第三章多層框架

第三章多層框架結(jié)構(gòu)介紹多層框架的結(jié)構(gòu)組成和布置；框架梁、柱截面尺寸的確定方法；豎向和水平荷載作用下內(nèi)力及側(cè)移計(jì)算；框架的荷載組合和內(nèi)力組合；框架梁、柱配筋計(jì)算和構(gòu)造要求，以及框架抗震設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。本章主要內(nèi)容：要求掌握：內(nèi)力計(jì)算和內(nèi)力組合；框架梁、柱的配筋及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。用途：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于電子、輕工、食品、化工等多層廠房和住宅、辦公、商業(yè)、旅館等民用建筑。優(yōu)點(diǎn)：是建筑平面布置靈活，能夠獲得較大的使用空間，可以適應(yīng)不同的房屋造型。第一節(jié)多層框架的結(jié)構(gòu)布置

分類：我國(guó)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(JGJ3-2001)把10層及10層以上或房屋高度超過(guò)28m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)定義為高層建筑，一般認(rèn)為3～10層的房屋屬于多層建筑。

高度范圍：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)多用于多層建筑，較少用于高層建筑，因?yàn)楫?dāng)房屋高度超過(guò)一定的范圍時(shí)，框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較小，水平荷載作用下側(cè)移較大。從受力合理和控制造價(jià)的角度，現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架高度一般不超過(guò)60m；地震區(qū)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架，當(dāng)設(shè)防烈度為7度、8度和9度時(shí)，其高度一般不超過(guò)55m、45m和25m。（一）多層框架的結(jié)構(gòu)組成

框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱、節(jié)點(diǎn)及基礎(chǔ)組成的結(jié)構(gòu)形式，橫梁和立柱通過(guò)節(jié)點(diǎn)連成一體，形成承重結(jié)構(gòu)，將荷載傳至基礎(chǔ)。整個(gè)房屋全部采用這種結(jié)構(gòu)形式的稱為框架結(jié)構(gòu)?？蚣芸梢允堑瓤缍然虿坏瓤绲?，也可以是層高相同或不完全相同的，有時(shí)因工藝和使用要求，也可能在某層抽柱或某層跨抽梁，形成缺梁缺柱的復(fù)式框架，如圖1(b)所示。一、多層框架結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置圖1框架結(jié)構(gòu)(a)多層多跨框架的組成；(b)缺梁缺柱的復(fù)式框架

1、按照承重方式的不同分類框架結(jié)構(gòu)可分為全框架和內(nèi)框架兩種形式。

a、全框架：是指樓屋面荷載全部由框架承擔(dān)。墻體僅起維護(hù)和分割作用。（二）框架結(jié)構(gòu)的分類

b、內(nèi)框架：是房屋內(nèi)部是由梁柱組成框架承重。外圍由墻體承重。樓屋面荷載由外圍磚墻和框架共同承擔(dān)。缺點(diǎn)：兩種材料，彈性模量不同，剛度不協(xié)調(diào)，房屋整體性和整體剛度都比較差。地震區(qū)不宜采用。

2、按施工方法的不同分類框架可分為現(xiàn)澆整體式、裝配式和裝配整體式三種。

a、整體式框架：也稱全現(xiàn)澆框架，其優(yōu)點(diǎn)是整體性好，建筑布置靈活，有利于抗震，但施工相對(duì)復(fù)雜，模板耗費(fèi)多，工期長(zhǎng)。

b、裝配式框架：裝配式框架的構(gòu)件全部為預(yù)制，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊裝和連接。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約模板，縮短工期，有利于施工機(jī)械化。但預(yù)埋件多，用鋼量大，節(jié)點(diǎn)處理要求高，整體性差，在地震區(qū)不宜采用。

c、裝配整體式框架：是將預(yù)制梁、柱和板現(xiàn)場(chǎng)安裝就位后，在構(gòu)件連接處澆搗混凝土，使之形成整體。其優(yōu)點(diǎn)是，省去了預(yù)埋件，減少了用鋼量，整體性比裝配式提高，但節(jié)點(diǎn)施工復(fù)雜。二、框架結(jié)構(gòu)的平面布置多層框架結(jié)構(gòu)布置的任務(wù)：是設(shè)計(jì)和選擇建筑物的平面、剖面、立面、基礎(chǔ)和變形縫的位置。在結(jié)構(gòu)布置時(shí)，既要滿足建筑物的使用要求，又要使結(jié)構(gòu)布置合理，并有利于建筑工業(yè)化。

（一）結(jié)構(gòu)平面布置總要求多屋框架的結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度應(yīng)均勻?qū)ΨQ，樓、電梯間應(yīng)布置合理，盡量減少結(jié)構(gòu)的復(fù)雜受力和扭轉(zhuǎn)受力，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

(1)、建筑物平面布置盡量簡(jiǎn)單、規(guī)則、均勻?qū)ΨQ。建筑物的形心與中心重合。

(2)、平面長(zhǎng)度L不宜過(guò)長(zhǎng)，L/B宜小于6。

(3)、地震區(qū)應(yīng)盡可能采用對(duì)抗震有利的結(jié)構(gòu)形式。

（二）柱網(wǎng)尺寸的布置和層高的選用框架結(jié)構(gòu)房屋的柱網(wǎng)尺寸和層高，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝，建筑、結(jié)構(gòu)和施工條件等各方面因素進(jìn)行綜合考慮后確定；當(dāng)采用預(yù)制構(gòu)件時(shí)，尚應(yīng)符合模數(shù)制的統(tǒng)一要求；柱網(wǎng)尺寸應(yīng)力求簡(jiǎn)單規(guī)則，有利于施工工業(yè)化。

