PPT多層框架結構設計

第四章多多層框架架結構一、結構的的形式和布布置1.結構形式布布置框架：由梁梁和柱所組組成的桿系系結構?？煽捎糜?0m以下的多層層房屋中結構形式一、結構的的形式和布布置1.結構形式布布置*現澆式：整整體性能好好，抗震性性能好，現現場工作量量大，費模模板結構形式——按施工方法法分*裝配式：標標準化、工工廠化生產產，施工速速度快，整整體性能差差，抗震性性能弱*裝配整體式式：兼有現現澆式和裝裝配式兩者者的優(yōu)點一、結構的的形式和布布置1.結構形式布布置受力特點水平荷載作作用下結構構整體呈剪切型變形形，單個構件件以彎曲變形為主一、結構的的形式和布布置1.結構形式布布置結構布置*柱網的布置置：柱距：：3.3~7.2m，梁跨：4.5~7.0m*承重框架的的布置橫向布置縱向布置縱橫向布置一、結構的的形式和布布置1.結構形式布布置當結構不同同部位荷載載差異較大大地基土壓壓縮性有顯顯著差異沉降縫當平面形狀狀復雜、高高度方向有有高差、質質量分布不不均勻抗震縫當房屋過長長或過寬時時伸縮縫變形逢的設設置縫寬50mm縫寬70mm一、結構的的形式和布布置1.結構形式布布置豎向布置在滿足建筑筑功能要求求的同時，，盡量避免免收進、挑挑出、抽梁梁、抽柱層高為：2.8~4.2m不合理的結構布置一、結構的的形式和布布置1.結構形式布布置構件的選型型樓蓋現澆式裝配式裝配整體式式梁、板尺寸寸的選擇同同梁板結構構一、結構的的形式和布布置1.結構形式布布置構件的選型型在裝配式或或裝配整體體式樓蓋中中，梁的截截面形式有有如下幾種種（可以增增大凈空，，減小總高高度）：十字形截面梁花籃形截面梁疊合梁柱截面的形形式一般為為矩形和方方形，也可可為T形或圓形。。先按軸壓壓估計柱的的截面尺寸寸，在乘以以1.2~1.5的放大系數數二、結構計計算簡圖和和荷載計算算1.計算簡圖橫向框架計算單元縱向框架計算單元跨度跨度跨度取軸線間的的距離相鄰樓板板頂間的距離基礎頂面至一層樓板頂間的距離節(jié)點：視構構造情況可可以是剛節(jié)節(jié)點也可以是是鉸接點二、結構計計算簡圖和和荷載計算算1.計算簡圖節(jié)點視構造情況況可以是剛剛節(jié)點也可可以是鉸接接點二、結構計計算簡圖和和荷載計算算1.計算簡圖構件截面的的抗彎剛度度（梁）考慮樓板的的加強作用用,I0為不考慮樓樓板加強作作用時梁的的慣性矩*現澆式：中中框架I=2.0I0邊框架I=1.5I0*裝配整體式式：中框架架I=1.5I0邊框架I=1.2I0*裝配式：I=I0二、結構計計算簡圖和和荷載計算算2.荷載計算水平荷載按按圖示陰影影范圍計算算,一般將水平平荷載（風風或地震））簡化成作作用于節(jié)點點的水平集集中力豎向荷載按按樓蓋的形形式確定，，對活荷載載還應作適適當折減樓面活荷載載為等效均均布荷載三、框架的的內力分析析1.豎向荷載下下的內力分分析彎矩分配法法或迭代法法結構的側移移幾乎為零零可采用彎矩矩分配法或或迭代法三、框架的的內力分析析1.豎向荷載下下的內力分分析分層法實際上柱遠遠端并非固固結，為反反映實際情情況，做如如下處理：：*除底層外，，其余各柱柱的線剛度度乘以0.9的折減系數數*除底層外，，其余各柱柱的彎矩傳傳遞系數取取為1/3三、框架的的內力分析析2.水平荷載下下的內力分分析反彎點法反彎點，此此處只有剪剪力無彎矩矩*彎矩為0點=反彎點*假定：1）底層反彎彎點在距基基礎頂2/3柱高處2）其它層柱柱的反彎點點在1/2柱高處三、框架的的內力分析析2.