高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章高層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深圳大學(xué)土木工程學(xué)院本章內(nèi)容結(jié)構(gòu)布置梁、柱截面尺寸估算計(jì)算簡(jiǎn)圖豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算方法（分層法）水平荷載下的內(nèi)力計(jì)算方法（反彎點(diǎn)法、D值法）水平位移驗(yàn)算方法內(nèi)力組合方法承載力計(jì)算方法構(gòu)造要求結(jié)構(gòu)布置雙向布置框架，梁柱剛接，不宜鉸接合適的柱網(wǎng)尺寸

不宜大于10m×10m偏心距大于該方向柱寬的1/4時(shí),增設(shè)梁的加腋一般原則:

結(jié)構(gòu)布置慎用單跨框架

超靜定次數(shù)少,一旦出現(xiàn)塑性鉸,容易連續(xù)倒塌避免砌體墻承重與框架承重的混合體系

抗側(cè)力剛度、變形能力相差較大注意填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響

上下層填充墻布置的差異造成層間剛度的差異，形成薄弱層，如底層；

窗臺(tái)墻容易造成短柱的出現(xiàn)；

布置不均勻造成剛度偏心；

注意事項(xiàng):

梁、柱截面尺寸估算梁尺寸用跨度估算結(jié)構(gòu)分析時(shí)必須考慮現(xiàn)澆樓板對(duì)梁剛度的增大，一般簡(jiǎn)單采用中梁剛度放大系數(shù)（2.0或1.5）柱尺寸根據(jù)軸壓比估算，不同抗震等級(jí)采用不同的限值，即對(duì)軸壓比的限制梁的抗彎剛度柱的抗彎剛度梁截面慣性矩柱截面慣性矩梁線剛度柱線剛度計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算單元計(jì)算簡(jiǎn)圖樓面荷載分配豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算方法（分層法）基本假定豎向荷載下，框架側(cè)移可忽略不計(jì)每層梁上的豎向荷載對(duì)其它層的影響可忽略不計(jì)分層法實(shí)質(zhì)：分層采用彎距分配法進(jìn)行計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力力彎距分配（復(fù)習(xí)））分配系數(shù)傳遞系數(shù)分層法彎距分配（復(fù)習(xí)））分配系數(shù)傳遞系數(shù)彎距分配（復(fù)習(xí)））不平衡彎矩：桿端端彎矩（查表）不平衡彎矩：桿端端彎矩（查表）彎距分配（復(fù)習(xí)））不平衡彎矩：桿端端彎矩（查表）分層法修正一：除底層外外，各層柱的線剛剛度乘以0.9修正二：除底層外外，各層柱的傳遞遞系數(shù)由1/2改為1/3各開(kāi)口框架計(jì)算的的彎矩圖疊加為最最終彎矩圖，節(jié)點(diǎn)點(diǎn)不平衡彎矩分配配一次分層法所有構(gòu)件均可采用用彈性剛度。考慮梁端塑性?xún)?nèi)力力重分布，對(duì)負(fù)彎彎矩進(jìn)行調(diào)幅，調(diào)調(diào)幅系數(shù)：現(xiàn)澆框框架：0.8~0.9；裝配式框架：0.7~0.8。調(diào)幅后按照平衡條條件計(jì)算跨中彎矩矩?？缰袕澗夭恍⌒∮诤?jiǎn)支跨中彎矩矩一半。豎向荷載下的彎矩矩先調(diào)幅，后組合合。樓面活載大于4kN/m2，需考慮活載不利利布置。分層法計(jì)算例計(jì)算各桿件的相對(duì)線剛度分別計(jì)算頂層、中中間層和底層開(kāi)口口框架的彎矩圖疊加各彎矩圖得到到總彎矩圖1.計(jì)算各桿件線剛度度截面：梁：250×600中柱：700×700邊柱：600×600中梁剛度放大系數(shù)數(shù)：2左邊跨梁右邊跨梁底層中柱底層邊柱其余層中柱其余層邊柱相對(duì)線剛度令左邊梁的相對(duì)線線剛度為1，則左邊跨梁=1右邊跨梁=3.66/4.3=0.85底層中柱=13.1/4.3=3.0底層邊柱=7.02/4.3=1.63其余層中柱=18.29/4.3=4.25其余層邊柱=9.87/4.3=2.302.1頂層開(kāi)口框架彎矩計(jì)計(jì)算2.1頂層開(kāi)口框架彎矩計(jì)計(jì)算2.2中間層開(kāi)口框架彎矩矩計(jì)算2.2中間層開(kāi)口框架彎矩矩計(jì)算2.3底層開(kāi)口框架彎矩計(jì)計(jì)算2.3底層開(kāi)口框架彎矩計(jì)計(jì)算2.3各開(kāi)口框架彎矩疊加得到總彎矩水平荷載下的內(nèi)力力計(jì)算方法

