精品課件-鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)

1、第十一章 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),11.1概述,11.1.1框架結(jié)構(gòu)的組成和分類,組成,梁,基礎(chǔ),柱,,,,,,剛性節(jié)點,,,固定連接,框架梁、柱既承受豎向荷載，又承受水平荷載。,特點：平面布局靈活，易于滿足設(shè)置大房間的需要，承受豎向荷載很合理。框架的抗側(cè)剛度小，抵抗水平荷載能力較差。,應(yīng)用： 非地震區(qū)：15－20層 地震區(qū)： 10層以下,框架中的墻體屬填充墻，一般采用輕質(zhì)材料填充，起保溫、隔熱、分割室內(nèi)空間作用，

2、因此它的平面布置靈活，可提供較大的室內(nèi)空間。 由于框架柱的抗側(cè)移剛度較小，框架結(jié)構(gòu)主要用在層數(shù)不多、水平荷載較小的情況適用于各種多層工業(yè)廠房和倉庫及大多數(shù)民用建筑，如辦公樓、旅館、醫(yī)院、學(xué)校、商店及住宅。,框架結(jié)構(gòu)類型,現(xiàn)澆整體式,裝配式,裝配整體式,,,,全部構(gòu)件現(xiàn)場澆注優(yōu)點：整體性好、抗震性好、 剛度大、預(yù)埋鐵少、 平面布置靈活……缺點：耗模板量大、工期長、

3、 現(xiàn)場濕作業(yè)量大、 冬施需防凍……,全部構(gòu)件預(yù)制，現(xiàn)場裝配連接優(yōu)點：省模板、工期短、 構(gòu)件可標(biāo)準(zhǔn)定型化……缺點：預(yù)埋件多、整體性差、 抗震性差、用鋼量大、 ……,預(yù)制構(gòu)件，現(xiàn)場安裝就位，在連接處現(xiàn)澆混凝土形成整體。優(yōu)點：省模板、預(yù)埋件少、 工期短、用鋼量少、 抗震整體性好……缺點：施工

4、復(fù)雜、增加了現(xiàn)場 混凝土二次澆注工作量 ……,11.1.2框架結(jié)構(gòu)的布置,結(jié)構(gòu)布置原則,開間、進(jìn)深盡可能統(tǒng)一：構(gòu)件類型規(guī)格盡可能少,平面應(yīng)簡單、規(guī)則、對稱：盡可能使受力合理,剛度沿高度分布均勻：避免突變、錯層、局部夾層,控制房屋高寬比H/B≤4：保證必要的抗側(cè)移剛度,設(shè)置必要的變形縫,,,,,,伸縮縫 沉降縫 防震縫,伸縮縫 裝配式 室內(nèi)≤75m 露天≤50m

5、 整體式 裝配整體式 室內(nèi)≤55m 露天≤35m,變形縫對構(gòu)造、 施工、結(jié)構(gòu)整體性等不利，基礎(chǔ)防水不易處理，實際采用可靠的構(gòu)造措施和施工措施（如設(shè)置后 澆帶）減少或 避免設(shè)縫,布置方式：內(nèi)廊式、跨度組合式,柱網(wǎng)應(yīng)與建筑分隔墻體布置相協(xié)調(diào),使豎載下結(jié)構(gòu)內(nèi)力均勻分布合理,易施工：進(jìn)度快、造價低、保質(zhì)量,框架結(jié)構(gòu)布置的基本原則還應(yīng)滿足：,1、柱網(wǎng)布置,,建筑平面布置結(jié)構(gòu)受力合

6、理施工方便,內(nèi)廊式,跨度組合式——等跨,跨度組合式——不等跨,框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布置既要滿足生產(chǎn)工藝和建筑平面布置的要求，又要使結(jié)構(gòu)受力合理，施工方便。⑴柱網(wǎng)布置應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝要求 在多層工業(yè)廠房設(shè)計中，柱網(wǎng)布置方式可分為內(nèi)廊式、跨度組合式（等跨式、對稱不等跨式）等，見上圖。①內(nèi)廊式柱網(wǎng)常為對稱三跨，邊跨跨度(房間進(jìn)深)常 為6、6.6、6.9、7.5、9、12m；中間跨為走廊跨度，常為2.4m、2.7m、3.

7、0m。②等跨式柱網(wǎng)適用于廠房、倉庫、商店，其進(jìn)深常為 6m、7.5m、9m、12m等，柱距常為6m。③對稱不等跨柱網(wǎng)常用于建筑平面寬度較大的廠房， 常用的柱網(wǎng)有( 5.8+6.2+6.2+5.8 )×6.0m， (7.5+7.5+12.0+7.5+7.5)×6.0m， (8.0+12.0+8.0)&

8、#215;6.0m。,⑵柱網(wǎng)布置應(yīng)滿足建筑平面布置的要求,①在旅館、辦公樓等民用建筑中，柱網(wǎng)布置應(yīng)與建筑 分隔墻布置相協(xié)調(diào)。 ②四行柱三跨框架（15m左右）。③三行柱兩跨框架（10m左右）。④開間3.3m～4.5m。⑶柱網(wǎng)布置要使結(jié)構(gòu)受力合理①跨度均勻或邊跨略小時較合理。②三跨框架比兩跨框架內(nèi)力小，較合理。⑷柱網(wǎng)布置應(yīng)使施工方便（對于裝配式結(jié)構(gòu)）①構(gòu)件的最大長度和最大重量，使之滿足吊裝，運輸條件。②構(gòu)件尺寸的模數(shù)