水平荷載下下的內力分分析反彎點法VjkVjkhj/2，or2Vjkhj/3hj第j層hjVjkjkijk平衡條件梁的抗彎剛剛度“無窮窮大”假定梁的線線剛度“無無窮大”三、框架的的內力分析析2.水平荷載下下的內力分分析反彎點法iblibrrMblMbrMcbMct*求出各柱的的彎矩后，，由節(jié)點的的平衡條件件求的作用用在梁端的的總彎矩，，再按梁的的線剛度進進行分配*根據梁的平平衡條件求求梁的剪力力三、框架的的內力分析析2.水平荷載下下的內力分分析D值法反彎點法的的兩個基本本假定：反反彎點高度度不變和梁梁的剛度為為無窮大給算法帶來來了簡化，，卻降低了了精度日本武藤藤清教授授提出改改進反彎彎點法即即D值法，對對柱的抗抗側剛度度和柱中中反彎點點的高度度進行修修正三、框架架的內力力分析2.水平荷載載下的內內力分析析D值法考慮柱端端梁的變變形和約約束后，，柱的抗抗側剛度度D為：考慮柱上上下端節(jié)節(jié)點彈性性約束的的修正系系數三、框架架的內力力分析2.水平荷載載下的內內力分析析D值法FicCDABEGHicici1i2i3i4hj取框架中中的柱AB分析，假假定：*柱AB及其上下下相鄰柱柱子的線線剛度為為ic*柱AB及其上下下相鄰柱柱子的層層間位移移為j*柱AB兩端節(jié)點點及其上上下左右右相鄰各各節(jié)點的的轉角均均為*與柱AB相交的梁梁的線剛剛度分別別為i1、i2、i3、i4三、框架架的內力力分析2.水平荷載載下的內內力分析析FicCDABEGHicici1i2i3i4hjjHGDFBACEMBAMABhjD值法變形后的情況三、框架架的內力力分析2.水平荷載載下的內內力分析析jHGDFBACEMBAMABhjD值法根據A、B兩點力的的平衡條條件：兩式相加三、框架架的內力力分析2.水平荷載載下的內內力分析析D值法jHGDFBACEMBAMABhjAB柱所受的的剪力為為：柱的抗側剛度三、框架架的內力力分析2.水平荷載載下的內內力分析析D值法類似地可可以導出出底層柱柱的抗側側剛度：：ici1i2ici1i2ici1i2ip1ip2三、框架架的內力力分析2.水平荷載載下的內內力分析析D值法求得柱的的抗側剛剛度D后，可按按與反彎彎點類似似的方法法，推導導出第j層第k柱的剪力力：已知柱的的剪力，，要求柱柱的彎矩矩，還需需知道柱柱的反彎彎點位置置？三、框架架的內力力分析2.水平荷載載下的內內力分析析D值法柱反彎點點的位置置取決于于其上下下端彎矩矩的比值值。假定同層層各橫梁梁的反彎彎點均在在各橫梁梁跨度的的中央而而該點無無豎向位位移?？煽捎孟铝辛心Ｐ瓦M進行計算算分別考考慮各因因素對反反彎點的的影響。。三、框架架的內力力分析2.水平荷載載下的內內力分析析假定框架架橫梁的的線剛度度、柱的的線剛度度和層高高沿框架架高度保保持不變變上下橫梁梁剛度不不同，反反彎點向向剛度較較小的一一端偏移移上下層層層高變化化時D值法梁柱線剛度比及層數、層次的影響柱的反彎彎點高度度y0h，附表4-3，4-4標準反彎彎點高度度比上下橫梁剛度比的影響對y0加一增量量y1進行修正正，附表4-5層高變化的影響對y0加增量y2、y3進行修正正，附表4-6三、框架架的內力力分析2.水平荷載載下的內內力分析析經上述修修正后，，柱底至至反彎點點的高度度可按下下式計算算：D值法Vjk和yh和反彎點法類似柱的彎矩矩梁的彎矩矩三、框架架的內力力分析3.框架的側側移計算算及限值值框架結構構的變形形特點梁柱彎曲變形形引起的側移移——剪切形柱軸向變形引引起的側移——彎曲形三、框架的內內力分析3.