多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,5.1 結(jié)構(gòu)布置 框架結(jié)構(gòu)布置主要是確定柱在平面上的排列方式（柱網(wǎng)布置）和選擇結(jié)構(gòu)承重方案，這些均必須滿足建筑平面及使用要求，同時也須使結(jié)構(gòu)受力合理，施工簡單。,5.1.1 柱網(wǎng)和層高,民用建筑柱網(wǎng)和層高根據(jù)建筑使用功能確定。目前，住宅、賓館和辦公樓柱網(wǎng)可劃分為小柱網(wǎng)和大柱網(wǎng)兩類。小柱網(wǎng)指一個開間為一個柱距[圖 5.1.1(a,b)]，柱距一般為 3.3m，3.6m，4.0m等；大柱網(wǎng)指兩

2、個開間為一個柱距[圖5.1.1(c)]，柱距通常為 6.0m，6.6m，7.2m，7.5m等。常用的跨度（房屋進(jìn)深）有：4.8m，5.4m，6.0m，6.6m，7.2m，7.5m等。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,賓館建筑多采用三跨框架。有兩種跨度布置方式：一種是邊跨大、中跨小，可將臥室和衛(wèi)生間一并設(shè)在邊跨，中間跨僅作走道用；另一種則是邊跨小、中跨大，將兩邊客房的衛(wèi)生間與走道合并設(shè)于中跨內(nèi)，邊跨僅作臥室，如北京長城飯店[圖 5.1.1(b

3、)]和廣州東方賓館[圖 5.1.1(c)]。 辦公樓常采用三跨內(nèi)廊式、兩跨不等跨或多跨等跨框架，如圖 2.1.1(a),(b),(c)。采用不等跨時，大跨內(nèi)宜布置一道縱梁，以承托走道縱墻。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,（1）橫向框架承重。主梁沿房屋橫向布置，板和連系梁沿房屋縱向布置[圖 5.1.2(a)]。由于豎向荷載主要由橫向框架承受，橫梁截面高度較大，因而有利于增加房屋的橫向剛度。這種承重方

4、案在實(shí)際結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多,5.1.2 框架結(jié)構(gòu)的承重方案,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,（2）縱向框架承重。主梁沿房屋縱向布置，板和連系梁沿房屋橫向布置[圖 5.1.2(b)]。這種方案對于地基較差的狹長房屋較為有利，且因橫向只設(shè)置截面高度較小的連系梁，有利于樓層凈高的有效利用。但房屋橫向剛度較差，實(shí)際結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較少。 （3）縱、橫向框架承重。房屋的縱、橫向都布置承重框架[圖 5.1.2(c)]，樓蓋常采用現(xiàn)澆雙向板或井字梁樓蓋

5、。當(dāng)柱網(wǎng)平面為正方形或接近正方形、或當(dāng)樓蓋上有較大活荷載時，多采用這種承重方案。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,以上是將框架結(jié)構(gòu)視為豎向承重結(jié)構(gòu)（vertical load-resisting structure）來討論其承重方案的。框架結(jié)構(gòu)同時也是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)（lateral load-resisting structure），它可能承受縱、橫兩個方向的水平荷載（如風(fēng)荷載和水平地震作用），這就要求縱、橫兩個方向的框架均應(yīng)具有一定的側(cè)向剛度

6、和水平承載力。因此，《高層規(guī)程》規(guī)定，框架結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成雙向梁柱抗側(cè)力體系，主體結(jié)構(gòu)除個別部位外，不應(yīng)采用鉸接。,在框架結(jié)構(gòu)布置中，梁、柱軸線宜重合，如梁須偏心放置時，梁、柱中心線之間的偏心距不宜大于柱截面在該方向?qū)挾鹊?1/4。如偏心距大于該方向柱寬的 1/4 時，可增設(shè)梁的水平加腋（圖 5.1.3）。試驗表明，此法能明顯改善梁柱節(jié)點(diǎn)承受反復(fù)荷載的性能。 梁水平加腋厚度可取梁截面高度，其水平尺寸宜滿足下列要求： bx / lx

