混凝土结构设计框架结构部分优秀PPT.ppt

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1、混凝土结构设计框架结构部分你现在浏览的是第一页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构第第4 4章章 内容要点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：主要内容：主要内容：主要内容：重点：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，值法你现在浏览的是第二页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.14.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置 1 1结构组成及特点结构组成及特点框架结构（框架结构（frame structurefram

2、e structure）由梁、柱构件通过节点连接构成，如整幢房）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。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框架结构平面布置和剖面示意图你现在浏览的是第三页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.14.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置按施工方法不同，框架结构可分为按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式现浇式、装配式和和装配整体式装配整体式三种。三种。（1 1）框架结构的受力特点）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

3、内力和变形。框架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；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，整当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要

4、表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。体弯曲变形的影响很小。你现在浏览的是第四页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.14.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置框架结构的侧移框架结构的侧移你现在浏览的是第五页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.14.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置（2 2）框架结构体系的优缺点）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；可按需要做成小房间；建筑立面容易处理；结构自重较轻；建筑立面容易处理；结构自重较轻；计算理论比

5、较成熟；计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较低。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。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。因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比。你现在浏览的是第六页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.14.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置2 2结构布置（结构布置

6、（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，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。施工简单。民用建筑柱网布置民用建筑柱网布置你现在浏览的是第七页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.14.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置框架结构的承重方案框架结构的承重方案 1 1）横向框架承重横向框架承重。主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置。主梁

7、沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置。2 2）纵向框架承重纵向框架承重。主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置。主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置。3 3）纵、横向框架承重纵、横向框架承重。房屋的纵、横向都布置承重框架房屋的纵、横向都布置承重框架 ，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼 盖。盖。你现在浏览的是第八页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.14.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置框架结构的承重方案框架结构的承重方案你现在浏览的是第九页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.14.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置梁端

8、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，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：你现在浏览的是第十页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.14.1结结构构组组成和成和结结构布置构布置 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：宜按

9、下列规定取值：当当x=0时，时，bj按下式计算：按下式计算：当当x0时，时，bj取下列二式计算的较大值：取下列二式计算的较大值：且应满足且应满足bj bb+0.5hc，其中，其中hc为柱截面高度。为柱截面高度。bj bb+bxbj bb+bx+x bj bb+2x你现在浏览的是第十一页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.2 4.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载1 框架结构的计算简图及荷载框架结构的计算简图及荷载 梁、柱截面尺寸梁、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，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

10、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。寸是否合适。梁截面尺寸确定梁截面尺寸确定 框架结构中框架梁的截面高度框架结构中框架梁的截面高度hb可根据梁的计算跨度可根据梁的计算跨度lb、活荷载大等，按、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，确定。为了防止梁发生剪切脆性破坏，hb不宜大于不宜大于1/4净跨。主梁截面净跨。主梁截面宽度可取宽度可取bb=(1/31/2)hb，且不宜小于，且不宜小于200mm。为了保证梁的侧向稳定性，梁截面的高。为了保

11、证梁的侧向稳定性，梁截面的高宽比（宽比（hb/bb）不宜大于）不宜大于4。你现在浏览的是第十二页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构为了降低楼层高度，为了降低楼层高度，可将梁设计成宽可将梁设计成宽度较大而高度较小的度较大而高度较小的扁梁，扁梁的截面高扁梁，扁梁的截面高度可按度可按(1/181/15)lb估算。扁梁的截面宽估算。扁梁的截面宽度度b（肋宽）与其高（肋宽）与其高度度h的比值的比值b/h不宜超不宜超过过3。加腋梁加腋梁梁截面惯性矩梁截面惯性矩4.2 4.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载你现在浏览的是第十三页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.2 4.

