框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第三章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本章主要內(nèi)容：第一節(jié)框架結(jié)構(gòu)的布置與計(jì)算簡圖第二節(jié)框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的近似計(jì)算第三節(jié)框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的近似計(jì)算—反彎點(diǎn)法第六節(jié)框架的內(nèi)力組合及最不利內(nèi)力第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的改進(jìn)反彎點(diǎn)法—D值法第五節(jié)框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下側(cè)移的近似計(jì)算第八節(jié)框架結(jié)構(gòu)算例第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)分析流程構(gòu)造要求截面設(shè)計(jì)變形驗(yàn)算內(nèi)力及位移計(jì)算荷載計(jì)算計(jì)算模型結(jié)構(gòu)布置第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié)框架結(jié)構(gòu)的布置與計(jì)算簡圖一、框架結(jié)構(gòu)的布置與桿件的截面尺寸橫向框架承重方案縱向布置連系梁。橫向抗側(cè)剛度大。第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖1.框架結(jié)構(gòu)的布置縱向框架承重方案橫向布置連系梁。橫向抗側(cè)剛度小。第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖雙向框架承重方案兩個(gè)方向均有較好的抗側(cè)剛度。框架承重方案與樓蓋布置有關(guān)單向板樓蓋雙向板樓蓋第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖結(jié)構(gòu)布置原則結(jié)構(gòu)體系雙向抗側(cè)力體系

框架結(jié)構(gòu)只能承受自身平面內(nèi)的水平力，因此框架應(yīng)沿建筑的兩個(gè)主軸雙向設(shè)置，形成雙向梁柱抗側(cè)力體系。剛接體系

除個(gè)別部位外，框架的梁柱應(yīng)采用剛接，以增大結(jié)構(gòu)剛度和整體性；抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用單跨框架。第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖單跨框架是由兩個(gè)柱單根梁形成，一旦發(fā)生地震，尤其超設(shè)防烈度的大震情況下．兩個(gè)柱的其中一根遭受破壞，顯而易見將使建筑容易倒塌，因?yàn)檎w結(jié)構(gòu)缺乏贅余的空間體系。1999年9月21日，臺灣發(fā)生的地震中，臺中客運(yùn)站因?yàn)槭遣捎昧穗p柱單跨框架，由于一側(cè)柱破壞而導(dǎo)致全樓倒塌。

第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖純框架體系

抗震設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用部分由砌體承重的混合形式?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中的樓、電梯間及局部突出屋頂?shù)碾娞輽C(jī)房、樓梯間、水箱間等，應(yīng)采用框架承重結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用砌體墻承重。第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖框架梁柱中心線要重合框架梁柱中心線不重合框架結(jié)構(gòu)填充墻和隔墻宜采用輕質(zhì)墻體結(jié)構(gòu)布置原則結(jié)構(gòu)受力結(jié)構(gòu)規(guī)則結(jié)構(gòu)傳力路徑簡單、合理有利于抵抗水平和豎向荷載，受力明確，傳力直接，減少扭轉(zhuǎn)抗震子結(jié)構(gòu)明確平面：簡單、規(guī)則、對稱、均勻；避免過大內(nèi)收和外伸（凹角處應(yīng)力集中）；質(zhì)心與剛心宜接近，避免平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)；立面：沿高度之剛度、強(qiáng)度、質(zhì)量分布均勻、連續(xù)；避免立面不規(guī)則結(jié)構(gòu)。第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖（1）框架梁截面尺寸估算考慮強(qiáng)度與剛度的需要，取值如下：

