《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》3(史上最全面)解析

1、第三章鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)3.1框架結(jié)構(gòu)體系及布置*多層及高層建筑的范圍：(1)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(高規(guī))JGJ3-2002、J186-2002適用于10層及10層以上或高度超過28m的建筑；(2)多層及高層建筑的大致范圍：多層建筑：2-8(10)層；高層建筑：8(10)層;習(xí)慣上，對其中8(10)-18層的建筑又稱為小高層建筑，18-40層的建筑稱為高層建筑，40層的建筑稱為超高層建筑。*多層及高層建筑常用的結(jié)構(gòu)體系：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、框架-筒體結(jié)構(gòu)*框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：建筑平面布置靈活，立面處理容易，可適應(yīng)不同房屋造型；但側(cè)移剛度相對較小，房屋高度不宜過高

2、(P188)3.1.1框架結(jié)構(gòu)體系1 .框架結(jié)構(gòu)組成由梁、柱、節(jié)點(diǎn)及基礎(chǔ)組成，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造十分重要。w同伯3.I市經(jīng)腦內(nèi)利而示圖La)七星*由帽架的地成Mln蟆麋的槌架2 .框架結(jié)構(gòu)種類(P188)按施工方法的不同可分為：整體式、裝配式、裝配整體式3.框架結(jié)構(gòu)布置橫向承重、縱向承重、縱橫雙向承重的I2桶簟箱構(gòu)布筆橫向承衽梨卜玷;禮冏稽僵重排|EG用橫向承置網(wǎng)架3.1.2變形縫（P189-190）沉降縫、伸縮縫、防震縫困工.1況塞3t嗷隹3.1.3框架梁、柱截面尺寸1.梁、柱截面形狀4UUUt±W值MIE14蜓敷面脂狀2.梁、柱截面尺寸（1）梁截面尺寸（主要考慮跨高比的影響）（2）柱截面尺

3、寸（主要考慮層高、豎向荷載、及車軸壓比的影響）軸壓比：=fcA軸壓比限值：（表3.1）3,梁截面慣性矩（考慮樓板參加工作的影響，表3.2）3.1.4框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖1.平面計(jì)算單元圖雁里的計(jì)算單元網(wǎng)用,t程步莊怕戰(zhàn)住置3.2豎向荷載作用下框架內(nèi)力分析的近似方法3.2.1 分層法1 .計(jì)算假定(P193)2 .計(jì)算要點(diǎn)用彎矩分配法計(jì)算彎矩，求得的梁端彎矩即為最后彎矩，柱的彎矩由上、下層計(jì)算的彎矩疊加得到(節(jié)點(diǎn)彎矩若不平衡，可再作一次彎矩分配)；除底層以外的其它各層柱的線剛度乘以修正系數(shù)0.9,據(jù)此計(jì)算節(jié)點(diǎn)周圍各桿件的彎矩分配系數(shù)；底層柱和各層梁的傳遞系數(shù)取1/2,其它各柱的傳遞系數(shù)取1/3;梁跨

4、中彎矩、梁端剪力、柱軸力由靜力平衡條件求出。*分層法適用于節(jié)點(diǎn)梁、柱線剛度比£ib/Zic>3,結(jié)構(gòu)與荷載沿高度分布比較均勻的多層框架的內(nèi)力分析。*例3.1P194-1962.彎矩二次分配法(1)計(jì)算假定：某一節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩只對與該節(jié)點(diǎn)相交的各桿件的遠(yuǎn)端有影響，而對其余桿件的影響忽略不計(jì)。(2)計(jì)算步驟：先對各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行第一次分配，并向遠(yuǎn)端傳遞(傳遞系數(shù)均取1/2);再將因傳遞彎矩產(chǎn)生的新的不平衡彎矩進(jìn)行第二次分配。*例3.23.3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*計(jì)算的關(guān)鍵：確定各柱間的剪力分配，確定各柱反彎點(diǎn)高度。3.3.1反彎點(diǎn)法適用條件：結(jié)構(gòu)比較均勻

