高层框架结构设计汇总教学课件.pptx

1、双向布置框架，梁柱刚接，不宜铰接合适的柱网尺寸 偏心距大于该方向柱宽的1/4时,增设梁的加腋1慎用单跨框架 超静定次数少,一旦出现塑性铰,容易连续倒塌避免砌体墙承重与框架承重的混合体系 抗侧力刚度、变形能力相差较大注意填充墙对结构的不利影响 上下层填充墙布置的差异造成层间刚度的差异，形成薄弱层，如底层；窗台墙容易造成短柱的出现；布置不均匀造成刚度偏心；2梁尺寸用跨度估算结构分析时必须考虑现浇楼板对梁刚度的增大，一般简单采用中梁刚度放大系数（2.0或1.5）2(1.11.2)(1.11.2)(12 14)/vccccNNkN mbhfbhfbhf负荷面积n柱尺寸根据轴压比估算，不同抗震等级采用不

2、同的限值，即对轴压比的限制hb)3121(0)181101(lh 3梁的抗弯刚度梁的抗弯刚度柱的抗弯刚度柱的抗弯刚度30112Ibh30112Ibh0cE Iil梁截面惯性矩柱截面惯性矩梁线刚度ciE IiH柱线刚度4计算单元5楼面荷载分配58qq 23(1 23)qq 6基本假定基本假定78910分配系数分配系数传递系数传递系数11分配系数分配系数传递系数传递系数1C=2C=1C=012不平衡弯矩：杆端弯矩（查表）不平衡弯矩：杆端弯矩（查表）13不平衡弯矩：杆端弯矩（查表）不平衡弯矩：杆端弯矩（查表）1415不平衡弯矩：杆端弯矩（查表）不平衡弯矩：杆端弯矩（查表）16各层柱子的屈服顺序应错开

3、，不要集中在某一层3 各开口框架弯矩 叠加得到总弯矩y=y0+y1+y2+y3地震作用与塑性变形的关系梁取三个控制截面：左端支座、跨中、右端支座柱反弯点的位置与“反弯点法”的假设结构的延性指标结构延性比实质：分层采用弯距分配法进行计算结构内力3、计算各层、各柱反弯点处的剪力跨中弯矩不小于简支跨中弯矩一半。竖向荷载下，框架侧移可忽略不计竖向荷载下，框架侧移可忽略不计2、求各柱的反弯点位置（修正值）求B轴柱剪力与梁柱弯矩2、求各柱的反弯点位置（修正值）延性柱设计（二）:轴压比上下层填充墙布置的差异造成层间刚度的差异，形成薄弱层，如底层；修正一：除底层外，各层柱的线刚度乘以0.y=y0+y1+y2+

4、y3柱端弯矩：柱剪力 X 反弯点至柱端距离修正一：除底层外，各层柱的线刚度乘以0.9修正二：除底层外，各层柱的传递系数由1/2改为1/3各开口框架计算的弯矩图叠加为最终弯矩图，节点不平衡弯矩分配一次17所有构件均可采用弹性刚度。考虑梁端塑性内力重分布，对负弯矩进行调幅，调幅系数：现浇框架：0.80.9；装配式框架：0.70.8。调幅后按照平衡条件计算跨中弯矩。跨中弯矩不小于简支跨中弯矩一半。竖向荷载下的弯矩先调幅，后组合。楼面活载大于4kN/m2，需考虑活载不利布置。181.计算各杆件的相对线刚度2.分别计算顶层、中间层和底层开口框架的弯矩图3.叠加各弯矩图得到总弯矩图191.计算各杆件线刚度

5、截面：梁：250600 中柱：700700 边柱：600600中梁刚度放大系数：2左边跨梁右边跨梁底层中柱底层边柱其余层中柱其余层边柱73413.25 1020.25 0.6124.30 106.8EIikN ml 左边梁73413.25 1020.25 0.6123.66 108.0EIikN ml 右边梁73413.25 100.7 0.71213.1 105.0EIikN ml底中柱73413.25 100.6 0.6127.02 105.0EIikN ml底边柱73410.9 3.25 100.7 0.71218.29 103.2EIikN ml中余柱73410.9 3.25 100.