1、工業(yè)建筑柱網(wǎng)和層高布置：工業(yè)建筑柱網(wǎng)：根據(jù)生產(chǎn)工藝要求不同，一般采用內(nèi)廊式或跨度組合式兩種布置形式，柱距采用6m。

（a）內(nèi)廊式：適于生產(chǎn)工藝要求有較好的生產(chǎn)環(huán)境和防止工藝互相干擾時(shí)采用，其邊跨度常采用6.0m、6.6m、6.9m三種，中間跨為2~4m。適用于電子、儀表、電器業(yè)等廠房。

（b）跨度組合式：包括等跨式和不等跨式兩種。主要用于生產(chǎn)要求有大空間、便于布置生產(chǎn)流水線的廠房，適于化工、紡織、機(jī)械、食品等工業(yè)廠房。內(nèi)廊式跨度組合式跨度組合式的跨度常采用6.0m、7.5m、9.0m、12.0m四種?？缍冉M合式柱距一般為6~7.5m，層高為3.6~5.4m。如下圖工業(yè)廠房的層高及層數(shù)：與生產(chǎn)工藝、運(yùn)輸設(shè)備、產(chǎn)品性質(zhì)、地質(zhì)條件和荷載性質(zhì)等因素有關(guān)，重工業(yè)廠房一般2～3層，輕工業(yè)廠房多為4～8層，層高常采用3.9m、4.2m、4.5m、4.8m、5.4m、6.0m等。

2、民用建筑柱網(wǎng)和層高布置民用建筑類型較多，如住宅、辦公樓、醫(yī)院、賓館等，柱網(wǎng)和層高一般以300mm為模數(shù)。柱距通常在4～7m之間，層高采用3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m和4.5m等。

3、除上述外，柱網(wǎng)布置還要使結(jié)構(gòu)受力合理，有利于施工等。

（三）承重框架的布置方案框架結(jié)構(gòu)可分為橫向承重、縱向承重和混合承重三種形式，如圖2(a)、(b)、(c)所示。

a、橫向承重布置：是主梁沿房屋橫向布置，板和連系梁縱向布置。主梁橫向布置，其梁截面一般較高，有利于提高橫向剛度?？v向由于房屋端部受風(fēng)面積小，縱向跨度數(shù)較多，水平風(fēng)荷載所產(chǎn)生的框架內(nèi)力常忽略不計(jì)。

b、縱向承重布置：是主梁沿房屋縱向布置，板和連系梁橫向布置。此時(shí)橫梁截面較小、其優(yōu)點(diǎn)是房屋采光、通風(fēng)好，有利于樓層凈高的有效利用，房間布置上比較靈活，但橫向剛度較差，一般不宜采用。

c、縱橫向混合承重：布置是在房屋的縱、橫兩個(gè)方向布置主梁來(lái)承受樓面荷載。其特點(diǎn)是縱、橫向剛度較好，房間布置比較靈活，尤其適用于生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，板荷載較大，開洞多的多層工業(yè)廠房。圖11.2框架結(jié)構(gòu)布置縱橫向混合承重縱向承重橫向承重

（四）變形縫的設(shè)置變形縫包括伸縮縫、沉降縫、地震區(qū)還應(yīng)考慮抗震縫。

(1)、伸縮縫伸縮縫僅將基礎(chǔ)頂面以上的結(jié)構(gòu)分開，其目的是為了避免由于溫度變化和混凝土收縮而使房屋產(chǎn)生裂縫。伸縮縫的設(shè)置主要與施工方法和房屋長(zhǎng)度有關(guān)。當(dāng)結(jié)構(gòu)未采取可靠措施時(shí)，伸縮縫最大間距應(yīng)滿足表1的規(guī)定。

表1框架結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距(m)

施工方法

室內(nèi)或土中

露天現(xiàn)澆框架5535

裝配式框架7550

如果距離較長(zhǎng)，不設(shè)伸縮縫時(shí)，需采取以下措施：

1)受溫度影響比較大的部分如頂層，底層山墻和內(nèi)縱墻端開間，提高配筋率。

2)施工中留后澆帶。

每隔40m留寬700～1000mm的混凝土后澆帶，鋼筋搭接35d，以保證在施工過(guò)程中混凝土可以自由收縮，因?yàn)樵缙谑湛s占總收縮的70%～80%，從而減少了收縮應(yīng)力。后澆帶一般采用高強(qiáng)混凝土填充，澆筑宜在主體混凝土澆筑后兩個(gè)月進(jìn)行，至少不低于一個(gè)月。伸縮縫寬度一般為20～40mm。

(2)、沉降縫沉降縫將基礎(chǔ)至屋頂全部分開，其目的是為了避免因房屋過(guò)大的不均勻沉降而導(dǎo)致基礎(chǔ)、地面、墻體、樓面、屋面拉裂。當(dāng)有下列情況之一時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置沉降縫：1)地質(zhì)條件變化較大處。2)地基基礎(chǔ)處理方法不同處。3)房屋平面形狀變化的凹角處。4)房屋高度、重量、剛度有較大變化處。5)新建部分與原有建筑的結(jié)合處。

處理地基不均勻沉降的方法有三種：

一種是“放”，即沉降縫讓建筑物各部分自由沉降互不影響；

另一種是“抗”，采用剛性較大的基礎(chǔ)，利用本身的剛度來(lái)抵抗沉降差，不需設(shè)沉降縫；

第三種是“調(diào)”，施工過(guò)程中，在相應(yīng)于變形位置的基礎(chǔ)及樓(屋)蓋結(jié)構(gòu)的梁板不斷開，鋼筋連續(xù)通過(guò)，而在該處約800mm寬留臨時(shí)的后澆段，待沉降基本完成后再連成整體，不設(shè)永久的沉降縫。在既需設(shè)伸縮縫又需設(shè)沉降縫時(shí)，應(yīng)二縫合一，以使整個(gè)房屋的縫數(shù)減少，縫寬一般不小于50mm，當(dāng)房屋高度超過(guò)10m時(shí)，縫寬應(yīng)不小于70mm。沉降縫可利用挑梁或擱置預(yù)制板、預(yù)制梁的方法做成(下圖)