框架梁高h(yuǎn)b＝1/10~1/18l，l為梁跨；且不小于400mm，也不宜大于1/4凈跨；框架梁寬bb=1/2~1/3hb；且不應(yīng)小于200mm。第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖框架結(jié)構(gòu)桿件截面尺寸的確定及其剛度取值為滿足梁的剛度和承載要求，節(jié)省材料和有利的建筑空間，將梁設(shè)計(jì)成加腋形式(如圖)，等效線剛度為(等效剛度系數(shù)β見表3.1)（2）框架梁截面的慣性矩第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖多層多跨框架所受水平荷載主要是風(fēng)荷載及水平地震作用。一般可簡化為作用在框架節(jié)點(diǎn)上的集中荷載。它的特點(diǎn)是：各桿的彎矩圖都是直線形，每桿都有一個(gè)零彎矩點(diǎn)，稱為反彎點(diǎn)。第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖為了簡化計(jì)算，可忽略剛度變化，并假定梁截面的慣性矩不變。樓面做法兩邊有樓板一邊有樓板現(xiàn)澆樓面Ib=2.0I0Ib=1.5I0裝配整體式樓面Ib=1.5I0Ib=1.2I0設(shè)計(jì)中可以采用以下的方法近似計(jì)算框架梁的慣性矩Ib(見下表)梁的線剛度：（3）柱截面尺寸的估算其中—地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)，邊柱取1.3，等跨內(nèi)柱取1.2，不等跨內(nèi)柱取1.25；—按簡支狀態(tài)計(jì)算柱的負(fù)載面積；—折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可近似取12~16kN/m2；—驗(yàn)算截面以上樓層層數(shù)。式中—柱組合的軸壓力設(shè)計(jì)值，；—框架柱軸壓比限值，對一、二、三級抗震等級，分別取0.7、0.8和0.9；框架柱的截面尺寸柱的截面高度hc不宜小于400mm,寬度不宜小于350mm，柱凈高與截面長邊尺寸之比宜大于4。第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖二、框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖滿足結(jié)構(gòu)均勻、荷載均勻，可用平面框架代替空間框架。對橫向和縱向分別取圖示計(jì)算單元作為分析的對象?？v向框架橫向框架1、計(jì)算簡圖第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖2、結(jié)構(gòu)形式、軸線尺寸及截面特征邊框架對于砼梁現(xiàn)澆樓蓋中框架裝配整體式樓蓋中框架邊框架結(jié)構(gòu)形式：梁柱剛接，柱固接于基礎(chǔ)頂面。軸線尺寸：跨度：等截面柱，取柱子軸線間距離；變截面柱，最小截面的形心線。層高：樓板頂面的距離(橫梁形心線)截面特征：鋼柱、砼柱：梁：考慮樓板的作用。第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖3、荷載豎向荷載自重樓面活荷載水平荷載風(fēng)荷載地震作用樓面荷載對于單向板，則僅短跨方向的梁承受均布荷載；對于雙向板，短跨方向梁承受三角形分布荷載，長跨方向梁承受梯形分布荷載；如果存在次梁，框架梁承受次梁傳來的集中荷載。第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置與計(jì)算簡圖水平荷載簡化為節(jié)點(diǎn)荷載2.框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的近似計(jì)算（分層法）分層法——分層力矩分配法側(cè)移比較小，可作為無側(cè)移框架按力矩分配法進(jìn)行內(nèi)力分析；由精確分析可知，各層荷載只對同層桿件內(nèi)力影響很大，而對其它層桿件影響很小，因此在近似計(jì)算中，可將多層框架簡化為單層框架，即分層作力矩分配計(jì)算。