7、≤ 1/2 ， bx / bb ≤ 2/3 ， bb + bx + x ≥ bc/2 式中符號意義見圖 5.1.3。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)首先確定構(gòu)件截面尺寸及結(jié)構(gòu)計算簡圖，然后進(jìn)行荷載計算及結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移分析。,5.2 框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖,5.2.1 梁、柱截面尺寸 框架梁、柱截面尺寸應(yīng)根據(jù)承載力、剛度及延性等要求確定。初步設(shè)計時，通常由經(jīng)驗或估算先選

8、定截面尺寸，以后進(jìn)行承載力、變形等驗算，檢查所選尺寸是否合適。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,梁、柱截面尺寸,框架梁、柱截面尺寸應(yīng)根據(jù)承載力、剛度及延性等要求確定。初步設(shè)計時，通常由經(jīng)驗或估算先選定截面尺寸，以后進(jìn)行承載力、變形等驗算，檢查所選尺寸是否合適。 　梁截面尺寸確定 　框架結(jié)構(gòu)中框架梁的截面高度hb可根據(jù)梁的計算跨度lb、活荷載大等，按hb = (1/18~1/10)lb確定。為了防止梁發(fā)生剪切脆性破壞，hb不宜

9、大于1/4凈跨。主梁截面寬度可取bb = (1/3~1/2)hb，且不宜小于200mm。為了保證梁的側(cè)向穩(wěn)定性，梁截面的高寬比（hb/bb）不宜大于4。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,柱截面尺寸 　柱截面尺寸可直接憑經(jīng)驗確定，也可先根據(jù)其所受軸力按軸心受壓構(gòu)件估算，再乘以適當(dāng)?shù)姆糯笙禂?shù)以考慮彎矩的影響。即　　　　　　　　　　　　式中 Ac為柱截面面積；N為柱所承受的軸向壓力設(shè)計值；Nv為根據(jù)柱支承的樓面面積計算

10、由重力荷載產(chǎn)生的軸向力值；1.25為重力荷載的荷載分項系數(shù)平均值；重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)實(shí)際荷載取值，也可近似按（12~14）kN/m2計算；fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。,0.9～0.95≥ N / Ac fc,N = 1.25Nv,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,框架柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm，圓柱截面直經(jīng)不宜小于350mm，柱截面高寬比不宜大于3。為避免柱產(chǎn)生剪切破壞，柱凈高與截面長邊之比宜大于4，或柱的剪跨比宜大

11、于2。,梁截面慣性矩 　在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算中，與梁一起現(xiàn)澆的樓板可作為框架梁的翼緣，每一側(cè)翼緣的有效寬度可取至板厚的6倍；裝配整體式樓面視其整體性可取等于或小于6倍；無現(xiàn)澆面層的裝配式樓面，樓板的作用不予考慮。 設(shè)計中，為簡化計算，也可按下式近似確定梁截面慣性矩I：,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,式中：I0為按矩形截面（圖 5.2.2 中陰影部分）計算的梁截面慣性矩；β 為樓面梁剛度增大系數(shù)，應(yīng)根據(jù)梁翼緣尺寸與梁

12、截面尺寸的比例，取β =1.3~2.0，當(dāng)框架梁截面較小樓板較厚時，宜取較大值，而梁截面較大樓板較薄時，宜取較小值。通常，對現(xiàn)澆樓面的邊框架梁可取 1.5，中框架梁可取 2.0；有現(xiàn)澆面層的裝配式樓面梁的β 值可適當(dāng)減小.,5.2.2 框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖 1．計算單元 框架結(jié)構(gòu)房屋是由梁、柱、樓板、基礎(chǔ)等構(gòu)件組成的空間結(jié)構(gòu)體系，一般應(yīng)按三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。但對于平面布置較規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)房屋[圖 5.2.3]，為

13、了簡化計算，通常將實(shí)際的空間結(jié)構(gòu)簡化為若干個橫向或縱向平面框架進(jìn)行分析，每榀平面框架為一計算單元，如圖 5.2.3（a）所示。 就承受豎向荷載而言，當(dāng)橫向（縱向）框架承重時，截取橫向（縱向）框架進(jìn)行計算，全部豎向荷載由橫向（縱向）框架承擔(dān)，不考慮縱向（橫向）框架的作用。當(dāng)縱、橫向框架混合承重時，,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對豎向荷載按樓蓋的實(shí)際支承情況進(jìn)行傳遞，這時豎向荷載通常由縱、橫向框架共

