第十三章 钢筋混凝土框架精选文档.ppt

第十三章 钢筋混凝土框架本讲稿第一页，共一百零三页13.1 13.1 多层和高层房屋结构设计一般原则多层和高层房屋结构设计一般原则一一、多层和高层建筑结构的受力特点、多层和高层建筑结构的受力特点1.随着房屋高度增加，水平力对内力和位移的影随着房屋高度增加，水平力对内力和位移的影响。响。2.随着房屋高度增加，竖向力和水平力对基础影随着房屋高度增加，竖向力和水平力对基础影响。响。3.随着房屋高度增加，结构自重对结构受力的影随着房屋高度增加，结构自重对结构受力的影响。响。本讲稿第二页，共一百零三页二、结构体系及布置二、结构体系及布置高层建筑：高层建筑：1010层及层及1010层以上的房屋或高度层以上的房屋或高度28m28m；高度高度多层建筑：一般认为多层建筑：一般认为1010层以下的建筑为多层建筑。层以下的建筑为多层建筑。1.1.结构体系类型结构体系类型多层、高层结构体系一般采用框架（多层、高层结构体系一般采用框架（2020层以下，总高层以下，总高70m70m以下）、框架剪力墙、剪力墙和筒体结构等。以下）、框架剪力墙、剪力墙和筒体结构等。1 1）框架结构体系组成）框架结构体系组成框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式。框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式。框架结构的种类框架结构的种类按照施工方法划分按照施工方法划分:整体式、装配整体式和装配式三种。整体式、装配整体式和装配式三种。2 2）剪力墙结构体系、框剪结构体系、筒体结构体系、）剪力墙结构体系、框剪结构体系、筒体结构体系、巨型框架结构体系。巨型框架结构体系。本讲稿第三页，共一百零三页2.结构体系的选择结构体系的选择1）抗侧力结构体系的选择）抗侧力结构体系的选择建筑物的高度是选择采用结构体系的重要因素之一；建筑物的高度是选择采用结构体系的重要因素之一；建筑物的用途也是选择采用结构体系的重要因素。建筑物的用途也是选择采用结构体系的重要因素。2）楼盖结构体系的选择）楼盖结构体系的选择考虑建筑物的使用要求和施工条件；考虑建筑物的使用要求和施工条件；考虑建筑物的高度、层高和结构跨度。考虑建筑物的高度、层高和结构跨度。本讲稿第四页，共一百零三页三、多高层建筑结构布置的一般原则三、多高层建筑结构布置的一般原则建筑剖面不复杂时，只需进行结构平面布置，否则建筑剖面不复杂时，只需进行结构平面布置，否则还需进行竖向结构布置。还需进行竖向结构布置。1.结构平面布置结构平面布置原则：平面布置须有利于抵抗水平力和竖向荷载，原则：平面布置须有利于抵抗水平力和竖向荷载，受力明确，传力途径简洁。受力明确，传力途径简洁。1）满足生产工艺要求）满足生产工艺要求2）符合建筑要求）符合建筑要求3）平面宜简单、规则、对称，刚心和质心重合。）平面宜简单、规则、对称，刚心和质心重合。4）平面长度不宜过长，避免两端振动不一致；避免）平面长度不宜过长，避免两端振动不一致；避免过大的外伸和内收，凹角处易应力集中，要加强。过大的外伸和内收，凹角处易应力集中，要加强。5）考虑温度、地基沉降不均匀影响。）考虑温度、地基沉降不均匀影响。6）施工简便、经济合理）施工简便、经济合理本讲稿第五页，共一百零三页2.结构竖向布置结构竖向布置原则：竖向体型力求均匀、规则，避免过大外挑、原则：竖向体型力求均匀、规则，避免过大外挑、内收、错层和局部夹层。内收、错层和局部夹层。在实际设计中，柱断面尺寸和混凝土标号沿竖向在实际设计中，柱断面尺寸和混凝土标号沿竖向改变，两者须均匀，且不宜在同层同时改变。改变，两者须均匀，且不宜在同层同时改变。刚度沿竖向改变的几种情况：刚度沿竖向改变的几种情况：n底部或底部若干层底部或底部若干层n中间楼层中间楼层n顶部收进顶部收进本讲稿第六页，共一百零三页3.