混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計幻燈片三

結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計抗震設(shè)防烈度6度7度8度框架－剪力墻170160140120剪力墻全部落地剪力墻180170150130部分框支剪力墻150140120100筒體框架－核心筒220210180140筒中筒300280230170表4-2B級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度(m)高度與層數(shù)是高層建筑結(jié)構(gòu)的兩個主要指標，隨著我國的經(jīng)濟形勢的發(fā)展和工程界關(guān)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系積累的工程經(jīng)驗及科研成果的逐步增多而發(fā)生變化。如《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3—1991規(guī)定8層及以上的高層民用建筑結(jié)構(gòu)為多高層建筑結(jié)構(gòu)的適用界限，現(xiàn)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》調(diào)整為10層及以上為多高層超結(jié)構(gòu)的適用界限。

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4.1.2多高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一般規(guī)定抗震設(shè)計主要包括兩個方面的內(nèi)容：一是抗震設(shè)計的概念設(shè)計內(nèi)容，即包括對房屋結(jié)構(gòu)作合理的結(jié)構(gòu)選型和布置以及采取必要的抗震構(gòu)造措施等；二是確定合理的計算簡圖和內(nèi)力分析方法，進行抗震驗算。其中抗震概念設(shè)計對建筑物的抗震性能起決策性和關(guān)鍵性的作用，是抗震設(shè)計的主要和重要內(nèi)容之一。1．“三水準，兩階段”的設(shè)防原則內(nèi)容第一水準，當建筑物遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時，一般不受損或不需修理可繼續(xù)使用。第二水準，當建筑物遭受相當于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。第三水準，當建筑物遭受本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的罕見地震影響時，不至倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。三水準設(shè)防目標的通俗說法為：“小震不壞，設(shè)防烈度地震可修，大震不倒”?！靶≌鸩粔摹币蠼ㄖY(jié)構(gòu)在多遇地震作用下滿足承載力極限狀態(tài)驗算要求和建筑彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。“基本地震可修”要求建筑結(jié)構(gòu)具有相當?shù)难有?變形能力)，不發(fā)生不可修的脆性破壞?！按笳鸩坏埂币蠼ㄖ哂凶銐虻淖冃文芰?，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。兩個階段設(shè)計步驟為：第一階段，對絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進行多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力驗算和結(jié)構(gòu)彈性變形驗算，對各類結(jié)構(gòu)按規(guī)范規(guī)定采取抗震措施；第二階段，對一些規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)進行罕遇地震下的彈性變形驗算。1．“三水準，兩階段”的設(shè)防原則內(nèi)容2．建筑抗震設(shè)防分類和設(shè)防標準建筑抗震設(shè)防分類是依據(jù)建筑物在地震時和地震后的功能重要程度來分類，按不同的重要性提出不同的抗震安全要求，并采取相應(yīng)的抗震設(shè)計(地震作用和抗震措施)。現(xiàn)階段的建筑設(shè)防分類及設(shè)防標準按國家標準《建筑抗震設(shè)防分類標準》(GB50223—1995)及《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011—2001)執(zhí)行。具體要求見表4-3。

GB50223—1995標準GB50011—2001規(guī)范設(shè)防分類

甲類地震破壞后對社會有嚴重影響，對國民經(jīng)濟有巨大損失或有特殊要求的建筑重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災(zāi)害的建筑乙類使用功能不能中斷或需盡快恢復，且地震破壞會造成社會重大影響和國民經(jīng)濟重大損失的建筑地震時使用功能不能中斷需盡快恢復的

建筑丙類地震破壞后有一般影響及其他不屬于甲、乙、丁類的建筑除甲、乙、丁類以外的一般建筑丁類地震破壞或倒塌不會影響甲、乙、丙類建筑，且社會影響、經(jīng)濟損失輕微的建筑抗震次要建筑

GB50223—1995標準GB50011—2001規(guī)范地震作用甲類應(yīng)按提高設(shè)防烈度一度設(shè)計按地震安全性評價結(jié)果確定乙類應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度計算應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求丙類應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度設(shè)計應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求丁類一般情況下可不降低一般情況下仍應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求抗震措施甲類應(yīng)按提高設(shè)防烈度一度計算當抗震設(shè)防烈度為6～8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當為9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求乙類當抗震設(shè)防烈度為6～8度時應(yīng)提高一度設(shè)計，當為9度時，應(yīng)加強抗震措施。對較小的乙類建筑，可采用抗震性能好、經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系，并按本地區(qū)的抗震設(shè)防烈度采取抗震措施一般情況下，當抗震設(shè)防烈度為6～8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當為9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求；對較小的乙類建筑，當其結(jié)構(gòu)改用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型時，應(yīng)允許仍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震措施丙類應(yīng)按本地區(qū)設(shè)防烈度設(shè)計應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求丁類當設(shè)防烈度為7～9度時，抗震措施可按本地區(qū)設(shè)防烈度降低一度設(shè)計，當為6度時可不降低應(yīng)允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當降低，但抗震設(shè)防烈度為6度時不應(yīng)降低表4-3GB50223—1995及GB50011—2001中設(shè)防分類、地震作用及防震措施的比較3．抗震等級的確定(1)A級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級見表4-4。結(jié)構(gòu)類型烈度6度7度8度9度框架高度(m)≤30＞30≤30＞30≤30＞30≤25框架四三三二二一一框架－剪力墻高度(m)≤60＞60≤60＞60≤60＞60≤50框架四三三二二一一剪力墻三二一一一剪力墻高度(m)≤80＞80≤80＞80≤60不應(yīng)采用短肢剪力墻三二二一一高度(m)≤80＞80≤80＞80≤80＞80≤60剪力墻四三三二二一一表4-4A級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級

