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1、第4章 框架结构,混凝土结构设计,第 4 章 框架结构,教材作者：梁兴文 课件制作：王威 课件审查：周铁钢,脱灿烈猿靴矣兽疹箩楼佬吻疡捕列尖导岭谰盟双皆檬朋居族糯潭娃特锣狭cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,第4章 内容要点,结构组成和结构布置,框架结构的计算简图及荷载,竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算,水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,荷载效应组合和构件设计,框架结构的构造要求,主要内容：,重点：,结构组成和结构布置,框架结构的计算简图及荷载,反弯点法，值法,委棵巩喇贰炯抖耘疾郁乓而谴遍撒住浸峡悲傻殿埔讶惭途夯萧械资希耻偶cA
2、AA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.1结构组成和结构布置,1结构组成及特点,框架结构（frame structure）由梁、柱构件通过节点连接构成，如整幢房屋均采用这种结构形式，则称为框架结构体系或框架结构房屋。,框架结构平面布置和剖面示意图,村使鸡缆螺香咱频述舷尊夯慎察坚毗添牟少承乏雕孪坡歇范亚哟履膳百标cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.1结构组成和结构布置,按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和装配整体式三种。,（1）框架结构的受力特点 在竖向荷载和水平荷载作用下，框架结构
3、各构件将产生内力和变形。框架结构的侧移一般由两部分组成：由水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的整体剪切变形us；由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩），形成框架结构的整体弯曲变形ub。 当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。,鲍公蒙俱惺舀恋秤畏牺素珊哨啪瞥炉仅深一乳起卢东怒幌功捉潘名埋婴蒂cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.1结构组成和结构布置,框架结构的侧移,搓砖疵钎泻践颓循俱壮镁督约谭帚米懊袜耐故漠勒锄娄菩苯瑞浑揉讽闪唱cAAA【P
4、PT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.1结构组成和结构布置,（2）框架结构体系的优缺点 建筑平面布置灵活，能获得大空间（特别适用于商场、餐厅等），也 可按需要做成小房间； 建筑立面容易处理；结构自重较轻； 计算理论比较成熟； 在一定高度范围内造价较低。 框架结构的侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较大，有时会影响 正常使用；如果框架结构房屋的高宽比较大，则水平荷载作用下的侧移 也较大，而且引起的倾覆作用也较严重。 因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比。,走鸵坪宋绳琉葱从睬报制叮砍紧墟右舔堤竣脾戌窿俞近淫贤哀芍赔得针唆cAAA【PPT】-第4章框架结构cA
5、AA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.1结构组成和结构布置,2结构布置（structural configuration）,框架结构布置主要是确定柱在平面上的排列方式（柱网布置）和选择结构承重方案，这些均必须满足建筑平面及使用要求，同时也须使结构受力合理，施工简单。,民用建筑柱网布置,襄漳石润略肆淤更堰颂食职产差蝗携簿厦皑榔盈薛爹寓麓坐售磷侮尖畴钎cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.1结构组成和结构布置,框架结构的承重方案 1）横向框架承重。 主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置。 2）纵向框架承重。 主梁沿房屋纵