(3)、抗震縫國(guó)內(nèi)外的許多震害表明，多層建筑在造型復(fù)雜，質(zhì)量和剛度分布差異顯著，地質(zhì)條件變化較大時(shí)，在地震作用下，由于結(jié)構(gòu)各部位產(chǎn)生的變形不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)一些部位破壞。

做法：在這種情況下，設(shè)置抗震縫，將基礎(chǔ)頂面以上的結(jié)構(gòu)斷開，把房屋分成若干獨(dú)立的單元體，使其在地震作用下互不影響，《規(guī)范》要求下列情況宜設(shè)抗震縫：1)平面形狀復(fù)雜而無(wú)加強(qiáng)措施。2)房屋有較大錯(cuò)層。3)各部分結(jié)構(gòu)的剛度或荷載相差懸殊。

當(dāng)需要同時(shí)設(shè)置伸縮縫、沉降縫和抗震縫時(shí)，應(yīng)三縫合一?？拐鹂p寬度詳見《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。三、框架結(jié)構(gòu)的豎向布置框架結(jié)構(gòu)的豎向布置，指框架結(jié)構(gòu)豎向的變化情況。通?？蚣芙Y(jié)構(gòu)沿豎向的布置基本不變，此為合理受力形式；

從使用功能講：底層大空間，常設(shè)為商場(chǎng)等；頂層大空間，可如設(shè)為為觀光室、會(huì)議室和餐飲場(chǎng)所；其他結(jié)構(gòu)，如上部（逐層）收進(jìn)，上部（逐層）挑出等。

從受力角度講：豎向布置力求規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度均勻變化，避免剛度突變；框架上下柱對(duì)中，梁柱軸線宜在同一豎向平面內(nèi)；豎向構(gòu)件截面和材料強(qiáng)度等級(jí)自下而上逐漸減小，避免承載力突變。p168四、框架結(jié)構(gòu)的截面尺寸對(duì)于主要承受豎向荷載的框架橫梁：在全現(xiàn)澆框架中，其截面形式主要是T形(圖a)

；在裝配式框架中，其截面形式可做成矩形、T形、梯形、花籃形(圖b~e)；在裝配整體式框架中，框架主梁多設(shè)挑檐，用作擱置予制板形成花籃梁(圖f~g)增大凈空。其挑檐寬度為100~150mm并保證預(yù)制板,擱置長(zhǎng)度不小于80mm.1.梁、柱截面形狀圖11.5框架橫梁截面形式(a)T形；(b)矩形；(c)T形；(d)梯形；(e)、(f)、(g)花籃形圖1（a~g

）

對(duì)于不承受樓面豎向荷載的連系梁：其截面常采用T形、L形、矩形、倒T形等，如下圖2。圖2框架連系梁截面形式柱子的截面一般采用正方形或矩形。為了盡可能減少構(gòu)件的類型，有利于施工，各層梁、柱截面形狀和尺寸往往不變而僅改變截面配筋?？蚣芰?、柱截面尺寸應(yīng)當(dāng)根據(jù)構(gòu)件承載力、剛度、延性等方面要求確定，設(shè)計(jì)時(shí)通常參照以往經(jīng)驗(yàn)初步選定截面尺寸，再進(jìn)行承載力計(jì)算和變形驗(yàn)算檢查所選尺寸是否滿足要求。2、梁、柱截面尺寸

（1）梁截面尺寸

框架主梁的截面高度可參考受彎構(gòu)件梁的跨度、約束條件及荷載大小進(jìn)行選擇，一般取梁高h(yuǎn)＝(1/8~1/15)l，其中l(wèi)為梁的計(jì)算跨度，當(dāng)框架梁為單跨或荷載較大時(shí)取大值，框架梁為多跨或荷載較小時(shí)取小值。框架主梁的截面高度當(dāng)樓面荷載大時(shí)，為增大梁剛度可取h＝(1/7~1/10)l，為防止梁發(fā)生剪切破壞，梁高h(yuǎn)不宜大于1/4凈跨。

框架梁的截面寬度取b＝(1/2~1/3)h，為了使端部節(jié)點(diǎn)傳力可靠，梁寬b不宜小于柱寬的1/2，且不應(yīng)小于250mm。為了降低樓層高度或便于管道鋪設(shè)，也可將框架設(shè)計(jì)成寬度較大的扁梁，扁梁的截面高度可取:h＝(1/15～1/18)l。當(dāng)采用疊合梁時(shí)，后澆部分截面高度不宜小于120mm?？蚣苓B系梁的截面高度可按(1/12～1/15)l確定，寬度不宜小于梁高的1/4。

選擇梁的截面尺寸還應(yīng)符合規(guī)定的模數(shù)要求，一般梁的截面寬度和高度取50mm的倍數(shù)。（2）柱截面尺寸柱截面尺寸可取h＝(1/15～1/20)H，H為層高；柱截面寬度可取b＝(1～2/3)h，并按下述方法進(jìn)行初步估算：

1）框架柱承受豎向荷載為主時(shí)，可先按負(fù)荷面積估算出柱軸力，再按軸心受壓柱驗(yàn)算?？紤]到彎矩影響，適當(dāng)將柱軸力乘以1.2～1.4的放大系數(shù)p167；

2）框架柱截面高度不宜小于400mm，寬度不宜小于250mm，為避免發(fā)生剪切破壞，柱凈高與截面長(zhǎng)邊之比宜大于4。

3）對(duì)于有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu)，為保證柱有足夠的延性，需要限制柱的軸壓比，柱截面面積應(yīng)滿足下式要求：