分層計(jì)算所得梁彎矩既為最后彎矩,但必須將上、下兩層所得同一根柱的內(nèi)力疊加，才能得到同一根柱的內(nèi)力，因?yàn)槊恳桓鶎儆谏舷聝蓪印?、假定：①框架的側(cè)移忽略不計(jì)。②作用在框架梁上的豎向荷載，僅使該層框架梁及該層梁直接連接的柱產(chǎn)生彎矩，其它梁、柱的彎矩忽略不計(jì)。第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)豎向荷載作用下的分層法計(jì)算時(shí)，假定上、下柱遠(yuǎn)端均為固定，實(shí)際上除了底層柱以外，其他均為彈性支承，故為了減小誤差，特做如下修正：①上層各柱線剛度乘以0.9加以修正；②除底層柱外，各柱傳遞系數(shù)修正為1/3。第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)補(bǔ)充(1)計(jì)算各層梁上豎向荷載值和梁的固端彎矩。(2)將框架分層，各層梁跨度及柱高與原結(jié)構(gòu)相同，柱端假定為固端。(3)計(jì)算梁、柱線剛度。(4)計(jì)算和確定梁、柱彎矩分配系數(shù)和傳遞系數(shù)。(5)按力矩分配法計(jì)算單層梁、柱彎矩。(6)將分層計(jì)算得到的、但屬于同一層柱的柱端彎矩疊加得到柱的彎矩。第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)豎向荷載作用下的分層法一般情況下，分層計(jì)算法所得桿端彎矩在各節(jié)點(diǎn)不平衡。如果需要更精確的結(jié)果時(shí)，可將節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩再進(jìn)行分配。第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)桿件中點(diǎn)的彎矩為零，稱為反彎點(diǎn)。第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法第三節(jié)水平荷載作用下內(nèi)力計(jì)算—反彎點(diǎn)法一、水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)(1)各桿的彎矩圖均為直線，并且每一根桿件都有一個(gè)彎矩等于零的反彎點(diǎn)。(2)所有各桿的最大彎矩均在桿件兩端。二、反彎點(diǎn)法梁的線剛度ib比柱的線剛度ic之比超過3；梁的線剛度無限大，忽略柱的軸向變形；柱兩端無轉(zhuǎn)角；水平荷載作用下平面框架變形MABMBA反彎點(diǎn)ABhΔuAB桿件中點(diǎn)的彎矩為零，稱為反彎點(diǎn)。第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法框架在水平荷載作用下，節(jié)點(diǎn)將同時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角和側(cè)移。關(guān)鍵要確定各柱中的剪力(分配比)和各柱的反彎點(diǎn)位置。為方便計(jì)算，作如下假定：（1）在確定各柱之間的剪力分配比時(shí)，認(rèn)為各柱上下兩端角位移為零，即認(rèn)為梁和柱線剛度無限大；（2）在確定各個(gè)柱的反彎點(diǎn)位置時(shí)，認(rèn)為除底層以外的各層柱受力后的上下兩端將產(chǎn)生相同的轉(zhuǎn)角?？傮w思路：

將作用在每個(gè)樓層上的總風(fēng)力和總地震力分配到各榀框架，再進(jìn)行平面框架的內(nèi)力分析。

1、按柱的抗側(cè)剛度將總水平荷載直接分配到柱，得到各柱剪力V；2、根據(jù)反彎點(diǎn)的位置y，求得柱端彎矩M；3、由結(jié)點(diǎn)平衡求出梁端彎矩和剪力；第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法FnFjVj1VjkVjmFnFjF1Vj1VjkVjm將框架在某一層的反彎點(diǎn)切開。根據(jù)幾何條件（忽略梁軸向變形）求柱剪力根據(jù)平衡條件，有反彎點(diǎn)高度y的確定在工程設(shè)計(jì)中，底層柱的反彎點(diǎn)取為距基礎(chǔ)頂面2/3柱高處；其余各層柱的反彎點(diǎn)取為柱高的中點(diǎn)。第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法當(dāng)桿件兩端發(fā)生單位側(cè)移時(shí)，桿件內(nèi)的剪力稱為抗側(cè)剛度，用d表示。如果桿件兩端沒有轉(zhuǎn)角，桿件內(nèi)的剪力為：抗側(cè)剛度d為：對于j層第k柱，其側(cè)移為，相應(yīng)的剪力可表示為（物理?xiàng)l件）根據(jù)平衡條件、幾何條件和物理?xiàng)l件，可求得為水平荷載在j層產(chǎn)生的層間剪力。第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法逐層取脫離體，利用上式求得各柱剪力后，根據(jù)各層反彎點(diǎn)位置，可以求出柱上、下端的彎矩底層柱：Vj1VjkVjmVj1hj/2Vj1hj/2Vjkhj/2Vjkhj/2Vjmhj/2Vjmhj/2其余層柱：求柱端彎矩第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法MctMcbMbrMbl求梁端彎矩lVbMbrMblVb求梁端剪力VlbnVrbnNnkNnkNn-1,kVlb,n-1Vrb,n-1求柱軸力從上到下利用節(jié)點(diǎn)豎向力平衡條件。第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法計(jì)算步驟1、確定反彎點(diǎn)的高度