結(jié)構(gòu)類型烈度6度7度8度9度框支剪力墻非底部加強部位剪力墻四三三二二不應(yīng)采用底部加強部位剪力墻三二二一底部加強部位剪力墻框支框架二二一一框支框架筒體框架－核心筒框架三二二一框架－核心筒框架核心筒二二一一

核心筒筒中筒框架－核心筒內(nèi)筒三二一一筒中筒內(nèi)筒框架三二二一框架－核心筒框架板柱剪力墻高度(m)≤40≤35≤30不應(yīng)采用框架及板柱的柱三二一剪力墻二二二(2)B級高度的高層層建筑結(jié)構(gòu)抗抗震等級見表表4-5。結(jié)構(gòu)類型烈度6度7度8度框架－剪力墻框架二一一剪力墻二一特一剪力墻剪力墻二一一框支剪力墻非底部加強部位剪力墻二一一底部加強部位剪力墻二一特一框支剪力墻框支框架一特一特一框架－核心筒框架二一特一核心筒二一特一筒中筒內(nèi)筒二一特一外筒二一特一表4-5B級高度的高層層建筑結(jié)構(gòu)抗抗震等級(3)確定定抗震等級的的幾點說明如如下：①框架－剪剪力墻結(jié)構(gòu)，，當按基本振振型計算地震震作用時，若若框架部分承承受的地震傾傾覆力矩大于于結(jié)構(gòu)總地震震傾覆力矩的的50%，框框架部分按表表中框架結(jié)構(gòu)構(gòu)相應(yīng)的抗震震等級設(shè)計。。剪力墻部分分的抗震等級級，宜按框架架－剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)中的剪力力墻的抗震等等級確定，但但根據(jù)具體情情況，有時也也可取和修正正后框架部分分相同的抗震震等級。②部分框支支剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)中，剪力墻墻加強部位以以上的一般部部位，應(yīng)按剪剪力墻結(jié)構(gòu)中中的剪力墻確確定其抗震等等級。③高層建筑筑主樓與裙房房相連，與主主樓連為整體體的裙房的抗抗震等級不應(yīng)應(yīng)低于主樓相相應(yīng)部分的抗抗震等級；裙裙房屋面部分分的主樓上下下各一層受剛剛度與承載力力突變影響較較大，抗震措措施需要適當當加強。④接近或等等于高度分界界時，應(yīng)結(jié)合合房屋不規(guī)則則程度及場地地、地基條件件適當確定抗抗震等級。⑤抗震設(shè)計計的高層建筑筑，當?shù)叵率沂翼攲幼鳛樯仙喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌嵌固端時，地地下一層的抗抗震等級應(yīng)按按上部結(jié)構(gòu)采采用，地下一一層以下結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗震等級級可根據(jù)具體體情況采用三三級或四級。。⑥底部帶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換層的筒體體結(jié)構(gòu)，其框框支框架和底底部加強部位位筒體的抗震震等級應(yīng)按框框支剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)的規(guī)定采采用。4．抗震概念設(shè)計計原則(1)結(jié)構(gòu)構(gòu)的簡單性：：指結(jié)構(gòu)在地地震及其他荷荷載作用下具具有明確的和和直接的傳力力途徑，便于于建立完整、、準確的結(jié)構(gòu)構(gòu)計算模型。。(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)的規(guī)則性和和均勻性：建建筑平面規(guī)則則、平面內(nèi)結(jié)結(jié)構(gòu)布置宜規(guī)規(guī)則、對稱、、均勻、減少少偏心，使建建筑物分布質(zhì)質(zhì)量產(chǎn)生的地地震慣性力能能以比較短和和直接的途徑徑傳遞，并使使質(zhì)量分布與與結(jié)構(gòu)剛度分分布協(xié)調(diào)，限限制質(zhì)量與剛剛度之間的偏偏心。沿建筑筑物豎向的結(jié)結(jié)構(gòu)布置宜規(guī)規(guī)則、均勻，，避免有過大大的外挑和內(nèi)內(nèi)收，避免剛剛度、承載能能力和傳力途途徑的突變，，以限制結(jié)構(gòu)構(gòu)在豎向第一一樓層或少數(shù)數(shù)幾個樓層出出現(xiàn)薄弱層，，以致在這些些部位因產(chǎn)生生應(yīng)力集中和和過大的變形形而使結(jié)構(gòu)不不安全。(3)結(jié)構(gòu)構(gòu)的剛度和抗抗震能力：結(jié)結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使使結(jié)構(gòu)平面在在兩個主軸方方向均具有足足夠的剛度和和抗震能力，，同時還應(yīng)具具有抗扭轉(zhuǎn)剛剛度和抵抗扭扭轉(zhuǎn)振動的能能力?？蚣芙Y(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)在縱橫橫兩個方向布布置成雙向剛剛接框架。(4)結(jié)構(gòu)的整體性性：由于設(shè)計計內(nèi)力計算模模型是建立在在樓蓋平面內(nèi)內(nèi)剛度無限大大的假定的基基礎(chǔ)上，設(shè)計計應(yīng)使樓蓋系系統(tǒng)有足夠的的平面內(nèi)剛度度和抗力，并并與豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)有效連接，，從而保證梁梁、板、柱、、墻能共同協(xié)協(xié)同工作。(5)抗震房屋應(yīng)盡盡可能設(shè)置多多道抗震防線線，并考慮第第一防線被突突破后，引起起內(nèi)力重分布布的影響不至至于使結(jié)構(gòu)出出現(xiàn)倒塌。(6)結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具具有必要的承承載力、剛度度、穩(wěn)定性、、延性及耗能能等方面的性性能。主要耗耗能構(gòu)件應(yīng)具具有較高的延延性和適當?shù)牡膭偠龋惺苁茇Q向荷載的的主要構(gòu)件不不宜作為主要要耗能構(gòu)件。。(7)合理控制結(jié)構(gòu)構(gòu)的非彈性部部位(塑性鉸區(qū))，掌握結(jié)構(gòu)的的屈服過程，，實現(xiàn)合理的的屈服機制。。多高層鋼筋筋混凝土房屋屋可以歸納為為兩類屈服機機制：一種為為總體機制，，另一種為樓樓層機制，其其他機制均可可由這兩種機機制組合而成成。典型的樓樓層機制表現(xiàn)現(xiàn)為在水平力力作用下僅豎豎向構(gòu)件屈服服，而橫向構(gòu)構(gòu)件處于彈性性。總體機制制則表現(xiàn)為所所有橫向構(gòu)件件屈服而豎向向構(gòu)件除根部部外均處于彈彈性狀態(tài)。4.2結(jié)構(gòu)體系的分分類及其結(jié)構(gòu)構(gòu)布置原則●4.2.1結(jié)構(gòu)體系的分分類●4.2.1多高層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布布置原則1．框架結(jié)構(gòu)體系系2．剪力墻結(jié)構(gòu)體體系3．框架－剪力墻結(jié)構(gòu)體體系4．筒體結(jié)構(gòu)體系系5．混合結(jié)構(gòu)體系系1．鋼筋混凝土多多高層建筑的的適用高度和和高寬比2．