高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、合肥工業(yè)大學(xué)土木建筑與工程學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué)土木建筑與工程學(xué)院2006-04參考資料:1.高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程(JGJ 3-2002)2.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50011-2001)3.高層建筑結(jié)構(gòu)（呂西林高層建筑結(jié)構(gòu)（呂西林 主編）主編）0、緒論高層建筑結(jié)構(gòu)體系及布置常用的結(jié)構(gòu)體系豎向結(jié)構(gòu)體系（抗側(cè)力體系）的選擇水平承重體系（樓蓋體系）及其選擇0.1高層結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展過程始用年代結(jié)構(gòu)體系和特點(diǎn)18851889190320世紀(jì)初二次大戰(zhàn)后20世紀(jì)50年代20世紀(jì)六七十年代20世紀(jì)80年代20世紀(jì)80年代中期磚墻、鑄鐵柱、鋼梁鋼框柱鋼筋混凝土框架鋼框架支撐鋼筋混凝土框架剪力墻、鋼筋混凝土剪力墻

2、、預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼框架鋼筋混凝土核芯筒、鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框筒、筒中筒、束筒、懸掛結(jié)構(gòu)、偏心支撐和帶縫剪力墻板框架巨型結(jié)構(gòu)、應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)、隔震結(jié)構(gòu)被動(dòng)耗能結(jié)構(gòu)、主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)、混合控制結(jié)構(gòu)0.2常用的結(jié)構(gòu)體系back框 架 結(jié) 構(gòu)剪 力 墻 結(jié) 構(gòu)框 架 -剪 力 墻 結(jié) 構(gòu)框 架 -筒 體 結(jié) 構(gòu)筒 中 筒 結(jié) 構(gòu)成 束 筒 結(jié) 構(gòu)筒 體 結(jié) 構(gòu)懸 掛 結(jié) 構(gòu)巨 型 框 架 結(jié) 構(gòu)應(yīng) 力 蒙 皮 結(jié) 構(gòu)鋼 筋 混 凝 土 結(jié) 構(gòu)框架筒體結(jié)構(gòu)組合筒體結(jié)構(gòu)剪力桁架與框橋架結(jié)構(gòu)交錯(cuò)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)豎向結(jié)構(gòu)體系（抗側(cè)力體系）的選擇建筑使用功能建筑平面建筑高度抗震等級地質(zhì)條件施工技術(shù)用途50m50m住宅

3、剪力墻、框架-剪力墻剪力墻、框架-剪力墻旅館剪力墻、框架-剪力墻、框架剪力墻、框架-剪力墻、筒體公共框架-剪力墻、框架框架-剪力墻、筒體back水平承重體系（樓蓋體系）及其選擇樓（屋）蓋體系的作用 承受豎向荷載 連接抗側(cè)力構(gòu)件，承受其傳來的剪力和軸力選擇原則 結(jié)構(gòu)整體性、面內(nèi)剛度 結(jié)構(gòu)高度小、質(zhì)量輕 建筑使用功能、裝飾要求、設(shè)備安裝、施工技術(shù)等常用樓蓋體系及其適用性 現(xiàn)澆樓蓋 預(yù)制板樓蓋 預(yù)應(yīng)力疊合板樓蓋 組合樓蓋back常用樓蓋體系及其適用性 現(xiàn)澆樓蓋S 肋梁樓蓋普通、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好；結(jié)構(gòu)高度大、不便管線安裝寬扁梁（用于層高受限時(shí)）S 密肋樓蓋省材料、自重輕、高度大、適用于大跨且梁高受限時(shí)、

4、當(dāng)使用荷載較大時(shí)可有較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好；不美觀、吊頂處理S 無梁樓蓋適用于大跨且梁高受限、或升層法施工時(shí)；沖切問題S 非預(yù)應(yīng)力平板樓蓋廣泛用于剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)、可降低層高、平整；跨度大時(shí)自重大、不經(jīng)濟(jì)現(xiàn)澆非預(yù)應(yīng)力空心板樓蓋S 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力平板樓蓋適用于大跨且梁高受限時(shí)、平面布置靈活 預(yù)制板樓蓋S 預(yù)應(yīng)力空心板樓蓋適用于高度50m以下時(shí)，但要求嚴(yán)格（縫內(nèi)設(shè)鋼筋、設(shè)現(xiàn)澆面層、加強(qiáng)板端連接）S 預(yù)應(yīng)力大樓板樓蓋與房間同尺寸，雙向先張法預(yù)應(yīng)力筋，板邊齒槽；吊裝問題 預(yù)應(yīng)力疊合板樓蓋預(yù)制RC薄板（50-60mm），上現(xiàn)澆RC。省模板、剛度大、整體性好 組合樓蓋壓型鋼板上現(xiàn)澆RC。省模板、自重小、厚度??；

