1、 Design of Concrete & Masonry Structures课程主讲人课程主讲人 余志武余志武中南大学土木工程学院中南大学土木工程学院建工系建工系 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 2/1434 多层框架结构多层框架结构4.1 概述概述4.2 多层框架体系的结构布置多层框架体系的结构布置4.3 框架结构计算简图及构件尺寸框架结构计算简图及构件尺寸4.4 荷载荷载4.5 竖向荷载作用下框架内力近似计算竖向荷载作用下框架内力近似计算4.6 水平荷载作用下框架内力近似计算
2、水平荷载作用下框架内力近似计算4.7 水平荷载作用下框架侧移近似计算水平荷载作用下框架侧移近似计算 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 3/1434 多层框架结构多层框架结构4.8 框架结构内力组合框架结构内力组合4.9 框架梁、柱截面配筋计算框架梁、柱截面配筋计算4.10 现浇框架的构造要求现浇框架的构造要求4.11 多层框架结构的基础多层框架结构的基础4.12 多层框架应用与未来发展趋势多层框架应用与未来发展趋势4.13 多层框架结构教学案例多层框架结构教学案例 中中南南大大学学De
3、sign of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 4/1434 多层框架结构多层框架结构 框架结构的平面布置框架结构的平面布置 框架内力近似计算框架内力近似计算 框架内力组合、配筋计算及构造要求框架内力组合、配筋计算及构造要求 多层框架体系的结构布置多层框架体系的结构布置 框架结构计算简图及构件尺寸框架结构计算简图及构件尺寸 框架内力近似计算框架内力近似计算 框架侧移近似计算框架侧移近似计算 框架结构内力组合框架结构内力组合 截面配筋及构造要求截面配筋及构造要求 多层框架结构的基础多层框架结构的基础 中中南南大大学学De
4、sign of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 5/1434 多层框架结构多层框架结构4.7水平荷载作用下框架侧移近似计算水平荷载作用下框架侧移近似计算 (0.5学时学时)4.13多层框架结构教学案例多层框架结构教学案例 (1.0学时学时)第第4章章 多层框架结构多层框架结构 (10学时学时)4.1概述概述 (0.3学时学时)4.2多层框架体系的结构布置多层框架体系的结构布置 (0.5学时学时)4.3框架结构计算简图及构件尺寸框架结构计算简图及构件尺寸 (0.5学时学时)4.4荷载荷载 (0.2学时学时)4.5竖向荷载
5、作用下框架内力近似计算竖向荷载作用下框架内力近似计算 (0.5学时学时)4.6水平荷载作用下框架内力近似计算水平荷载作用下框架内力近似计算 (1.5学时学时)4.8框架结构内力组合框架结构内力组合 (1.0学时学时)4.9框架梁、柱截面配筋计算框架梁、柱截面配筋计算 (0.5学时学时)4.10现浇框架的构造要求现浇框架的构造要求 (0.5学时学时)4.11多层框架结构的基础多层框架结构的基础 (2.0学时学时)4.12多层框架应用与未来发展趋势多层框架应用与未来发展趋势 (1.0学时学时)新结构与新技术新结构与新技术模块模块(2.0学时学时)结构设计模结构设计模块块(2.0学时学时)结构分析模
6、结构分析模块块(4.0学时学时)结构概念设计结构概念设计模块模块(2.0学时学时)0.3 0.5 0.5 0.2 0.5 0.5 0.5 1.0 0.5 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 1.0 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 6/1434.1 概述概述4.1.1 建筑的划分建筑的划分4.1.2 荷载效应与建筑物高度的关系荷载效应与建筑物高度的关系4.1.3 多层房屋的结构形式多层房屋的结构形式4.1.4 RC框架结构设计的主要内容框架结构设计的主要内容 中中南南大大学学Des
7、ign of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 7/1434.1.1 建筑的划分 低层建筑：低层建筑：1-3层的住宅； 多层建筑：多层建筑：10层以下或总高度低于28m的房屋； 高层建筑：高层建筑：10层及10层以上或总高度超过28m的房屋（不 含28m以上的单层建筑）。4.1.1 建筑的划分建筑的划分高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 4-2002) 现浇钢筋混凝土框架一般不超过现浇钢筋混凝土框架一般不超过70m； 地震区现浇钢筋混凝土框架当设防烈度为地震区现浇钢筋混凝土框架当设防烈度为6度、
