1、高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),10.1 結(jié)構(gòu)體系及布置,多層建筑：29層以下,且高度不大于28m為多層建筑。 一、多層結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)介,框架結(jié)構(gòu)是多層房屋的主要結(jié)構(gòu)形式，也是高層建筑的基本結(jié)構(gòu)單元。,梁柱一般為剛接，有時(shí)為了方便施工也有做成鉸接或半鉸接（半剛接的）。,1.框架結(jié)構(gòu)組成 框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱、節(jié)點(diǎn)及基礎(chǔ)組成的結(jié)構(gòu)形式。,柱截面,實(shí)腹式（矩形、箱形、圓形、I形、H形、L形、T形、十字形等）,梁截面,實(shí)腹式（矩形、箱形、T形、倒 L形、I形、H形、花籃梁等）,混凝土梁形式,2、框架結(jié)構(gòu)種類,按所用材料：,混凝土框架結(jié)構(gòu),鋼框架結(jié)構(gòu),組合框架結(jié)構(gòu)（鋼骨混凝土、鋼管混凝土）,裝配式混凝土框架,裝配整體式

2、混凝土框架,裝配整體式混凝土框架,裝配整體式混凝土框架,（1）柱網(wǎng)布置,典型的柱網(wǎng)有內(nèi)廊式、等跨式和不等跨式。,滿足建筑功能的要求,原則,3、 框架結(jié)構(gòu)的布置,按照承重方案的不同劃分為三種: 橫向承重、縱向承重和縱橫向雙向承重。,結(jié)構(gòu)受力合理（均勻、對(duì)稱、對(duì)直、貫通，盡量避免缺梁抽柱）,方便施工,（2）承重（豎向荷載）框架的布置,橫向框架承重方案,縱向布置連系梁。橫向抗側(cè)剛度大。有利采光和通風(fēng)。,縱橫向框架承重方案,兩個(gè)方向均有較好的抗側(cè)剛度。,（3）框架的立面布置,規(guī)則框架,10.2 框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 一、 平面計(jì)算單元 滿足結(jié)構(gòu)均勻、荷載均勻，將框架結(jié)構(gòu)的空間形式,簡(jiǎn)化成平面形式,對(duì)橫向和

3、縱向分別取圖示計(jì)算單元作為分析的對(duì)象如圖,二、計(jì)算模型的確定,1.框架桿件用其軸線表示; 桿件之間用節(jié)點(diǎn)表示;桿件長(zhǎng)度用節(jié)點(diǎn)之間的距離表示。 2.計(jì)算跨度取框架之間軸線距離; 3.柱的計(jì)算高度可以取層高, 底層柱一般渠道基礎(chǔ)頂面的距離; 4.跨度相差不超過(guò)10%時(shí),按等跨計(jì)算內(nèi)力; 5.屋面斜梁坡度不超過(guò)1/8時(shí),按水平梁計(jì)算.,三、框架梁柱截面尺寸 1.梁截面尺寸 一般尺寸: h=(1/10-1/18)L, L為梁的跨度； 懸臂梁： h=(1/6-1/8)L. h不易大于凈跨的四分之一； 截面寬度：b=(1/2-1/3)h, 且不宜小于0.5柱寬, 且不應(yīng)小于 250mm 2.柱截面尺寸 柱

4、截面高度h=(1/15-1/20)H, H為層高； 柱截面寬度b=(12/3)h;,豎向荷載,自重,樓面活荷載,水平荷載,風(fēng)荷載,地震作用,樓面荷載,對(duì)于單向板則僅短跨方向的梁承受均布荷載；,10.3 荷載,特殊情況下的簡(jiǎn)化原則：（圖10-16）,1.集中荷載允許移動(dòng)不超過(guò)梁計(jì)算跨度的1/20; 2.計(jì)算次梁傳給框架主梁的荷載時(shí),可以不考慮次梁的連續(xù)性; 3.次要荷載可簡(jiǎn)化為與主要荷載相同的荷載形式,但對(duì)主要部位要求內(nèi)力等效; 4.活荷載的折減: (1)對(duì)于樓面梁當(dāng)其負(fù)荷面積大于25m2時(shí),折減系數(shù)為0.9 (2)對(duì)于墻、柱、基礎(chǔ)，則按表（10-2）折減,i,j,k,l,m,n,10.4.1