建筑高宽比限值建筑高宽比限值保证建筑物在水平力的作用下不发生倾覆和保证建筑物在水平力的作用下不发生倾覆和建筑物的整体稳定性。建筑物的整体稳定性。本讲稿第七页，共一百零三页4.变形缝变形缝1）变形缝有、沉降缝、防震缝）变形缝有、沉降缝、防震缝伸缩缝设置和结构的长度有关。伸缩缝设置和结构的长度有关。沉降缝设置与基础受到上部荷重、场地和基础有关。沉降缝设置与基础受到上部荷重、场地和基础有关。防震缝设置与建筑物的平面形状、高差、刚度和质防震缝设置与建筑物的平面形状、高差、刚度和质量分布有关。量分布有关。2）变形缝构造）变形缝构造伸缩缝伸缩缝30、沉降缝、沉降缝50、防震缝、防震缝70防震缝沿建筑全高设置，基础不设，但要加强构造防震缝沿建筑全高设置，基础不设，但要加强构造和连接。和连接。各单元之间和高低层之间不应采用牛腿托梁法设置各单元之间和高低层之间不应采用牛腿托梁法设置防震缝。防震缝。本讲稿第八页，共一百零三页3）减少变形缝的措施）减少变形缝的措施 在建筑设计上采用合在建筑设计上采用合理的平面形状、尺寸理的平面形状、尺寸和体型，做好保温和和体型，做好保温和隔热。隔热。在结构设计上选择合在结构设计上选择合理的节点连接方式，理的节点连接方式，配置适量的构造钢筋，配置适量的构造钢筋，设置刚性层。设置刚性层。在施工上采取分阶段在施工上采取分阶段施工，设置后浇带。施工，设置后浇带。本讲稿第九页，共一百零三页13.2 13.2 框架结构布置方法框架结构布置方法13.2.1 13.2.1 框架结构的组成和布置框架结构的组成和布置1.1.框架结构的组成：节点刚接、铰接、半铰接。框架结构的组成：节点刚接、铰接、半铰接。2.框架结构的类型：现浇结构、装配式结构、装框架结构的类型：现浇结构、装配式结构、装配整体式结构配整体式结构3.框架结构布置框架结构布置：按照承按照承重方案的不同划分为三重方案的不同划分为三种种:横向承重、纵向承横向承重、纵向承重和纵横向双向承重。重和纵横向双向承重。梁柱轴线宜在一个平面内，偏梁柱轴线宜在一个平面内，偏心距不应心距不应柱宽的柱宽的1/4，否则，否则加腋。加腋。本讲稿第十页，共一百零三页n框架填充墙应与框架有可靠拉接框架填充墙应与框架有可靠拉接n框架布置应符合下列要求：框架布置应符合下列要求：1）避免形成上下层刚度相差过大；）避免形成上下层刚度相差过大；2）避免形成短柱；）避免形成短柱；3）减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。）减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。n主梁的经济跨度主梁的经济跨度58m，次梁，次梁47m。本讲稿第十一页，共一百零三页13.3 框架结构截面尺寸估算框架结构截面尺寸估算 1.框架梁柱截面尺寸框架梁柱截面尺寸1）梁柱截面形状梁柱截面形状2）梁柱截面尺寸梁柱截面尺寸(1)梁截面尺寸梁截面尺寸一般尺寸一般尺寸:h=(1/8-1/12)L,L为梁的跨度；为梁的跨度；L/h不大宜于不大宜于4。悬臂梁：悬臂梁：h=(1/6-1/8)L.h不易大于净跨的四分之一；不易大于净跨的四分之一；截面宽度：截面宽度：b=(1/2-1/3)h,且不宜小于且不宜小于0.5柱宽柱宽,且不应小于且不应小于250mm本讲稿第十二页，共一百零三页层高的需要，当采用扁梁时，层高的需要，当采用扁梁时，h=(1/18-1/25)L当采用迭合梁时，后浇部分截面高度不宜小于当采用迭合梁时，后浇部分截面高度不宜小于120毫米；毫米；考虑到楼板类型，考虑到楼板类型，板对梁的影响板对梁的影响，梁的惯性矩按下表梁的惯性矩按下表本讲稿第十三页，共一百零三页（2）柱截面尺寸）柱截面尺寸蓝蓝：柱截面高度：柱截面高度h=(1/15-1/20)H,H为层高；为层高；柱截面宽度柱截面宽度b=(1-2/3)h;沈：沈：b=（1/121/18）H，h=（12）b 当按上式估计偏小时，主要承受轴力的柱，取当按上式估计偏小时，主要承受轴力的柱，取1.21.4N，按轴心受压估算，有较大水平荷载，按轴心受压估算，有较大水平荷载时，按反弯点法确定，与时，按反弯点法确定，与1.2N组合，按偏心受组合，按偏心受压计算。