本章重点本章重点了解框架结构的特点和适用范围；了解框架结构的特点和适用范围； 熟悉框架结构的布置原则与方法熟悉框架结构的布置原则与方法；掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算方法内力计算方法；掌握框架结构的内力组合原则与方法；掌握框架结构的内力组合原则与方法；熟悉框架结构在水平荷载作用下的侧移验熟悉框架结构在水平荷载作用下的侧移验 算方法；算方法；熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计3.1结构布置结构布置结构布置结构布置 梁、柱尺寸及计算简图梁、柱尺寸及计算简图梁、柱尺寸及计算简图梁、柱尺寸及计算简图12层层310层层10层或层或28m房屋按高度和层数分类房屋按高度和层数分类低层低层多层多层高层高层框架结构的定义框架结构的定义 框框架架结结构构是是由由梁梁、柱柱以以刚刚接接或或铰铰接接相相连连而而构构成成的的承承受竖向和水平荷载的承重体系。受竖向和水平荷载的承重体系。3.1.1 结构布置结构布置第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计在在竖竖向向荷荷载载和和水水平平荷荷载载共共同同作作用用下下，框框架架结结构构各各构构件件都都将将产产生生内内力力和和变变形形。框框架架结结构构的的侧侧移移一一般般由由两两部部分分组组成成：由由水水平平力力引引起起的的楼楼层层剪剪力力使使梁梁、柱柱构构件件产产生生弯弯曲曲变变形形，形形成成框框架架结结构构的的整整体体剪剪切切变变形形us（shear deformation）；由由水水平平力力引引起起的的倾倾覆覆力力矩矩，使使框框架架柱柱产产生生轴轴向向变变形形（一一侧侧柱柱拉拉伸伸，另另一一侧侧柱柱压压缩缩），形成框架结构的整体弯曲变形形成框架结构的整体弯曲变形ub（bending deformation）。）。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。（框架结构的变形型式为（框架结构的变形型式为剪切型）剪切型）框架结构的受力特点框架结构的受力特点第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计框架结构的侧移框架结构的侧移第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计优点优点优点优点 结构结构轻巧；轻巧； 整体性好；整体性好； 可形成大空间；可形成大空间； 施工方便；施工方便； 较为经济。较为经济。框架结构框架结构框架结构的优缺点框架结构的优缺点第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计缺点缺点缺点缺点抵抗水平荷载能力差抵抗水平荷载能力差；侧向刚度小，侧移大侧向刚度小，侧移大 ；受地基的不均匀沉降影受地基的不均匀沉降影响大响大 。框架结构受力框架结构受力变形动画演示变形动画演示第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计框架结构房屋的最大适用高度和最大高宽比非抗震非抗震设计设计抗震设防烈度抗震设防烈度6度7度8度（0.2g)8度（0.3g)9度高度限值706050403524高宽比限值5432第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计n 结构布置的一般原则结构布置的一般原则满足使用要求，并尽可能与建筑的平、立剖面满足使用要求，并尽可能与建筑的平、立剖面划分相一致；划分相一致；满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进行；布置能有效地进行；结构尽可能简单、规则、均匀、对称；结构尽可能简单、规则、均匀、对称；结构的受力要明确；结构的受力要明确；非承重隔墙宜采用轻质材料；非承重隔墙宜采用轻质材料；构件类型、尺寸的规格要尽量减少。构件类型、尺寸的规格要尽量减少。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计好好差差平面布置平面布置第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计好好差差竖向布置竖向布置 妥善地处理温度、妥善地处理温度、 地基不均匀沉降地基不均匀沉降 以及地震等因素以及地震等因素 对建筑的影响；对建筑的影响； 施工简便；施工简便； 经济合理。经济合理。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计n 结构布置的方法结构布置的方法 框框架架结结构构布布置置主主要要是是确确定定柱柱在在平平面面上上的的排排列列方方式式（柱柱网网布布置置）和和选选择择结结构构承承重重方方案案，这这些些均均必必须须满满足足建建筑筑平平面面及及使使用用要要求，同时也须使结构受力合理，施工简单。求，同时也须使结构受力合理，施工简单。 框架结构的承重方案框架结构的承重方案 1 1）横向框架承重横向框架承重。 主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置。主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置。 2 2）纵向框架承重纵向框架承重。 主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置。主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置。 3 3）纵、横向框架承重纵、横向框架承重。 房屋的纵、横向都布置承重框架房屋的纵、横向都布置承重框架 ，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖。楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计横向布置横向布置 特点特点特点特点房屋横向房屋横向刚度大，刚度大，侧移小；侧移小；横梁高度横梁高度大，室内大，室内有效净空有效净空小。小。非抗震时非抗震时使用使用横向承重横向承重第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计特点：特点：特点：特点：连系梁截面连系梁截面较小，框架较小，框架梁截面尺寸梁截面尺寸大，室内有大，室内有效净空高；效净空高；对纵向地基对纵向地基不均匀沉降不均匀沉降较有利；较有利；房屋横向刚房屋横向刚度小，侧移度小，侧移大。大。纵向布置纵向布置 纵向承重纵向承重第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计特点：特点：特点：特点：整整体体性性好好，受力好；受力好；适适用用于于整整体性要求体性要求 较较高高和和楼楼面荷载较面荷载较 大的情况。大的情况。双向布置双向布置 双向承重双向承重第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计4.1.21. 框架梁框架梁n框架梁截面尺寸估算框架梁截面尺寸估算l0 梁的计算跨度；梁的计算跨度；hb 梁的截面高度；梁的截面高度；bb 梁的截面宽度。梁的截面宽度。一般情况下一般情况下：梁净跨与截面高度梁净跨与截面高度之比不宜小于之比不宜小于4梁的截面宽度不梁的截面宽度不宜小于宜小于200mm为了防止梁发生剪为了防止梁发生剪切脆性破坏，切脆性破坏，hb不不宜大于宜大于1/4净跨。