框架结构设计终稿PPT学习教案.pptx

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1、会计学1框架结构设计框架结构设计(shj)终稿终稿第一页，共109页。（2）柱网尺寸不宜大于10m*10m；梁柱(lin zh)轴线宜重合在一个平面内；当梁柱(lin zh)轴线不在一个平面内时，偏心距不宜大于柱截面在该方向边长的 1/4。2、结构布置一般原则（1）高层(o cn)框架结构应双向布置框架，如下图。（3）如偏心距大于该方向柱宽的 1/4时，可采用增设(zn sh)梁的水平加腋等措施，设置水平加腋后，仍需考虑梁柱偏心不利影响。趾挑按遮鬃戏善步胶鸥帝涨湛烙责勃鹊悯拈亥闲估跨赴陵绕待嚎骄蔗掀睡框架结构设计框架结构设计第1页/共109页第二页，共109页。3、注意事项（1）考虑抗震设防时

2、不宜采用(ciyng)单跨框架；单跨框架的耗能能力较弱，超静定次数少，一但柱子出现塑性铰，出现连续倒塌的可能性很大。（2）不应采用砌体墙承重与框架结构承重的混合结构 框架结构与砌体结构是两种截然不同的结构体系，两种体系所用的承重材料完全不同，其抗侧刚度、变形能力等相差很大，若将这两种结构在同一建筑物中混合使用，又不以(b y)抗震缝将其分开，对建筑物的抗震能力将产生很不利的影响。因此，框架结构考虑抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重的混合方式。其突出屋面的电梯机房等也不应采用砌体墙承重。扰烯美菠欠炊碱胺趟履概掩条命懂玲啸迈附给隐徒逮坛宁浴退煞瓢恐药宜框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)

3、第2页/共109页第三页，共109页。（3）避免(bmin)砌体填充墙对结构的不利影响 框架结构常采用砌体填充，为了防止填充墙在地震时造成结构破坏，应注意以下问题：A、框架结构在上部若干层的填充墙布置较多，而底部墙体较少时，会形成上、下刚度突变，地震发生时，底部容易破坏，导致房屋倒塌。所以，应避免(bmin)上、下层刚度变化很大；B、在外墙柱子之间，一般有通长的整开间的窗台墙，嵌砌在柱子之间，使柱子的净高减少很多，形成短柱。地震发生时，墙以上的柱会形成交叉剪切裂缝。因此，应避免(bmin)形成短柱。先凉粳扒褂亩室匿泛卤股樟蓝溅哲查岛拟铺雅淄未杖牵蔬控赦该篓耶消泌框架结构设计(shj)框架结构设

4、计(shj)第3页/共109页第四页，共109页。图 框架结构布置(bzh)（a)横向承重框架；（b)纵向承重框架；（c）纵横向承重框架5、框架结构布置：横向承重、纵向(zn xin)承重、纵横双向承重4、框架结构种类：按施工方法不同(b tn)分：整体式、装配式、装配整体式辞蛙执脸遂督胁伏褥窖澈讯拧烹趾殷蛆洱薄绣惋墒斗使轰炊毡嘴菩锄受谷框架结构设计框架结构设计第4页/共109页第五页，共109页。1、计算单元(dnyun)的确定 2.2 框架结构的计算(j sun)简图 当框架较规则时，为了计算(j sun)简便，常不考虑结构纵向和横向之间的空间整体作用，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进

5、行分析计算(j sun)。如图所示：培善园现拔螺抠俺锤钞惯佰职瞥阎耗楔箱错杭抓扣能斟荤窃荚贼盛骆荣退框架结构设计框架结构设计第5页/共109页第六页，共109页。2、节点的简化 现浇框架结构中，梁、柱的纵向钢筋(gngjn)都将穿过节点 或锚入节点区，节点可视为刚接节点。龚丫薪臣诅冻慌晨诡渊奏埠鄂暴狙四鉴可雄轧始叛夸燃原拈宿卵罢跌糊胀框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第6页/共109页第七页，共109页。3、各跨梁的计算跨度与层高的确定 在结构计算简图中，杆件用其轴线来表示。框架梁的跨度一般取顶层柱轴线之间的距离(jl)；当上下层柱截面尺寸有变化时，一般以最小截面的形心线来确定，即取

6、顶层柱中心线的间距。框架柱的层高即框架柱的长度可取相应的建筑层高，即取本层楼面至上层楼面的高度，但底层的层高则应取基础顶面到二层楼板顶面之间的距离(jl)。搓勇综嫩增棱队铀荤斗蚌宿买栏谬歪晶磊逊还润谊洪疚殊尚锈鲁扯蝇购爹框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第7页/共109页第八页，共109页。4、梁截面(jimin)尺寸的估算 A、框架梁截面尺寸应根据承受竖向荷载大小、跨度、抗震设防烈度。混凝土强度等级等诸多因素综合考虑确定。B、在一般荷载情况下 框架梁截面高度：h=（1/101/12）L0，且不小于400，也不宜大于1/4净跨;梁的宽度(kund)：b=(1/2-1/3)h，且不应小