（反反彎點(diǎn)法）反彎點(diǎn)：M=0，V≠0框架彎矩圖要解決決幾個(gè)問(wèn)題：1、各柱V的大??；2、柱反彎點(diǎn)的位置置；3、由柱端彎矩求梁梁端彎矩柱反彎點(diǎn)的位置與與“反彎點(diǎn)法”的的假設(shè)反彎點(diǎn)位置與柱上上下端的約束條件件（轉(zhuǎn)角）有關(guān)“反彎點(diǎn)法”關(guān)于反彎點(diǎn)位置的的假設(shè)：除底層外外各層柱端轉(zhuǎn)角相相等，底層柱反彎彎點(diǎn)在2/3層高處，其它層反反彎點(diǎn)在1/2層高處柱抗側(cè)剛度柱抗側(cè)剛度與柱兩端相對(duì)線位移移與柱兩端轉(zhuǎn)角的關(guān)系“反彎點(diǎn)法”中柱柱抗側(cè)剛度的計(jì)算算

“反彎點(diǎn)法””的假設(shè)柱抗側(cè)剛度：柱頂頂產(chǎn)生單位位移所需的水平力（柱柱的剪力）“反彎點(diǎn)法”關(guān)于柱抗側(cè)剛度的假設(shè)：假設(shè)柱兩端轉(zhuǎn)角為0，即認(rèn)為梁剛度為為無(wú)窮大反彎點(diǎn)處剪力的計(jì)計(jì)算

（樓層總剪剪力按抗側(cè)剛度分分配給各柱）基本假定：同層各各點(diǎn)側(cè)移相等（樓樓面剛度無(wú)窮大））框架彎矩的計(jì)算柱端彎矩：柱剪力力X反彎點(diǎn)至柱端距離離梁端彎矩：根據(jù)節(jié)節(jié)點(diǎn)平衡和梁線剛剛度分配“反彎點(diǎn)法”總結(jié)結(jié)計(jì)算步驟1、確定各柱反彎點(diǎn)點(diǎn)的位置2、計(jì)算各層、各柱柱反彎點(diǎn)處的剪力力3、計(jì)算柱端彎矩和和梁端彎矩適用范圍：梁線剛度/柱線剛度≥3，一般為多層框架架“反彎點(diǎn)法”例題題水平荷載下的內(nèi)力力計(jì)算方法