y=2/3h（底柱）y=1/2h（上柱）

2、計(jì)算各柱抗側(cè)剛度(柱端產(chǎn)生相對單位位移時(shí)在柱內(nèi)產(chǎn)生的剪力)3、將層剪力分配到各柱（樓層剪力在同層各柱間的分配）或（同層各柱高度相等）4、確定柱端彎矩對于底層柱：對于上部各層柱：第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法5、確定梁端彎矩MbMcMc1Mc2Mb①邊節(jié)點(diǎn)：頂部邊節(jié)點(diǎn)：一般邊節(jié)點(diǎn)：②中節(jié)點(diǎn)：6、確定梁的剪力7、確定柱的軸力自上而下逐層疊加節(jié)點(diǎn)左右的梁端剪力，得柱內(nèi)軸向力。（考慮節(jié)點(diǎn)豎向力平衡條件）邊節(jié)點(diǎn)脫離體圖Mc1Mc2Mb2Mb1ib1ib2中間節(jié)點(diǎn)脫離體圖第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法

當(dāng)柱子斷面較大時(shí)，梁柱線剛度比常常較小，結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角較大，用反彎計(jì)算的內(nèi)力誤差較大。滿足基本假定：1、忽略柱的軸向變形；2、同層各結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角相等；（2）水平荷載作用下內(nèi)力計(jì)算

—D值法（改進(jìn)反彎點(diǎn)法）在反彎點(diǎn)法中，各層柱的反彎點(diǎn)位置是一個(gè)定值，各柱的抗側(cè)剛度只與柱本身有關(guān)。在一般情況下，柱的抗側(cè)剛度還與梁的線剛度有關(guān)，柱的反彎點(diǎn)高度也與梁柱線剛度比、上下層梁的線剛度比、上下層的高度變化等因素有關(guān)。第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的D值法柱抗側(cè)剛度D：反映了梁柱線剛度比對柱抗側(cè)剛度的影響，它是小于1的一個(gè)系數(shù)。當(dāng)時(shí)，，即為反彎點(diǎn)法采用的抗側(cè)剛度。按P196表5-14采用。第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的D值法式中---分別為柱的線剛度、高度；求得柱的抗側(cè)剛度D值后，可按反彎點(diǎn)類似方法，得出第j層第k柱的剪力為：確定柱反彎點(diǎn)高度比作如下假定：同層各節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)角相等；橫梁中點(diǎn)無豎向位移。各柱的反彎點(diǎn)高度與該柱上下端的轉(zhuǎn)角比值有關(guān)。影響轉(zhuǎn)角的因素有：總層數(shù)、柱子所在樓層位置、梁柱線剛度比及上下層層高變化及荷載形式。第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的D值法梁柱線剛度比及層高、跨度對反彎點(diǎn)高度的影響ichicicicichhhhy0hi2i2i2i2i2假定梁的線剛度、柱的線剛度和層高沿框架高度不變，按圖示計(jì)算簡圖可求出各層柱的反彎點(diǎn)高度，稱為標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度。可由附表18、19查得，K值可按表5-14計(jì)算。ichicicicichhhhi2i2i2i4i4(y0

+y1)h上下層線剛度比對反彎點(diǎn)的影響當(dāng)某層柱的上下橫梁剛度不同時(shí)，反彎點(diǎn)不同于標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)，修正值用

表示。

第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的D值法當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)

可查附表20ici2hi2i2i2icicicichhα2hi2α2h(y0+y2)hici2hi2i2i2icicicicα3hhhi2α3h(y0+y3)h層高變化對反彎點(diǎn)高度的影響上層層高變化：反彎點(diǎn)高度的變化值用表示；頂層柱沒有修正值；底層柱沒有修正值。經(jīng)過各項(xiàng)修正后，柱反彎點(diǎn)高度：第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的D值法下層層高變化：反彎點(diǎn)高度的變化值用表示?？刹楦奖?1第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的側(cè)移計(jì)算第五節(jié)水平荷載作用下側(cè)移的近似計(jì)算控制框架結(jié)構(gòu)側(cè)移分為：頂層最大側(cè)移Δ——影響使用；層間相對側(cè)移