A≥N/(l·fc)

式中：A——柱的全截面面積；

N——柱軸向壓力設(shè)計(jì)值；

fc

——混凝土軸向抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

λ——柱軸壓比限值，見表1。表1柱軸壓比限值類別抗震等級(jí)柱軸壓比限值λ框架柱一0.7

二0.8

三0.9五、框架計(jì)算簡(jiǎn)圖

1.計(jì)算單元選取

框架結(jié)構(gòu)是由橫向框架和縱向框架組成的空間結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常忽略它們之間的空間聯(lián)系，而將空間結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)化為橫向和縱向平面框架計(jì)算，并取出單獨(dú)的一榀框架作為計(jì)算單元，按平面框架分析，計(jì)算單元寬度取相鄰開間各一半，該單元承受的荷載如圖3中陰影部分所示。圖3框架的計(jì)算單元在計(jì)算簡(jiǎn)圖中，框架的桿件一般用其截面形心軸線表示；桿件之間的連接用節(jié)點(diǎn)表示，對(duì)于現(xiàn)澆整體式框架各節(jié)點(diǎn)視為剛結(jié)點(diǎn)；桿件的長(zhǎng)度用節(jié)點(diǎn)間的距離表示；對(duì)于變截面桿件應(yīng)以該桿最小截面的形心軸線表示；認(rèn)為框架柱在基礎(chǔ)頂面處為固接(圖4)。

2.計(jì)算模型的確定圖11.7框架計(jì)算模型圖4為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常處理的方法為：

1)框架跨度取柱軸線間距。在計(jì)算簡(jiǎn)圖中，框架節(jié)點(diǎn)多為剛接，柱子下端在基礎(chǔ)頂面，也按剛接考慮。桿件用軸線表示，梁柱的連接區(qū)用節(jié)點(diǎn)表示。等截面軸線取截面形心位置（圖5(a)），當(dāng)上下柱截面尺寸不同時(shí)，則取上層柱形心線作為柱軸線（圖5(b)），但必須注意的是，按此計(jì)算簡(jiǎn)圖算出的內(nèi)力是計(jì)算簡(jiǎn)圖軸線上的內(nèi)力，下柱配筋計(jì)算時(shí)，應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為下柱截面形心處的內(nèi)力。圖5框架柱軸線位置

2)框架層高：樓層即取層高；對(duì)于底層偏安全地取基礎(chǔ)頂面到底層樓面間的距離，當(dāng)基礎(chǔ)頂面標(biāo)高不能確定時(shí)，可近似取底層的層高加1.0m。

3)為簡(jiǎn)化起見，當(dāng)各跨跨度相差不超過(guò)10%時(shí)，可簡(jiǎn)化成具有平均跨度的等跨框架；對(duì)于斜梁或折線橫梁，當(dāng)其傾斜度不超過(guò)1/8時(shí)，也簡(jiǎn)化為水平橫梁；當(dāng)基礎(chǔ)頂面標(biāo)高相差小于1.0m時(shí)，底柱可按平均高度計(jì)算；當(dāng)個(gè)別橫梁高差小于1.0m時(shí)，也按同標(biāo)高處理。

4)各桿件的線剛度

梁、柱的線剛度分別為ib＝EIb/l和ic＝EIc/H，此處Ib、Ic分別為梁、柱的截面慣性矩；l、H為梁的跨度和柱高。柱的Ic按實(shí)際截面計(jì)算；而梁的Ib應(yīng)根據(jù)梁與板的連接方式而定：

對(duì)現(xiàn)澆整體式框架梁：中框架梁Ib＝2.0I0，邊框架梁Ib＝1.5I0；（圖3(a))對(duì)裝配整體式框架梁：中框架梁Ib＝1.5I0，邊框架梁Ib＝1.2I0；（圖3(b))

對(duì)裝配式框架梁，不考慮樓板作用Ib＝I0。(其中I0為按矩形截面計(jì)算的慣性矩)（圖3(c))

圖12.7框架結(jié)構(gòu)的剛度取值圖3第二節(jié)豎向荷載作用下的內(nèi)力近似計(jì)算多層多跨框結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，用位移法或力法等精確方法計(jì)算的結(jié)果表明，框架的側(cè)移是極小的，而且作用在某層橫梁的影響也很小，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，分層法假定：

(1)在豎向荷載作用下，框架的側(cè)移可忽略不計(jì)；

(2)每層梁上的荷載對(duì)其它各層梁的影響可忽略不計(jì)。一、分層法的計(jì)算假定根據(jù)上述假定，計(jì)算時(shí)可將各層梁及其上、下柱作為獨(dú)立的計(jì)算單元分層進(jìn)行計(jì)算（圖4)。分層計(jì)算所得梁彎矩即為最后彎矩，由于每一層柱屬于上、下兩層，所以柱的彎矩為上、下兩層計(jì)算彎矩相疊加。圖4分層法的計(jì)算單元二、計(jì)算步驟（1）畫出結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖，并標(biāo)明荷載及軸線尺寸；（2）按規(guī)定計(jì)算梁、柱的線剛度和相對(duì)線剛度，除底層柱外，其余各層柱的線剛度遍乘0.9的折減系數(shù)；（3）用彎矩分配法自上而下分層計(jì)算各計(jì)算單元的桿端彎矩；（4）疊加柱端彎矩，得出最后桿端彎矩。如節(jié)點(diǎn)彎矩不平衡值較大，可在節(jié)點(diǎn)重新分配一次。（5）根據(jù)靜力平衡條件繪出框架的內(nèi)力圖。第三節(jié)框架在水平荷載作用下內(nèi)力的

