多层框架结构设计ppt课件.ppt

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1、 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图：则和构造详图：1.现浇混凝土框架、剪力墙、框架现浇混凝土框架、剪力墙、框架-剪力墙、框剪力墙、框支剪力墙结构（支剪力墙结构（ 03G101-1 ）2.现浇混凝土板式楼梯（现浇混凝土板式楼梯（03G101-2）3.筏板基础（筏板基础（ 03G101-3 ）4.现浇混凝土楼面与屋面（现浇混凝土楼面与屋面（ 03G101-4 ）5.独立基础、条形基础、桩基承台（独立基础、条形基础、桩基承台（06G101-6 ） 1.1.结构组成和结构布置结构组成和结构布置2.框架结构的计算简图及荷载框架结构的计算简图及荷载

2、3.竖向荷载作用下框架结构内力的近似竖向荷载作用下框架结构内力的近似 计算计算4.水平荷载作用下框架结构内力和侧移水平荷载作用下框架结构内力和侧移 的近似计算的近似计算5.荷载效应组合和构件设计荷载效应组合和构件设计6.框架结构的构造要求框架结构的构造要求1.1.结构组成和结构布置结构组成和结构布置2.框架结构的计算简图及荷载框架结构的计算简图及荷载 3.分层法，值法分层法，值法 框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，如整幢房屋框架结构由梁、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。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

3、布置和剖面示意图框架结构平面布置和剖面示意图 按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和装配整体式三种。装配整体式三种。（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内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：力和变形。框架结构的侧移一般由两部分组成： 1）由水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变）由水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，愈到上部层间变形愈小，使整个结构的呈现剪切变形形，愈到上部层间变形愈小，使整个结构的呈现剪切变形us

4、； 2）由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形）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），愈到底部层间变形愈小，使（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩），愈到底部层间变形愈小，使整个结构的呈现弯曲变形整个结构的呈现弯曲变形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。切变形，整体弯曲变形的影响很小。 框架结构的侧移框架结构的侧移剪切变形剪切变形弯曲变形弯曲变形（2）框架结构体系的优缺点框架结构体系的优缺点1) 建筑平面布置灵活，能获得大空间（特别适用于商建筑平面布置灵活，能获

5、得大空间（特别适用于商场、餐厅等），也可按需要做成小房间；场、餐厅等），也可按需要做成小房间； 2) 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； 3) 计算理论比较成熟；计算理论比较成熟； 4) 在一定高度范围内造价较低。在一定高度范围内造价较低。 5) 框架结构的侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较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，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。用也较严重。 因此，设

6、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。 我国我国高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程将将10层及层及10层以上或房屋高度大于层以上或房屋高度大于28米的建筑物称为高层建筑。米的建筑物称为高层建筑。 非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6度度7度度8度度9度度高度限制（高度限制（m）7060554525高宽比限制高宽比限制5432表表4-1 框架结构房屋的最大适用高度和最大高宽比框架结构房屋的最大适用高度和最大高宽比 框架结构适用于非抗震时的多层及高层建筑，抗震设计时的框架结构适用于非抗震时的多层及高层建筑，抗震设计时的多层及小高层建筑（多层

7、及小高层建筑（7度区以下）。度区以下）。7度区以下、小于等于度区以下、小于等于3层的多层的多层建筑可不采用框架结构。层建筑可不采用框架结构。 一般一般8度区高度超过度区高度超过20m采用框架结构不经济，因此采用框架结构不经济，因此6层以上层以上的建筑结构宜采用框架的建筑结构宜采用框架剪力墙结构或剪力墙结构。剪力墙结构或剪力墙结构。（1）结构布置的基本原则）结构布置的基本原则 框架结构布置主要是确定柱在平面上的排列方式（柱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

8、合理，施工简单。及使用要求，同时也须使结构受力合理，施工简单。4.1 结构布置，梁、柱尺寸及计算简图结构布置，梁、柱尺寸及计算简图4.1.1结构布置结构布置满足使用要求，尽可能地与建筑的平、立、剖面划分相一致。满足使用要求，尽可能地与建筑的平、立、剖面划分相一致。满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进行。进行。结构应尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类型少。结构应尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类型少。妥善地处理温度、地基不均匀沉降以及地震等因素对建筑的妥善地处理温度、地基不均匀沉降以及地震等因素对建筑的影响影响施工简便。施

