1、.1第三章第三章 多层框架结构设计多层框架结构设计.2.3.43.1.1 多层框架结构的组成多层框架结构的组成 框架结构由梁和柱组成。 特征梁柱连接为刚节点，柱与基础为固定约束，如图(a)所示。框架结构为高次超静定结构。 图(b)的梁与柱铰接，为排架结构。 图图3-1-1 框架结构既承受竖向荷载，又承受水平作用力。 为利于结构受力，框架梁宜拉通、对直框架梁宜拉通、对直,框架柱宜纵横对齐、框架柱宜纵横对齐、上下对中上下对中,如图如图 (a)所所示示。.5 但有时由于使用功能或建筑造型上的要求，框架也可做成抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等，如图所示如图所示。图图3-1-2 .6 3.1.2 钢
2、筋混凝土框架结构的分类钢筋混凝土框架结构的分类 按施工方法的不同，可分为： （1）现浇式梁、柱为现场整体浇筑。 特点：整体性好，利于抗震。 （2）装配式梁、柱均为预制，现场焊接拼装成整体。 特点：施工速度快，但整体性较差。 （3）装配整体式梁、柱、楼板均为预制，在吊装就位后，再浇注部分混凝土而将梁、柱、板连接成整体。 特点：有较好的整体性和抗震性能，又可采用预制构件,减少现场浇注混凝土的工作量。但节点区现场浇注施工复杂。.7 3.1.3 框架的结构布置框架的结构布置 结构布置包含： 柱网布置、承重体系的确定、变形缝的设置。 1、柱网布置柱网布置 柱网框架柱在平面上纵横定位轴线网。 柱网布置的目
3、的确定柱子的排列形式与柱距。 柱网布置的依据建筑使用要求、 结构的合理性、 施工的可行性。 .8（1）柱网的形式：）柱网的形式： 内廊式常采用对称三跨，图(a)。边跨跨度可为6 m、6.6 m、6.9 m等，中间跨为走廊，可取2.43 m。开间方向柱距d可取3.68 m。 等跨式柱网，图(b)。适用于厂房、商店等，其进深方向柱距a常为6 m、7.5 m、9 m、12 m等，开间方向柱距d一般为6 m。.9 不等跨柱网，图(c)。常用于建筑平面宽度较大的厂房。常用的柱网有:(5.8+6.2+6.2+5.8)m6.0m、(7.5+7.5+12.0 +7.5+7.5) m6.0 m、(8.0+12.
4、0+8.0)m6.0 m等。 .10 宾馆建筑，一般柱网布置有两种方案: 将柱子布置在走道两侧成三跨式(图(a); 将柱子布置在客房与卫生间之间，即将走道与两侧的卫生间并一跨，边跨仅布置客房（图(b)）。该形式也是对称三跨式，但跨度相对均匀，受力较好。 .11 对办公楼建筑，两边为办公室，中间为走道，一般将中柱布置在走道两侧，如图(a)。 当房屋进深较小时，也可取消一排柱子，布置成两跨框架，如图(b)所示。.12（2）柱网布置要使结构）柱网布置要使结构受力合理受力合理 柱网布置应考虑结构内力分布的均匀性。内力分布的均匀性。 图示两种框架结构，在竖向荷载作用下框架框架A的跨中弯矩和支座弯矩均比框
5、架比框架B大大，截面相同时，框架B 的钢筋用量多于A。.13 纵向柱列布置对结构受力也有影响。 框架柱距可取建筑开间，如图(a)。 特征：特征：柱子密、数量多。 柱子按构造配筋。 问题：钢筋问题：钢筋强度强度未未充充 分分 利用。利用。 优化：中间取掉一排柱，将柱距取为两个开间，如图(b)所示。 图图3-1-7 .14 2.承重体系的确定承重体系的确定 柱网确定后，用梁把柱连起来，即形成框架结构。 （1） 框架结构是空间空间结构结构，由纵、横向两组框架组成。 横向框架横向框架（ 榀）由短方向短方向的梁和柱组成。 纵向框架纵向框架（ 榀）由长方向长方向的梁和柱构成。 （2） 框架承重体系 根据楼
