多層及高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

多層及高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合肥工業(yè)大學(xué)土木建筑與工程學(xué)院2006-041精選PPT參考資料:

1.

高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程(JGJ3-2002)2.

建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2001)3.

高層建筑結(jié)構(gòu)（呂西林主編）2精選PPT0、緒論高層建筑結(jié)構(gòu)體系及布置常用的結(jié)構(gòu)體系豎向結(jié)構(gòu)體系（抗側(cè)力體系）的選擇水平承重體系（樓蓋體系）及其選擇back3精選PPT0.1高層結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展過程始用年代結(jié)構(gòu)體系和特點18851889190320世紀(jì)初二次大戰(zhàn)后20世紀(jì)50年代20世紀(jì)六七十年代20世紀(jì)80年代20世紀(jì)80年代中期磚墻、鑄鐵柱、鋼梁鋼框柱鋼筋混凝土框架鋼框架＋支撐鋼筋混凝土框架＋剪力墻、鋼筋混凝土剪力墻、預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼框架＋鋼筋混凝土核芯筒、鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框筒、筒中筒、束筒、懸掛結(jié)構(gòu)、偏心支撐和帶縫剪力墻板框架巨型結(jié)構(gòu)、應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)、隔震結(jié)構(gòu)被動耗能結(jié)構(gòu)、主動控制結(jié)構(gòu)、混合控制結(jié)構(gòu)4精選PPT0.2常用的結(jié)構(gòu)體系back5精選PPT豎向結(jié)構(gòu)體系（抗側(cè)力體系）的選擇建筑使用功能建筑平面建筑高度抗震等級地質(zhì)條件施工技術(shù)……用途≤50m≥50m住宅剪力墻、框架-剪力墻剪力墻、框架-剪力墻旅館剪力墻、框架-剪力墻、框架剪力墻、框架-剪力墻、筒體公共框架-剪力墻、框架框架-剪力墻、筒體back6精選PPT水平承重體系（樓蓋體系）及其選擇樓（屋）蓋體系的作用承受豎向荷載連接抗側(cè)力構(gòu)件，承受其傳來的剪力和軸力選擇原則結(jié)構(gòu)整體性、面內(nèi)剛度結(jié)構(gòu)高度小、質(zhì)量輕建筑使用功能、裝飾要求、設(shè)備安裝、施工技術(shù)等常用樓蓋體系及其適用性現(xiàn)澆樓蓋預(yù)制板樓蓋預(yù)應(yīng)力疊合板樓蓋組合樓蓋back7精選PPT常用樓蓋體系及其適用性現(xiàn)澆樓蓋肋梁樓蓋——普通、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)好；結(jié)構(gòu)高度大、不便管線安裝

?寬扁梁（用于層高受限時）密肋樓蓋——省材料、自重輕、高度大、適用于大跨且梁高受限時、當(dāng)使用荷載較大時可有較好技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)好；不美觀、吊頂處理無梁樓蓋——適用于大跨且梁高受限、或升層法施工時；沖切問題非預(yù)應(yīng)力平板樓蓋——廣泛用于剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)、可降低層高、平整；跨度大時自重大、不經(jīng)濟?現(xiàn)澆非預(yù)應(yīng)力空心板樓蓋無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力平板樓蓋——適用于大跨且梁高受限時、平面布置靈活預(yù)制板樓蓋預(yù)應(yīng)力空心板樓蓋——適用于高度50m以下時，但要求嚴(yán)格（縫內(nèi)設(shè)鋼筋、設(shè)現(xiàn)澆面層、加強板端連接）預(yù)應(yīng)力大樓板樓蓋——與房間同尺寸，雙向先張法預(yù)應(yīng)力筋，板邊齒槽；吊裝問題預(yù)應(yīng)力疊合板樓蓋預(yù)制RC薄板（50-60mm），上現(xiàn)澆RC。省模板、剛度大、整體性好組合樓蓋壓型鋼板上現(xiàn)澆RC。省模板、自重小、厚度?。挥娩摿看骲ack8精選PPT0.3結(jié)構(gòu)布置原則1抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)布置原則（1）選擇有利的場地（2）保證地基基礎(chǔ)的承載力、剛度（3）合理設(shè)置抗震縫（4）應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑（5）多道抗震設(shè)防能力（6）合理選擇結(jié)構(gòu)體系（7）結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度（8）結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的結(jié)構(gòu)承載力（9）節(jié)點的承載力應(yīng)大于構(gòu)件的承載力（10）結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的變形能力及耗能能力9精選PPT2房屋適用高度和高寬比結(jié)構(gòu)類型非抗震6度7度8度9度框架7060554525框架-剪力墻14013012010050剪力墻全部落地剪力墻15014012010060部分框支剪力應(yīng)采用筒體框架-核芯筒16015013010070筒中筒20018015012080板柱-抗震墻70403530不應(yīng)采用適用的房屋最大高度（m）注：1房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的電梯機房等高度）；2框架-核心筒結(jié)構(gòu)指周邊稀柱框架與核心筒組成的結(jié)構(gòu)；3部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)指地面以上有部分框支剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)；49度抗震設(shè)防、超過表內(nèi)高度的房屋，應(yīng)進行專門研究，采取必要的加強措施。back10精選PPT3結(jié)構(gòu)平面布置原則高層建筑結(jié)構(gòu)平面形狀宜簡單、規(guī)則、對稱，剛度和承載力分布均勻，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的平面形狀。4結(jié)構(gòu)豎向布置原則11精選PPT第一章結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計的基本原理結(jié)構(gòu)功能要求能承受正常施工和正常使用是可能出現(xiàn)的各種作用在正常使用時具有良好的工作性能在正常維護下具有足夠的耐久性能在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后仍能保持必需的整體穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)可靠度在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率在規(guī)定的時間內(nèi)——設(shè)計基準(zhǔn)期（50年）在規(guī)定的條件下——正常設(shè)計、正常施工、正常使用預(yù)定功能——四項結(jié)構(gòu)功能

極限狀態(tài)設(shè)計可靠指標(biāo)失效概率可靠指標(biāo)backZ=ZZZfZ(Z)0Z=R-S≥0=Z/ZZ=R-SZ2=R2+S212精選PPT1.1極限狀態(tài)設(shè)計定義整個（或部分）結(jié)構(gòu)超過某特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求兩類極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形（如傾覆、疲勞、機構(gòu)、失穩(wěn)等）正常使用極限狀態(tài)——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值（如影響正常使用或外觀的變形、局部損壞、振動或其它特定狀態(tài)）極限狀態(tài)方程g(X1,X2,,Xn)=0極限狀態(tài)設(shè)計表達式g(X1,X2,,Xn)≥0Z=R-S≥0back13精選PPT1.2作用及其分類直接作用（荷載）——施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載——GBJ68-84間接作用（作用）——引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因（溫度變化、焊接、基礎(chǔ)沉降、地震、混凝土收縮等）back時間變異位置變異結(jié)構(gòu)反應(yīng)永久作用自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力、基礎(chǔ)沉降、焊接可變作用安裝荷載、樓面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、吊車荷載、溫度變化、地震偶然作用地震、爆炸、撞擊固定作用自重、固定設(shè)備荷載可動作用吊車荷載、人員荷載靜態(tài)作用自重、樓面活荷載動態(tài)作用地震、吊車荷載、設(shè)備振動、風(fēng)荷載14精選PPT1.3風(fēng)荷載基本風(fēng)壓定義：當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10m高統(tǒng)計所得的30年一遇10min平均最大風(fēng)速v0為標(biāo)準(zhǔn)，按v02/1600確定的風(fēng)壓值按全國基本風(fēng)壓分布圖采用，>=0.25kN/m2調(diào)整系數(shù)（略）back風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)振系數(shù)考慮范圍房屋結(jié)構(gòu)H>30m&H/B>1.5高聳結(jié)構(gòu)T1>0.25s考慮方法15精選PPT1.4抗震設(shè)計