5、、層數(shù)不多，八上3的多層框架1 .基本假定(P199(1)-(3)2 .同層各柱剪力分配由3糖板顰里位陰竄毒藁癌相聚變位明；mJ春景內(nèi)弟的m:Vik=Vik=1dik12icch2Vd；ikikim二.dik二Vk1Vi(3.(2)(3.(3)(3.(4)(3.5)乙dikk1V.工Vi(3.6)、dikk1*各層的層間總剪力按各柱側(cè)移剛度所占比例分配到各柱。3 .柱中反彎點(diǎn)位置(1)上部各層柱位于1h處(反彎點(diǎn)高度系數(shù)y)；22底層柱位于2h處(反彎點(diǎn)高度系數(shù)y=|)。4 .框架梁柱內(nèi)力(1)柱端彎矩圉3星柱端穹矩汁算柱下端彎矩：Mik=Mkyh(3.7)柱上端彎矩：Mik=Vk(1-y)h

6、(3.8)(2)梁端彎矩梁端彎矩之和等于柱端彎矩之和，節(jié)點(diǎn)左右梁端彎矩大小按其線剛度之比分配(3.9-3.10式)。附左"梁端宮矩升破（3）梁端剪力（4）梁端軸力均可由平衡條件求出囤工工了黑詡的力“算圖，*柱軸力計(jì)其3.3.2改進(jìn)反彎點(diǎn)法（D值法）*反彎點(diǎn)法存在的問題（P201）;*改進(jìn)要點(diǎn)：修正側(cè)移剛度；調(diào)整反彎點(diǎn)位置。1 .柱側(cè)移剛度的修正*框架結(jié)構(gòu)在荷載作用下各節(jié)點(diǎn)均有轉(zhuǎn)角，使柱的側(cè)移剛度有所降低，用側(cè)移剛度系數(shù)外進(jìn)行修正。!，.電聚挑蟹檔朋度H電r.*計(jì)算假定及外的推導(dǎo)：（P201-203）節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的大小取決于梁對節(jié)點(diǎn)的約束程度，梁剛度越大，對柱轉(zhuǎn)動(dòng)的約束能力越大，節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角越

7、小，或越接近1。*柱抗側(cè)移剛度修正系數(shù)%(表3.3)2.柱的反彎點(diǎn)位置*反彎點(diǎn)的位置與柱上下端轉(zhuǎn)角大小有關(guān)，影響柱兩端轉(zhuǎn)角的主要因素有：梁柱線剛度比、柱所在樓層位置、上下梁相對線剛度比、上下層層高的變化。(1)標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比yoKX%度偵總離他事定Mny0一Vnh(3.20)yo與梁柱線剛度比K、結(jié)構(gòu)總層數(shù)m、柱所在樓層n有關(guān)，可查表3.4、表3.5。(P205-208)(2)上下層梁線剛度變化時(shí)的反彎點(diǎn)高度比修正值yi(P209表3.6)ii+i2<i3+i4時(shí)，取口1=修，反彎點(diǎn)向上移，yi取正值;1314ii+i2Ai3+i4時(shí)，取=蟲，反彎點(diǎn)向下移，取負(fù)值;Ili2底層柱不考慮

8、的修正。(3)上下層層高變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比修正、2、V3出到3.23層高變化對反彎點(diǎn)診響上下層層高比：2二/h、：3=n/h若4=hu/h>1.0,反彎點(diǎn)向上移，y2取正值；若%=hu/h<1.0,反彎點(diǎn)向下移，Y2取負(fù)值；若=幾加>1.0,反彎點(diǎn)向下移，y3取負(fù)值；若%=hi/h<1.0,反彎點(diǎn)向上移，y2取正值。*反彎點(diǎn)總是向剛度弱的一側(cè)移動(dòng)*框架柱的反彎點(diǎn)高度：yh=(y0+y+y2+y3)h(3.21)例3.3P210-2123.3.3框架結(jié)構(gòu)側(cè)移的近似計(jì)算* 框架側(cè)移控制的內(nèi)容：控制頂層最大側(cè)移A/H;控制層間相對位移A/h。* 框架結(jié)構(gòu)在水平力作用下的變形由