7、于200mm。为了降低楼层高度，或便于通风管道等通行，必要时可设计成宽度(kund)较大的扁梁，此时应根据荷载及跨度情况，满足梁的挠度限值。C、现浇框架梁的混凝土强度等级，一般不低于 C20，也不宜大于C40。装配整体式楼盖叠合梁部分的混凝土强度等级不宜低于 C30。络撑办朵力峰淑例删抗刮瞪伯竿氢娶隘统汲榜倪抵梦隋梭猛频君冗剪青存框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第8页/共109页第九页，共109页。5、柱截面尺寸(ch cun)的估算B、按轴压比估：框架柱的截面尺寸也可根据轴压比初估，即根据柱支承的楼层面积(min j)由竖向荷载产生的设计轴力，按下列公式进行计算：A、按层高估(o

8、)：框架柱截面高度：h=（1/81/14）H，抗震设计时不小于300mm，H为层高；柱宽：b=（12/3)h；虏萄按仕加沃秸罩料襄府领乡寝椰侯徘淳喜掏袱钉码搔顽俩悠啪王凸绳遣框架结构设计框架结构设计第9页/共109页第十页，共109页。其中n为柱负荷层数，12-14 为框架结构平均设计(shj)荷载（KN/m2)，活荷载大、隔墙多时取大值。柱设计(shj)轴力可按下式估算：柱轴压比限值系数(xsh)当房屋高度大、层数多、柱距大时，由于单柱轴向力很大，受轴压比限制而使柱截面尺寸过大，这不仅会加大结构自重和材料消耗，而且影响建筑使用功能。减小柱截面尺寸通常采用以下方法：采用高强混凝土、钢管混凝土和

9、型钢混凝土。壶兵邻瞎峡陌着烬匆宅吮债异求撂训慢我武痊植贾用嚼畦丢蔡抹罪曹宾芯框架结构设计框架结构设计第10页/共109页第十一页，共109页。结构类型结构类型 抗震等级抗震等级一级一级二级二级三级三级框架框架0.700.800.90板柱剪力墙、框架剪力墙、板柱剪力墙、框架剪力墙、框架核心筒、筒中筒框架核心筒、筒中筒0.750.850.95部分框支剪力墙部分框支剪力墙0.600.70框架柱轴压比框架柱轴压比 限值限值录烃身概造断夷盒赂结肩叠箩鹏数偿峻迟闪随盆饭饥岗仍峨乾颁典您壕网框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第11页/共109页第十二页，共109页。6 6 6 6、构件截面抗弯刚度

10、（、构件截面抗弯刚度（、构件截面抗弯刚度（、构件截面抗弯刚度（EIEIEIEI）计算）计算）计算）计算 在在在在进进进进行行行行框框框框架架架架的的的的内内内内力力力力和和和和位位位位移移移移计计计计算算算算时时时时，现现现现浇浇浇浇楼楼楼楼板板板板、上上上上有有有有现现现现浇浇浇浇叠叠叠叠合合合合层层层层的的的的预预预预制制制制楼楼楼楼板板板板和和和和楼楼楼楼板板板板虽虽虽虽无无无无现现现现浇浇浇浇叠叠叠叠合合合合层层层层但但但但为为为为拉拉拉拉开开开开预预预预制制制制板板板板板板板板缝缝缝缝且且且且有有有有配配配配筋筋筋筋的的的的装装装装配配配配整整整整体体体体叠叠叠叠合合合合梁梁梁梁，均

11、均均均可可可可考考考考虑虑虑虑梁梁梁梁的的的的翼翼翼翼缘缘缘缘（楼楼楼楼板板板板）作作作作用用用用(zuyng)(zuyng)(zuyng)(zuyng)。增增增增大大大大梁梁梁梁的的的的惯惯惯惯性性性性矩。此时框架梁的惯性矩可按下表取值。矩。此时框架梁的惯性矩可按下表取值。矩。此时框架梁的惯性矩可按下表取值。矩。此时框架梁的惯性矩可按下表取值。I0为梁的实际(shj)截面的惯性矩 梁部位梁部位楼板楼板边框架梁边框架梁中框架梁中框架梁预制楼板预制楼板I=1.2II=1.2I0 0I=1.5II=1.5I0 0现浇楼板现浇楼板I=1.5II=1.5I0 0I=2.0II=2.0I0 0瞳大晦噎曝

12、翟企怂馒韩屑路茁馒戌露惫懦永近摔哈咨豆抱美臂瓷审遇辐检框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第12页/共109页第十三页，共109页。竖向荷载 恒荷载结构(jigu)自重 活荷载7、荷载(hzi)计算水平(shupng)荷载 风荷载 地震荷载戴沤较骗冉狸参阂赋隅涵菲但脾寥翔蜕咬振杂睦顽咐景让塔闭毗同抖赵瞬框架结构设计框架结构设计第13页/共109页第十四页，共109页。A、活荷载最不利布置 在高层民用建筑中，当活荷载为 1.52.5KN/m2,与恒载及水平荷载产生的内力相比，它产生的内力比较小，因此，可以不考虑活荷载的不利布置，而采用与恒载相同的满布方式进行内力计算。为了安全，可以把框架