9、化、標(biāo)準(zhǔn)化，以滿足工業(yè)化生產(chǎn)的要求現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)可不受建筑模數(shù)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)的限制，但在結(jié)構(gòu)布置時亦應(yīng)盡量使梁板布置簡單規(guī)則，以方便施工。,2、層高要求 工業(yè)廠房層高的確定需綜合考慮車間工藝設(shè)備、管道布置、空中傳送設(shè)備、車間采光等因素。由于結(jié)構(gòu)底層往往有較大的設(shè)備和產(chǎn)品，甚至有起重運輸設(shè)備，故底層層高一般比樓層高，常用的底層層高有4.2m、4.5m、4.8m、5.4m、6.0m、7.2m、8.4m；在同一廠房中，樓層

10、層高宜取同一尺寸，常用的樓層層高有3.9m、4.2m、4.5m、4.8m、5.4m、6.0m、7.2m等。 民用房屋的層高通常按300mm進(jìn)級，層高常采用3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m等。,承 重 框架 布 置,橫向框架承重,縱向框架承重,縱橫向混合承重（預(yù)制板、現(xiàn)澆板）,縱橫向混合承重（井式樓蓋）,橫向框架承重：橫向剛度大、有利于抵抗橫向水平

11、 荷載，縱向連系梁較小，利于房屋 采光、通風(fēng)。,縱向框架承重：橫向連系梁較小，利于設(shè)備管線 穿行，開間布置靈活，但橫向剛 度差。,縱橫向混合承重：縱橫向梁截面均較大(剛度大)， 整體性能好，采用較多。,11.1.3框架結(jié)構(gòu)的承重方式,橫向承重框架

12、?房屋橫向剛度大，側(cè)移小?橫梁高度大，室內(nèi)有效凈空小?非抗震時使用縱向承重框架?連系梁截面較小，框架梁截面尺寸大，室內(nèi)有效凈空高?對縱向地基不均勻沉降較有利?房屋橫向剛度小，側(cè)移大,橫向框架結(jié)構(gòu)的特點是，主要承重框架是由橫向承重梁與柱構(gòu)成，樓板支承在橫向框架梁上，再由縱向連系梁將橫向框架連接成一個空間結(jié)構(gòu)整體。 在豎向荷載作用下，橫向框架按多層剛架進(jìn)行內(nèi)力分析。 在水平風(fēng)荷載的作用下，

13、僅對橫向框架進(jìn)行內(nèi)力分析；而在水平地震作用下，對其橫向框架和縱向框架都應(yīng)進(jìn)行內(nèi)力分析。,橫向框架承重結(jié)構(gòu)其橫向剛度大、有利于抵抗橫向水平荷載，縱向連系梁較小，利于房屋采光、通風(fēng)。,縱向框架結(jié)構(gòu)的特點是主要承重框架是由縱向承重梁與柱構(gòu)成，樓板支承在縱向框架梁上，再由橫向連系梁將橫向框架連接成一個空間結(jié)構(gòu)整體。,在豎向荷載作用下，縱向框架按多層剛架進(jìn)行內(nèi)力分析。 在水平風(fēng)荷載的作用下，僅對橫向框架進(jìn)行內(nèi)

14、力分析；而在水平地震作用下，對其橫向框架和縱向框架都應(yīng)進(jìn)行內(nèi)力分析。 橫向連系梁較小，利于設(shè)備管線穿行，開間布置靈活，但橫向剛度差。適用范圍于層數(shù)不多的無抗震要求的廠房。,縱橫雙向承重?整體性好，受力好；?適用于整體性要求較高和樓面荷載較大的情況。,11.2截面尺寸和計算簡圖11.2.1構(gòu)件截面尺寸估算一、框架梁的截面尺寸,hb=(1/8—1/18)lb (剛度要求) 　hb≤lbn/4 （避

15、免短梁） 　bb=(1/2—1/4)hb bb≥200mm (構(gòu)造要求) 　bb≥bc/2　式中l(wèi)b、lbn——分別為主梁的計算跨度和凈跨度。 梁高也可以按下列經(jīng)驗公式估算： 兩端無支托的梁，按彎矩（0.6～0.8）M0來估算梁高； 兩端有支托的梁，按彎矩（0.4～0.6）M0來估算梁高。 M0 —— 按簡支梁計算的跨中最大彎矩。 框架結(jié)構(gòu)縱向連系梁截面高度：

16、 可按hb=(1/14—1/18)lb確定(lb為連系梁計算跨度)。,二、框架柱的截面尺寸,①最小構(gòu)造尺寸矩形截面柱：hc/bc≤3；剪跨比≤2；抗震設(shè)計時：bc≥300mm；非抗震設(shè)計時：bc≥250mm；bc=(1/12～1/18)h；hc≥250mm，hc≥(1/15～1/20)h（h為層高）。圓形截面柱：dc≥350mm。②滿足軸壓比限制軸壓比：柱的平均軸向壓應(yīng)力與混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度fc的比值（或指柱考慮地震作用

17、組合的軸壓力設(shè)計值與柱全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值乘積的比值）。,11.2.2計算簡圖的確定,,一、計算單元的確定,橫向框架：一般取中間有代表性的一榀進(jìn)行分析即可；縱向框架：作用于縱向框架上的荷載則各不相同，必要時應(yīng)分別進(jìn)行計算。,二、節(jié)點的簡化,1、梁柱節(jié)點可簡化為： 剛接節(jié)點、鉸接節(jié)點和半鉸節(jié)點現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架——剛接節(jié)點；裝配式框架——鉸接節(jié)點或半鉸節(jié)點（預(yù)埋鋼板在其自身平面外的剛度很小，難以保證結(jié)