6、面竖向荷载楼面竖向荷载的传递路线，分为三种。.15 （1）横向框架承重体系）横向框架承重体系 楼面荷载全部传至横向框架梁，图 (a)。横横梁为承重梁梁为承重梁。 楼面荷载 横向框架梁横向框架梁 框架柱 基础 地基 （2）纵向框架承重体系）纵向框架承重体系 楼面荷载传到纵向框架梁，图 (b)。纵梁为承重梁纵梁为承重梁。 楼面荷载 纵向纵向框架梁框架梁 框架柱 基础 地基整体性好、开洞方便整体性好、开洞方便净空高、横向刚度低净空高、横向刚度低.16（3）纵横向框架混合承重体系）纵横向框架混合承重体系 两个方向的框架梁均承受楼面荷载，图(c)中的预制板及图(d)中的现浇井字板。 楼面荷载 框架柱 基
7、础 地基 混合承重体系整体工作性能混合承重体系整体工作性能好好横向框架梁横向框架梁纵向框架梁纵向框架梁.17 3、变形缝的设置变形缝的设置（1）伸缩缝）伸缩缝 伸缩缝最大间距 ：见规范。 伸缩缝宽度：不小于50 mm。 不设缝的构造措施：设后浇带、做隔热层等。 （2）沉降缝）沉降缝 设缝原因：上部荷载差异大、上部结构形式不同、地基 物理力学指标相差大。 沉降缝宽：不小于50 mm。 沉降缝形式：利用挑梁， 如图(b)、(d)，搭置预制 板、梁，如图(a)、(c)。 .18（3）防震缝）防震缝 设缝原因：建筑平面形状不规则，竖向高度、刚度、质量差异较大。 缝宽：不小于120 mm。 （4）设缝原
8、则）设缝原则：综合考虑，多缝合一，以方便施工、降低 造价、增加整体性。 （5）要点）要点：伸缩缝、防震缝只需将房屋分开，如图 (a) ， 沉降缝必须将基础也分开基础也分开 ，图 (b) 。 （a） 伸缩缝伸缩缝（b）沉降缝）沉降缝.19 3.1.4 框架梁、柱的截面框架梁、柱的截面 1.框架梁框架梁 （1） 截面形式： 对现浇式框架，梁截面为T形或倒L形,图 (a) （楼板是翼缘）； 当采用预制楼板时，框架梁为矩形或T形, 图 (b) ； 有时为增加室内净高，框架梁截面可做成花篮形或十字形， 图 (c) ； 对装配整体式框架，框架梁为部分部分预制、部分现浇预制、部分现浇，称为迭合梁，如图 (d
9、)。 .20 （2）框架梁截面尺寸 截面高： 截面宽： 2、框架柱框架柱 （1）截面形式一般为方形或矩形。 （2）截面尺寸 短边： 长边：Lh12181hb31211201151Hb bh5 .11.21 3、框架梁、柱截面的惯性距框架梁、柱截面的惯性距 框架梁梁：按矩形截面（图中阴影部分）计算出惯性矩 ，再根据楼板的形式进行修正求得 。 （1）当采用现浇现浇楼板时（图（a）、（b），中框架梁的惯性矩 ，边框架梁的 。 （2）当采用装配装配式楼板时（图 (c)）， 。 （3）如为装配整体式装配整体式 楼板（图 (d)、(e)）， 中框架梁的 ， 边框架梁的 。 框架柱：柱：截面惯性矩按实际尺寸