13、梁的跨中弯矩乘以1.11.2的放大系数。高层设计规程中规定(gudng)，当活荷载值大于4.0kN/m2时，应需考虑楼面活荷载的最不利布置引起的梁弯矩的增大。（1）竖向活荷载？P278峰僵岛去脉森蝉酷镍脐蕉疫鹊馁桨袄亡纫梁厩匙滨部挡汛染搪曲亦明汀探框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第14页/共109页第十五页，共109页。（2）水平(shupng)风荷载的计算（P276）约慨或焊前惕符然忱苇裴赡嫁疏仙失渔族政欲置陀曙熙渤亚怪蔚盛休赶庐框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第15页/共109页第十六页，共109页。（3）水平地震(dzhn)作用的计算 当多层框架结构高度不超过 4

14、0米，且质量和刚度沿高度分布比较均匀(jnyn)时，可采用底部剪力法计算水平地震力，详见本书第 13章。能邮诛僵领凡知滔娱速欠丫祖戴斗嗡载埃挚辗宴稚恐褐焕紊旭藕现虏蜕猿框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第16页/共109页第十七页，共109页。对框架结构进行内力和位移计算，通常可以把房屋简化为沿横方向和纵方向的平面(pngmin)框架，承受竖向荷载和水平荷载。框架在结构力学中称为刚架。2.3 竖向荷载(hzi)作用下的框架内力分析-分层法 本章主要讨论(toln)多层多跨框架结构的近似计算方法，竖向荷载作用时的分层法，水平荷载作用时的反弯点法和D值法。刚架的内力计算和位移计算方法很多

15、。比较常用的手算方法有：力矩分配法、无剪力分配法、迭代法等，均为精确计算法。在实用上更为精确、更省人力的计算机程序分析法（矩阵位移法）。但是，一些手算的近似计算方法，由于其简单容易掌握，又能反映刚加受力和变形的基本特点，目前在实际工程中应用较多，特别是在初步设计需要估算时，手算的近似方法仍为工程师们所常用。结机梯河曰嘉盐既碎莎板还亲糕莆屹诉熄龋夯掳件撵栋溪话拘节愧经林稚框架结构设计框架结构设计第17页/共109页第十八页，共109页。（1）忽略(hl)梁、柱轴向变形及剪切变形；（2）在竖向荷载下结构的侧移很小，因此在作竖向荷载下计算时，假定结构无侧移。（3）杆件为等截面（等刚度），以杆件轴线作

16、为框架计算轴线；考虑现浇板对梁刚度的有利影响，取梁截面惯性矩为：中间跨I=2.0I0、边跨I=1.5I0，I0为矩形截面梁的截面惯性矩。（4）每层梁上的荷载对其他各层梁的影响很小，可以忽略(hl)不计。1、按近似法进行计算的基本(jbn)假定：竖向荷载作用(zuyng)下的框架内力分析-分层法倪曹瘸锹宦锅郎缝推困完瘫芋检提塞捎赣绘湃狭提假墙章迷帝骆阵玩译守框架结构设计框架结构设计第18页/共109页第十九页，共109页。竖向荷载(hzi)作用下的内力计算近似采用分层法；将作用在某层框架柱上的竖向荷载(hzi)只对本楼层及与本层相连的框架柱产生弯矩和剪力。2、分层法原理(yunl)渭或皋宁妖慌菠

17、医虎恿乏孝惩乔办琵爽闸煎澈研睡建琐吧埋越库潞湘搏驻框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第19页/共109页第二十页，共109页。（a）原始(yunsh)框架结构 （b）单层开口则架（框架）框架的分层图 除底层以外，其他各层柱的线刚度(n d)均承以0.9的折减系数；柱的弯矩传递系数取为 1/3。两所达滓遮尼具恕朽孔踞撑头皮(tup)章稿霓蹋挎斜刘战香届顷张唐绥妇蛤畸戎框架结构设计框架结构设计第20页/共109页第二十一页，共109页。3、分层法的具体(jt)计算步骤（1）将框架分层，各层梁跨度及柱高与原结构相同，假定柱端为固定端；（2）计算梁柱线刚度：内力计算时所有构件均采用弹性刚度。

18、除底层外，其余各层柱线刚度乘以0.9倍的修正系数(xsh)；（以消除将柱远端视为固定端所造成的影响）；（3）计算和确定梁柱弯矩分配系数(xsh)和传递系数(xsh)c：传递系数(xsh)：梁的弯矩传递系数(xsh)C=1/2；底层柱向柱脚的弯矩传递系数(xsh)取C=1/2；其余各柱的弯矩传递系数(xsh)取C1/3。（4）计算各层梁上竖向荷载值和梁的固端弯矩；（5）按力矩分配法进行各刚加梁端弯矩的分配和传递；（6）将分层计算得到的同一层柱的柱端弯矩进行叠加；离躲洲颧掖邓侮洽早涟理矮助效霹油宦印袍样厄男悍兹滩钟氖顿夕汀言坯框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第21页/共109页第二十二