9、兩部分組成：總體剪切變形(由梁、柱彎曲變形引起)；總體彎曲變形(由框架柱兩側(cè)柱的軸向變形引起)。* 對層數(shù)不多的框架，柱軸向變形引起的側(cè)移很小，可忽略圖3.楠黑tr號(hào)曲堂曲引盤的貝格用m方桂崎向殳垂磯超的的棒1 .由梁柱彎曲變形引起的側(cè)移(采用D值法計(jì)算)層間側(cè)移：A=-V(3.22)、Dkm頂點(diǎn)側(cè)移：與=£4(3.23)2 .由柱軸向力引起的變形*假定中柱軸力為零，只考慮邊柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移(3.(24)(3.(25)邊柱軸力：n=+MC)B框架頂點(diǎn)最大水平位移：.小=HNNdz0EA*在2高層處水平位移的計(jì)算(P2143.26-3.32式)3.4荷載效應(yīng)組合原則和構(gòu)件設(shè)計(jì)3.4

10、.1 荷載效應(yīng)組合1.控制截面及最不利內(nèi)力* 控制截面(選擇內(nèi)力較大截面或尺寸改變處截面)* 框架梁控制截面最不利內(nèi)力：(1)梁端支座截面-Mmax、+Mmax和爆；(2)梁跨中截面+Mmax、-Mmax(可能出現(xiàn)，如豎向地震作用)。* 框架柱控制截面最不利內(nèi)力：(1) |Mmax及相應(yīng)的N、V(一般采用對稱配筋)；(2) Nmax及相應(yīng)的M、V；(3) Nmin及相應(yīng)的M、V；(4) M比較大(不是絕對最大)，但N比較小或N比較大(不是絕對最小或絕對最大)。當(dāng)框架承受水平力較大時(shí)，柱也需組合最大剪力Vmax及相應(yīng)的N(按偏壓剪計(jì)算)。2.活荷載布置(1)逐跨布置法(計(jì)算合理但較繁索，適用于電

11、算)國3.3口某三跨四星蜓柒fF331椎蟹桿料期期曲線(2)最不利位置法況2最不利括兩轂布置(3)滿布法(不能求出最大內(nèi)力)*適用于樓面活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力所占比例較小的情況；*跨中彎矩須乘以1.1-1.2的放大系數(shù)。(4)水平荷載(應(yīng)考慮兩個(gè)方向作用)3.荷載組合(1)可變荷載效應(yīng)控制的組合；(2)永久荷載效應(yīng)控制的組合。3.4.2構(gòu)件截面設(shè)計(jì)1 .框架梁(1)為使框架結(jié)構(gòu)在豎向及水平荷載作用下形成梁較破壞機(jī)構(gòu)(強(qiáng)柱弱梁)，避免支座處負(fù)鋼筋擁擠，可對豎向荷載作用下的梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅；現(xiàn)澆框架，支座調(diào)幅系數(shù)取0.8-0.9;裝配整體式框架，支座調(diào)幅系數(shù)取0.7-0.8。(2)支座彎矩降低后，校核

12、跨中彎矩是否滿足要求；(3)按照彎矩調(diào)幅法設(shè)計(jì)時(shí)，為保證梁端塑性較能夠充分轉(zhuǎn)動(dòng)，受力鋼筋宜采用HRB335HRB400(HRB500鋼筋;混凝土宜采用C20-C45級(jí)；截面相對受壓區(qū)高度不應(yīng)超過0.35h0O2 .框架柱* 中柱、邊柱一般按單向偏心受壓構(gòu)件計(jì)算；角柱按雙向偏心受壓構(gòu)件計(jì)算(考慮最不利內(nèi)力組合)；* 通常采用對稱配筋；* 柱的計(jì)算長度(P218)。3 .疊合梁日標(biāo)的土械制展恒璃量3.4.3框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求(C60);,預(yù)應(yīng)力梁一1,混凝土強(qiáng)度等級(jí)* 柱的混凝土強(qiáng)度宜高一些，一般采用C30-C50* 梁的混凝土強(qiáng)度不宜過高，一般采用C30左右般采用C40及以上；* 節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土澆