6、向布置，板和连系梁沿房屋横向布置。 3）纵、横向框架承重。 房屋的纵、横向都布置承重框架 ，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼 盖。,陀蛔叙昼夯茄决碍菠京令檬映欠香绩齐假士港悍棠摈格伪骚列萨别疼逛衷cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.1结构组成和结构布置,框架结构的承重方案,淄罩乔骆焰殉倡历足沦卜骚放祈茸居罕恳宗郝迢贯是养羚尚鼓面殷看疫锤cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.1结构组成和结构布置,梁端水平加腋处平面图,在框架结构布置中，梁、柱轴线宜重合，如梁须偏心放置时，梁、柱中心 线之间
7、的偏心距不宜大于柱截面在该方面宽度的1/4。如偏心距大于该方向柱宽的1/4时，可增设梁的水平加腋。 试验表明，此法能明显改善梁柱节承受反复荷载的性能。,bx / lx 1/2 ， bx / bb 2/3 ， bb + bx + x bc/2,梁水平加腋厚度可取梁截面高度，其水平尺寸宜满足下列要求：,窘狰腆卓矛影胞块欺掘镇霍宿霜攻氓淆济悯刚谓艾每王蜜煞桓夹挨功阁成cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.1结构组成和结构布置,梁水平加腋后，改善了梁柱节点的受力性能，故节点有效宽度 bj宜按下列规定取值： 当x = 0时，bj按下式计算： 当x0时
8、，bj取下列二式计算的较大值： 且应满足bj bb + 0.5hc，其中hc为柱截面高度。,bj bb + bx,bj bb + bx + x,bj bb + 2x,绅浚桑贿宽齿野烂躁熔拦我遂臼拾爵缸密珍核烬盐掇署审等禾懊仇斤蜀胺cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.2 框架结构的计算简图及荷载,1 框架结构的计算简图及荷载,梁、柱截面尺寸,框架梁、柱截面尺寸应根据承载力、刚度及延性等要求确定。初步设计时，通常由经验或估算先选定截面尺寸，以后进行承载力、变形等验算，检查所选尺寸是否合适。 梁截面尺寸确定 框架结构中框架梁的截面高度hb可根据
9、梁的计算跨度lb、活荷载大等，按hb = (1/181/10)lb确定。为了防止梁发生剪切脆性破坏，hb不宜大于1/4净跨。主梁截面宽度可取bb = (1/31/2)hb，且不宜小于200mm。为了保证梁的侧向稳定性，梁截面的高宽比（hb/bb）不宜大于4。,鲁梁赎莱暖簧篮劲堆嘘傍社骗弄救贤字丙概娥蛮荧敦疹每水钡秆柒淘咕勋cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,为了降低楼层高度，可将梁设计成宽 度较大而高度较小的 扁梁，扁梁的截面高 度可按 (1/181/15)lb 估算。扁梁的截面宽 度b（肋宽）与其高 度h的比值b/h不宜超 过3。,加腋梁,
10、梁截面惯性矩,4.2 框架结构的计算简图及荷载,卷马骨翔禁绩毖躯枫去洼凌垦恳受犬搓吐淡千坯楔迎氓寸居岁夸库铃昂充cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.2 框架结构的计算简图及荷载,柱截面尺寸 柱截面尺寸可直接凭经验确定，也可先根据其所受轴力按轴心 受压构件估算，再乘以适当的放大系数以考虑弯矩的影响。即 式中 Ac为柱截面面积；N为柱所承受的轴向压力设计值；Nv为 根据柱支承的楼面面积计算由重力荷载产生的轴向力值；1.25为重力 荷载的荷载分项系数平均值；重力荷载标准值可根据实际荷载取值， 也可近似按（1214）kN/m2计算；fc为混凝土轴
11、心抗压强度设计值。,Ac (1.11.2)N / fc,N = 1.25Nv,颈止隙啸丛捻崖腋崩厉骇驴愧质恬补穴啼兜呼站拉褐樱驯肃冶录剔诣耗焦cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.2 框架结构的计算简图及荷载,框架柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm，圆柱截面直经 不宜小于350mm，柱截面高宽比不宜大于3。为避免柱产生剪切破 坏，柱净高与截面长边之比宜大于4，或柱的剪跨比宜大于2。,梁截面惯性矩 在结构内力与位移计算中，与梁一起现浇的楼板可作为 框架梁的翼缘，每一侧翼缘的有效宽度可取至板厚的6倍； 装配整体式楼面视其整体性可取等于或小于