結(jié)構(gòu)布置原則則●4.2.1結(jié)構(gòu)體系的分分類多高層房屋結(jié)結(jié)構(gòu)體系包括括水平結(jié)構(gòu)體體系(樓、屋屋蓋系統(tǒng))和和豎向結(jié)構(gòu)體體系(墻、柱柱)。其中水水平結(jié)構(gòu)體系系中的樓(屋屋)蓋結(jié)構(gòu)承承受并傳遞豎豎向荷載給豎豎向構(gòu)件。并并作為剛性樓樓蓋利用其平平面內(nèi)的無限限剛度協(xié)調(diào)各各抗側(cè)構(gòu)件的的變形和位移移；豎向構(gòu)件件承受并傳遞遞豎向荷載。。豎向結(jié)構(gòu)體體系的墻、柱柱與水平結(jié)構(gòu)構(gòu)體系中的梁梁板共同組成成房屋的抗側(cè)側(cè)空間結(jié)構(gòu)，，共同抵抗側(cè)側(cè)向力作用。。多高層建筑筑的結(jié)構(gòu)體體系主要有有框架結(jié)構(gòu)構(gòu)、剪力墻墻結(jié)構(gòu)、框框架—剪力力墻結(jié)構(gòu)、、框支剪力力墻結(jié)構(gòu)，，高層建筑筑結(jié)構(gòu)體系系中還有筒筒體結(jié)構(gòu)(包括框架架—核心筒筒結(jié)構(gòu)、筒筒中筒結(jié)構(gòu)構(gòu))以及其其他復雜高高層結(jié)構(gòu)形形式，如帶帶轉(zhuǎn)換層高高層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)形式，，多塔結(jié)構(gòu)構(gòu)形式，另另外還有型型鋼—混凝凝土構(gòu)件組組合的混合合結(jié)構(gòu)形式式等。下面面就常見的的幾種結(jié)構(gòu)構(gòu)體系作一一些闡述。。1．框架結(jié)構(gòu)體體系框架結(jié)構(gòu)體體系由框架架梁、柱、、板等主要要構(gòu)件組成成(如圖4.1所示示)。按照框架布布置方向的的不同，框框架結(jié)構(gòu)體體系可分為為橫向布置置、縱向布布置和雙向向布置三種種框架結(jié)構(gòu)構(gòu)形式(如如圖4.2所示)。。橫向框架布布置形式是是20世紀紀90年代代以前常用用的一種框框架布置形形式。由于于當時的條條件限制，，內(nèi)力分析析主要是采采用手算方方式進行，，計算機輔輔助設(shè)計只只能進行簡簡單的平面面框架內(nèi)力力分析，所所以房屋建建筑往往布布置為橫向向框架、縱縱向聯(lián)系梁梁的結(jié)構(gòu)形形式，其特特點是橫向向框架承擔擔豎向荷載載和平行于于房屋橫向向的水平荷荷載?？v向向框架布置置形式也是是一種平面面框架類型型，其特點點是縱向框框架承擔豎豎向荷載和和沿縱向水水平荷載作作用，而橫橫向通過聯(lián)聯(lián)系梁將豎豎向荷載傳傳遞到框架架柱，同時時聯(lián)系梁與與框架立柱柱形成橫向向框架并承承擔沿橫向向的水平力力作用。在在有抗震要要求的房屋屋設(shè)計中，，要求框架架必須縱橫橫向布置，，形成雙向向框架結(jié)構(gòu)構(gòu)形式，以以抵抗水平平荷載及地地震作用，，雙向框架架作用結(jié)構(gòu)構(gòu)布置形式式具有較強強的空間整整體性，可可以承受各各個方向的的側(cè)向力，，與縱、橫橫向布置的的單向框架架比較，具具有較好的的抗震性能能圖4.1多層框架架示意圖圖框架結(jié)構(gòu)構(gòu)的特點點是柱網(wǎng)網(wǎng)布置靈靈活，便便于獲得得較大的的使用空空間。延延性較好好，但橫橫向側(cè)移移剛度小小，水平平位移大大。比較較適用于于大空間間的多層層及層數(shù)數(shù)較少的的高層建建筑?？蚩蚣芙Y(jié)構(gòu)構(gòu)的變形形特征為為剪切型型(如圖圖4.3(b)所示)。。(a)橫向框架架布置(b)縱向框架架布置(c)縱橫向框框架布置置(a)剪力墻(b)框架(c)框架－剪剪力墻2．剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)體系系剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)體系系是指豎豎向承重重結(jié)構(gòu)由由剪力墻墻組成的的一種房房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)體系，，如圖4.4所所示。剪剪力墻的的主要作作用除承承受并傳傳遞豎向向荷載作作用外，，還承擔擔平行于于墻體平平面的水水平剪力力。《建建筑抗震震設(shè)計規(guī)規(guī)范》GB50011—2001把剪力墻墻稱為抗抗震墻。。剪力墻承承受豎向向荷載及及水平荷荷載的能能力都較較大。其其特點是是整體性性好，側(cè)側(cè)向剛度度大，水水平力作作用下側(cè)側(cè)移小，，并且由由于沒有有梁、柱柱等外露露構(gòu)件，，可以不不影響房房屋的使使用功能能。缺點點是不能能提供大大空間房房屋，結(jié)結(jié)構(gòu)延性性較差。。剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)適用用范圍較較大，從從十幾層層到幾十十層都很很常見，，由于剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)能承承受更大大的豎向向力和水水平力作作用，橫橫向剛度度大，因因此比框框架更適適合用于于高層建建筑的結(jié)結(jié)構(gòu)體系系布置中中。由于于剪力墻墻結(jié)構(gòu)提提供的房房屋空間間一般較較小，所所以比較較適合用用于賓館館、住宅宅等建筑筑類型。。當在下下部一層層或幾層層需要更更大空間間時，往往往在下下部取消消部分剪剪力墻，，形成框框支剪力力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)。剪力力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)的變形形特征是是彎曲型型(如圖圖4.3(a)所示)。。圖4.4剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)3．框架－剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)體系系框架－剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)體系系是指由由框架和和剪力墻墻共同作作為豎向向承重結(jié)結(jié)構(gòu)的多多(高)層房屋屋結(jié)構(gòu)體體系，如如圖4.5所示示。由于于框架的的主要特特點是能能獲得大大空間房房屋，房房間布置置靈活，，而其主主要弱點點是側(cè)向向剛度小小，側(cè)移移大。而而剪力墻墻結(jié)構(gòu)側(cè)側(cè)向剛度度大，側(cè)側(cè)移小，，但不能能提供靈靈活的大大空間房房屋。框框架－剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)體系系則充分分發(fā)揮他他們各自自的特點點，既能能獲得大大空間的的靈活空空間，又又具有較較強的側(cè)側(cè)向剛度度。所以以這種結(jié)結(jié)構(gòu)形式式在房屋屋設(shè)計中中比較常常用。在框架－－剪力墻墻結(jié)構(gòu)體體系中，，框架往往往只承承受并傳傳遞豎向向荷載，，而水平平荷載及及地震作作用主要要由剪力力墻承擔擔。一般般情況下下，剪力力墻可承承受70%～90%的的水平荷荷載作用用。剪力墻在在建筑平平面上的的布置，，應(yīng)按均均勻、分分散、對對稱周邊邊的原則則考慮，，并宜沿沿縱橫兩兩個方向向布置。。剪力墻墻宜布置置在建筑筑物的周周邊附近近，恒載載較大處處及建筑筑平面變變化處和和樓梯間間和電梯梯的周圍圍；剪力力墻宜貫貫穿建筑筑物的全全高，宜宜避免剛剛度突變變；剪力力墻開洞洞時，洞洞口宜上上下對齊齊。建筑筑物縱(橫)向向區(qū)段較較長時，，縱(橫橫)向剪剪力墻不不宜集中中布置在在端開間間，不宜宜在變形形縫兩側(cè)側(cè)同時設(shè)設(shè)置剪力力墻。圖4.5框框架－剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)體系系4．筒體結(jié)構(gòu)構(gòu)體系體結(jié)構(gòu)主主要包括括框架－－核心筒筒結(jié)構(gòu)與與筒中筒筒結(jié)構(gòu)(如圖4.6所示)?？