規(guī)范以黑體字標(biāo)志的條文為強制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行。

術(shù)語

抗震設(shè)防烈度

seismicfortificationintensity

按國家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。

16精選PPT1.4.1地震作用建筑抗震設(shè)防目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)抗震設(shè)防及其思想設(shè)防依據(jù)設(shè)防目標(biāo)及其實現(xiàn)建筑類別與設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)抗震驗算地震作用計算結(jié)構(gòu)抗震驗算back17精選PPT1、抗震設(shè)防及其思想抗震設(shè)防對建筑物進行抗震設(shè)計并采取抗震措施指導(dǎo)思想預(yù)防為主減輕結(jié)構(gòu)震害避免人員傷亡減少經(jīng)濟損失使地震時不可缺少的緊急活動得以維持和進行趨勢使用壽命期內(nèi)對不同頻度和強度的地震具有不同的抵抗能力back18精選PPT2、設(shè)防依據(jù)——抗震設(shè)防烈度定義：按國家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度確定：必須按國家規(guī)定的權(quán)限審批、頒發(fā)的文件（圖件）確定一般情況下，可采用中國地震烈度區(qū)劃圖的地震基本烈度度（或與本規(guī)范設(shè)計地震基本加速度值對應(yīng)的烈度值）對做過抗震防災(zāi)規(guī)劃的城市，可按批準(zhǔn)的抗震設(shè)防區(qū)劃（抗震設(shè)防烈度或設(shè)計地震動參數(shù)）進行抗震設(shè)防設(shè)防范圍6-9度back19精選PPT3、抗震設(shè)防目標(biāo)：

小震不壞、中震可修、大震不倒

抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進行抗震設(shè)計。

大于9度地區(qū)的建筑和行業(yè)有特殊要求的工業(yè)建筑，抗震設(shè)計有專門規(guī)定。20精選PPT4、兩階段設(shè)計back階段目標(biāo)烈度地震作用性質(zhì)受力狀態(tài)作用效應(yīng)組合第一階段小震不壞（隱含中震可修）多遇地震作用對應(yīng)的烈度（小震）可變作用彈性（部分彈塑性）承載力驗算采用基本組合(多層、高層鋼筋混凝土房屋層間彈性位移計算，采用短期效應(yīng)組合，即作用分項系數(shù)均取1.0)第二階段大震不倒罕遇地震作用對應(yīng)的烈度（大震）偶然作用彈塑性部分建筑物的層間彈塑性位移驗算，采剛短期效應(yīng)組合，即怍用分項系數(shù)均取1.0說明：第一階段為彈性分析，包括截面設(shè)計和變形計算；大部分建筑的第二階段設(shè)計主要由概念設(shè)計和構(gòu)造措施來保證。

21精選PPT5、三水準(zhǔn)地震作用的標(biāo)定基本假定地震強度呈極值分布烈度符合極值III型back地震影響50年超越概率地震重現(xiàn)期多遇地震對應(yīng)的烈度——眾值烈度小震63.2%50年設(shè)防烈度中震10%475年罕遇地震對應(yīng)的烈度大震2-3%1642-2475年計算

F(I)=exp[-(12-I)k/(12-Im)k]，RT=-T/ln(1-F(I)))If(I)ImI0Is一般關(guān)系烈度：Im=I0-1.55,Is<=I0+1

加速度：PGAm=PGA0*1/3,PGAs=PGAm*(4-6)22精選PPT6、建筑類別與設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)建筑類別建筑的重要性抗震措施地震作用計算甲類特殊要求的建筑特殊考慮特殊考慮乙類國家重點抗震城市生命線工程的建筑提高一度（9度適當(dāng)提高）原設(shè)防烈度丙類甲、乙、丁類以外的一般建筑原設(shè)防烈度原設(shè)防烈度丁類次要的建筑降低一度（6度不降）原設(shè)防烈度back23精選PPT1.4.2地震作用計算一般說明和計算原則基本計算數(shù)據(jù)水平地震作用的計算豎向地震作用的計算back24精選PPT1、一般說明和計算原則影響設(shè)計地震作用的因素設(shè)計地震作用的方向地震作用的計算范圍和原則地震作用的計算方法及其適用范圍計算模型back25精選PPT2、影響設(shè)計地震作用的因素地震動特性方面抗震設(shè)防烈度設(shè)計近遠震場地類別結(jié)構(gòu)特性方面結(jié)構(gòu)自振周期建筑質(zhì)量（重力荷載）結(jié)構(gòu)阻尼比（材料）back26精選PPT設(shè)計地震作用的方向水平（兩個）豎向（一個）結(jié)構(gòu)效應(yīng)的方向平動（兩個水平、一個豎向）扭轉(zhuǎn)（豎軸）3、設(shè)計地震作用的方向back27精選PPT4、地震作用的計算范圍和原則計算范圍水平地震作用

6度區(qū)（除甲類建筑和IV類場地上的較高房屋外）可不算

7-9度區(qū)（除可不進行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的房屋外）均算8、9度大跨度結(jié)構(gòu)和長懸臂結(jié)構(gòu)9度的高層建筑水平地震作用的計算原則

豎向地震作用

一般正交布置抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，可沿縱橫主軸方向分別計算斜交布置抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，宜按平行于抗側(cè)力構(gòu)件方向計算質(zhì)量和剛度明顯不均勻、不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響back28精選PPT地震作用的計算方法及其適用范圍地震作用結(jié)構(gòu)方法使用范圍水平彈性底部剪力法高度不超過40m，以剪切變形為主，質(zhì)量和剛度分布較均勻振型分解反應(yīng)譜法不滿足底部剪力法應(yīng)用條件的結(jié)構(gòu)時程分析法（補充計算）甲類建筑、特別不規(guī)則的建筑H>80m，7、8度I、II類場地乙、丙類建筑H>60m，8度III、IV類場地和9度乙、丙類建筑彈塑性簡化方法（略）時程分析法（略）豎向彈性底部軸力法需考慮豎向地震作用的結(jié)構(gòu)29精選PPTback計算模型——集中質(zhì)量模型多高層房屋無扭轉(zhuǎn)有扭轉(zhuǎn)單層廠房橫向縱向30精選PPTback基本計算數(shù)據(jù)重力荷載代表值結(jié)構(gòu)自振周期設(shè)計反應(yīng)譜31精選PPT重力荷載代表值重力荷載代表值永久荷載（建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)配件自重）標(biāo)準(zhǔn)值+可變荷載（雪、灰、樓面活荷載）組合值back永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合值系數(shù)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值32精選PPT設(shè)計反應(yīng)譜水平地震影響系數(shù)

水平地震影響系數(shù)曲線水平地震影響系數(shù)曲線水平地震影響系數(shù)最大值T(s)ααmax0.45αmax00.1Tg（特征周期）3.0α=(Tg/T)0.9αmax

>=0.2αmax場地類別IIIIIIIV近震0.200.300.400.65遠震0.250.400.550.85烈度6789多遇地震183672144罕遇地震----225405630烈度6789多遇地震0.040.080.160.32罕遇地震----0.500.901.40back設(shè)計近遠震場地類別33精選PPT5、場地類別的劃分back場地覆蓋層厚度(m)場地土類型03980堅硬中硬中軟軟弱IIIIIIIV34精選PPTback6、水平地震作用的計算振型分解反應(yīng)譜法底部剪力法時程分析法樓層水平地震剪力的分配扭轉(zhuǎn)問題地基—結(jié)構(gòu)動力相互作用35精選PPT振型分解反應(yīng)譜法back計算振型計算地震影響系數(shù)和振型參與系數(shù)計算振型地震作用計算振型地震效應(yīng)振型組合xg(t)xi(t)a1iajiani兩點注意：計算步驟塔樓36精選PPT底部剪力法計算方法底部剪力的計算地震作用沿高度的分配mHiHiFiFEkΔFn頂部附加地震作用突出屋面小建筑物適用條件backGeq——結(jié)構(gòu)等效重力荷載代表值SDOF：Geq=G1MDOF：Geq=Sum(Gi)*0.8537精選PPT樓層水平地震剪力的分配現(xiàn)澆和裝配整體式混凝土樓屋蓋等剛性樓蓋建筑，宜按抗側(cè)力構(gòu)件等效剛度的比例分配木樓屋蓋等柔性樓蓋建筑，宜按抗側(cè)力構(gòu)件從屬面積上重力荷載代表值的比例分配普通預(yù)制板的裝配式混凝土樓屋蓋等半剛性樓蓋建筑，可取上述兩種分配結(jié)果的平均值考慮空間作用、樓蓋變形、墻體彈塑性變形和扭轉(zhuǎn)的影響時，可按各有關(guān)規(guī)定對上述分配結(jié)果作適當(dāng)調(diào)整back38精選PPT7、豎向地震作用的計算高層房屋（9度）地震作用標(biāo)準(zhǔn)值FviHiFviFEvk樓屋蓋的豎向地震作用效應(yīng)分配