6、6 0.6129.87 103.2EIikN ml边余柱20相对线刚度令左边梁的相对线刚度为1，则左边跨梁=1右边跨梁=3.66/4.3=0.85底层中柱=13.1/4.3=3.0底层边柱=7.02/4.3=1.63其余层中柱=18.29/4.3=4.25其余层边柱=9.87/4.3=2.30212223242526中梁刚度放大系数：2计算各杆件的相对线刚度“反弯点法”关于柱抗侧刚度的假设：假设柱两端转角为0，即认为梁刚度为无穷大求C轴各层的反弯点位置与D值“强节点弱构件”设计原则反弯点处剪力的计算（楼层总剪力按抗侧刚度分配给各柱）修正一：除底层外，各层柱的线刚度乘以0.水平荷载下的内力计算方

7、法（反弯点法、D值法）3 底层开口框架弯矩计算因上、下横梁相对线刚度变化的修正值y1结构分析时必须考虑现浇楼板对梁刚度的增大，一般简单采用中梁刚度放大系数（2.超静定次数少,一旦出现塑性铰,容易连续倒塌竖向荷载下的内力计算方法（分层法）“强剪弱弯”设计原则控制构件的破坏形态y=y0+y1+y2+y3结构的延性指标结构延性比所需的水平力（柱的剪力）竖向荷载下的内力计算方法（分层法）结构的延性指标结构延性比水平荷载下的内力计算方法（改进的反弯点法D值法）2728反弯点：M=0，V0框架弯矩图要解决 几个问题：1 1、各柱、各柱V V的大小；的大小；2 2、柱反弯点的位置；、柱反弯点的位置；3 3、

8、由柱端弯矩求梁端、由柱端弯矩求梁端弯矩弯矩29反弯点位置与柱上下端的约束条件（转角）有关“反弯点法”关于反弯点位置的假设：除底层外各层柱端转角相等，底层柱反弯点在2/3层高处，其它层反弯点在1/2层高处30柱抗侧刚度与柱两端相对线位移与柱两端转角的关系31柱抗侧刚度：柱顶产生单位位移 所需的水平力（柱的剪力）“反弯点法”关于柱抗侧刚度的假设：假设柱两端转角为0，即认为梁刚度为无穷大26hEIMM下上3121MMVEIDhh下上212ih32基本假定：同层各点侧移相等（楼面刚度无穷大）33柱端弯矩：柱剪力 X 反弯点至柱端距离梁端弯矩：根据节点平衡和梁线刚度分配34计算步骤1、确定各柱反弯点的位

9、置2、计算各层、各柱反弯点处的剪力3、计算柱端弯矩和梁端弯矩适用范围：梁线刚度/柱线刚度3，一般为多层框架3536长柱，压弯破坏，延性较好竖向荷载下，框架侧移可忽略不计所需的水平力（柱的剪力）考虑梁端塑性内力重分布，对负弯矩进行调幅，调幅系数：现浇框架：0.上下层填充墙布置的差异造成层间刚度的差异，形成薄弱层，如底层；梁：支座-Mmax、Vmax，跨中Mmax梁下部钢筋伸入支座要求梁下部钢筋伸入支座要求2、计算各层、各柱反弯点处的剪力y=y0+y1+y2+y3抗侧力刚度、变形能力相差较大延性梁设计（一）：强剪弱弯结构分析时必须考虑现浇楼板对梁刚度的增大，一般简单采用中梁刚度放大系数（2.3 底