9、工简便。经济合理。经济合理。1）平面布置）平面布置 应采用纵横双向刚接的抗侧力结构体系；应采用纵横双向刚接的抗侧力结构体系； 柱网的开间和进深，应根据建筑使用功能要求，结合受柱网的开间和进深，应根据建筑使用功能要求，结合受力的合理性、方便施工、经济等因素确定。力的合理性、方便施工、经济等因素确定。2）竖向布置（结构侧移刚度宜下大上小）竖向布置（结构侧移刚度宜下大上小） 柱子布置应均匀、对称，同层各柱截面尺寸宜相同，避免柱子布置应均匀、对称，同层各柱截面尺寸宜相同，避免短柱，应使各柱抗侧力刚度大致相同，防止在地震作用下由于短柱，应使各柱抗侧力刚度大致相同，防止在地震作用下由于各柱抗侧力刚度相差悬

10、殊而被各个击破导致结构破坏。各柱抗侧力刚度相差悬殊而被各个击破导致结构破坏。 框架沿高度方向各层平面柱网布置尺寸宜相同。上下楼层框架沿高度方向各层平面柱网布置尺寸宜相同。上下楼层柱子截面变化时，尽可能使柱中心对齐，或上下仅有较小的偏柱子截面变化时，尽可能使柱中心对齐，或上下仅有较小的偏心。心。3）变形缝设置）变形缝设置多层及高层钢筋混凝土结构设计多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例释疑及工程实例张伟斌张伟斌 主编主编（2）平面框架的承重方案）平面框架的承重方案 1）横向框架承重）横向框架承重 2）纵向框架承重）纵向框架承重 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

11、框架房屋的纵、横向都布置承重框架 ，楼盖常采用现浇双向，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖。板或井字梁楼盖。 抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重、部分由框架承抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重、部分由框架承重的混合承重形式。重的混合承重形式。框架结构的承重方案框架结构的承重方案横向框架梁横向框架梁纵向框架梁纵向框架梁横向框架梁横向框架梁框架梁框架梁楼盖采用预制板楼盖采用预制板纵向框架梁纵向框架梁板板板板双向板双向板（3）柱网及层高）柱网及层高1）内廊式）内廊式 2）等跨式）等跨式 3）对称不等跨式）对称不等跨式民用建筑柱网布置民用建筑柱网布置走廊及卫生间走廊及卫生间 结构布置情况是用图纸来表

12、达的。结构布置图上要结构布置情况是用图纸来表达的。结构布置图上要将房屋中每一结构构件的类型、编号、平面和空间的位将房屋中每一结构构件的类型、编号、平面和空间的位置等明确地加以表示，它不但是结构设计人员用以进行置等明确地加以表示，它不但是结构设计人员用以进行设计计算的依据，而且是施工人员进行施工时必不可少设计计算的依据，而且是施工人员进行施工时必不可少的。的。 结构布置图主要包括基础平面图、各层结构平面结构布置图主要包括基础平面图、各层结构平面布置图及屋面结构平面布置图。进行结构构件设计计算布置图及屋面结构平面布置图。进行结构构件设计计算之前，先要将结构布置简图绘出。只有在结构布置简图之前，先要

13、将结构布置简图绘出。只有在结构布置简图绘出之后，才能了解有多少结构构件需要设计计算、各绘出之后，才能了解有多少结构构件需要设计计算、各结构构件的相互关系如何等。结构构件的相互关系如何等。常用构件代号见沈蒲生常用构件代号见沈蒲生混凝土结构设计混凝土结构设计附录附录13.框架梁、柱截面尺寸应根据承载力、刚度及延性等要框架梁、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，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。以后进行承载力、变形等验算，检查所选尺寸是否合适。 4.1.2 梁、柱截面尺寸及计算简

14、图梁、柱截面尺寸及计算简图（1）梁、柱截面形式及尺寸）梁、柱截面形式及尺寸 当一根框架梁的各跨跨度相差较大时，这种框架梁各当一根框架梁的各跨跨度相差较大时，这种框架梁各跨的截面宽度应该相同，以利于梁内上部纵筋的贯通和下跨的截面宽度应该相同，以利于梁内上部纵筋的贯通和下部纵筋的锚固；但梁各跨的截面高度应该取不同值。部纵筋的锚固；但梁各跨的截面高度应该取不同值。 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、活荷载大小等，按活荷载大小等，按hb = (1/181/10)lb确定。在选用时，上限仅确定。在选用时，上限仅适用于荷载很大的情况，对于一般