10、计算。0III02II 05 . 1 II 0II 02 . 1II 05 . 1II .22 3.1.5 问答题问答题 1. 写出框架结构的组成及连接特点。 2. 根据施工方法不同，框架结构可分为哪几种类型？ 各有何特点？3. 框架结构框架结构的布置方案有哪几种？ 4. 框架结构框架结构承载体系承载体系有哪几种？ .23第第3.2节节 多层框架内力与侧移的近似计算方法多层框架内力与侧移的近似计算方法 1. 框架结构的计算简图 2. 竖向荷载作用下的内力计算方法分层法 3. 弯矩二次分配法 4. 竖向荷载作用下框架梁端弯矩的调幅 5. 水平荷载作用下的反弯点法 6. 水平荷载作用下的D值法 7
11、. 框架结构的侧移计算 1.熟悉结构简图与结构单元确定的方法。 2.掌握竖向荷载作用下的分层计算法 3.掌握水平荷载作用下的反弯点计算法 4.正确的进行内力组合.24 3.2.1 框架结构的计算简图框架结构的计算简图 1. 计算单元的确定计算单元的确定 框架结构为空间受力体系。图 (a)。 空间框架空间框架 图 (b)。 计算单元以每个框架为中心，以柱距中线为界限，图 (a)所示阴影范围。 计算单元内的荷载由此框计算单元内的荷载由此框架承担。架承担。横向平面框架横向平面框架纵向平面框架纵向平面框架（分解）（分解）.25 该框架承受计算单元内的水平荷载,是否有板传来的竖向荷载，取决于楼盖结构的布
12、置方式。 2、跨度与层高的确定跨度与层高的确定 在计算简图中，杆件用轴线表示。 框架梁的跨度：框架梁的跨度：取柱子轴线之间的距离。当上下层柱截面尺寸变化时，一般以最小截面的形心线来确定。 框架柱的高度：框架柱的高度：取各层横梁形心线之距。当各层梁截面尺寸相同时可取建筑层高，底层的层高取至基础顶面。 .26 3、节点的简化节点的简化 对现浇式框架和装配整体式框架，梁与柱的连接点可处理为刚结点刚结点。如图3-2-2所示。 框架结构如采用现浇式基础时，可简化为固定约束，如图3-2-3所示。 4.荷载计算荷载计算 框架结构上的荷载有: 竖向荷载、水平荷载 。 竖向荷载有：结构自重、楼面荷载、雪载等。图
13、图3-2-3 图图3-2-2 .27 竖向荷载形式：一般为分布荷载，次梁传来的为集中力。 水平荷载有：风荷载、水平地震作用。 水平荷载形式：简化为作用于框架节点上的集中力。（1）楼面活荷载 标准值按荷载规范的规定取。 对于楼面梁，当其负荷面积大于25 时，考虑0.9折减系数。 对于墙、柱、基础，根据计算截面以上楼层数的多少取折减系数，如 表3-2-1所示。.28（2）风荷载）风荷载 计算公式 ： 风荷载分项系数，一般 ； 计算单元宽度，一般为柱距； 风载体型系数,对矩形平面的多层框架, 可取1.3； 风压高度变化系数，根据每层柱顶标高 按 表2-4-1取用； 对多层框架 1 Q4 . 1QSZ
14、ZB.29 实际风载分布荷载，图（a）。 简化节点集中力 ，图 (b)。 的值为： iFiF11220122330223302334403344035 . 091. 091. 05 . 05 . 03 . 10 . 14 . 15 . 082. 15 . 03 . 10 . 14 . 1HHBWFHHBWHHBWFHHBWHHBWFZZZZZZZZZZ1234ZZZZ、：按女儿墙顶标高及各层柱顶标高 计算的风压高度变化系数。式中：为单元计算宽度B.30 （3）水平地震作用）水平地震作用 多层框架结构，当高度不超过40 m，且质量和刚度沿高度分布比较均匀时，可采用底部剪力法计算水平地震作用。 .