此时压计算。此时N按实际受荷面积或按实际受荷面积或1014kN/m2确定。确定。柱的截面高度不宜小于柱的截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于，宽度不宜小于350mm;本讲稿第十四页，共一百零三页应注意的问题：应注意的问题：n轴压比的概念：轴压比的概念：N-柱轴压力；柱轴压力；A-柱的全截面面积；柱的全截面面积；-柱的轴压比；柱的轴压比；-混凝土轴心抗压强度设计值。混凝土轴心抗压强度设计值。类别抗震等级一二三框架柱0.70.80.9表表3.1 柱轴压比限值柱轴压比限值本讲稿第十五页，共一百零三页13.4 框架结构计算简图框架结构计算简图1.平面计算单元平面计算单元将框架结构的空间形式将框架结构的空间形式,简化成平面形式简化成平面形式,如图如图H1H2HiHn本讲稿第十六页，共一百零三页2.计算简图计算简图n框架杆件用其轴线表示框架杆件用其轴线表示;杆件之间用节点表示杆件之间用节点表示;杆件长度用节点杆件长度用节点之间的距离表示之间的距离表示.n计算跨度取框架之间轴线距离计算跨度取框架之间轴线距离;n柱的计算高度可以取层高柱的计算高度可以取层高,底层柱一般取到基础顶面的距离底层柱一般取到基础顶面的距离;n跨度相差不超过跨度相差不超过10%时时,按等跨计算内力按等跨计算内力;n屋面斜梁坡度不超过屋面斜梁坡度不超过1/8时时,按水平梁计算按水平梁计算。n框架横梁加腋，框架横梁加腋，hm/h1.6或或Im/I4，按等截面考虑。，按等截面考虑。1）轴线）轴线本讲稿第十七页，共一百零三页2）节点）节点n梁柱节点有刚性节点、铰节点和半铰节点。梁柱节点有刚性节点、铰节点和半铰节点。本讲稿第十八页，共一百零三页13.5 多层和高层结构的荷载计算多层和高层结构的荷载计算恒载和活载，活载包括活、风、雪、安装荷载等恒载和活载，活载包括活、风、雪、安装荷载等其中活荷载折减（见附录）其中活荷载折减（见附录）从多层到高层，荷载控制从竖向荷载控制为主到从多层到高层，荷载控制从竖向荷载控制为主到横向荷载控制为主横向荷载控制为主1.风荷载风荷载1）风荷载的特性：从风的时程曲线看，风压的变）风荷载的特性：从风的时程曲线看，风压的变化分为两个部分：长周期化分为两个部分：长周期10min以上；短周期以上；短周期几秒钟。对应分解为：平均风压几秒钟。对应分解为：平均风压 m 和脉动风和脉动风压压 f。对结构的作用：对结构的作用：平均风压可视为静载；平均风压可视为静载；脉动风压脉动风压可视为动载。可视为动载。本讲稿第十九页，共一百零三页2）风荷载的计算）风荷载的计算n k=z s z 0n基本风压：根据基本风压：根据50年一遇年一遇10min最大平均风压确最大平均风压确定。定。n风振系数：反映风作用下的动力性质。建筑物的风振系数：反映风作用下的动力性质。建筑物的自振周期越长，风振越显著，自振周期越长，风振越显著，z 越大。越大。z 振型系数振型系数 脉动增大系数脉动增大系数 脉动影响系数脉动影响系数z=1+/z本讲稿第二十页，共一百零三页3）风荷载体型系数）风荷载体型系数n风荷载体型系数风荷载体型系数 s 与体型、平面尺寸有关。与体型、平面尺寸有关。注意：注意：n同一建筑，风向不同，同一建筑，风向不同，风荷载体型系数风荷载体型系数 s 不同。不同。n建筑立面复杂（线条、遮阳板等），建筑立面复杂（线条、遮阳板等），风荷载体型风荷载体型系数比平整墙面增大系数比平整墙面增大6%8%。n作用在建筑立面上风荷载不均匀，局部会较大，作用在建筑立面上风荷载不均匀，局部会较大，在计算悬挑构件、围护构件等计算时，应采用局在计算悬挑构件、围护构件等计算时，应采用局部风压荷载体型系数。部风压荷载体型系数。