蚣芎诵男耐步Y(jié)構(gòu)構(gòu)由實體體核心筒筒和外框框架構(gòu)成成。一般般將樓電電梯間及及一些服服務(wù)用房房集中在在核心筒筒內(nèi)；其其他需要要較大空空間的辦辦公用房房、商業(yè)業(yè)用房等等布置在在外框架架部分。。核心筒實實體是由由兩個方方向的剪剪力墻構(gòu)構(gòu)成的封封閉的空空間結(jié)構(gòu)構(gòu)，它具具有很好好的整體體性與抗抗側(cè)剛度度，其水水平截面面為單孔孔或多孔孔的箱形形截面。。它既可可以承擔擔豎向荷荷載，又又可以承承擔任意意方向的的水平側(cè)側(cè)向力作作用。由由于核心心筒在高高層建筑筑中往往往布置在在平面的的中心部部位，而而在其四四周布置置功能空空間，核核心筒也也因此而而得名。。筒中筒結(jié)結(jié)構(gòu)是由由實體的的內(nèi)筒與與空腹的的外筒組組成，空空腹外筒筒是由布布置在建建筑物四四圍的密密集立柱柱與高跨跨比很大大的橫向向窗間梁梁所構(gòu)成成的一個個多孔筒筒體。筒筒中筒結(jié)結(jié)構(gòu)體系系具有更更大的整整體性和和抗側(cè)剛剛度，因因此適用用于高度度很大的的建筑。。除上述兩種筒筒體結(jié)構(gòu)形式式外，還有多多重筒結(jié)構(gòu)、、成束筒結(jié)構(gòu)構(gòu)等。筒體為為適應(yīng)各種建建筑功能的要要求，還可以以與框架或剪剪力墻相結(jié)合合，形成各自自獨特的結(jié)構(gòu)構(gòu)方案?？蚣埽诵耐餐步Y(jié)構(gòu)(b)筒中筒結(jié)構(gòu)圖4.6筒體結(jié)構(gòu)5．混合結(jié)構(gòu)體系系混合結(jié)構(gòu)體系系是由多種不不同材料構(gòu)件件組成的結(jié)構(gòu)構(gòu)體系。如：：鋼管混凝土土構(gòu)件和型鋼鋼混凝土構(gòu)件件等。由于不不同材料制成成的構(gòu)件有不不同的特征，，并且各自有有其明顯的優(yōu)優(yōu)點，采用混混合結(jié)構(gòu)的目目的就是通過過對各種材料料構(gòu)件的優(yōu)化化組合，來充充分發(fā)揮各種種材料及構(gòu)件件的優(yōu)越性能能。鋼管混凝土構(gòu)構(gòu)件是有效利利用混凝土的的約束強度，，在三向約束束下，混凝土土的抗壓強度度比單向抗壓壓強度可提高高幾倍。利用用這一特點而而組合的鋼管管混凝土最適適合用于以受受壓為主的軸軸心受壓及小小偏心受壓柱柱及其他受壓壓構(gòu)件。型鋼混凝土構(gòu)構(gòu)件是在混凝凝土中主要配配置型鋼的構(gòu)構(gòu)件。一般也也配置一些構(gòu)構(gòu)造鋼筋及輔輔助受力鋼筋筋。它可以制制作成柱、梁梁、剪力墻、、筒體等豎向向傳力構(gòu)件。。型鋼混凝土土的特點是強強度高、剛度度大、截面小小、延性好、、防火性能好好。建筑師常常常將其與鋼鋼結(jié)構(gòu)混合使使用來建設(shè)超超高層建筑。。即下部采用用型鋼混凝土土構(gòu)件，上部部為鋼結(jié)構(gòu)，，以增大建筑筑的剛度，減減少水平荷載載作用下的側(cè)側(cè)移。型鋼混混凝土結(jié)構(gòu)還還可以與鋼筋筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)混合使用。。●4.2.2多高層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布布置原則1．鋼筋混凝土多多高層建筑的的適用高度和和高寬比各種結(jié)構(gòu)體系系有其各自的的優(yōu)缺點，同同時也有它的的經(jīng)濟合理的的適用范圍。。設(shè)計人員應(yīng)應(yīng)根據(jù)建筑的的用途及功能能、建筑高度度、荷載情況況、抗震等級級和所具備的的物質(zhì)與施工工技術(shù)條件等等因素來確定定結(jié)構(gòu)形式和和結(jié)構(gòu)體系類類型。A級高度鋼筋混混凝土高層建建筑的適宜高高寬比見表4-6。結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計抗震設(shè)防烈度6度、7度8度9度框架、板柱－剪力墻5566432框架－剪力墻543剪力墻654筒中筒、框架－核心筒654表4-6A級高度鋼筋混混凝土高層建建筑結(jié)構(gòu)適用用的最大高寬寬比2．結(jié)構(gòu)布置置原則比(1)選擇擇合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)體系。合理理的結(jié)構(gòu)體系系的選擇與建建筑的使用功功能有密切關(guān)關(guān)系，如商場場辦公樓、賓賓館等需要大大空間，常采采用框架或框框架—剪力墻墻結(jié)構(gòu)，而住住宅常采用剪剪力墻結(jié)構(gòu)等等。建筑高度度也是選擇合合理結(jié)構(gòu)體系系的主要因素素之一，如10層以下的的建筑通常采采用框架結(jié)構(gòu)構(gòu)。10層以以上的建筑常常選擇框架——剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)形式，而30層以上的的建筑宜選擇擇框筒結(jié)構(gòu)體體系等。(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)平面布置要要有利于抵抗抗水平和豎向向荷載，受力力明確，傳力力直接。結(jié)構(gòu)構(gòu)平面宜均勻勻、對稱，減減少扭轉(zhuǎn)的影影響。在抗震震設(shè)防區(qū)，多多高層建筑的的平面形狀宜宜簡單對稱、、規(guī)則、傳力力直接、體型型盡量簡單，，以減少震害害。當建筑平平面復雜時，，應(yīng)通過設(shè)置置變形縫來劃劃分結(jié)構(gòu)平面面單元，使每每個結(jié)構(gòu)單元元的平面滿足足上述要求。?？拐鹪O(shè)計A級高度鋼筋混混凝土高層建建筑平面長度度不宜過長，，突出部分長長度不宜過大大(如圖4.7所示)。。圖4.7建建筑平面示示意圖(3)結(jié)構(gòu)豎向向布置應(yīng)力求自下下而上剛度變化均均勻，體型均勻不不突變，外形盡量量減少外挑、內(nèi)收收等。歷次地震震震害表明：結(jié)構(gòu)剛剛度沿豎向突變、、外挑、內(nèi)收等都都會在某些樓層產(chǎn)產(chǎn)生大的變形和應(yīng)應(yīng)力集中，出現(xiàn)嚴嚴重的震害和破壞壞。多高層建筑當當結(jié)構(gòu)上部樓層收收進部位到室外地地面高度H1與房屋高度H之比大于0.2時，上部樓層層收進后的水平平尺寸B1，不宜小于0.75B(如圖4.8(a)和圖4.8(b)所示)；當上部部結(jié)構(gòu)樓層相對對于下部樓層外外挑時，B≥0.9B1，且a≤4m(如圖4.8(c)和圖4.8(d)所示)。圖4.8結(jié)結(jié)構(gòu)豎向收進和和外挑示意圖(4)合理設(shè)設(shè)置變形縫，變變形縫包括伸縮縮縫、沉降縫和和防震縫。設(shè)置置伸縮縫可以減減少溫度應(yīng)力的的影響，沉降縫縫可以防止建筑筑的不均勻沉降降，防震縫可以以簡化結(jié)構(gòu)單元元，減少震害。。當然，在多高高層建筑結(jié)構(gòu)中中，應(yīng)盡量少設(shè)設(shè)置或不設(shè)置變變形縫。混凝土土澆筑采用后澆澆帶分段施工是是減少變形縫設(shè)設(shè)置的重要手段段之一。后澆帶帶可以選擇在結(jié)結(jié)構(gòu)受力影響較較小，結(jié)構(gòu)截面面簡單、施工方方便的位置曲折折通過。后澆帶帶通常每30m～40m設(shè)置一道，寬度度800mm～1000mm。一般鋼筋貫穿不不切斷，且要配配置適量的加強強鋼筋。后澆帶帶混凝土澆筑時時應(yīng)將兩側(cè)的混混凝土鑿毛，在在澆灌比設(shè)計強強度高一等級的的無收縮混凝土土，振搗密實，，并加強養(yǎng)護。。當后澆帶是為為減少混凝土施施工過程中的溫溫度應(yīng)力時，后后澆帶的保留時時間不宜少于兩兩個月，當后澆澆帶是為調(diào)整結(jié)結(jié)構(gòu)不均勻沉降降而設(shè)置時，后后澆帶后澆混凝凝土應(yīng)在兩側(cè)結(jié)結(jié)構(gòu)單元沉降基基本穩(wěn)定后再進進行澆筑。