近似計(jì)算——反彎點(diǎn)法和D值法多層框架在風(fēng)荷載或其他水平荷載的作用下，可以簡(jiǎn)化為作用于框架節(jié)點(diǎn)的水平集中力。因無(wú)節(jié)間荷載，各桿的彎矩圖都是斜直線，每個(gè)桿都有一個(gè)彎矩為零的點(diǎn)稱為反彎點(diǎn)(M=0,N≠0)(圖3-13)。圖3-13多層框架反彎點(diǎn)法示意圖如上圖所示，如果能夠求出各柱的剪力及其反彎點(diǎn)的位置，即可求出柱端彎矩，并由平衡條件求得梁端彎矩及整個(gè)框架的內(nèi)力，這種方法稱為反彎點(diǎn)方法。為了滿足實(shí)際，對(duì)反彎點(diǎn)法的某些地方進(jìn)行修正，這種修正后的反彎點(diǎn)法稱為D值法。內(nèi)力近似計(jì)算方法水平荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖反彎點(diǎn)法D值法反彎點(diǎn)法適用范圍：

梁柱剛度之比值ib/ic≥3反彎點(diǎn)法計(jì)算假定：①框架橫梁剛度無(wú)窮大——無(wú)變形；即同一層柱的柱頂水平位移相等。②各層柱上下端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角相同，即無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)角；中間層：各柱反彎點(diǎn)位于柱中點(diǎn)，底層：底層柱位于距柱底2/3層高處。③梁端彎矩由平衡條件決定。

9.2框架結(jié)構(gòu)一、反彎點(diǎn)法以圖4.12所示的多層框架為例，將框架沿頂層各柱的反彎點(diǎn)處切開以示出剪力與軸力，按水平力的平衡條件(如圖4.13(a)所示)得：

1、層間剪力確定反彎點(diǎn)法計(jì)算步驟：水平荷載作用下內(nèi)力的計(jì)算采用反彎點(diǎn)法時(shí)，認(rèn)為剪力僅與各柱間的線剛度比有關(guān)，各柱的反彎點(diǎn)位置是個(gè)定值。

實(shí)際上，柱的抗側(cè)移剛度不但與柱本身的線剛度和層高有關(guān)，而且還與梁的線剛度有關(guān)；柱的反彎點(diǎn)高度不應(yīng)是定值，而應(yīng)隨柱與梁間的線剛度比、柱所在樓層的位置、上下層梁間的線剛度比以及上下層層高的不同而不同，還與房屋的總層數(shù)等因素有關(guān)。因此采取對(duì)框架柱的抗側(cè)移剛度和反彎點(diǎn)高度進(jìn)行修正的方法，稱為“改進(jìn)反彎點(diǎn)法”或“D值法”。二、D值法(改進(jìn)反彎點(diǎn)法)D值法內(nèi)力近似計(jì)算方法水平荷載作用下的內(nèi)力反彎點(diǎn)法D值法適用范圍：

梁柱剛度之比值ib/ic＜3反彎點(diǎn)法計(jì)算誤差：①假定ib/ic＝∞：橫梁無(wú)變形，節(jié)點(diǎn)無(wú)轉(zhuǎn)角；②假定各層柱上下端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角相同，反彎點(diǎn)位于柱中點(diǎn)。D值法——修正反彎點(diǎn)法修正①：柱的側(cè)移剛度修正②：調(diào)整反彎點(diǎn)高度

9.2框架結(jié)構(gòu)D值法(改進(jìn)反彎點(diǎn)法)182的表3.1修正值見P183的表3.2~3.53.4水平荷載作用下側(cè)移的計(jì)算框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要保證承載力，還需保證結(jié)構(gòu)的側(cè)移滿足要求。引起側(cè)移的主要原因：水平荷載作用。

在水平荷載作用下，框架的側(cè)移有兩種：

一種是梁柱彎曲變形引起的層間相對(duì)側(cè)移，具有越往下越大的特點(diǎn)，框架側(cè)移曲線與懸臂梁的剪切變形曲線相似，稱為“剪切型”變形(圖1)；

另一種是由框架柱的軸力引起的，框架的變形越靠上越大，與懸臂梁的彎曲變形類似，故稱為“彎曲型”變形(圖2)。圖1框架總體剪切變形圖2框架總體彎曲變形對(duì)于一般多層框架，其側(cè)移主要是由總體“剪切型”變形引起的。對(duì)于房屋高度大于50m或高寬比H/B＞4的框架結(jié)構(gòu)，則要考慮第二種變形。第一種變形的近似計(jì)算方法。1.用D值法計(jì)算框架的側(cè)移用D值法計(jì)算水平荷載作用下的框架內(nèi)力時(shí)，計(jì)算出第i層任意柱抗側(cè)移剛度Di及同層各柱的抗側(cè)移剛度之和ΣDik，按抗側(cè)移剛度的定義，可得層間相對(duì)側(cè)移Δui為:

Δui＝Vi/ΣDik

框架頂層總側(cè)移值Δu為各層相對(duì)側(cè)移之和，即

Δu＝ΣΔuj2.彈性側(cè)移限值框架側(cè)移驗(yàn)算時(shí)，對(duì)上述求得的側(cè)移值，在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，滿足以下要求：

(1)頂點(diǎn)側(cè)移

輕質(zhì)隔墻Δu≤H/550

砌體填充墻Δu≤H/650(2)層間側(cè)移

輕質(zhì)隔墻Δuj≤hj/450

砌體填充墻Δuj≤hj/550式中：H——房屋總高；hj——第j層層高。3.5框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力組合及截面設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力確定后，必須求出構(gòu)件各控制截面的最不利內(nèi)力，以此作為梁、柱配筋的依據(jù)。一、控制截面及最不利內(nèi)力控制截面——指內(nèi)力絕對(duì)值最大的截面,但是不同的最大值內(nèi)力，不一定會(huì)出現(xiàn)在同一截面上，一個(gè)構(gòu)件可能同時(shí)有幾個(gè)控制截面。