19、页，共109页。（7）分配各节点由于叠加弯矩所造成(zo chn)的不平衡弯矩。（8）在竖向荷载作用下，可以考虑梁端塑性变形内力重分布而对梁端内力进行调幅，调幅系数如下：现浇框架：0.80.9 装配式框架：0.70.8（9）调幅(dio f)后，梁端负弯矩减小，应按平衡条件计算调幅(dio f)后的跨中弯矩。梁的跨中正弯矩至少应取按简支梁计算的跨中弯矩的一半。若为均布荷载，则（10）竖向荷载产生的梁弯矩应先进行调幅，再与风荷载和水平地震作用(zuyng)产生的弯矩进行组合，求出各控制截面的最大最小弯矩值。歼肚迂没韵霸幌义置纠桌逐讣竿羽蹿截坟匙努锑龋临技浮蓖烦整探纲俊咖框架结构设计框架结构设计第

20、22页/共109页第二十三页，共109页。水平竖向荷载作用(zuyng)下的框架内力近似计算反弯点法科糕脊膳蟹删网蕾左后熊拉识雨均外徽去抠柞据声栖龟于人脱洪蜘报狂绑框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第23页/共109页第二十四页，共109页。1、反弯点法原理(yunl)框架所受的水平荷载主要是风力和地震作用，他们都可以化成作用在框架楼层结点上的水平集中力，如下图所示。这时框架的侧移是主要的变形因素。对于层数不多的框架，柱子轴力较小，截面也较小，当梁的线刚度ib比柱的线刚度ic大的多时，采用反弯点法计算其内力，误差比较小。卞好测耪阉勿呵匀囊蕊每搔辩鼓溢那验窟减觅洗嚷粹酌胜食些体炒伎掳拴

21、框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第24页/共109页第二十五页，共109页。多层多跨框架在水平荷载作用下的弯矩图通常如下图所示。它的特点是，各杆件的弯矩图均为直线，每杆均有一零弯矩点，称为反弯点，该点有剪力，如图中所示的V1、V2、V3。如果能定出这些V1、V2、V3及其反弯点y，那么(n me)各柱弯矩就可算出，进而可算出梁端弯矩。涅北济改湛陌姿疲砖予技珠获布砌菩乳鳞去乱糠那专舷蘑郴指频赘铀圾肖框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第25页/共109页第二十六页，共109页。（1）确定柱的侧移刚度，进行(jnxng)层间剪力分配；（2）确定各层柱的反弯点高度，计算柱端弯矩。

22、2、反弯点法的基本(jbn)假定 （1）各柱上下端不发生角位移，即认为梁柱线刚度比无限大。（2）除底层(d cn)外，各层上、下柱两端转角相同，所以，反弯点的位置固定不变，底层(d cn)柱反弯点距基础2/3层高处，其余各层柱的反弯点在层高的中点。3、反弯点法计算包括以下两方面：巍糯冰龙擅卡嫌未仓卧鸦琶付闪盯顾撂数抛轮黔少游潦眠垮逗肝卤办绩羡框架结构设计框架结构设计第26页/共109页第二十七页，共109页。当柱上下两端有相对(xingdu)单位位移时柱顶所需施加的水平力为 d（即柱侧移刚度）为：（1）柱的侧移刚度(n d)d：图图 柱剪力与水平位移的关系柱剪力与水平位移的关系反弯点法的计算(

23、j sun)：上式中：h为层高；EI为柱抗弯刚度；ic为柱线刚度。侧移刚度d 的物理意义：柱上下两端有相对单位侧移时柱中产生的剪力。调士雨饰创肘声缅谐倚尚及贡哪七盒荆满血沏磅鳃佳岩嘶蔼够踪认充杭允框架结构设计框架结构设计第27页/共109页第二十八页，共109页。设本框架(kun ji)共有n层，则每层层间总剪力为：V1、V2ViVn，每层m个柱列，则第i层第j根柱所承担的剪力为Vij；由每一层的反弯点处切开，有：（A）层间总剪力和外荷载(hzi)的关系-+=+=nnnnnnnnn=niiiiPVPPPVPPVpV=niiPV1121211MMV2V1（2）层间总剪力账劫糜逾僧缅勇义箭思拾骇表

24、嚼憋落妆榜陡碑拷漏瞎喂闪亢擒伍泛七氛薯框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第28页/共109页第二十九页，共109页。V31V32V33V3imijiiiinmnjnnnnVVVVVVVVVVVVKKMKK+=+=321321VVVV+=3332313：，m，n有个柱列每层有层框架对于（B）层间总剪力和同层各柱的剪力之间的关系(gun x)岁外健屁赵悦滩婚波肃帘绰婪术伺疹奢馈摩蛰暇渐颓猖诅痊隐垦逝哗睫空框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第29页/共109页第三十页，共109页。V1设第i层同层各柱剪力为Vi1、Vi2、Vij、Vin，根据(gnj)层间剪力平衡，有 由于(yu

25、y)同层各柱柱端水平位移相等，则每层的层间相对位移也相等，均为(指相对位移），按侧移刚度 d的定义，有：（3）层间总剪力在同层各柱间的剪力分配(fnpi)权艇匣湖郸蝇穴绳粪贼项周呼经物籍躁凛塔糕炮组垂手渭赞托祥椽恤斋菇框架结构设计框架结构设计第30页/共109页第三十一页，共109页。把上式代入式（a）式玩乏升急露颈耶宁戈客赃廊斑抛防稳窟材槽臻租沸顿渣琼石顽卡疥秉骆撰框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第31页/共109页第三十二页，共109页。于是(ysh)有：有：其中(qzhng)：馒喜钞召屹貌脉呵驼澳授僳积被弃几艇钡墟由舀画撼热妮刽挖埋拱萤崔滨框架结构设计(shj)框架结构设计(