8、度、7度、度、8度度和和9度时，其高度一般不超过度时，其高度一般不超过60m、55m、45m和和25m。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 8/1434.1.2 荷载效应与建筑物高度的关系 作用于建筑物上的荷载：作用于建筑物上的荷载：竖向荷载竖向荷载水平荷载水平荷载 竖向荷载及其内力随着房屋高度增加成线性比例增加 水平荷载沿高度不均匀分布，其内力与高度平方成正比 随着高度的增加，水平荷载的影响将增加，导致水平荷载与竖向荷载一起共同控制结构设计。4.1.2 荷载效应与建筑物高度的关系荷载
9、效应与建筑物高度的关系 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 9/1434.1.3 多层房屋的结构形式 RC框架结构：框架结构：由钢筋混凝土基础、柱、梁和由钢筋混凝土基础、柱、梁和/或板构成，或板构成， 梁和柱一般刚接。梁和柱一般刚接。 结构自重结构自重较轻，计算理论计算理论比较成熟，在一定高度范围内造价造价较低，应用日趋广泛，但纯框架结构体系或框架结构房屋不适用于高层建筑。混合结构；混合结构；RC框架结构框架结构4.1.3 多层房屋的结构形式多层房屋的结构形式 混合结构混合结构：由承重砌
10、体加：由承重砌体加RC楼盖、屋盖构成。楼盖、屋盖构成。 造价低，但自重大，整体性差，平面布置不够灵活，较难形成大空间，所以使用上受到限制(住宅各层布置相同，应用较多)，有抗震设防要求时要十分注意抗震构造措施。问题：纯问题：纯RC框架结构为什么不适用于高层建筑？框架结构为什么不适用于高层建筑？ 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 10/1434.1.3 多层房屋的结构形式 框架结构适用于框架结构适用于多层多层房屋而不适用于房屋而不适用于高层高层建筑的原因：建筑的原因：l由其受力特性决定的：
11、框架结构承受竖向荷载的能力较强，而承受水平荷载(风、地震)的能力较差。其侧向刚度较小，在水平荷载作用下侧移大，易引起非结构构件损坏，属于柔性体系。因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比控制房屋的高度和高宽比。RC框架结构平面布置和剖面示意图框架结构平面布置和剖面示意图 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 11/1434.1.3 多层房屋的结构形式l现浇式现浇式l装配式装配式l装配整体式装配整体式各种结构形式的优缺点及适用范围详见第各种结构形式的优缺点及适用范围详见第2章章2.1节所述。节所
12、述。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 12/1434.1.3 多层房屋的结构形式装配式混凝土框架装配式混凝土框架装配整体式混凝土框架装配整体式混凝土框架预制短柱预制短柱迭合梁迭合梁装配整体式混凝土框架装配整体式混凝土框架装配整体式混凝土框架装配整体式混凝土框架预制长柱预制长柱预制主梁预制主梁预制槽形板预制槽形板预制卡板预制卡板 装配式和装配整体式装配式和装配整体式RC框架节点构造：框架节点构造： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structu
13、res混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 13/1434.1.4 RC框架结构设计的主要内容 设计流程：设计流程： 结构布置结构布置荷载计算荷载计算结构分析结构分析内力组合内力组合构件配筋。构件配筋。 设计成果：设计成果： 以结构设计说明书和施工图的形式体现。以结构设计说明书和施工图的形式体现。l 本章着重讨论非地震区现浇钢筋混凝土多层框架结构的本章着重讨论非地震区现浇钢筋混凝土多层框架结构的设计。设计。4.1.4 RC框架结构设计的主要内容框架结构设计的主要内容 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设
14、计混凝土结构与砌体结构设计 14/1434.2 多层框架体系的结构布置多层框架体系的结构布置4.2.1 结构布置及布置原则结构布置及布置原则4.2.2 柱网尺寸及层高柱网尺寸及层高4.2.3 主要承重框架的布置主要承重框架的布置4.2.4 变形缝的设置变形缝的设置 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 15/1434.2.1 结构布置及布置原则4.2.1 结构布置及布置原则结构布置及布置原则l平、立面宜简单；l平面尽量均匀对称，以使形心与质心重合，减小地震的扭转作用；l竖向质量和刚度尽量均
