混凝土結(jié)構(gòu)課件 第4章 框架結(jié)構(gòu)

1、第4章 框架結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第 4 章 框架結(jié)構(gòu)第4章 框架結(jié)構(gòu)第4章 內(nèi)容要點(diǎn)結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計(jì)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(jì)算荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求主要內(nèi)容：重點(diǎn)：結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載 反彎點(diǎn)法，值法第4章 框架結(jié)構(gòu)4.1結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置 1結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)框架結(jié)構(gòu)（frame structure）由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)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?？蚣芙Y(jié)構(gòu)平面布置和剖面示意圖第4章 框架結(jié)構(gòu)4.1結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置按施工方法不同

2、，框架結(jié)構(gòu)可分為現(xiàn)澆式、裝配式和裝配整體式三種。（1）框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)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?？蚣芙Y(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us；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），形成框架結(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(shí)，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。 第4章 框架結(jié)構(gòu)4.1結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移第4章 框架結(jié)構(gòu)4.1結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置（2）框架結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)缺點(diǎn)建筑平面布置靈活，能獲得大空間（特別適用于商

3、場(chǎng)、餐廳等），也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； 計(jì)算理論比較成熟； 在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)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(shí)會(huì)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)移也較大，而且引起的傾覆作用也較嚴(yán)重。 因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制房屋的高度和高寬比。第4章 框架結(jié)構(gòu)4.1結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置2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）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(shí)也須使結(jié)構(gòu)受力合理，施工簡(jiǎn)單。民用建筑柱網(wǎng)布置第4章 框架結(jié)構(gòu)4.1

4、結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置框架結(jié)構(gòu)的承重方案 1）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。 2）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。 3）縱、橫向框架承重。 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 蓋。第4章 框架結(jié)構(gòu)4.1結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置框架結(jié)構(gòu)的承重方案第4章 框架結(jié)構(gòu)4.1結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置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(shí)，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(shí)，可增設(shè)梁的水平加腋。試驗(yàn)表明，此法能明顯改善梁柱節(jié)承受反復(fù)荷載的性能

5、。 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：第4章 框架結(jié)構(gòu)4.1結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置 梁水平加腋后，改善了梁柱節(jié)點(diǎn)的受力性能，故節(jié)點(diǎn)有效寬度bj宜按下列規(guī)定取值： 當(dāng)x = 0時(shí)，bj按下式計(jì)算： 當(dāng)x0時(shí)，bj取下列二式計(jì)算的較大值： 且應(yīng)滿足bj bb + 0.5hc，其中hc為柱截面高度。bj bb + bxbj bb + bx + x bj bb + 2x第4章 框架結(jié)構(gòu)4.2 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載1 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載 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

6、延性等要求確定。初步設(shè)計(jì)時(shí)，通常由經(jīng)驗(yàn)或估算先選定截面尺寸，以后進(jìn)行承載力、變形等驗(yàn)算，檢查所選尺寸是否合適。 梁截面尺寸確定 框架結(jié)構(gòu)中框架梁的截面高度hb可根據(jù)梁的計(jì)算跨度lb、活荷載大等，按hb = (1/181/10)lb確定。為了防止梁發(fā)生剪切脆性破壞，hb不宜大于1/4凈跨。主梁截面寬度可取bb = (1/31/2)hb，且不宜小于200mm。為了保證梁的側(cè)向穩(wěn)定性，梁截面的高寬比（hb/bb）不宜大于4。 第4章 框架結(jié)構(gòu)為了降低樓層高度，可將梁設(shè)計(jì)成寬度較大而高度較小的扁梁，扁梁的截面高度可按 (1/181/15)lb估算。扁梁的截面寬度b（肋寬）與其高度h的比值b/h不宜超過

7、3。加腋梁梁截面慣性矩4.2 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載第4章 框架結(jié)構(gòu)4.2 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載 柱截面尺寸 柱截面尺寸可直接憑經(jīng)驗(yàn)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。即式中 Ac為柱截面面積；N為柱所承受的軸向壓力設(shè)計(jì)值；Nv為根據(jù)柱支承的樓面面積計(jì)算由重力荷載產(chǎn)生的軸向力值；1.25為重力荷載的荷載分項(xiàng)系數(shù)平均值；重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)實(shí)際荷載取值，也可近似按（1214）kN/m2計(jì)算；fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 Ac (1.11.2)N / fc N = 1.25Nv第4章 框架結(jié)構(gòu)4.2 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載框架柱的截面寬度

