多层钢筋混凝土房屋框架结构设计方法PPT.ppt
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1、多层钢筋混凝土房屋框架结构设计方法PPT Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望表6.1.1 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度(m)结构类型烈 度678(0.2g)8(0.3g)9框架6050403524框架-抗震墙1301201008050抗震墙1401201008060部分框支抗震墙1201008050不应采用筒体框架-核心筒1501301009070筒中筒18015012010080板柱-抗震墙80705540不应采用注:房屋高度指室外地面到主要屋面
2、板板顶的高度(不包括 局部突出屋顶部分)。抗震等级是设计部门依据国家有关规定,按“建筑物重要性分类与设防标准”,根据烈度、结构类型和房屋高度等,而采用不同抗震等级进行的具体设计。以钢筋混凝土框架结构为例,抗震等级划分为四级,以表示其很严重、严重、较严重及一般的四个级别。在中国建筑业中,已经开始严格执行这个等级标准。建筑结构安全等级(专业中简称为安全等级、结构安全等级),是为了区别在近似概率论极限状态设计方法中,针对重要性不同的建筑物,采用不同的结构可靠度而提出的。现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001)规定,建筑结构设计时,应根据结构破坏可能产生的后果的严重性,采用不
3、同的安全等级。建筑结构安全等级划分为三个等级(一级:重要的建筑物;二级:大量的一般建筑物;三级:次要的建筑物)。至于重要建筑物与次要建筑物的划分,则应根据建筑结构的破坏后果,即危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等的严重程度确定。抗震等级是确定结构构件抗震计算和抗震措抗震等级是确定结构构件抗震计算和抗震措施的标准。根据设防烈度、房屋高度、建筑类别、施的标准。根据设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型及构件在结构中的重要程度确定,共分结构类型及构件在结构中的重要程度确定,共分四个等级,一级最高。四个等级,一级最高。建筑物重要性分类与设防标准建筑物重要性分类与设防标准 建筑结构安全等级划分为三
4、个等级(一级:重要的建筑物;二级:大量的一般建筑物;三级:次要的建筑物)。建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准6.1.2 钢筋混凝土房屋应根据设防类别、烈度、结构类型和房屋钢筋混凝土房屋应根据设防类别、烈度、结构类型和房屋 高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措 施要求。丙类建筑的抗震等级应按表施要求。丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定。确定。表表6.1.26.1.2现浇钢现浇钢筋混凝土房屋的抗震等筋混凝土房屋的抗震等级级结构类型设防烈度6789框架结构高度24242424242424框架四三三二二一一大跨度框架
5、三二一一 基础埋置深度基础埋置深度采用天然地基采用天然地基-不小于建筑高度的不小于建筑高度的1/12;采用桩基采用桩基-不小于建筑高度的不小于建筑高度的1/15。5.2.2 5.2.2 结构布置结构布置多高层钢筋混凝土结构房屋结构多高层钢筋混凝土结构房屋结构布置的基本原则是布置的基本原则是:结构平面应力求简单规则,结构的主要抗侧力构件应结构平面应力求简单规则,结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置,尽量使结构的对称均匀布置,尽量使结构的刚心与质心重合刚心与质心重合,避免地,避免地震时引起结构扭转及局部应力集中。震时引起结构扭转及局部应力集中。结构的竖向布置,应使其质量沿高度方向均匀分布,结构的竖向
6、布置,应使其质量沿高度方向均匀分布,避免结构刚度突变,并应尽可能降低建筑物的重心,以避免结构刚度突变,并应尽可能降低建筑物的重心,以利结构的整体稳定性。利结构的整体稳定性。合理地设置变形缝。合理地设置变形缝。加强楼屋盖的整体性。加强楼屋盖的整体性。尽可能做到技术先进,经济合理。尽可能做到技术先进,经济合理。考题考题1(1 1)框架结构布置)框架结构布置1 1、框架结构用于、框架结构用于1010层以下建筑。层以下建筑。2 2、常见的框架柱网形式有方格式和内廊式。、常见的框架柱网形式有方格式和内廊式。3 3、双向设置承重框架。、双向设置承重框架。4 4、楼梯、电梯间不宜设在结构的两端及拐角处。、楼
