梁，；對于裝配整體式框架梁，由于梁柱節(jié)點處鋼筋焊接、錨固、接縫不密實等原因，受力后節(jié)點由于梁柱節(jié)點處鋼筋焊接、錨固、接縫不密實等原因，受力后節(jié)點各桿件產(chǎn)生相對角變，其節(jié)點的整體性不如現(xiàn)澆框架，故其梁端負(fù)各桿件產(chǎn)生相對角變，其節(jié)點的整體性不如現(xiàn)澆框架，故其梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)可取彎矩調(diào)幅系數(shù)可取0.70.8?？蚣芰憾私孛尕?fù)彎矩調(diào)幅后，梁跨中截面彎矩應(yīng)按平衡條件相框架梁端截面負(fù)彎矩調(diào)幅后，梁跨中截面彎矩應(yīng)按平衡條件相應(yīng)增大。截面設(shè)計時，框架梁跨中截面正彎矩設(shè)計值不應(yīng)小于豎向應(yīng)增大。截面設(shè)計時，框架梁跨中截面正彎矩設(shè)計值不應(yīng)小于豎向荷載作用下按簡支梁計算的跨

40、中截面彎矩設(shè)計值的荷載作用下按簡支梁計算的跨中截面彎矩設(shè)計值的50%50%。 應(yīng)先對豎向荷載作用下的框架梁彎矩進(jìn)行調(diào)幅，再與水平荷應(yīng)先對豎向荷載作用下的框架梁彎矩進(jìn)行調(diào)幅，再與水平荷載產(chǎn)生的框架梁彎矩進(jìn)行組合。載產(chǎn)生的框架梁彎矩進(jìn)行組合。（2）框架柱）框架柱柱截面最不利內(nèi)力的選取柱截面最不利內(nèi)力的選取框架柱的計算長度框架柱的計算長度l0Hll)(15. 01u0Hl)2 . 02(min0柱的配筋計算中，需要確定柱的計算長度柱的配筋計算中，需要確定柱的計算長度l0?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范范規(guī)定，規(guī)定，l0可按下列規(guī)定確定：可按下列規(guī)定確定： 1）一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu)，

41、各層柱的計算長度）一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu)，各層柱的計算長度l0按按表表4.5.1取用。取用。 2）當(dāng)水平荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值占總彎矩設(shè)計值的）當(dāng)水平荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值占總彎矩設(shè)計值的75%以上時，框以上時，框架柱的計算長度架柱的計算長度l0可按下列兩個公式計算，并取其中的較小值：可按下列兩個公式計算，并取其中的較小值： 框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求（）框架梁（）框架梁1梁縱向鋼筋的構(gòu)造要求梁縱向鋼筋的構(gòu)造要求梁縱向受拉鋼筋的數(shù)量除按計算確定外，還必須考慮溫度、收縮應(yīng)力梁縱向受拉鋼筋的數(shù)量除按計算確定外，還必須考慮溫度、收縮應(yīng)力所需要的鋼筋數(shù)量，以防止梁發(fā)生脆性破壞和控制裂

42、縫寬度?？v向受拉鋼所需要的鋼筋數(shù)量，以防止梁發(fā)生脆性破壞和控制裂縫寬度。縱向受拉鋼筋的最小配筋百分率和最大配筋率要求。沿梁全長頂面和底面應(yīng)至少各配筋的最小配筋百分率和最大配筋率要求。沿梁全長頂面和底面應(yīng)至少各配置兩根縱向鋼筋，鋼筋的直徑不應(yīng)小于置兩根縱向鋼筋，鋼筋的直徑不應(yīng)小于12mm?？蚣芰旱目v向鋼筋不應(yīng)與?？蚣芰旱目v向鋼筋不應(yīng)與箍筋、拉筋及預(yù)埋件等焊接。箍筋、拉筋及預(yù)埋件等焊接。2梁箍筋的構(gòu)造要求梁箍筋的構(gòu)造要求 應(yīng)沿框架梁全長設(shè)置箍筋。箍筋的直徑、間距及配筋率等要求與一般梁應(yīng)沿框架梁全長設(shè)置箍筋。箍筋的直徑、間距及配筋率等要求與一般梁的相同，可參見的相同，可參見混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理12第第6章中的章中的 有關(guān)內(nèi)容。有關(guān)內(nèi)容。（）（） 框架柱框架柱 柱箍筋形式示例柱箍筋形式示例（）梁柱節(jié)點（）梁柱節(jié)點（beam-column joints）1）現(xiàn)澆梁柱節(jié)點）現(xiàn)澆梁柱節(jié)點梁柱節(jié)點處于剪壓復(fù)合受力狀態(tài)，為保證節(jié)點具有足夠的受剪梁柱節(jié)點處于剪壓復(fù)合受力狀態(tài)，為保證節(jié)點具有足夠的受剪承載力，防止節(jié)點產(chǎn)生剪切脆性破壞，必須在節(jié)點內(nèi)配置足夠數(shù)量承載力，防止節(jié)點產(chǎn)生剪切脆性破壞，必