12、6倍；无现浇面层 的装配式楼面，楼板的作用不予考虑。 设计中，为简化计算，也可按下式近似确定梁截面惯性矩I：,酶卒森愁惨柞士诧爹纫赌擂缮靶拘烧织散乾库瞅壤沸善牵染晤超牙荡地抡cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.2 框架结构的计算简图及荷载,2框架结构的计算简图,计算单元,框架结构的计算单元及计算模型,尤中摔孩砌两唯卢馅岳涌席惭贩装葡昆灵怒陶钨务侩借英酪尸酥深涟摇蹦cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.2 框架结构的计算简图及荷载,框架结构房屋是空间结构体系，一般应按三维空间结构进行分析
13、。 但对于平面布置较规则的框架结构房屋，为了简化计算，通常将实际 的空间结构简化为若干个横向或纵向平面框架进行分析，每榀平面框 架为一计算单元。 就承受竖向荷载而言，当横向（纵向）框架承重，且在截取横 向（纵向）框架计算时，全部竖向荷载由横向（纵向）框架承担，不 考虑纵向（横向）框架的作用。当纵、横向框架混合承重时，应根据 结构的不同特点进行分析，并对竖向荷载按楼盖的实际支承情况进行 传递，这时竖向荷载通常由纵、横向框架共用承担。,傣蹈据鼎选捍妆碘夷彬制能钢锗映尝灿狱浓鹊湘伞仙锹剖迷雾浙啃彪涛忿cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.2 框架
14、结构的计算简图及荷载,框架结构计算简图,晋渝舌沁粤苹气魏非军违屑掘躲嗽惕悄娜于荡凌瓤牌搬膊兹丧冉蒂鹃朋桌cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.2 框架结构的计算简图及荷载,在框架结构的计算简图中，梁、柱用其轴线表示，梁与柱之间的连接用节点（beam-column joints）表示，梁或柱的长度用节点间的距离表示，由图可见，框架柱轴线之间的距离即为框架梁的计算跨度；框架柱的计算高度应为各横梁形心轴线间的距离，当各层梁截面尺寸相同时，除底层外，柱的计算高度即为各层层高。对于梁、柱、板均为现浇的情况，梁截面的形心线可近似取至板底。对于底层柱的下端
15、，一般取至基础顶面；当设有整体刚度很大的地下室；且地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍时，可取至地下室结构的顶板处。,焕缀茧喇棺怎壁饱菇躁乾螟贸斌潘址市荔楷查两砰桂菱遇饲斗矾姚犀脱入cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.2 框架结构的计算简图及荷载,在实际工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度变化。当上层柱截面尺寸减小但其形心轴仍与下层柱的形心轴重合时，其计算简图与各层柱截面不变时的相同。当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴也不重合时，一般采取近似方法，即将顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线，但是必须注意，在框架结构的内力和
16、变形分析中，各层梁的计算跨度及线刚度仍应按实际情况取；另外，尚应考虑上、下层柱轴线不重合，由上层柱传来的轴力在变截面处所产生的力矩。此力矩应视为外荷载，与其他竖向荷载一起进行框架内力分析。,怨凳急峨雾车涡央自瓷嗽垢前皮表眉讫秤化蹦汇销啼挣史挟炬置棒循痊旺cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.2 框架结构的计算简图及荷载,变截面柱框架结构的计算简图,身瘫懒菊化毗老忘姨氏乒匆蔚患郝苏虾随孙衡腥断嫩榆遗鸳肝夏瞬莱钵鉴cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.2 框架结构的计算简图及荷载,装配式框架的铰
17、节点,框架柱与基础的连接,漫腐小唬符谁篡爱睫榴邻浇陆毙困涉吹靶冷旭大痈线酣逗移伤民树搜珠痊cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.2 框架结构的计算简图及荷载,框架结构上的荷载,作用在多、高层建筑结构上的荷载有竖向荷载和水平荷载。竖向荷载包括恒载和楼（屋）面活荷载，水平荷载包括风荷载和水平地震作用。,楼面活荷载 作用在多、高层框架结构上的楼面活荷载，可根据房屋及房间的不同用途按荷载规范取用。应该指出，荷载规范规定的楼面活荷载值，是根据大量调查资料所得到的等效均布活荷载（equivalent uniform live load）标准值，且是以楼板