15、313.2.2 竖向荷载作用下的内力计算方法竖向荷载作用下的内力计算方法分层法分层法 1.受力特点：受力特点： （1）框架所产生的侧移一般很小，对结构控制内力影响不大，可以忽略； （2）当某层框架梁上作用荷载时，在该层梁及相邻的柱子中产生较大内力，其它各层梁柱的内力较小，其影响可以忽略。 2.基本假定基本假定 根据上述受力特点，采用下面基本假定： （1）竖向荷载作用下不计侧移影响； （2）每层梁上的荷载仅影响本层梁及与该层梁相连的柱。.32 3.计算方法计算方法 按照叠加原理，多层框架在竖向荷载作用下的内力，可看成是各层竖向荷载单独作用下内力的叠加（图 (a)）。 由假定，各 层梁上的竖向荷
16、载，仅在图 (b) 所示结构的实 线部分产生内 力。 框架结构可分 解为如图 (c)所示 的独立刚架单元， 柱的远端简化为 固定支承。 用弯矩分配法 进行计算，节点的 不平衡弯矩只在 本单元内进行分配 和传递。.33 分层法：将每层框架梁连同与之相连的上下层柱作为独立的单元分别用弯矩分配法计算内力，然后叠加。 注意两个问题： （1）在计算单元中，取柱远端为固定，这与实际结构有差异，为消除此影响，规定除底层外，其它各层柱的线刚度均乘0.9，并取相应的传递系数为1/3（底层柱仍为1/2）。 （2）由于每根柱都在上、下两个单元中用了一次，因此，各柱端弯矩应为上下两层单元柱端弯矩之和。 分层法适宜于:
17、结构刚度与荷载沿高度分布比较均匀的多层框架。.34 4.分层法解题步骤分层法解题步骤 （1）画出结构计算简图，并标明轴线尺寸，荷载的大小和分布状态。 （2）计算梁、柱的线刚度和相对线刚度。除底层柱外，其它各层柱的线刚度乘以0.9的折减系数。 （3）用弯矩分配法自上而下分层计算各单元的杆端弯矩杆端弯矩。 （4）叠加相邻单元的柱端弯矩，得出柱端的最终弯矩。如节点不平衡弯矩偏大，可在该节点重新分配一次但不再传递。 （5）根据静力平衡条件，求出框架梁在梁端弯矩及竖向荷载作用下的跨中弯矩、梁端剪力及柱的剪力和轴向力。 （6）绘出框架的弯矩图、剪力图、轴力图。.35 3.2.3 竖向荷载作用下的内力计算方
18、法竖向荷载作用下的内力计算方法 弯矩二次分配法弯矩二次分配法 1. 特点特点 弯矩二次分配法比分层法作了更进一步的简化。与分层法相比： 相同点：采用弯矩分配法计算杆端弯矩。 不同点：分层法中，任一节点的不平衡弯矩都将影响到节点所在单元中的所有杆件。 弯矩二次分配法中，假定任一节点的不平衡弯矩只影响与该只影响与该节点相交的各杆件的远端节点相交的各杆件的远端。因此可将弯矩分配法的循环次数简化到一一次分配、一次传递、再一次分配。次分配、一次传递、再一次分配。.36 2.计算步骤计算步骤 （1）计算各杆件的线刚度、杆端弯矩分配系数、竖向荷载引起的杆端弯矩。 （2）对所有节点的不平衡弯矩进行第一次分配。
19、 （3）将所有杆端的分配弯矩同时向远端传递，传递系数与弯矩分配法相同。 （4）将各节点因传递弯矩而再次形成的不平衡弯矩作第二次分配，使各节点处于平衡状态，则整个计算过程完成。 （5）将各杆端的固端弯矩、第一次分配弯矩、传递弯矩及第二次分配弯矩叠加求出杆端最终弯矩。 .37 3.2.4 竖向荷载作用下框架梁端弯矩的调幅竖向荷载作用下框架梁端弯矩的调幅 1.为什么要对梁端弯矩进行调整为什么要对梁端弯矩进行调整 在框架的计算简图中，梁与柱的连接简化为了刚节点，即该节点处各杆件间的夹角在框架受力变形前后保持不变。 但在实际结构中，由于节点处混凝土开裂、材料塑性变形以及钢筋与混凝土之间的粘结滑移等因素的