5、豎向荷載下的分層法,一、基本假定,框架沒(méi)有側(cè)移；,每一層框架梁上的豎向荷載只對(duì)本層的梁及與本層梁相連的框架柱產(chǎn)生彎矩和剪力，忽略對(duì)其它各層梁、柱的影響。,二、簡(jiǎn)化計(jì)算模型,10.4 豎向荷載作用下框架分析的近似計(jì)算方法,多層框架在各層豎向荷載同時(shí)作用下的內(nèi)力，可以分解為一系列開(kāi)口框架進(jìn)行計(jì)算。除底層柱子外，其余各層柱的線剛度乘以0.9的折減系數(shù)，彎矩傳遞系數(shù)取為1/3。,三、計(jì)算方法, 用彎矩分配法計(jì)算各開(kāi)口框架的內(nèi)力；, 開(kāi)口框架梁的內(nèi)力即為原框架相應(yīng)層的內(nèi)力；原框架柱的內(nèi)力需將相鄰兩個(gè)開(kāi)口框架中相同柱號(hào)的內(nèi)力疊加；, 內(nèi)力疊加后對(duì)于不平衡彎矩較大的節(jié)點(diǎn)，可再作一次分配，但不傳遞。,梁柱彎距

6、,分層法的適用條件:,分層法適用于節(jié)點(diǎn)梁柱線剛度比 10.4.2 彎矩二次分配法 是一種計(jì)算豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的一種近似方法; 假定節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩值對(duì)于該節(jié)點(diǎn)相交的各桿件的遠(yuǎn)端有影響,對(duì)其余各桿件的影響忽略不計(jì); 先對(duì)各節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩進(jìn)行第一次分配,并向遠(yuǎn)端傳遞(傳遞系數(shù)為1/2); 在將傳遞彎矩產(chǎn)生的新的不平衡彎矩進(jìn)行第二次分配, 整個(gè)彎矩分配和傳遞結(jié)束.,10.5 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計(jì)算,框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算有兩種近似 計(jì)算方法: 反彎點(diǎn)法和修正反彎點(diǎn)法(D值法). 10.5.1 反彎點(diǎn)法 使用條件: 結(jié)構(gòu)比較均勻,層數(shù)不多, 梁的線剛度ib比柱的線

7、剛度 ic大較多時(shí)。 一、基本假定 (1)在剪力分配時(shí), 認(rèn)為梁的線剛度與柱的線剛度之比為無(wú)限大,各柱的上下兩端都不發(fā)生角位移; (2) 確定各柱的反彎點(diǎn)位置時(shí),認(rèn)為除底層外其余各層柱上下兩端的轉(zhuǎn)角相同; (3) 不考慮框架橫梁的軸向變形,同一層各節(jié)點(diǎn)的水平位移相等。,二、 同層柱的剪力分配 柱的側(cè)移剛度: 第i層的總剪力:,三、柱中反彎點(diǎn)的位置,對(duì)于上柱，反彎點(diǎn)的位置位于柱的中點(diǎn)； 對(duì)于下柱，反彎點(diǎn)的位置位于離柱底2/3h處。 四、 框架梁柱內(nèi)力計(jì)算 柱的內(nèi)力根據(jù)柱間剪力和反彎點(diǎn)的位置確定, 梁端彎矩 由平衡條件求出. 1.柱端彎矩: 2.梁端彎矩:,3. 梁端剪力 根據(jù)梁的平衡條件求出.,

8、4. 柱的軸力 結(jié)點(diǎn)左右梁端剪力之和求出:,10.5.2 改進(jìn)反彎點(diǎn)法,由于柱的側(cè)移剛度不但與柱本身的線剛度和層高有關(guān)， 而且還與梁的線剛度有關(guān)；且柱的反彎點(diǎn)高度不應(yīng)是定值， 而應(yīng)是個(gè)變數(shù)，它隨著該柱與梁間的線剛度比、該柱所在的 樓層位置、上下層梁間的線剛度比，以及上下層層高的不同 而不同，甚至與房屋的總層數(shù)等因素也有關(guān)。 兩點(diǎn)改進(jìn): 柱的側(cè)移剛度和柱反彎點(diǎn)的位置; 一、柱的側(cè)移剛度 修正系數(shù)（總小于1）。反映了節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)降低了柱的抗側(cè)剛度。,二、柱反彎點(diǎn)的位置,規(guī)則框架梁柱的線剛度比值及樓層位置的影響標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比y0。附表19-1和19-2。 上下層梁線剛度比變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比修正系數(shù)y1

9、。附表19-3。 上下層高變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比修正系數(shù)y2, y3。附表19-4。頂層不考慮y2 ，底層不考慮y3。,三、計(jì)算步驟 求梁、柱線剛度比 求各柱抗側(cè)移剛度D 求各柱剪力值 求各柱反彎點(diǎn)高度 求各柱柱端彎矩 柱下端彎矩 柱上端彎矩 6. 求各橫梁梁端彎矩，由節(jié)點(diǎn)平衡條件得： 7. 繪制框架內(nèi)力圖,邊節(jié)點(diǎn) 中間節(jié)點(diǎn) 7. 繪制框架內(nèi)力圖,10.5.3 框架結(jié)構(gòu)側(cè)移近似計(jì)算,框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的變形由總體剪切變形和 總體彎曲變形兩部分組成。,總體剪切變形是由梁柱彎曲變形應(yīng)起的框架變形；由于它的側(cè)移曲線和懸臂梁的剪切變形曲線曲線相似，稱為剪切變形?？傮w彎曲變形是由框架兩側(cè)柱的軸向變形導(dǎo)