18、構(gòu)受力后梁柱間沒有相對轉(zhuǎn)動）；裝配整體式框架——剛接節(jié)點（這種節(jié)點的剛性不如現(xiàn)澆式框架好，節(jié)點處梁端的實際負(fù)彎矩要小于計算值）。,2、框架柱腳支座可分為 固定支座和鉸支座現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱——固定支座；預(yù)制柱杯形基礎(chǔ)——視構(gòu)造措施不同分別簡化為固定支座和鉸支座。,三、跨度與層高的確定,跨度即取柱子軸線之間的距離（當(dāng)上下層柱截面尺寸變化時，一般以最小截面的形心線來確定）。 層高(框架柱的長度)即為相應(yīng)的建筑

19、層高，而底層柱的長度則應(yīng)從基礎(chǔ)頂面算起。,為了簡化計算，還可作如下規(guī)定：1、當(dāng)框架橫梁為坡度i≤1/8的斜梁時，可簡化為水平 直桿。 2、對于不等跨的框架；當(dāng)各跨跨度相差不大于10％ 時，可簡化為等跨框架，計算跨度取原框架各跨跨 度的平均值。3、當(dāng)框架橫梁為有支托的加腋梁時，如Im/I<4或 hm/h<1.6，則可不考慮支托的影響，而簡化為無支 托的等截面梁，Im、hm為支托端最高截面的

20、慣性矩 和高度，I，h為跨中等截面梁的截面慣性矩和高度。,四、樓面與梁的共同作用、框架梁的慣性矩,在框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計算中，現(xiàn)澆樓面可以作為框架梁的有效翼緣，每一側(cè)翼緣的有效寬度可取至板厚度的6倍；裝配整體式視其整體性可取小于或等于6倍；無現(xiàn)澆面層的裝配式樓面，樓面的作用不予考慮。,對現(xiàn)澆樓蓋,中框架取I=2I0，邊框架取I=1.5I0 對裝配整體式樓蓋，中框架取I=1.5I0，邊框架取I=1.2I0； 　這里I0為矩形

21、截面梁的截面慣性矩。 對裝配式樓蓋，則按梁的實際截面計算I。,11.3荷載計算 框架結(jié)構(gòu)上的荷載有豎向荷載和水平荷載。豎向荷載包括結(jié)構(gòu)自重和樓（屋）面活荷載等；水平荷載包括風(fēng)荷載和水平地震作用，一般均簡化為作用于框架梁柱節(jié)點處的水平集中力。11.3.1樓（屋）面活荷載的折減 考慮到作用于多層建筑樓面上的活荷載很少可能出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)值同時布滿樓面的情況，所以可考慮樓面活荷載的折減，具體折減方法為：對于樓

22、面梁，當(dāng)其從屬面積大于25平方米時，折減系數(shù)為0.9；對于墻、柱、基礎(chǔ)，則按下表考慮。,表11.1 活荷載按樓層數(shù)的折減系數(shù),11.3.2 風(fēng)荷載,11.4 框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算方法,豎向荷載作用的內(nèi)力計算——力矩分配法和 分層法等。水平荷載作用下的內(nèi)力計算——反彎點法和

23、 改進(jìn)反彎點法 （D值法）等。,11.4.1力矩分配法 力矩分配法的基本理論基礎(chǔ)是位移法，解題方法采用漸進(jìn)法，適用范圍是無節(jié)點線位移的剛架和連續(xù)梁。計算方法：⑴求出匯交于各節(jié)點每一桿端的內(nèi)力分配系數(shù)和其傳遞系數(shù)；⑵計算各桿端固端彎矩；⑶逐次循環(huán)放松各節(jié)點使彎矩平衡；⑷將各桿固端彎

24、矩與歷次的分配彎矩和傳遞彎矩相加得最后彎矩；⑸校核后作彎矩圖。,11.4.2 豎向荷載作用下的內(nèi)力計算 ——分層法,一、 分層法的基本假定1、豎向荷載作用下，框架的側(cè)移忽略不計；2、每層梁上的荷載對其它層梁的影響不計。二、 計算要點1、用力矩分配法分層計算所得的彎矩為梁的 最后彎矩；2、柱的彎矩為上下兩層計算彎矩相加；3、分層計算時，除低層外，其他層各柱的線剛 度乘以折減系數(shù)0.9，另外，傳遞系數(shù)取1/3

25、。,每層框架梁連同上下層柱作為基本計算單元，柱遠(yuǎn)端按固定端考慮。,三、計算結(jié)果處理,1、彎距計算分配完成后，梁端彎距即為梁的平衡彎 距。柱端彎距取相鄰單元對應(yīng)的柱端彎距之和。 2、一般地，分層計算的結(jié)果，在各節(jié)點上的彎距不 平衡，但誤差不大可不計。如果較大時，可將不 平衡彎距再進(jìn)行一次分配。 3、在豎向荷載作用下，梁端負(fù)彎距較大時，可考慮 塑性內(nèi)力重分布予以降低。 4、為使梁跨中鋼筋不至于過少，保證梁跨中

26、截面有 足夠的承載力，經(jīng)過調(diào)幅后的梁跨中彎距不小于 按簡支梁計算的跨中彎距的50％。 5、梁端彎距調(diào)幅只對豎向荷載進(jìn)行，水平力作用下 的梁端彎距不允許調(diào)幅。,四、分層法的適用范圍1、節(jié)點梁柱線剛度之比 ；2、結(jié)構(gòu)與荷載沿高度均勻。五、分層法的計算步驟1、畫出框架的計算簡圖，標(biāo)明荷載、軸線尺寸、 節(jié)點編號；2、按規(guī)定計算梁柱的線剛度及相對線剛度；3、除底層柱外，其