12、2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载 柱截面尺寸柱截面尺寸 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。即式中式中 Ac为柱截面面积；为柱截面面积；N为柱所承受的轴向压力设计值；为柱所承受的轴向压力设计值；Nv为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；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，荷载的荷载分项系数平

13、均值；重力荷载标准值可根据实际荷载取值，也可近似按（也可近似按（1214）kN/m2计算；计算；fc为混凝土轴心抗压强度设计值。为混凝土轴心抗压强度设计值。Ac (1.11.2)N/fc N=1.25Nv你现在浏览的是第十四页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.2 4.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载框架柱的截面宽度和高度均不宜小于框架柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm，圆柱截面直经，圆柱截面直经不宜小于不宜小于350mm，柱截面高宽比不宜大于，柱截面高宽比不宜大于3。为避免柱产生剪切破。为避免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于坏，柱净高与截面长边之比

14、宜大于4，或柱的剪跨比宜大于，或柱的剪跨比宜大于2。梁截面惯性矩梁截面惯性矩 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框架梁的翼缘，每一侧翼缘的有效宽度可取至板厚的6倍；倍；装配整体式楼面视其整体性可取等于或小于装配整体式楼面视其整体性可取等于或小于6倍；无现浇面层倍；无现浇面层的装配式楼面，楼板的作用不予考虑。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设计中，为简化计算，也可按下式近似确定梁截面惯性矩I：你现在浏览的是第十五页，共62页第第4 4章章

15、 框架结构框架结构4.2 4.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载2框架结构的计算简图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框架结构的计算单元及计算模型你现在浏览的是第十六页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.2 4.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载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。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，

16、每榀平面框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。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

17、向框架共用承担。传递，这时竖向荷载通常由纵、横向框架共用承担。你现在浏览的是第十七页，共62页第第4 4章章 框架结构框架结构4.2 4.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载框架结构计算简图框架结构计算简图你现在浏览的是第十八页，共62页第章第章 框架结构框架结构4.2 4.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载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（节点（beam-column joints）表示，梁或柱的长度用节点间的距离表示，由）表示，梁或柱的长度用节点间的距离表示，由

18、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很大的

19、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刚度的2倍时，可取至地下室结构的顶板处。倍时，可取至地下室结构的顶板处。你现在浏览的是第十九页，共62页第章第章 框架结构框架结构4.2 4.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载在实际工程中，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、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

20、取近似方法，即将顶层柱的形心线作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。内力分析。你现在浏览的是第

21、二十页，共62页第章第章 框架结构框架结构4.2 4.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载变截面柱框架结构的计算简图变截面柱框架结构的计算简图你现在浏览的是第二十一页，共62页第章第章 框架结构框架结构4.2 4.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载装配式框架的铰节点装配式框架的铰节点框架柱与基础的连接框架柱与基础的连接你现在浏览的是第二十二页，共62页第章第章 框架结构框架结构4.2 4.2 框架框架结结构的构的计计算算简图简图及荷及荷载载框架结构上的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作用在多、高层建筑

22、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（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（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）标准值，且是以楼板

23、的等效均布活荷载作为楼面活荷载。均布活荷载作为楼面活荷载。风荷载风荷载 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（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，）计算，对于多、高层框架结构房屋，式中的计算参数应按规定对于多、高层框架结构房屋，式中的计算参数应按规定采用。采用。你现在浏览的是第二十三页，共62页第章第章 框架结构框架结构4.3 4.3 竖竖向荷向荷载载作用下框架作用下框架结结构内力的近似构内力的近似计计算算1竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算在竖向荷载（在竖向荷载（vertical load）作用下，多、高层框架结构的内力可）作

24、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。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：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；）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）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

25、忽略不计。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。荷载对下部各层柱的轴力均有较大影响，不能忽略。你现在浏览的是第二十四页，共62页第章第章 框架结构框架结构竖向荷载作用下分层计算示意图竖向荷载作用下分层计算示意图4.3 4.3 竖竖向荷向荷载载作用下框架作用下框架结结构内力的近似构内力的近似计计算算你现在浏览的是第二十五页，共62页第章第章 框架结构框架结构4.3 4.3 竖竖向荷向荷载载作用下框架作用下框架结结构内力的近似构内力的近似计计算

26、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，）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，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）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本层梁