——局部破壞；框架結(jié)構(gòu)水平荷載下的側(cè)移由兩部分組成：梁柱彎曲變形引起的側(cè)移和柱軸向變形引起的側(cè)移。剪力引起的梁柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移彎矩引起的柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的側(cè)移計(jì)算一、梁柱彎曲變形引起的側(cè)移頂點(diǎn)側(cè)移：層間側(cè)移：對于規(guī)則框架，各層柱的抗側(cè)剛度大致相等，而層間剪力自上向下逐層增加，因而層間側(cè)移自上向下逐層增加，整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形曲線類似懸臂構(gòu)件剪切變形引起的位移曲線，故稱為“剪切型”。框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度D的物理意義：單位層間側(cè)移所需的層剪力。i層側(cè)移：該層以下各層層間側(cè)移之和所有層間側(cè)移的總和第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的側(cè)移計(jì)算二、柱軸向變形引起的側(cè)移水平荷載作用下，外側(cè)柱子的軸力大，內(nèi)側(cè)柱子的軸力小。為了簡化，忽略內(nèi)柱的軸力。近似取外側(cè)柱軸力為：BxH1BxH1BH-xNN在高度x處:設(shè)框架柱截面面積沿框架高度方向線性變化：頂?shù)?章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的側(cè)移計(jì)算—與荷載形式有關(guān)的系數(shù)，可由圖3.35查出，其中為頂層與底層柱截面面積的比值。頂點(diǎn)位移第i層的層間位移NiNiNi1-D-D=d框架總側(cè)移NiMiiNiMiiD+D=D+=ddd第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平荷載作用下的側(cè)移計(jì)算三、彈性層間位移角限值框架結(jié)構(gòu)除了要保證梁的撓度不超過規(guī)定值外，尚應(yīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。結(jié)構(gòu)側(cè)向位移的驗(yàn)算包括層間位移和頂點(diǎn)位移，要求分別滿足：框架層間水平位移△u除以層高h(yuǎn)，即為彈性層間位移角值。第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層數(shù)ic(1010N.mm)D(103N/mm)(103N/mm)Vi×F×10-3F

(mm)×10-3F

(mm)邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱1211109871.062.62.692.090.570.514.539.9428.91234560.0350.0690.1040.1380.1730.2072.0362.0011.9321.8281.691.517654322.65.41.101.00.350.336.8213.440.478910110.1730.1980.2230.2470.2721.31.1370.9370.7160.46912.65.41.101.10.530.510.1520.360.9120.1970.197表3.12由桿件彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移0.2120.1870.1630.1390.1160.0940.0250.0240.0240.0230.0230.0220.0730.0530.0340.0190.010.0040.0200.0190.0150.0090.0060.004第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、框架是典型的桿件體系，近似計(jì)算的方法很多，工程中最實(shí)用的是力矩分配法及D值法。力矩分配法多用于豎向荷載下求解；對比較規(guī)則的、層數(shù)不多的框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)柱軸向變形對內(nèi)力及位移影響不大時(shí)，可采用D值法或反彎點(diǎn)法計(jì)算水平荷載作用下的框架內(nèi)力及位移。2、框架在水平荷載作用下的側(cè)移變形曲線，它也由兩部分彎曲和剪切變形組成，二者沿高變的變形曲線形狀不同，可以分別計(jì)算，由剪切變形形成的曲線下部突出，底部相對變形較大，由彎曲變形形成的曲線上部向外甩出，上部的相對變形較大。小結(jié)

第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架的內(nèi)力組合及最不利內(nèi)力5.3.3框架的內(nèi)力組合及最不利內(nèi)力一、控制截面及最不利內(nèi)力類型1、控制截面梁