8、和高度均不宜小于300mm，圓柱截面直經(jīng)不宜小于350mm，柱截面高寬比不宜大于3。為避免柱產(chǎn)生剪切破壞，柱凈高與截面長(zhǎng)邊之比宜大于4，或柱的剪跨比宜大于2。梁截面慣性矩 在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)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6倍；裝配整體式樓面視其整體性可取等于或小于6倍；無(wú)現(xiàn)澆面層的裝配式樓面，樓板的作用不予考慮。 設(shè)計(jì)中，為簡(jiǎn)化計(jì)算，也可按下式近似確定梁截面慣性矩I：第4章 框架結(jié)構(gòu)4.2 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載2框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算單元 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算單元及計(jì)算模型第4章 框架結(jié)構(gòu)4.2 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載框架結(jié)構(gòu)房屋是空間結(jié)構(gòu)體系，一

9、般應(yīng)按三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。但對(duì)于平面布置較規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)房屋，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常將實(shí)際的空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為若干個(gè)橫向或縱向平面框架進(jìn)行分析，每榀平面框架為一計(jì)算單元。 就承受豎向荷載而言，當(dāng)橫向（縱向）框架承重，且在截取橫向（縱向）框架計(jì)算時(shí)，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(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)豎向荷載按樓蓋的實(shí)際支承情況進(jìn)行傳遞，這時(shí)豎向荷載通常由縱、橫向框架共用承擔(dān)。第4章 框架結(jié)構(gòu)4.2 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖第章 框架結(jié)構(gòu)4.2 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載在框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖中，梁、柱用其軸線表示，

10、梁與柱之間的連接用節(jié)點(diǎn)（beam-column joints）表示，梁或柱的長(zhǎng)度用節(jié)點(diǎn)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(jì)算跨度；框架柱的計(jì)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(shí)，除底層外，柱的計(jì)算高度即為各層層高。對(duì)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(duì)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)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍時(shí)，可取至地下室結(jié)構(gòu)的頂板處。第章 框架結(jié)構(gòu)4.2 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載在實(shí)際工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度變化。當(dāng)上層柱截面尺寸減小但其形心軸仍

11、與下層柱的形心軸重合時(shí)，其計(jì)算簡(jiǎn)圖與各層柱截面不變時(shí)的相同。當(dāng)上、下層柱截面尺寸不同且形心軸也不重合時(shí)，一般采取近似方法，即將頂層柱的形心線作為整個(gè)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(jì)算跨度及線剛度仍應(yīng)按實(shí)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(lái)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進(jìn)行框架內(nèi)力分析。 第章 框架結(jié)構(gòu)4.2 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載變截面柱框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖第章 框架結(jié)構(gòu)4.2 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載裝配式框架的鉸節(jié)點(diǎn)框架柱與基礎(chǔ)的連接第章 框架結(jié)構(gòu)4.2 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載框架結(jié)構(gòu)上的荷載

12、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。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)房屋及房間的不同用途按荷載規(guī)范取用。應(yīng)該指出，荷載規(guī)范規(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（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。風(fēng)荷載 當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)時(shí)，垂直于建筑物表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值仍按式（3.5.9）計(jì)算，對(duì)于多、高層框架結(jié)構(gòu)房屋，式中的計(jì)算參數(shù)應(yīng)按規(guī)定采用。第章 框架結(jié)構(gòu)4.3 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計(jì)算

13、1豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計(jì)算在豎向荷載（vertical load）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(jì)算。工程設(shè)計(jì)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(jì)算。分層法豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及內(nèi)力計(jì)算假定：（1）不考慮框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移對(duì)其內(nèi)力的影響；（2）每層梁上的荷載僅對(duì)本層梁及其上、下柱的內(nèi)力產(chǎn)生影響，對(duì)其他各層梁、柱內(nèi)力的影響可忽略不計(jì)。 應(yīng)當(dāng)指出，上述假定中所指的內(nèi)力不包括柱軸力，因?yàn)槟硨恿荷系暮奢d對(duì)下部各層柱的軸力均有較大影響，不能忽略。第章 框架結(jié)構(gòu)豎向荷載作用下分層計(jì)算示意圖4.3 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)

14、力的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)4.3 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計(jì)算（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(jì)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，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(jì)算要點(diǎn)（1）將多層框架沿高度分成若干單層無(wú)側(cè)移的敞口框架，每個(gè)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、各層柱高及梁跨度均與原結(jié)構(gòu)相同。第章 框架結(jié)構(gòu)4.3 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計(jì)算（3）用無(wú)側(cè)移框架的計(jì)算方法（如彎矩分配法）計(jì)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、