框架的側移計計算及限值側移計算梁柱彎曲變形形引起的側移移三、框架的內內力分析3.框架的側移計計算及限值側移計算柱軸向變形引引起的側移假定內部中柱柱的軸力為0外柱軸力為：上部水平荷載載在計算截面面引起的彎矩矩外柱軸線間的的距離單位力法：單位水平力作作用在框架頂頂引起的柱中中軸力1外載引起的柱柱中軸力三、框架的內內力分析3.框架的側移計計算及限值彈性側移的限限值控制頂部最大大位移，避免免影響使用控制層間相對對側移，避免免填充墻出現現裂縫限值見教材表表4-2對裝配整體式式框架，計算算的側移值應應放大20%四、溫度的影影響1.季節(jié)溫度lll施工時的氣溫溫為t1，使用時的氣氣溫為t2，溫差為t=t1–t2以AB為例四、溫度的影影響2.內外溫差內柱的溫度為為t1，邊柱的溫度度為t2，且t1>t2，則邊柱將縮縮短以AB為例四、溫度的影影響3.日照溫差框架右側有日日照時，右側側伸長，框架架整體彎曲。。當框架平面面不對稱時，，還會出現扭扭轉。五、框架桿件件的設計1.控制截面柱的彎矩呈線線性變化控制截面可取取上下柱端截截面梁的彎矩呈拋拋物線變化控制截面可取取兩端截面及及跨間最大正正彎矩截面（（為簡化可取取跨中截面））五、框架桿件件的設計1.控制截面McMVcVb/2均布荷載下：：MMc-Vcb/2V=Vc-（g+q）b/2集中荷載下：：M=Mc-Vcb/2，V=VcMbg+qVVcMc柱可作類似的的計算五、框架桿件件的設計2.荷載效應組合合基本表達式由可變荷載控控制的組合：：由永久荷載控控制的組合：：對標準值大于于4kN/m2的樓面活荷載載應取1.3五、框架桿件件的設計2.荷載效應組合合*梁:梁端最大負彎彎矩確定頂部部配筋；跨中中最大正彎矩矩確定底部配配筋；最大剪剪力確定箍筋筋最不利的內力力*柱:同單層工業(yè)廠廠房柱五、框架桿件件的設計3.豎向活荷載的的最不利位置置分跨計算組合合法每次僅在一根根梁上布置活活荷載，計算算整個框架的的內力求出所有這些些內力后對給給定截面同號號內力相加即即可得出該截截面的最大內內力五、框架桿件件的設計3.豎向活荷載的的最不利位置置最不利荷載法法跨中最大正彎彎矩梁端最大負彎彎矩或柱端最最大彎矩用類類似方法求出出五、框架桿件件的設計3.豎向活荷載的的最不利位置置分層組合法*梁:僅考慮本層活活荷載的不利利布置，其方方法同連續(xù)梁梁*柱端彎矩:只考慮與該柱柱相鄰層的活活荷載的影響響*柱的軸力：對對于與柱不相相鄰的上層活活荷載，僅考考慮其軸力的的傳遞而不考考慮其彎矩的的作用五、框架桿件件的設計3.豎向活荷載的的最不利位置置滿布荷載法當活荷載產生生的內力遠小小于恒載產生生的內力時，，可不考慮活活荷載的不利利布置，將活活荷載滿布與與框架梁上對梁支座處的的彎矩影響不不大對梁跨中的彎彎矩應乘以1.1~1.2的放大系數五、框架桿件件的設計4.梁端彎矩調幅幅現澆框架調幅系數取0.8~0.9裝配整體式框框架調幅系數取0.7~0.8五、框架桿件件的設計5.構件的設計框架柱的計算算長度我國規(guī)范規(guī)定定的計算長度度見教材表4-2梁柱截面的設設計同普通鋼鋼筋混凝土梁梁柱五、框架桿件件的設計6.疊合梁的設計計疊合梁的基本本概念*一階段受力疊疊合梁:施工時預制梁梁下有可靠支支撐，預制梁梁不受力。待待后澆層達強強度后，再拆拆除支撐，新新老混凝土共共同受力*二階段受力疊疊合梁:施工時預制梁梁以簡支梁的的方式受力。。