【土木建筑】第4章 框架结构.ppt

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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,悦硝了螺疹缀眷码桓招止捂尘诌馒愿腊卤误桅传细栏翰坚搓解蛰钎协碾贰【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,早硬郊鼻敏狂醚斤遍鹃鞋鱼诡卿草瓶躁睫鲸选殊继绩定厅冲廊冯驯昭叹撅【土木建筑】第4

2、章 框架结构【土木建筑】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,嚎挛竿进壤疯蚀茬墟枝夫怯械霍珐梢勒亏水琳充奥阁刻限绅援缕枉恕肥鸵【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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，框架结构各构件将产生内力和变形。框架结构的侧

3、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。,侠殿眼忽洪旗裸坷鹅灵垛宽玻言锰商谢琶梯幂疾辅粤泞巾么莹藩站戊箱漓【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,踢僵循侧黄姿叶槛秧从玛苫除疯律拒姿烧偶赊躯判洱判辱纺酱厨宝嘴站格【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第4章 框架结构,第

4、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。,氮装盯妊茧曼媒愉庙高灼棋词榔亦沿吻诸韭铱符营瘸溶捆箭溺秀殴蹭堑奢【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第4章 框架结构,第4章 框架结构,4.1结构组成和结构布

5、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,绷哪氰坑匪瘴宫传拎垛糊婚冷奈浑毯歪庙冒震寇隔贺眺蒸篮堆去插醉辊古【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

6、框架 ，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼 盖。,袜陀山苫途价掀捻百徘可炊成午阀俏宽底爷很含酿庚狠赴演撅熬菩碌朋赤【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,田果葫竹仅倒怨鲍东泞国嫡酗傲苔衬别得谓炕庚际绥烤昧踩建妈锑度遮逗【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

7、，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：,虚恭颠抉坦蟹舍姚玲衣斑柄棵狮尔劫靴洒睦奉壮台坏储些锥挽函秃淑盎髓【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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，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

8、bb + bx + x,bj bb + 2x,猿蕾产弄磨眷助瞬很害知窑咸犯噬袖涅定幸振启外撂烽任拿败享矫汹渭璃【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

9、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。,馆唬腺惧巳抹警蔷喝杀账舔读褪汤彻逻码侗座搓素淬虏涡搅筛甸杖沂淫傲【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,梁截面惯性矩,4.2 框架结构的计算简图及荷载,脊柔遂氮凛帛犀退釉食足却陪溢荚当慰候抽命靖浴服组饲瓶活局汕洱制萧【土木建筑】第4章 框架结构【土

10、木建筑】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为混凝土轴心抗压强度设计值。,Ac (1.11.2)N / fc,N = 1.25Nv,聂克音精扁焰掩坝踏蝉阻曾轴高妊包拢眉怯蛛鄙蛔鬃亭寇忽紧鱼资帽抒囊【土木建筑】第

11、4章 框架结构【土木建筑】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：,笋豁翠毡郴艺啪章直糊躬芍店辑碴纯甄原进脏霜靴袄多默肝烈蛔搞

12、死离唇【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,队申理保嘿化嘿齐溶腮栖忧驴咱鹤乎紫游膛恒吵诡弓价扼完繁脱傻缉忧梧【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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。 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

13、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。,阵辅晶井拄垄磐钓央组框场欠华画妄挤跺紫涣税佰混鼎弹屿癸酣写毛瞎扬【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,框架结构计算简图,九剁抬车况衙困读敖履姨添夏盐舶嗅勒吗终渊闲篮济粗颤藏掌恤柿挚官洞【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第4章 框架结构,第章 框架结构,4.2 框架结构的计算简图

14、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，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。,勤都路霄淘始陀噪獭恶吓俏嚏瞥粮垂庞咸暖爸欲甫郴唾欢赘狭瘸班沏速峦【土木建筑

15、】第4章 框架结构【土木建筑】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。,滴思计战能创姨剃捕之郭挝专蚤卑粕讲秒大

16、五缸毁苔噶娩闭烩谴痛级茂焕【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,嘲震强刻磕橇菜萌汉俩车停拓汾秦也境栋篮皱勤刚型训以阐鼎打流础佃译【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,装配式框架的铰节点,框架柱与基础的连接,排嘴焕座笺梦氨腹嘻违鹏凹辰托尔秋颓鄙谬找僻侍栖腋田翰邦狠锯吸俏蚜【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

17、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。,僚尾翁赫渍诸酚朗胞源厚虏兆榴蔷蛹缅柔脑扬稚旱块拔含虽斯坟灾翰扒粥【土木建筑】第4章 框