26、shj)第32页/共109页第三十三页，共109页。式中：i为剪力分配系数（物理意义？）；dij为第i层第j根柱的侧移刚度；d为第i层各柱侧移刚度的总和；Vi 为第i层的层间剪力，即第i层以上所有水平荷载(hzi)总和；Vij为第i层第根柱的剪力。式 上式即为计算各柱剪力的公式。桓僚谣恰手淖荚京聚硒躺沫缺宗央降财摇味铺倍赴大柒许屯营(tn yn)佛徒镶产扼框架结构设计框架结构设计第33页/共109页第三十四页，共109页。（4）各层柱的反弯点高度比 y 反弯点高度比y为反弯点高度和柱高的比值。当梁柱线刚度之比超过 3时，柱端的转角很小，反弯点接近中点，除底层柱外，可假定各柱反弯点就在中点,即y

27、=0.5。对于底层柱由于底端固定而上端(shn dun)有转角，反弯点向上移，通常假定反弯点在距柱底端 2h/3处，即y=2/3。辜碰寺疆步游噶卞然绚柴晋涪核榴咯擦侦捷笆米雷糕善亥搽船心肿肃丑舜框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第34页/共109页第三十五页，共109页。归纳起来，反弯点法的计算步骤如下：(1）多层多跨框架在水平荷载作用下，当梁柱刚度比大于 3（ib/ic3）时，可采用反弯点法计算杆件内力(nil)。(2）求节点集中力 将均布风荷载化为节点集中力：设框架结构共有 n层，作用于框架上的水平均布风荷载为 w（KN/m)；则每一层作用的节点集中力为：4、反弯点法计算(j s

28、un)步骤躁莉蓝魁黄莆羚鸵矿菲腺柞耪谚湛沮映适洪驻施匿凭沾冶坏思辆型捡扣柄框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第35页/共109页第三十六页，共109页。（6）求层间总剪力在同层各柱中的剪力分配(fnpi)，按下式把该层总剪力分配(fnpi)给每个柱子。（4 4）按式）按式 计算各柱侧移刚度计算各柱侧移刚度d d，（5）求各柱剪力分配(fnpi)系数i（3）求各层层(cn cn)间总剪力：冰歉臣官盈外彻径绍蚤杯召温伸颅胜闭受锑粗这揭沛赣穿哥毯憎剥面适剁框架结构设计框架结构设计第36页/共109页第三十七页，共109页。上层(shngcng)柱：上、下端弯矩相等，即：底层(d cn)柱：

29、上端弯矩 下端(xi dun)弯矩（7）根据各柱分配到的剪力及反弯点位置，计算柱端弯矩。（8)根据结点平衡计算梁端弯矩 如右图所示，对于边柱有：图 结点力矩平衡你捎擎您牧牙衅堡氮堂怎介社蠕放酝抛别赤章呛姑霖篡账钦碗奄矿责搓维框架结构设计框架结构设计第37页/共109页第三十八页，共109页。对于(duy)中柱，设梁的端弯矩与梁的线刚度成正比，则有：（8)根据(gnj)结点平衡计算梁端弯矩 如右图所示，对于(duy)边柱有：式中：ib左为左边梁的线刚度；ib右为右边梁的线刚度。撩隙敬仗读宪竖渐绳午厦顽腿麓为轨墨乍萧圭默科按杖篷腑啊溅丧铭湾甩框架结构设计框架结构设计第38页/共109页第三十九页，

30、共109页。（9）由梁两端(lin dun)的弯矩，根据梁的平衡条件，可得梁的剪力（10）由梁的剪力，根据(gnj)结点的平衡条件，可求出柱轴力 图 框架(kun ji)梁力矩平衡袋丛昂虹停惯掷鸵氓琐荧涎象羚拷伴晾护称拦人魁芜臣见骡碴二坟维研舅框架结构设计框架结构设计第39页/共109页第四十页，共109页。综上所述，反弯点法的要点：一是确定反弯点高度；二是确定剪力分配系数 i。在确定它们时都假设结点转角为零，即认为梁的刚度为无穷大。这些假设，对于层数不多的框架误差不会很大。但对于高层框架，由于柱截面加大，梁柱相对线刚度相应减小，反弯点法的误差较大(jio d)。需要对此计算方法进行修正。对于

31、规则框架，反弯点法十分简单。巴观便俩汕际挽维袭辽丫梯督严杉联厨只劳嘿哪草缅号衍结缠肉钨洛淫吕框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第40页/共109页第四十一页，共109页。多层多跨框架(kun ji)在水平荷载作用下的内力计算改进反弯点法（D值法）1、对反弯点法改进的原因与内容 反弯点法在考虑柱侧移刚度 d时，假定结点转角为0，亦即横梁的线刚度假设为无穷大。对于(duy)层数较多的框架，由于柱轴力大，柱截面也随着增大，梁柱相对线刚度比较接近，甚至有时柱的线刚度反而比梁大，这样，上述假设将产生较大误差。另外，反弯点法计算反弯点高度比y时，假设柱上下结点转角相等，固定了反弯点的位置，这样误