按各構(gòu)件承受的重力荷載代表值的比例分配平板型網(wǎng)架屋蓋和跨度大于24m的屋架（8、9度）長懸臂和其它大跨結(jié)構(gòu)（8、9度）back39精選PPTback結(jié)構(gòu)抗震驗算一般規(guī)定地震作用下的作用效應(yīng)組合截面抗震驗算抗震變形驗算40精選PPT結(jié)構(gòu)抗震驗算的一般規(guī)定驗算范圍除6度建筑（IV類場地上的較高層除外）和規(guī)定可不進行驗算的結(jié)構(gòu)外，均應(yīng)驗算驗算內(nèi)容截面抗震驗算抗震變形驗算多遇地震作用下的彈性變形驗算——非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞罕遇地震作用下的彈塑性變形驗算——抗倒塌back41精選PPTback地震作用下的作用效應(yīng)組合組合類型地震作用用途多遇地震作用下作用效應(yīng)的基本組合多遇地震截面抗震驗算多遇地震作用下短期效應(yīng)多遇地震彈性變形驗算罕遇地震作用下短期效應(yīng)罕遇地震彈塑性變形驗算42精選PPTback截面抗震驗算內(nèi)力基本組合設(shè)計值抗震承載力設(shè)計值承載力調(diào)整系數(shù)43精選PPT第二章荷載效應(yīng)組合承載能力極限狀態(tài)back基本組合偶然組合正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合長期效應(yīng)組合44精選PPT第三章計算原則及一般規(guī)定

第一節(jié)彈性及彈塑性分析

我國規(guī)范規(guī)定在風(fēng)荷載作用下，內(nèi)力及位移分析采用彈性計算方法。抗震設(shè)計的兩階段設(shè)計計算方法不同，在第一階段內(nèi)力及位移分析采用彈性計算方法，在第二階段，采用彈塑性時程分析方法校核變形。

為了實現(xiàn)三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)，抗震設(shè)計采取的二階段方法是：45精選PPT

第一階段為小震作用下的結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)容包括：確定結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)布置，用小震(即眾值烈度地震)作用計算結(jié)構(gòu)的彈性位移和構(gòu)件內(nèi)力，進行結(jié)構(gòu)變形驗算，極限狀態(tài)方法設(shè)計截面配筋，進行截面承載力抗震驗算，按延性和耗能要求，采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，做到小震不壞，中震可修。46精選PPT第二階段為罕遇地震作用下薄弱部位彈塑性變形驗算，如果層間變形超過允許值，應(yīng)修改設(shè)計，直到滿足變形要求為止，現(xiàn)行《抗震規(guī)范》并未要求對一般高層建筑結(jié)構(gòu)進行第二階段驗算，但是對于高度較大，或者是超過規(guī)程規(guī)定的最大適用高度的建筑，用彈塑性時程分析方法進行第二階段的變形驗算是一種有效的校核設(shè)計的手段。47精選PPT第二節(jié)

靜力分析與動力分析

靜力分析是指在結(jié)構(gòu)上加靜力荷載，也就是用不變的荷載進行內(nèi)力和位移的計算，內(nèi)力與位移當(dāng)然也是不變的，所有內(nèi)力符合平衡條件，所有位移符合變形協(xié)調(diào)條件。豎向恒載與活載，風(fēng)荷載作用下的計算都是靜力計算。48精選PPT

動力分析是指外力作用是隨時間而變化的，例如地震作用，因而位移與內(nèi)力也是隨時間而變化的。但是目前的地震作用計算方法采用了反應(yīng)譜方法，是把動力問題簡化成每個振型的靜力分析，再把振型計算的結(jié)果組合起來(SRSS方法或CQC方法)，所以又稱為擬靜力方法(有人也把它叫做“動力分析方法”)。我國現(xiàn)在通用的說法是把動力特性的分析叫做“動力分析”，它包括周期(頻率)與振型的計算，這是地震作用下計算不可缺少的部分。動力特性分析及振型組合的計算都是彈性計算，其計算基本假定、計算簡圖都與靜力計算相同。49精選PPT時程分析方法是動力分析方法，它通過動力分析求得結(jié)構(gòu)的運動狀態(tài)(位移、速度、加速度)，由每個時刻的位移再求出每個時刻的內(nèi)力，時程分析方法可分為彈性時程分析與彈塑性時程分析。50精選PPT第三節(jié)水平力作用方向

實際風(fēng)荷載及地震作用的方向是任意的，但是在規(guī)范中規(guī)定，結(jié)構(gòu)計算只考慮x、y兩個正交方向作用的水平力，各方向水平地震力全部由該方向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)，這是一種簡化。

51精選PPT

x、y方向通常是指結(jié)構(gòu)的主軸方向。主軸方向的定義是當(dāng)水平力在主軸方向作用時，只產(chǎn)生主軸方向的位移，且位移最大。主軸是一對正交的軸，在大多數(shù)規(guī)則形狀的結(jié)構(gòu)中，主軸是很容易確定的；凡是具有對稱軸的平面，其對稱軸及其正交方向即主軸方向；一個平面可能有多組主軸。在主軸方向結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度最小，變形最大，因而規(guī)范規(guī)定只作主軸方向計算，但對于一些斜向布置的構(gòu)件，可能作用力沿這個斜方向會使它的內(nèi)力最大，因而有時也需要用斜方向計算。有時結(jié)構(gòu)主軸不易判斷，則應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗判斷取最接近主軸的x、y兩個方向，或通過計算確定。52精選PPT第四節(jié)

計算基本假定

對結(jié)構(gòu)進行分析時，首先分析結(jié)構(gòu)的動力特性，再分析結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)力。在需要時，再進行時程分析。對結(jié)構(gòu)工程師的基本要求是；合理運用簡化假定，善于抓住主要的，忽略次要的，正確選用恰當(dāng)?shù)挠嬎惴椒?。?guī)程中對結(jié)構(gòu)計算作了如下的一些基本假定，不同的方法采用的假定會有所不同，應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計要求選用符合實際的假定與方法。53精選PPT基本簡化假定(1)平面結(jié)構(gòu)假定任何一個建筑物都是空間結(jié)構(gòu)，都應(yīng)該能承受來自不同方向的力的作用，因此每個構(gòu)件都與不在同一平面內(nèi)的其它構(gòu)件相聯(lián)系，形成三維傳力體系。但是，經(jīng)常將結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)分析，平面結(jié)構(gòu)是一種簡化假定，假定結(jié)構(gòu)只能在它自身平面內(nèi)具有有限剛度，例如平面框架、剪力墻、只能抵抗平面內(nèi)的作用力。在平面外剛度為零，也不產(chǎn)生平面外的內(nèi)力。因此桿件每一個結(jié)點具有的三個自由度(在二維平面中，以下簡稱基本簡化假定(1))。多數(shù)結(jié)構(gòu)符合這些條件，但是有一些結(jié)構(gòu)必需考慮與平面外有相互傳力關(guān)系，例如框筒的角柱、空間框架、空間桁架等，則必須按空間桿件計算，計算時每個結(jié)點具有六個自由度(在三維平面中)。54精選PPT基本簡化假定(2)樓板平面內(nèi)無限剛性假定在大多數(shù)情況下，都可假定樓板在其自身平面內(nèi)無限剛性，不能變形，而在平面外則剛度為零(以下簡稱基本簡化假定(2))。因而樓板經(jīng)常作為若干個平面結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，使這些平面結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下同一樓層處的側(cè)移都相等(無扭轉(zhuǎn)時)，或側(cè)移分布成直線關(guān)系(有扭轉(zhuǎn)時)。樓板的這種作用稱為“水平位移協(xié)調(diào)“(注意這些平面結(jié)構(gòu)的豎向變形是獨立的，互不相關(guān)的)。采用基本簡化假定(1)及(2)，不考慮結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)時，稱為平面協(xié)同計算(此時，正交方向的抗側(cè)單元不參加工作)。考慮扭轉(zhuǎn)時稱為空間協(xié)同計算(此時，正交方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)參加抵抗扭矩)。55精選PPT另一種變形協(xié)調(diào)的計算豎向變形協(xié)調(diào)。當(dāng)有兩片相互交匯的平面結(jié)構(gòu)(符合基本簡化假定(1))，通過交匯處的柱豎向變形一致而傳遞內(nèi)力，這種計算稱為豎向變形協(xié)調(diào)的協(xié)同計算。在框筒結(jié)構(gòu)中，當(dāng)樓板較薄，忽略腹板框架(或翼緣框架)與樓板大梁的傳力關(guān)系時，往往采用這種方法。這種計算比僅有水平位移協(xié)調(diào)的計算更符合實際，又簡化了計算。如果結(jié)構(gòu)平面布置較復(fù)雜，無法分成單片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，或當(dāng)筒中筒結(jié)構(gòu)的框筒與內(nèi)筒之間有較大的梁時，需要考慮這些大梁與框筒柱的剛性連接(傳遞彎矩)，每一根柱都需要考慮框架平面內(nèi)與平面外的變形與受力，則此時結(jié)構(gòu)必須采用完全的三維構(gòu)件計算，可稱為(真正的)空間計算。56精選PPT樓板是保證協(xié)同工作的重要構(gòu)件，當(dāng)采用基本簡化假定(2)時，應(yīng)確定樓板在其自身平面內(nèi)確有足夠大的剛度，當(dāng)樓板長寬比較大，或者局部樓板長寬比較大，局部外伸的樓板較細(xì)長或樓板開大孔，在水平荷載下樓板會有較大變形時，則按無限剛性假定計算所得結(jié)果與實際情況不符。這種情況下規(guī)范規(guī)定要考慮樓板的有限剛性結(jié)構(gòu)分析。這種分析會增加計算自由度，目前只有很少的程序可做這種計算，一般情況下是避免設(shè)計這種結(jié)構(gòu)；在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中要限制剪力墻的間距，就是為了減少樓板的水平變形。當(dāng)樓板變形情況不嚴(yán)重時可在按剛性樓板計算的基礎(chǔ)上對內(nèi)力進行適當(dāng)調(diào)整，并采取相應(yīng)構(gòu)造措施。57精選PPT構(gòu)件的剛度及構(gòu)件變形影響因素