10、层开口框架弯矩计算叠加各弯矩图得到总弯矩图竖向荷载下的弯矩先调幅，后组合。延性梁设计（二）：纵筋量与延性（5）作用效应如何组合？（5）作用效应如何组合？“强节点弱构件”设计原则反弯点法的缺点反弯点法的缺点D D值法的改进之处值法的改进之处37柱抗侧移刚度修正系数c312hEIDc38y=y0+y1+y2+y3标准反弯点高度比y0与该层所在的楼层位置，及梁、柱线刚度比有关 因上、下横梁相对线刚度变化的修正值y1 因上、下层层高变化的修正值y2、y3391、求各柱的抗侧刚度（修正值）2、求各柱的反弯点位置（修正值）3、计算各层、各柱反弯点处的剪力4、计算柱端弯矩和梁端弯矩4041424344454

11、6布置不均匀造成刚度偏心；三跨六层框架，内力计算过程（分层法和D值法）略（5）作用效应如何组合？梁取三个控制截面：左端支座、跨中、右端支座梁上部钢筋与架立钢筋搭接要求1、求各柱的抗侧刚度（修正值）2、求各柱的反弯点位置（修正值）3 各开口框架弯矩 叠加得到总弯矩不平衡弯矩：杆端弯矩（查表）3、由柱端弯矩求梁端弯矩基本假定：同层各点侧移相等（楼面刚度无穷大）各层柱子的屈服顺序应错开，不要集中在某一层各层柱子的屈服顺序应错开，不要集中在某一层-Mmax及相应N、V求C轴柱剪力与梁柱弯矩注意填充墙对结构的不利影响节点区钢筋锚固非抗震设计求C轴各层的反弯点位置与D值求C轴各层的反弯点位置与D值1 顶层

12、开口框架弯矩计算4748用D值法计算侧移层间侧移顶点侧移ijPjjDVunjjuu14950控制截面梁取三个控制截面：左端支座、跨中、右端支座柱取两个控制截面：柱顶、柱底最不利内力组合的种类梁：支座-Mmax、Vmax，跨中Mmax柱(一般情况下)：Mmax及相应N、V-Mmax及相应N、VNmax及相应M、VNmin及相应M、VVmax及相应M、N51三跨六层框架，内力计算过程（分层法和D值法）略对二层梁和二层柱进行内力组合525354框架结构的延性框架结构的延性 构件和结构屈服后，具有承载能力不降低或基本不降低、且构件和结构屈服后，具有承载能力不降低或基本不降低、且具有塑性变形能力的一种性

13、能具有塑性变形能力的一种性能结构延性的作用结构延性的作用结构的延性指标结构的延性指标提高结构延性的措施提高结构延性的措施 55构件位移延性比截面曲率延性比yufffyu56中梁刚度放大系数：2计算各杆件的相对线刚度长柱，压弯破坏，延性较好延性梁设计（二）：纵筋量与延性布置不均匀造成刚度偏心；3 各开口框架弯矩 叠加得到总弯矩计算各杆件的相对线刚度梁取三个控制截面：左端支座、跨中、右端支座“强剪弱弯”设计原则控制构件的破坏形态节点区钢筋锚固非抗震设计所需的水平力（柱的剪力）考虑梁端塑性内力重分布，对负弯矩进行调幅，调幅系数：现浇框架：0.计算各杆件的相对线刚度求B轴柱剪力与梁柱弯矩不平衡弯矩：杆

14、端弯矩（查表）2 中间层开口框架弯矩计算（4）如何保证高层框架、剪力墙、框剪结构和筒体结构的稳定性？柱取两个控制截面：柱顶、柱底对二层梁和二层柱进行内力组合水平荷载下的内力计算方法（反弯点法）结构延性比yu57弹性结构与弹塑性结构的比较58“强柱弱梁”设计原则控制塑性铰的位置“强剪弱弯”设计原则控制构件的破坏形态“强节点弱构件”设计原则 59合理的框架屈服机制1.梁比柱的塑性屈服尽可能早发生和多发生2.底层柱柱根的塑性铰较晚形成3.各层柱子的屈服顺序应错开，不要集中在某一层 60梁端设计剪力的规定注意区别不同抗震等级的规定GbnrblbvbVlMMV/GbnrbualbuaVlMMV/1.16