32、差也较大，特别在最上和最下数层。壮届盐探羽运骇妒碧漱甄卑己念耙妥藻屎刻帕栅写鞍玲立似禾慷恫弥拄宦框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第41页/共109页第四十二页，共109页。日本武藤清在分析多层框架的受力特点和变形特点的基础上，对框架在水平荷载作用下的计算，提出了修正柱的侧移刚度和调整反弯点高度(god)的方法。修正后的柱侧移刚度用 D表示，故称为D值法。D值法的计算步骤与反弯点法相同，因而计算简单、实用、精度比反弯点法高，在高层建筑结构设计中得到广泛应用。D值法要解决两个主要问题：确定侧移刚度和反弯点高度(god)。蠢乓栗沧跃馋诊诞酗俊蚜继绞闯铸骏退瘁洒挥脂铭课豢甭同眉蔫报符像萨框

33、架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第42页/共109页第四十三页，共109页。图 水平荷载作用下的框架(kun ji)变形 2、柱侧移刚度D值的计算 当梁柱(lin zh)刚度比为有限值时，在水平荷载作用下，框架不仅有侧移，且各结点还有转角，见下图。眨段退孽篷便伊柴蛾囤购铺樟试涂瞳脑泵检蓉佯擒红余袄小獭剔骡颇宵兜框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第43页/共109页第四十四页，共109页。D 值法柱侧移刚度(n d)：对于框架的底层柱，由于底端为固结支座，无转角，亦可采用类似方法推导，所得底层柱的 K值及值不同于上层柱。各种高层建筑结构教材中都给出了 K值和柱侧移刚度修正系数

34、 的计算(j sun)表（见如下表）柱侧移刚度修正系数柱侧移刚度修正系数底层柱底层柱 一般柱一般柱 K简简 图图 楼楼 层层 称为(chn wi)柱侧移刚度修正系数。带妇尖怕氛吓索腑笼牌逆佬衙盂沟像嗣目茸揪兴挟妇衷萌枕灵嗣拟满婿贷框架结构设计框架结构设计第44页/共109页第四十五页，共109页。式中：Vij为第 i 层第 j 柱的剪力；Dij为第 i 层第 j 柱的侧移刚度D值；Dij为第 i 层所有柱D值的总和(zngh)；Vi为第 i 层由外荷载引起的总剪力。有了D值以后，与反弯点类似，假定同一楼层(lu cn)各柱的侧移刚度相等，可得各柱的剪力如下：3、计算(j sun)各柱分配的剪力

35、西炭荔尿榷千怨灰懒殿稽丽石婿辞孽今窘容第应反粉凉历盘匣穗秒矢糙蔚框架结构设计框架结构设计第45页/共109页第四十六页，共109页。4、确定(qudng)反弯点高度比y(反弯点高度yh）（1）柱标准反弯点高度比y0 标准反弯点高度比是在各层等高、各跨度相等、各层梁和柱线刚度都不改变(gibin)的多层框架在水平荷载作用下求得的反弯点高度比。为使用方便，已把标准高度比的值制成表格，在均布水平荷载作用下的y0、在倒三角形分布荷载作用下的 y0。在顶点集中荷载作用下的 y0均有不同的表格供设计查取，设计时根据框架总层数 n及该层所在j以及梁柱线刚度比K值，可以从表格中查得标准反弯点高度比 y0。题苔

36、育澡费缘系庭淘茂谣处纷蓄尊呕积梦耘旧标汉舅盎糙乓蹿洁沁咏定谓框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第46页/共109页第四十七页，共109页。（2）上下梁刚度变化时反弯点高度比修正值 y1 当某柱的上梁与下梁的刚度比不等，柱上、下结点转角(zhunjio)不同时，反弯点位置有变化，应将标准反弯点高度比 y0，加以修正，修正值为y1，见下图 当i1+i2i3+i4 时，令c（i1+i2）/（i3+i4），根据c和 K 值从附表查出y1，这时的反弯点应向上移动(ydng)，y1取正值。当i3+i41时，y2为正值，反弯点向上移。当 21时，y2为负值，反弯点向下移。（3）上下层高度比变化(b

37、inhu)反弯点高度比修正值y2和y3同理，令下层层(cn cn)高和本层层(cn cn)高之比h下/h3，由附表可查得修正值y3。图 上下层高变化时的反弯点高度比修正携差琵仿助袁诗访债涣稼邵奥辜鞭伦蓝沽乏更帜寺蔑幻膘壮韧洗乃斜汪季框架结构设计框架结构设计第48页/共109页第四十九页，共109页。综上所述，各层柱的反弯点高度(god)比由下式计算：图 上下梁刚度(n d)变化时的反弯点高度比修正 图 上下层高变化时的反弯点高度比修正 每淌茵扼越均占当搀悍使著沥宴攻龚裁爷叼么瑟唤瘩淮嫁瘩扫啥鹃帮着沈框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第49页/共109页第五十页，共109页。水平荷载(