7、梯、电梯间不宜设在结构的两端及拐角处。5 5、框架刚度沿高度不宜突变,以避免造成薄弱层。、框架刚度沿高度不宜突变,以避免造成薄弱层。6 6、避免出现错层。、避免出现错层。7 7、出屋面小房间不要做成砖混结构。、出屋面小房间不要做成砖混结构。-鞭端效应鞭端效应8 8、应设计成延性框架,遵守、应设计成延性框架,遵守“强柱弱梁强柱弱梁”、“强剪弱弯强剪弱弯”、”强强 节点强锚固节点强锚固”等等设计原则设计原则。9 9、框架梁的截面宽度与高度之比、框架梁的截面宽度与高度之比b/h0.25;b/h0.25;跨高比跨高比l ln n/h4/h4。考题考题210、框架柱的截面尺寸,应符合下列要求:、框架柱的
8、截面尺寸,应符合下列要求:柱截面的宽度和高度均不宜小于柱截面的宽度和高度均不宜小于300mm300mm;柱柱剪跨比剪跨比(见后页见后页)宜大于宜大于2 2;柱截面宽高比不宜大于柱截面宽高比不宜大于3 3。在水平地震作用下,梁柱的剪跨比可以直接通过梁的在水平地震作用下,梁柱的剪跨比可以直接通过梁的跨高比和柱的高厚比表示。跨高比和柱的高厚比表示。设反弯点在构件中央设反弯点在构件中央对于梁对于梁对于柱对于柱(2 2)框架)框架-抗震墙结构布置抗震墙结构布置1 1、多用于、多用于10-2010-20层房屋。层房屋。2 2、剪力墙布置、剪力墙布置基本原则基本原则:平面内布置应对称均匀,避免结构平面内布置
9、应对称均匀,避免结构刚心与质心刚心与质心有较大的偏移。有较大的偏移。应沿结构的纵横向设置,组成应沿结构的纵横向设置,组成T T形、形、L L形、十字形提高刚度。形、十字形提高刚度。剪力墙与柱中线宜重合。柱中线与剪力墙中线之间的偏心距剪力墙与柱中线宜重合。柱中线与剪力墙中线之间的偏心距 不宜大于柱宽的不宜大于柱宽的1/41/4。剪力墙应尽可能靠近房屋平面的端部,但不宜布置在外墙。剪力墙应尽可能靠近房屋平面的端部,但不宜布置在外墙。剪力墙不宜开大洞口。剪力墙不宜开大洞口。剪力墙宜贯通全高,保证结构竖向的刚度基本均匀。剪力墙宜贯通全高,保证结构竖向的刚度基本均匀。考题考题3(3 3)剪力墙结构布置)
10、剪力墙结构布置1 1、多用于、多用于20-3020-30层房屋。层房屋。2 2、平面和竖向方向均匀。、平面和竖向方向均匀。3 3、较长的剪力墙宜开洞口设置弱联系梁,各墙段的高宽比不应小、较长的剪力墙宜开洞口设置弱联系梁,各墙段的高宽比不应小 于于2 2。4 4、剪力墙有较大洞口时,洞口位置宜上下对齐,形成明确的墙肢、剪力墙有较大洞口时,洞口位置宜上下对齐,形成明确的墙肢 与联系梁。与联系梁。5 5、框支剪力墙结构要求。、框支剪力墙结构要求。6 6、框支剪力墙结构要求。、框支剪力墙结构要求。7 7、楼盖长宽比不应超过表、楼盖长宽比不应超过表5.35.3规定的数值。规定的数值。(4 4)抗震缝布置
11、)抗震缝布置尽量避免设置抗震缝。尽量避免设置抗震缝。5.3 5.3 框架内力与位移计算框架内力与位移计算结构抗震计算的内容一般包括:结构抗震计算的内容一般包括:结构动力特性分析,主要是结构自振周期的确定;结构动力特性分析,主要是结构自振周期的确定;结构地震反应计算,包括多遇烈度下的地震荷载与结构位移;结构地震反应计算,包括多遇烈度下的地震荷载与结构位移;结构内力分析;结构内力分析;截面抗震设计。截面抗震设计。5.3.1 5.3.1 水平地震作用计算水平地震作用计算1.1.结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用。结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用。2.2.各方向水平地震作用全部由该方向的抗侧
12、力框架承担。各方向水平地震作用全部由该方向的抗侧力框架承担。3.3.以防震缝所划分的结构单元作为计算单元。以防震缝所划分的结构单元作为计算单元。4.4.各楼层各楼层重力荷载代表值重力荷载代表值的集中质点设在楼屋盖标高处。的集中质点设在楼屋盖标高处。5.5.对于高度不超过对于高度不超过40m40m、质量和刚度沿高度分布比较均匀、质量和刚度沿高度分布比较均匀 的框架结构,的框架结构,可采用底部剪力法可采用底部剪力法计算地震作用。计算地震作用。6.6.一般采用一般采用顶点位移法顶点位移法计算结构基本周期。计算结构基本周期。7.7.通过力的平衡条件计算各层地震剪力。通过力的平衡条件计算各层地震剪力。8
13、.8.按分配系数(由侧移刚度计算按分配系数(由侧移刚度计算)计算各柱承担的地震剪计算各柱承担的地震剪 力。力。5.3.2 5.3.2 水平地震作用下框架内力的计算水平地震作用下框架内力的计算反弯点法:层数较少、梁柱线刚度比大于反弯点法:层数较少、梁柱线刚度比大于3的结构。的结构。D值法:考虑了框架节点转动对侧移刚度和反弯点值法:考虑了框架节点转动对侧移刚度和反弯点 高度的影响,比较精确,应该比较广泛。高度的影响,比较精确,应该比较广泛。你能不能计算精度很好的框架内力?你能不能计算精度很好的框架内力?你能够计算精度较高的框架计算你能够计算精度较高的框架计算,那我就请客那我就请客!利用利用D D值