2 雪荷载雪荷载Sk=r S0本讲稿第二十一页，共一百零三页3.地震作用地震作用1）一般计算原则）一般计算原则对于有抗震设防要求的多层和高层建筑，按其重要性可分为甲类、乙对于有抗震设防要求的多层和高层建筑，按其重要性可分为甲类、乙类、丙类、丁类建筑。类、丙类、丁类建筑。甲类甲类重大建筑工程和地震时可能产生严重次生灾害的建筑。重大建筑工程和地震时可能产生严重次生灾害的建筑。地地震作用应高于本地区设防烈度，按批准的地震安全性评价结果确定，震作用应高于本地区设防烈度，按批准的地震安全性评价结果确定，措施：措施：68度高一度，度高一度，9度时更高。度时更高。乙类乙类地震时功能不能中断或需尽快恢复的建筑。地震时功能不能中断或需尽快恢复的建筑。地震作用应符合地震作用应符合本地区设防烈度要求，本地区设防烈度要求，措施同上，基础抗震措施应符合规定。（对措施同上，基础抗震措施应符合规定。（对较小的乙类建筑，措施可按丙）较小的乙类建筑，措施可按丙）丙类丙类除甲、乙、丁类以外的一般建筑。除甲、乙、丁类以外的一般建筑。地震作用和抗震措施应地震作用和抗震措施应符合本地区设防烈度要求。符合本地区设防烈度要求。丁类丁类抗震次要建筑。一般时抗震次要建筑。一般时地震作用应符合本地区抗震设防烈度要地震作用应符合本地区抗震设防烈度要求，抗震措施应允许按本地区设防烈度适当降低，但抗震烈度求，抗震措施应允许按本地区设防烈度适当降低，但抗震烈度6度时，度时，不再降低。不再降低。本讲稿第二十二页，共一百零三页多层和高层建筑结构地震作用考虑原则多层和高层建筑结构地震作用考虑原则n通常按建筑两个主轴方向分别计算水平地震作用，并进行抗震通常按建筑两个主轴方向分别计算水平地震作用，并进行抗震验算，各向地震力由各向抗侧力结构和构件承担。验算，各向地震力由各向抗侧力结构和构件承担。n有斜交抗侧力结构，应分别计算各向地震作用。有斜交抗侧力结构，应分别计算各向地震作用。n质量和刚度分布不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转质量和刚度分布不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响，或采取调整地震作用效应的方法计入扭转影响。影响，或采取调整地震作用效应的方法计入扭转影响。n9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。本讲稿第二十三页，共一百零三页地震计算方法地震计算方法n主要有：底部剪力法、振型分解法、时程分析法。主要有：底部剪力法、振型分解法、时程分析法。n高度高度40m，以剪切变形为主，且质量和刚度分，以剪切变形为主，且质量和刚度分布均匀，采用底剪。布均匀，采用底剪。n其他振型分解法其他振型分解法n如下条件时，时程分析法如下条件时，时程分析法本讲稿第二十四页，共一百零三页13.6 内力计算内力计算1楼面荷载分配原则楼面荷载分配原则按边长之比，单向或双向传载，双向时的三角形或梯形按边长之比，单向或双向传载，双向时的三角形或梯形荷载荷载按附表等效。按附表等效。2 竖向荷载的最不利布置竖向荷载的最不利布置(p169)对多层建筑应考虑楼面活荷载最不利布置对多层建筑应考虑楼面活荷载最不利布置，如：，如：1）逐跨布置法）逐跨布置法2）最不利布置法（）最不利布置法（见下页见下页）3）分层布置法）分层布置法4）满布荷载法）满布荷载法13.6.1 竖向荷载作用下框架分析的近似计算方法竖向荷载作用下框架分析的近似计算方法本讲稿第二十五页，共一百零三页本讲稿第二十六页，共一百零三页3.竖向荷载作用下内力计算方法竖向荷载作用下内力计算方法1.分层法分层法1）计算假定）计算假定(1)框架的侧移和侧移力矩忽略不计框架的侧移和侧移力矩忽略不计;(2)每层梁荷载对其它层梁和柱的影每层梁荷载对其它层梁和柱的影响忽略不计响忽略不计.2）计算要点计算要点由于假定柱远端为固结，与实际有出入，由于假定柱远端为固结，与实际有出入，故柱的侧移刚度乘以故柱的侧移刚度乘以0.9;传递系数改传递系数改为为1/3;框架分析的近似计算方法框架分析的近似计算方法框架内力与位移按弹性计算，框架梁与连梁可考框架内力与位移按弹性计算，框架梁与连梁可考虑塑性内力重分布。