我國規(guī)范規(guī)定在風(fēng)荷載及地震作用下(小震)，結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，因而除少量情況外，構(gòu)件均采用彈性剛度。構(gòu)件變形包括三種，相應(yīng)有三種剛度（軸向、彎曲及剪切），結(jié)構(gòu)分析時計入那些剛度涉及對構(gòu)件變形所做的計算假定。58精選PPT一個構(gòu)件應(yīng)有軸向、彎曲及剪切變形，相應(yīng)的剛度為EA、EI及GA。一般情況下梁、柱構(gòu)件的彎曲變形都是基本變形，抗彎剛度EI必須考慮；在高度較小的多層結(jié)構(gòu)中，柱軸向變形小，可忽略，因而視EA為無限大，計算中不考慮；在高度較大時忽略柱軸向變形會造成較大的誤差；規(guī)范規(guī)定在高度超過50m、以及高寬比大于4的結(jié)構(gòu)中，宜考慮柱軸向變形影響，長細(xì)比l／h大于4的構(gòu)件中剪切變形都忽略，GA無限大。基本簡化假定(2)的實質(zhì)是在同一層樓板上的所有節(jié)點間水平距離不變，也就是說梁沒有軸向變形。實際上梁的軸向力很小，設(shè)計時被忽略而作為受彎構(gòu)件設(shè)計足夠精確。59精選PPT

支撐只考慮軸向變形而只有軸向剛度EA，其他變形一般都忽略。在程序計算中，除了忽略梁軸向變形外，構(gòu)件中的其他變形都考慮，計算精度較高。在手算中，為了簡化，經(jīng)常忽略某一項或兩項。在下面的各種結(jié)構(gòu)計算方法中再分別介紹。在彈性計算中都采用材料模量E及剪切模量G(混凝土的G=0.42E)，I為截面的慣性矩；但要注意軸向剛度EA中的A是取構(gòu)件全截面，而剪切剛度GA中的A則只取腹板面積，這是由于在I形或T形截面中，翼緣的剪應(yīng)變很小而被忽略了，只計算腹板的剪切變形(矩形截面A為全截面)。60精選PPT第五節(jié)

塑性內(nèi)力重分布在超靜定結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件的內(nèi)力與剛度大小有關(guān)。在某些情況下，構(gòu)件很容易開裂(有時出現(xiàn)塑性鉸)，開裂后剛度降低，該桿件的內(nèi)力分配比例減小，另一些構(gòu)件內(nèi)力增大，這種現(xiàn)象稱為塑性內(nèi)力重分配。考慮塑性內(nèi)力重分配，設(shè)計時的內(nèi)力調(diào)整有兩種：調(diào)幅一方面是為了使計算較為符合實際，另一方面也是利用這種性質(zhì)，使某個部位降低內(nèi)力，減少配筋，可采用“調(diào)幅”方法調(diào)整內(nèi)力，一些構(gòu)件內(nèi)力降低，另一些構(gòu)件內(nèi)力增大。降低了內(nèi)力的部位就會早出裂縫，或早進入屈服，調(diào)幅愈大，裂縫出得愈早。61精選PPT調(diào)整內(nèi)力考慮到在地震作用下，某些部位先屈服，則未屈服部位必然內(nèi)力增大，為了后者的安全，有意加大其內(nèi)力，但前者內(nèi)力并不減少。調(diào)幅(調(diào)整)的多少可由設(shè)計人員根據(jù)需要確定和控制，但是規(guī)范對各種調(diào)幅有限制，也就是規(guī)定了內(nèi)力的最低值。兩類調(diào)幅(調(diào)整)的方法：(1)用彈性計算所得到的內(nèi)力乘以系數(shù)(大于1或小于)，

(2)在計算時降低桿件剛度，計算時構(gòu)件剛度記降低愈多，內(nèi)力愈小。62精選PPT在《高規(guī)》中規(guī)定的調(diào)幅有下列幾處:框架梁(連續(xù)梁)在豎向荷載下的調(diào)幅，采用方法(1)進行：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架的內(nèi)力調(diào)整，采用方法(1)進行：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架與剪力墻之間的聯(lián)系梁的調(diào)幅，采用方法(2)進行：聯(lián)肢剪力墻中連梁的調(diào)幅，采用方法(1)或方法(2)進行。63精選PPT第六節(jié)

分析方法規(guī)范規(guī)定在進行內(nèi)力及位移分析時可以采用較為精確的程序計算方法，也可以采用近似的簡化計算方法。

程序計算的基本方法 計算高層建筑結(jié)構(gòu)的程序很多，國內(nèi)程序都有下列幾部分：前處理—圖形輸入原始數(shù)據(jù)及選擇參數(shù)。計算部分—動力特性、及內(nèi)力分析、內(nèi)力組合及截面計算、彈性時程分析。后處理—輸出計算結(jié)果，截面配筋及超筋、超軸壓比等信息。64精選PPT 有些設(shè)計也引入了國外計算程序,但是由于規(guī)范不同，主要用國外程序進行動力特性、位移及內(nèi)力計算，作為一種復(fù)核的手段。 各種程序的結(jié)構(gòu)分析都采用桿件有限元方法，有少數(shù)采用有限條方法或線法。65精選PPT第四章

框架結(jié)構(gòu)

第一節(jié)

框架結(jié)構(gòu)的布置1．框架結(jié)構(gòu)只能承受自身平面內(nèi)的水平力，因此沿建筑的兩個主軸方向都應(yīng)設(shè)置框架。2．有抗震設(shè)防的框架結(jié)構(gòu)，或非地震區(qū)層數(shù)較多的房屋框架結(jié)構(gòu)，橫向和縱向均應(yīng)設(shè)計為剛接框架。設(shè)計成雙向梁柱抗側(cè)力體系。主體結(jié)構(gòu)除個別部位外，不應(yīng)采用鉸接?？拐鹪O(shè)計的框架結(jié)構(gòu)不宜采用單跨框架。梁柱剛接可增大結(jié)構(gòu)的剛度和整體性。66精選PPT

3．布置框架時，首先要確定柱網(wǎng)尺寸?？蚣艿目箓?cè)剛度除了與柱斷面尺寸有關(guān)外，梁的斷面尺寸對抗側(cè)剛度影響很大，但是由于抗震結(jié)構(gòu)的延性框架要求，抗震框架的梁不宜太強，因此抗震的鋼筋混凝土框架柱網(wǎng)一般不宜超過6～8m。大柱網(wǎng)適用于建筑平面要求有較大空間的房屋，但將增大梁柱的截面尺寸。小柱網(wǎng)梁柱截面尺寸小，適用于飯店、辦公樓、醫(yī)院病房樓等分隔墻體較多的建筑。在有抗震設(shè)防的框架房屋中，過大的柱網(wǎng)將給實現(xiàn)強柱弱梁及延性框架增加一定困難。67精選PPT

4.