在抗抗震設(shè)計中，變變形縫的寬度必必須同時滿足防防震縫的寬度要要求。①伸縮縫：為為防止結(jié)構(gòu)因溫溫度變化和混凝凝土收縮而產(chǎn)生生裂縫，常隔一一定距離用伸縮縮縫分開?；炷辽炜s縫的最最大間距應(yīng)符合合表4-9的規(guī)規(guī)定。在設(shè)計中中應(yīng)考慮以下幾幾個因素：裝配整體式結(jié)構(gòu)構(gòu)房屋的伸縮縫縫間距按表4-9中現(xiàn)澆式數(shù)數(shù)值采用?？蚣堋袅Y(jié)結(jié)構(gòu)或框架核心心筒結(jié)構(gòu)的伸縮縮縫可根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)具體布置，取取表4-9中框框架與剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)之間的值。。屋面無保溫或隔隔熱措施時，框框架剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)按露天數(shù)值采采用。位于氣候干燥區(qū)區(qū)、夏季炎熱且且暴雨頻繁區(qū)的的結(jié)構(gòu)或經(jīng)常處處于高溫作用的的結(jié)構(gòu)，室內(nèi)結(jié)結(jié)構(gòu)因施工長時時間外露以及采采用滑模施工的的剪力墻結(jié)構(gòu)，，采用表4-9中數(shù)值應(yīng)相應(yīng)應(yīng)的減小。混凝土采用后澆澆帶施工，或采采用專門的預(yù)加加應(yīng)力措施時，，表4-9中數(shù)數(shù)值可以適當加加大。通過施加加預(yù)應(yīng)力，在混混凝土中產(chǎn)生預(yù)預(yù)壓應(yīng)力，可以以抵抗鋼筋混凝凝土在干縮或冷冷縮時產(chǎn)生拉應(yīng)應(yīng)力，使混凝土土延時開裂或不不開裂。②沉沉降縫縫：高高層建建筑解解決建建筑各各部分分沉降降差大大體上上有三三種方方法處處理：：其一一是設(shè)設(shè)置沉沉降縫縫，稱稱為““放””；其其二是是采用用端承承樁或或利用用剛度度較大大的其其他基基礎(chǔ)來來避免免和抵抵抗沉沉降差差，稱稱之為為“抗抗”；；其三三是采采用留留后澆澆帶來來作為為臨時時沉降降縫等等沉降降基本本穩(wěn)定定后再再連為為整體體，不不設(shè)永永久性性沉降降縫，，稱為為“調(diào)調(diào)”。。沉降縫一般在下列列部位設(shè)置：建筑平面面轉(zhuǎn)折部部位。高度差異異較大處處。地基土的的壓縮性性有明顯顯的差異異處。建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)或基礎(chǔ)礎(chǔ)類型不不同處。。分期建設(shè)設(shè)房屋交交界處。。沉降縫設(shè)設(shè)置的寬寬度為：：二、三三層取50mm～80mm，四、五層層取80mm～120mm，，五層以上上不小于于120mm。在沉降縫縫處房屋屋應(yīng)連同同基礎(chǔ)一一起斷開開。③防震縫：：建筑物物各部分分層數(shù)、、質(zhì)量、、剛度差差異過大大或有錯錯層時，，采用防防震縫分分開。防防震縫最最小寬度度要求：：框架結(jié)結(jié)構(gòu)高度度不超過過15m的部分可可取70mm；超過15m的部分，，6度、7度、8度和9度相應(yīng)每每增加5m，4m，3m和2m宜加寬20mm；框架－剪剪力墻和和剪力墻墻可分別別按上述述數(shù)字的的70%和50%采用，且且不應(yīng)小小于70mm。4.3框架結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計●4.3.1框架結(jié)構(gòu)構(gòu)的計算算簡圖●4.3.2荷載計算●4.3.3框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)內(nèi)力分析●4.3.4框架結(jié)構(gòu)水平平荷載作用下下側(cè)移的近似似計算●4.3.5框架結(jié)構(gòu)最不不利內(nèi)力組合合●4.3.6框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)構(gòu)造設(shè)計●4.3.1框架結(jié)構(gòu)的計計算簡圖1．截面尺寸的估估算框架結(jié)構(gòu)梁高高h一般為梁跨度度(e)的1/18～～1/10，，梁凈跨與截截面高度之比比不宜小于4，當采用扁扁梁形式時，，梁高可以按按規(guī)定的高跨跨比下限采用用，而當荷載載較大時，可可以取高跨比比的上限值。。而梁寬b通常取梁高(h)的1/3～1/2，且不不宜小于200。當梁上上荷載作用較較大時，還可可以按假定單單跨簡支梁最最大彎距的0.6～0.8倍初選截截面尺寸?？蚣苤甙窗唇ㄖ痈吒逪的1/15～1/10估算。。在抗震設(shè)設(shè)計中，還還可以按所所受上部荷荷載估算值值通過軸壓壓比限值初初步確定柱柱載面尺寸寸，其中上上部荷載估估算可按以以下數(shù)據(jù)取取用：框架架結(jié)構(gòu)和框框架—剪力力墻結(jié)構(gòu)單單位建筑面面積的豎向向總荷載大大約可取12kN/m2～14kN/m2，剪力墻和筒筒體結(jié)構(gòu)大大約取14kN/m2～16kN/m2。2．計算單元的的確定框架結(jié)構(gòu)建建筑是一個個由縱橫向向框架組成成的空間結(jié)結(jié)構(gòu)體系。。在一般情情況下，為為簡化計算算，常常把把它們簡化化成平面框框架進行內(nèi)內(nèi)力分析計計算。例如如橫向框架架結(jié)構(gòu)布置置體系就是是把結(jié)構(gòu)簡簡化為橫向向平面框架架而縱向簡簡化為聯(lián)系系梁受力的的一種簡化化模式(如如圖4.9(a)所示)。在平面框架架結(jié)構(gòu)設(shè)計計中，當結(jié)結(jié)構(gòu)布置相相同時，一一般取中間間有代表性性的一榀或或幾榀橫向向框架進行行內(nèi)力分析析。圖4.9框框架結(jié)結(jié)構(gòu)計算簡簡圖3．框架的層高高與跨度框架的跨度度e按柱的軸線線距離確定定，而柱的的層高對于于樓層而言言取梁面到到下層梁面面的高度，，對于底層層則取基礎(chǔ)礎(chǔ)頂面(或或基礎(chǔ)梁頂頂面)至梁梁面的距離離(如圖4.9(b)所示)。4．節(jié)點簡化框架節(jié)點受受力是相當當復雜的，，通常根據(jù)據(jù)實際情況況把其簡化化為剛性、、鉸接或半半鉸接幾種種類型。在在現(xiàn)澆鋼筋筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)中，梁梁和柱的縱縱向受力均均勻穿過節(jié)節(jié)點或錨入入節(jié)點區(qū)。。節(jié)點核心心區(qū)和梁柱柱混凝土一一次澆搗，，通常把其其簡化為剛剛性節(jié)點。。裝配框架架整澆式節(jié)節(jié)點是使用用后澆混凝凝土將梁與與柱連接部部位的節(jié)點點澆筑為整整體的一種種連接方式式，節(jié)點整整體性可靠靠，可簡化化為剛性節(jié)節(jié)點。現(xiàn)澆柱預(yù)制制梁框架是是全裝配式式結(jié)構(gòu)的一一種發(fā)展。。由于柱與與節(jié)點部位位在現(xiàn)場同同時澆筑混混凝土，整整體性可靠靠，可簡化化為剛性節(jié)節(jié)點。全裝配式框框架結(jié)構(gòu)則則是在梁底底和柱的某某些部位預(yù)預(yù)埋鋼板，，安裝就位位后進行再再焊接。由由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)節(jié)點的自自身變形能能力較大，，焊接質(zhì)量量也難以保保證，梁柱柱間會產(chǎn)生生一定的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動；因此此，這類節(jié)節(jié)點不可以以簡化為鉸鉸接點或半半鉸接點。?？蚣芙Y(jié)構(gòu)支支座通常情情況下可簡簡化為固定定支座。當當采用預(yù)制制柱杯形基基礎(chǔ)時，則則應(yīng)視構(gòu)造造措施的不不同而分別別簡化為鉸鉸支座和其其他支座形形式。5．截面彎曲剛剛度EI與線剛度I如圖4.10所示，，梁AB的，，其中為為混混凝土彈性性模量。為為梁梁AB的截面慣性性距。