27、它各層柱的線剛度（或相對 線剛度）應(yīng)乘以折減系數(shù)0.9；,4、計算各節(jié)點處的彎矩分配系數(shù)，用力矩分 配法從上到下分層計算各個計算單元（每 層橫梁及相對應(yīng)的上下柱組成）的桿端彎 矩，計算可從不平衡彎矩較大的節(jié)點開始， 一般每節(jié)點分配1～2次即可；5、疊加有關(guān)桿端彎矩，得出最后彎矩圖，若 節(jié)點彎矩不平衡值較大，可將節(jié)點重新分配 一次，但不進(jìn)行傳遞；6、按靜力平衡條

28、件求出框架的剪力圖和軸力 圖。,11.4.3水平荷載作用下的內(nèi)力計算方法 ——反彎點法,一、 框架在水平荷載作用下的內(nèi)力和位移特點,⑴固定柱角處，線位移和角位移均為零。上部各結(jié)點均有轉(zhuǎn)角；⑵如不考慮梁軸向變形的影響，則上部同層各結(jié)點水平位移相等；⑶每根桿件上均有一零彎矩點，即反彎點。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

29、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,反彎點,,,,,,,,,,,,,,,⑴在各柱的剪力分配時，柱的上下兩端都不發(fā) 生角位移，即梁的線剛度與柱的線剛度之比 為無窮大；⑵在確定柱的反彎點位置時，認(rèn)為除底層外， 各層柱受力后的上下兩端將產(chǎn)生相同的轉(zhuǎn)角。 底層柱的反彎點在2h/3處，上層各柱的反彎 點在h/2

30、處；⑶梁端彎矩可由節(jié)點平衡條件求出。,二、基本假定,三、反彎點法的適用條件,1、梁柱線剛度之比值ib／ic≥5；2、各層結(jié)構(gòu)比較均勻，即各層層高變化不大，梁的線 剛度變化不大。 （求d時兩端固定，反彎點在柱中 點）?！?對于層數(shù)不多的框架，誤差不會很大。但對于高層框架，由于柱截面加大，梁柱相對線剛度比值相應(yīng)減小，反彎點法的誤差較大?！?對于規(guī)則框架，反彎點法十分簡單；對于橫梁不貫通全框架的復(fù)式框架，可引進(jìn)并聯(lián)柱

31、和串聯(lián)柱的概念后，再用反彎點法計算，參見有關(guān)參考文獻(xiàn)。,四、反彎點法計算要點,風(fēng)荷載與地震作用可化為框架節(jié)點上的水平集中力；每層柱的剪力(樓層剪力)按同一層柱的側(cè)移剛度系數(shù)成比例分配；各桿的彎矩圖均為直線，每桿均有一零彎矩點(即反彎點)；確定反彎點高度時假定柱上下節(jié)點轉(zhuǎn)角相等； 確定側(cè)移剛度系數(shù)時，假定結(jié)點轉(zhuǎn)角為0；確定同層各柱剪力分配時，假定橫梁的剛度為無限大，即不考慮橫梁軸向變形的影響，上部同一層的各結(jié)點水平側(cè)移相等。,五

32、、側(cè)移剛度的含義,抗側(cè)剛度：柱端產(chǎn)生相對單位水平位移時，柱內(nèi)所承受的剪力。梁柱線剛度的計算,六、計算柱反彎點處的剪力,求出任一樓層的層總剪力，在該樓層各柱之間的分配。1、框架的層間總剪力Vpj 設(shè)框架結(jié)構(gòu)共有n層，外荷載（Fi）在第j層產(chǎn)生的層間總剪力Vpj為： 式中 Fi——作用在框架第i層節(jié)點處的水平力,2、層間總剪力Vpj在同層各柱間的分配,設(shè)框架共有n層，第j層內(nèi)有m個柱子，各柱剪力為

33、Vjl、Vj2、…、Vji，…， Vjm，根據(jù)層剪力平衡的條件有： 式中：Vji——第j層第i柱所承受的剪力； m——第j層內(nèi)的柱子數(shù)： dji——第j層第i柱的側(cè)移剛度； VPj——第j層的層剪力。,七、計算柱端彎矩,各柱端彎矩由該柱剪力和反彎點高度計算。 上部各層柱：上下端的彎矩相等，即： Mji上=Mji下=Vjihj/2 （j=2,3,…,n

34、；i=1,2,…,m） 底層柱：上端彎矩 M1i上=V1ih1/3 下端彎矩 M1i下=2V1ih1/3 （i=1,2, …,m）,八、計算梁端彎矩,梁端彎矩可由節(jié)點平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件求得。1、邊節(jié)點: Mj=Mj上+Mj下 2、中間節(jié)點：,九、求其它內(nèi)力,1、由梁兩端的彎矩，根據(jù)梁的平衡條件，可求出梁的剪力；2、由梁的剪力，根據(jù)結(jié)點的平衡條件

35、，可求出柱的軸力。小結(jié)：歸納起來，反彎點法的計算步驟如下： (1)多層多跨框架在水平荷載作用下，當(dāng)(ib／ic≥5)時，可采用反彎點法計算桿件內(nèi)力。 (2)計算各柱側(cè)移剛度；并按柱側(cè)移剛度把層間總剪力分配到每個柱。 (3)根據(jù)各柱分配到的剪力及反彎點位置，計算柱端彎矩。(4)根據(jù)結(jié)點平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件計算梁端彎矩。,11.4.4改進(jìn)反彎點法 ——D 值法,反彎點法在考慮柱側(cè)移剛度d時，假設(shè)橫梁的線剛度無窮大（結(jié)點轉(zhuǎn)角為