20、影响，将导致节点刚度降低,使相交于同一节点的各杆之间产生相对转角图（b）,从而使框架梁端的实梁端的实际弯矩比按弹性方法计算的弯矩要小际弯矩比按弹性方法计算的弯矩要小。在梁端弯矩减小的同时,梁跨中梁跨中弯矩则相应地增大弯矩则相应地增大,即梁上出现了内力重分布现象。因此必须对计算所得的弯矩进行调整,使之与实际弯矩更相近。（a)(b).38 进行弯矩调整具有如下意义 （1）与梁的实际弯矩相一致。 （2）减小梁端负弯矩，可减少支座处的负弯矩钢筋，改善节点区钢筋过于密集的状况，便于混凝土浇筑，保证节点区的强度。 （3）可以增加框架结构的延性，有利于抗震。.39 2.如何进行弯矩调幅如何进行弯矩调幅 原则
21、：按某一比例减小梁端弯矩；再按平衡条件求出增加后的跨中弯矩。 （1）支座弯矩的调幅）支座弯矩的调幅 式中 调幅后的支座弯矩； 按弹性方法计算的支座弯矩（图中 ）； 弯矩调幅系数。对于整浇式框架， =0.80.9；对于装配式框架， =0.70.8。 MMMMrlMM 和.40（2）调整后的跨中弯矩）调整后的跨中弯矩 梁端弯矩减小后，跨中弯矩会相应增大，增量为 。 式中 分别为梁左支座及右支座的计算弯矩 ，按绝对值取。 也可用图示平衡条件直接求，即 用调幅后的各支座和跨中弯矩参加内力组合，构成框架梁各控制截面的最不利内力。rlMM 、MrlMMM121中MMMMc中中M.413.2.5 水平荷载作
22、用水平荷载作用下的内力计算方法下的内力计算方法反弯点法反弯点法 1.受力特点受力特点风荷载或水平地震对框架结构的作用，一般可简化为作用于框架节点上的水平集中力，在此荷载的作用下，框架的弯矩图和变形图为：弯矩图弯矩图 .42 其受力与变形具有如下特点：其受力与变形具有如下特点： （1）各杆的弯矩为直线分布，且每个杆均有一个零弯矩点即反弯点； （2）在固定端处，角位移为零,但上部各层节点均有转角存在,节点的转角随梁柱线刚度比的增大而减小； （3）如忽略梁的轴向变形，同层内各节点具有相同的侧向位移，同层各柱具有相同的层间位移。 .43 2.解题思路解题思路 由于反弯点处的弯矩为零，如能求出各柱的反弯
23、点位置及反弯点处的剪力，就可以利用静力平衡条件求出各杆件的内力。 解题关键确定各柱反弯点的位置位置及反弯点处的剪力剪力。 3.基本假定基本假定 可知框架受力后节点会产生转角和侧移，如图（a）。 但根据分析，当梁与柱的线刚度之比大于3时，节点转角很小，对内力影响不大，故可忽略，即转角 ，如图（b）。实际上这等于是把框架梁简化为一刚框架梁简化为一刚性梁。性梁。 0.44 基本假定如下： （1）在求各柱子的剪力时，假定梁与柱的线刚度比为无穷大，即各节点转角为零 ； （2）在确定柱的反弯点位置时，假定除底层以外的其余各柱，受力后上下两端转角相同； （3）梁端弯矩可按梁的线刚度进行分配。.45 5.各柱
24、反弯点处的剪力各柱反弯点处的剪力 设框架结构共有 n 层，每一层有 m 个柱子，框架节点上作用有水平荷载 ，如图(a)所示。 （1）第）第 j 层的总剪力层的总剪力 将框架沿第j层各柱的反弯点处切开，代以剪力和轴力，如图 (b)所示。 由图(b)，根据内外力平衡条件得本层总剪力为 ：（1）.46式中 外荷载在第 j 层所产生的总剪力； 第 j 层至第 n 层的水平荷载之和。（2）第）第 j 层第层第 k 柱所承受的剪力柱所承受的剪力 由外荷载所产生的第 j 层总剪力 由本层 m 个柱子共同承担，即 式中 第 j 层第 k 柱所分担的剪力。 同层中各柱所分担剪力的大小，与各柱抵抗水平位移的能力有