在計計算時時應(yīng)考慮慮樓板的T形截面的影響。因因為框架梁在梁端端承受負彎距。樓樓板對影響響較小，而在跨中中部位，由于承受受正彎距作用，樓樓板對截面彎曲剛剛度的影響就較大大。為簡化計算，，我們以梁矩形截截面計算截面慣性性距I0，I0=b1h13/12，并作以下修正：預(yù)制樓板結(jié)構(gòu)：I0裝配整體式樓蓋：：(1.20～1.50)現(xiàn)澆整體樓蓋：(1.50～2.0)柱CD的EcIz/Hl為柱平面內(nèi)慣性矩矩。圖4.10框框架剖面示意圖●4.3.2荷載計算1．荷載的種類作用于框架結(jié)構(gòu)的的荷載按作用方向向可以分為豎向荷荷載和水平荷載。。荷載按作用性質(zhì)質(zhì)可以分為永久性性荷載和可變荷載載及偶然荷載。永永久荷載包括結(jié)構(gòu)構(gòu)自重、固定設(shè)備備自重、裝飾及粉粉刷自重、土壓力力、預(yù)應(yīng)力等?？煽勺兒奢d有：樓面面及屋面活荷載、、雪荷載、風荷載載、積灰荷載、吊吊車荷載、施工荷荷載等。偶然荷載載有爆炸力和撞擊擊力等。在抗震設(shè)防區(qū)，多多高層建筑還要考考慮地震作用，一一般情況下應(yīng)允許許在結(jié)構(gòu)兩個主軸軸方向分別考慮水水平地震作用計算算；8、9度抗震震設(shè)防時，多高層層建筑中大跨度和和長懸臂結(jié)構(gòu)應(yīng)考考慮豎向地震作用用；9度設(shè)防區(qū)應(yīng)應(yīng)計算豎向地震作作用。2．荷載取值各種荷載的取值按按《建筑結(jié)構(gòu)荷載載規(guī)范》GB50009—2001及《全國民用建筑筑工程設(shè)計技術(shù)措措施》的有關(guān)補充充規(guī)定取值。但在在設(shè)計中應(yīng)考慮以以下因素：(1)規(guī)范所給給定的各項活荷載載，適用于一般條條件，當荷載較大大時或情況特殊時時，應(yīng)按實際情況況采用。(2)設(shè)計樓面面梁、墻、柱及基基礎(chǔ)時，按相關(guān)規(guī)規(guī)范取值時應(yīng)乘以以相應(yīng)的折減系數(shù)數(shù)。(3)樓面上的的局部荷載可以換換算為等效均布活活荷載。(4)多層與高高層建筑風荷載計計算時，一般情況況下基本風壓值按按50年重現(xiàn)期采采用，但不得小于于0.3kN/m2。對于特別重要和對對風荷載作用比較較敏感的高層建筑筑(高度大于60m)應(yīng)按100年重現(xiàn)現(xiàn)期風壓值采用。。如果沒有100年重現(xiàn)期風壓值值資料時，可以近近似采用50年重重現(xiàn)期風壓值乘以以增大系數(shù)1.1取值。(5)對對于樓樓面活荷荷載標準準值大于于2.0kN/m2或跨度相相差較大大的房屋屋建筑，，按彈性性方法計計算框架架和連續(xù)續(xù)梁(板板)的內(nèi)內(nèi)力時，，應(yīng)考慮慮活載不不利布置置。3．荷載的簡簡化1)次次梁傳遞遞給主梁梁的集中中荷載，，可按假假設(shè)次梁梁為單跨跨簡支梁梁進行計計算。(2)次次要荷荷載在不不太影響響主要受受力截面面內(nèi)力時時，可以以改為主主要荷載載形式，，以簡化化內(nèi)力計計算。(3)三三角形形或梯形形分布荷荷載可以以轉(zhuǎn)化為為等效均均布荷載載計算。?！?.3.3框架結(jié)構(gòu)構(gòu)的內(nèi)力力分析框架結(jié)結(jié)構(gòu)的的內(nèi)力力分析析隨著著計算算機的的普及及以及及相應(yīng)應(yīng)的計計算軟軟件開開發(fā)的的逐步步成熟熟，人人們越越來越越依賴賴和接接受用用計算算機電電算程程序進進行精精確的的內(nèi)力力分析析。我我們經(jīng)經(jīng)常遇遇到的的計算算機內(nèi)內(nèi)力分分析程程序大大多是是根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)力學學位移移法的的基本本原理理編制制的計計算程程序，，由電電腦直直接求求出結(jié)結(jié)構(gòu)的的變形形、內(nèi)內(nèi)力以以至各各截面面的配配筋。。目前前，框框架的的手工工計算算內(nèi)力力和位位移的的方法法往往往只限限于對對電算算結(jié)果果的復復核或或者是是在初初步設(shè)設(shè)計時時進行行粗略略估算算，這這時設(shè)設(shè)計人人員常常常把把空間間框架架簡化化為平平面框框架結(jié)結(jié)構(gòu)，，再通通過手手算方方法進進行內(nèi)內(nèi)力分分析。。由于一一般結(jié)結(jié)構(gòu)力力學的的彎矩矩分配配法、、迭代代法等等計算算相當當?shù)姆狈彪s，，人們們往往往采用用分層層法、、反彎彎點法法、D值法等等近似似的分分析方方法來來進行行內(nèi)力力計算算，下下面僅僅對豎豎向荷荷載作作用下下的分分層法法和水水平荷荷載作作用下下的反反彎點點法的的計算算思路路進行行介紹紹。1．豎向荷荷載作作用下下的內(nèi)內(nèi)力近近似計計算——“分層層法””根據(jù)用用位移移法或或力法法等解解多層層多跨跨框架架在豎豎向荷荷載作作用下下的計計算結(jié)結(jié)果可可知，，豎向向荷載載的側(cè)側(cè)移很很小，，而且且每層層梁上上的荷荷載對對其他他各層層梁的的影響響也很很小。。為了了簡化化計算算做如如下假假定：：(1)豎豎向荷載作作用下，多多層多跨框框架的側(cè)移移可忽略不不計。(2)每每層梁上的的荷載對其其他各層梁梁的影響可可忽略不計計。按上述假定定，計算時時可將各層層梁及其上上、下柱所所組成的框框架作為一一個獨立的的計算單元元分層計算算。分層計計算所得梁梁的彎矩即即為其最后后的彎矩；；而每一柱柱分屬上、、下兩層，，所以每一一柱的彎矩矩需由上、、下兩層計計算所得的的彎矩值疊疊加而得到到。通常，可可以用力力矩分配配法求出出各層框框架的彎彎矩圖，，然后疊疊加，即即得其最最終彎矩矩值。由于在分分層計算算時，假假定上、、下柱的的遠端是是固定的的，而實實際上是是有轉(zhuǎn)角角產(chǎn)生，，是彈性性節(jié)點，，因此為為了改善善由于這這種假定定帶來的的誤差，，根據(jù)經(jīng)經(jīng)驗，除除底層各各柱以外外，可將將其他各各層立柱柱的線剛剛度均乘乘以一個個折減系系數(shù)0.9，并取其傳遞遞系數(shù)為1/3?？蚣芄?jié)點處的的最終彎矩之之和常不等于于零而接近于于零。這是由由于分層計算算所引起的。。若欲進一步步修正，則可可對此節(jié)點的的不平衡力矩矩再作一次彎彎矩分配。圖4.11分分層法計計算簡圖2．水平荷載作用用下的內(nèi)力近近似計算——“反彎點法””在水平荷載作作用下，我們們不能再用分分層法分析框框架內(nèi)力，這這是因為分層層法的兩個基基本假定已不不再適用。多層多跨框架架在風荷載或或其他水平荷荷載作用下，，其荷載一般般都可化為受受節(jié)點水平集集中力的作用用，其彎矩圖圖如圖4.12(a)所示。各桿的的彎矩圖都是是直線，每個個立柱一般都都有一個反彎彎點。當然，，各柱的反彎彎點位置未必必相同。圖4.12(b)所示為該框架架受力后的變變形圖，各柱柱的上、下端端既有水平位位移，又有角角位移(即柱柱端轉(zhuǎn)角)。。如果框架的各各端都不缺梁梁且不考慮軸軸力所引起各各桿的變形，，則在同一橫橫梁標高處，，各柱端都將將產(chǎn)生一個相相同的水平位位移，同一層層各柱上下端端的水平位移移差Δ也相等。其次次，如果梁的的線剛度比柱柱的線剛度大大得多時(例例如ib≥)，，上述的節(jié)點角角位移就很小小。如果能求求出各柱的剪剪力及其反彎彎點的位置，，則柱和梁的的彎矩都可求求得，所以對對在水平荷載載作用下的框框架近似計算算，一是需確確定各柱間的的剪力分配比比，二是確定定各柱的反彎彎點位置。為了方便計算，做做如下假定：(1)在確定各柱間的剪剪力分配比時，認認為梁的線剛度與與柱的線剛度之比比為無限大，略去去梁本身的變形，，認為各柱上下兩兩端都不發(fā)生角位位移，框架節(jié)點只只有側(cè)移，且同層層各柱的側(cè)移均相相同。(2)在確定各柱的反彎彎點位置時，又認認為除底層以外的的各層柱受力后的的上下兩端將產(chǎn)生生相同的轉(zhuǎn)角，即即假定柱的反彎點點位于柱中間。(3)梁端彎矩可由節(jié)點點平衡條件求出。。