净跨。为为了了保保证证梁梁的的侧侧向向稳稳定定性性，梁梁截截面面的的高高宽宽比比（hb/bb）不不宜大于宜大于4。梁净跨与截面高度梁净跨与截面高度之比不宜小于之比不宜小于4梁的截面宽度不梁的截面宽度不宜小于宜小于200mm3.1.2 框架结构梁柱截面尺寸及计算简图框架结构梁柱截面尺寸及计算简图第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计为为了了降降低低楼楼层层高高度度，可可将将梁梁设设计计成成宽宽度度较较大大而而高高度度较较小小的的扁扁梁梁，扁扁梁梁的的截截面面高高度度可可按按 (1/251/18)lb估估算算。扁扁梁梁的的截面宽度截面宽度b（肋宽）与其高度（肋宽）与其高度h的比值的比值b/h不宜超过不宜超过3。扁梁第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计n框架梁线刚度框架梁线刚度Ec 混凝土弹性模量；混凝土弹性模量；I 框架梁截面惯性矩，见表框架梁截面惯性矩，见表1；l 框架梁的跨度。框架梁的跨度。式中式中：梁截面惯性矩梁截面惯性矩第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计表表1 框架梁惯性矩取值框架梁惯性矩取值楼板类型楼板类型边框架梁边框架梁中框架梁中框架梁现浇楼板现浇楼板I=1.5I0I=2.0I0装配整体式楼板装配整体式楼板I=1.2I0I=1.5I0装配式楼板装配式楼板I=I0I=I0注：注： I0为梁按矩形截面计算的惯性矩，为梁按矩形截面计算的惯性矩， 。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计梁截面惯性矩梁截面惯性矩 在在结结构构内内力力与与位位移移计计算算中中，与与梁梁一一起起现现浇浇的的楼楼板板可可作作为为框框架架梁梁的的翼翼缘缘，每每一一侧侧翼翼缘缘的的有有效效宽宽度度可可取取至至板板厚厚的的6倍倍；装装配配整整体体式式楼楼面面视视其其整整体体性性可可取取等等于于或或小小于于6倍倍；无无现现浇浇面面层层的的装装配配式式楼楼面面，楼楼板板的的作作用用不不予予考考虑虑。设设计计中中，为为简简化化计计算算，也可按下式近似确定梁截面惯性矩也可按下式近似确定梁截面惯性矩I：第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计多层建筑多层建筑：hi 第第i层层高；层层高；hc 柱截面高度；柱截面高度；bc 柱截面宽度。柱截面宽度。框框架架柱柱的的截截面面边边长长不不宜宜小小于于250 mm，抗抗震震时时不不宜宜小小于于300mm，圆圆柱柱的的截截面面直直径径不不宜宜小小于于350 mm，剪跨比宜大于，剪跨比宜大于2截截面面的的高高宽宽比不宜大于比不宜大于32. 框架柱框架柱n框架柱截面尺寸估算框架柱截面尺寸估算为避免柱产生剪为避免柱产生剪切破坏，柱净高切破坏，柱净高与截面长边之比与截面长边之比宜大于宜大于4第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计高层建筑：高层建筑：N=（1.11.2）Nv N 柱中轴向力。柱中轴向力。Nv 柱支承的楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴向柱支承的楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴向 力设计值。可近似将楼面板沿柱轴线之间的中力设计值。可近似将楼面板沿柱轴线之间的中 线划分，恒载和活载的分项系数均取线划分，恒载和活载的分项系数均取1.25，或，或 近似取近似取1214 kN/m2进行计算。进行计算。fc 混凝土轴心抗压强度设计值。混凝土轴心抗压强度设计值。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计Ec 混凝土弹性模量；混凝土弹性模量；I 框架柱截面惯性矩。框架柱截面惯性矩。n框架柱线刚度框架柱线刚度第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计3. 框架计算简图框架计算简图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第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计n计算单元的选取计算单元的选取计算单元选取计算单元选取第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计n计算简图计算简图实际结构实际结构l01l02计算简图计算简图第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计变截面柱或者具有悬挑部分时框架结构的计算简图变截面柱或者具有悬挑部分时框架结构的计算简图第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计 3.2 框架内力分析框架内力分析框架内力分析框架内力分析 2. 竖向荷载作用下框架结构的受力特点竖向荷载作用下框架结构的受力特点1）竖竖向向荷荷载载作作用用下下，框框架架结结构构的的侧侧移移较较小小，若若不不计计侧侧移移，即即按照无侧移计算，对框架结构的内力影响不大；按照无侧移计算，对框架结构的内力影响不大；2）当当整整个个框框架架仅仅在在某某一一层层横横梁梁上上受受有有竖竖向向荷荷载载时时，则则直直接接承承受受荷荷载载的的框框架架梁梁及及与与之之相相连连的的上上下下层层框框架架柱柱端端的的弯弯矩矩较较大大，其其他他各各层层梁梁柱柱的的弯弯矩矩均均很很小小，且且距距离离直直接接承承受受荷荷载载的的框框架架梁梁越远，框架梁柱的弯矩越小。越远，框架梁柱的弯矩越小。 1. 竖向荷载作用下框架结构的内力计算方法竖向荷载作用下框架结构的内力计算方法3.2.1竖向荷载作用下内力近似计算竖向荷载作用下内力近似计算分层法分层法第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计3. 分层法的基本假定及计算简图分层法的基本假定及计算简图在在竖竖向向荷荷载载作作用用下下，框框架架结结构构的的侧侧移移忽忽略略不不计计，则则按按节节点无侧移进行内力计算；点无侧移进行内力计算；每每层层梁梁上上的的荷荷载载只只在在本本层层梁梁及及与与其其相相连连的的上上、下下层层柱柱产产生生弯矩弯矩，不在其余层梁和其余层柱上产生，不在其余层梁和其余层柱上产生弯矩弯矩。 根据以上假定，多、高层框架可分层作为若干个彼此根据以上假定，多、高层框架可分层作为若干个彼此互不关联的且柱端为完全固定的简单刚架近似计算。互不关联的且柱端为完全固定的简单刚架近似计算。简单简单刚架可用弯矩分配法计算。刚架可用弯矩分配法计算。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计分层法计算示意图分层法计算示意图第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（1）将将多多层层框框架架沿沿高高度度分分成成若若干干单单层层无无侧侧移移的的敞敞口口框框架架，每每个个敞敞口口框框架架包包括括本本层层梁梁和和与与之之相相连连的的上上、下下层层柱柱。梁梁上上作作用用的的荷荷载载、各各层层柱柱高高及及梁梁跨跨度度均均与与原原结结构构相相同同。每每层层梁梁上上的的荷荷载载只只在在本本层层梁梁及及与与其其相相连连的的上上、下下层层柱柱产产生生弯弯矩矩，不不在在其其他层梁和其他层柱上产生弯矩。