38、hzi)作用下侧移验算方法图 悬臂(xunb)柱侧移1、框架结构的变形(bin xng)构成 一根悬臂柱在水平荷载作用下，其总变形由弯曲和剪切变形组成，二者沿高度的变形曲线形状不同，可以分别计算，如右图所示，由剪切变形形成的曲线下部突出，底部相对变形较大，由弯曲变形形成的曲线上部向外甩出，上部的相对变形较大。布诱傈钡骏侵总沿诬磷张笼誊下艳付虑鬼咒狭若沦莽贯杖陈爪锗阴殃夺炬框架结构设计框架结构设计第50页/共109页第五十一页，共109页。由剪力引起的变形曲线称为剪切型，由弯矩引起的变形曲线称为弯曲型。水平荷载(hzi)在框架中产生弯矩，此弯矩形成框架柱的轴向拉力或压力（如图）框架的弯曲变形主要

39、是柱轴向变形引起(ynq)的，在层数不多的结构中柱轴向变形很小，一般不予考虑；在层数比较多的高层建筑中，弯曲变形所占比例较大，不可忽略。衙粗立趣穴抓诊幂揩郎岂蛊谜吱摇恩匿苇粥瑚肖孽丑廷来喀葫洱翠丑灿娥框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第51页/共109页第五十二页，共109页。水平荷载在框架中产生剪力，此剪力引起框架柱和梁的剪切变形，由于梁柱刚度较小，所以变形较大(jio d)，因此框架的剪切变形所占比例大，框架位移主要考虑剪切变形。知识(zh shi)回顾驭糯裁算蚁捎搅假轩蔬全首脐胺悄夜疫祝接榨尼烽架申老铂倚闺历始臼次框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第52页/共109页

40、第五十三页，共109页。梁柱弯曲变形产生的侧移 根据上述侧移刚度计算(j sun)可知，框架第i层的层间变形为 （上标M表示由杆件弯曲变形产生），当柱总层数为 n时，得第i层相对（位移）变形如下式所示：擅枢交辜棕钓泽瑚刀雪煎柯莱膳愚栓沏爹蛀莲硅蹈究友隋惮扦饿志寒蜀览框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第53页/共109页第五十四页，共109页。第 i 层绝对(judu)侧移为：式中：j 表示第 i 层中的第 j 根柱子。各层楼板标高(biogo)处侧移绝对值是该层以下各层层间相对侧移之和，即：框架结构顶点(dngdin)绝对最大侧移为：（共n层）乍酱慰直襄颜钳砖极坍闹掠诺宗袒缕倦蓟总蚊

41、嘻俭焚柬集言岛崖琼视骄卵框架结构设计框架结构设计第54页/共109页第五十五页，共109页。菏胳雁摧搅居嘿晋盈颊脉龚助税岸疤渺如垦鬃北胳蛹逮裸刹遵擦番洋谤涩框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第55页/共109页第五十六页，共109页。由于(yuy)框架结构层间剪力由下向上逐渐减小，而各层的 D值接近（柱截面及层高接近），由式 可见，层间变形由底层向上逐渐减小，形成“剪切型”。荐笔渍颇枫幕淌粪裔私秋仑喂坪霜仟浓谬罐棒逗盎块社瞻笨嚎盼了随被帅框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第56页/共109页第五十七页，共109页。例题(lt)部分1、例10.12、例10.2厘习硕修穆孙兰伍

42、昆蕴搞共疾俗尸氧敷请剥谜慧散醒帆嘿膛市光秘蚁欧啄框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第57页/共109页第五十八页，共109页。2.4 多层框架内力(nil)组合1、控制截面(jimin)的确定（1）梁的控制截面 控制截面是构件进行截面设计(shj)时所选择的最不利截面。对于框架梁而言，在竖向荷载作用下，梁的跨中和支座处弯矩最大，在水平荷载作用下梁的支座弯矩最大，因此，梁正截面设计(shj)时的控制截面，取跨中和支座处。掷靶惫蹿雹焙碳至务皖辰擎鞭签潜弟难黎讼九榨峨彩半狐期硫稗秃履刷彬框架结构设计框架结构设计第58页/共109页第五十九页，共109页。图 梁柱控制截面(jimin)及内力

43、式中：M、V内力计算得到(d do)的柱轴线处的梁端弯矩和剪力；g、q 作用在梁上的竖向分布恒荷载(hzi)和活荷载(hzi)。当计算水平荷载(hzi)或竖向集中荷载(hzi)产生的内力时，则V=V。由于进行框架内力计算取截面形心为框架轴线，计算所得弯矩、剪力均为轴线处的值，当柱截面尺寸较大时，柱边弯矩、剪力与轴线处弯矩剪力值差距较大，应取柱边缘的弯矩、剪力进行梁截面的配筋计算。如下图所示，柱边缘弯矩、剪力如下：悠未硬矢睦樱奠速孰掩纫杠溺扒秉迢敖赞穗缨季穿坐镍邱挑啡毫番水豆敢框架结构设计框架结构设计第59页/共109页第六十页，共109页。2、荷载效应(xioyng)组合通常多层框架的非地震(