跨中截面：最大正彎矩

兩端支座截面：最大負(fù)彎矩和最大剪力柱

上下兩個(gè)端截面：最大彎矩處注意：內(nèi)力計(jì)算得到的彎矩與剪力是軸線處的內(nèi)力，需換算成構(gòu)件端截面的內(nèi)力。梁端內(nèi)力從軸線向柱邊換算圖5-21：梁端控制截面彎矩及內(nèi)力框架的內(nèi)力組合及最不利內(nèi)力第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、框架梁、柱最不利內(nèi)力組合框架的內(nèi)力組合及最不利內(nèi)力第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了驗(yàn)算斜截面承載力，柱子也要組合最大剪力有時(shí)，絕對值最大或最小的內(nèi)力不見得是最不利的。對于大偏心受壓構(gòu)件，愈大,截面需要的配筋愈多。對于小偏壓構(gòu)件，雖然N不是很大，但相應(yīng)的M比較大時(shí),配筋也會多一些，所以組合時(shí)要找到這種情況，而且往往這種情況控制配筋。梁端截面：梁跨中截面：柱端截面：框架結(jié)構(gòu)上的豎向荷載包括恒荷載和活荷載，恒荷載對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響是不變的，而活荷載的影響受作用位置的影響，可以根據(jù)影響線直接確定活荷載的布置，也可以采用分跨計(jì)算組合法計(jì)算，無論哪種方法計(jì)算工作量都是巨大的，高層建筑設(shè)計(jì)中由于活荷載所占比例較小，按滿布活荷載一次性計(jì)算出結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。二、豎向活荷載的最不利位置滿布活荷載法框架的內(nèi)力組合及最不利內(nèi)力第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、梁端彎矩調(diào)幅框架的內(nèi)力組合及最不利內(nèi)力第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)調(diào)幅的原因：

根據(jù)框架結(jié)構(gòu)的合理破壞形式，在梁端出現(xiàn)塑性鉸是允許的，以保證強(qiáng)柱弱梁。為了便于澆注混凝土，也希望節(jié)點(diǎn)處梁的負(fù)鋼筋少些。裝配式或裝配整體式框架節(jié)點(diǎn)并非完全剛性，實(shí)際彎矩小于其彈性計(jì)算值。調(diào)幅的計(jì)算方法：現(xiàn)澆框架0.8~0.9裝配整體式0.7~0.8調(diào)幅系數(shù)的確定：注：調(diào)幅只對豎向荷載作用下的內(nèi)力進(jìn)行，水平荷載作用下的彎矩不參與調(diào)幅。應(yīng)先對豎向荷載作用下框架梁的彎矩進(jìn)行調(diào)幅，再與水平荷載作用產(chǎn)生的框架梁彎矩進(jìn)行組合。

框架的內(nèi)力組合及最不利內(nèi)力第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支座彎矩減小后，跨中彎矩的計(jì)算

根據(jù)梁的靜力平衡條件：調(diào)幅后梁端彎矩的平均值與跨中最大正彎矩之和應(yīng)大于按簡支梁計(jì)算的跨中彎矩值；梁設(shè)計(jì)時(shí)采用的跨中正彎矩不應(yīng)小于按簡支梁計(jì)算的跨中彎矩的一半?！莸?章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、內(nèi)力組合步驟：1、分別求出恒載、活載、風(fēng)載及地震等效荷載作用下的內(nèi)力；2、取出各構(gòu)件的控制截面內(nèi)力，進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整；3、根據(jù)實(shí)際情況，選擇組合種類，進(jìn)行內(nèi)力組合；4、在內(nèi)力組合結(jié)果中選擇最不利內(nèi)力，作為構(gòu)件截面的設(shè)計(jì)內(nèi)力?？蚣艿膬?nèi)力組合及最不利內(nèi)力類型編號組合情況風(fēng)載說明無地震作用1恒及活1.25002恒、活及風(fēng)1.25001.41.0有地震作用3重、平震1.21.30004重、平震及風(fēng)1.21.301.40.2H＞60m5重、豎震1.201.3009°6重、平及豎震1.21.30.5009°7重、平、豎震及風(fēng)1.21.30.51.40.29°H＞60m說明：組合1在多層中才可能成為不利組合；組合2、3、4是高層的基本組合；組合5、6、7只在9°設(shè)防區(qū)才考慮。第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架的內(nèi)力組合及最不利內(nèi)力第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)件截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求在框架中，塑性鉸可能出現(xiàn)在梁上，也可能出現(xiàn)在柱上，因此梁、柱構(gòu)件都應(yīng)有良好的延性。構(gòu)件的延性以構(gòu)件的變形或塑性鉸轉(zhuǎn)動能力來衡量，稱為構(gòu)件位移延性比。