（改改進(jìn)的反彎點(diǎn)法—D值法）反彎點(diǎn)法的缺點(diǎn)1、柱的反彎點(diǎn)位置置是個(gè)定值2、柱的抗側(cè)剛度只只與柱的線剛度及及層高有關(guān)D值法的改改進(jìn)之處處1、柱的抗側(cè)剛剛度的修修正（考考慮梁、、柱剛度度比）2、柱的反彎點(diǎn)點(diǎn)位置的的修正（（考慮梁梁、柱剛剛度比和和上、下下層的層層高影響響）柱的抗側(cè)側(cè)剛度的的修正柱抗側(cè)移移剛度修修正系數(shù)數(shù)αc柱的反彎彎點(diǎn)位置置的修正正y=y0+y1+y2+y3標(biāo)準(zhǔn)反彎彎點(diǎn)高度度比y0與該層所所在的樓樓層位置置，及梁梁、柱線線剛度比比有關(guān)因上、下下橫梁相相對(duì)線剛剛度變化化的修正正值y1因上、下下層層高高變化的的修正值值y2、y3“D值法”總總結(jié)1、求各柱的抗側(cè)剛度（修正值）2、求各柱的反彎點(diǎn)位置（修正值）3、計(jì)算各層、各柱反彎點(diǎn)處的剪力4、計(jì)算柱端彎矩和梁端彎矩計(jì)算步驟驟“D值法”例例題求A軸各層的的反彎點(diǎn)點(diǎn)位置與與D值求B軸各層的的反彎點(diǎn)點(diǎn)位置與與D值求C軸各層的的反彎點(diǎn)點(diǎn)位置與與D值求A軸柱剪力力與梁柱柱彎矩求B軸柱剪力力與梁柱柱彎矩求C軸柱剪力力與梁柱柱彎矩求最終彎彎矩圖水平位移移驗(yàn)算方方法用D值法計(jì)算算側(cè)移層間側(cè)移移頂點(diǎn)側(cè)移移水平位移移驗(yàn)算方方法例題題內(nèi)力組合合方法控制截面面梁取三個(gè)個(gè)控制截截面：左左端支座座、跨中中、右端端支座柱取兩個(gè)個(gè)控制截截面：柱柱頂、柱柱底最不利內(nèi)內(nèi)力組合合的種類(lèi)類(lèi)梁：支座座-Mmax、Vmax，跨中Mmax柱(一般情況況下)：Mmax及相應(yīng)N、V-Mmax及相應(yīng)N、VNmax及相應(yīng)M、VNmin及相應(yīng)M、VVmax及相應(yīng)M、N內(nèi)力組合合例題三跨六層層框架，，內(nèi)力計(jì)計(jì)算過(guò)程程（分層層法和D值法）略略對(duì)二層梁梁和二層層柱進(jìn)行行內(nèi)力組組合延性框架架設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)構(gòu)的延性性構(gòu)件和結(jié)結(jié)構(gòu)屈服服后，具具有承載載能力不不降低或或基本不不降低、、且具有有塑性變變形能力力的一種種性能結(jié)構(gòu)延性性的作用用結(jié)構(gòu)的延延性指標(biāo)標(biāo)提高結(jié)構(gòu)構(gòu)延性的的措施結(jié)構(gòu)的延延性指標(biāo)標(biāo)——構(gòu)件延性性比構(gòu)件位移移延性比比截面曲率率延性比比結(jié)構(gòu)的延延性指標(biāo)標(biāo)——結(jié)構(gòu)延性性比結(jié)構(gòu)延性性比地震作用用與塑性性變形的的關(guān)系彈性結(jié)構(gòu)構(gòu)與彈塑塑性結(jié)構(gòu)構(gòu)的比較較提高結(jié)構(gòu)構(gòu)延性的的措施“強(qiáng)柱弱梁梁”設(shè)計(jì)原則則——控制塑性性鉸的位位置“強(qiáng)剪弱彎彎”設(shè)計(jì)原則則——控制構(gòu)件件的破壞壞形態(tài)“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱弱構(gòu)件”設(shè)計(jì)原則則“強(qiáng)柱弱梁梁”設(shè)計(jì)原則則合理的框框架屈服服機(jī)制梁比柱的的塑性屈屈服盡可可能早發(fā)發(fā)生和多多發(fā)生底層柱柱柱根的塑塑性鉸較較