14、同承擔(dān)。 在某一方向的水平荷載作用下，整個框架結(jié)構(gòu)體系可視為若干個平面框架，共同抵抗與平面框架平行的水平荷載，與該方向正交的結(jié)構(gòu)不參與受力。每榀平面框架所抵抗的水平荷載，當(dāng)為風(fēng)荷載時，可取計算單元范圍內(nèi)的風(fēng)荷載[圖 5.2.3(a)]；當(dāng)為水平地震作用時，則為按各平面框架的側(cè)向剛度比例所分配到的水平力。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,2．計算簡圖 將復(fù)雜的空間框架結(jié)構(gòu)簡化為平面框架之后，應(yīng)進(jìn)一步將實(shí)際的平面框架轉(zhuǎn)化為力

15、學(xué)模型[圖5.2.3(b)]，在該力學(xué)模型上作用荷載，就成為框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖。 在框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖中，梁、柱用其軸線表示，梁與柱之間的連接用節(jié)點(diǎn)（beam-column joints）表示，梁或柱的長度用節(jié)點(diǎn)間的距離表示，如圖 5.2.4 所示。由圖可見，框架柱軸線之間的距離即為框架梁的計算跨度；框架柱的計算高度應(yīng)為各橫梁形心軸線間的距離，當(dāng)各層梁截面尺寸相同時，除底層柱外，柱的計算高度即為各層層高。對于梁、柱、板均為現(xiàn)

16、澆的情況，梁截面的形心線可近似取至板底。對于底層柱的下端，一般取至基礎(chǔ)頂面；當(dāng)設(shè)有整體剛度很大的地下室、且地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍時，可取至地下室結(jié)構(gòu)的頂板處。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,第二節(jié) 多層多跨框架在豎向荷載作用下內(nèi)力的近似計算——分層法,一、計算假定二、計算單元選取三、計算結(jié)果處理,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、計算假定,不考慮結(jié)構(gòu)的側(cè)移。

17、每層梁上的荷載對其它層梁的影響不計：本單元上梁彎距不在其它單元上進(jìn)行分配計傳遞 ?；詈奢d一般按滿布考慮，不進(jìn)行各種不利布置的計算。 除底層外，其它各層柱的線剛度乘以折減系數(shù)0.9，傳遞系數(shù)取1/3。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、計算單元選取,每層框架梁連同上下層柱作為基本計算單元，柱遠(yuǎn)端按固定端考慮。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,三、計算結(jié)果處理,彎距計算分配完成后，梁端彎距即為梁的平衡彎距。柱端彎距取相鄰單元對應(yīng)的柱端彎距之和

18、。 一般地，分層計算的結(jié)果，在各節(jié)點(diǎn)上的彎距不平衡，但誤差不大可不計。如果較大時，可將不平衡彎距再進(jìn)行一次分配。 在豎向荷載作用下，梁端負(fù)彎距較大時，可考慮塑性內(nèi)力重分布予以降低。 為使梁跨中鋼筋不至于過少，保證梁跨中截面有足夠的承載力，經(jīng)過調(diào)幅后的梁跨中彎距不小于按簡支梁計算的跨中彎距的50％。 梁端彎距調(diào)幅只對豎向荷載進(jìn)行，水平力作用下的梁端彎距不允許調(diào)幅。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,框架混凝土柱截面尺寸邊柱為500mm&

19、#215;500mm，中柱600mm×600mm。,混凝土 采用C20（fc＝9.6N／mm2,ft＝1.10N／mm2）。 鋼筋 柱、梁受力筋采用Ⅱ級鋼筋（fy＝300 N／mm2），板內(nèi)及梁內(nèi)其它鋼筋采用Ⅰ級（fy＝210 N／mm2）,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,框架梁及柱子的線剛度計算?、佥S上的一榀框架作為計算簡圖，如圖所示。,梁、柱混凝土強(qiáng)度等級為C20，Ec＝2.55×104N/mm