框架梁、柱中心線宜重合。當(dāng)梁柱中心線不能重合時，在計算中應(yīng)考慮梁荷載對柱子的偏心影響。為承托隔墻而又要盡量減少梁軸線與柱軸線的偏心距，可采用梁上挑板承托墻體的處理方法。梁、柱中心線之間的偏心距不宜大于柱截面在該寬度的1/4。當(dāng)為8度抗震設(shè)防時，如偏心距大于該方向柱寬的1/4時，可采取增設(shè)梁的水平加腋等措施。設(shè)置水平加腋后，仍須考慮梁荷載對柱子的偏心影響。68精選PPT

5.

框架結(jié)構(gòu)按抗震設(shè)計時，不得采用部分由砌體墻承重之混合形式?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中的樓、電梯及局部突出屋頂?shù)碾娞輽C房、樓梯間、水箱間等，應(yīng)采用框架承重，不應(yīng)采用砌體墻承重?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中有填充墻時，填充墻在平面和豎向的布置，宜均勻?qū)ΨQ，一、二級抗震的框架，宜采用輕質(zhì)填充墻，或與框架柔性連接的墻板，二級且層數(shù)不超過五層、三級且層數(shù)不超過八層、四級框架等情況才可考慮粘土磚填充墻的抗側(cè)力作用，但粘土磚填充墻應(yīng)符合下列要求：

69精選PPT

避免形成上、下層剛度變化過大；避免形成短柱減少因抗側(cè)剛度偏心所造成的扭轉(zhuǎn)?？拐鹪O(shè)計時，填充墻及隔墻應(yīng)注意與框架及樓板拉結(jié)，并注意填充墻及隔墻自身的穩(wěn)定性；框架-剪力墻的布置要求。70精選PPT

6.

抗震設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)中，當(dāng)樓、電梯間采用鋼筋混凝土墻時，結(jié)構(gòu)分析計算中，應(yīng)考慮該剪力墻與框架的協(xié)同工作。如果在框架結(jié)構(gòu)中布置了少量剪力墻(例如樓梯間)，而剪力墻的抵抗彎矩少于總傾覆力矩的50%時，則規(guī)范要求該結(jié)構(gòu)按框架結(jié)構(gòu)確定構(gòu)件的抗震等級，但是內(nèi)力及位移分析仍應(yīng)按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進行，否則對剪力墻不利。如因樓、電梯間位置較偏等原因，不宜作為剪力墻考慮時，可采取將此種剪力墻減薄、開豎縫、開結(jié)構(gòu)洞、配置少量單排鋼筋等方法，以減少墻的作用，此時與墻相連的柱子，配筋宜適當(dāng)增加。71精選PPT

7.

框架按支承樓板方式，可分為橫向承重框架、縱向承重框架和雙向承重框架。但是就抗風(fēng)荷載和地震作用而言，無論橫向承重還是縱向承重，框架都是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。

8.

框架沿高度方向各層平面柱網(wǎng)尺寸宜相同。柱子截面變化時，盡可能使軸線不變，或上下僅有較小的偏心。當(dāng)某樓層高度不等形成錯層時，或上部樓層某些框架柱取消形成不規(guī)則框架時，應(yīng)視不規(guī)則程度采取措施加強樓層，如加厚樓板、增加邊梁配筋。72精選PPT第二節(jié)梁截面尺寸的確定及其剛度取值1.框架梁截面尺寸應(yīng)根據(jù)承受豎向荷載的大小、跨度、抗震設(shè)防烈度、混凝土強度等諸多因素綜合考慮確定。2.在一般荷載情況下，框架梁截面高度可按(1/10~1/18)梁跨度，且不小于400mm,也不宜大于1/4凈跨，梁的寬度不宜小于1/4梁高，且不應(yīng)小于200mm。為了降低樓層高度，或便于通風(fēng)管道等通行，必要時可設(shè)計成寬度較大的扁梁。此時應(yīng)根據(jù)荷載及跨度情況，滿足梁的撓度限值，扁梁截面高度可取(1/15~1/18)梁跨度。73精選PPT

3.采用扁梁時，樓板應(yīng)現(xiàn)澆，梁中線宜與柱中線重合；當(dāng)梁寬大于柱寬時，扁梁應(yīng)雙向布置；扁梁的截面尺寸應(yīng)符合下列要求，并應(yīng)滿足撓度和裂縫寬度的規(guī)定：

(6-32)(6-33)(6-34)式中—柱截面寬度，圓形截面取柱直徑的0.8倍；、—分別為梁截面寬度和高度；

—柱縱筋直徑。74精選PPT4.當(dāng)梁高較小時，除驗算其承載力外，尚應(yīng)注意滿足剛度及剪壓比的要求。在計算梁的撓度時，可以扣除梁的合理起拱值，對現(xiàn)澆梁板，宜考慮梁受壓翼緣的有利影響。5.為滿足梁的剛度和承載力要求，節(jié)省材料和有利建筑空間，可將梁設(shè)計成加腋形式。這種加腋梁在進行框架的內(nèi)力和位移計算時，可采用等效線剛度代替變截面加腋梁的實際線剛度。當(dāng)梁兩端加腋對稱時，其等效線剛度為：

(6-35)式中—加腋梁中間部分截面的線剛度

—等效剛度系數(shù)，查表。75精選PPT按等效線剛度電算輸出的跨中，支座縱向鋼筋及支座邊按剪力所需箍筋是不真實的。應(yīng)根據(jù)內(nèi)力手算確定配筋。

6.現(xiàn)澆框架梁的混凝土強度等級，當(dāng)抗震等級為一級時，不應(yīng)低于C30，當(dāng)二、三、四級及非抗震設(shè)計時，不應(yīng)低于C20。梁的混凝土強度等級不宜大于C40。當(dāng)梁柱的混凝土強度不同時，應(yīng)先澆灌梁柱節(jié)點高等級混凝土，并在梁上留坡槎。裝配整體疊合梁的預(yù)制部分混凝土強度等級不宜低于C30。76精選PPT

7.在進行框架的內(nèi)力和位移計算時，現(xiàn)澆樓板、上有現(xiàn)澆疊合層的預(yù)制樓板和樓板雖無現(xiàn)澆疊合層但為拉開預(yù)制板板縫且有配筋的裝配整體疊合梁，均可考慮梁的翼緣作用。增大梁的慣性矩。此時框架梁的慣性矩可按下表取值。

梁部位樓板邊框架梁中框架梁預(yù)制樓板I=1.2I0I=1.5I0現(xiàn)澆樓板I=1.5I0I=2.0I077精選PPT預(yù)制樓板上現(xiàn)澆疊層和預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓板均可按現(xiàn)澆樓板取梁的慣性矩。

8.框架梁應(yīng)具有足夠的抗剪承載力。矩形、T形和工字形截面梁其截面能組合的剪力設(shè)計值應(yīng)符合下列條件：78精選PPT

(1)無地震作用組合時：

(6-36)(6-37)(6-38)

(2)有地震作用組合時：跨高比大于2.5的梁跨高比不大于2.5的梁79精選PPT式中

—框架梁的剪力設(shè)計值；

—混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；

—梁截面寬度和有效高度；

—承載力抗震調(diào)整系數(shù)為0.85；

—混凝土強度影響系數(shù)，當(dāng)混凝土強度等級不大于C50時取1.0；當(dāng)混凝土強度等級為C80時取0.8，其間按線性內(nèi)插取用。80精選PPT

9.為了使框架梁具有較好的變形能力，梁端的受壓高度應(yīng)滿足以下要求：

(6-39)式中—相對界限受壓區(qū)高度

(6-40)81精選PPT如果梁的受壓區(qū)x不滿足公式(6-39)要求時，應(yīng)增大梁的截面尺寸。在確定梁端混凝土受壓區(qū)高度時，可考慮梁的受壓鋼筋計算在內(nèi)。式中

—受拉鋼筋的強度設(shè)計值；

—鋼筋的彈性模量；

—梁的截面有效高度；

—混凝土受壓區(qū)高度；

—混凝土強度影響系數(shù)。82精選PPT第三節(jié)

柱截面尺寸的確定

1.現(xiàn)澆框架柱的混凝土強度等級，當(dāng)抗震等級為一級時，不得低于C30；抗震等級為二至四級及非抗震設(shè)計時，不低于C20?？拐鹪O(shè)防烈度為8度時不宜大于C70,9度時不宜大于C60。

2.框架柱截面尺寸，可根據(jù)柱支承的樓層面積計算由豎向荷載產(chǎn)生的軸力設(shè)計值Nv，(荷載分項系數(shù)可取1.25)，按下列公式估算柱截面積，然后再確定柱邊長。83精選PPT