15、下兩層，所以每一柱端的最終彎矩值需將上、下層計(jì)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(diǎn)不平衡彎矩，如欲進(jìn)一步修正，可對(duì)這些不平衡彎矩再作一次彎矩分配。 如用彎矩分配法計(jì)算各敞口框架的桿端彎矩，在計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)周圍各桿件的彎矩分配系數(shù)時(shí)，應(yīng)采用修正后的柱線剛度計(jì)算；并且底層柱和各層梁的傳遞系數(shù)均取1/2，其他各層柱的傳遞系數(shù)改用1/3。（4）在桿端彎矩求出后，可用靜力平衡條件計(jì)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(diǎn)集中力、柱自重等）和與之相連的梁端剪力，即得柱的軸力。第章 框架結(jié)構(gòu)彎矩二次分配法具體計(jì)算步驟：（1）根據(jù)各桿件的線剛度計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的桿端彎矩分配

16、系數(shù)，并計(jì)算豎向荷載作用下各跨梁的固端彎矩。 （2）計(jì)算框架各節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩，并對(duì)所有節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩同時(shí)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(shí)向其遠(yuǎn)端傳遞（對(duì)于剛接框架，傳遞系數(shù)均取1/2）。 （4）將各節(jié)點(diǎn)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(diǎn)處于平衡狀態(tài)。 至此，整個(gè)彎矩分配和傳遞過程即告結(jié)束。 （5）將各桿端的固端彎矩（fixed-end moment）、分配彎矩和傳遞彎矩疊加，即得各桿端彎矩。4.3 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)系數(shù)法（Approximate analysis by coefficients）采用

17、上述兩種方法計(jì)算豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力時(shí)，需首先確定梁、柱截面尺寸，而且計(jì)算過程較為繁復(fù)。系數(shù)法是一種更簡(jiǎn)單的方法，只要給出荷載、框架梁的計(jì)算跨度和支承情況，就可很方便地計(jì)算出框架梁、柱各控制截面內(nèi)力。 此法是統(tǒng)一建筑規(guī)范（Uniform Building Code）中介紹的方法，在國(guó)際上被廣泛采用。4.3 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)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(jì)算，常用的近似算法有迭代法、反彎點(diǎn)法、D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(diǎn)2D值法（ 1）層間剪力在各柱間的分配該式即為層間剪力Vi在各柱間的分配公式，它適用于整

18、個(gè)框架結(jié)構(gòu)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。4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)框架第2層脫離體圖（2）框架柱的側(cè)向剛度D值：一般規(guī)則框架中的柱4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)框架柱側(cè)向剛度計(jì)算公式4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)稱為柱的側(cè)向剛度修正系數(shù)，它反映了節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)降低了柱的側(cè)向剛度，而節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的大小則取決于梁對(duì)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的約束程度。，這表明梁線剛度越大，對(duì)節(jié)點(diǎn)的約束能力越強(qiáng)，節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)越小，柱的側(cè)向剛度越大。 現(xiàn)討論底層柱的D值。 同理，當(dāng)?shù)讓又南露藶殂q接時(shí)，可

19、得 4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)底層柱D值計(jì)算圖式4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)柱高不等及有夾層的柱 不等高柱夾層柱4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)柱的反彎點(diǎn)高度yh框架各柱的反彎點(diǎn)高度比y可用下式表示： 式中：yn表示標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比；y1表示上、下層橫梁線剛度變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值；y2、y3表示上、下層層高變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值。反彎點(diǎn)高度示意圖4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算y = yn + y1

20、 + y2 + y3第章 框架結(jié)構(gòu)（1）標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比yn。 yn是指規(guī)則框架的反彎點(diǎn)高度比。標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)位置簡(jiǎn)化求解4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)梁剛度變化時(shí)反彎點(diǎn)的修正4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第四章 框架結(jié)構(gòu)3反彎點(diǎn)法 由上述分析可見，D值法考慮了柱兩端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)其側(cè)向剛度和反彎點(diǎn)位置的影響，因此，此法是一種合理且計(jì)算精度較高的近似計(jì)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(jì)算。 當(dāng)

21、梁的線剛度比柱的線剛度大很多時(shí)（例如ib/ic3），梁柱節(jié)點(diǎn)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(jì)算方法，尚可進(jìn)一步簡(jiǎn)化，這種忽略梁柱節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角影響的計(jì)算方法稱為反彎點(diǎn)法。在確定柱的側(cè)向剛度時(shí)，反彎點(diǎn)法假定各柱上、下端都不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，即認(rèn)為梁柱線剛度比為無(wú)限大。將趨近于無(wú)限大代入D值法的公式，可得=1。因此，由式可得反彎點(diǎn)法的柱側(cè)向剛度，并用D0表示為： 4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)同樣，因柱的上、下端都不轉(zhuǎn)動(dòng)，故除底層柱外，其他各層柱的反彎點(diǎn)均在柱中點(diǎn)（h/2）；底層柱由于實(shí)際是下端固定，柱上端的約束剛度相對(duì)較小，因此反彎點(diǎn)向上移動(dòng)