20、2＝25.5×106KN/m2?？蚣芰簯T性矩增大系數(shù)：邊框架取1.5，中框架取2.0。中框架梁的線剛度：,Ib1=αbEIb/l=2.0,×25.5×106×0.3×0.73/6.6＝66.28×103KN·m2,×,邊框架梁的剛度：Ib2=αbEIb/l＝1.5×,×25.5×106×0.3×0.73/

21、6.6＝49.70×103KN·m2,底層中柱的線剛度：,i底中＝EIc/l=,×25.5×106×0.6×0.63/4.5＝61.44×103KN·m2,其余各層中柱的線剛度,i其中＝0.9EIc/l= 0.9×,×25.5×106×0.6×0.63/4.5＝55.30×103KN·m2

22、,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,2 彎矩二次分配法,具體計算步驟：　?。?）根據(jù)各桿件的線剛度計算各節(jié)點(diǎn)的桿端彎矩分配系數(shù)，并計

23、算豎向荷載作用下各跨梁的固端彎矩。 　　（2）計算框架各節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩，并對所有節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩同時進(jìn)行第一次分配（其間不進(jìn)行彎矩傳遞）。　?。?）將所有桿端的分配彎矩同時向其遠(yuǎn)端傳遞（對于剛接框架，傳遞系數(shù)均取1/2）。 　　（4）將各節(jié)點(diǎn)因傳遞彎矩而產(chǎn)生的新的不平衡彎矩進(jìn)行第二次分配，使各節(jié)點(diǎn)處于平衡狀態(tài)。 至此，整個彎矩分配和傳遞過程即告結(jié)束。 　?。?）將各桿端的固端彎矩、分配彎矩和傳遞彎矩疊加，即得各桿

24、端彎矩。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,第三節(jié) 多層多跨框架在水平荷載作用下內(nèi)力的近似計算——反彎點(diǎn)法和D值法,（一） 反彎點(diǎn)法（二） D 值法,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,（一） 反彎點(diǎn)法,一、基本假定二、反彎點(diǎn)高度三、側(cè)移剛度四、計算步驟五、反彎點(diǎn)法的適用條件,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、基本假定,梁柱線剛度比較大(ib/ic＞3）時，節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角很小，可忽略不計，即θ≈0。 不考慮柱子的軸向

25、變形，故同層各節(jié)點(diǎn)水平位移相等。 底層柱與基礎(chǔ)固接，線位移與角位移均為0。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,3.6.2 水平荷載作用下的內(nèi)力近似計算方法,反彎點(diǎn)法,適用于梁柱線剛度比不小于3的框架結(jié)構(gòu)； 常用于在初步設(shè)計中估算梁和柱在水平荷載作用 下的彎矩值。,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、反彎點(diǎn)高度,反彎點(diǎn)高度y是指反彎點(diǎn)至柱下端的距離。對于上層各柱，假定反彎點(diǎn)在柱中點(diǎn)。即yi=hi/2 (

26、i=2,3,…,n)；對于底層柱，由于底端固定而上端有轉(zhuǎn)角，反彎點(diǎn)向上移，通常假定反彎點(diǎn)在距底端2h1／3處(y1=h1/2)。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,（1）反彎點(diǎn)位置 彎矩為零的點(diǎn)（反彎點(diǎn)）的位置按下圖取值（以EI梁=∞為前題）。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,三、柱的側(cè)移剛度 d,,當(dāng)梁的線剛度比柱的線剛度大得多時(如ib/ic＞3)，可近似認(rèn)為結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角均為零。柱的剪力與水平位

27、移的關(guān)系為 側(cè)移剛度d —— 柱上下兩端相對有單位側(cè)移（δ=1）時柱中產(chǎn)生的剪力，d=V/δ=12ic / h2,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,,（2）反彎點(diǎn)處的剪力計算 柱的剪力按同層柱的抗側(cè)移剛度之比分配。柱的抗側(cè)移剛度為：,EIci—— 第i根柱的剛度； hi —— 第i根柱的柱高。,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,四、計算步驟,確定柱反彎點(diǎn)高度計算柱反彎點(diǎn)處的剪力計算柱端彎矩計算梁端彎矩求其它