虑塑性内力重分布。本讲稿第二十七页，共一百零三页本讲稿第二十八页，共一百零三页分层法的适用条件分层法的适用条件:分层法适用于节点梁柱线刚度比分层法适用于节点梁柱线刚度比*弯矩二次分配法弯矩二次分配法n是一种计算竖向荷载作用下框架结构内力的一种近似方法是一种计算竖向荷载作用下框架结构内力的一种近似方法;n假定节点的不平衡弯矩值对于该节点相交的各杆件的远端假定节点的不平衡弯矩值对于该节点相交的各杆件的远端有影响有影响,对其余各杆件的影响忽略不计对其余各杆件的影响忽略不计;n先对各节点的不平衡弯矩进行第一次分配先对各节点的不平衡弯矩进行第一次分配,并向远端传递并向远端传递(传递系数为传递系数为1/2);n再将传递弯矩产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配再将传递弯矩产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配,整整个弯矩分配和传递结束个弯矩分配和传递结束.本讲稿第二十九页，共一百零三页本讲稿第三十页，共一百零三页13.6.2 水平荷载作用下框架结构内力和水平荷载作用下框架结构内力和 位移计算位移计算 框架结构在水平荷载作用下的内力计算有两框架结构在水平荷载作用下的内力计算有两种近似计算方法种近似计算方法:反弯点法和修正反弯点法反弯点法和修正反弯点法(D值法值法).1.反弯点法反弯点法 使用条件使用条件:结构比较均匀结构比较均匀,层数不多层数不多,梁的线梁的线刚度刚度ib比柱的线刚度比柱的线刚度ic大较多时。大较多时。本讲稿第三十一页，共一百零三页1）基本假定基本假定(1)在剪力分配时在剪力分配时,认为梁的线刚度与柱的认为梁的线刚度与柱的线刚度之比为无限大线刚度之比为无限大,两端无转角两端无转角;(2)确定各柱的反弯点位置时确定各柱的反弯点位置时,认为除底层外认为除底层外其余各层柱上下两端的转角相同其余各层柱上下两端的转角相同;即除底层反即除底层反弯点位置在弯点位置在2/3，其余均在层高，其余均在层高1/2处。处。(3)不考虑柱的轴向变形不考虑柱的轴向变形,同一层各层高节同一层各层高节点的水平位移相等。点的水平位移相等。本讲稿第三十二页，共一百零三页2）同层柱的剪力分配同层柱的剪力分配柱的侧移刚度柱的侧移刚度:第第i层的总剪力层的总剪力:本讲稿第三十三页，共一百零三页3）柱中反弯点的位置柱中反弯点的位置n对于上柱，反弯点的位置位于柱的中点；对于上柱，反弯点的位置位于柱的中点；n对于下柱，反弯点的位置位于柱距上部对于下柱，反弯点的位置位于柱距上部2/3h处。处。4)框架梁柱内力计算框架梁柱内力计算柱的内力根据柱间剪力和反弯点的位置确定柱的内力根据柱间剪力和反弯点的位置确定,梁端弯矩由平梁端弯矩由平衡条件求出衡条件求出.(1)柱端弯矩柱端弯矩:(2)梁端弯矩梁端弯矩:本讲稿第三十四页，共一百零三页(3)梁端剪力梁端剪力根据梁的平衡条件求出根据梁的平衡条件求出.(4)柱的轴力柱的轴力结点左右梁端剪力之和求出结点左右梁端剪力之和求出:本讲稿第三十五页，共一百零三页2.改进反弯点法（改进反弯点法（D值法）值法）在高层设计中强柱弱梁，在高层设计中强柱弱梁，ib/ic50米）或较柔的框架米）或较柔的框架(H/B4),考虑框架的弯曲变形考虑框架的弯曲变形.1.由梁柱弯曲变形引起的侧移由梁柱弯曲变形引起的侧移第第i层的相对侧移和层的相对侧移和顶点位移：顶点位移：本讲稿第四十五页，共一百零三页2.由柱轴向变形引起的侧移由柱轴向变形引起的侧移 轴力是使柱产生轴向变形轴力是使柱产生轴向变形,两边受力较大两边受力较大,中柱受力较小中柱受力较小,可可以忽略不计以忽略不计.