36、0），對于層數(shù)較多的框架，梁柱相對線剛度比較接近，甚至有時柱的線剛度反而比梁大。反彎點法計算反彎點高度y時，假設(shè)柱上下結(jié)點轉(zhuǎn)角相等，這樣誤差也較大。1933年日本武藤清提出了①修正柱的側(cè)移剛度和②調(diào)整反彎點高度的方法。修正后的柱側(cè)移剛度用D表示，故稱為D值法。D值法也要解決兩個主要問題：確定柱側(cè)移剛度和反彎點高度。,一、修正后柱側(cè)移剛度D值的計算,1、影響柱側(cè)移剛度的因素柱本身的線剛度ic；結(jié)點約束（上、下層橫梁的剛度ib）；

37、樓層位置（剪力及分布）。2、基本假定（對圖中12柱）(1)柱12及與其上下相鄰的柱的線剛度均為ic；(2)柱12及與其上下相鄰的柱的層間位移相等即δ1=δ2=δ3=δ；(3)各層梁柱結(jié)點轉(zhuǎn)角相等，即： θ1=θ2=θ3；(4)與柱12相交的橫梁線剛度分別為i1, i2。,3、柱側(cè)移剛度D值柱的側(cè)移剛度，定義與d值相同，但D值與位移δ和轉(zhuǎn)角θ均有關(guān)。 由：α— 柱側(cè)移剛度修正系數(shù)，反映梁柱剛度比對

38、柱側(cè)　　　移剛度的影響。,,,二、柱反彎點處的剪力,,,,有了D值以后，與反彎點法類似，假定同一樓層各柱的側(cè)移相等，可得各柱的剪力：,,三、確定柱反彎點高度比,1、影響柱反彎點高度的主要因素是柱上下端的約束條件。①當(dāng)兩端固定或兩端轉(zhuǎn)角完全相等時，反彎點在中點（θj-1＝θj，Mj-1＝Mj）。②兩端約束剛度不相同時，兩端轉(zhuǎn)角也不相 等，θj≠θj-i，反彎點移向轉(zhuǎn)角較大的一 端，也就是移向約束剛度較小的端。③當(dāng)一端

39、為鉸結(jié)時(支承轉(zhuǎn)動剛度為0)，彎矩 為0，即反彎點與該端鉸重合。,2、柱反彎點位置確定,反彎點高度比γ —— 反彎點到柱下端距離與柱全高的比值。 ①柱標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比γ0γ0 —— 標(biāo)準(zhǔn)框架（各層等高、各跨相等、各層梁和柱線剛度不變的多層框架）在水平荷載作用下求得的反彎點高度比。標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比的值γ0已制成表格。根據(jù)框架總層數(shù)n及該層所在樓層j以及梁柱線剛度比K值，可從表中查得標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比γ0。,②上下梁剛度變化的影

40、響——修正值γ1,當(dāng)某柱的上梁與下梁的剛度不等，反彎點位置有變化，應(yīng)將γ0加以修正，修正值為γ1。當(dāng)i1+i2＜i3+i4時，令αl=(i1+i2)／(i3+i4) ＜ 1，根據(jù)α1和K值查出γ1，這時反彎點應(yīng)向上移，γl取正值。當(dāng)i1+i2＞i3+i4時，令α1＝(i3+i4)／(i1+i2)，仍由α1和K值從附表21中查出γ1，這時反彎點應(yīng)向下移，γl取負(fù)值。對于底層柱，不考慮γ1修正值。,,③上下層高度變化的影響——修正值γ

41、2和γ3,層高有變化時，反彎點也有移動。令上層層 高和本層層高之比h上／h=α2，由α2、K可查 得修正值γ2。當(dāng)α2＞1時，γ2為正值，反彎 點向上移。當(dāng)α2＜1時，γ2為負(fù)值，反彎點 向下移。令下層層高和本層層高之比h下／h＝α3，由 α3 、K可查修正值γ3。當(dāng)α3＞1時，γ2為負(fù) 值，反彎點向下移。當(dāng)α3＜1時，γ2為正 值，反彎點向上移。,④修正后柱的反彎點高度比γ,各層柱的反彎點高度比由下式計

42、算： γ=γ0+γ1+γ2+γ3 各層柱的反彎點高度為：　　　　 y=γh=(γ0+γ1+γ2+γ3)h柱反彎點位置及剪力確定后，其余計算與反彎點法相同。,橫梁不貫通的框架內(nèi)力的計算,① D值計算及剪力分配,柱AF（最下層）：,柱DG（一般層）：,柱EH（一般層）：,柱BD（最下層）：,柱CE（最下層）：,D值計算及剪力分配,柱DG、EH并聯(lián)得,柱DB、EC并聯(lián)得,串聯(lián)得,

43、剪力分配,剛架BGHC分配到的剪力為0.87P，故有,② 反彎點高度,③ 彎矩計算及彎矩圖,D,B,C,F,A,G,H,E,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,0.41,0.41,0.32,0.64,0.96,0.50,1.06,1.06,0.51,0.71,1.22,0.71,0.46,1.17,0.58,彎矩圖,11.5 水平荷載作用下側(cè)移的近似計算方法,一根懸臂柱在均布荷載作用下，由彎矩作用和剪力作用引起的變形曲線形

44、狀不同。 由剪力引起的變形 —— 剪切型：愈到底層，相鄰兩點間的相對變形愈大，當(dāng)q向右時，曲線凹向左。 由彎矩引起的變形 —— 彎曲型：愈到頂層，相鄰兩點間的相對變形愈大，當(dāng)q向右時，曲線凹向右。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,由剪力引起的變形（剪切型）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,由彎矩引起的變形（彎曲型）,11.5.1框架的變形特點,1、梁柱桿件彎曲產(chǎn)生的