他层梁和其他层柱上产生弯矩。（ 2） 由由 于于 除除 底底 层层 外外 上上 层层 各各 柱柱 的的 柱柱 端端 实实 际际 为为 弹弹 性性 固固 定定 ， 计计 算算简简图图中中假假定定为为完完全全嵌嵌固固，这这样样会会使使柱柱的的弯弯曲曲变变形形有有所所减减小小，为为减减少少计计算算误误差差，除除底底层层柱柱外外，其其余余各各层层柱柱的的线线刚刚度度乘乘以以0.9的修正系数。的修正系数。4. 分层法的计算要点分层法的计算要点第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计线刚度修正线刚度修正第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（3）如如用用弯弯矩矩分分配配法法计计算算各各敞敞口口框框架架的的杆杆端端弯弯矩矩，在在计计算算每每个个节节点点周周围围各各杆杆件件的的弯弯矩矩分分配配系系数数时时，应应采采用用修修正正后后的的柱柱线线刚刚度度计计算算；并并且且底底层层柱柱和和各各层层梁梁的的传传递递系系数数均均取取1/2，其其他他各各层层柱柱的的传传递递系系数数改改用用1/3。传递系数修正传递系数修正第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计5. 分层法的计算步骤分层法的计算步骤（1）画出分层框架计算简图。）画出分层框架计算简图。（2）计计算算框框架架梁梁柱柱的的线线刚刚度度，注注意意除除底底层层柱柱外外的的其其余余各各层层柱柱线线刚刚度应乘以折减系数度应乘以折减系数0.9。（3）用用无无侧侧移移框框架架的的计计算算方方法法（如如弯弯矩矩分分配配法法）计计算算各各敞敞口口框框架架的杆端弯矩。的杆端弯矩。（4）确确定定框框架架的的梁梁、柱柱端端最最终终弯弯矩矩：框框架架梁梁端端弯弯矩矩和和底底层层柱柱端端弯弯矩矩即即为为其其最最后后的的弯弯矩矩值值；而而其其余余各各层层柱柱属属于于上上、下下两两层层，所所以以每每一一柱柱端端的的最最终终弯弯矩矩值值需需将将上上、下下层层计计算算所所得得的的弯弯矩矩值值相相加加。在在上上、下下层层柱柱端端弯弯矩矩值值相相加加后后，将将引引起起新新的的节节点点不不平平衡衡弯弯矩矩，如如果果其其值值偏偏大大，可可将将这这些些节节点点不不平平衡衡弯弯矩矩反反号号后后在在近近端端再再作作一一次次弯弯矩矩分分配配，此此时时除除对底层各柱支承端外，其余梁柱均不作传递。对底层各柱支承端外，其余梁柱均不作传递。（5）在在杆杆端端弯弯矩矩求求出出后后，可可用用静静力力平平衡衡条条件件计计算算梁梁端端剪剪力力及及梁梁跨跨中中弯弯矩矩；由由逐逐层层叠叠加加柱柱上上的的竖竖向向荷荷载载（包包括括节节点点集集中中力力、柱柱自自重重等等）和与之相连的梁端剪力，即得柱的轴力。和与之相连的梁端剪力，即得柱的轴力。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计6. 有关分层法计算竖向荷载作用下框架内力的有关分层法计算竖向荷载作用下框架内力的两个问题思考两个问题思考（1）在在用用分分层层法法分分析析竖竖向向荷荷载载作作用用下下的的框框架架内内力力时时，框架梁与框架柱的内力分别主要由什么荷载产生？框架梁与框架柱的内力分别主要由什么荷载产生？（2）框框架架梁梁线线刚刚度度与与框框架架柱柱线线刚刚度度的的比比值值大大小小对对分分层层法的计算结果有何影响？法的计算结果有何影响？第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（1 1） 画出结构计算简图，并标明荷载及轴线尺寸；画出结构计算简图，并标明荷载及轴线尺寸；（2 2） 按规定计算梁、柱的线刚度和相对线刚度，除底层柱按规定计算梁、柱的线刚度和相对线刚度，除底层柱外，其余各层柱的线刚度遍乘外，其余各层柱的线刚度遍乘0.90.9的折减系数；的折减系数；（3 3） 用弯矩分配法自上而下分层计算各计算单元的杆端弯用弯矩分配法自上而下分层计算各计算单元的杆端弯矩；矩；（4 4） 叠加柱端弯矩，得出最后杆端弯矩。如节点弯矩叠加柱端弯矩，得出最后杆端弯矩。如节点弯矩不平衡值较大，可在节点重新分配一次。不平衡值较大，可在节点重新分配一次。（5 5） 根据静力平衡条件绘出框架的内力图。根据静力平衡条件绘出框架的内力图。例题、例题、 计算步骤计算步骤【例例3.1】如下图所示一个两层两跨框架，用分层法作框如下图所示一个两层两跨框架，用分层法作框架的弯矩图，括号内数字表示每根杆线刚度的相对值。架的弯矩图，括号内数字表示每根杆线刚度的相对值。【解解】 （1 1） 画出结构计算简图画出结构计算简图 （2 2） 按规定计算梁、柱的线刚度和相对线刚度，除底层按规定计算梁、柱的线刚度和相对线刚度，除底层柱外，其余各层柱的线刚度遍乘柱外，其余各层柱的线刚度遍乘0.90.9的折减系数的折减系数例例3.1底层计算单元底层计算单元 例例3.1底层计算单元底层计算单元 （3 3） 用弯矩分配法自上而下分层计算各计算单元的用弯矩分配法自上而下分层计算各计算单元的杆端弯矩杆端弯矩0.332 0.6680.353 0.1750.864 0.1360.472下柱右梁左梁下柱左梁下柱右梁-12.188+8.142-1.152+0.768-4.431+12.188+4.071-2.304+13.955+4.059+0.383+4.442-1.142-1.142-6.795-2.936-3.081-12.812+6.795-5.871-1.541+1.331+0.714-0.924+0.210-0.714DFE+1.476-0.238-0.381ACB0.348 0.186 0.466下柱上柱右梁0.3080.156 0.1230.413左梁 下柱 上柱 右梁0.2020.0890.709下柱上柱左梁+3.139 +0.272 +3.411 +16.875+3.932-2.920+17.887+5.873+0.508+6.381-1.479-1.479-1.166-1.166+8.363-5.929-1.958+1.388+1.864-0.744+0.174-0.570GI IH+3.191-0.647-0.739-16.875+7.864-1.460+0.680-9.791-8.363-2.965-3.915-15.243-1.689+0.396-1.293ABCFED-0.190-0.389+1.1371/31/31/31/21/21/2M M图（单位：图（单位： kNkNm)m)（4 4） 叠加柱端弯矩，得出最后杆端弯矩。如节点弯矩叠加柱端弯矩，得出最后杆端弯矩。如节点弯矩不平衡值较大，可在节点重新分配一次。不平衡值较大，可在节点重新分配一次。（5 5） 根据静力平衡条件绘出框架的内力图。根据静力平衡条件绘出框架的内力图。5.5795.35.35.3n水平荷载作用作用下框架结构的受力与变形特点水平荷载作用作用下框架结构的受力与变形特点（1）框框架架梁梁、柱柱的的弯弯矩矩均均为为线线性性分分布布，且且每每跨跨梁梁及及每每根根柱柱均均有一零弯矩点即反弯点存在；有一零弯矩点即反弯点存在；（2）框框架架每每一一根根柱柱的的总总剪剪力力（称称层层间间剪剪力力）及及单单根根柱柱的的剪剪力力均为常数；均为常数；（3）若若不不考考虑虑梁梁、柱柱轴轴向向变变形形及及框框架架侧侧移移的的影影响响，则则同同层层各各框架节点的水平侧移相等；框架节点的水平侧移相等；（4）除除底底层层柱柱底底为为固固端端外外，其其余余杆杆端端（或或节节点点）既既有有水水平平侧侧移又有转角变形，节点转角随梁柱线刚度比的增大而减小。