25、关，即与 有关。 柱子的抗侧移刚度，它是使柱子上下两端产生相对单位水平位移所施加的水平力（如图示）。（2）.47由力学知识可知： 式中 柱子的线刚度； 对第 j 层第 k 柱，在 作用下，柱顶产生单位侧移，在剪力 作用下，将产生侧移 ， 与 的关系可表示为 由基本假定（3）可知，同层各柱顶位移相同，即 所以有： 将（3）式代入（2）式，得cijkjkVjkujkVjk（3）（4）.48jkjkF即:各柱的剪力可按柱子的线刚度的大小进行分配各柱的剪力可按柱子的线刚度的大小进行分配。（5）(6).49 6.柱端弯矩及梁端弯矩的计算柱端弯矩及梁端弯矩的计算 （1）柱端弯矩）柱端弯矩 根据柱的反弯点位
26、置及反弯点处的剪力，即可求出柱端弯矩。 对底层,柱端弯矩为： 对上部各层，柱端弯矩为： 式中上标 t 表示柱的顶端 b 表示柱的底端。.50 （2）梁端弯矩）梁端弯矩 求出各柱端弯矩后，利用节点弯矩平衡条件即可求得梁端弯矩。对边柱节点边柱节点，图 (a)，有 对于中柱节点中柱节点（图 (b)），先求出梁端总弯矩：再根据节点两侧梁线刚度的大小，将总弯矩（ ） 分配到各梁上去，即： .51 7.梁端剪力及柱子轴力梁端剪力及柱子轴力 梁端剪力：梁端剪力： 梁端弯矩求出后，以各跨梁为脱离体，将梁的左、右端弯矩之和除以梁跨长，便得梁端剪力。 柱子轴力：柱子轴力：梁端剪力求出后，自上而下逐层叠加节点左右的
27、梁端剪力，即可得到柱的轴力。.52.53 3.2.6 水平荷载作用下的内力计算方法水平荷载作用下的内力计算方法D值法值法 1.反弯点法的不足反弯点法的不足 （1）假定梁与柱的线刚度比为无穷大，框架柱的抗侧刚度只与各柱的线刚度 及柱高h有关。 事实是：当梁、柱线刚度较接近时，柱的抗侧刚度不仅与柱的线刚度及层高有关，还与节点梁柱线刚度比有关。 （2）柱反弯点高度为定值。 而实际上，柱反弯点的位置是随梁柱线刚度比、柱所在楼层位置、与柱相邻的上下层梁的线刚度以及上下层层高等因素的不同而变化的。 D值法值法修正了柱的抗侧刚度；修正了柱的抗侧刚度； 修正了柱的反弯点位置修正了柱的反弯点位置。 D值法又称为
28、值法又称为修正反弯点法。修正反弯点法。计算更接近框架的实际受力状况。.54 2.修正后的柱抗侧刚度修正后的柱抗侧刚度D 柱的抗侧刚度是当柱上下端产生单位相对侧移时，柱所承受的剪力，在考虑柱上下端节点的转动对 的影响后，柱的抗侧刚度D值为 : 式中 节点转动影响系数。 反映了由于节点转动使柱抗侧刚度降低的程度。 对一般层： ， 对底层： 式中 为梁柱线刚度比。KK2ciiiiiK24321KK25 . 0ciiiK21K.55 可以看出： 随 的增大而增大， 当 很大时， ，因而 ； 当 不很大时， 。 注意： 对于底层柱，由于柱下端约束条件不同， 的表达式不相同； 同层中，边柱与中柱的 也有区
29、别。 4.修正后柱的反弯点高度修正后柱的反弯点高度 柱反弯点高度的主要影响因素：柱反弯点高度的主要影响因素： 柱上下端的约束条件。柱上下端的约束条件。 如两端约束相同，柱上下端的转角相同，反弯点就在柱的中点。 如两端约束不同，则杆端转角就不一样，反弯点会向约束刚度小转角大的一端移动。 KK1KDK.56 影响柱端约束刚度的因素：影响柱端约束刚度的因素： 梁柱线刚度，上下两层梁的线刚度， 结构总层数， 该层所在位置，上下层层高。 因素改变柱端约束能力改变反弯点位置变化。 D值法如何处理？值法如何处理？ 先求出标准情况下的反弯点高度，； 然后再根据上下层横梁的线刚度比及上下层层高的变化,对其进行调
30、整以求出最终的反弯点高度。 （1）反弯点高度）反弯点高度.57 （2） 的确定的确定 标准反弯点高度比 ：反映梁柱线刚度比 、结构总层数 n 和本楼层位置 j 对柱反弯点高度的影响。 值可根据 、n 及 j 由查附录 ？得。 标准反弯点高度适用于横梁线刚度、柱线刚度、层高沿高度不变的标准框架。 当其中因素改变时，需做修正。（3）上、下层横梁线刚度不同时的修正）上、下层横梁线刚度不同时的修正 当与柱相连的上、下层横梁线刚度不相等时，柱上下端的转角不相同，反弯点向刚度小的一端移动。 这种变化用 来反映，其修正值为 ，是反弯点高度的变化增量，这一增量有正有负，如图所示。0yK0y0yK1yhy1.5