以圖4.12所示示的多層框架為例例，將框架沿頂層層各柱的反彎點處處切開以示出剪力力與軸力，按水平平力的平衡條件(如圖4.13(a)所示)得：(a)(b)圖4.13框框架柱剪力計算圖圖圖4.12框框架在水平荷載作作用下的彎矩和變變形示意圖由假定(1)得上式中的稱稱為該柱的側(cè)側(cè)移剛度，也稱為為抗剪剛度，表示示柱端產(chǎn)生單位水水平位移=1時，在柱端所需要要施加的水平力大大小。稱為線剛度，h為層高。因此所以由此得根據(jù)假定2可知：：除底層外的各層層柱，其反彎點位位于該柱的高度中中央，底層柱的反反彎點則位于離柱柱底2/3的底層層層高處。有了各柱的剪力力，確定了反彎彎點位置后，頂頂層各柱的彎矩矩圖就可繪出。。根據(jù)假定3，，頂層各梁的彎彎矩圖也可求得得。同理可求出出其他各層的彎彎矩圖。例如求求第三層各柱的的剪力時，只需需取第三層柱的的反彎點以上部部分作為隔離體體即可(如圖4.13(b)所示)。這樣可可得：于是，第三層柱柱與梁的彎矩圖圖即可繪出。其其他各層柱與梁梁的彎矩圖也可可繪出。●4.3.4框架結(jié)構(gòu)水平荷荷載作用下側(cè)移移的近似計算由梁柱彎曲變形形引起的側(cè)移可可以用“D值法”相關(guān)公式式計算(“D值法”參見相關(guān)關(guān)書籍)。由，，可以得第j層框架層間水平平位移：由上式可以看出出，框架結(jié)構(gòu)水水平荷載作用下下的層間位移與與外荷載在該層層間產(chǎn)生的剪力力成正比，其側(cè)側(cè)移曲線與懸臂臂梁的剪切變形形曲線一致，故故稱這種變形為為總體剪切變形形(如圖4.14所示)，而而總體彎曲變形形是由框架兩側(cè)側(cè)邊柱中軸力引引起柱子伸長或或縮短所致的變變形，它與懸臂臂梁的彎曲變形形規(guī)律一致，故故稱之為總體彎彎曲變形(如圖圖4.15所示示)。這種變形可按下下式近似計算：：如圖4.15所所示，框架內(nèi)柱柱接近高層中部部，受力較小，，令其軸力為零零。外柱中的軸軸力可近似為：：(4-2)式中：M——上部水平荷載對對該高程處所引引起的彎矩。B——外柱軸線間的距距離。圖4.14框框架剪切變形形側(cè)移圖當房屋層數(shù)較多多時，可把框架架連續(xù)化?？蚣芗茼旤c的最大水水平位移Δ為。(4-3)式中：———單位水水平力作用于框框架頂端時邊柱柱的軸力。N——外荷載q(z)引起的邊柱的軸軸力是z的函數(shù)。A——邊柱截面面積，，是z的函數(shù)。圖4.15框框架彎曲變形形側(cè)移圖設(shè)邊柱截面面積積沿z為線性變化，即即為式中：At和Ab——分別為頂層與底底層邊柱的截面面面積。將式(4-4)代入式(4-3)，即可求求出Δ。當框架頂部受集集中力F時，積分得當n=1時，F(xiàn)n=2/3；當n=0時，F(xiàn)n=1。Fn為一與n有關(guān)的系數(shù)，計計算較繁，故也也可直接從表4-10查得。。nFn0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0上端

集中

荷載1.00.930.880.840.800.760.740.720.700.680.67倒三

角形

荷載0.50.480.460.440.420.410.3950.3850.380.3750.37均布荷載0.330.320.300.290.280.270.2650.2550.250.250.26同樣，當框架受受水平均布荷載載或沿房屋全高高受倒三角形分分布的水平荷載載時，也可寫成成式(4-5)的形式，但此此時Fn值的表達式已不不再是上面所表表示的那樣，但但Fn的值可直接由表表4-10查得得。此時公式中中的F為沿房屋全高水水平荷載的總和和，當荷載為均均布時，F(xiàn)=qH；當為倒三角形分分布荷載時，。。架結(jié)構(gòu)從總體上上講，其變形特特征為剪切形如如圖4.3(b)所示。在一般情況下我我們只考慮由梁梁、柱彎曲變形形而引起的側(cè)移移，而由柱軸力力所引起的位移移往往忽略不計計，但當框架高高度超過50m，或建筑高度高寬寬比H/B＞4時，柱頂點由軸軸力引起的位移移可以達到剪切切變形側(cè)移量的的5%～11%左右，設(shè)計時時應(yīng)同時考慮兩兩者共同產(chǎn)生的的位移。多高層層建筑筑框架架結(jié)構(gòu)構(gòu)在水水平荷荷載作作用下下的側(cè)側(cè)移包包括頂頂層最最大位位移控控制和和層間間相對對位移移控制制。在在國外外一般般對層層間位位移角角加以以限制制，它它不包包括整整體彎彎曲產(chǎn)產(chǎn)生的的水平平位移移。我我國《《高層層建筑筑砼結(jié)結(jié)構(gòu)技技術(shù)規(guī)規(guī)程》》對高高層建建筑的的層間間位移移確定定了限限值：：框架架結(jié)構(gòu)構(gòu)樓層層層間間最大大位移移與層層高之之比的的限值值[Δu/h]為1/550(h為層高高)。。在正常常使用用條件件下，，限制制結(jié)構(gòu)構(gòu)層間間位移移的主主要目目的有有兩點點：(1)保保證主主體結(jié)結(jié)構(gòu)基基本處處于彈彈性狀狀態(tài)，，避免免混凝凝土構(gòu)構(gòu)件出出現(xiàn)裂裂縫或或控制制在規(guī)規(guī)范允允許的的范圍圍之內(nèi)內(nèi)。(2)保保證填填充墻墻、隔隔墻和和幕墻墻等非非結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件的完完好，，避免免產(chǎn)生生明顯顯的損損壞。?！?.3.5框架結(jié)結(jié)構(gòu)最最不利利內(nèi)力力組合合1．框架荷荷載組組合原原則《建筑筑結(jié)構(gòu)構(gòu)荷載載規(guī)范范》規(guī)規(guī)定對對于一一般排排架、、框架架結(jié)構(gòu)構(gòu)，荷荷載基基本組組合可可按下下列組組合值值取最最不利利值確確定：：由可變變荷載載效應(yīng)應(yīng)控制制的組組合2)由由永永久荷荷載控控制的的組合合3)高層建建筑無無地震震作用用效應(yīng)應(yīng)組合合現(xiàn)在，，設(shè)計計人員員采用用計算算機輔輔助設(shè)設(shè)計，，可以以十分分方便便地對對各種種荷載載作用用進行行多種種組合合，并并從中中找出出最不不利的的控制制內(nèi)力力。但但在通通常情情況下下，在在不考考慮地地震作作用效效應(yīng)，，采用用手算算方法法進行行內(nèi)力力組合合時，，可以以選取取下列列三種種荷載載組合合：(1)恒載+活載。。(2)恒載+風載。。(3)恒載+0.9(任意兩兩個或或以上上活荷荷載之之和)。式中：：、、———分分別為為樓面面活荷荷載組組合值值系數(shù)數(shù)、風風荷載載組合合值系系數(shù)，，當永永久荷荷載效效應(yīng)起起控制制作用用時，，應(yīng)分分別取取0.7和0.0；當可變荷荷載起控制制作用時，，取1.0和0.6或0.7和1.0。樓面活活荷載分項項系數(shù)，風風荷載載分項系數(shù)數(shù)，樓面活荷載載效應(yīng)標準準值，風荷載效應(yīng)應(yīng)標準值。。2．控制截面與與最不利內(nèi)內(nèi)力取值1)控制截面框架梁在一一般情況下下，梁兩端端負彎矩最最大?？缰兄懈浇龔潖澗刈畲?，，內(nèi)力分布布呈拋物線線形狀；而而剪力則在在兩端為最最大值，最最大正彎矩矩處剪力為為0，內(nèi)力分布布呈線性變變化。所以以在設(shè)計時時，常取梁梁兩端及跨跨中為梁的的三個控制制截面進行行梁配筋設(shè)設(shè)計。當然然，由于上上部荷載和和水平力作作用的不同同，跨中彎彎矩往往不不是正彎矩矩最大處，，這時可以以用力學方方法求出剪剪力為零的的位置，從從而求得最最大正彎矩矩。由于這這樣求得的的值往往與與跨中彎矩矩相差不多多，為了簡簡化計算，，可以近似似用跨中彎彎矩進行配配筋計算。?？蚣苤捎谄淦鋸澗亍⑤S力力及剪力沿柱柱高呈線性變變化，設(shè)計可可取柱上下端端截面作為控控制截面。2)最不利內(nèi)力組組合最不利內(nèi)力組組合是在所有有內(nèi)力組合中中，對截面配配筋起控制作作用的內(nèi)力組組合。一般情情況下，對于于某一截面，，框架結(jié)構(gòu)梁梁、柱最不利利內(nèi)力組合可可以歸納為以以下四種：(1)M最大及相應(yīng)的N、V。(2)N最大及相應(yīng)的M、V。(3)N最小及相應(yīng)的M、V。(4)M比較大，但N比較小或比較大。。從理論上講，框架架結(jié)構(gòu)上的恒載對對結(jié)構(gòu)作用產(chǎn)生的的內(nèi)力是不變的，，而活荷載是可變變荷載，設(shè)計應(yīng)考考慮其最不利布置置，活荷載的最不不利布置需根據(jù)截截面的位置和內(nèi)力力的類型來確定。。