28、內(nèi)力,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,2.計算柱反彎點(diǎn)處的剪力,求出任一樓層的層總剪力，在該樓層各柱之間的分配。（1）框架的層間總剪力Vpj 設(shè)框架結(jié)構(gòu)共有n層，外荷載（Fi）在第j層產(chǎn)生的層間總剪力Vpj為： 式中 Fi——作用在框架第i層節(jié)點(diǎn)處的水平力。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,（2）層間總剪力Vpj在同層各柱間的分配,設(shè)框架共有n層，第j層內(nèi)有m個柱子，各柱剪力為Vjl、Vj2、…、

29、Vji，…，根據(jù)層剪力平衡的條件有： 式中：Vji——第j層第i柱所承受的剪力； m——第j層內(nèi)的柱子數(shù)： dji——第j層第i柱的側(cè)移剛度； VPj——第j層的層剪力。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,以三層框架為例，用反彎點(diǎn)法計算水平荷載作用下框架的內(nèi)力。頂層,,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,第二層,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

30、,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,第一層,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,3. 計算柱端彎矩,各柱端彎矩由該柱剪力和反彎點(diǎn)高度計算。 上部各層柱：上下端的彎矩相等，即： Mji上=Mji下=Vjihj/2 （j=2,3,…,n；i=1,2,…,m） 底層柱：上端彎矩 M1i上=V1ih1/3 下端彎矩 M1i下=2V1ih1/3 （i=1,2, …

31、,m）,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,3）彎矩圖繪制 柱端彎矩：已知反彎點(diǎn)處的剪力值便可以求出每一根柱各截面的彎矩。梁端彎矩：分邊柱節(jié)點(diǎn)和中間柱節(jié)點(diǎn)兩種情況處理。 邊節(jié)點(diǎn)：,,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,中節(jié)點(diǎn)：,,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,5.求其它內(nèi)力,由梁兩端的彎矩，根據(jù)梁的平衡條件，可求出梁的剪力；由梁的剪力，根據(jù)結(jié)點(diǎn)的平衡條件，可求出柱的軸力。小結(jié)：歸納起來，反彎點(diǎn)法的計算步驟如下： (1)多層多

32、跨框架在水平荷載作用下，當(dāng)(ib／ic≥3)時，可采用反彎點(diǎn)法計算桿件內(nèi)力。 (2)計算各柱側(cè)移剛度；并按柱側(cè)移剛度把層間總剪力分配到每個柱。 (3)根據(jù)各柱分配到的剪力及反彎點(diǎn)位置，計算柱端彎矩。(4)根據(jù)結(jié)點(diǎn)平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件計算梁端彎矩。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,五、反彎點(diǎn)法的適用條件,梁柱線剛度之比值大于3(ib／ic≥3)；各層結(jié)構(gòu)比較均勻（求d時兩端固定，反彎點(diǎn)在柱中點(diǎn)）?！?對于層數(shù)不多的框架，誤差不

33、會很大。但對于高層框架，由于柱截面加大，梁柱相對線剛度比值相應(yīng)減小，反彎點(diǎn)法的誤差較大?！?對于規(guī)則框架，反彎點(diǎn)法十分簡單；對于橫梁不貫通全框架的復(fù)式框架，可引進(jìn)并聯(lián)柱和串聯(lián)柱的概念后，再用反彎點(diǎn)法計算，參見有關(guān)參考文獻(xiàn)。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,（二） D 值法,反彎點(diǎn)法在考慮柱側(cè)移剛度d時，假設(shè)橫梁的線剛度無窮大（結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角為0），對于層數(shù)較多的框架，梁柱相對線剛度比較接近，甚至有時柱的線剛度反而比梁大； 反彎點(diǎn)法計算反彎點(diǎn)高