15、民用建筑的荷载，以选接适用于荷载很大的情况，对于一般民用建筑的荷载，以选接近下限为宜。为了防止梁发生剪切脆性破坏，近下限为宜。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。净跨。 主梁截面宽度可取主梁截面宽度可取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，梁截面的高宽比（为了保证梁的侧向稳定性，梁截面的高宽比（hb/bb）不宜大）不宜大于于4。（对于一般民用建筑，以选用下限为宜）。（对于一般民用建筑，以选用下限为宜）1)1)框架梁框架梁为了降低楼层为了降低楼层高度，可将梁设计高度，可将梁设计成宽度较大而高度成宽度较大而高度较小的扁梁，

16、扁梁较小的扁梁，扁梁的截面高度可按的截面高度可按 (1/251/18)lb估算。扁梁的截面估算。扁梁的截面宽度宽度b（肋宽）与其（肋宽）与其高度高度h的比值的比值b/h不不宜超过宜超过3。加腋梁加腋梁梁截面惯性矩梁截面惯性矩在框架结构布置中，在框架结构布置中，梁、柱轴线宜重合，如梁、柱轴线宜重合，如梁须偏心放置时，梁、梁须偏心放置时，梁、柱中心线之间的偏心距柱中心线之间的偏心距不宜大于柱截面在该方不宜大于柱截面在该方面宽度的面宽度的1/41/4（即梁宽（即梁宽不宜小于柱宽的不宜小于柱宽的1/21/2）。）。如偏心距大于该方向柱如偏心距大于该方向柱宽的宽的1/41/4时，可增设梁时，可增设梁的水

17、平加腋。的水平加腋。梁端水平加腋处平面图梁端水平加腋处平面图框架梁截面惯性矩的确定（表框架梁截面惯性矩的确定（表4-3） 梁水平加腋后，改善了梁柱节点的受力性能，故节点有梁水平加腋后，改善了梁柱节点的受力性能，故节点有效宽度效宽度bj宜按下列规定取值：宜按下列规定取值： 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 + 2xbx / lx 1/2 ， bx / bb 2/3

18、 ， 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：下列要求： 2）框架柱）框架柱 柱截面尺寸可直接凭经验确定，也可先根据其所受轴力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。即影响。即ccNNAfENFg n式中，式中， 考虑地震作用组合后柱的轴向压力增考虑地震作用组合后柱的轴向压力增 大系数，角柱取大系数，角柱取1.51.6，其它柱取，其它柱取1.31.5； F按简支状态计算的柱的负载面积

19、；按简支状态计算的柱的负载面积； gE折算在单位建筑面积上的重力荷载代折算在单位建筑面积上的重力荷载代 表值，近似取表值，近似取1215kN/m2。 N 框架柱轴压比限值。非抗震设计和四级抗震设框架柱轴压比限值。非抗震设计和四级抗震设 计时取计时取0.90.95，一、二、三级抗震等级时，一、二、三级抗震等级时， 分别取分别取0.7、0.8、0.9。框架柱的边长，非抗震设计不宜小于框架柱的边长，非抗震设计不宜小于250mm，抗震，抗震设计不宜小于设计不宜小于300mm；圆柱截面直经不宜小于；圆柱截面直经不宜小于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坏，柱净。为

20、避免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于高与截面长边之比宜大于4，或柱的剪跨比宜大于，或柱的剪跨比宜大于2。柱。柱的剪跨比不大于的剪跨比不大于2时，应按短柱处理。时，应按短柱处理。 当上、下层框架柱截面高度不相同时，边柱一般为当上、下层框架柱截面高度不相同时，边柱一般为外侧平齐、上层柱内侧缩小；中柱为两侧同时缩小，使外侧平齐、上层柱内侧缩小；中柱为两侧同时缩小，使上、下层柱形心线保持重合。柱边长每次缩小的尺寸宜上、下层柱形心线保持重合。柱边长每次缩小的尺寸宜为为100150mm。（2）框架计算简图）框架计算简图计算单元计算单元 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横向