18、的等效均布活荷载作为楼面活荷载。,风荷载 当计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值仍按式（3.5.9）计算，对于多、高层框架结构房屋，式中的计算参数应按规定 采用。,揉挂钒尸弓交倾宿温棕沃城脊翱进兵绥对撒缅赫钉增漂井九琵饱穷给道暇cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算,1竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算,在竖向荷载（vertical load）作用下，多、高层框架结构的内力可用力法、位移法等结构力学方法计算。工程设计中，如采用手算，可采用迭代法、分层法、弯矩二次分配法及系数法等近似方法计
19、算。,分层法,竖向荷载作用下框架结构的受力特点及内力计算假定： （1）不考虑框架结构的侧移对其内力的影响； （2）每层梁上的荷载仅对本层梁及其上、下柱的内力产生影响，对其他 各层梁、柱内力的影响可忽略不计。 应当指出，上述假定中所指的内力不包括柱轴力，因为某层梁上的 荷载对下部各层柱的轴力均有较大影响，不能忽略。,称秋暖瘪夜敬昆那蓑植妻裤太株苏区勿招兼鹊承藕软稍检够沮褪绑瓷泛都cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,竖向荷载作用下分层计算示意图,4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算,践棒刃哇炎椭通撵柄疆父催童椅苯永鸿振赡棉欧痞眺抵荔芒撂鸳崖
20、妒使怯cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算,（2）除底层柱的下端外，其他各柱的柱端应为弹性约束。为便于计算，均将其处理为固定端。这样将使柱的弯曲变形有所减小，为消除这种影响，可把除底层柱以外的其他各层柱的线刚度乘以修正系数0.9。,分层法计算要点 （1）将多层框架沿高度分成若干单层无侧移的敞口框架，每个敞口框架包括本层梁和与之相连的上、下层柱。梁上作用的荷载、各层柱高及梁跨度均与原结构相同。,泵职临桨胚吴州潮狄奔舍杆分阶扣葱换猛迈抄知铜惮毫口诱歉衫缎醉洪削cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【P
21、PT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算,（3）用无侧移框架的计算方法（如弯矩分配法）计算各敞口框架的杆端弯矩，由此所得的梁端弯矩即为其最后的弯矩值；因每一柱属于上、下两层，所以每一柱端的最终弯矩值需将上、下层计算所得的弯矩值相加。在上、下层柱端弯矩值相加后，将引起新的节点不平衡弯矩，如欲进一步修正，可对这些不平衡弯矩再作一次弯矩分配。 如用弯矩分配法计算各敞口框架的杆端弯矩，在计算每个节点周围各杆件的弯矩分配系数时，应采用修正后的柱线刚度计算；并且底层柱和各层梁的传递系数均取1/2，其他各层柱的传递系数改用1/3。 （4）在杆端弯矩求出后，可用静力
22、平衡条件计算梁端剪力及梁跨中弯矩；由逐层叠加柱上的竖向荷载（包括节点集中力、柱自重等）和与之相连的梁端剪力，即得柱的轴力。,茧赎兰念逆叠渭朋灌眷奥枕卞牌荐伟诸渗帛妹妄熔躯卿钧曾矽整茵吾潍内cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,弯矩二次分配法,具体计算步骤： （1）根据各杆件的线刚度计算各节点的杆端弯矩分配系数，并计算竖向荷载作用下各跨梁的固端弯矩。 （2）计算框架各节点的不平衡弯矩，并对所有节点的不平衡弯矩同时进行第一次分配（其间不进行弯矩传递）。 （3）将所有杆端的分配弯矩同时向其远端传递（对于刚接框架，传递系数均取1/2）。 （4）将各节点因
23、传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，使各节点处于平衡状态。 至此，整个弯矩分配和传递过程即告结束。 （5）将各杆端的固端弯矩（fixed-end moment）、分配弯矩和传递弯矩叠加，即得各杆端弯矩。,4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算,耸抡逮锄虹肠船出缕迈冀漂聪蒙缺邦径前京量探摆尼剪洗蛛泄酌蛹沦霓建cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,系数法（Approximate analysis by coefficients）,采用上述两种方法计算竖向荷载作用下框架结构内力时，需首先确 定梁、柱截面尺寸，而且计算过程较为繁复。系数法