移又有转角变形，节点转角随梁柱线刚度比的增大而减小。3.2.2水平荷载下内力近似计算水平荷载下内力近似计算反弯点法反弯点法第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计5.35.35.3水水平平荷荷载载作作用用下下框框架架结结构构的的内内力力和和侧侧移移可可用用结结构构力力学学方方法法计计算算，常用的近似算法有反弯点法、，常用的近似算法有反弯点法、D值法和迭代法等。值法和迭代法等。n反弯点法反弯点法基本原理：基本原理：反反弯弯点点法法的的基基本本概概念念：水水平平荷荷载载的的作作用用可可以以简简化化为为框框架架受受节节点点水水平平集集中中作作用用，如如求求出出各各柱柱反反弯弯点点出出的的剪剪力力及及反反弯弯点点位位置置，即即可可得得到到框框架架柱端内力，这种方法即反弯点法。柱端内力，这种方法即反弯点法。适用于梁柱线刚度比不小于适用于梁柱线刚度比不小于3的框架结构；（的框架结构；（K=ib/ic3） 常用于初步设计中估算梁和柱在水平荷载作用下的弯矩值。常用于初步设计中估算梁和柱在水平荷载作用下的弯矩值。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计基本假定：基本假定：在在进进行行各各柱柱间间的的剪剪力力分分配配时时，认认为为梁梁与与柱柱的的刚刚度度比比为为无无限限大大，同同层层柱柱端端的的侧侧移移相相等等。（该该假假定定只只有有在在梁梁柱柱线线刚刚度度比比大大于于等等于于5或或大大于于等等于于3时才成立）时才成立）在在确确定定各各柱柱的的反反弯弯点点位位置置时时，认认为为除除底底层层柱柱以以外外的的其其余余各各层层柱柱受受力力后上下两端的转角相等；后上下两端的转角相等； 梁梁端端弯弯矩矩可可由由节节点点平平衡衡条条件件根根据据梁的线刚度比例求出。梁的线刚度比例求出。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（1 1）反弯点位置）反弯点位置）反弯点位置）反弯点位置 弯矩为零的点（反弯点）的位置按下图取值（以弯矩为零的点（反弯点）的位置按下图取值（以EI梁梁=为前提）为前提）。反弯点位置图反弯点位置图 左左左左图图图图反反反反弯弯弯弯点点点点高高高高度度度度为为为为定定定定值值值值的的的的假假假假定定定定，当当当当框框框框架架架架结结结结构构构构布布布布置置置置比比比比较较较较规规规规则则则则均均均均匀匀匀匀、层层层层高高高高和和和和跨跨跨跨度度度度变变变变化化化化不不不不大大大大，层层层层数数数数不不不不多多多多时时时时，才才才才可可可可以以以以应用。应用。应用。应用。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（2 2 2 2）反弯点处的剪力计算）反弯点处的剪力计算）反弯点处的剪力计算）反弯点处的剪力计算 柱的剪力按同层柱的抗侧移刚度之比分配。柱的抗侧移刚度为：柱的剪力按同层柱的抗侧移刚度之比分配。柱的抗侧移刚度为：EIci 第第i根柱的刚度；根柱的刚度； hi 第第i根柱的柱高。根柱的柱高。Di第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计 以三层框架为例，用反弯点法计算水平荷载作用下以三层框架为例，用反弯点法计算水平荷载作用下框架的内力。框架的内力。u顶层顶层因此各柱的剪力为：因此各柱的剪力为：第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计u 第二第二层层各柱的剪力为：各柱的剪力为：第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计u 第一第一层层各柱的剪力为：各柱的剪力为：第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（3 3）弯矩图绘制）弯矩图绘制）弯矩图绘制）弯矩图绘制 柱端弯矩：已知反弯点处的剪力值便可以求出每一柱端弯矩：已知反弯点处的剪力值便可以求出每一根柱各截面的弯矩。根柱各截面的弯矩。 梁端弯矩：梁端弯矩：分边柱节点和中间柱节点两种情况处理。分边柱节点和中间柱节点两种情况处理。 边节点：边节点：第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计 中节点：中节点：第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计【例例3.23.2】用反弯点法求下图所示框架的弯矩图。图中括用反弯点法求下图所示框架的弯矩图。图中括号内数字为各杆的相对线刚度。号内数字为各杆的相对线刚度。 【解解】（1 1） 计算柱的剪力计算柱的剪力当同层各柱当同层各柱h h相等时，各柱剪力可直接按其线刚度分配。相等时，各柱剪力可直接按其线刚度分配。第第3 3层层（符号说明：（符号说明：剪力、弯矩均以剪力、弯矩均以顺时针方向为正顺时针方向为正） P=10kNP=10kN V VADAD=1.5=1.510/10/（1.5+2+11.5+2+1）=3.33kN=3.33kN V VBEBE=4.45kN=4.45kN V VCFCF=2.22kN=2.22kN第第2 2层：层： 第第1 1层：层： P=10+19=29kN P=10+19+22=51kN P=10+19=29kN P=10+19+22=51kN V VDGDG=9.67kN V=9.67kN VGJGJ=17kN =17kN V VEHEH=12.89kN V=12.89kN VHKHK=20.4kN =20.4kN V VFIFI=6.44kN V=6.44kN VILIL=13.6kN=13.6kN(2)(2) 计算柱端弯矩计算柱端弯矩第第3 3层层 第第2 2层层M MADAD=M=MDADA=6.66kN=6.66kNm Mm MDGDG=M=MGDGD=24.18kN=24.18kNm m M MBEBE=M=MEBEB=8.9kN=8.9kNm Mm MEHEH=M=MHEHE=32.23kN=32.23kNm m M MCFCF=M=MFCFC=4.44kN=4.44kNm Mm MFIFI=M=MIFIF=16.1kN=16.1kNm m 第第1 1层层M MGJGJ=34kN=34kNm mM MJGJG=68kN=68kNm mM MHKHK=40.8kN=40.8kNm mM MKHKH=81.6kN=81.6kNm mM MILIL= 27.2kN= 27.2kNm mM MLILI=54.4kN=54.4kNm m(3) (3) 根据节点平衡条件算出梁端弯矩根据节点平衡条件算出梁端弯矩第第3 3层层 第第2 2层层 M MABAB=M=MADAD=6.66kN=6.66kNm Mm MDEDE= 30.84kN= 30.84kNm m M MBABA=3.42kN=3.42kNm Mm MEDED=15.82kN=15.82kNm m M MBCBC=5.48kN=5.48kNm Mm MEFEF=25.31kN=25.31kNm m M MCBCB=M=MCFCF=4.44kN=4.44kNm Mm MFEFE=20.54kN=20.54kNm m 第第1 1层层M MGHGH=58.18kN=58.18kNm m M MHGHG=28.09kN=28.09kNm mM MHIHI=44.94kN=44.94kNm mM MIHIH=M=MIFIF+M+MILIL=16.1+27.2=43.3kN=16.1+27.2=43.3kNm m根据以上结果，画出根据以上结果，画出M M图图如图如图12.1912.19所示所示。