21、框架横向框架纵向框架纵向框架横向框架横向框架纵纵向向框框架架框架结构房屋是空间结构体系，一般应按三维空间结构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。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，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。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

22、）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。纵、横向框架共用承担。框架结构计算简图框架结构计算简图楼面标高基础顶面在框架结构的计算简图中，梁、柱用其轴线表示，梁与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表示，梁或柱的长度用节点间

23、的距离表柱之间的连接用节点表示，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

24、室；且地下室结构的楼层侧向刚度不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，可取至地下室结倍时，可取至地下室结构的顶板处。构的顶板处。在实际工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度变在实际工程中，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、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，一般采取近似下层柱截面尺寸不同且形心轴也不重合时，一般采

25、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。框架内力分析。 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4.1.3

26、框架上的荷载框架上的荷载 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、雪荷载，荷载。竖向荷载包括恒载和楼（屋）面活荷载、雪荷载，水平荷载包括风荷载和水平地震作用。水平荷载包括风荷载和水平地震作用。（1）竖向荷载）竖向荷载1）平面框架上所承受的楼板传来的竖向荷载的大小和）平面框架上所承受的楼板传来的竖向荷载的大小和分布与平面框架的承重方案有关。分布与平面框架的承重方案有关。2）整体式楼盖，一般为纵横向承重方案。板上竖向荷）整体式楼盖，一般为纵横向承重方案。板上竖向荷载的传递方式取决于每个板区格是单向板还是双

27、向板。载的传递方式取决于每个板区格是单向板还是双向板。3）由于每根框架柱同时属于一榀横向平面框架和一榀纵）由于每根框架柱同时属于一榀横向平面框架和一榀纵向平面框架，因此，用于配筋计算的框架柱轴力为两方向向平面框架，因此，用于配筋计算的框架柱轴力为两方向平面框架算得的柱轴力之和。平面框架算得的柱轴力之和。4）荷载规范荷载规范规定的楼面活荷载值，是根据大量调查资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标准值，且是以楼板的等效均料所得到的等效均布活荷载标准值，且是以楼板的等效均布活荷载作为楼面活荷载。布活荷载作为楼面活荷载。5）当竖向活荷载与恒荷载之比小于）当竖向活荷载与恒荷载之

28、比小于0.5时，可以不考虑活荷时，可以不考虑活荷载的不利布置。工程中常用满布荷载法，即当活荷载作用载的不利布置。工程中常用满布荷载法，即当活荷载作用相对较小时，把活荷载作用于框架所有的梁上，该法支座相对较小时，把活荷载作用于框架所有的梁上，该法支座弯矩足够准确，跨中弯矩须乘以弯矩足够准确，跨中弯矩须乘以1.11.2的调整系数。此法的调整系数。此法常用活荷载常用活荷载1.52.0kN/m2。6）当框架梁、柱中心线不重合时，在计算时应考虑偏心对）当框架梁、柱中心线不重合时，在计算时应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响，以及梁荷载对柱梁柱节点核心区受力和构造的不利影响，以及梁荷载对柱偏心的

29、影响。计算楼面活荷载作用下的内力时可不考虑。偏心的影响。计算楼面活荷载作用下的内力时可不考虑。（2）水平荷载）水平荷载1）风荷载）风荷载取一榀平面框架作为结构计算单元，其受荷范围为所计算取一榀平面框架作为结构计算单元，其受荷范围为所计算平面框架两侧各半个柱距的宽度；平面框架两侧各半个柱距的宽度； z的取值：对多层框架结构，每一楼层取该层半高处的高的取值：对多层框架结构，每一楼层取该层半高处的高度确定度确定 z ，近似认为风荷载在一层高度范围内均匀分布，最，近似认为风荷载在一层高度范围内均匀分布，最后再将框架节点上、下各半层范围内两部分均布荷载的合力后再将框架节点上、下各半层范围内两部分均布荷载