13、注要特別注意。2 .框架梁(1)框架梁截面(P218-219)(2)框架梁縱向鋼筋4第置瞄*寸復(fù)事上*12I小1rm圉LX推蠅賴用烈向何蔚軻占曹束(3)框架梁箍筋3 .框架柱(1)框架柱截面；(2)框架柱縱向鋼筋；(3)框架柱箍筋4 .框架節(jié)點(diǎn)(1)現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)；(2)裝配式及裝配整體式框架節(jié)點(diǎn)*框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中十分重要的內(nèi)容，教材上僅能介紹一般原則，具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊或構(gòu)造手冊3.5 框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)（由建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)課講）3.6 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3.6.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的一般原則基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：基礎(chǔ)形式的選擇；基礎(chǔ)埋深的確定；基礎(chǔ)底面尺寸的計(jì)算；基礎(chǔ)的內(nèi)力計(jì)

14、算和配筋。1 .基礎(chǔ)類型的選擇框架結(jié)構(gòu)體系常用的基礎(chǔ)類型（P235及圖3.37）:柱下單獨(dú)基礎(chǔ)，條形基礎(chǔ)，十字交叉條形基礎(chǔ)，片符基礎(chǔ)，（箱形基礎(chǔ)）等。2 .基礎(chǔ)埋置深度*確定基礎(chǔ)埋置深度時(shí)應(yīng)考慮的因素建筑物本身情況：建筑物使用要求，結(jié)構(gòu)類型，作用荷載大小等；建筑物場地因素：工程地質(zhì)條件，地基土的凍脹性，與相鄰建筑的關(guān)系等。具體要求：（見P236及地基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范等）3.6.2條形基礎(chǔ)(1)基礎(chǔ)尺寸確定在3.疑卷F條形基酬bf(fa.一Pk-Gd)L(3.83)式中£Rk-上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值總和;fa地基承載力特征值；-基礎(chǔ)自重和其上土重的平均重度，可近似取3G=20-22

15、kN/m;d-基礎(chǔ)埋置深度(m>；b-L-基礎(chǔ)底板的寬度和長度。2.基底反力分布*基底反力分布計(jì)算方法：按彈性地基梁計(jì)算；簡化計(jì)算方法*按簡化方法計(jì)算基底反力工七】圖3.39修形基鞫基底反力分布基底反力（計(jì)算基礎(chǔ)底面積用，教材3.84式有誤?。㏄k.maxR.minbfLP,kGk6e.(1)(3.84)bfL6e(下)基礎(chǔ)底面驗(yàn)算條件:pk,maxpk,minPk=fa2pk,max-1.2fa基底凈反力（計(jì)算基礎(chǔ)截面尺寸、配筋用）Ps,maxPs,minbfL“P6e(16e)bfL6e(1-)*式中P為采用設(shè)計(jì)值（即乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)）3.基礎(chǔ)內(nèi)力分析FJTJJ圖匯式倒螞建公林跨匹i

16、rJi（1）假定柱下條形基礎(chǔ)的基底凈反力為直線分布，柱作為不動(dòng)較支座，基底凈反力作為荷載，將基礎(chǔ)視為倒置的連續(xù)梁進(jìn)行內(nèi)力分析；（2）計(jì)算出的支座反力一般不等于軸力（假定基底反力按線性分布、柱作為不動(dòng)較支座與實(shí)際情況不符，計(jì)算柱軸力時(shí)未考慮基礎(chǔ)變形的影響），需對基礎(chǔ)內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整：將支座反力與柱軸力的差值均勻分布到相鄰支座兩側(cè)各1/3跨度范圍內(nèi)，再進(jìn)行一次內(nèi)力分析，與第一次計(jì)算結(jié)果疊加；如不滿足要求，可再進(jìn)行調(diào)整，直到滿足要求。4.基礎(chǔ)配筋及構(gòu)造（P23&圖3.38）3.6.3十字交叉條形基礎(chǔ)圖工典十字交乂條形富鞫生力狀態(tài)近似計(jì)算方法：將節(jié)點(diǎn)處的集中荷載按某一規(guī)律分配到縱、橫兩個(gè)方向的基礎(chǔ)梁上，再分別按單向條形基礎(chǔ)計(jì)算。1 .節(jié)點(diǎn)荷載的分配（P238）簡化的分配條件：R=Pxi+Pyi（3.87）(1)中柱節(jié)點(diǎn)PxibxSxbxSxbySybySyPbxSxbySy(2)邊柱節(jié)點(diǎn)4bxSxP4bxSxbySyiPyibySy4bxSxbySy(3.91)(3.92)(3.(95)(3.(96)(3)角柱節(jié)點(diǎn)