1、框架梁梁的內(nèi)力主要是彎矩和剪力。

框架梁的控制截面：支座截面和跨中截面。支座截面產(chǎn)生最大剪力和最大負(fù)彎矩，在水平荷載作用下還可能出現(xiàn)正彎矩；跨中截面產(chǎn)生最大正彎矩，有時(shí)也可能出現(xiàn)負(fù)彎矩。由于在進(jìn)行內(nèi)力分析時(shí)是以柱軸線處考慮的，實(shí)際梁支座截面的最不利位置在柱邊緣處，在進(jìn)行截面配筋計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)柱軸線處梁截面處的彎矩和剪力算出柱邊緣的彎矩和剪力。根據(jù)柱軸線處梁截面處的彎矩和剪力算出柱邊緣的彎矩和剪力(圖3)，即Mb

＝M－V·b/2Vb

＝V－(g＋q)·b/2

式中：Mb、Vb—柱邊梁截面的彎矩和剪力；M、V—柱軸線處梁截面的彎矩和剪力；

b——柱寬度；

g、q——作用于梁上的豎向分布恒荷載和活載。

2.框架柱

柱的內(nèi)力包括彎矩、軸力和剪力。柱的控制截面：柱的上下端。在梁軸線處柱的內(nèi)力也應(yīng)換算為梁邊柱端截面的內(nèi)力(圖4)。由彎矩圖可知，彎矩最大值在柱的兩端，剪力和軸力在同一層中無(wú)變化或變化很小。柱是偏心受壓構(gòu)件，可能出現(xiàn)大偏心受壓破壞，也可能出現(xiàn)小偏心受壓破壞。

在大偏心受壓情況下，M愈大N愈小愈不利；在小偏心受壓情況下，N愈大愈不利。對(duì)柱子要組合幾種不利內(nèi)力，從中選取最不利內(nèi)力值作為配筋依據(jù)。由于框架柱一般采用對(duì)稱配筋，組合時(shí)要選擇絕對(duì)值最大的彎矩，柱的最不利內(nèi)力可歸納成以下四種：

1)|M|max及相應(yīng)的N、V；

2)Nmax及相應(yīng)的M、V；

3)Nmin及相應(yīng)的M、V；

4)|M|比較大(不是絕對(duì)最大)，但N比較小或比較大(不是絕對(duì)最小或最大)。絕對(duì)最大或最小的內(nèi)力不一定就是最不利的，對(duì)大偏心受壓構(gòu)件，若|M|不是最大，而N較小，則e0＝M/N最大，截面配筋可能最多；對(duì)小偏心受壓構(gòu)件，e0越小截面配筋越多。二、荷載效應(yīng)組合對(duì)于多層框架上的荷載，恒載不變，而活載的出現(xiàn)有各種可能，但同時(shí)達(dá)到各自最大值的可能性很小，在計(jì)算各種荷載引起的結(jié)構(gòu)最不利內(nèi)力組合時(shí)，可將某些荷載適當(dāng)降低，乘以小于1的組合系數(shù)。對(duì)于非地震區(qū)的多層框架，有下列三種荷載組合方式：1)恒荷載＋活荷載；2)恒荷載＋風(fēng)荷載；3)恒荷載＋0.9(活荷載＋風(fēng)荷載)。當(dāng)進(jìn)行框架梁、柱的正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合和荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合。三、活荷載最不利布置框架結(jié)構(gòu)承受的水平荷載(風(fēng)荷載或地震作用)有向左和向右兩個(gè)方向，對(duì)稱結(jié)構(gòu)中，二者擇一即可。

豎向恒載是永久性荷載，不會(huì)發(fā)生變化，在各層按實(shí)際情況計(jì)算。

豎向活荷載是可變荷載，有許多布置方式，應(yīng)考慮各種最不利情況，取最不利內(nèi)力進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.滿布活荷載法豎向活荷載較小時(shí)，如民用建筑樓面活荷載為1.5～2.0kN/m2，它所產(chǎn)生的內(nèi)力比較小，可以不考慮活荷載的最不利布置，而按各層各跨滿布活荷載計(jì)算內(nèi)力，與恒載直接組合。計(jì)算結(jié)果跨中彎矩偏低，為保證安全將求得的跨中彎矩乘以1.1～1.2的提高系數(shù)。

2.活荷載分跨布置當(dāng)活荷載不是太大，如活荷載設(shè)計(jì)值與恒荷載設(shè)計(jì)值之比不大于3時(shí)，可采用分跨布置法。對(duì)圖7所示的四跨框架，只需要考慮四種布置，并且由于對(duì)稱性，還可減少布置類型，為減少誤差，活荷載一般不折減。四、彎矩調(diào)幅在豎向荷載作用下框架梁端負(fù)彎矩較大，配筋較多，以致于鋼筋較密，施工困難?？蚣苤性试S梁端出現(xiàn)塑性鉸，在梁中可考慮塑性內(nèi)力重分布，通常是降低支座彎矩。

對(duì)于現(xiàn)澆框架，支座彎矩的調(diào)幅系數(shù)采用0.8～0.9。對(duì)于裝配整體式框架，由于鋼筋焊接及接縫不密實(shí)等原因，受力后可能產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)變形，造成梁端彎矩降低和跨中彎矩增加，調(diào)幅系數(shù)允許低一些，取0.7～0.8。支座彎矩的降低必然引起跨中彎矩的增加，但荷載組合求出的跨中最大正彎矩和支座最大負(fù)彎矩不是在同一組荷載作用下出現(xiàn)的，支座負(fù)彎矩調(diào)幅后，相應(yīng)荷載組合下跨中彎矩雖然增大，但也不會(huì)超過(guò)跨中最不利彎矩，故支座負(fù)彎矩經(jīng)調(diào)幅降低后，跨中最不利正彎矩可不調(diào)整。3.6框架梁及柱的截面配筋計(jì)算一、框架梁設(shè)計(jì)