30、的合力作为节点水平集中力；作为节点水平集中力； s的取值的取值(书第书第285页页)节点水平集中力沿框架高度方向近似为均匀分布。节点水平集中力沿框架高度方向近似为均匀分布。 水平荷载均化为节点水平集中力后进行框架内力分析和水平荷载均化为节点水平集中力后进行框架内力分析和水平侧移计算。水平侧移计算。2）水平地震作用）水平地震作用 6度时建造于度时建造于类场地上较高的高层建筑，类场地上较高的高层建筑，7度和度和7度以度以上的建筑结构，应计算地震作用；上的建筑结构，应计算地震作用； 计算单元：取一个独立的防震缝单元，按整体计算其总计算单元：取一个独立的防震缝单元，按整体计算其总水平地震作用，再按平面

31、框架的抗侧移刚度分配到每一榀水平地震作用，再按平面框架的抗侧移刚度分配到每一榀平面框架；平面框架； 节点水平地震作用取值沿框架高度方向呈上大下小的倒节点水平地震作用取值沿框架高度方向呈上大下小的倒三角形分布。三角形分布。一榀平面框架上的水平荷载及其分布示意图见图一榀平面框架上的水平荷载及其分布示意图见图4-13.4.2.14.2.1在竖向荷载作用下的近似计算在竖向荷载作用下的近似计算在竖向荷载作用下，多、高层框架结构的内力可用力法、在竖向荷载作用下，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

32、、分层法、弯矩二次分配法及系数法等近似方法采用迭代法、分层法、弯矩二次分配法及系数法等近似方法计算。计算。（1）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，）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。对其他各层梁、柱内力的影响可忽略不计。4.2 框架内力分析框架内力分析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应当指出，上述假定中所指

33、的内力不包括柱轴力，因为某应当指出，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。略。 分层法只有当框架的层数较多，且中间若干层的分层分层法只有当框架的层数较多，且中间若干层的分层框架相同时，应用起来比较方便。当框架梁线刚度比柱子框架相同时，应用起来比较方便。当框架梁线刚度比柱子线刚度大很多时，分层框架计算简图比较符合实际。线刚度大很多时，分层框架计算简图比较符合实际。分层法计算要点：分层法计算要点：1）计算各层梁上竖向荷载和固端弯矩；）计算各层梁上竖向荷载和固端弯矩；2）将多层框架沿高度分成若干

34、单层无侧移的敞口框架，每）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；用的荷载、各层柱高及梁跨度均与原结构相同；3）计算梁、柱的线刚度；（有现浇板的梁，宜考虑楼板的）计算梁、柱的线刚度；（有现浇板的梁，宜考虑楼板的作用）作用）4）计算和确定梁、柱弯矩分配系数和传递系数）计算和确定梁、柱弯矩分配系数和传递系数 除底层柱的下端外，其他各柱的柱端应为弹性约束。为除底层柱的下端外，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

35、形有便于计算，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的线刚度乘以修正系数0.9。 如用力矩分配法计算各框架的杆端弯矩，在计算每个节如用力矩分配法计算各框架的杆端弯矩，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，其他各层柱的传递系数改用的传递系数改用1/3。 5）用力矩分配法计算梁、柱弯矩）用力矩分配法计

36、算梁、柱弯矩 计算各框架的杆端弯矩，由此所得的梁端弯矩即为其最计算各框架的杆端弯矩，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。步修正，可对这些不平衡弯矩再作一次弯矩分配。6）在杆端弯矩求出后，可用静力平衡条件计算梁端剪力及）在杆端弯矩求出后，可用静力平衡条件计

37、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、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。柱自重等）和与之相连的梁端剪力，即得柱的轴力。（2）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）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。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）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）。

38、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）将所有杆端的分配弯矩同时向其远端传递（对于刚接框架，传递系数均取接框架，传递系数均取1/2）。）。 当分层框架各不相同时，采用整体框架计算简图的弯当分层框架各不相同时，采用整体框架计算简图的弯矩二次分配法比分层法更加简单。矩二次分配法比分层法更加简单。 4）将各节点因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行）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。第二次分配，使各节点处于平衡状态。 至此，整个弯矩分至此，整个弯矩分配和传递过程即告结束。配和传递过程即告结束。 5

39、）将各杆端的固端弯矩、分配弯矩和传递弯矩叠加，）将各杆端的固端弯矩、分配弯矩和传递弯矩叠加，即得各杆端弯矩。即得各杆端弯矩。 6）由静力平衡条件求梁的跨中弯矩，梁柱剪力及柱轴）由静力平衡条件求梁的跨中弯矩，梁柱剪力及柱轴力。力。3) 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，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、框架梁的计算跨度法是一种更简单的方法