10、致的框架變形，它的側(cè)移曲線與懸臂梁的彎曲變形相似，稱為彎曲變形。 對(duì)于層數(shù)不多的框架結(jié)構(gòu)，只考慮剪切變形；對(duì)于較高的框架（H50米）或較柔的框架(H/B4),考慮框架的彎曲變形. 一、側(cè)移的近似計(jì)算,Vr第r層的層間剪力； Dri第r層，第i號(hào)柱的側(cè)移剛度； n框架第r層的總柱數(shù)。,ut框架頂點(diǎn)總位移 m框架結(jié)構(gòu)的總層數(shù),二、彈性側(cè)移限值 層間位移框架,10.6 內(nèi)力組合,10.6.1 控制截面 內(nèi)力最大的截面，不同的內(nèi)力不一定在同一截面上達(dá)到最大值，故一個(gè)構(gòu)件可能同時(shí)有幾個(gè)控制截面。 柱：上下端截面 梁： 梁兩端支座截面：取柱邊緣處截面 梁跨間截面：近似取跨中 10.6.2荷載效應(yīng)組合 在結(jié)

11、構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，須考慮幾種荷載同時(shí)作用時(shí)的最不利情況。,對(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，基本組合可采用簡(jiǎn)化規(guī)則，并應(yīng)按下列組合值中取最不利值確定：1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合： 2)由永久荷載效應(yīng)控制的組合按下式采用。,10.6.3 最不利內(nèi)力組合,使截面配筋最大的內(nèi)力組合 梁端： +Mmax、 -Mmax 、Vmax 梁 梁中：+Mmax +Mmax 及相應(yīng) 的較小N、相應(yīng)的V 柱端 -Mmax 及相應(yīng) 的較小N、相應(yīng)的V Nmax及相應(yīng)較大的 、相應(yīng)的V Nmin及相應(yīng)較大的 、相應(yīng)的V,10.6.4 活荷載最不利位置 分跨計(jì)算組合法 （一般運(yùn)用計(jì)算機(jī)完成） 滿布荷載法：當(dāng)活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力遠(yuǎn)小于恒荷載及

12、水平力所產(chǎn)生的內(nèi)力時(shí)，可不考慮活荷載的最不利布置，而把活荷載同時(shí)作用于所有的框架梁上。 跨中彎矩（1.11.2) 4. 最不利荷載位置法 10.6.5 梁端彎矩調(diào)幅 采用塑性內(nèi)力重分布的方法，對(duì)框架梁端進(jìn)行支座彎矩 調(diào)幅。 將豎向荷載作用下的支座彎矩適當(dāng)高低（系數(shù)為0.80.9)。 只對(duì)豎向荷載作用下的內(nèi)力。,10.7 無(wú)抗震設(shè)防要求時(shí)框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),二、設(shè)計(jì)步驟,一、柱的計(jì)算長(zhǎng)度 現(xiàn)澆：底層柱 l0=1.0H 其他層柱 l0=1.25H,三、節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造要求 1.框架頂層端節(jié)點(diǎn)處梁上部縱筋的截面面積 2.梁柱縱筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)錨固 （1）梁在中間層,1）端節(jié)點(diǎn)處,2）中間節(jié)點(diǎn)處,（2）柱在中間層 1

13、）中間節(jié)點(diǎn),2）端節(jié)點(diǎn),例1:某教學(xué)樓為四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。梁的截面尺寸為250mm600mm，混凝土采用C20；柱的截面尺寸為450mm450mm，混凝土采用C30。現(xiàn)澆梁、柱，結(jié)構(gòu)剖面圖及計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示，試用彎矩二次分配法繪該框架的彎矩圖。,解: 計(jì)算梁柱轉(zhuǎn)動(dòng)剛度： 因?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)對(duì)稱荷載對(duì)稱，故可取如圖（b）所示半邊結(jié)構(gòu)計(jì)算。 梁的線剛度： 邊跨梁： 中跨梁：, 柱的線剛度： 首層柱： 其它層柱： 梁柱轉(zhuǎn)動(dòng)剛度及相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)剛度見(jiàn)表,(2)計(jì)算分配系數(shù)： 分配系數(shù)按下式計(jì)算： 各節(jié)點(diǎn)桿件分配系數(shù),3）端固定彎矩MF 頂層： 邊跨梁： 中跨梁： 其它層： 邊跨梁： 中跨梁：,（4）彎矩分配與傳遞： 彎矩分配與傳遞如下圖所示。首先將各節(jié)點(diǎn)的分配系數(shù)填在相應(yīng)方框內(nèi)，將梁的固端彎矩寫在框架橫梁相應(yīng)位置上，然后將節(jié)點(diǎn)放松，把各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩“同