(2)有水平地震作用組合時

(6-43)為增大系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)外柱取1.3,不等跨內(nèi)柱取1.25，等跨內(nèi)柱取1.2；框剪結(jié)構(gòu)外柱取1.1～1.2，內(nèi)柱取1.0。(1)僅有風(fēng)荷載作用或無地震作用組合時

(6-41)(6-42)84精選PPT有地震作用組合時柱所需截面面積為：

(6-44)

其中為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值，為柱軸壓比限值見表。當(dāng)不能滿足公式(6-42)、(6-44)時，應(yīng)增大柱截面或提高混凝土強度等級。3.柱截面尺寸：非抗震設(shè)計時，不宜小于250mm,抗震設(shè)計時不宜小于300mm;圓柱截面直徑不宜小于350mm;柱剪跨比宜大于2；柱截面高寬比不宜大于3。85精選PPT框架柱剪跨比可按下式計算：

(6-45)式中

—框架柱的剪跨比。反彎點位于柱高中部的框架柱，可取柱凈高與2倍柱截面有效高度之比值；

M—柱端截面組合的彎矩計算值，可取上、下端的較大值；

V—柱端截面與組合彎矩計算值對應(yīng)的組合剪力計算值；

—計算方向上截面有效高度。86精選PPT

4.柱的剪跨比宜大于2，以避免產(chǎn)生剪切破壞，在設(shè)計中，樓梯間、設(shè)備層等部位難以避免短柱時，除應(yīng)驗算柱的受剪承載力以外，還應(yīng)采取措施提高其延性和抗剪能力。

5.框架柱截面尺寸應(yīng)滿足抗震要求，矩形截面柱應(yīng)符合下列要求：無地震組合時

(6-46)有地震組合時

(6-47)剪跨比大于2的柱87精選PPT式中

—框架柱的剪力設(shè)計值；

—混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；

—柱截面寬度和截面有效高度；

—承載力抗震調(diào)整系數(shù)為0.85；

—當(dāng)≤C50時，取1.0，C80時，取0.8；C50~C80時取其內(nèi)插值。

如果不滿足公式(6-46)至(6-48)時，應(yīng)增大柱截面或提高混凝土強度等級。剪跨比不大于2的柱

(6-48)88精選PPT第四節(jié)

豎向荷載作用下的計算

1.高層建筑框架結(jié)構(gòu)，在豎向荷載作用下采用手算進行內(nèi)力分析時，可不考慮框架的側(cè)移影響，可采用力矩分配法或迭代法。

2.根據(jù)高層建筑層數(shù)多、上部各層豎向荷載多數(shù)相同或出入不大、各層層高多數(shù)相同和梁柱截面變化較小等特點，豎向荷載作用下可采用分層法進行簡化計算內(nèi)力。

3.分層法是把每層框架梁連同上下層框架柱作為基本計算單元，柱的遠端按固定端，考慮頂層梁對柱的約束較弱，將頂層的各柱剛度乘以折減系數(shù)0.9。89精選PPT

4.框架梁在豎向荷載作用下，梁端負(fù)彎矩允許考慮塑性變形內(nèi)力重分布予以適當(dāng)降低，可采用調(diào)幅系數(shù)對于現(xiàn)澆框架對于裝配整體式框架為計算方便，在求梁固端彎矩值時先可乘以調(diào)幅系數(shù)值，然后再進行框架彎矩分配計算。90精選PPT

5.豎向荷載產(chǎn)生的梁固端彎矩只在本計算單元內(nèi)進行彎矩分配，單元之間不再進行分配。彎矩分配完成后，梁端彎矩為固端彎矩、分配彎矩和傳遞彎矩之代數(shù)和，柱端分配彎矩之代數(shù)和的平衡彎矩，須向遠端傳遞，傳遞彎矩值在底層計算單元為平衡彎矩的1/2，上部其他計算單元為平衡彎矩的1/3。由于每根柱分別屬于上下兩個計算單元，所以柱端彎矩值為本計算單元柱端平衡彎矩與相鄰計算單元傳遞彎矩之代數(shù)和。91精選PPT由于分層法分計算單元進行計算，最后梁柱節(jié)點的彎矩總和可能不等于零，此時不需要再進行分配計算。

6.框架梁端的彎矩調(diào)幅只在豎向荷載作用下進行，水平力作用下梁端彎矩不允許調(diào)幅。因此，必須先對豎向荷載作用下梁端彎矩按調(diào)幅計算后的各桿彎矩再與水平力作用下的各桿彎矩進行組合，而不應(yīng)采用豎向荷載作用下與水平力作用下計算所得彎矩組合后再對梁端彎矩進行調(diào)幅。92精選PPT

7.高層建筑在豎向荷載作用下，活荷載一般按均布考慮，不進行不利分布的計算。但是，當(dāng)活荷載值較大時，應(yīng)考慮其不利分布對梁跨中彎矩的影響。

8.豎向荷載作用下，框架梁跨中計算所得的彎矩值小于按簡支梁計算的跨中彎矩的50%時，則至少按簡支梁計算的跨中彎矩的50%進行截面配筋。93精選PPT第六節(jié)

水平力作用下的計算1、框架在水平力(風(fēng)荷載或水平地震作用)作用下的內(nèi)力和位移計算，手算可采用D值法。2、采用D值法進行計算時，其步驟為：在水平力作用下求出各樓層剪力。將樓層剪力按該層各柱的D值比例分配到各柱，得到柱剪力求出柱的反彎點y，由剪力及反彎點高度y計算出柱上下端彎矩。根據(jù)梁柱節(jié)點平衡條件，梁柱節(jié)點的上下柱端彎矩之和應(yīng)等于節(jié)點左右邊梁端彎矩之和，從而求得梁端彎矩值。94精選PPT將框架梁左右端彎矩之和除以梁的跨度，則可得到梁端剪力。從上到下逐層疊加梁柱節(jié)點左右邊梁端剪力值，可得到各層柱在水平力作用下的軸力值。3、柱的抗推剛度D值按下式計算：

(6-49)式中—層高

—柱的線剛度，；

—柱混凝土彈性模量；

—柱截面慣性矩；

—與梁柱剛度比有關(guān)有剛度修正系數(shù)95精選PPT4、當(dāng)同一樓層中有個別柱的、與一般柱的高度不相等時，這些個別柱的抗推剛度按下列公式計算：

(6-50)5、帶有夾層的柱，其抗推剛度按下式計算：

(6-51)96精選PPT式中

(6-52)

6、框架柱的反彎點高度y按下式計算；

(6-53)式中—標(biāo)準(zhǔn)反彎高度，由表查?。?/p>

—上、下層梁剛度不等時的修正值，由表查取；、—上、下層層高不等時的修正值，由表查取。97精選PPT當(dāng)反彎點高度為0≤ｙ≤ｈ時，反彎點在本層；當(dāng)ｙ>ｈ時，本層無反點，反彎點在上層；當(dāng)ｙ<0時，反彎點在下層。在查?。?時，風(fēng)荷載（均布水平荷載）作用下和水平地震作用（三角形荷載）下應(yīng)采用相應(yīng)的表格。7、第i層j柱的剪力按下式計算：

(6-54)式中—水平力產(chǎn)生的第i層樓層剪力；

—第j柱的抗推剛度；

—第i層所有柱抗推剛度的總和。98精選PPT8、柱端彎矩、按下式計算：

(6-55)式中V—水平力產(chǎn)生的第i層樓層剪力；

h—層高；

y—反彎點高度，由公式（6-53)求得99精選PPT9、中柱梁端彎矩可按下式計算：

(6-56)邊柱梁端彎矩為（圖6－28b）:(6-57)a100精選PPT式中、、—梁端彎矩；、—上柱下端和下柱上端彎距；、—梁的線剛度。10、梁端可由梁右端和左端彎矩之和除以梁跨度求得。柱各層軸力N，可從上到該層逐層梁柱節(jié)點左右邊梁端剪力相疊加。101精選PPT11、高層建筑框架結(jié)構(gòu)的水平位移分為兩部分：梁柱彎曲變形產(chǎn)生的和柱子軸向變形產(chǎn)生的，即

(6-58)可由D值法求得，框架第i層由于梁柱彎曲變形產(chǎn)生的層間變形為：

(6-59)102精選PPT式中

—第i層的樓層剪力；

—第i層所有柱抗推剛度之和，即框架的頂點由于梁柱彎曲變形產(chǎn)生的變形為：

(6-60)