40、，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。力。 此法是此法是统一建筑规范统一建筑规范（Uniform Building Code）中）中介绍的方法，在国际上被广泛采用。介绍的方法，在国际上被广泛采用。当框架结构满足下列条件时可以按照系数法求内力当框架结构满足下列条件时可以按照系数法求内力 ：1)两个相邻跨的跨长相差不超过短跨跨长的两个相邻跨的跨长相差不超过短跨跨长的20%；2）活载与恒载之比不大于）活载与恒载之比不大于3；3）荷载均匀布置；）荷载均匀布置；4）框架梁截面为矩形。）框架梁截面为矩形。

41、混凝土结构设计混凝土结构设计沈蒲生主编沈蒲生主编 当梁的线刚度比柱的线刚度大很多时（例如当梁的线刚度比柱的线刚度大很多时（例如ib/ic3），），梁柱节点的转角很小，可以忽略此转角的影响。这种忽略梁梁柱节点的转角很小，可以忽略此转角的影响。这种忽略梁柱节点转角影响的计算方法称为反弯点法。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。不产生转动，即认为梁柱线刚度比为无限大。4.2.2 在水平荷载作用下的近似计算在水平荷载作用下的近似计算反弯点法反弯点法水平荷载作用下框架

42、结构的内力和侧移可用结构力学方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、法计算，常用的近似算法有迭代法、反弯点法、D值法和门值法和门架法等。架法等。 因柱的上、下端都不转动，故除底层柱外，其他各层因柱的上、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（柱的反弯点均在柱中点（h/2/2）；底层柱由于实际是下端固）；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，一般取离柱下端般取离柱下端2/32/3柱高处为反弯点位置，即取柱高处为反弯点位置，即取yh=2/3=2

43、/3h。 当柱截面较大时，梁柱线刚度比常常较小，结点转角较大，当柱截面较大时，梁柱线刚度比常常较小，结点转角较大，用反弯点法计算的内力误差较大，这时，采用用反弯点法计算的内力误差较大，这时，采用D值法。值法。D值法值法也叫改进反弯点法，是在分析多层框架受力特点和变形基础上，也叫改进反弯点法，是在分析多层框架受力特点和变形基础上，提出修正柱的抗侧移刚度和调整反弯点高度的方法。修正后的提出修正柱的抗侧移刚度和调整反弯点高度的方法。修正后的侧移刚度用侧移刚度用D表示，故称表示，故称D值法。值法。当只考虑结构平移时，内力计算的步骤及方法如下：当只考虑结构平移时，内力计算的步骤及方法如下：1计算作用在第

44、计算作用在第i层结构上的总剪力层结构上的总剪力Vi（i=1，2， 3，m，m为多层框架的总层数），并假定它作用在为多层框架的总层数），并假定它作用在结构刚心处。结构刚心处。 Vi =Pm式中式中 Pm第第i层以上水平荷载的总和。层以上水平荷载的总和。2计算各梁、柱的线刚度计算各梁、柱的线刚度ib、ic（计算梁刚度时也要考虑现（计算梁刚度时也要考虑现浇楼板的作用）。浇楼板的作用）。3计算各柱侧移刚度计算各柱侧移刚度DD值定义为使柱端产生单位水平位移所需施加的推力。值定义为使柱端产生单位水平位移所需施加的推力。影响影响D值的因素很多，主要有：值的因素很多，主要有：（1）该柱本身刚度）该柱本身刚度i

45、c；（2）上下梁的刚度）上下梁的刚度ib；（3）上下层柱的高度；）上下层柱的高度；（4）上下层剪力（水平荷载分布情况）；）上下层剪力（水平荷载分布情况）；（5）柱所在层的位置。）柱所在层的位置。 计算计算D 值主要是用来分配剪力，对于同层各柱来说，值主要是用来分配剪力，对于同层各柱来说，上述的上述的3，4，5项影响因素是相同的，对剪力分配影响不大。项影响因素是相同的，对剪力分配影响不大。所以讨论所以讨论D值时，主要考虑柱本身刚度和梁的刚度影响。其值时，主要考虑柱本身刚度和梁的刚度影响。其计算公式为：计算公式为：式中式中 h层高；层高； 刚度修正系数（节点转动影响系刚度修正系数（节点转动影响系