15、匀，以避免刚度突变而产生应力集中；l控制结构单元长度以减小温度应力，否则应设置伸缩缝；l根据需要设置沉降缝和防震缝；l控制层间位移，以防止非结构构件破坏；l框架柱高宽比宜大于4，以防止脆性剪切破坏；l构件尺寸和类型尽可能少，以利于施工，节约模板。 结构布置：结构布置：是指各种结构构件的分布方式、所需数量和相互位置关 系。它是结构设计的一个关键环节。 结构布置基本原则：结构布置基本原则：“传力简捷、受力明确、安全可靠传力简捷、受力明确、安全可靠” 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 16/
16、1434.2.2 柱网尺寸及层高 框架柱在平面纵横两个方向排列，即形成框架柱在平面纵横两个方向排列，即形成柱网柱网。 柱网布置方式主要取决于建筑使用要求，同时兼顾结构的经济合理性和施工条件。柱网形式有等跨式等跨式和内廊式内廊式。l多层民用建筑多层民用建筑根据功能要求, 其跨度、柱距及层高常按300mm进级。l等跨式多层厂房多层厂房跨度按1500mm进级，宜采用6.0、7.5、9.0、10.5、12m等；内廊式厂房跨度按600mm进级，宜采用6.0、6.6、7.2m，走廊跨度按300mm进级，宜采用2.4、2.7和3.0m；l厂房柱距应按600mm进级，宜采用6.0、6.6、7.2m；l厂房层高
17、一般按300mm进级，当超过4.8m时宜按600mm进级，采用层高为3.9、4.2、5.4、6.0、7.2m。4.2.2 柱网尺寸及层高柱网尺寸及层高 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 17/1434.2.3 主要承重框架的布置 框架是由柱和纵、横两向梁连接而成的空间体系空间体系，其中平平面框架面框架是基本的承重结构。 根据承重框架布置的方向不同，可分为：4.2.3 主要承重框架的布置主要承重框架的布置 横向布置横向布置(a) 纵横双向混合布置纵横双向混合布置(c) 纵向布置纵向布置(
18、b) 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 18/1434.2.3 主要承重框架的布置 框架主梁沿建筑物横向布置，楼板和连系 梁沿纵向布置，形成以横向框架为主要承 重框架。 荷载通过楼(屋)面板传到框架横梁，然后 传给柱。 纵向框架梁纵向框架梁仅承担自重和可能的隔墙重，截面可以做的比较小，其作用主要是联系各横向框架梁，故称联系梁联系梁。 横向框架梁横向框架梁除承受自重和隔墙重量以外，还承担楼、屋面荷载，荷载比较大，截面也要做的比较大些，称为框架主梁框架主梁。 优点：优点：对加强横向抗侧刚度
19、有利； 纵梁小，便于开大窗洞、采光。 缺点：缺点：可能影响净空，不利于纵向管道铺设和灵活布置开间。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 19/1434.2.3 主要承重框架的布置 纵向布置时，楼(屋)面荷载通过楼(屋)面板传到纵向框架梁上。 纵向框架为主框架，横向框架梁主要起联系作用，故其截面无需做得很大，有利于室内空间的利用、纵向管道的铺设。 但由于横向刚度差，只适合层数不多的房屋，因此采用较少横向刚度差，只适合层数不多的房屋，因此采用较少。 框架主梁沿建筑物的纵横向布置，楼板和连系梁
20、沿横向布置，形成以纵向框架为主要承重框架。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 20/1434.2.3 主要承重框架的布置 纵、横双向都布置主要承重纵、横双向都布置主要承重，此时双向框架均承受楼(屋)面荷载和水平荷载。 如只在柱间设梁的梁-柱框架、带横向次梁的梁-柱框架、井式楼盖梁-柱框架等。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 21/1434.2.4 变形缝的设置 单层厂房中学过
21、，此处类似，提出以下问题作为复习。单层厂房中学过，此处类似，提出以下问题作为复习。 问题问题1：变形缝分哪几种？：变形缝分哪几种？作用如何？如何设置？作用如何？如何设置？4.2.4 变形缝的设置变形缝的设置l避免由温度应力和混凝土收缩变形引起的裂缝。l允许最大间距与环境条件和框架类型有关。伸缩缝 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 22/1434.2.4 变形缝的设置钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距（钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距（m）施施 工工 方方 法法室内或土中室内或土中露露 天