14、法计算框架内力的步骤如下:值法计算框架内力的步骤如下:(1 1)计算各层柱的侧移刚度)计算各层柱的侧移刚度D D(2 2)计算各柱所分配的剪力)计算各柱所分配的剪力V Vijij(3 3)确定反弯点高度)确定反弯点高度y y(4 4)计算柱端弯矩)计算柱端弯矩McMc(5 5)计算梁端弯矩)计算梁端弯矩M Mb b(6 6)计算梁端剪力)计算梁端剪力V Vb b(7 7)计算柱轴力)计算柱轴力N N5.3.3 5.3.3 竖向荷载作用下框架内力的计算竖向荷载作用下框架内力的计算分层法:分层法:弯矩二次分配法:弯矩二次分配法:竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅:竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅:由于钢筋混
15、凝土由于钢筋混凝土结构具有塑性内力重结构具有塑性内力重分布性质,在竖向荷分布性质,在竖向荷载下可以考虑适当降载下可以考虑适当降低梁端弯矩,进行调低梁端弯矩,进行调幅,以减少负弯矩钢幅,以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。筋的拥挤现象。竖向荷载调幅、水平荷载不调幅、内力组合之前调幅。竖向荷载调幅、水平荷载不调幅、内力组合之前调幅。重力荷载约重力荷载约121215KN/m15KN/m2 2,其中活荷载约为其中活荷载约为2KN/m2KN/m2 2左右,所占比例较小。其不利布置对结构内力的影响左右,所占比例较小。其不利布置对结构内力的影响并不大。因此,当活荷载不很大时,并不大。因此,当活荷载不很大时,可按全部
16、满载布可按全部满载布置置。当活荷载较大时,可将跨中弯矩乘以。当活荷载较大时,可将跨中弯矩乘以1.11.11.21.2系系数加以修正,以考虑活荷载不利布置对跨中弯矩的影数加以修正,以考虑活荷载不利布置对跨中弯矩的影响。响。5.3.5 5.3.5 框架结构位移验算框架结构位移验算进行两个方面的侧移验算:进行两个方面的侧移验算:多遇地震作用下层间弹性位移的计算多遇地震作用下层间弹性位移的计算罕遇地震作用下层间弹塑性位移的计算罕遇地震作用下层间弹塑性位移的计算(1 1)多遇地震作用下层间弹性位移的计算)多遇地震作用下层间弹性位移的计算考题考题4进行两个方面的侧移验算:进行两个方面的侧移验算:多遇地震作
17、用下层间弹性位移的计算多遇地震作用下层间弹性位移的计算罕遇地震作用下层间弹塑性位移的计算罕遇地震作用下层间弹塑性位移的计算(1 1)罕遇地震作用下层间弹性位移的计算)罕遇地震作用下层间弹性位移的计算考题考题55.4.1 5.4.1 框架梁截面设计框架梁截面设计梁端抗震设计基本要求:梁端抗震设计基本要求:梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力;梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力;梁筋屈服后,塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力;梁筋屈服后,塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力;妥善解决梁筋锚固问题。妥善解决梁筋锚固问题。考题考题65.4 5.4 钢筋混凝土框架结构构件设计钢筋混凝土框架结构构件设计9 9
18、度和一级框架结构尚应符合:度和一级框架结构尚应符合:为了避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏,应按为了避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏,应按强剪强剪弱弯弱弯的原则调整框架梁端部截面组合的剪力设计值:的原则调整框架梁端部截面组合的剪力设计值:一、二、三级框架梁一、二、三级框架梁-梁在重力荷载代表值(梁在重力荷载代表值(9 9度时高层建筑还应包括竖向地震作用标度时高层建筑还应包括竖向地震作用标 准值)作用下,按简支梁分析的梁端截面剪力设计值;准值)作用下,按简支梁分析的梁端截面剪力设计值;-分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向正截面组合的弯矩设计值分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向正截面组合的弯矩设计值;-
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