46、数），数）， 是考虑梁柱刚度比值对侧是考虑梁柱刚度比值对侧 移刚度的影响的一个修正系数。移刚度的影响的一个修正系数。 见表见表4-8。 V， 柱的剪力及楼层层间位移；柱的剪力及楼层层间位移； ic柱的线刚度。柱的线刚度。c212iVDhjjj1iiisijDVVD式中式中 Dij第第i层所有柱层所有柱D值总和；值总和； Vi第第i 层由外荷载引起的总剪力。层由外荷载引起的总剪力。 4计算总剪力在各柱间的剪力分配计算总剪力在各柱间的剪力分配令第令第i层第层第j个柱的个柱的D值为值为Dij（该层柱总数为（该层柱总数为s），则），则该柱的剪力为：该柱的剪力为： y =y0+ y1+ y2+ y3式中

47、式中 y0标准反弯点高度比，即在各层等标准反弯点高度比，即在各层等 高，各跨相等，各层梁、柱线刚度高，各跨相等，各层梁、柱线刚度 均不变时的柱反弯点高度比；均不变时的柱反弯点高度比；y1，y2，y3当上下层梁线刚度改变时，上下层当上下层梁线刚度改变时，上下层 层高变化时反弯点高度比的修正值。层高变化时反弯点高度比的修正值。5确定柱反弯点高度比确定柱反弯点高度比y（反弯点即为弯矩为零（反弯点即为弯矩为零 的点）反弯点距柱下端距离为的点）反弯点距柱下端距离为yh，y由下式确定：由下式确定： （1）根据结构总层数）根据结构总层数m，该层位置，该层位置i及上下梁的平均线刚度及上下梁的平均线刚度与柱线刚

48、度的比值，由表与柱线刚度的比值，由表4-9或表或表4-10、表、表4-11查出标准反弯查出标准反弯点高度比点高度比y0。（2）上下梁刚度变化时的反弯点高度比修正值）上下梁刚度变化时的反弯点高度比修正值y1由表由表4-12查得，对于底层柱，可不考虑该修正值。查得，对于底层柱，可不考虑该修正值。当某柱的上梁与下梁的刚度不等时，与标准情况相比反弯当某柱的上梁与下梁的刚度不等时，与标准情况相比反弯点位置会有变化，当点位置会有变化，当i1+ i2i3+ i4 时，令时，令 1=（i1+ i2）/（i3+ i4），根据），根据 1和和i值查表，此时反弯点上移，值查表，此时反弯点上移，y1取正值。取正值。当

49、当i1+ i2i3+ i4 时，令时，令 1 =（i3+ i4）/（i1+ i2），根据），根据 1 1和和i值查表，此时反弯点下移，值查表，此时反弯点下移，y1取负值。取负值。A上层层高变化时的修正值上层层高变化时的修正值y2令上层层高和本层层高之比令上层层高和本层层高之比hi+1/hi= 2，由，由 2及及i查表。查表。当当 21时，时，y2为正值，反弯点上移；当为正值，反弯点上移；当 21时，时，y2为负为负值，反弯点下移。对于最上层不考虑值，反弯点下移。对于最上层不考虑y2。B下层层高变化时的修正值下层层高变化时的修正值y3令下层层高和本层层高之比令下层层高和本层层高之比hi1 /hi

50、= 3，由，由 3及及i查表。当查表。当 31时，时，y3为负值，反弯点下移；当为负值，反弯点下移；当 31时，时，y3为正值，为正值，反弯点上移。对于底层不考虑反弯点上移。对于底层不考虑y3。（3）上下层高变化时反弯点高度比修正值）上下层高变化时反弯点高度比修正值y2和和y3由表由表4-13查查得。得。tijij(1)MV hybijijMV yh6根据各柱分配到的剪力及反弯点位置根据各柱分配到的剪力及反弯点位置yh计计 算第算第i层第层第j个柱端弯矩。个柱端弯矩。上端弯矩上端弯矩 ： 下端弯矩下端弯矩 ： j iVj iVbj iMtj iMyhhtbbj1,jiiiMMMtbbbj1,j