22、天装配式或装配整体式框架结构装配式或装配整体式框架结构75m50m现浇式框架结构现浇式框架结构55m35ml调整建筑平面，控制房屋总长度， 并采取有效的屋顶保温隔热措施。l在温度应力较大和温度应力敏感 部位多加一些钢筋以加强结构。l每隔30-40m间距留施工后浇带后浇带， 以减少混凝土收缩应力。 在设计中，可采取特殊措施以避免设伸缩缝，如：在设计中，可采取特殊措施以避免设伸缩缝，如：后浇带后浇带 规范规定规范规定： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 23/1434.2.4 变形缝的设置
23、 避免地震时抗震计算不准确而造成的破坏，当房屋外型复杂或者相邻部分刚度、高度和质量相对悬殊时设置。 防震缝一般比伸缩、沉降缝为大，具体宽度取决于地震设防烈度和低侧房屋高度。 避免因地基不均匀沉降引起的裂缝。可能产生较大不均匀沉降缝的部位都宜设置沉降缝，包括：l土质松软且土层情况突变处；l基础类型或基础标高相差较大处；l房屋层数、荷载或刚度相差较大处；l上部结构类型、体系不同处。沉降缝沉降缝 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 24/1434.2.4 变形缝的设置问题问题2：三缝除缝宽要求
24、有区别外，做法上是否有：三缝除缝宽要求有区别外，做法上是否有 所不同？所不同？伸缩缝伸缩缝 抗震缝抗震缝沉降缝沉降缝 除沉降缝必须将上部结构连同基础一起分开外，其余两缝主要从基础顶面开始，将上部结构完全断开设缝，但不必将其基础分开。 结构布置时若需设置两缝或是三缝时，尽可能合并设置。使整个房屋缝数减少，这对减少建筑立面处理上的困难、提高房屋整体性是有利的。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 25/1434.3 框架结构计算简图及构件尺寸框架结构计算简图及构件尺寸4.3.1 框架结构计算
25、简图框架结构计算简图4.3.2 梁、柱截面尺寸及惯性矩梁、柱截面尺寸及惯性矩 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 26/1434.3.1 框架结构计算简图 多层框架结构是由纵、横向框架组成的空间结构体系空间结构体系。 一般情况下，主框架都是等间距布置，它们各自的刚度基本相同。 在竖向荷载竖向荷载作用下，各榀框架之间的相互约束即牵制作用很小，可不考虑空间刚度可不考虑空间刚度对它们的受力的影响。 在水平荷载水平荷载作用下，空间作用将导致各种框架共同工作，但多层框架房屋所受水平荷载多是均匀的，
26、各个框架相互框架相互之间并不产生多大的约束力之间并不产生多大的约束力。4.3.1 框架结构计算简图框架结构计算简图 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 27/1434.3.1 框架结构计算简图 通常不考虑房屋的空间作用,可按纵、横两个方向纵、横两个方向的平面框架进行计算，每个框架按其负荷面积单独承担外载。简化计算：简化计算： 通常选取整个框架中的一个或几个在结构上和所受荷载上具有代表性的计算单元计算单元进行内力分析和结构设计。计算单元的选取：计算单元的选取： 中中南南大大学学Design
27、 of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 28/1434.3.1 框架结构计算简图 计算模型轴线以梁、柱截面几何轴线几何轴线确定。 框架柱在基础顶面处为固接固接,框架各节点纵、横向均为刚接刚接。 截面几何轴线之间的距离作为框架跨度和柱高度,底层柱高取基础顶面至二层楼面梁几何轴线间的距离。 柱高也可偏安全地取层高，底层则取基础顶面至二屋楼面梁顶面。框架结构计算简图框架结构计算简图 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计
28、29/1434.3.1 框架结构计算简图l上、下层柱截面尺寸不同时，常取顶层柱形心顶层柱形心作为柱子的轴线。l各跨跨度相差不大于10%时，可简化为等跨框架，跨度取原跨度的平均值。l框架梁为坡度i1/8的折梁时，可简化为直杆。 在实际工程中，确定计算简图还要适当考虑内力计算的方便，在保证精度的情况下，下列各项计算模型和荷载图式的简化常常被采用： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 30/1434.3.1 框架结构计算简图l对加腋加腋的变截面框架梁，且i端端/i中中4或h端端/h中中20计算
29、截面以上各楼层活荷载总和的折计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数减系数1.0（0.9）0.850.700.650.60.55l根据楼面梁从属面积、层数、房屋类别乘以不同的折减系数折减系数，以考虑使用活荷载在所有各层不可能同时满载的实际情况。l对于楼面的隔墙重可折算为均布活载1.25kN/m，对楼面上管道重可按0.5kN/m计算。吊车荷载可参考单层厂房中的计算进行。l楼面梁从属面积超过25m，折减系数为0.9。在柱、墙和基础设计时,折减系数按下表取值。其他类别房屋的拆减系数见荷载规范。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌
30、体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 41/1434.4.2 风荷载4.4.2 风荷载风荷载lw0为基本风压； lz为风压高度变化系数，分A、B、C、D四类；ls为风载体型系数；lz 为z高度处的风振系数,对于高度小于30m且高宽比小于1.5的房屋结构，z =1.0。超过上述范围者应按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范规定取值，以考虑风压的脉动影响。 0wWSZzK 风荷载的大小主要与建筑物体型和高度以及所在地区地形地貌有关。作用于多层框架房屋外墙的风荷载标准值按下式计算： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土
31、结构与砌体结构设计 42/1434.4.2 风荷载l水平风荷载乘以框架的负荷宽度得到沿高度分布的线荷载l将线荷载简化为楼层节点荷载 作用于结构风荷载的计算方法：作用于结构风荷载的计算方法： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 43/1434.5 竖向荷载作用下框架内力近似计算竖向荷载作用下框架内力近似计算4.5.1 竖向荷载作用下框架内力计算方法竖向荷载作用下框架内力计算方法4.5.2 分层法分层法 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structu
32、res混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 44/1434.5.1 竖向荷载作用下框架内力计算方法l力矩分配法：力矩分配法：按各杆的劲度系数将节点不平衡力矩进行分 配，并与固端弯矩迭加计算分配。l迭代法：迭代法：将相应节点各杆件的力矩按照相应的分配系数进行 迭代计算。l分层法：分层法：将各层两及上、下柱所组成的框架作为一个单独的 计算刚架元进行力矩分配、迭加计算。4.5.1 竖向荷载作用下框架内力计算方法竖向荷载作用下框架内力计算方法l力法力法：l位移法位移法： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混
33、凝土结构与砌体结构设计 45/1434.5.2 分层法 在竖向荷载作用下，框架的侧移忽略不计；在竖向荷载作用下，框架的侧移忽略不计； 每层梁上荷载对其它层构件内力的影响忽略不计。每层梁上荷载对其它层构件内力的影响忽略不计。 用于结构和荷载沿高度分布比较均匀的多层框架在竖向荷载作用下的内力计算，对于侧位移较大或不规则的多层框架不宜采用。4.5.2 分层法分层法 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 46/1434.5.2 分层法 将多层框架简化为单层框架，分层作力矩分配计算分层作力矩分配计算
34、，即将各层梁及上、下柱所组成的框架作为一个独立的计算单元分层计算（如图)。l分层计算所得梁弯矩梁弯矩即为最后弯矩。l由于每一层柱属于上、下两层，所以柱弯柱弯矩矩为上、下两层计算弯矩相叠加。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 47/1434.5.2 分层法l每个节点各杆件弯矩分配系数每个节点各杆件弯矩分配系数jk：1jkjkjkjkSSS，l各杆件的转动刚度各杆件的转动刚度S（i为线刚度）：为线刚度）：S=4i （远端固定）（远端固定）S=3i （远端铰支）（远端铰支）S=i （远端滑动
35、）（远端滑动）l每一杆件由近端至远端的弯矩传递系数每一杆件由近端至远端的弯矩传递系数C：C=1/2 （远端固定）（远端固定） C=0 （远端铰支）（远端铰支） C=-1 （远端滑动）（远端滑动） 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 48/1434.5.2 分层法 画出结构计算简图，并标明荷载及轴线尺寸。 计算梁、柱线刚度和相对线刚度。计算时，除底层柱外的其余各层柱线刚度遍乘线刚度遍乘0.9的折减系数的折减系数。 用弯矩分配法自上而下分层计算各计算单元的杆端弯矩。计算时，除底层柱外的其余各