34、度y時，假設(shè)柱上下結(jié)點(diǎn)不轉(zhuǎn)角相等，這樣誤差也較大； 1933年日本武藤清提出了①修正柱的側(cè)移剛度和②調(diào)整反彎點(diǎn)高度的方法。修正后的柱側(cè)移剛度用D表示，故稱為D值法。 D值法也要解決兩個主要問題：確定柱側(cè)移剛度和反彎點(diǎn)高度。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、修正后柱側(cè)移剛度D值的計算二、柱反彎點(diǎn)處的剪力三、確定柱反彎點(diǎn)高度比,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、修正后柱側(cè)移剛度D值的計算,1、影響柱側(cè)移剛度的因素柱本身的線剛度ic；

35、結(jié)點(diǎn)約束（上、下層橫梁的剛度ib）；樓層位置（剪力及分布）。2、基本假定（對圖中12柱）（1）柱12及與其上下相鄰的柱的線剛度均為ic；（2）柱12及與其上下相鄰的柱的層間位移相等即δ1=δ2=δ3=δ；（3）各層梁柱結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角相等，即 θ1=θ2=θ3；（4）與柱12相交的橫梁線剛度分別為i1, i2；,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,3、柱側(cè)移剛度D值柱的側(cè)移剛度，定義與d值相同，但D 值與位移δ和轉(zhuǎn)角θ均有關(guān)。

36、 由：α— 柱側(cè)移剛度修正系數(shù)，反映梁柱剛度比對柱側(cè)移 剛度的影響。見表13-3。,,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、柱反彎點(diǎn)處的剪力,,,,有了D值以后，與反彎點(diǎn)法類似，假定同一樓層各柱的側(cè)移相等，可得各柱的剪力：,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,三、確定柱反彎點(diǎn)高度比,影響柱反彎點(diǎn)高度的主要因素是柱上下端的約束條件。當(dāng)兩端固定或兩端轉(zhuǎn)角完全相等時，反彎點(diǎn)在中點(diǎn)（θj-1＝θj，Mj-1＝Mj）。兩端約

37、束剛度不相同時，兩端轉(zhuǎn)角也不相等，θj≠θj-i，反彎點(diǎn)移向轉(zhuǎn)角較大的一端，也就是移向約束剛度較小的端。當(dāng)一端為鉸結(jié)時(支承轉(zhuǎn)動剛度為0)，彎矩為0，即反彎點(diǎn)與該端鉸重合。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,1、影響柱反彎點(diǎn)位置的因素——柱兩端約束剛度,影響柱兩端約束剛度的主要因素是： (1)結(jié)構(gòu)總層數(shù)及該層所在位置。 (2)梁柱線剛度比。 (3)荷載形式。 (4)上層與下

38、層梁剛度比。 (5)上、下層層高變化。,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,2、柱反彎點(diǎn)位置確定,反彎點(diǎn)高度比y——反彎點(diǎn)到柱下端距離與柱全高的比值。 （1）柱標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比y0標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比y0——標(biāo)準(zhǔn)框架（各層等高、各跨相等、各層梁和柱線剛度不變的多層框架）在水平荷載作用下求得的反彎點(diǎn)高度比。 標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比的值y0已制成表格。 根據(jù)框架總層數(shù)n及該層所在樓層j以及梁柱線剛度比K值，可從表中查得標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比y

39、0。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,（2）上下梁剛度變化的影響——修正值y1,當(dāng)某柱的上梁與下梁的剛度不等，反彎點(diǎn)位置 有變化，應(yīng)將y0加以修正，修正值為y1， 當(dāng)i1+i2i3+i4時，令α1＝(i3+i4)／(i1+i2)，仍由α1和K值從表3—4中查出y1，這時反彎點(diǎn)應(yīng)向下移，yl取負(fù)值。對于底層柱，不考慮y1修正值。,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,（3）上下層高度變化的影響——修正值y2和

40、y3,層高有變化時，反彎點(diǎn)也有移動。令上層層高和本層層高之比h上／h=α2，由α2、K可查表3—5（略）得修正值y2。當(dāng)α2>1時，y2為正值，反彎點(diǎn)向上移。當(dāng)α21時，y2為負(fù)值，反彎點(diǎn)向下移。當(dāng)α3<1時，y2為正值，反彎點(diǎn)向上移。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,（4）修正后柱的反彎點(diǎn)高度比y,各層柱的反彎點(diǎn)高度比由下式計算： y=yh=(y