45、側(cè)移，與懸臂柱剪切變形的曲線形狀相似——稱為剪切型變形曲線。2、柱軸向變形形成的側(cè)移曲線，與懸臂柱彎曲變形形 狀相似——稱為彎曲型變形曲線。 框架的總變形由剪切變形和彎曲變形兩部分組成；在層數(shù)不多的框架中，柱軸向變形引起的側(cè)移很小，?？珊雎?；在高度較大的框架中，柱軸向力加大，柱軸向變形引起的側(cè)移不能忽略；二者疊加以后的側(cè)移曲線仍以剪切型為主。,11.5.2框架變形的計算,一、梁柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移 用D值法計

46、算側(cè)移 框架某層側(cè)移剛度的定義是單位層間側(cè)移所需的層剪力；當(dāng)已知框架結(jié)構(gòu)第j層所有柱的Dij值及層剪力Vpj后，可得近似計算層間側(cè)移的公式： 各層側(cè)移絕對值是該層以下各層層間側(cè)移之和。頂點側(cè)移即所有層(n層)層間側(cè)移之總和。,,,,二、柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移,一般當(dāng)H＞50m或H/B＞4時，要計算柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移。一般框架在水平荷載作用下，只有兩根邊柱軸力(一拉一壓)較大，中柱軸力很小。,11.6.1控制截面

47、及最不利內(nèi)力類型,一、梁 兩端支座截面最大負(fù)彎矩及最大剪力；在水平荷載作用下，端截面還有正彎矩；組合前應(yīng)經(jīng)過換算求得柱邊截面的彎矩和剪力。,11.6框架的內(nèi)力組合,跨中截面——最大正彎矩。,二、柱 控制截面為上、下兩個端截面， 柱子多設(shè)計成對稱配筋。要考慮下述四種可能組合：(1) |M|max及相應(yīng)的N； (2) Nmax及相應(yīng)的M；(3) Nmin及相應(yīng)的M。(4) |M|比較大(不是絕對最大)

48、，但N比較小或N比較大 （不是絕對最小或絕對最大）。 柱子還要組合最大剪力Vmax。,11.6.2豎向活荷載的最不利布置,計算機(jī)計算逐層逐跨單獨布置。 簡化計算活荷載一次性布置，即滿布計算內(nèi)力，為了安全起見，可以把框架梁的彎矩乘以1.1—1.2的放大系數(shù)?；詈奢d分跨布置。,由彈性靜力計算得到的內(nèi)力需要先進(jìn)行局部調(diào)整，然后進(jìn)行內(nèi)力組合。豎向荷載下框架梁彎矩塑性調(diào)幅1、降低支座負(fù)彎矩，以減少配筋面積。對于現(xiàn)澆框架，0

49、.8～0.9（調(diào)幅系數(shù)）；對于裝配整體式框架，支座彎矩乘0.7～0.8（鋼筋焊接或接縫不密實等原因，節(jié)點可能產(chǎn)生變形。根據(jù)實測結(jié)果可知，節(jié)點變形會使梁端彎矩較彈性計算值減小約10％，再考慮梁端允許出現(xiàn)塑性鉸）。,11.6.3內(nèi)力調(diào)整,跨中彎矩乘以1.1～1.2增大系數(shù)；調(diào)幅后各彎矩滿足以下要求：M?0≥0.5M

50、 0.5(M?1+M?2)+M?0≥M M?為調(diào)整后的彎矩；M為按簡支計算的該梁跨中彎矩。,11.7框架梁、柱的截面配筋及構(gòu)造要求,11.7.1框架橫梁 現(xiàn)澆框架橫梁正截面及斜截面的配筋，按受彎構(gòu)件進(jìn)行計算?？v向鋼筋的彎起和切斷位置，按彎矩包絡(luò)圖確定。但當(dāng)q/g≦3或考慮塑性內(nèi)力重分布對支座彎矩進(jìn)行調(diào)幅時，其彎起和切斷位置與梁板結(jié)

51、構(gòu)相同?？拐鹪O(shè)計不宜設(shè)彎起筋，梁的下部縱筋一般不在跨中截斷。,11.7.2框架柱 框架柱屬于偏心受壓構(gòu)件，一般采用對稱配筋。中柱一般按單向偏心受壓構(gòu)件計算，還應(yīng)考慮在平面外按軸心受壓柱驗算；邊柱一般按雙向偏心受壓考慮。此外還應(yīng)進(jìn)行斜截面抗剪承載力計算。若偏心距eo>0.55ho時，還應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度計算。,11.7.3一般構(gòu)造要求,一、混凝土的強(qiáng)度等級 混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C15；當(dāng)采用HRB335級

52、鋼筋時，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C20；當(dāng)采用HRB400和RRB400鋼筋以及對承受重復(fù)荷載作用的構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級不得低于C20。對于一級抗震等級的框架梁、柱、節(jié)點不應(yīng)低于C30 ；按二、三、四級抗震等級設(shè)計時，其混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于C20；對剪力墻，其混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于C20。,設(shè)防烈度為8度時，混凝土強(qiáng)度等級不宜超過C70；設(shè)防烈度為9度時，不宜超過C60 。二、鋼筋 普通縱向受力鋼筋宜選用HRB400級