31、8 并根据 及梁柱线刚度 查附录2表2查得 。此条件下，柱上端刚度小，反弯点上移，故 为正值（图 (a)）。 仍根据 和 查附录2表2查得 。但注意此时上刚下柔，反弯点下移， 应取负值应取负值（图 (b)）。 对于底层柱，不考虑修正值 ，即 =0。 1K1y1yK11y1y1y.59 （4）上、下层的层高变化对反弯点的影响）上、下层的层高变化对反弯点的影响 如柱所在层的层高与相邻上层或下层的层高不同时，则反弯点的位置将偏离标准反弯点，需要修正。 如上层层高 与本层层高 不同,用 来修正。 令, 由 查附录2表3可得 的值。 注意注意： ， 为正值为正值。 时， 取负值，点下移。 对顶层柱取 =
32、0。2yhh22K及22y2y2 12yh.60 如下层的层高 与本层层高 不同,用 来修正。令 ,由 和 查 附录* 得 。 注意：注意： 时，反弯点下移， 为负（图b）。 反之 ，反弯点上移， 取正值。 对底层柱取 =0 。 经上述各项修正后，即可求出反弯点高度 。 求出修正后的柱抗侧刚度D及反弯点高度 后，其余求解内力的过程就与反弯点法完全相同了。 3yhh333K3y3y3y3yyhyhh.61 3.2.7 框架结构的侧移计算框架结构的侧移计算 1.侧移的近似计算侧移的近似计算 框架结构在水平荷载作用下会产生侧向位移。当框架高度不是很大时，这种侧移主要是由于梁、柱的弯曲变形所产生的，变
33、形状态是剪切型，如图（a）所示。 对于以剪切变形为主的框架侧移量的计算，可近似采用 D 值法。 框架柱的抗侧刚度 D 表示柱两端产生单位侧移所需的剪力。 根据此定义，可得第 j 层的层间位移 与本层层间总剪力 之间的关系：jujV.62u.63 2.侧移限值侧移限值 框架结构的侧移验算包含两个方面，即层间侧移及总侧移，均应满足限值要求。 式中 结构顶点总侧移； H 结构总高度； 层间侧移； h层高。 框架结构允许的最大顶点侧移及层间侧移，其值见 表3-2-7。 uu.64.65 3.2.8 问答题问答题 1.反弯点法中的 值与D值法中的D值的物理意义是什么？有什么区别？分别在什么情况下使用？
34、2.对“标准反弯点高度比”表格（ 表3-2-3）中的数据进行分析，找出多层框架各层柱反弯点位置的变化规律是什么？如果某层柱的相邻上柱截面减小了，该层柱反弯点会怎样移动？反弯点修正系数表还可用吗？ 3.框架结构具有剪切型变形曲线，这与杆件的剪切变形有关吗？ 4.具有相同截面的边柱和中柱的 值、D值是否相同?具有相同截面的上层柱和底层柱的D值是否相同?为什么? 5.在平面结构假定下，一根柱子在x方向的D值为 ，y方向的D值为 ，问 与 是否相同？如果是正方形的柱子， 是否等于 ？.66.67 框架结构构件设计包含框架计与框架柱的设计， 主要内容有：确定内力控制截面、进行最不利内力组 合、配筋计算。
35、 3.3.1 确定内力控制截面确定内力控制截面 1、 确定内力控制截面确定内力控制截面 控制截面：最危险截面。 框架梁：框架梁： 跨中和支座为控制截面（跨中和支座为控制截面（最大正弯矩一般在跨中，而最大负弯矩及最大剪力作用在支座处）。 框架柱：柱顶面和底面为控制截面框架柱：柱顶面和底面为控制截面（最大弯矩发生在柱子的上、下端）。 确定控制截面的目的是为内力组合提供对象。.68 3.3.2 最不利内力组合最不利内力组合 最不利内力组合就是找出控制截面处对截面配筋起控制作用的内力组合。 对于某一控制截面，可能不只一组最不利内力。 对梁端截面，需找出最大负弯矩以确定梁顶部的受拉纵筋，找出最大剪力以计