边柱产生的轴力为边柱产生的轴力为 框架顶点的最大水平位移为框架顶点的最大水平位移为:本讲稿第四十六页，共一百零三页 框架结构在正常使用条件下的变形验算要框架结构在正常使用条件下的变形验算要求各层的层间侧移值与该层的层高之比求各层的层间侧移值与该层的层高之比/h不宜超不宜超过1/550的限的限值。n侧移值的计算侧移值的计算框架层间侧移框架层间侧移j层侧移层侧移第第j层的总剪力层的总剪力第第j层各柱侧向总刚层各柱侧向总刚度度3-263-27本讲稿第四十七页，共一百零三页13.8 内力组合内力组合13.8.1 控制截面控制截面 计算各主要截面可能发生的最不利内力的工作，计算各主要截面可能发生的最不利内力的工作，称之为内力组合。称之为内力组合。框架的每根构件都有许多截面，找出控制截面，框架的每根构件都有许多截面，找出控制截面，进行内力组合，便安全有保证。进行内力组合，便安全有保证。梁：一般有三个控制截面，左、中、右。梁：一般有三个控制截面，左、中、右。柱：一般有两个控制截面，上、下。柱：一般有两个控制截面，上、下。为便于组合，用下表的形式。为便于组合，用下表的形式。梁控制截面梁控制截面柱控制柱控制截面截面本讲稿第四十八页，共一百零三页梁计算表格梁计算表格本讲稿第四十九页，共一百零三页本讲稿第五十页，共一百零三页13.8.2 控制截面的最不利内力类型控制截面的最不利内力类型梁：梁：支座截面支座截面一般考虑两个最不利内力（支座最大一般考虑两个最不利内力（支座最大 负弯矩负弯矩-Mmax，支座最大剪力，支座最大剪力Vmax）。跨中截面跨中截面一般只考虑截面最大正弯矩。一般只考虑截面最大正弯矩。但如果支座弯矩为正和跨中截面弯矩为负，则但如果支座弯矩为正和跨中截面弯矩为负，则柱：柱的内力组合不仅与弯矩和轴力大小有关，还与柱：柱的内力组合不仅与弯矩和轴力大小有关，还与其比值有关，即偏心距。其比值有关，即偏心距。（见下页图）（见下页图）本讲稿第五十一页，共一百零三页本讲稿第五十二页，共一百零三页n柱控制截面上最不利内力的类型为：柱控制截面上最不利内力的类型为：（1）Mmax及相应的轴力及相应的轴力N和剪力和剪力V（2）Nmax及相应的弯矩及相应的弯矩M和剪力和剪力V（3）Nmin及相应的弯矩及相应的弯矩M和剪力和剪力V（4）V max及相应的弯矩及相应的弯矩M和轴力和轴力N本讲稿第五十三页，共一百零三页13.8.3 控制截面最不利内力计算控制截面最不利内力计算1）非抗震设计时的作用效应组合）非抗震设计时的作用效应组合由可变荷载控制的组合由可变荷载控制的组合S=GSGK+Q1SQ1KS=GSGK+0.9 Qi SQiK由永久荷载控制的组合由永久荷载控制的组合S=GSGK+Qi ci SQiK G取值：取值：效应不利效应不利，效应有利效应有利 Q取值：取值：ci本讲稿第五十四页，共一百零三页13.9 框架结构配筋计算及构造要求框架结构配筋计算及构造要求13.9.1 框架框架结构结构配筋配筋计算计算本讲稿第五十五页，共一百零三页本讲稿第五十六页，共一百零三页本讲稿第五十七页，共一百零三页在配筋计算的过程中，有如下问题须注意：在配筋计算的过程中，有如下问题须注意：1）整浇时，支座按矩形，跨中按）整浇时，支座按矩形，跨中按T形。形。2）梁控制截面在柱边）梁控制截面在柱边3）柱上端控制截面在梁底，柱下端控制截面在梁顶。通常简化计算轴）柱上端控制截面在梁底，柱下端控制截面在梁顶。通常简化计算轴线处内力。线处内力。4）柱计算高度）柱计算高度本讲稿第五十八页，共一百零三页5）框架柱按计算平面内偏心受压计算，按平面外轴心受）框架柱按计算平面内偏心受压计算，按平面外轴心受压计算。压计算。