（1）反弯点法的优点与存在问题）反弯点法的优点与存在问题柱的抗侧刚度只考虑了柱的线刚度和柱高，未考虑节柱的抗侧刚度只考虑了柱的线刚度和柱高，未考虑节点梁柱线刚度比的影响；点梁柱线刚度比的影响；认为反弯点的位置是固定不变的，实际上它与梁柱线认为反弯点的位置是固定不变的，实际上它与梁柱线刚度之比、柱的位置、上下层梁的线刚度大小、上下刚度之比、柱的位置、上下层梁的线刚度大小、上下层层高、框架的总层数等因素有关。层层高、框架的总层数等因素有关。 1）反弯点法存在的优点）反弯点法存在的优点 2）反弯点法存在的问题）反弯点法存在的问题 概念简单，思路清晰，应用方便。概念简单，思路清晰，应用方便。 1）反弯点法存在的优点）反弯点法存在的优点 2）反弯点法存在的问题）反弯点法存在的问题3.2.3 水平荷载下近似计算水平荷载下近似计算D值法值法第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（2）D值法的基本思想值法的基本思想与反弯点法相比：与反弯点法相比：相同之处相同之处 先确定反弯点位置先确定反弯点位置不同之处不同之处 考虑了上述因素的影响，对柱的抗侧考虑了上述因素的影响，对柱的抗侧刚度和柱的反弯点位置进行了修正。刚度和柱的反弯点位置进行了修正。 因此，因此，D值法又称为修正的反弯点法值法又称为修正的反弯点法，适用于梁，适用于梁柱线刚度比小于柱线刚度比小于3的情况。的情况。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（3）柱的抗侧刚度）柱的抗侧刚度 式中，式中，c 柱抗侧移刚度修正系数，按下表柱抗侧移刚度修正系数，按下表的公式计算。的公式计算。柱的柱的部位部位及固及固定情定情况况一般层一般层底层，下面固支底层，下面固支底层，下端铰支底层，下端铰支ci1i2ici3i4i1i2ici1i2ic第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（4）修正的反弯点高度）修正的反弯点高度式中式中 y0规则框架的标准反弯点高度比；规则框架的标准反弯点高度比；y1因上、下层梁刚度比变化的修值；因上、下层梁刚度比变化的修值； y2因上层层高变化的修正值；因上层层高变化的修正值； y3因下层层高变化的修正值。因下层层高变化的修正值。柱端弯矩柱端弯矩ViVi第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计 框框架架在在水水平平荷荷载载作作用用下下的的侧侧移移（lateral displacement）由由梁梁柱柱弯弯曲曲变变形形（flexural deformation）和和柱柱的的轴轴向向变变形形（axial deformation）产产生生。前前者者是是由由水水平平荷荷载载产产生生的的层层间间剪剪力力引引起起的的，后后者者主主要要是是由由水水平平荷荷载载产产生生的的倾倾覆覆力矩引起的。力矩引起的。一般情况下，可只考虑由于梁柱弯曲变形产生的侧移。一般情况下，可只考虑由于梁柱弯曲变形产生的侧移。框框架架剪剪切切型型变变形形（1）梁梁 、柱柱 弯弯曲曲 变变形形 引引起起 的的侧移侧移 3.3水平荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架侧移计算第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（2）柱轴向变形引起的侧移）柱轴向变形引起的侧移框架弯曲变形框架弯曲变形第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计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层各柱侧向层各柱侧向总刚度总刚度第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计框架结构侧移值的水平侧移的控制框架结构侧移值的水平侧移的控制框架结构的侧向刚度过小，水平位移过大，将影响正常使用；侧向刚度过框架结构的侧向刚度过小，水平位移过大，将影响正常使用；侧向刚度过大，水平位移过小，虽满足使用要求，但不满足经济性要求。因此，框架大，水平位移过小，虽满足使用要求，但不满足经济性要求。因此，框架结构的侧向刚度宜合适，一般以使结构满足层间位移限值为宜。结构的侧向刚度宜合适，一般以使结构满足层间位移限值为宜。框架结构层间弹性位移验算的目的：框架结构层间弹性位移验算的目的：在在正正常常使使用用条条件件下下，限限制制结结构构层层间间位位移移的的主主要要目目的的有有以以下下两两个个方方面：面：（1）保保证证主主结结构构基基本本处处于于弹弹性性受受力力状状态态，对对钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构来来讲讲，首首先先要要避避免免混混凝凝土土墙墙或或柱柱出出现现裂裂缝缝；同同时时，将将混混凝凝土土梁梁等等楼楼面面构构件的裂缝数量、宽度和高度限制在规范允许的范围之内；件的裂缝数量、宽度和高度限制在规范允许的范围之内；（2）保保证证填填充充墙墙、隔隔墙墙和和幕幕墙墙等等非非结结构构构构件件的的完完好好，避避免免产产生生明明显损伤。显损伤。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计限制框架结构层间弹性位移的具体措施：限制框架结构层间弹性位移的具体措施：我国高层规程规定，按弹性方法计算的楼层层间最大位移我国高层规程规定，按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比与层高之比u/h宜小于其限值宜小于其限值u/h，即：，即： u/h表示层间位移角限值，对框架结构取表示层间位移角限值，对框架结构取1/550；h为层为层高。高。由由于于变变形形验验算算属属正正常常使使用用极极限限状状态态的的验验算算，所所以以计计算算u时时，各各作作用用分分项项系系数数均均应应采采用用1.0，混混凝凝土土结结构构构构件件的的截截面面刚刚度度可可采采用用弹弹性性刚刚度度。另另外外，楼楼层层层层间间最最大大位位移移u以以楼楼层层最最大大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。u/h u/h 第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计3.4框架结构荷载效应组合及最不利内力框架结构荷载效应组合及最不利内力框架结构荷载效应组合及最不利内力框架结构荷载效应组合及最不利内力3.4.1 荷载效应组合荷载效应组合 框架结构的基本组合可采用简化规则，并应按框架结构的基本组合可采用简化规则，并应按下列组合值中取最不利值确定：下列组合值中取最不利值确定：n1. 无地震作用时的荷载效应组合无地震作用时的荷载效应组合（1） 由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合当当其其效效应应对对结结构不利时构不利时1.2当当其其效效应应对对结结构构有有利利时时1.0或或0.9一一 般般 情情 况况1.4； 标标 准准值值大大4kN/m2的的工工业业房房屋屋楼楼面面1.3第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（2） 由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合当其效应对结构不当其效应对结构不利时利时1.35当其效应对结构有当其效应对结构有利时利时1.0或或0.9可变荷载可变荷载Qi的组合的组合值系数值系数n2. 