53、、HRB335級鋼筋；箍筋宜選用HRB335級、HPB300級鋼筋。,11.7.4連接構(gòu)造配筋,構(gòu)件連接是框架設(shè)計的一個重要部分?？蚣艿倪B接構(gòu)造，包括梁與柱、柱與柱、柱與基礎(chǔ)的配筋構(gòu)造。一、梁與柱的連接構(gòu)造⑴中間層中節(jié)點 框架中間節(jié)點梁上部縱筋應(yīng)貫穿中間節(jié)點，該鋼筋自柱邊伸向跨中的截斷位置應(yīng)根據(jù)梁端負(fù)彎矩確定。梁下部縱筋的錨固要求：當(dāng)計算中不利用其下部鋼筋強(qiáng)度時，錨固長度可按簡支梁V>0.7ftbho的

54、情況采用，否則，其下部縱筋應(yīng)伸入節(jié)點內(nèi)錨固，見下圖。,⑵中間層端節(jié)點 框架中間層端節(jié)點應(yīng)將梁的上部縱筋伸至節(jié)點外邊并向下彎折，如下圖所示。當(dāng)柱截面尺寸足夠時，框架梁的上部縱筋可采用直線方式伸入節(jié)點。梁下部縱筋在端節(jié)點的錨固要求與中間節(jié)點相同。 框架柱縱筋應(yīng)貫穿中間層中節(jié)點和端節(jié)點。柱縱筋接頭位置應(yīng)盡量選擇在層高中間和彎矩較小的區(qū)域。,⑶頂層中節(jié)點 頂層柱的縱筋在節(jié)點內(nèi)錨固。,⑷頂層

55、端節(jié)點,二、柱與柱連接構(gòu)造 上下柱的鋼筋宜采用焊接，也可采用搭接（d≤22mm時）。一般在樓板面（對現(xiàn)澆樓板）或梁頂面（對裝配式樓板）設(shè)施工縫。下柱鋼筋伸出搭接長度lb：當(dāng)偏心距eo≤0.2h時，按受壓鋼筋取用，當(dāng)eo> 0.2h時，按受拉鋼筋取用。在搭接長度范圍內(nèi)的箍筋應(yīng)滿足搭接處箍筋要求。柱縱筋根數(shù)不同時，接頭位置不同。,下注伸入上柱搭接鋼筋的根數(shù)及直徑應(yīng)滿足上柱要求，當(dāng)上下柱鋼筋直徑不同時，搭接

56、長度應(yīng)按上柱計算；當(dāng)上下柱截面不同時，按下圖選擇。,11.8鋼筋混凝土框架的抗震設(shè)計,11.8.1框架結(jié)構(gòu)的震害一、鋼筋混凝土柱破壞形式⑴柱端彎剪破壞：柱上、下端出現(xiàn)水平、斜裂縫，混凝土剝落，箍筋外鼓崩斷，柱筋屈曲，柱端形成塑性餃。⑵柱身剪切破壞：柱出現(xiàn)交叉或S形裂縫，箍筋屈服。⑶角柱破壞：由于受彎、剪、扭共同作用，柱身錯動，鋼筋由柱內(nèi)撥出，震害重。,⑷短柱破壞：短柱剛度大，易產(chǎn)生剪切破壞。⑸柱破壞的原因：抗彎和抗

57、剪承載力不足；箍筋太稀，對混凝土約束很差；在壓、彎、剪作用下，柱的截面承載力達(dá)到極限。二、梁破壞形式 ⑴地震作用下，梁端縱向鋼筋屈服，出現(xiàn)上下貫通的 垂直裂縫和交叉斜裂縫。梁負(fù)彎矩鋼筋切斷處由于抗彎能力削弱也容易產(chǎn)生裂縫，造成梁剪切破壞。,⑵梁剪切破壞的主要原因：梁端屈服后產(chǎn)生的剪力較大；而其箍筋較稀；反復(fù)荷載作用下混凝土抗剪強(qiáng)度降低。三、梁柱節(jié)點破壞形式⑴節(jié)點核心區(qū)剪切破壞：產(chǎn)生對角方向的斜裂縫或交叉斜裂縫，混凝土剪

58、碎剝落；箍筋很少或沒箍筋時，柱縱向鋼筋壓曲外鼓。⑵梁筋錨固破壞：梁縱向鋼筋錨固長度不足，從節(jié)點內(nèi)拔出，將混凝土拉裂。⑶節(jié)點連接破壞：裝配式框架構(gòu)件連接處容易發(fā)生坡口焊接鋼筋拉斷。預(yù)制構(gòu)件接縫處后澆混凝土開裂或散落。,⑷節(jié)點破壞的主要原因：節(jié)點的受剪承載力不足； 箍筋太少；梁筋錨固長度不夠；施工質(zhì)量差。四、框架填充墻破壞形式⑴嵌砌磚填充墻容易產(chǎn)生斜裂縫，特殊部位的墻體破壞會更加嚴(yán)重。烈度較高時墻體容易倒塌。由于框架變形屬剪切型

59、，下部層間位移大，填充墻震害呈現(xiàn)“下重上輕”的現(xiàn)象。⑵填充墻破壞的主要原因：墻體受剪承載力低，變形能力??；墻體與框架缺乏有效的拉結(jié)。五、鋼筋的搭接不合理，造成搭接處破壞,11.8.2框架抗震設(shè)計的一般規(guī)定,一、抗震結(jié)構(gòu)的多道抗震設(shè)防 結(jié)構(gòu)多道抗震設(shè)防的概念，一是要求結(jié)構(gòu)具有良好的吸能和耗能能力，二是要求結(jié)構(gòu)具有盡可能多的贅余度。結(jié)構(gòu)的吸能和耗能能力，主要依靠結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在預(yù)定部位產(chǎn)生塑性鉸，一般來說，靜不定的