6）框架柱斜截面受剪承载力按下式计算）框架柱斜截面受剪承载力按下式计算 当符合下式计算时，可不进行斜截面计算，按构造配筋当符合下式计算时，可不进行斜截面计算，按构造配筋本讲稿第五十九页，共一百零三页13.9.2 框架结构的构造要求框架结构的构造要求本讲稿第六十页，共一百零三页本讲稿第六十一页，共一百零三页本讲稿第六十二页，共一百零三页本讲稿第六十三页，共一百零三页本讲稿第六十四页，共一百零三页本讲稿第六十五页，共一百零三页本讲稿第六十六页，共一百零三页结束结束本讲稿第六十七页，共一百零三页0、绪论 高层建筑结构体系及布置常用的结构体系竖向结构体系（抗侧力体系）的选择水平承重体系（楼盖体系）及其选择backback本讲稿第六十八页，共一百零三页0.1高层结构体系的发展过程始用年代结构体系和特点18851889190320世纪初二次大战后20世纪50年代20世纪六七十年代20世纪80年代20世纪80年代中期砖墙、铸铁柱、钢梁钢框柱钢筋混凝土框架钢框架支撑钢筋混凝土框架剪力墙、钢筋混凝土剪力墙、预制钢筋混凝土结构钢框架钢筋混凝土核芯筒、钢骨钢筋混凝土结构框筒、筒中筒、束筒、悬挂结构、偏心支撑和带缝剪力墙板框架巨型结构、应力蒙皮结构、隔震结构被动耗能结构、主动控制结构、混合控制结构本讲稿第六十九页，共一百零三页0.2常用的结构体系back本讲稿第七十页，共一百零三页竖向结构体系（抗侧力体系）的选择建筑使用功能建筑平面建筑高度抗震等级地质条件施工技术用途50m50m住宅剪力墙、框架-剪力墙剪力墙、框架-剪力墙旅馆剪力墙、框架-剪力墙、框架剪力墙、框架-剪力墙、筒体公共框架-剪力墙、框架框架-剪力墙、筒体back本讲稿第七十一页，共一百零三页第五章 剪力墙结构设计一般规定及结构布置n1 1 现浇高层钢筋混凝土剪力墙结构，适用于住宅、公寓、饭店、医院病房楼等平面墙体布置较多的建筑。n2 2 当住宅、公寓、饭店等建筑，在底部一层或多层需设置机房、汽车房、商店、餐厅等较大平面空间用房时，可以设计成上部为一般剪力墙结构，底部为部分剪力墙落到基础，其余为框架承托上部剪力墙结构。n3 3 剪力墙结构的平面体形，可根据建筑功能需要，设计成各种形状，剪力墙应按各类房屋使用要求、满足抭侧力刚度和承载力进行合理布置。本讲稿第七十二页，共一百零三页5.1剪力墙结构n剪力墙结构的布置n剪力墙结构内力和位移的简化计算方法n剪力墙截面设计n剪力墙构造要求backback本讲稿第七十三页，共一百零三页剪力墙结构的布置n平面布置n正交n刚度不宜过大（？）n间距6-8mn长度H/L=2,L=8mn立面布置n门窗洞口宜上下对齐，成列布置n刚度避免突变，上下连续n楼板与墙连接backback本讲稿第七十四页，共一百零三页5.2剪力墙结构内力和位移的简化计算方法n剪力墙的类型n计算原则与假定n各类剪力墙的简化计算方法n剪力墙内力及变形规律backback本讲稿第七十五页，共一百零三页剪力墙的类型n剪力墙的受力特点n剪力墙的类型n分类原则（指标）n整体性系数连梁总抗弯线刚度与墙肢总抗弯线刚度比n净惯性矩/总惯性矩墙肢截面与洞口宽窄的关系n洞口面积、位置n分类n整截面剪力墙n整体小开口剪力墙n联肢剪力墙n壁式框架n不规则开洞剪力墙backback本讲稿第七十六页，共一百零三页计算原则与假定n假定n楼板刚度n墙刚度n翼缘宽度min6*厚度，墙间距/2，总高度/20n总原则n荷载在各片剪力墙之间的分配n竖向荷载按受荷面积n水平荷载按等效抗弯刚度n各片剪力墙在分配得的荷载作用下的内力和位移计算backback本讲稿第七十七页，共一百零三页各类剪力墙的简化计算方法n整截面墙和整体小开口墙材料力学方法n联肢墙（双肢墙）连续化方法n壁式框架带刚域D值法backback本讲稿第七十八页，共一百零三页整截面墙和整体小开口墙材料力学方法n内力计算n弯矩Mj=0.85MpIj/I+0.15MpIj/(sumIj)n轴力Nj=0.85MpAjyj/In剪力Vj=VpAj/(sumAj)+Ij/(sumIj)/2n侧移计算n总侧移=弯曲部分+剪切部分=弯曲部分(1+a)n不同荷载：n均布V0H3/(8EIW)+uV0H/(GAW)n倒三角11V0H3/(60EIW)+uV0H/(2GAW)n顶点集中力V