36、算梁端抗剪所需的箍筋，有时还须求出最大正弯矩，如支座正弯矩大于跨中正弯矩，该值将是确定梁底部受拉纵筋的依据。 对框架柱，由于其偏心受压的性质，其最不利内力组合更难唯一确定，一般都需要考虑几组内力，其确定原则与单层厂房柱相同。 框架柱的最不利内力组合有：.69 由图可知： 框架梁支座最危险截面不是柱中心而是在柱边缘处。 由于计算出的是轴线处的内力，所以应先换算，求出梁支座边缘截面的弯矩和剪力再进行组合。 梁支座边缘截面上的弯矩M和剪力V（如图）可按下式计算： 式中 b柱子宽度； M、V柱轴线处的计算弯矩和剪 力。 .70 3.3.3 荷载效应组合荷载效应组合 框架结构的荷载：有恒载、楼面活荷载、
37、风荷载 在进行结构设计时，考虑荷载的最不利情况。 一般各控制截面的最不利内力应根据下列三种可能的荷载组合来确定： 1.恒载效应活荷载效应恒载效应活荷载效应 2.恒载效应风荷载效应恒载效应风荷载效应 3.恒载效应恒载效应0.85（活荷载效应风荷载效应）（活荷载效应风荷载效应） 注意：当框架的层数多于8层时，须按高层建筑结构处理，上述第3种组合中的组合系数0.85应改为1.0。.713.3.4 框架梁柱的截面配筋框架梁柱的截面配筋 1.框架梁的配筋计算框架梁的配筋计算 框架梁的配筋按受弯构件按受弯构件进行计算。根据各控制截面的最不利弯矩，进行正截面强度计算，确定梁底部及顶部的受力纵筋；根据支座截面
38、的剪力，进行斜截面承载力计算，确定抗剪所需的箍筋。 计算时需注意以下各点： （1）如楼板为现浇，计算跨中截面纵筋时，按T形截面考虑；支座处承受负弯矩，仍按矩形考虑； （2）支座截面的弯矩为梁端柱边处的弯矩，不是柱轴线处的弯矩。 （3）由于水平荷载是双向的，剪力有可能是变号的，故抗剪最好用箍筋。.72 2. 框架柱的配筋计算框架柱的配筋计算 （1）柱子的计算长度）柱子的计算长度 注意：注意：底层柱的高度 H 取基础顶面至一层楼盖顶面的距离； 其余各层柱的高度 H 取该柱所在层的层高。0L.73 （2）配筋计算）配筋计算 框架柱按偏心受压构件设计，一般采用对称配筋。框架柱按偏心受压构件设计，一般采
39、用对称配筋。 对一个柱有两个控制截面，每个控制截面又有3组不利内力,共有6组不利内力。为减少配筋计算的工作量，可根据偏压构件承载力的N-M相关曲线，对这6组内力进行比较判断，从中选出12组最不利的内力来计算配筋。 判断时可采用比较排除的方法进行，先确定每组内力作用下柱子的偏心类型： ，且 ，则该构件为大偏压。 ，则为小偏压构件。0hxb.74 对同类型构件，按下述原则判断挑选： 对于大偏压构件类，如M相等或相近,N越小的组合越不利；如N相同或相近，M越大越不利。 对于小偏压类，如M相等或相近，N越大越不利；如N相等或相近，M越大越不利。 根据上述原则，一般可排除一些非控制内力组合。 对于那些无法确认的内力组合，只有分别计算出配筋，对于那些无法确认的内力组合，只有分别计算出配筋，最终取最大的配筋量作为该柱的配筋。最终取最大的配筋量作为该柱的配筋。 .75 3.3.5 现浇框架的构造要求现浇框架的构造要求 1. 一般要求一般要求 框架梁柱应分别满足受弯构件和受压构件的各种构造要求（见“钢筋混凝土基本构件”）。 2.框架节点的构造要求框架节点的构造要求 节点是框架梁与柱的连接部位，节点设计是框架结构设计中极为重要的一部分，只有节点可靠，才可能保证结构整体安全。在非地震区，框架节点的可靠性是通过采取适当的构造措施来保证的。 框架节点构造应符合有关规定要求。 完完