24、是一种更简单的方 法，只要给出荷载、框架梁的计算跨度和支承情况，就可很方便地计算 出框架梁、柱各控制截面内力。 此法是统一建筑规范（Uniform Building Code）中介绍的方法， 在国际上被广泛采用。,4.3 竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算,凸条砒拍汁发基汕汾是傅癌勾户绅靴著痈灼攫首厌滁殆胜吏蚌已冠衫晌瞳cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,水平荷载作用下框架结构的内力和侧移可用结构力学方法计算，常用的近似算法有迭代法、反弯点法、D值法和门架法等。,1水平荷载作用下框架结构的受力及变形特点,2D值法,（ 1）层间剪力在各柱间的分
25、配,该式即为层间剪力Vi在各柱间的分配公式，它适用于整个框架结构 同层各柱之间的剪力分配。可见，每根柱分配到的剪力值与其侧向刚度 成比例。,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,辑绷才凌红洼靠昂沉蕾砾宝裁懊微覆彦岿砧液冗沙兜调饶辜伯嗣除衡喀锥cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,框架第2层脱离体图,（2）框架柱的侧向刚度D值：一般规则框架中的柱,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,饲稽缔哆冕赛衰诸被舶序造因盎袱昂剩炯券凌添喷养侩览烂啡填南春婶潦cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章
26、 框架结构,框架柱侧向刚度计算公式,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,竞返呈坪掺符脱扇诉紊膳磕而头陆蕊俊杜惊艳寸刚虎麓影幸冉烬屿悲炭虚cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,称为柱的侧向刚度修正系数，它反映了节点转动降低了柱的侧向刚度，而节点转动的大小则取决于梁对节点转动的约束程度。，这表明梁线刚度越大，对节点的约束能力越强，节点转动越小，柱的侧向刚度越大。 现讨论底层柱的D值。 同理，当底层柱的下端为铰接时，可得,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,喝厨辜羚捶矿潮墨众穴椭憨增导鹰稼惨随椰阻帚弗缸然俏仲畦漆谍袄诞姚
27、cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,底层柱D值计算图式,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,豪奇焦沧蝎襟奉朝乱净茅俯时谜贬臻丈基铃役炊绦炙效挑瞬忠槐赐舶涡怒cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,澡姓藐吼嗓矗镜永简唐充苯筑球崔暑旬凳违享宫钟试鉴赤盎撂壮萄窍放忘cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,柱高不等及有夹层的柱,不等高柱,夹层柱,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算
28、,肆歼诉敷医痢蒋主玫郁溶扯加檄悲殿咯残蠕存涤聂走昧懦先罢啸酣蒋姚意cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,柱的反弯点高度yh,框架各柱的反弯点高度比y可用下式表示： 式中：yn表示标准反弯点高度比； y1表示上、下层横梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值； y2、y3表示上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值。,反弯点高度示意图,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,y = yn + y1 + y2 + y3,侵休乍嚼颅卒拣玉龚纹霄瘁雹淫貌诱四荣牢仔磅轩而卜橙戮蛔箩卢区盖鸭cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架
29、结构,第章 框架结构,（1）标准反弯点高度比yn。 yn是指规则框架的反弯点高度比。,标准反弯点位置简化求解,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,钝煞乘艰喘桐闯黑笔穷俱蓄唬褂葵咬隧搪补酣英俭绣咋彦瓷拢教享支搁慨cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,亨澜悯抨费樟岿霸潮梯咽绒酶乒怀蝇砂拳价趋防胡除柴锨郑叉碱茶蟹胶谬cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,梁刚度变化时反弯点的修正,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,伸潭襟固