1、框架結(jié)構(gòu)的延性通常的做法是在中等烈度的地震作用下允許結(jié)構(gòu)某些桿件屈服，出現(xiàn)塑性鉸，使結(jié)構(gòu)剛度降低塑性變形加大，當(dāng)塑性鉸達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)“屈服”現(xiàn)象，即承受的地震力不再增加或增加很少，而結(jié)構(gòu)變形迅速增加。如果結(jié)構(gòu)能維持承載力而又具有較大的變形能力，就稱為延性結(jié)構(gòu)。5.3.4

延性框架設(shè)計(jì)第5章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固：要保證節(jié)點(diǎn)區(qū)和鋼筋錨固不過早破壞，不在梁、柱塑性鉸充分發(fā)揮作用前破壞。鋼筋砼延性框架的基本措施：強(qiáng)柱弱梁：是指框架結(jié)構(gòu)中，塑性鉸首先在梁端出現(xiàn)，盡量避免或減少在柱中出現(xiàn)，爭取使結(jié)構(gòu)形成“梁鉸機(jī)制”，避免結(jié)構(gòu)形成“柱鉸機(jī)制”。即要求同一節(jié)點(diǎn)處的梁端實(shí)際受彎承載力小于柱端實(shí)際受彎承載力。強(qiáng)柱弱梁也就是控制塑性鉸的位置。強(qiáng)剪弱彎：是指構(gòu)件在彎曲屈服之前，不允許出現(xiàn)脆性的剪切破壞，即要求構(gòu)件的受剪承載力大于其受彎承載力對應(yīng)的剪力。強(qiáng)剪弱彎是為了控制構(gòu)件的破壞形態(tài)。以上基本措施，通過抗震構(gòu)造措施等級選用來達(dá)到。構(gòu)件截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架塑性鉸出現(xiàn)狀況構(gòu)件截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、框架梁的設(shè)計(jì)跨高比－一般認(rèn)為，梁的凈跨不宜小于截面高度的4倍。但梁的跨度較小時(shí)，而梁的設(shè)計(jì)內(nèi)力較大，宜首先考慮加大梁的跨度，這樣雖然增加了縱筋，但對提高梁延性十分有利。影響框架梁延性和耗能能力的因素配筋率－配筋率越高，延性越差在適筋梁范圍內(nèi)，梁截面延性隨受拉鋼筋配筋率提高而降低；受壓鋼筋配筋率提高而提高；隨砼強(qiáng)度提高而提高；隨鋼筋屈服強(qiáng)度提高而降低。剪壓比－梁的名義剪力(V/bh0)與混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc之比。剪壓比越高，梁的強(qiáng)度、剛度退化越快，破壞越早，這時(shí)增加箍筋用量已不能發(fā)揮作用。構(gòu)件截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塑性鉸區(qū)箍筋用量：配置足夠的封閉箍筋，可以防止受壓鋼筋過早屈服，提高混凝土極限壓應(yīng)變，阻止裂縫開展，增加節(jié)點(diǎn)的變形和耗能能力。梁正截面受彎承載力計(jì)算計(jì)算方法－參見鋼筋混凝土教材。有地震作用時(shí)，－要考慮相應(yīng)承載力抗震調(diào)整系數(shù)。梁延性的保證：梁端必須設(shè)置受壓鋼筋，同時(shí)，限制混凝土受壓區(qū)高度，一級抗震：x≤0.25h0；二、三級抗震：x<0.35h0跨中受壓區(qū)高度限制仍為x<ξbh0縱向鋼筋配筋率≤2.5％。構(gòu)件截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求第3章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)斜截面承載