求柱子軸向變形產(chǎn)生的側(cè)向位移時，假定在水平力作用下中柱軸力很小，僅邊柱發(fā)生軸向變形，并假定柱截面由底到頂線性變化，此時框架頂點的側(cè)向位移可按下式計算：103精選PPT

(6-61)式中—底部剪力；

B—框架的寬度，即邊柱間距；

—框架底層柱的混凝土彈性模量；

—框架底層邊柱截面面積；

—位移系數(shù)，取決于水平力形式、頂層柱與底層柱的軸向剛度比，由表查得。表中為頂層邊柱與底層邊柱的軸向剛度比；

H—框架總高度。104精選PPT

第七節(jié)構(gòu)件設(shè)計中的一些重要規(guī)定

1、框架結(jié)構(gòu)的簡化手算方法分析內(nèi)力和位移，應(yīng)分別在豎向荷載、風(fēng)荷載或地震作用下單獨進行計算，然后按非抗震設(shè)計時荷載效應(yīng)的組合或抗震設(shè)計時荷載效應(yīng)與地震作用效應(yīng)的組合。2、組合后的框架側(cè)向位移應(yīng)校核是否滿足位移限制值的要求。如果已滿足，則按組合后的內(nèi)力進行構(gòu)件截面設(shè)計，不滿足時，則應(yīng)修改構(gòu)件截面大小或提高混凝土強度等級，然后再進行內(nèi)力和位移計算，直至側(cè)向位移滿足限制值。105精選PPT3、在高層建筑框架結(jié)構(gòu)中，當(dāng)豎向活荷載與永久荷載之比小于0.5時，可不考慮活荷載的不利布置。在豎向活荷載大于4KN/m2(如書庫、倉庫等)時，宜考慮活荷載不利布置引起的梁彎矩的增大。4、風(fēng)荷載及水平地震作用時，應(yīng)按兩個主軸方向作用分別進行內(nèi)力和位移計算，每個方向水平力必須考慮正、反兩個方向作用。在有斜交布置抗側(cè)力框架結(jié)構(gòu)中，當(dāng)沿斜交方向作用的水平力可能使斜交抗側(cè)力框架的內(nèi)力比主軸方向水平力產(chǎn)生的內(nèi)力更大時，則應(yīng)計算這斜向水平力作用下的內(nèi)力。106精選PPT5、內(nèi)力組合后的取用值，梁端控制截面在柱邊，柱端控制截面在梁底及梁頂。按軸線計算簡圖得到的彎矩和剪力值宜換算到設(shè)計控制截面處的相應(yīng)值。為了簡便設(shè)計，也可采用軸線處的內(nèi)力值，但是這將增大配筋量和結(jié)構(gòu)的承載力。6、框架梁、柱構(gòu)件截面應(yīng)分別按正截面承載力計算和斜截面承載力計算，并應(yīng)按有關(guān)規(guī)定要求進行構(gòu)造配筋。7、有抗震設(shè)防的框架角柱，應(yīng)按雙向偏心受壓構(gòu)件計算?？拐鸬燃墳橐?、二、三、級時，角柱的內(nèi)力設(shè)計值宜乘以增大系數(shù)。107精選PPT8、地震區(qū)的高層建筑框架結(jié)構(gòu)，要求強柱弱梁、強剪弱彎、強底層柱根，抗震等級為一、二、三級時，梁、柱內(nèi)力設(shè)計值均應(yīng)乘以提高系數(shù)。9、框架梁、柱節(jié)點，應(yīng)設(shè)計成強節(jié)點，使節(jié)點區(qū)在地震作用下能基本處于彈性狀態(tài)，避免出現(xiàn)脆性破壞。抗震等級為一、二級時，節(jié)點應(yīng)進行受剪承載力的驗算。框架梁、柱節(jié)點區(qū)，必須配置箍筋，并保證梁的縱向鋼筋錨固。108精選PPT第八節(jié)

梁截面設(shè)計及構(gòu)造1、框架梁的正截面承載力、斜截面受剪承載力、扭曲截面承載力可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002的有關(guān)規(guī)定進行計算。2、框架梁的剪力設(shè)計值，應(yīng)按下列規(guī)定計算：(1)

無地震組合時，取考慮風(fēng)荷載組合的剪力設(shè)計值。(2)

有地震組合時，按抗震等級分為：109精選PPT一級抗震等級

(6-62)

二級抗震等級

(6-63)三級抗震等級

(6-64)110精選PPT9度設(shè)防烈度和一級抗震等級的框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合：

(6-65)對四級抗震等級，取地震作用組合下的剪力設(shè)計值式中—框架梁左、右端考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)的正截面受彎承載力值；

—考慮地震作用組合的框架梁左、右端彎矩設(shè)計值；111精選PPT

—考慮地震作用組合時的重力荷載代表值產(chǎn)生的剪力設(shè)計值(9時高層建筑還應(yīng)包括豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值)，可按簡支梁計算確定：

—梁的凈跨在公式(6-65)中，與之和，應(yīng)分別按順時針和逆時針方向進行計算，并取其較大值。每端的考慮承載能力抗震調(diào)整系數(shù)的正截面受彎承載力值可按有關(guān)公式計算，但在計算中應(yīng)將縱向受拉鋼筋的強度設(shè)計值以強度標(biāo)準(zhǔn)值代表，取實配的縱向鋼筋截面面積，不等式改為等式，并在等式右邊除以梁的正截面承載力抗震調(diào)整系數(shù)。112精選PPT公式(6-62)、(6-63)、(6-64)中，之和，應(yīng)分別按順時針方向和逆時針方向進行計算，并取其較大值。

3、框架梁的縱向鋼筋應(yīng)符合下列要求

(1)

對于非抗震設(shè)計框架梁，當(dāng)不考慮受壓鋼筋時，受拉縱向鋼筋的最大配筋率應(yīng)不超過表規(guī)定。

(2)

對有地震作用組合的框架梁，為防止過高的縱向鋼筋配筋率，使梁具有良好的延性，避免受壓混凝土過早壓碎，故對其縱向受拉鋼筋的配筋要嚴(yán)格限制，且不應(yīng)超過表規(guī)定。113精選PPT(3)

無地震組合的框架梁縱向受拉鋼筋，必須考慮溫度、收縮應(yīng)力所需的鋼筋數(shù)量，以防發(fā)生裂縫。因此，縱向受力鋼筋的最小配筋率不應(yīng)小于0.20%和45。(4)

對有地震組合的框架梁，為保證有必要的延性和具有一定的承載力儲備，縱向受拉鋼筋的配筋率不應(yīng)小于表規(guī)定(5)

有地震組合的框架梁，為防止截面受壓區(qū)混凝土過早被壓碎而很快降低承載力，為提高延性，在梁兩端箍筋加密區(qū)范圍內(nèi)，縱向受壓鋼筋截面面積。應(yīng)不小于表的規(guī)定114精選PPT(6)

梁截面上部和下部至少應(yīng)各配置兩根縱向鋼筋，其截面面積不應(yīng)小于梁支座處上部鋼筋中較大截面面積的四分之一；且對抗震等級為一、二級時，鋼筋直徑不應(yīng)小于14mm；三、四級時，鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm。(7)

一、二級抗震等級的框架梁，貫通中柱的每根縱向鋼筋的直徑，分別不宜大于與縱向鋼筋相平行的柱截面尺寸的1/20；對圓形截面柱，不宜大于縱向鋼筋所在位置柱截面弦長的1/20。115精選PPT(8)

高層框架梁宜采用直鋼筋，不宜采用彎起鋼筋。當(dāng)梁扣除翼板厚度后的截面高度大于或等于450mm時，在梁的兩側(cè)沿高度各配置梁扣除翼板后截面面積的0.1%縱向構(gòu)造鋼筋，其間距不應(yīng)大于200mm，縱向構(gòu)造鋼筋的直徑宜偏小取用，其長度貫通梁全長，伸入柱內(nèi)長度按受拉錨固長度，如接頭應(yīng)按受拉搭接長度考慮。梁兩側(cè)縱向構(gòu)造鋼筋宜用拉筋連接，拉筋直徑一般與箍筋相同，當(dāng)箍筋直徑大于10mm時，拉筋直徑可采用10mm，拉筋間距為非加密箍筋間距的2倍。116精選PPT4、非抗震設(shè)計的框架梁和次梁，其縱向鋼筋的配筋構(gòu)造應(yīng)符合下列要求：(1)