27、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。相同。你现在浏览的是第二十六页，共62页第章第章 框架结构框架结构4.3 4.3 竖竖向荷向荷载载作用下框架作用下框架结结构内力的近似构内力的近似计计算算（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，）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端的最终弯矩值需将上、

28、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。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递系数均取1/2，其他各层柱的传递系数改用，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

29、条件计算梁端剪力及梁跨中弯矩；）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。剪力，即得柱的轴力。你现在浏览的是第二十七页，共62页第章第章 框架结构框架结构弯矩二次分配法弯矩二次分配法具体计算步骤：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）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。各跨梁的固端弯矩。（2）计算框架各节点的不平衡弯矩，并

30、对所有节点的不平衡弯矩同时进行）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）。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）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，）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。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。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（）将各杆端的固端弯矩（f

31、ixed-end moment）、分配弯矩和传递弯矩叠）、分配弯矩和传递弯矩叠加，即得各杆端弯矩。加，即得各杆端弯矩。4.3 4.3 竖竖向荷向荷载载作用下框架作用下框架结结构内力的近似构内力的近似计计算算你现在浏览的是第二十八页，共62页第章第章 框架结构框架结构系数法（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，

32、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。出框架梁、柱各控制截面内力。此法是统一建筑规范（此法是统一建筑规范（Uniform Building Code）中介绍的方法，）中介绍的方法，在国际上被广泛采用。在国际上被广泛采用。4.3 4.3 竖竖向荷向荷载载作用下框架作用下框架结结构内力的近似构内力的近似计计算算你现在浏览的是第二十九页，共62页第章第章 框架结构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

33、算，常用的近似算法有迭代法、反弯点法、有迭代法、反弯点法、D值法和门架法等。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水平荷载作用下框架结构的受力及变形特点2 2D D值法值法（1）层间剪力在各柱间的分配）层间剪力在各柱间的分配该式即为层间剪力该式即为层间剪力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。成比例。4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你

34、现在浏览的是第三十页，共62页第章第章 框架结构框架结构框架第框架第2层脱离体图层脱离体图（2）框架柱的侧向刚度）框架柱的侧向刚度D值：一般规则框架中的柱值：一般规则框架中的柱4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第三十一页，共62页第章第章 框架结构框架结构框架柱侧向刚度计算公式框架柱侧向刚度计算公式4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第三十二页，共62页第章第章 框架结构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称为柱的侧

35、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。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，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。越小，柱的侧向刚度越大。现讨论底层柱的现讨论底层柱的D值。值。同理，当底层柱的下端为铰接时，可得同理，当底层柱的下端为铰接时，可得 4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第三十三页，共62页第章第章 框架结构框架结构底层柱底层柱D值计算

36、图式值计算图式4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第三十四页，共62页第章第章 框架结构框架结构4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第三十五页，共62页第章第章 框架结构框架结构柱高不等及有夹层的柱柱高不等及有夹层的柱 不等高柱不等高柱夹层柱夹层柱4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第三十六页，共62页第章第章 框架结构框架结构柱的反弯点高度y yh h框架各柱的

37、反弯点高度比框架各柱的反弯点高度比y可用下式表示：可用下式表示：式中：式中：yn表示标准反弯点高度比；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；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。表示上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值。反弯点高度示意图反弯点高度示意图4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算y=yn+y1+y2+y3你现在浏览的是第三十七页，共62页第章第章 框架结构框架结构（1）标准反弯点高度比）标准反弯点高度比yn。yn是指规

38、则框架的反弯点高度比。是指规则框架的反弯点高度比。标准反弯点位置简化求解标准反弯点位置简化求解4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第三十八页，共62页第章第章 框架结构框架结构4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第三十九页，共62页第章第章 框架结构框架结构梁刚度变化时反弯点的修正梁刚度变化时反弯点的修正4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第四十页，共62页第章第

39、章 框架结构框架结构4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第四十一页，共62页第四章第四章 框架结构框架结构3 3反弯点法反弯点法 由上述分析可见，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，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。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

40、很多时（例如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），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。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，可得值法的公