梁的配筋計(jì)算包括正截面抗彎和斜截面抗剪計(jì)算，一般按受彎構(gòu)件進(jìn)行?？v向受拉鋼筋應(yīng)滿足配筋率及裂縫寬度的要求。縱筋的彎起和截?cái)辔恢?，?yīng)符合構(gòu)造要求。通常當(dāng)均布活荷載q與均布恒荷載g的比值q/g≤3或考慮塑性內(nèi)力重分布對(duì)支座彎矩進(jìn)行調(diào)幅時(shí)，可參照梁板結(jié)構(gòu)中次梁鋼筋的彎起和切斷位置進(jìn)行。

2.框架柱設(shè)計(jì)

框架柱屬偏心受壓構(gòu)件，一般采用對(duì)稱配筋，在中間軸線上的框架柱，按單向偏心受壓考慮，邊柱按雙向偏心受壓考慮，框架平面外尚應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算。3.7構(gòu)造要求一、框架結(jié)構(gòu)的一般要求1)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20，且梁柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)相差不宜大于5MPa，縱向配筋采用Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)，箍筋一般采用Ⅰ級(jí)。2)梁柱截面尺寸應(yīng)根據(jù)房屋的側(cè)移驗(yàn)算是否滿足《規(guī)范》要求來(lái)確定。3)框架梁、柱應(yīng)分別滿足受彎構(gòu)件和受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求；震區(qū)還應(yīng)滿足抗震設(shè)計(jì)的要求。4)框架柱一般采用對(duì)稱配筋，配筋率應(yīng)滿足《規(guī)范》要求。二、框架梁、柱配筋要求

1.框架梁

(1)框架梁縱向配筋

梁縱向受拉鋼筋除應(yīng)滿足受彎承載力的要求外，還應(yīng)考慮溫度變化、混凝土收縮引起附加應(yīng)力的影響。

縱向受拉鋼筋的最小配筋率在支座處不應(yīng)小于0.25%，跨中處不應(yīng)小于0.20%。

梁跨中截面的上部架立筋不應(yīng)小于2φ12，架立筋與梁支座負(fù)筋的搭接長(zhǎng)度為1.2la(圖5)。

(2)框架梁箍筋

梁的箍筋沿梁全長(zhǎng)范圍內(nèi)設(shè)置，第一排箍筋一般設(shè)置在距離節(jié)點(diǎn)邊緣50mm處。梁的配箍率不應(yīng)小于0.24ft/fyv，箍筋最小直徑和最大間距的要求與一般梁相同。圖11.28框架梁、柱縱向鋼筋構(gòu)造要求1.2la1.2la1.2la

2.框架柱

(1)框架柱縱向鋼筋

框架可能受到來(lái)自兩個(gè)方向的水平荷載作用，框架柱的縱向鋼筋宜采用對(duì)稱配筋?？蚣苤v筋的最小直徑不應(yīng)小于12mm，全部縱向鋼筋的最小配筋率ρmin≥0.4%，最大配筋率ρmax≤5%。為了對(duì)柱截面核心混凝土形成良好的約束，減小箍筋自由長(zhǎng)度，縱向鋼筋的間距不應(yīng)大于300mm；為了保證縱向鋼筋與混凝土之間有較好的黏結(jié)能力，縱筋之間的凈距不應(yīng)小于50mm。在偏心受壓柱中，垂直于彎矩作用平面的側(cè)面上的縱向受力鋼筋以及軸心受壓柱中各邊的縱向受力鋼筋，其中距不宜大于300mm。

(2)框架柱箍筋

箍筋應(yīng)為封閉式，箍筋間距不應(yīng)大于400mm及柱截面短邊尺寸，且不應(yīng)大于15d，d為縱向受力鋼筋的最小直徑；同時(shí)，在綁扎骨架中，箍筋直徑不應(yīng)小于d/4，且不應(yīng)小于6mm，d為縱向鋼筋的最大直徑。當(dāng)柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率超過(guò)3%時(shí)，箍筋直徑不宜小于8mm，間距不應(yīng)大于10d，且不應(yīng)大于200mm；

箍筋末端應(yīng)做成135°彎鉤且彎鉤末端平直段長(zhǎng)度不應(yīng)小于箍筋直徑的10倍，最好焊接成封閉式。

當(dāng)縱筋受壓時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于搭接鋼筋最小直徑的10倍，且不應(yīng)大于200mm。當(dāng)受壓鋼筋直徑d＞25mm時(shí)，尚應(yīng)在搭接接頭兩個(gè)端面外100mm范圍內(nèi)各設(shè)置兩個(gè)箍筋；當(dāng)縱筋受拉時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的5倍，且不應(yīng)大于100mm。箍筋彎鉤要適當(dāng)加長(zhǎng)，以繞過(guò)搭接的2根縱筋。

當(dāng)柱每側(cè)縱向鋼筋多于3根時(shí)，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋；但當(dāng)柱的短邊不大于400mm，且縱筋根數(shù)不多于4根時(shí)，可不設(shè)復(fù)合箍筋。

柱縱向鋼筋搭接長(zhǎng)度范圍內(nèi)箍筋的直徑不應(yīng)小于搭接鋼筋較大直徑的0.25倍。

3.框架節(jié)點(diǎn)