41、0+y1+y2+y3)h 柱反彎點(diǎn)位置及剪力確定后，其余計算與反彎點(diǎn)法相同。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,當(dāng)橫梁線剛度與柱的線剛度之比不很大時，柱的兩端轉(zhuǎn)角相差較大，尤其是最上層和最下幾層，其反彎點(diǎn)并不在柱的中央，它取決于柱上下兩端轉(zhuǎn)角：當(dāng)上端轉(zhuǎn)角大于下端轉(zhuǎn)角時，反彎點(diǎn)移向柱上端；反之，則移向柱下端。　　各層柱反彎點(diǎn)高度可統(tǒng)一按下式計算：　　　　y=yh=(y0+y1+y2+y3)h,12.4.2.2 柱的反彎點(diǎn)高度

42、,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,（1） 標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比y0　　標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比y0主要考慮梁柱線剛度比及結(jié)構(gòu)層數(shù)和樓層位置的影響，它可根據(jù)梁柱相對線剛度比（表12.3)、框架總層數(shù)m、該柱所在層數(shù)n、荷載作用形式由表12.4查得。 （2） 上下層橫梁線剛度不同時的修正值y1　　當(dāng)某層柱的上梁與下梁剛度不同，則柱上下端轉(zhuǎn)角不同，反彎點(diǎn)位置有變化，修正值為y1，見圖12.21?！　「鶕?jù)α1和K值由表12.5查得y1,,多層鋼筋混凝

43、土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,（3） 上下層層高變化時的修正值y2、y3　　當(dāng)柱所在樓層的上下樓層層高有變化時，反彎點(diǎn)也將偏移標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)位置，見圖12.22?！　×钌蠈訉痈遠(yuǎn)上與本層層高h(yuǎn)之比為α2，即α2=h上/h。由α2和K從表12.6查得修正值y2。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,表12.4 規(guī)則框架承受均布水平荷載作用　　　　時標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比y0,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,表1

44、2.5 上下層橫梁線剛度比對y0的修正值y1,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,圖12.21 橫梁剛度變化對反彎點(diǎn)位置的影響,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,圖12.22 層高變化對反彎點(diǎn)位置的影響,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,表12.6 上下層高變化對y0的修正值y2和y3,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,圖12.23 例12.3,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,表12.7,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,圖12.24 M圖（單位： kN·m

45、),多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,表12.8,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,第四節(jié) 水平荷載作用下側(cè)移的近似計算,一、側(cè)移分類二、框架的變形特點(diǎn)三、框架變形的計算,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、側(cè)移分類,一根懸臂柱在均布荷載作用下，由彎矩作用和剪力作用引起的變形曲線形狀不同。由剪力引起的變形——剪切型：愈到底層，相鄰兩點(diǎn)間的相對變形愈大，當(dāng)q向右時，曲線凹向左。由彎矩引起的變形——彎曲型：愈到頂層，相鄰兩點(diǎn)間的相對變形愈大，當(dāng)

46、q向右時，曲線凹向右。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、框架的變形特點(diǎn),梁柱桿件彎曲產(chǎn)生的側(cè)移，與懸臂柱剪切變形的曲線形狀相似——稱為剪切型變形曲線。柱軸向變形形成的側(cè)移曲線，與懸臂柱彎曲變形形狀相似——稱為彎曲型變形曲線?？蚣艿目傋冃斡杉羟凶冃魏蛷澢冃蝺刹糠纸M成；在層數(shù)不多的框架中，柱軸向變形引起的側(cè)移很小，?？珊雎?；在高度較大的框架中，柱軸向力加大，柱軸向變形引起的側(cè)移不能忽略；二者疊加以后的

47、側(cè)移曲線仍以剪切型為主。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,13.3.3 框架結(jié)構(gòu)側(cè)移近似計算,框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的變形由總體剪切變形和總體彎曲變形兩部分組成。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,框架彎曲變形,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,總體剪切變形是由梁柱彎曲變形應(yīng)起的框架變形；由于它的側(cè)移曲線和懸臂梁的剪切變形曲線曲線相似，稱為剪切變形?？傮w彎曲變形是由框架兩側(cè)柱的軸向變形導(dǎo)致的框架變形，它的側(cè)移曲線與懸臂梁的彎曲變形相似，稱為彎曲變形。