41、式，可得=1。因此，。因此，由式可得反弯点法的柱侧向刚度，并用由式可得反弯点法的柱侧向刚度，并用D0表示为：表示为：4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第四十二页，共62页第章第章 框架结构框架结构同样，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（弯点均在柱中点（h h/2/2）；底层柱由于实际是下端固定，柱上端的约束刚）；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，一般取离柱下端度相对较小，因此反弯点向上移

42、动，一般取离柱下端2/32/3柱高处为反弯点柱高处为反弯点位置，即取位置，即取y yh h=用反弯点法计算框架结构内力的要点与用反弯点法计算框架结构内力的要点与D值法相同。值法相同。4 4框架结构侧移的近似计算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（水平荷载作用下框架结构的侧移（lateral displacement）如图所示，）如图所示，它可以看作由梁、柱弯曲变形（它可以看作由梁、柱弯曲变形（flexural deformation）引起的侧移和由）引起的侧移和由柱轴向变形（柱轴向变形（axial deformation）引起的侧移的叠加。前者是由水平荷）引起的侧移的叠加。前者

43、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。起的。4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第四十三页，共62页第章第章 框架结构框架结构框架剪切变形框架剪切变形（1）梁、柱弯曲变形引起的侧移）梁、柱弯曲变形引起的侧移 4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第四十四页，共62页第四章第四章 框架结构框架结构（2）柱轴向变形引起的侧移）柱轴向变形引起的侧移框架

44、弯曲变形框架弯曲变形4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算你现在浏览的是第四十五页，共62页第章第章 框架结构框架结构5 5框架结构的水平位移控制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，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。刚度宜合适，一般以使结构满足层间位移限值为宜。我

45、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宜小于其限值宜小于其限值u/h，即：，即：u/h表示层间位移角限值，对框架结构取表示层间位移角限值，对框架结构取1/550；h为层高。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，各作用分项系时，各作用分项系数均应采用数均应采用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，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。以楼

46、层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。4.4 4.4 水平荷水平荷载载作用下框架作用下框架结结构内力和构内力和侧侧移的近似移的近似计计算算u/h u/h 你现在浏览的是第四十六页，共62页第章第章 框架结构框架结构4.5 4.5 荷荷载载效效应组应组合和构件合和构件设计设计1荷载效应组合荷载效应组合（1）控制截面及最不利内力）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：框架柱控制截面最不利内力组合一般有以下几种：1）|M|max及相应的及相应的N和和V；2）|N|max及相应的及相应的M和和V；3）Nmin及相应的及相应的M和和V；4）|V|max及相应的及相应的N。

47、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。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。你现在浏览的是第四十七页，共62页第章第章 框架结构框架结构梁端的控制截面梁端的控制截面4.5 4.5 荷荷载载效效应组应组合和构件合和构件设计设计你现在浏览的是第四十八页，共62页第章第章 框架结构框架结构（2）荷载的不利布置）荷载的不利布置框架杆件的变形曲线框架杆件的变形曲线活荷载最不利荷载布置法活荷载最不利荷载布置法 4.5 4.5 荷荷载载效效应

48、组应组合和构件合和构件设计设计你现在浏览的是第四十九页，共62页第章第章 框架结构框架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：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（）荷载效应组合（load effect combination）4.5 4.5 荷荷载载效效应组应组合和构件合和构件设计设计分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数，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当永久荷载效应起控制作用时应分别取0.70.7和和0.00.0；当可变荷载；当可变荷载效应起控制作用时应分效应起控制作用时应分别别取取1

49、.01.0和和0.60.6或或0.70.7和和1.01.0。你现在浏览的是第五十页，共62页第章第章 框架结构框架结构4.5 4.5 荷荷载载效效应组应组合和构件合和构件设计设计你现在浏览的是第五十一页，共62页第章第章 框架结构框架结构（1）框架梁）框架梁2构件设计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，梁端负分布，对竖向荷载作用下

50、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；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，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 4.5 荷荷载载效效应组应组合和构件合和构件设计设计你现在浏览的是第五十二页，共62页第章第章 框架结构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框架梁端截面负