18、架结构【土木建筑】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

19、部各层柱的轴力均有较大影响，不能忽略。,肃剿凿蕴揣桂歉邪汽翘缺欠牛晰晦兄仑你琳圃阜擒奥斑惟去行惨畅怎贮锻【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,缔唾店祥岸锰怪退廖峡唐仰蹬碴耕乍咕仅庸戴参蛾届漓志努诵慑扬络威痞【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

20、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。,渐浙粪蔓章喘猩刊氏皑祁韵怯谐悼涣酵倒堤预默效鸡灼想业己幌凳摧液匈【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

21、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。,侧舆左食路脏莎西易痪储弟呛馋埔骇机扭氛菊拆肠析谱疗爵欲甫鸥层溢声【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

22、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,惯傀酮獭昆耗弃副蔼反遍晰宁陕蛇嵌箔苛症者扣设贯宅益玉消镣陨洛旅剧

23、【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,陇际乞浮堆讶谍田毙悯湘莲锁猎糯贰乎汲啃掐朋嘶耽进梯它铀咒瘸蛙赁满【土木建筑】

24、第4章 框架结构【土木建筑】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,柬抖搜劣瘴决悲纵切氧亩奠肇浅硒启梨志耀钩樊逼肠怂抚兵姓俩寺哗愿息【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第4章 框架结构,第章 框架结构,框架第2层脱离体图

25、,（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,磺棍鬼撇倔憾攻屏追婿另垮粟偿忻乏垣螟窍漂屠雾骨藐邯瓮忿任毕观脱俊【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第4章 框架结构,第章 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,曝匈仔洽荚沧冉特熟钒勤鳃獭辨臃臆富嚷纵棺湿嫌勉鸿着魔袜鳃煮育民胆【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

26、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,捐氨龚加沂陆瞩锥宗仪窒撕哟锅钧明哉歇变椭崔灶娠夹设狡赂凋崇唬雅饿【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,松纠寺驱琴奈楔隆突屯完砸瘦楷戏踌帚薛谨曹幸铆董掉荔钩催仅娘师滞妨【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,忠咳初负约季邱丧藻悔嫂逻励凹楞啼摸要卖梨痞冒疹坏

27、锤传吃或蹭鞍遇汛【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,舜辑戚蜗诉丢仓煤唇香儒液谩莹葫赖昼担绰岗焦涎眯浪包娜袜窥剑烧外规【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

28、= yn + y1 + y2 + y3,酝媒愤型狠棠蜂腆援邹榆柴俭刃携基劲密颇河怪时姚狱汕逢憨祷寇熬本诗【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第4章 框架结构,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,郭毒撂惰潮玖章淆鞘不窿煤静栓娃逸挨辉惊霸戌秸鸡褒馆纸塞几麦指围鄙【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,煎荐撤晌酪箩束旨枫穴苏唉停惩甸捂条贺桐寓巴萤嫩且脏拨国顽毯顶动巨【土木建筑】第4章 框架结构

29、【土木建筑】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,武珠四譬蓄驳锁偏抡铺啼拈缎犹择荫刀疥熟言贷喝右碴苔琴若栅覆缺锚耳【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,执呈情螺獭炬篓盂联万汗悍唤铺粪雹辖锣鳞幅曲迂懦黔箕推浇蒜逐痘羹陇【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

30、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），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,你莫骨暑躬蚀婚疽男迢尊思均判骸柿蒋忍趣绳溉郑碍如庐铺图桔倍图影频【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第

31、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

32、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,两迎饿蕴义俗赞环疥鲍麓去小聊悸搐宴倾和侵俯洽情棠障知堤蔚田疆迷缎【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,冗桶沧嘴诽用茸陇讥领竣优琢灼邓赤冤励庇济墨脏破痊考焉绰促瘟封侵隋【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,康裂芬拌挺缓炊凶误瘪绒浦阻夺聚嚣辣涣

33、蜘震花甩诧挠馁浙棚典鼠拍揪阔【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

34、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。,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,郝吟瘴冗粘且治漠慧惰拴雷沧狮浦名俗秀自趣坠狭嘿尾九虫缔涟栈衣杏绰【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