有地震作用时的荷载效应组合（多层框架结构）有地震作用时的荷载效应组合（多层框架结构）相应的组合工况：相应的组合工况：第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计当当采采用用装装配配式式或或装装配配整整体体式式楼楼盖盖时时，板板上上荷荷载载通通过预制板的两端传递给它的支承结构；过预制板的两端传递给它的支承结构；当当采采用用现现浇浇楼楼盖盖时时，楼楼面面上上的的恒恒载载和和活活载载根根据据每每个个区区格格板板两两个个方方向向的的边边长长比比，沿沿单单向向或或双双向向传传递递，区区格格板板长长边边/短短边边3时时沿沿单单向向传传递递，长长边边/短短边边3时沿双向传递。沿双向传递。n 楼面荷载分配原则楼面荷载分配原则n3. 竖向活荷载的最不利布置竖向活荷载的最不利布置第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计现浇楼盖荷载传递示意图现浇楼盖荷载传递示意图第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（1 1）逐跨布置法）逐跨布置法 恒载一次布置，楼屋面活载逐跨单独作用在各跨上，分别算出恒载一次布置，楼屋面活载逐跨单独作用在各跨上，分别算出内力，再对各控制截面组合其可能出现的最大内力。内力，再对各控制截面组合其可能出现的最大内力。恒载一次布置恒载一次布置活载分跨布置活载分跨布置第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（2）最不利荷载布置法）最不利荷载布置法 恒载一次布置，楼屋面活载根据影响线，直接确定产生某一指恒载一次布置，楼屋面活载根据影响线，直接确定产生某一指定截面最不利内力的活载布置。此法用手算方法进行计算很困难。定截面最不利内力的活载布置。此法用手算方法进行计算很困难。最不利荷载的布置最不利荷载的布置第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（3）分层布置法或分跨布置法）分层布置法或分跨布置法 恒载一次布置，为简化计算，当活载设计值与恒载设计值的比值恒载一次布置，为简化计算，当活载设计值与恒载设计值的比值不大于不大于3时，可近似将活载一层或一跨做一次布置，分别进行计算，然时，可近似将活载一层或一跨做一次布置，分别进行计算，然后进行最不利内力组合。后进行最不利内力组合。qqqqqq分层布置法分层布置法分跨布置法分跨布置法第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（4）满布荷载法）满布荷载法 当当活活载载与与恒恒载载的的比比值值不不大大于于1时时，可可不不考考虑虑活活载载的的最最不不利利布布置置，把把活活载载同同时时作作用用于于所所有有的的框框架架上上，这这样样求求得得的的支支座座处处的的内内力力可可直直接接进进行行内内力组合。但求得的梁跨中弯矩应乘以力组合。但求得的梁跨中弯矩应乘以1.11.2的系数予以增大。的系数予以增大。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计3.4.2 控制截面及最不利内力控制截面及最不利内力梁：梁：跨中、支座截面跨中、支座截面柱柱：柱柱顶顶、柱柱底底截截面面。为为了了简简化化计计算算，可可采采用轴线处内力值用轴线处内力值梁控制截面梁控制截面柱控制柱控制截面截面第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计梁端的控制截面梁端的控制截面 梁端破坏时，破坏截梁端破坏时，破坏截面位于柱的边缘处，面位于柱的边缘处，梁端的控制截面在柱梁端的控制截面在柱边，应以柱边的弯矩边，应以柱边的弯矩和剪力值作为配筋计和剪力值作为配筋计算的内力值：算的内力值：第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计由图可见：由图可见：对于大偏压，对于大偏压，M相等或相近时，相等或相近时，N越小越不利；越小越不利；对于小偏压，对于小偏压，M相等或相近时，相等或相近时，N越大越不利；越大越不利；无论大小偏压，当无论大小偏压，当N相等或相近时，相等或相近时，M越大越不利。越大越不利。最最不不利利内内力力确确定定第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计最不利内力类型最不利内力类型梁跨中截面：梁跨中截面：+Mmax及相应的及相应的V（正截面设计）（正截面设计）梁支座截面：梁支座截面：-Mmax及相应的及相应的V （正截面设计）（正截面设计） Vmax及相应的及相应的M （ 斜截面设计）斜截面设计）柱柱 截截 面：面：+Mmax及相应的及相应的N、V -Mmax及相应的及相应的N、V Nmax及相应的及相应的M、V Nmin及相应的及相应的M、V Vmax及相应的及相应的M、N计算柱正截面受压计算柱正截面受压承载力，以确定纵承载力，以确定纵向受力钢筋数量向受力钢筋数量计算斜截面受剪计算斜截面受剪承载力，以确定承载力，以确定箍筋数量箍筋数量第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计3.4.3 竖向荷载下框架梁端弯矩的调幅竖向荷载下框架梁端弯矩的调幅 在竖向荷载作用下，可以考虑梁端塑性变形内力重分在竖向荷载作用下，可以考虑梁端塑性变形内力重分布，减小梁端负弯矩，相应增大梁跨中弯矩。布，减小梁端负弯矩，相应增大梁跨中弯矩。 调幅后的支座弯矩为：调幅后的支座弯矩为： =M式中式中 梁支座截面梁支座截面调幅后的弯矩；幅后的弯矩； M 梁支座梁支座调幅前按幅前按弹性方法性方法计算的弯矩；算的弯矩； 调幅系数，幅系数，现浇框架：框架：0.80.9； 装配式框装配式框 架：架：0.70.8。注意：注意：水平荷载作用下产生的弯矩不参与调幅，故弯矩调幅在内水平荷载作用下产生的弯矩不参与调幅，故弯矩调幅在内力组合之前进行。力组合之前进行。 第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计 截面设计时，梁跨中正弯矩至少应取按简支梁计算截面设计时，梁跨中正弯矩至少应取按简支梁计算的跨中弯矩之半。如为均布荷载，则的跨中弯矩之半。如为均布荷载，则 竖向荷载产生的梁的弯矩应先调幅，再与风荷载和水竖向荷载产生的梁的弯矩应先调幅，再与风荷载和水平地震作用产生的弯矩进行组合。平地震作用产生的弯矩进行组合。调幅后的跨中弯矩为：调幅后的跨中弯矩为：MMLMRM第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计5.65.65.63.5框架构件设计框架构件设计框架构件设计框架构件设计1. 三水准两阶段设计方法的简单介绍三水准两阶段设计方法的简单介绍抗震设防目标：抗震设防目标：“小震不坏、中震可修、大震不倒小震不坏、中震可修、大震不倒”两两阶阶段段设设计计方方法法：第第一一阶阶段段主主要要是是进进行行多多遇遇地地震震作作用用下下的的承承载载力力验验算算和和弹弹性性变变形形验验算算；第第二二阶阶段段是是验验算算罕罕遇遇地地震震作作用下的弹塑性变形验算。用下的弹塑性变形验算。2. 框架抗震概念设计框架抗震概念设计 （1）延性的概念）延性的概念 （2）四强四弱的提法）四强四弱的提法 （3）限制柱的轴压比）限制柱的轴压比第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计柱柱的的配配筋筋计计算算中中（注注意意最最不不利利内内力力的的选选取取），需需要要确确定定柱柱的的计计算算长长度度l0。