48、對于層數(shù)不多的框架結(jié)構(gòu)，只考慮剪切變形；對于較高的框架（H>50米）或較柔的框架(H/B>4),考慮框架的彎曲變形.,,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,三、框架變形的計算,1.梁柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移 用D值法計算側(cè)移 框架某層側(cè)移剛度的定義是單位層間側(cè)移所需的層剪力；當(dāng)已知框架結(jié)構(gòu)第j層所有柱的Dij值及層剪力Vpj后，可得近似計算層間側(cè)移的公式：各層側(cè)移絕對值是該層以下各層層間側(cè)移之和。頂點(diǎn)側(cè)移即所有層(n層

49、)層間側(cè)移之總和。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,2. 柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移,一般當(dāng)H＞50m，或H/B＞4時，要計算柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移。一般框架在水平荷載作用下，只有兩根邊柱軸力(一拉一壓)較大，中柱軸力很小。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,13.3.3.2 由柱軸向變形引起的側(cè)移,軸力是使柱產(chǎn)生軸向變形, 兩邊受力較大, 中柱受力較小,可以忽略不計. 邊柱產(chǎn)生的軸力為框架頂點(diǎn)的最大水平位移為:,,,,n:頂層與底層邊柱

50、截面面積之比。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,Fn,n,,,,上端集中荷載,倒三角荷載,均布荷載,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,3.7.1 控制截面,梁：跨中、支座截面柱：柱頂、柱底截面,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,第3章,,,,,3.7.2 控制截面最不利內(nèi)力類型,梁跨中截面：+Mmax及相

51、應(yīng)的V（正截面設(shè)計）梁支座截面：-Mmax及相應(yīng)的V （正截面設(shè)計） Vmax及相應(yīng)的M （ 斜截面設(shè)計）柱 截 面：+Mmax及相應(yīng)的N、V -Mmax及相應(yīng)的N、V Nmax及相應(yīng)的M、V Nmin及相應(yīng)的M、V

52、 │M│較大，但N較小或N較大,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,由圖可見：對于大偏壓，M相等或相近時，N越小越不利；對于小偏壓，M相等或相近時，N越大越不利；無論大小偏壓，當(dāng)N相等或相近時，M越大越不利。,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,2. 由永久荷載效應(yīng)控制的組合,

53、多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,一般應(yīng)考慮下列三種荷載組合：（1）恒載＋0.9（活載＋風(fēng)載）（2）恒載＋活載（3）恒載＋風(fēng)載對于高層框架結(jié)構(gòu)，在計算荷載效應(yīng)組合時應(yīng)把風(fēng)荷載作為主要荷載，其荷載組合值系數(shù),,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,豎向活載最不利布置,（1）逐跨布置法,恒載一次布置，樓屋面活載逐跨單獨(dú)作用在各跨上，分別算出內(nèi)力，再對各控制截面組合其可能出現(xiàn)的最

54、大內(nèi)力。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,（2）最不利荷載布置法,恒載一次布置，樓屋面活載根據(jù)影響線，直接確定產(chǎn)生某一指定截面最不利內(nèi)力的活載布置。此法用手算方法進(jìn)行計算很困難。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,（3）分層布置法或分跨布置法,恒載一次布置，為簡化計算，當(dāng)活載與恒載的比值不大于3時，可近似將活載一層或一跨做一次布置，分別進(jìn)行計算，然后進(jìn)行最不利內(nèi)力組合。,多層

55、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,,,,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,（4）滿布荷載法,當(dāng)活載與恒載的比值不大于1時，可不考慮活載的最不利布置，把活載同時作用于所有的框架上，這樣求得的支座處的內(nèi)力可直接進(jìn)行內(nèi)力組合。但求得的梁跨中彎矩應(yīng)乘以1.1~1.2的系數(shù)予以增大。,,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,風(fēng)載及水平地震作用布置,——沿某方向的正、反（左、右）兩個方向作用。,多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,內(nèi)力,荷載編號,框架梁內(nèi)力組合表,多層鋼筋混