(1)現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)

a.框架梁上部縱向鋼筋伸入中間層端節(jié)點(diǎn)的錨固長(zhǎng)度，當(dāng)采用直線錨固形式時(shí)，不應(yīng)小于la，且伸過(guò)柱中心線不宜小于梁上部縱向鋼筋直徑的5倍。當(dāng)柱截面尺寸不足時(shí)，梁上部縱向鋼筋應(yīng)伸至節(jié)點(diǎn)對(duì)邊并向下彎折，其包含彎弧段在內(nèi)的水平投影長(zhǎng)度不應(yīng)小于0.4la，包含彎弧段在內(nèi)的豎直投影長(zhǎng)度應(yīng)取為15d，參見圖9。圖9梁上部縱向鋼筋在框架中間層端節(jié)點(diǎn)內(nèi)的錨固

b.框架梁或連續(xù)梁下部縱向鋼筋應(yīng)貫穿中間節(jié)點(diǎn)或中間支座范圍(圖10)，該鋼筋自節(jié)點(diǎn)或支座邊緣伸向跨中的截?cái)辔恢脜⒁姷谒恼驴v筋在支座處的截?cái)鄻?gòu)造。框架梁或連續(xù)梁下部縱向鋼筋在中間節(jié)點(diǎn)或中間支座處應(yīng)滿足下列錨固要求(在端節(jié)點(diǎn)處的錨固相同)：

①當(dāng)計(jì)算中不利用該鋼筋的強(qiáng)度時(shí)，其伸入節(jié)點(diǎn)或支座的錨固長(zhǎng)度為：帶肋鋼筋10d，光面鋼筋15d。

②當(dāng)計(jì)算中充分利用鋼筋的抗拉強(qiáng)度時(shí)，下部鋼筋可錨固在節(jié)點(diǎn)或支座內(nèi)。此時(shí)，可采用直線錨固形式[圖10(a)]，錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于la；下部縱向鋼筋也可采用帶90°彎折的錨固形式[圖10(b)]；下部縱向鋼筋也可伸過(guò)節(jié)點(diǎn)或支座范圍，并在梁中彎矩較小處設(shè)置搭接接頭[圖10(c)]。圖10梁下部縱向鋼筋在中間節(jié)點(diǎn)或支座范圍的錨固與搭接(a)節(jié)點(diǎn)中的直線錨固；(b)節(jié)點(diǎn)中的彎折錨固；(c)節(jié)點(diǎn)或支座范圍外的搭接

③當(dāng)計(jì)算中充分利用鋼筋的抗壓強(qiáng)度時(shí)，下部縱向鋼筋應(yīng)按受壓鋼筋錨固在中間節(jié)點(diǎn)或支座內(nèi)，此時(shí)，其直線錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于0.7la；下部鋼筋也可伸過(guò)節(jié)點(diǎn)或支座范圍，并在梁中彎矩較小處設(shè)置搭接接頭。

c.框架柱的縱向鋼筋應(yīng)貫穿中間節(jié)點(diǎn)或中間層端節(jié)點(diǎn)，柱縱向鋼筋接頭應(yīng)設(shè)在節(jié)點(diǎn)區(qū)以外。頂層中間節(jié)點(diǎn)的柱縱向鋼筋及頂層端節(jié)點(diǎn)的內(nèi)側(cè)柱縱向鋼筋可用直線方式錨入頂層節(jié)點(diǎn)，其自梁底標(biāo)高算起的錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于la，且柱縱向鋼筋必須伸至柱頂。

當(dāng)頂層節(jié)點(diǎn)處梁截面高度不足時(shí)，柱縱向鋼筋應(yīng)伸至柱頂并向節(jié)點(diǎn)內(nèi)水平彎折。當(dāng)充分利用柱縱向鋼筋的抗拉強(qiáng)度時(shí)，柱縱向鋼筋錨固段彎折前的豎直投影長(zhǎng)度不應(yīng)小于0.5la，彎折后的水平投影長(zhǎng)度不宜小于12d。當(dāng)柱頂有現(xiàn)澆板且板厚不小于80mm、混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20時(shí)，也可向外彎折，彎折后的水平投影長(zhǎng)度不宜小于12d(d為縱向鋼筋的直徑)。

d.框架頂層端節(jié)點(diǎn)處，可將柱外側(cè)縱向鋼筋的相應(yīng)部分彎入梁內(nèi)作梁上部縱向鋼筋使用，也可將梁上部縱向鋼筋與柱外側(cè)縱向鋼筋在頂層端節(jié)點(diǎn)及其附近部位搭接。搭接可采用下列方式：①搭接接頭可沿頂層端節(jié)點(diǎn)外側(cè)及梁端頂部布置[圖11(a)]，搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于1.5la，其中，伸入梁內(nèi)的外側(cè)柱縱向鋼筋截面面積不宜小于外側(cè)柱縱向鋼筋全部截面面積的65%；梁寬范圍以外的外側(cè)柱縱向鋼筋宜沿節(jié)點(diǎn)頂部伸至柱內(nèi)邊，當(dāng)柱縱向鋼筋位于柱頂?shù)谝粚訒r(shí)，至柱內(nèi)邊后宜向下彎折不小于8d后截?cái)啵划?dāng)位于柱頂?shù)诙訒r(shí)，可不向下彎折。當(dāng)有現(xiàn)澆板且板厚不小于80mm、混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20時(shí)，梁寬范圍以外的外側(cè)柱縱向鋼筋可伸入現(xiàn)澆板內(nèi)，其長(zhǎng)度與伸入梁內(nèi)的柱縱向鋼筋相同。當(dāng)外側(cè)柱縱向鋼筋配筋率大于1.2%時(shí)，伸入梁內(nèi)的柱縱向鋼筋應(yīng)滿足以上規(guī)定，且宜分兩