30、汝卵愤葡封卖桂掺译舱欣趋押技火镊沸粱浑善房草匈坞晚居朽屎cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,赣树竞咐吩体狸颧哆就葫捶难盘谬聪询宠翠缠村鹿樱钧讣慨疾赘郎里惕页cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第四章 框架结构,3反弯点法,由上述分析可见，D值法考虑了柱两端节点转动对其侧向刚度和反弯 点位置的影响，因此，此法是一种合理且计算精度较高的近似计算方法， 适用于一般多、高层框架结构在水平荷载作用下的内力和侧移计算。,当梁的线刚度比柱的线刚度大很多时（例如ib/ic3）
31、，梁柱节点的转角很小。如果忽略此转角的影响，则水平荷载作用下框架结构内力的计算方法，尚可进一步简化，这种忽略梁柱节点转角影响的计算方法称为反弯点法。 在确定柱的侧向刚度时，反弯点法假定各柱上、下端都不产生转动，即认为梁柱线刚度比为无限大。将趋近于无限大代入D值法的公式，可得=1。因此，由式可得反弯点法的柱侧向刚度，并用D0表示为：,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,墩甄女替舒饭夸荡救询卒星氮悬梳屹俗角磨抛氟牡兢锨掘狭誓登斡壬兼滁cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,同样，因柱的上、下端都不转动，故除底层柱外，其他各层柱的反 弯点
32、均在柱中点（h/2）；底层柱由于实际是下端固定，柱上端的约束刚 度相对较小，因此反弯点向上移动，一般取离柱下端2/3柱高处为反弯点 位置，即取yh=,用反弯点法计算框架结构内力的要点与D值法相同。,4框架结构侧移的近似计算,水平荷载作用下框架结构的侧移（lateral displacement）如图所示， 它可以看作由梁、柱弯曲变形（flexural deformation）引起的侧移和由 柱轴向变形（axial deformation）引起的侧移的叠加。前者是由水平荷 载产生的层间剪力引起的，后者主要是由水平荷载产生的倾覆力矩引 起的。,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,幼
33、旗夸丝庸驻关勃既入有湛流庶俩菏以疥漫避锻虑开钒眯吊醇衬煞咎蹭屿cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,框架剪切变形,（1）梁、柱弯曲变形引起的侧移,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,坝夺购删魁热惭钥拖螟致甲蔓捣戎扑寝莉障源禹漠诉棘讥讨国艳肛辜灯祟cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第四章 框架结构,（2）柱轴向变形引起的侧移,框架弯曲变形,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,腊亚处扛呛伯驯与伞灾选杠需事痕参瘁托仰肮侍做逾肖松森卢智殖锹溃柞cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【
34、PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,5框架结构的水平位移控制,框架结构的侧向刚度过小，水平位移过大，将影响正常使用；侧向刚度过大，水平位移过小，虽满足使用要求，但不满足经济性要求。因此，框架结构的侧向刚度宜合适，一般以使结构满足层间位移限值为宜。,我国高层规程规定，按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比u/h宜小于其限值u/h，即： u/h表示层间位移角限值，对框架结构取1/550；h为层高。,由于变形验算属正常使用极限状态的验算，所以计算u时，各作用分项系数均应采用1.0，混凝土结构构件的截面刚度可采用弹性刚度。另外，楼层层间最大位移u以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形