60、次數(shù)越高，對結(jié)構(gòu)的抗震越有利，這要求在結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位設(shè)置一系列容許發(fā)生的屈服區(qū)，使這些并不危險的部位有意識地首先形成塑性鉸或塑性區(qū)，或發(fā)生可以修復(fù)的破壞，從而使主要的承重構(gòu)件得到很大程度的保護(hù)。,二、結(jié)構(gòu)布置原則 框架結(jié)構(gòu)的平面布置和沿高度方向的布置原則應(yīng)符合“規(guī)則結(jié)構(gòu)”的規(guī)定?？蚣軕?yīng)雙向設(shè)置，梁中線與柱中線之間的偏心距不宜大于柱寬的l/4；框架單獨柱基有下列情況之一時，宜沿兩個主軸方向設(shè)置基礎(chǔ)連系梁：①一級

61、框架和Ⅳ類場地的二級框架；②各柱基承受的重力荷載代表值相差較大；③基礎(chǔ)埋置較深或埋深差別較大；④樁基承臺之間；⑤地基主要受力層范圍內(nèi)有液化土層、軟弱粘性土層和嚴(yán)重不均勻土層。,框架結(jié)構(gòu)中的填充墻在平面和豎向宜均勻?qū)ΨQ布置，砌體填充墻宜與柱脫開或采用柔性連接。砌體砂漿強(qiáng)度等級不低于M5，墻頂與框架梁密切結(jié)合，沿框架柱全高每隔500mm設(shè)2Ф6拉筋，其深入墻內(nèi)的長度不小于墻長的1/5且不小于700mm（6、7度時）或沿墻

62、全長貫通（ 8、9度時）.墻長大于5m時，墻頂與梁宜有拉接，墻長超過層高兩倍時，宜設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱；墻高超過4m時，墻體半高宜設(shè)置與柱連接且沿墻全長貫通的鋼筋混凝土水平系梁。,三、截面尺寸選擇,⑴梁的截面尺寸 梁的截面寬度不宜小于200mm；截面高寬比不宜大于4；凈跨與截面高度之比不宜小于4。⑵柱的截面尺寸 柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm；圓柱直徑不宜小于350mm；截面長邊與短

63、的邊長比不宜大于3；剪跨比宜大于2。 柱的截面尺寸需滿足柱的軸壓比的要求。（軸壓比是指柱組合的軸壓力設(shè)計值N與柱的全截面面積A和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fc的乘積的比值，即 uN = N / fc A 。抗震等級為一級時不超過0.7，二級不超過0.8，三級不超過0.9。,11.8.3抗震框架的一般設(shè)計原則,一、強(qiáng)柱弱梁原則 梁端受拉鋼筋的屈服先于柱端受拉鋼筋的屈服。二、強(qiáng)剪弱彎原則

64、 構(gòu)件的抗剪承載能力應(yīng)高于該構(gòu)件的抗彎承載能力。三、強(qiáng)節(jié)點、強(qiáng)錨固原則 強(qiáng)節(jié)點——抗剪驗算，在節(jié)點區(qū)配置足夠的箍筋， 并保證混凝土的強(qiáng)度及密實性。 強(qiáng)錨固——處理好縱向鋼筋在節(jié)點區(qū)的錨固構(gòu)造。,11.8.4地震作用計算,多層框架結(jié)構(gòu)在一般情況下應(yīng)沿兩個主軸方向分布考慮水平地震作用，各方向的水平地震作用應(yīng)全部由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。 對高度不超過40m，以剪切變形為主，且剛度

65、與質(zhì)量沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法計算水平地震作用。,,采用D值法計算框架內(nèi)力和側(cè)移。,,11.8.5框架截面抗震驗算,一、框架梁1、框架梁的正截面受彎承載力計算⑴抗震設(shè)計中的正截面承載力計算直接采用靜載作用下的承載力計算公式： ME ? MuE/ ? RE=Mu/ ? RE （或? RE ME ? Mu）⑵除按計算確定外，框架梁梁端截面的底部和頂部縱向受力鋼筋截面面積的比

66、值需滿足下列要求： 一級抗震等級 As底/As≥0.5； 二、三級抗震等級 As底/As≥0.3。 ∴ 框架梁兩端（支座截面）必須是雙筋截面。⑶為保證結(jié)構(gòu)延性，一級抗震等級，x/ho≤0.25，二、三級抗震等級，x/ho≤0.35；且梁端縱向受拉鋼筋配筋率不應(yīng)大于2.5%。,,2、框架梁斜截面受剪承載力計算(1)抗震設(shè)計中采用與非抗震設(shè)計中不同的斜截面受剪 承載力計算公式（R=

67、Vu=Vc+Vs，RE=VuE=0.6Vc+Vs) 即： Vb?VuE/?RE=（0.6Vc+Vs)/?RE 或 ?REVb?(0.6Vc+Vs)(2)承載力計算（抗震設(shè)計） 一般框架梁： ?REVb≤ 0.42ftbh0+1.25fyvAsvh0/s 集中荷載作用下(包括有多種荷載，其中集中荷載對節(jié)點邊緣產(chǎn)生的剪力值占總剪力值的75%以上的情況)的框架梁：

68、 ?REVb≤ 1.05ftbh0/(?+1)+fyvAsvh0/s,梁端剪力設(shè)計值應(yīng)根據(jù)強(qiáng)剪弱彎的原則加以調(diào)整，對以、二、三級抗震等級分別取 1.3、1.2和1.1的梁端剪力增大系數(shù)。 為防止在箍筋為充分發(fā)揮作用前混凝土過早壓碎，必須限制梁的截面尺寸。當(dāng)跨高比大于2.5時，應(yīng)符合下式要求 Vb≤0.20fcβcbho/ ?RE,二、框架柱 1、柱的