36、层柱传递系数C取为取为1/3。 分层计算得到的梁梁弯矩即为其最后弯矩。 柱柱端的最后弯矩由上、下相邻两层计算得到的弯矩值迭加而成(因为每一根柱同属上、下两层)。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 49/1434.5.2 分层法 分层计算结果迭加后，若节点弯矩不平衡时，可对这些节点的不平衡弯矩再一次分配，但一般不向远端传递。 根据静力平衡条件绘出框架的内力图。问题：分层法计算框架竖向荷载内力时，为什么除底层柱问题：分层法计算框架竖向荷载内力时，为什么除底层柱外的其余各层柱线刚度要乘以外的
37、其余各层柱线刚度要乘以0.9的折减系数并取其的折减系数并取其传递系数传递系数C取为取为1/3？l除底层柱下端支座与原结构下端支座相同(为固定支座)外，其余各柱柱端实际上是介于固定与铰支之间的弹弹性支座性支座。l为了修正在分层法计算简图假定上、下柱的远端为固定端所引起的误差，特作上述修正规定。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 50/1434.6 水平荷载作用下框架内力近似计算水平荷载作用下框架内力近似计算4.6.1 常用的近似计算方法常用的近似计算方法4.6.2 反弯点法反弯点法4.6
38、.3 D值法值法 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 51/1434.6.1 常用的近似计算方法 水平荷载一般简化为节点水平力节点水平力的作用。 框架梁、柱弯矩图呈直线形弯矩图呈直线形，且存在一个反弯点反弯点。 如能求出各柱的剪力及反弯点位置，即可求得梁、柱的弯矩值。4.6.1 常用的近似计算方法常用的近似计算方法l反弯点法反弯点法lD值法值法(改进反弯点法改进反弯点法) 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设
39、计混凝土结构与砌体结构设计 52/1434.6.2 反弯点法在确定各柱间剪力分配剪力分配时，假定ib/ic=，即各柱上、下两端无转角，只有侧移；在确定各柱的反弯点位置反弯点位置时，假定受力后除底层柱外的其它各柱上、下两端转角相同，即除底层柱外其它各柱的反弯点位置均在柱高度中央；忽略轴力引起的各杆件变形忽略轴力引起的各杆件变形，即在同一横梁标高处各柱端产生相同的水平位移。4.6.2 反弯点法反弯点法 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 53/1434.6.2 反弯点法 柱的侧移刚度：柱的侧
40、移刚度： 侧移刚度d表示柱上下两端有相对单位侧移相对单位侧移时在柱中产生的剪力。l转角位移方程：1221212ciVdhh212cccEIihidh()假定假定1=2 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 54/1434.6.2 反弯点法1112242iiiiiijijijinininVdVdVdVd 各柱的剪力：各柱的剪力：21V22V23V每一层各柱的剪力之和等于该层以上水平荷载之和，而每每一层各柱的剪力之和等于该层以上水平荷载之和，而每一根柱分配到的剪力与该柱的侧移刚度成正比。一根柱
41、分配到的剪力与该柱的侧移刚度成正比。FddVijijijFVVVijii21ijii2112iiijijFFdddd 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 55/1434.6.2 反弯点法 柱的反弯点高度：柱的反弯点高度：l反弯点高度为反弯点至该层柱下端的距离。l对于底层柱，当柱脚为固定时，柱下端转角为零，上端弯矩比下端弯矩小，反弯点偏离中央而向上移动，通常假定y =2h/3。l对于上层各柱，根据假定(2), 各柱的上下端转角相等，此时柱上下端弯矩也相等，因而反弯点在柱中央, y=h/2。
42、 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 56/1434.6.2 反弯点法 各柱端弯矩计算：各柱端弯矩计算：2ijijiijMMV h下上1113jjMV h上11123jjMV h下l底层柱上端弯矩：底层柱上端弯矩：l底层柱下端弯矩：底层柱下端弯矩：l其它各柱上、下端弯矩：其它各柱上、下端弯矩： 梁端弯矩计算：梁端弯矩计算：l由节点平衡条件求解，并按同一节点各梁的线刚度大小分配。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体
43、结构设计混凝土结构与砌体结构设计 57/1434.6.2 反弯点法下上ccbMMMl边柱节点：边柱节点：下上右左右右下上右左左左ccbbbbccbbbbMMiiiMMMiiiM 适用于规则的框架或近似规则框架规则框架（即各层层高、跨度、线刚度等变化不大）； 在同一框架节点处相连的梁、柱线刚度之比ib/ic3； 房屋高宽比H/Bib下下，则反弯点位置上移。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 67/1434.6.3 D值法 反弯点位置修正说明：反弯点位置修正说明：ly3：根据3=h下下/h