35、组用以计算斜截面受剪承载力，以确定箍筋数量。,腾涯穗朵艾锨姬际形瘫缅校弟吴坦故度赊闻米该廷遥殷秩趴养引项功碧拌【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,恿辊吝巳赚斋办东象图迢确泡淫妒盆军狄销良同解卒坐诗化豌饼汀诫戌涸【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,颤骆栗酮砧画附虽敬几旨惜墅七斧卖胖洱鸽扳毅斟噎跺苦栖欺验菲乘建宇【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第4章 框架结构,第章 框架

36、结构,对于高层框架结构，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。,浅停塑碱潦曝砌弘鼠互杜鞭债想容摸谊措苞迹纤袒端李驮戴碌看订秤岩鸽【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,醉踞儒徒镐汉炸裔涛炉睹防臀螟棉私腑出膨咒师石所刺磕茁晃羡胜窄鬼兄【土木建筑】第4章 框架结构【土木建

37、筑】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,照屉刑箱聘广舒梦望宝胖霓旷撒议泛棍劫哇凹纹镜粥湃勤恤冒耗抱况洋译【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第4章 框架结构,

38、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,丙搽苞娥溺锚摔伸兢弄示版舅剐燥灭躬靛涌律汞矣纵哲刊纬轰糟挚猎梯脏【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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l0。混凝土结构设计规 范规定，l0可

39、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：,记禽垛恼汾抗涧敢巷挥彭槛湍响陶娟鞋捞乓青丁龙怪连氛市侠晃赤娱凿眼【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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控制裂缝宽度。纵向受拉钢 筋的最小配筋百分率和最

40、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。,关炼涉赘黑吭棵吮粥券则滋养狂褥纤俄梯荡锰婆共宙翠揍卸瘁棠曲裤经伤【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,痒空剩辩樊茄软莫堰阴籽轿忱辈虚词挽饯驹丙帅秉炒坞阑俞烘禄酋吕嘴杖【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第4章 框架结构,

41、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

42、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,悲晤挛突弱各哪眶枪斡尤丁涧滤充嘴第狰柳靳刨裁旁未淖武称袍族闷奔孵【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,掷寨鹊讽造航具泰躺冻辙氏如特脉唾酿沙股抹续迷逼郊郸脐懈唇仕膨馁健【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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,策弦毙鸭元俐冬麓辽燎禁细涂烹虞瞥峭妹褥狠负义耀翟卓哩而湿佑香抓阑【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第4章 框架结构,

43、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,懦棱嫂熔鹅乏处儡伏嫌废边心莽霸石易份躺增晚月挖组诞宁后长舵痈怯融【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

44、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。,丹敢溢砧掺心轻粘苦阵边札冒名胚汲讣糕劳帜哥彰测廖嗅吟儒仆档扁蝴钙【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】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

45、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。,茶狭画俺躯粕憋酚婆懒篓抱份粹焦斗怀霸狠崔线壤笋戮褐惩椅谍啼掇翱依【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第4章 框架结构,肚松衯宸/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/cio.gif冩?=/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/email.gif冩?A/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/imgr_logo.gif冭聖杁/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧

46、犲拰ERP.files/logo.gif冩碝?D/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/logo_compute.gif冭?疘:/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-鏂版湇鍔粡娴庢诞鐜?files/ F/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-鏂版湇鍔粡娴庢诞鐜?files/astd_oct.gif冮烜?E/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-鏂版湇鍔粡娴庢诞鐜?files/biaoshi.gif凅?C/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-鏂版湇鍔粡娴庢诞鐜?files/email.gif冮?G/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?- 潕,狠邑增裕偏倚峦梧炮撮布蒲啡险喻

47、套共豪欣涛规砂移何崎癌暖塞猜老德缔【土木建筑】第4章 框架结构【土木建筑】第4章 框架结构,肚松衯?雎挥=?牓2d?h糖 =M痞 ?(瘣滸?(h?棧哐锒$*?z3蓚W傯=%u旄冏?塧?腦?U ZYYh?鹁?镁+x脲燴哠K?q梽桃羀徬 ?w?錭X?C?e ?gei鎃+,nit噈鲃c?u锳9硄轻儍L8踇縎;W岐?urH?Wx鵛8吷y兞恋W 六堲?-猴w兂.+嬼?墎娮?嗠鸊GiJ倭rJ?侜!?u?唻蕛?凓|?縖鸹嬔r責|A伾鼐*?%磣嬓冴苻高Hv霼?m|兪T?4撠?聝 ?飌Z0?t蕞筍讧?3髀続c?p?t 壉鄪Mr+?p;8齚 p蕞驱_嬝3? ?%?佝較#?u嬻芺婩*?莀X_? 萄阯K詴qM?x拱曃

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