待后澆層達達強度后，新新老混凝土再再共同受力一階段受力疊疊合梁除疊合合面受剪應按按疊合梁計算算外，其他計計算原則和方方法同整澆梁梁。五、框架桿件件的設計6.疊合梁的設計計疊合梁的試驗驗研究疊合梁的撓度度、鋼筋應力力、裂縫寬度度均比整澆梁梁大，承載能能力和整澆梁梁基本相同五、框架桿件件的設計6.疊合梁的設計計疊合梁的受力力特點疊合梁中受拉拉鋼筋的應力力始終大于相相同條件下的的整澆梁--——受拉鋼筋應力力超前疊合層中混凝凝土的壓應力力始終小于相相同條件下的的整澆梁——受區(qū)混凝土應應變滯后承載力極限狀狀態(tài)下進入塑塑性變形后原原來的應力應應變歷史已被被遺忘——極限承載力相相同五、框架桿件件的設計6.疊合梁的設計計疊合梁的承載載力計算——第一階段預制制梁的承載力力分別為預制梁梁、預制樓板板、疊合層自自重在計算截截面產生的彎彎矩和剪力設設計值第一階段施工工活荷載在計計算截面產生生的彎矩和剪剪力設計值*第一階段是指指疊合層混凝凝土未達到強強度設計值的的階段。在此此階段，預制制梁是簡支梁梁，其彎矩設設計值和剪力力設計值。預制梁的承載載力計算方法法與普通構件件相同五、框架桿件件的設計6.疊合梁的設計計疊合梁的承載載力計算——第二階段預制制梁的承載力力*第二階段是指指疊合層混凝凝土達到強度度設計值后的的階段。在此此階段，梁柱柱已形成框架架的一部分，，其彎矩設計計值和剪力設設計值。分別為第二階階段面層、吊吊頂等自重在在計算截面產產生的彎矩和和剪力設計值值第二階段荷載載效應組合中中可變荷載在在計算截面產產生的彎矩和和剪力設計值值，應取本階階段施工活荷荷載和使用階階段活載中的的較大內力值值疊合梁正截面面、斜截面承承載力的計算算方法與普通通構件相同五、框架桿件件的設計6.疊合梁的設計計疊合梁的承載載力計算——混凝土強度的的取值*正彎矩區(qū)段，，按疊合層取取用，負彎矩矩區(qū)段按計算算截面受壓區(qū)區(qū)的實際情況況取用。*受剪承載力計計算時，取預預制梁和疊合合層中較低的的混凝土強度度等級進行計計算，同時求求得疊合梁的的受剪承載力力設計值不應應低于預制梁梁的受剪承載載力設計值五、框架桿件件的設計6.疊合梁的設計計疊合梁的承載載力計算——疊合面的受剪剪承載力驗算算當疊合梁的箍箍筋符合普通通梁和疊合梁梁的構造要求求時，疊合面的受剪剪承載力應按按下式驗算：：混凝土抗拉強強度設計值，，取疊合層和和預制梁中的的較低值五、框架桿件件的設計6.疊合梁的設計計疊合梁縱向受受拉鋼筋的應應力驗算——避免受拉鋼筋筋在使用階段段屈服五、框架桿件件的設計6.疊合梁的設計計疊合梁裂縫寬寬度計算預制梁混凝土土抗拉強度標標準值最大裂縫寬度度不應超出規(guī)規(guī)范的允許值值五、框架桿件件的設計6.疊合梁的設計計疊合梁的撓度度計算——按“最小剛度度原則”進行行撓度驗算疊合梁的長長期剛度預制梁在第第一階段的的短期剛度度，可按普普通鋼筋混混凝土梁的的方法計算算疊合梁在第第二階段的的短期剛度度五、框架桿桿件的設計計6.疊合梁的設設計疊合梁的撓撓度計算——按“最小剛剛度原則””進行撓度度驗算疊合梁在第第二階段的的短期剛度度，在正彎彎矩區(qū)段：：疊合梁在第第二階段的的短期剛度度，在負彎彎矩區(qū)段，，可按普通通鋼筋混凝凝土梁的方方法計算五、框架桿桿件的設計計6.疊合梁的設設計疊合梁的構構造要求疊合梁的構構造要求見見教材中的的有關內容容六、框架節(jié)節(jié)點設計和和構造要求求1.節(jié)點設計