0H3/(3EIW)+2uV0H/(3GAW)MpNjV0=uV0H/GAWbackback本讲稿第七十九页，共一百零三页5.3联肢墙（双肢墙）连续化方法n基本假定n楼盖平面内刚度无穷大n连梁连续化假定n连梁反弯点位于跨中n构件沿竖向分布均匀n方法概要n基本思路位移协调n连梁跨中位移=墙肢弯曲变形部分+墙肢轴向变形部分+连梁弯曲和剪切变形部分=0n二阶常系数微分方程n内力计算n位移计算backback本讲稿第八十页，共一百零三页5.4壁式框架带刚域D值法n刚域及其长度n原因n刚臂长度n带刚域D值法n带刚域杆件的抗侧刚度n转角位移方程梁：k12=ci，k21=ci，i=EIe/l柱：kc=(c+c)i/2n柱抗侧刚度D值D=(Alpha*12i/h2)=Alpha*12i/h2*(c+c)/2n带刚域杆件的反弯点高度ny=a+sy0+y1+y2+y3backback本讲稿第八十一页，共一百零三页5.5剪力墙内力及变形规律n整截面墙n整体小开口墙n联肢墙n壁式框架backback弯矩沿高度分布、水平截面正应力分布、连梁反弯点本讲稿第八十二页，共一百零三页5.6剪力墙截面设计n墙肢截面设计n连梁截面设计n延性问题backback本讲稿第八十三页，共一百零三页墙肢截面设计n墙肢正截面（受弯）承载力计算n平面外承载力验算（小偏压情况）nN2.5Vb=0.07fcbbhb0+fyvAsvhb0/s跨高比=2.5Vb=0.063fcbbhb0+0.9fyvAsvhb0/sn有地震作用组合（）n严格控制截面尺寸（名义剪应力）n无地震作用组合Vb2.5Vb=0.20fcbbhb0/GamaRE跨高比=2.5VbC20），钢筋（分布筋、箍筋一级，其它二级）n截面尺寸（厚度）：n稳定要求一级(=max(h/20，160);其它(=max(h/25，140)n抗剪要求（剪压比）V=a*fcbwhw0/GamaRE,a=0.25(0.20),0.20(0.15)n配筋：n竖向钢筋：端部筋（明柱、暗柱、翼柱）、分布筋n水平钢筋：端部附加筋、分布筋n洞口加强筋n连梁n截面尺寸：n抗剪要求（剪压比）V=50%总倾覆力矩n不宜过多nLamda=（1-2.4）n楼板n剪力墙间距n框架外伸长度backback本讲稿第九十六页，共一百零三页6.3框架-剪力墙结构内力和位移的简化计算方法n基本假定n基本思路协同工作分析n集成平面化连续化分配n几个问题：n框架-剪力墙协同工作体系（刚接、铰接）n方程n刚度特征值n计算步骤n确定计算简图计算刚度特征值（查表）计算总剪力墙的弯矩、层剪力总框架层剪力=总层剪力-总剪力墙层剪力(广义剪力再分配)内力计算backback本讲稿第九十七页，共一百零三页刚度特征值n抗推刚度与抗侧刚度n综合框架抗推刚度nCf=hDn综合剪力墙抗弯刚度nEIw=EIwn综合连梁抗弯刚度nCb=m/h=6ci/hn刚度特征值backback本讲稿第九十八页，共一百零三页6.4框架-剪力墙结构构件截面设计n内力调整n连梁塑性内力重分布降低刚度(0.55)nVF=20%总层剪力n局部平面有限元计算n构件截面设计backback本讲稿第一百页，共一百零三页16.1.5 多层和高层建筑结构内力和位 移计算的一般原则1.基本假定基本假定1）内力和位移计算一般按弹性方法计算。框剪结构中连梁或框架梁可考虑局部塑性内力重分布。2）楼盖平面内刚度无限大，平面外不考虑。（开孔？）3）考虑各抗侧力结构的共同工作，按位移协调条件分配荷载或地震作用。注意：关于剪切变形和轴向变形的考虑见P387本讲稿第一百零一页，共一百零三页2.计算图形简化分为三类：n平面结构分析法n双向平面抗侧力结构协同工作分析法n三维空间结构分析法本讲稿第一百零二页，共一百零三页3.水平位移验算n正常使用条件下弹性水平位移的验算包括：A.风荷载作用下的水平位移验算。B.在多遇地震作用下的水平位移验算。n罕遇地震作用下薄弱层的抗震变形验算见P388本讲稿第一百零三页，共一百零三页