混凝土结构设计规范规定，混凝土结构设计规范规定，l0可按下列规定确定：可按下列规定确定： 1）一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，各层柱的计算长度）一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，各层柱的计算长度l0按按规范规定取用。规范规定取用。 2）当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的）当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上时，框以上时，框架柱的计算长度架柱的计算长度l0可按下列两个公式计算，并取其中的较小值：可按下列两个公式计算，并取其中的较小值：3. 具体构件设计要求具体构件设计要求（1）框架柱）框架柱 第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（2）框架梁）框架梁 为为了了避避免免梁梁支支座座处处抵抵抗抗负负弯弯矩矩的的钢钢筋筋过过分分拥拥挤挤，以以及及在在抗抗震震结结构构中中形形成成梁梁铰铰破破坏坏机机构构增增加加结结构构的的延延性性，可可以以考考虑虑框框架架梁梁端端塑塑性性变变形形内内力力重重分分布布，对对竖竖向向荷荷载载作作用用下下梁梁端端负负弯弯矩矩进进行行调调幅幅。对对现现浇浇框框架架梁梁，梁梁端端负负弯弯矩矩调调幅幅系系数数可可取取0.80.9；对对于于装装配配整整体体式式框框架架梁梁，由由于于梁梁柱柱节节点点处处钢钢筋筋焊焊接接、锚锚固固、接接缝缝不不密密实实等等原原因因，受受力力后后节节点点各各杆杆件件产产生生相相对对角角变变，其其节节点点的的整整体体性性不不如如现现浇浇框框架架，故故其其梁梁端端负负弯弯矩矩调调幅幅系系数数可可取取0.70.8。框框架架梁梁端端截截面面负负弯弯矩矩调调幅幅后后，梁梁跨跨中中截截面面弯弯矩矩应应按按平平衡衡条条件件相相应应增增大大。截截面面设设计计时时，框框架架梁梁跨跨中中截截面面正正弯弯矩矩设设计计值值不不应应小小于于竖竖向向荷荷载载作作用用下下按按简简支支梁梁计算的跨中截面弯矩设计值的计算的跨中截面弯矩设计值的50%。 应应先先对对竖竖向向荷荷载载作作用用下下的的框框架架梁梁弯弯矩矩进进行行调调幅幅，再再与与水水平荷载产生的框架梁弯矩进行组合。平荷载产生的框架梁弯矩进行组合。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计4. 相关构造要求相关构造要求（1）框架柱）框架柱 柱箍筋形式示例柱箍筋形式示例第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计4. 相关构造要求相关构造要求（2）框架梁）框架梁 1）梁纵向钢筋的构造要求）梁纵向钢筋的构造要求梁纵向受拉钢筋的数量除按计算确定外，还必须考虑温梁纵向受拉钢筋的数量除按计算确定外，还必须考虑温度、收缩应力度、收缩应力所需要的钢筋数量，以防止梁发生脆性破坏和控制裂缝宽度。所需要的钢筋数量，以防止梁发生脆性破坏和控制裂缝宽度。纵向受拉钢纵向受拉钢筋的最小配筋百分率和最大配筋率要求。沿梁全长顶面和底筋的最小配筋百分率和最大配筋率要求。沿梁全长顶面和底面应至少各配面应至少各配置两根纵向钢筋，钢筋的直径不应小于置两根纵向钢筋，钢筋的直径不应小于12mm。框架梁的纵向。框架梁的纵向钢筋不应与钢筋不应与箍筋、拉筋及预埋件等焊接。箍筋、拉筋及预埋件等焊接。 2）梁箍筋的构造要求）梁箍筋的构造要求 应沿框架梁全沿框架梁全长设置箍筋。箍筋的直径、置箍筋。箍筋的直径、间距及配筋率等距及配筋率等要求与一般梁的相同要求与一般梁的相同。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计4. 相关构造要求相关构造要求（3）框架梁柱节点）框架梁柱节点 1）现浇梁柱节点）现浇梁柱节点梁梁柱柱节节点点处处于于剪剪压压复复合合受受力力状状态态，为为保保证证节节点点具具有有足足够够的的受受剪剪承承载载力力，防防止止节节点点产产生生剪剪切切脆脆性性破破坏坏，必必须须在在节节点点内内配配置置足足够够数数量量的的水水平平箍箍筋筋。节节点点内内的的箍箍筋筋除除应应符符合合上上述述框框架架柱柱箍箍筋筋的的构构造造要要求求外外，其其箍箍筋筋间间距距不不宜宜大大于于250mm；对四边有梁与之相连的节点，可仅沿节点周边设置矩形箍筋。；对四边有梁与之相连的节点，可仅沿节点周边设置矩形箍筋。2）装配整体式梁柱节点）装配整体式梁柱节点装装配配整整体体式式框框架架的的节节点点设设计计是是这这种种结结构构设设计计的的关关键键环环节节。设设计计时时应应保保证证节节点点的的整整体体性性；应应进进行行施施工工阶阶段段和和使使用用阶阶段段的的承承载载力力计计算算；在在保保证证结结构构整整体体受受力力性性能能的的前前提提下下，连连接接形形式式力力求求简简单单，传传力力直直接接，受受力力明明确确；应应安安装装方方便便，误差易于调整，并且安装后能较早承受荷载，以便于上部结构的继续施工。误差易于调整，并且安装后能较早承受荷载，以便于上部结构的继续施工。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计4. 相关构造要求相关构造要求（4）钢筋的连接与锚固）钢筋的连接与锚固 框架梁、柱的纵向钢筋在框架节点区的锚固要求框架梁、柱的纵向钢筋在框架节点区的锚固要求第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计3.5 3.5 多层框架柱基础多层框架柱基础 多层框架房屋的基础按构造型式可分为以下几类：多层框架房屋的基础按构造型式可分为以下几类： (1)(1)单独基础：单独基础：是独立的块状形式，常用断面形式有踏步是独立的块状形式，常用断面形式有踏步形、锥形、杯形。适用于框架层数不多，地基土均匀且柱距较形、锥形、杯形。适用于框架层数不多，地基土均匀且柱距较大的情况。大的情况。 (2) (2) 条形基础：条形基础：基础是连续带形，也称带形基础。把上部基础是连续带形，也称带形基础。把上部各榀框架连成整体各榀框架连成整体, ,使其不均匀沉降减少。使其不均匀沉降减少。 (3) (3) 十字形基础：十字形基础：纵横两个方向的条形基础即连成十字性纵横两个方向的条形基础即连成十字性基础。即不但在各片框架方向，而且在另一方向也布置成条基础。即不但在各片框架方向，而且在另一方向也布置成条形，使两个方向的框架都连成整体。形，使两个方向的框架都连成整体。 (4) (4) 片筏基础片筏基础 建筑物的基础由整片的钢筋混凝土板组成，板直接由地基建筑物的基础由整片的钢筋混凝土板组成，板直接由地基土承担，称为片筏基础。分为平板式和肋梁式两种。平板式是土承担，称为片筏基础。分为平板式和肋梁式两种。平板式是一大片厚达一大片厚达1 13 3米的平板，肋梁式似一倒置的肋梁楼盖。米的平板，肋梁式似一倒置的肋梁楼盖。 (5) (5) 箱形基础箱形基础 当上部建筑物为荷载大、对地基不均匀沉降要求严格的高当上部建筑物为荷载大、对地基不均匀沉降要求严格的高层建筑、重型建筑以及软弱土地基上多层建筑。为增加基础刚层建筑、重型建筑以及软弱土地基上多层建筑。为增加基础刚度，将地下室的底板、顶板和墙整体浇成箱子状的基础，称为度，将地下室的底板、顶板和墙整体浇成箱子状的基础，称为箱形基础。