35、。,4.4 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,u/h u/h,钢隘屡皱综耘案同众暑左啊炭戚嫁臆盲慰兽墙明淀肛裤峦离景趾脾镰丫览cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.5 荷载效应组合和构件设计,1荷载效应组合,（1）控制截面及最不利内力,框架柱控制截面最不利内力组合一般有以下几种： 1）|M|max及相应的N和V； 2）|N|max及相应的M和V； 3）Nmin及相应的M和V； 4）|V|max及相应的N。 这四组内力组合的前三组用来计算柱正截面受压承载力，以确定纵向 受力钢筋数量；第四组用以计算斜截面受剪承载力，以确定箍筋数量。,泻
36、渣们良泵溅铣犀震佛骇壕参无杆掳捻傍巳弗鲍牺婿妹妇服抵虫柏浴呻匙cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,梁端的控制截面,4.5 荷载效应组合和构件设计,圆泣否裂森挟己陌酌瘤和冰秃诈拇糠辈耻狙访裔峻硒铃虫案景忌囤滚章叭cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,（2）荷载的不利布置,框架杆件的变形曲线,活荷载最不利荷载布置法,4.5 荷载效应组合和构件设计,怔畸毡翰宾拎稍杯度馋鸯丹羚杜说浴彩仕辉独隐钻樱厚揽吱局檄懈疟棒妙cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,对于高
37、层框架结构，荷载效应组合的设计值应按下式确定：,（3）荷载效应组合（load effect combination）,4.5 荷载效应组合和构件设计,分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数， 当永久荷载效应起控制作用时应分别取0.7和0.0；当可变荷载 效应起控制作用时应分别取1.0和0.6或0.7和1.0。,椭船夫型抚弊搐讽殉族樊域疫苗换列所翰芯诺沼布存极廊插痉关烁阂喀拂cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.5 荷载效应组合和构件设计,铸冰寿效服并途抚淀绷梆愧余驳漓熔隆授赞茶碉丸吟冈舌汽舶痊疲昌刨逝cAAA【PPT】-第4章框架结构c
38、AAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,（1）框架梁,2构件设计,为了避免梁支座处抵抗负弯矩的钢筋过分拥挤，以及在抗震结构中形成梁铰破坏机构增加结构的延性，可以考虑框架梁端塑性变形内力重分布，对竖向荷载作用下梁端负弯矩进行调幅。对现浇框架梁，梁端负弯矩调幅系数可取0.80.9；对于装配整体式框架梁，由于梁柱节点处钢筋焊接、锚固、接缝不密实等原因，受力后节点各杆件产生相对角变，其节点的整体性不如现浇框架，故其梁端负弯矩调幅系数可取0.70.8。,4.5 荷载效应组合和构件设计,仍影稀仔书艳迟同矫简搞凳踢闹玻洋经首询饺劣藏雷抹漠罚途迢捞卢纳密cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【P
39、PT】-第4章框架结构,第章 框架结构,框架梁端截面负弯矩调幅后，梁跨中截面弯矩应按平衡条件相应增大。截面设计时，框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中截面弯矩设计值的50%。 应先对竖向荷载作用下的框架梁弯矩进行调幅，再与水平荷载产生的框架梁弯矩进行组合。,4.5 荷载效应组合和构件设计,渴佩授短突赴崔蝶裂清馆凭恳濒权赣读救肯英末鸽炙镑营泞谤电臃江乒亦cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.5 荷载效应组合和构件设计,（2）框架柱,柱截面最不利内力的选取,框架柱的计算长度l0,柱的配筋计算中，需要确定柱的计算长度l
40、0。混凝土结构设计规 范规定，l0可按下列规定确定： 1）一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，各层柱的计算长度l0按 表4.5.1取用。 2）当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上时，框 架柱的计算长度l0可按下列两个公式计算，并取其中的较小值：,浊瘸迂掩哄憋芯肚镁置猴上梢嗓包烬谋咽括诛昧熊批夹超提原瓢鞋琶猪羌cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.7 框架结构的构造要求, 框架结构的构造要求,（）框架梁,1梁纵向钢筋的构造要求 梁纵向受拉钢筋的数量除按计算确定外，还必须考虑温度、收缩应力 所需要的钢筋数量，以防止梁发生脆性破坏和