44、及梁柱线刚度比K由附表12确定。ly2：根据2=h上上/h及梁柱线刚度比K由附表12确定。顶层柱不考虑y2的修正，若上层柱层高较高，则反弯点位置上移。底层柱不考虑y3的修正，若下层柱层高较高，则反弯点位置下移。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 68/1434.7 水平荷载作用下框架侧移近似计算水平荷载作用下框架侧移近似计算4.7.1 水平荷载作用下框架侧移组成水平荷载作用下框架侧移组成4.7.2 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4.7.3 框架侧移控制框架侧移控制
45、 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 69/1434.7.1 水平荷载作用下框架侧移组成4.7.1 水平荷载作用下框架侧移组成水平荷载作用下框架侧移组成 多层框架结构的侧移主要是由水平荷载引起的，可近似认为由梁柱弯曲变形梁柱弯曲变形（梁柱本身的剪切变形梁柱本身的剪切变形甚微，忽略不计）和柱的轴向变形柱的轴向变形所引起的侧向位移的迭加。 侧移计算应采用荷载标准荷载标准值计算。梁柱弯曲变形梁柱弯曲变形柱的轴向变形柱的轴向变形框架结构的侧移框架结构的侧移usub 中中南南大大学学Design
46、of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 70/1434.7.1 水平荷载作用下框架侧移组成梁柱弯曲变形梁柱弯曲变形柱的轴向变形柱的轴向变形框架结构的侧移框架结构的侧移usub 梁柱的弯曲变形所引起的框架层间侧移具有越靠近底层越越靠近底层越大大的特点，其侧移曲线与悬臂柱的剪切变形曲线剪切变形曲线相似，故称为剪切型变形曲线剪切型变形曲线。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 71/1434.7.2 水平荷载作用下框架侧
47、移组成梁柱弯曲变形梁柱弯曲变形柱的轴向变形柱的轴向变形框架结构的侧移框架结构的侧移usub 由柱的轴向变形所引起的框架侧移曲线与一悬臂柱弯曲弯曲变形变形的侧移曲线相似，故称这种变形为弯曲型变形弯曲型变形。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 72/1434.7.2 水平荷载作用下框架侧移计算 对于层数不多的多层框架结构，一般柱的轴向变形柱的轴向变形引起的侧移很小，可忽略不计。 在近似计算中，只需计算梁柱弯曲变形梁柱弯曲变形引起的侧移，即剪切型变形剪切型变形。 高层建筑混凝土结构技术规程高
48、层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)规定： 房屋高度50m或高宽比4的结构，应考虑柱的轴向柱的轴向变形变形 ( ub(510)%us ) 。 梁柱弯曲变形引起的框架侧移可采用D值法值法近似计算。4.7.2 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 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 73/1434.7.2 水平荷载作用下框架侧移计算mjijniiimjijmjijiDFDVu111 框架的框架的顶点侧移顶点侧移为：为：niiuu1,112mc ijijc ijiij
49、iijiDDDh 框架第i层第j柱的侧移刚度Dij及第i层各柱的侧移刚度侧移刚度之和Di分别为 框架的框架的层间侧移层间侧移为：为： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 74/1434.7.3 框架侧移控制4.7.3 框架侧移控制框架侧移控制uh/450 （轻质隔墙）（轻质隔墙） 若层间侧移过大若层间侧移过大 若框架顶点侧移过大若框架顶点侧移过大 l 顶点侧移：顶点侧移：l 层间侧移：层间侧移：uH/650 （砌体填充墙）（砌体填充墙）uH/550 （轻质隔墙）（轻质隔墙）uh/550
50、（砌体填充墙）（砌体填充墙）框架填充墙和建筑装饰损坏。框架填充墙和建筑装饰损坏。影响正常使用，甚至使结构影响正常使用，甚至使结构出现裂缝或破坏。出现裂缝或破坏。 在水平荷载作用下，框架结构侧移应满足如下限值：在水平荷载作用下，框架结构侧移应满足如下限值： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 75/1434.8 框架内力组合框架内力组合4.8.1 控制截面的选择控制截面的选择4.8.2 内力组合内力组合4.8.3 荷载组合荷载组合4.8.4 竖向活载的最不利布置竖向活载的最不利布置4.8.