隨著計算機內(nèi)力力分析程序的應(yīng)用用，荷載不利布置置在設(shè)計中可以得得到充分的考慮。。當采用手算進行行內(nèi)力復核或初步步估算時，可以用用“滿布荷載法””進行近似計算。。滿布荷載法是在活活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力力遠小于恒載及水水平力產(chǎn)生內(nèi)力的的情況下，在框架架梁上滿布活荷載載進行內(nèi)力計算的的方法。這樣求得得的內(nèi)力在支座處處與按最不利活載載布置而求得的內(nèi)內(nèi)力極為接近。而而求得的梁跨中正正彎矩比按最不利利活載布置求得的的內(nèi)力偏小。所以以在配筋計算時，，梁端負彎矩按滿滿布法所得內(nèi)力值值計算。而跨中彎彎矩按滿布法求得得的結(jié)果乘以1.1～1.2的增增大系數(shù)進行計算算。3．框架結(jié)構(gòu)的截面設(shè)設(shè)計1)梁、柱截面面強度設(shè)計(1)框架結(jié)構(gòu)構(gòu)的梁、柱截面強強度計算采用荷載載效應(yīng)基本組合中中最不利內(nèi)力組合合值(俗稱設(shè)計值值)進行設(shè)計。詳詳見《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理》有關(guān)關(guān)章節(jié)。圖4.16梁梁端控制截面彎矩矩及剪力框架梁在正常使用用極限狀態(tài)下的裂裂縫寬度采用荷載載效應(yīng)的標準組合合值中最不利組合合值進行驗算?？蚣芰涸谡Ｊ褂糜脴O限狀態(tài)下的撓撓度采用荷載效應(yīng)應(yīng)的標準組合，并并考慮荷載長期作作用影響(準永久久組合)的剛度進進行驗算。(2)從理論上上講，框架梁在配配筋計算時，應(yīng)采采用的是構(gòu)件端部部截面的內(nèi)力，而而不是軸線處的內(nèi)內(nèi)力(如圖4.16所示)。而在在實際工程設(shè)計中中，這樣將帶來相相當大的工作量。。所以，設(shè)計人員員一般直接采用組組合所得的軸線處處內(nèi)力值進行近似似計算，這樣的結(jié)結(jié)果往往偏于安全全。3)在豎向荷載載作用下，可以考考慮梁端塑性變形形內(nèi)力重分布而對對梁端負彎矩進行行調(diào)幅。裝配整體體式框架調(diào)幅系數(shù)數(shù)0.7～0.8，現(xiàn)澆框架調(diào)幅幅系數(shù)為0.8～～0.9。兩端支支座彎矩調(diào)幅后，，應(yīng)按平衡條件計計算調(diào)幅后的跨中中彎矩。豎向荷載載產(chǎn)生的梁彎矩應(yīng)應(yīng)先行調(diào)幅，再與與水平荷載產(chǎn)生的的彎矩(不得調(diào)幅幅)進行組合。(4)截面設(shè)計計時，跨中彎矩不不應(yīng)小于豎向荷載載按簡支梁計算的的跨中彎矩的50%。(5)框架梁一一般取梁端和跨中中進行計算。而框框架柱則根據(jù)上下下柱端的設(shè)計彎矩矩M、軸力N及剪力V進行計算。柱一般般考慮三種內(nèi)力組組合：①最大彎矩M及相應(yīng)的N、V。②最大的軸力N及相應(yīng)的M、V。③最小的軸力N與相應(yīng)的M、V。(6)有抗震設(shè)設(shè)計時，框架結(jié)構(gòu)構(gòu)的梁柱截面在6度時，建造于ⅣⅣ類場地上較高的的高層建筑，7度度及以上的建筑結(jié)結(jié)構(gòu)(生土房屋和和木結(jié)構(gòu)房屋除外外)，應(yīng)考慮地震震作用組合，并進進行多遇地震作用用下的截面抗震驗驗算。為提高框架架柱的延性，達到到“強柱”要求，，還應(yīng)采取以下措措施進行調(diào)整：①一、二、三級級框架的梁、柱節(jié)節(jié)點處，除頂層柱柱和軸壓比小于0.15者外，柱柱端考慮地震作用用的組合彎矩應(yīng)分分別乘以1.4、、1.2、1.1的調(diào)整系數(shù)。底底層柱應(yīng)分別乘以以1.5、1.25、1.15的的系數(shù)。②框架角柱應(yīng)按按雙偏心受力構(gòu)件件計算，經(jīng)過第①①條調(diào)整的彎矩、、剪力值應(yīng)乘以不不小于1.1的增增大系數(shù)。③一、二、三級級框架柱的截面考考慮地震組合的剪剪力設(shè)計值按下式式調(diào)整：●4.3.6框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)設(shè)計框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造分分為非抗震構(gòu)造和和抗震構(gòu)造，而抗抗震構(gòu)造又與框架架結(jié)構(gòu)的抗震等級級有關(guān)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)構(gòu)梁柱的有關(guān)構(gòu)造造規(guī)定在《混凝土土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》》GB50010—2002、《《建筑抗震設(shè)計規(guī)范范》GB50011—2002、《《高層建筑混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3—2002以及《全國民用建建筑工程設(shè)計技術(shù)術(shù)措施》結(jié)構(gòu)篇中中有非常嚴格和詳詳盡的表述。其中中有相當多的條款款屬于強制性條文文。在本節(jié)中不作作重復，僅對幾個個有關(guān)的概念作如如下闡述：(1)在框架梁梁的水平加腋：規(guī)規(guī)范規(guī)定框架梁柱柱中心線宜重合，，否則應(yīng)考慮偏心心對梁柱節(jié)點核心心區(qū)和結(jié)構(gòu)的不利利影響，以及對柱柱的偏心影響。非非抗震及6至8度度抗震設(shè)計時，梁梁柱中心線間的偏偏心距不宜大于柱柱在該方向?qū)挾鹊牡?/4，否則可可采取水平加腋措措施。水平加腋構(gòu)構(gòu)造(如圖4.17所示)。(2)抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)中，框架梁沿梁梁全長頂面和底面面至少應(yīng)配置各兩兩根縱向鋼筋。主主要是考考慮在水水平地震作用時，，樓面可能無活荷載，而而梁端彎彎矩變號號點比有有活荷載載時向跨跨中延伸伸；非抗抗震時，，考慮活活荷載不不利布置置時梁端端彎矩變變號點也也會向跨跨中延伸伸。圖4.17水水平加加腋配筋筋平面(2)抗抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)中，框框架梁沿沿梁全長長頂面和和底面至至少應(yīng)配配置各兩兩根縱向向鋼筋。。主要是是考慮在在水平地地震作用用時，樓樓面可能能無活荷荷載，而而梁端彎彎矩變號號點比有有活荷載載時向跨跨中延伸伸；非抗抗震時，，考慮活活荷載不不利布置置時梁端端彎矩變變號點也也會向跨跨中延伸伸。(3)框框架梁梁不設(shè)彎彎起鋼筋筋，全部部剪力由由箍筋和和混凝土土承擔。。(4)框框架柱軸軸壓比及及限值：：柱軸壓壓比指柱柱考慮地地震作用用組合的的軸力設(shè)設(shè)計值(N)與柱全截截面面積積()和和混凝土土軸心抗抗壓強度度設(shè)計值值乘積()的比比值：≤≤，框架架結(jié)構(gòu)在在抗震設(shè)設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)中的柱柱軸壓比比限值見見表4-12。。四級抗抗震以及及非抗震震時一般般采用1.05。結(jié)構(gòu)類型抗震等級一二三

框架結(jié)構(gòu)0.700.800.90框架－剪力墻結(jié)構(gòu)框架－核心筒結(jié)構(gòu)筒中筒0.750.850.95部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)0.600.70——表4-12柱柱軸壓壓比限值值(5)框框架梁梁、柱節(jié)節(jié)點在非非抗震設(shè)設(shè)計和抗抗震設(shè)計計時的構(gòu)構(gòu)造(如如圖4.18和和圖4.19所所示)。。式中：———為非