晚形成成各層柱子子的屈服服順序應(yīng)應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，，不要集集中在某某一層延性梁設(shè)設(shè)計(jì)（一一）：強(qiáng)強(qiáng)剪弱彎彎梁端設(shè)計(jì)計(jì)剪力的的規(guī)定注意區(qū)別別不同抗抗震等級(jí)級(jí)的規(guī)定定延性梁設(shè)設(shè)計(jì)（二二）：縱縱筋量與與延性受壓區(qū)高高度最大受拉拉鋼筋配配筋率最小受壓壓鋼筋配配筋量延性梁設(shè)設(shè)計(jì)（三三）：箍箍筋與延延性梁端箍筋筋加密（（加密區(qū)區(qū)長(zhǎng)度、、最大間間距、最最小直徑徑）箍筋形式式延性梁設(shè)設(shè)計(jì)（四四）：剪剪壓比比和截面面限制要要求無(wú)地震作作用組合合時(shí)有地震作作用組合合時(shí)延性柱設(shè)設(shè)計(jì)（一一）:剪跨比與與長(zhǎng)、短短柱剪跨比長(zhǎng)柱，壓壓彎破壞壞，延性性較好短柱，剪剪切破壞壞，延性性較差極短柱，，剪切斜斜拉破壞壞，延性性極差延性柱設(shè)設(shè)計(jì)（二二）:軸壓比延性柱設(shè)設(shè)計(jì)（三三）:配箍率與與箍筋形形式配箍特征征值與體體積配箍箍率箍筋形式式與約束束作用延性柱設(shè)設(shè)計(jì)（四四）:柱的加強(qiáng)強(qiáng)部位調(diào)整柱端端彎矩，，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)柱弱梁梁底層固定定端彎矩矩增大，，推遲其其屈服加大角柱柱設(shè)計(jì)內(nèi)內(nèi)力，提提高其承承載力延性梁設(shè)設(shè)計(jì)（五）：強(qiáng)剪弱弱彎柱端設(shè)計(jì)計(jì)剪力的的規(guī)定注意區(qū)別別不同抗抗震等級(jí)級(jí)的規(guī)定定延性柱設(shè)設(shè)計(jì)（六六）：剪剪壓比比和截面面限制要要求無(wú)地震作作用組合合時(shí)有地震作作用組合合時(shí)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)“弱”構(gòu)件抗震等級(jí)級(jí)為一、、二級(jí)時(shí)時(shí)，根據(jù)據(jù)剪力設(shè)設(shè)計(jì)值驗(yàn)驗(yàn)算框架架節(jié)點(diǎn)核核心區(qū)的的抗剪承承載力抗震等級(jí)級(jí)為三、、四級(jí)時(shí)時(shí)，按構(gòu)構(gòu)造要求求配置箍箍筋節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼鋼筋錨固固——非抗震設(shè)設(shè)計(jì)梁下部鋼鋼筋伸入入支座要要求邊梁上部部鋼筋錨錨入支座座要求梁上部鋼鋼筋與架架立鋼筋筋搭接要要求柱頂鋼筋筋要求節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼鋼筋錨固固——抗震設(shè)計(jì)計(jì)梁下部鋼鋼筋伸入入支座要要求邊梁上部部鋼筋錨錨入支座座要求梁上部鋼鋼筋與架架立鋼筋筋搭接要要求柱頂鋼筋筋要求本章小結(jié)結(jié)豎向荷載載下的內(nèi)內(nèi)力計(jì)算算方法（（分層法法）水平荷載載下的內(nèi)內(nèi)力計(jì)算算方法（（反彎點(diǎn)點(diǎn)法、D值法）水平位移移驗(yàn)算方方法延性框架架設(shè)計(jì)要要求屈服機(jī)制制（強(qiáng)柱柱弱梁））破壞模式式（強(qiáng)剪剪弱彎））梁、柱的的其它延延性要求求節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)要求思考題（1）高層建建筑結(jié)構(gòu)