當(dāng)梁端實際受到部分約束但按簡支計算時，應(yīng)在支座區(qū)上部設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋。也可用梁上部架立鋼筋取代該縱向鋼筋，但其面積不應(yīng)小于梁跨中下部縱向受力鋼筋計算所需截面面積的四分之一，且不少于兩根。該附加縱向鋼筋自支座邊緣向跨內(nèi)的伸出長度不應(yīng)少于0.2，為該跨梁的計算跨度。117精選PPT(2)

在采用綁扎骨架的鋼筋混凝土梁中，承受剪力的鋼筋，宜優(yōu)先采用箍筋。當(dāng)設(shè)置彎起鋼筋時，彎起鋼筋的彎終點外應(yīng)留有錨固長度，其長度在受拉區(qū)不應(yīng)小于20d，在受壓區(qū)不應(yīng)小于10d。梁底層鋼筋中角部鋼筋不應(yīng)彎起。梁中彎起鋼筋的彎起角宜取或。彎起鋼筋不應(yīng)采用浮筋。(3)

在梁的受拉區(qū)中，彎起鋼筋的彎起點，可設(shè)在按正截面受彎承載力計算不需要該鋼筋截面之前；但彎起鋼筋與梁中心線的交點，應(yīng)在不需要該鋼筋的截面之外。同時，彎起點與按計算充分利用該鋼筋的截面之間的距離，不應(yīng)小于/2。118精選PPT(4)

梁支座截面負(fù)彎矩縱向受拉鋼筋不宜在受拉區(qū)截斷。如必須截斷時，應(yīng)按以下規(guī)定進行：

1)

當(dāng)時，應(yīng)延伸至按正截面受彎承載力計算不需要該鋼筋的截面以外不小于20d處截斷：且從該鋼筋強度充分利用截面伸出的長度不應(yīng)小于1.2。

2)

當(dāng)時，應(yīng)延伸至按正截面受彎承載力計算不需要該鋼筋的截面以外不小于且不小于20d處截斷；且從該鋼筋強度充分利用截面伸出的長度不應(yīng)小于1.2＋。119精選PPT3)

如按上述規(guī)定確定的截斷點仍位于支座最大負(fù)彎矩對應(yīng)的受拉區(qū)內(nèi)，則應(yīng)延伸至不需要該鋼筋的截面以外不小于1.3且不小于20d；且從該鋼筋強度充分利用截面伸出的延伸長度不應(yīng)小于1.2＋1.7。（5）

非抗震設(shè)計時，受拉鋼筋的最小錨固長度應(yīng)取。鋼筋接頭可采用機械接頭、搭接接頭和焊接接頭。受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度應(yīng)根據(jù)位于同一連接區(qū)段內(nèi)搭接鋼筋面積百分率按下式計算，且不應(yīng)小于300mm。

(6-66)120精選PPT式中—受拉鋼筋的搭接長度；

—受拉鋼筋的錨固長度，應(yīng)按現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定采用；

—受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)，應(yīng)按表采用。121精選PPT5、有抗震設(shè)防時的框架梁，其縱向鋼筋的配筋構(gòu)造應(yīng)符合下列要求（1）

抗震設(shè)計時鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件縱向受力鋼筋的錨固和連接，應(yīng)符合下列要求

1）

縱向受拉鋼筋的最小錨固長度應(yīng)按下列各式采用：一、二級抗震等級（6－67）

三級抗震等級（6－68）四級抗震等級（6－69）

式中—抗震設(shè)計時受拉鋼筋的錨固長度；122精選PPT2）

當(dāng)采用搭接接頭時，其搭接長度應(yīng)不小于下式的計算值：（6－70）式中—抗震設(shè)計時受拉鋼筋的搭接長度；3）

受拉鋼筋直徑大于28mm、受壓鋼筋直徑大于32mm時，不宜采用搭接接頭；4）

現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架梁縱向受力鋼筋的連接方法，應(yīng)遵守下列規(guī)定：一級宜采用機械接頭，二、三、四級可采用搭接或焊接接頭。123精選PPT

5）

當(dāng)采用焊接接頭時，應(yīng)檢查鋼筋的可焊性；

6）

位于同一連接區(qū)段內(nèi)的受力鋼筋接頭面積率不宜超過50%；

7）

當(dāng)接頭位置無法避開梁端、柱端箍筋加密區(qū)時，應(yīng)采用機械連接接頭，且鋼筋接頭面積率不應(yīng)超過50%；

8）

鋼筋機械接頭、搭接接頭及焊接接頭，尚應(yīng)遵守有關(guān)規(guī)定。（2）抗震設(shè)計時，框架梁和框架柱的縱向受力鋼筋在框架節(jié)點區(qū)的錨固和搭接，應(yīng)符合規(guī)范要求。124精選PPT6．無地震組合梁中箍筋的間距應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）梁中箍筋的最大間距宜符合表6－31的規(guī)定，當(dāng)時，箍筋的配筋率尚不應(yīng)小于箍筋不同直徑、肢數(shù)和間距的百分率值見表6-33；125精選PPT無地震組合梁箍筋的最大間距（mm）表6-31

vh150200200300250350300400126精選PPT（2）當(dāng)梁中配有計算需要的縱向受壓鋼筋時，箍筋應(yīng)作成封閉式，箍筋的間距在綁扎骨架中不應(yīng)大于15d，在焊接骨架中不應(yīng)大于20d(d為縱向受壓鋼筋的最小直徑)，同時在任何情況下均不應(yīng)大于400mm；當(dāng)一層內(nèi)的縱向受壓鋼筋多于3根時，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋；當(dāng)一層內(nèi)的縱向受壓鋼筋多于5根且直徑大于18mm時，箍筋間距不應(yīng)大于10d；當(dāng)梁的寬度不大于400mm，且一層內(nèi)的縱向受壓鋼筋不多于4根時，可不設(shè)置復(fù)合箍筋；127精選PPT（3）在受力鋼筋搭接長度范圍內(nèi)應(yīng)配置箍筋，箍筋直徑不宜小于搭接鋼筋直徑的0.25倍；箍筋間距：當(dāng)為受拉時不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的5倍，且不應(yīng)大于100mm；當(dāng)為受壓時不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的10倍，且不應(yīng)大于200mm。當(dāng)受壓鋼筋直徑大于25mm時，應(yīng)搭接接頭兩端面外100mm范圍內(nèi)各設(shè)置兩根箍筋。128精選PPT

7．有地震組合框架梁中箍筋的構(gòu)造要求，應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)、梁端箍筋的加密區(qū)長度、箍筋最大間距和箍筋最小直徑應(yīng)按6-34的規(guī)定取用；當(dāng)梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時表中箍筋最小直徑應(yīng)增大2mm；129精選PPT抗震等級箍筋加密區(qū)長度箍筋最大間距箍筋最小直徑一級2h或500mm兩者中的最大值縱向鋼筋直徑的6倍，梁高的1/4或100mm三者中的最小值?10二級1.5h或500mm兩者中的最大值縱向鋼筋直徑的8倍，梁高的1/4或100mm三者中的最小值?8三級縱向鋼筋直徑的8倍，梁高的1/4或150mm三者中的最小值?8四級縱向鋼筋直徑的8倍，梁高的1/4或150mm三者中的最小值?6梁端箍筋加密區(qū)的構(gòu)造要求表6-34130精選PPT(2)、第一個箍筋應(yīng)設(shè)置在距構(gòu)件節(jié)點邊緣不大于50mm處；(3)、梁箍筋加密區(qū)長度內(nèi)的箍筋肢距；一級抗震等級不宜大于200mm及20倍箍筋直徑的較大值；二、三級抗震等級不宜大于250mm及20倍箍筋直徑較大值，四級抗震等級不宜大于300mm;131精選PPT(4)

沿梁全長箍筋的配筋率應(yīng)符合下列規(guī)定：一級抗震等級

(6-71)二級抗震等級

(6-72)三、四抗震等級

(6-73)132精選PPT(5)、非加密區(qū)的箍筋最大間距不宜大于加密區(qū)箍筋間距的2倍，且不大于表6-31規(guī)定；(6)、梁的箍筋應(yīng)有135彎鉤，彎鉤端部直段長度不應(yīng)小于10d，d為箍筋直徑。133精選PPT第九節(jié)柱截面設(shè)計及構(gòu)造

1、框架柱和框支柱的正截面承載力、斜截面承載力可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002的有關(guān)規(guī)定進行計算。2、考慮地震作用組合的各種結(jié)構(gòu)類型的框架柱的軸壓比，不宜大于表6-35規(guī)定的限值；134精選PPT柱的軸壓比限值表6-35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