22、，一般取離柱下端2/3柱高處為反彎點(diǎn)位置，即取yh=用反彎點(diǎn)法計(jì)算框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的要點(diǎn)與D值法相同。4框架結(jié)構(gòu)側(cè)移的近似計(jì)算水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移（lateral displacement）如圖所示，它可以看作由梁、柱彎曲變形（flexural deformation）引起的側(cè)移和由柱軸向變形（axial deformation）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，后者主要是由水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩引起的。4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)框架剪切變形（1）梁、柱彎曲變形引起的側(cè)移 4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第四章

23、框架結(jié)構(gòu)（2）柱軸向變形引起的側(cè)移框架彎曲變形4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算第章 框架結(jié)構(gòu)5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)滿足層間位移限值為宜。我國(guó)高層規(guī)程規(guī)定，按彈性方法計(jì)算的樓層層間最大位移與層高之比u/h宜小于其限值u/h，即：u/h表示層間位移角限值，對(duì)框架結(jié)構(gòu)取1/550；h為層高。由于變形驗(yàn)算屬正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算，所以計(jì)算u時(shí)，各作用分項(xiàng)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。另外，樓層

24、層間最大位移u以樓層最大的水平位移差計(jì)算，不扣除整體彎曲變形。4.4 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算u/h u/h 第章 框架結(jié)構(gòu)4.5 荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計(jì)1荷載效應(yīng)組合（1）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： 1）|M|max及相應(yīng)的N和V； 2）|N|max及相應(yīng)的M和V； 3）Nmin及相應(yīng)的M和V； 4）|V|max及相應(yīng)的N。 這四組內(nèi)力組合的前三組用來(lái)計(jì)算柱正截面受壓承載力，以確定縱向受力鋼筋數(shù)量；第四組用以計(jì)算斜截面受剪承載力，以確定箍筋數(shù)量。第章 框架結(jié)構(gòu)梁端的控制截面4.5 荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計(jì)第章 框架結(jié)構(gòu)（2）荷載的不利布置

25、框架桿件的變形曲線活荷載最不利荷載布置法 4.5 荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計(jì)第章 框架結(jié)構(gòu)對(duì)于高層框架結(jié)構(gòu)，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式確定： （3）荷載效應(yīng)組合（load effect combination） 4.5 荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計(jì)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(shí)應(yīng)分別取0.7和0.0；當(dāng)可變荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)應(yīng)分別取1.0和0.6或0.7和1.0。 第章 框架結(jié)構(gòu)4.5 荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計(jì)第章 框架結(jié)構(gòu)（1）框架梁2構(gòu)件設(shè)計(jì)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(jī)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)

26、力重分布，對(duì)豎向荷載作用下梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅。對(duì)現(xiàn)澆框架梁，梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)可取0.80.9；對(duì)于裝配整體式框架梁，由于梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋焊接、錨固、接縫不密實(shí)等原因，受力后節(jié)點(diǎn)各桿件產(chǎn)生相對(duì)角變，其節(jié)點(diǎn)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0.70.8。4.5 荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計(jì)第章 框架結(jié)構(gòu)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(jì)時(shí)，框架梁跨中截面正彎矩設(shè)計(jì)值不應(yīng)小于豎向荷載作用下按簡(jiǎn)支梁計(jì)算的跨中截面彎矩設(shè)計(jì)值的50%。 應(yīng)先對(duì)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。4.5 荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計(jì)第章 框架結(jié)構(gòu)4

27、.5 荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計(jì)（2）框架柱柱截面最不利內(nèi)力的選取框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度l0柱的配筋計(jì)算中，需要確定柱的計(jì)算長(zhǎng)度l0?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，l0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)，各層柱的計(jì)算長(zhǎng)度l0按表4.5.1取用。 2）當(dāng)水平荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值占總彎矩設(shè)計(jì)值的75%以上時(shí)，框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度l0可按下列兩個(gè)公式計(jì)算，并取其中的較小值： 第章 框架結(jié)構(gòu)4.7 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1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(jì)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縫寬度?？v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(zhǎng)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12mm?？蚣芰旱目v向鋼筋不應(yīng)與箍筋、拉筋及預(yù)埋件等焊接。2梁箍筋的構(gòu)造要求 應(yīng)沿框架梁全長(zhǎng)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，可參見混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理12第6章中的 有關(guān)內(nèi)容。第章 框架結(jié)構(gòu)（） 框架柱 柱箍筋形式示例4.7 框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求第章 框架結(jié)構(gòu)（）梁柱節(jié)點(diǎn)（