箱形基础。 (6) (6) 桩基础桩基础当浅层地基上不能满足建筑物对地基承载力和变形的要当浅层地基上不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑以下部坚实土求，而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础，桩基应用最为广泛。层或岩层作为持力层的深基础，桩基应用最为广泛。小小 结结（1）框框架架结结构构是是多多、高高层层建建筑筑的的一一种种主主要要结结构构形形式式。结结构构设设计计时时，需需首首先先进进行行结结构构布布置置和和拟拟定定梁梁、柱柱截截面面尺尺寸寸，确确定定结结构计算简图。构计算简图。 （2）设设计计框框架架结结构构房房屋屋的的梁梁、柱柱和和基基础础时时，应应将将楼楼面面活活荷荷载载乘乘以以折折减减系系数数，以以考考虑虑活活荷荷载载满满布布在在各各层层楼楼面面上上的的可可能能性性程程度度。计计算算作作用用在在框框架架结结构构房房屋屋上上的的风风荷荷载载时时，对对主主要要承承重重结结构和围护结构应分别计算。构和围护结构应分别计算。 （3）竖竖向向荷荷载载作作用用下下框框架架结结构构的的内内力力可可用用分分层层法法、弯弯矩矩二次分配法和系数法等近似方法计算。二次分配法和系数法等近似方法计算。（4）水水平平荷荷载载作作用用下下框框架架结结构构内内力力可可用用D值值法法、反反弯弯点点法法等近似方法计算，其中等近似方法计算，其中D值法的计算精度较高。值法的计算精度较高。 第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计（5）D值值是是框框架架结结构构层层间间柱柱产产生生单单位位相相对对侧侧移移所所需需施施加加的的水水平平剪剪力力，可可用用于于框框架架结结构构的的侧侧移移计计算算和和各各柱柱间间的的剪剪力力分分配配。D值值是是在在考考虑虑框框架架梁梁为为有有限限刚刚度度、梁梁柱柱节节点点有有转转动动的的前前提提下下得得到的，故比较接近实际情况。到的，故比较接近实际情况。（6）在在水水平平荷荷载载作作用用下下，框框架架结结构构各各层层产产生生层层间间剪剪力力和和倾倾覆覆力力矩矩。层层间间剪剪力力使使梁梁、柱柱产产生生弯弯曲曲变变形形，引引起起的的框框架架结结构构侧侧移移曲曲线线具具有有整整体体剪剪切切型型变变形形特特点点；倾倾覆覆力力矩矩使使框框架架柱柱（尤尤其其是是边边柱柱）产产生生轴轴向向拉拉、压压变变形形，引引起起的的框框架架结结构构侧侧移移曲线具有整体弯曲型变形特点。曲线具有整体弯曲型变形特点。第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计3.11 3.11 设计例题设计例题 本例题基本按教材讲述，本课件只给出提纲和要点。本例题基本按教材讲述，本课件只给出提纲和要点。 设计题：设计题：p.192p.192 解解 一、荷载标准值计算一、荷载标准值计算 （一）恒荷载标准值（一）恒荷载标准值G Gk k：1.1.屋面屋面 2.912.91的来由：的来由：p.193p.193上。上。 25250.03=0.750.03=0.75 19 19 4 40.120.120.120.120.18=0.200.18=0.20 20 200.035=0.700.035=0.70 9 90.14=1.260.14=1.26 合计：合计：2.912.91 p.194 p.194，恒荷载总计，恒荷载总计3 3项，项，屋面：屋面：41.81kN/m41.81kN/m 楼面：楼面：33.29kN/m33.29kN/m 外纵墙：外纵墙：10.81kN/m10.81kN/m 框架梁自重已计入屋面或楼面荷载。框架梁自重已计入屋面或楼面荷载。 （一）恒荷载作用下的内力（一）恒荷载作用下的内力 分层法：一端固定、另端定向梁的杆端弯矩。分层法：一端固定、另端定向梁的杆端弯矩。 1.1.顶层单元顶层单元图图13-3613-36的演示：各杆线刚度；分配系的演示：各杆线刚度；分配系数（注意柱的数（注意柱的系数系数0.90.9）；固端弯矩；节点不平衡弯矩；从）；固端弯矩；节点不平衡弯矩；从节点节点A A4 4开始的弯矩分配过程；最后结果（开始的弯矩分配过程；最后结果（b b）图（）图（跨中弯矩的跨中弯矩的计算计算）。）。 2. 2. 中间层单元中间层单元 3. 3. 底层单元底层单元 要点：各层算的时候各自独立。要点：各层算的时候各自独立。 4. 4. 叠加成框架内力图叠加成框架内力图（部分原始叠加结果用红笔写在括（部分原始叠加结果用红笔写在括号中），节点弯矩不平衡，有一个再分配的过程。图号中），节点弯矩不平衡，有一个再分配的过程。图13-4013-40是是精确的弯矩分配法结果，以资比较。精确的弯矩分配法结果，以资比较。 （二）活荷载作用下的内力（二）活荷载作用下的内力分跨布置分跨布置 这里的弯矩分配法是精确的，不是分层法。还可用叠代法。这里的弯矩分配法是精确的，不是分层法。还可用叠代法。剪力的计算举例。剪力的计算举例。 （三）风荷载作用下的框架内力（三）风荷载作用下的框架内力D D值法值法 楼层风荷载的计算。楼层风荷载的计算。 1. 1. 各柱剪力各柱剪力V V：表：表13-513-5、13-613-6，参考课件，参考课件p.40p.40，注意在，注意在计算计算V V时每层共有时每层共有4 4根柱，这里不能用半框架。根柱，这里不能用半框架。 2. 2. 求反弯点高度，查表计算，求反弯点高度，查表计算，m m为总层数，为总层数，n n为柱所在层为柱所在层次。次。2 2为上、下层层高比。为上、下层层高比。 3. 3. 框架内力计算框架内力计算 五、风荷载作用下的侧移计算五、风荷载作用下的侧移计算 表表13-813-8中的计算问题中的计算问题 a. a. 的计算的计算, ,以数据以数据1668116681为例，计算式应该是：为例，计算式应该是： （1.15+1.011.15+1.01）2 2328205328205255002550012/510012/51002 2 =16681 =16681。这里这里E Ec c的取值是的取值是2550025500，但按照规范的公式：，但按照规范的公式：E Ec c=10=105 5/ /（2.22.2+34.7/f+34.7/fcucu，k k）= E= Ec c=10=105 5/ /（2.2+34.7/252.2+34.7/25）=18231=18231。？。？ b. b. 第第1 1层的计算有误。层的计算有误。 六、荷载组合和内力组合六、荷载组合和内力组合 三种组合：三种组合： 恒荷载恒荷载+ +活荷载；活荷载； 恒荷载恒荷载+ +风荷载；风荷载； 恒荷载恒荷载+0.9+0.9（活荷载（活荷载+ +风荷载）。风荷载）。 （一）横梁内力组合（一）横梁内力组合 当作分跨布置的简化后，框架横梁的情况与连续梁相当作分跨布置的简化后，框架横梁的情况与连续梁相同。活荷载布置的三种情形：图同。活荷载布置的三种情形：图13-45 M13-45 MA A 表表13-913-9：注意与主控内力的同号叠加。：注意与主控内力的同号叠加。 M MAKAK 表表13-1313-13：注意控制截面在支座边缘。：注意控制截面在支座边缘。 （二）柱内力组合（二）柱内力组合 考虑原则：内柱由小偏心受压控制，控制截面为最下层考虑原则：内柱由小偏心受压控制，控制截面为最下层柱的柱跟（柱的柱跟（N Nmaxmax）；外柱控制截面为最上层（）；外柱控制截面为最上层（N Nminmin）和底层）和底层（M Mmaxmax）。）。 实际处理：底层一种配筋，二、三、四层一种配筋。实际处理：底层一种配筋，二、三、四层一种配筋。 以下略。以下略。