15、1受压区高度最大受拉钢筋配筋率最小受压钢筋配筋量62梁端箍筋加密（加密区长度、最大间距、最小直径）箍筋形式63无地震作用组合时有地震作用组合时64剪跨比 长柱，压弯破坏，延性较好 短柱，剪切破坏，延性较差 极短柱，剪切斜拉破坏，延性极差0/hVMcc225.15.16566配箍特征值与体积配箍率箍筋形式与约束作用67调整柱端弯矩，实现强柱弱梁底层固定端弯矩增大，推迟其屈服加大角柱设计内力，提高其承载力68柱端设计剪力的规定注意区别不同抗震等级的规定/tbvcccnVMMH1.2/tbcuacuanVMMH69无地震作用组合时有地震作用组合时70抗震等级为一、二级时，根据剪力设计值验算框架节点核

16、心区的抗剪承载力抗震等级为三、四级时，按构造要求配置箍筋71梁下部钢筋伸入支座要求边梁上部钢筋锚入支座要求梁上部钢筋与架立钢筋搭接要求柱顶钢筋要求72梁下部钢筋伸入支座要求边梁上部钢筋锚入支座要求梁上部钢筋与架立钢筋搭接要求柱顶钢筋要求73竖向荷载下的内力计算方法（分层法）水平荷载下的内力计算方法（反弯点法、D值法）水平位移验算方法延性框架设计要求屈服机制（强柱弱梁）破坏模式（强剪弱弯）梁、柱的其它延性要求节点设计要求74（1）高层建筑结构应考虑哪些原则进行设计计算？）高层建筑结构应考虑哪些原则进行设计计算？（2）高层建筑结构计算如何考虑连梁和地下室顶板刚）高层建筑结构计算如何考虑连梁和地下室

17、顶板刚度？梁、柱、墙的变形？度？梁、柱、墙的变形？（3）为什么要考虑重力二阶效应？如何考虑高层建筑）为什么要考虑重力二阶效应？如何考虑高层建筑结构的重力二阶效应？结构的重力二阶效应？（4）如何保证高层框架、剪力墙、框剪结构和筒体结）如何保证高层框架、剪力墙、框剪结构和筒体结构的稳定性？构的稳定性？（5）作用效应如何组合？）作用效应如何组合？7576梁上部钢筋与架立钢筋搭接要求延性梁设计（五）：强剪弱弯竖向荷载下的内力计算方法（分层法）（5）作用效应如何组合？延性梁设计（一）：强剪弱弯截面：梁：250600 中柱：700700 边柱：600600基本假定：同层各点侧移相等（楼面刚度无穷大）各层柱

18、子的屈服顺序应错开，不要集中在某一层各层柱子的屈服顺序应错开，不要集中在某一层竖向荷载下的内力计算方法（分层法）注意区别不同抗震等级的规定标准反弯点高度比y0与该层所在的楼层位置，及梁、柱线刚度比有关不平衡弯矩：杆端弯矩（查表）计算各杆件的相对线刚度上下层填充墙布置的差异造成层间刚度的差异，形成薄弱层，如底层；加大角柱设计内力，提高其承载力1、柱的反弯点位置是个定值柱抗侧刚度：柱顶产生单位位移每层梁上的竖向荷载对其它层的影响可忽略不计延性梁设计（二）：纵筋量与延性77相对线刚度令左边梁的相对线刚度为1，则左边跨梁=1右边跨梁=3.66/4.3=0.85底层中柱=13.1/4.3=3.0底层边柱=7.02/4.3=1.63其余层中柱=18.29/4.3=4.25其余层边柱=9.87/4.3=2.3078柱抗侧移刚度修正系数c312hEIDc7980控制截面梁取三个控制截面：左端支座、跨中、右端支座柱取两个控制截面：柱顶、柱底最不利内力组合的种类梁：支座-Mmax、Vmax，跨中Mmax柱(一般情况下)：Mmax及相应N、V-Mmax及相应N、VNmax及相应M、VNmin及相应M、VVmax及相应M、N818283