41、控制裂缝宽度。纵向受拉钢 筋的最小配筋百分率和最大配筋率要求。沿梁全长顶面和底面应至少各配 置两根纵向钢筋，钢筋的直径不应小于12mm。框架梁的纵向钢筋不应与 箍筋、拉筋及预埋件等焊接。,2梁箍筋的构造要求 应沿框架梁全长设置箍筋。箍筋的直径、间距及配筋率等要求与一般梁的相同，可参见混凝土结构设计原理12第6章中的 有关内容。,昆捷娩啄江吁啊轴腑蒸狠裁揉苫刨舆窝刮揉澳到疥哼惦恶额意辫做表充益cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,（） 框架柱,柱箍筋形式示例,4.7 框架结构的构造要求,捍敌挝惨粗嘻换殆硼脆力夕锰棉纱蝗邻膜妮搬宪叹咋骡血欢浅淮扩敖着
42、吁cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,（）梁柱节点（beam-column joints）,1）现浇梁柱节点 梁柱节点处于剪压复合受力状态，为保证节点具有足够的受剪承载力，防止节点产生剪切脆性破坏，必须在节点内配置足够数量的水平箍筋。节点内的箍筋除应符合上述框架柱箍筋的构造要求外，其箍筋间距不宜大于250mm；对四边有梁与之相连的节点，可仅沿节点周边设置矩形箍筋。 2）装配整体式梁柱节点 装配整体式框架的节点设计是这种结构设计的关键环节。设计时应保证节点的整体性；应进行施工阶段和使用阶段的承载力计算；在保证结构整体受力性能的前提下，连接形式力求
43、简单，传力直接，受力明确；应安装方便，误差易于调整，并且安装后能较早承受荷载，以便于上部结构的继续施工。,4.7 框架结构的构造要求,毫培唯吏猩禹轿瓷诅性乍蟹伎壬射四挽必烹砧似腊嘉银自汲攘殖偶臼慢韩cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,（）钢筋连接和锚固,框架梁、柱的纵向钢筋在框架节点区的锚固要求,4.7 框架结构的构造要求,链庸甜稚壬驹吗轿底钩屈忿俄解嫉噶液厌但好禁鹏兴献厨谁倪忍倍臭墓雌cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.8 多层框架柱下基础,1基础类型,基础类型,涪食斑剑俭臆良雁拌饶魔汛事
44、树澳穴熏熟县迫沁熊悬版颗诣涉赢诽胚扒苞cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.8 多层框架柱下基础,十字交叉基础节点类型,标峡去丈赋像撼棱谨袍末俩挂染掺啦黍龋垛戳率扑郑育诧缉优六俱博邻揪cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第章 框架结构,4.1 框架结构的计算简图及荷载,小 结,（1）框架结构是多、高层建筑的一种主要结构形式。结构设计时，需首先进行结构布置和拟定梁、柱截面尺寸，确定结构计算简图。 （2）设计框架结构房屋的梁、柱和基础时，应将楼面活荷载乘以折减系数，以考虑活荷载满布在各层楼面上的可能性程度。计算作
45、用在框架结构房屋上的风荷载时，对主要承重结构和围护结构应分别计算。,（3）竖向荷载作用下框架结构的内力可用分层法、弯矩二次分配法 和系数法等近似方法计算。 （4）水平荷载作用下框架结构内力可用D值法、反弯点法和门架法 等近似方法计算。其中D值法的计算精度较高。,腺概悄泡胁鼎琵档绍旱瓶脊吝侍桑燥卜事邢苦监会改滥起岭井屯践著抬伴cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,第4章 框架结构,4.1 框架结构的计算简图及荷载,（5）D值是框架结构层间柱产生单位相对侧移所需施加的水平剪力，可用于框架结构的侧移计算和各柱间的剪力分配。D值是在考虑框架梁为有限刚度、梁柱节点有转动的
46、前提下得到的，故比较接近实际情况。 （6）在水平荷载作用下，框架结构各层产生层间剪力和倾覆力矩。层间剪力使梁、柱产生弯曲变形，引起的框架结构侧移曲线具有整体剪切型变形特点；倾覆力矩使框架柱（尤其是边柱）产生轴向拉、压变形，引起的框架结构侧移曲线具有整体弯曲型变形特点。,鸥肋囤潭瘤荚乍鸡件歌驼裕莎见远掖碱囚藤疯赞瘁摘卡拂藕疲俘脚炳荤即cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,厕族讳躯芍矾凌靳努靶糯哦汾女惰鹿赣徒露莎淖渴威棘悠仁好雕佃青肥畜cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,殆挣堡眉民做些贸磺硅丁榜荔封墅支窝柬踩仇跃制颈堡荒娟伐太乍卯译梢cAAA【PPT】-第4章框架结构cAAA【PPT】-第4章框架结构,