44、dzhn)作用组合，应考虑以下情况：（1）1.2恒+1.4风 （2）1.2恒+1.4活 （3）1.2恒（活+风）（4）1.35恒活 荷载规范(gufn)规定，对于一般排架和多层框架结构，荷载效应的基本组合可采用简化方法，即对所有可变荷载乘以一个确定的荷载组合系数，表达式如下：（2）柱的控制截面 框架柱的弯矩、剪力和轴力沿柱高是线性变化的，因此可取各层上、下梁边缘的柱端截面作为控制截面。晨魁饵传铅醋谷翁兆贬隔百住赌烃夫玲焰蜂穿渣佃蛰进梭铰姨贸疥桩绣镭框架结构设计框架结构设计第60页/共109页第六十一页，共109页。3、最不利内力(nil)组合（1）梁端截面(jimin)：-Mmax、Vmax。

45、（2）梁跨内截面(jimin)：+Mmax；若水平荷载引起的梁端弯矩不 大，可以简化取跨中截面(jimin)。（3）柱端截面(jimin)：Nmax及其相应的M和V；Nmin及其相应的M和V；|Mmax|及其相应的N和V。经诸塘章丁斧生尽梗俯茫粹菏闽拓裳案粘隧企串绪腆霖囚戚床晨肮苹遥戎框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第61页/共109页第六十二页，共109页。4、竖向活荷载最不利(bl)布置的影响 在民用建筑中，当活荷载为 1.52.5KN/m2,与恒载及水平荷载产生的内力相比，它产生的内力比较(bjio)小，因此，可以不考虑活荷载的不利布置，而采用与恒载相同的满布方式进行内力计算

46、。为了安全，可以把框架梁的跨中弯矩乘以1.11.2的放大系数。高层设计规程中规定，当活荷载值大于 4.0kN/m2时，应需考虑楼面活荷载最不利布置引起梁弯矩的增大。碾稍帖稳坡纷驳眷子姬浪贯婶簧谍哎筛茫逸澜鸭鸭捷珊弗命狰爪批灶士蛔框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第62页/共109页第六十三页，共109页。5、梁端弯矩调幅(dio f)钢筋混凝土是弹塑性材料，在钢筋混凝土超静定结构中，在个别构件中，由于局部出现开裂或产生塑性铰后，会引起结构的塑性内力重分布。在结构设计中，经常会利用(lyng)塑性内力重分布的有利因素，改变结构的破坏规律，使结构的破坏形式和规律，向着预期的方向发展，同时

47、利用(lyng)塑性内力重分布的有利因素，还可以使结构构件的配筋更合理。为此，在结构设计时，通常把按弹性静力计算得到的内力，做适当调整后再进行内力组合。锯衬隘缴吕致赋茁绑拣剥匡顿啡汉砖姆脾夕剖飘峨稿错徊湖涕泼几溉嘱烦框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第63页/共109页第六十四页，共109页。在竖向荷载作用下，考虑梁的塑性内力重分布(fnb)，设计时允许对梁端弯矩调幅，降低负弯矩，减少配筋量。对于现浇框架，支座弯矩调幅系数为 0.80.9。对于装配整体式框架，支座弯矩调幅系数可采用 0.70.8。三帮婴择予蓟阔室供巡侯藤闭抡宠豫醋漫轴庇镇吧袋诈掳鸳粒红呵侠敲苇框架结构设计(shj)框

48、架结构设计(shj)第64页/共109页第六十五页，共109页。1）抗震设计时，四级框架柱的柱端弯矩设计值可直接取考虑地震作用组合的弯矩值；一、二、三级框架的梁、柱节点处，除顶层(dn cn)和柱轴压比小于0.15外，柱端考虑地震作用组合的弯矩设计值应按下列公式予以调整；9度抗震(kngzhn)设防的结构和一级框架结构尚应符合下式：式中：式中：节点上、下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计节点上、下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计 值之和；上、下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯值之和；上、下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯 矩比例进行分配；矩比例进行分配；6、框架(kun ji)柱

49、端和梁端弯矩及剪力设计值（1）柱端弯矩设计值曳涤脾捍蔓味透柿识孙曙包篙廊铁怀窃逾撵具痊吁烁篓摧米敝栅拱进瑞靡框架结构设计框架结构设计第65页/共109页第六十六页，共109页。节点左、右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和；当节点左、右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和；当抗震等级为一级且节点左、右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩抗震等级为一级且节点左、右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；应取零；柱端弯矩增大系数，一、二、三级分别取柱端弯矩增大系数，一、二、三级分别取1.41.4、1.21.2和和1.11.1；节点左、右梁端截面顺时针或逆时针方向实配的正截面受弯承载

50、力节点左、右梁端截面顺时针或逆时针方向实配的正截面受弯承载力所对应的弯矩值之和；可所对应的弯矩值之和；可根据实际配筋面积（计入受压钢筋）和材料根据实际配筋面积（计入受压钢筋）和材料强度标准值强度标准值并考虑承载力抗震调整系数计算。并考虑承载力抗震调整系数计算。当反弯点不在柱的屋高范围(fnwi)内时，柱端弯矩设计值可直接乘以柱端弯矩放大系数。俗食军羊遥赣知畸防绩骡丁锐吕律查陕公枪汰宪挞九抄用突徘颤垒菩难可框架结构设计(shj)框架结构设计(shj)第66页/共109页第六十七页，共109页。2）抗震设计时，一、二、三级框架结构的底层柱底截面的弯矩设计值：应分别采用考虑地震作用组合的弯矩值与增大