5、用鋼量大back0.3結(jié)構(gòu)布置原則1抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)布置原則（1）選擇有利的場地（2）保證地基基礎(chǔ)的承載力、剛度（3）合理設(shè)置抗震縫（4）應(yīng)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑（5）多道抗震設(shè)防能力（6）合理選擇結(jié)構(gòu)體系（7）結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度（8）結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的結(jié)構(gòu)承載力（9）節(jié)點(diǎn)的承載力應(yīng)大于構(gòu)件的承載力（10）結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的變形能力及耗能能力2房屋適用高度和高寬比結(jié)構(gòu)類型非抗震6度7度8度9度框架7060554525框架-剪力墻14013012010050剪力墻全部落地剪力墻150部分框支剪力墻130不應(yīng)采用筒體160筒中筒20070適用的房屋最大高度（m）注：1房屋高度指室外地面至主

6、要屋面高度（不包括局部突出屋面的電梯機(jī)房等高度）；2框架-核心筒結(jié)構(gòu)指周邊稀柱框架與核心筒組成的結(jié)構(gòu)；3部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)指地面以上有部分框支剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)；49度抗震設(shè)防、超過表內(nèi)高度的房屋，應(yīng)進(jìn)行專門研究，采取必要的加強(qiáng)措施。back3結(jié)構(gòu)平面布置原則高層建筑結(jié)構(gòu)平面形狀宜簡單、規(guī)則、對稱，剛度和承載力分布均勻，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的平面形狀。4結(jié)構(gòu)豎向布置原則第一章結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)功能要求能承受正常施工和正常使用是可能出現(xiàn)的各種作用在正常使用時(shí)具有良好的工作性能在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能在偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后仍能保持必需的整體穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)可靠度在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的

7、條件下，完成預(yù)定功能的概率在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（50年）在規(guī)定的條件下正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用預(yù)定功能四項(xiàng)結(jié)構(gòu)功能極限狀態(tài)設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)失效概率可靠指標(biāo)backZ=ZZZfZ(Z)0Z=R-S0=Z/ZZ=R-SZ2=R2+S21.1極限狀態(tài)設(shè)計(jì)定義整個(gè)（或部分）結(jié)構(gòu)超過某特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求兩類極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形（如傾覆、疲勞、機(jī)構(gòu)、失穩(wěn)等）正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值（如影響正常使用或外觀的變形、局部損壞、振動(dòng)或其它特定狀態(tài)）極限狀態(tài)方程g(X1,X2,Xn)=0極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表

8、達(dá)式g(X1,X2,Xn)0Z=R-S0back1.2作用及其分類直接作用（荷載）施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載GBJ68-84間接作用（作用）引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因（溫度變化、焊接、基礎(chǔ)沉降、地震、混凝土收縮等）back時(shí)間變異位置變異結(jié)構(gòu)反應(yīng)q永久作用自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力、基礎(chǔ)沉降、焊接q可變作用安裝荷載、樓面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、吊車荷載、溫度變化、地震q偶然作用地震、爆炸、撞擊q固定作用自重、固定設(shè)備荷載q可動(dòng)作用吊車荷載、人員荷載q靜態(tài)作用自重、樓面活荷載q動(dòng)態(tài)作用地震、吊車荷載、設(shè)備振動(dòng)、風(fēng)荷載1.3風(fēng)荷載基本風(fēng)壓定義：當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10m高統(tǒng)計(jì)所得的30年一

9、遇10min平均最大風(fēng)速v0為標(biāo)準(zhǔn)，按v02/1600確定的風(fēng)壓值按全國基本風(fēng)壓分布圖采用，=0.25kN/m2調(diào)整系數(shù)（略）back0zszk 風(fēng)壓高度變化系數(shù) 風(fēng)荷載體型系數(shù) 風(fēng)振系數(shù) 考慮范圍 房屋結(jié)構(gòu)H30m&H/B1.5 高聳結(jié)構(gòu)T10.25s 考慮方法zzz 1脈動(dòng)增大系數(shù)),(210ZoneTypeTf脈動(dòng)影響系數(shù)),/,(ZoneTypeBHHf振型系數(shù)HHTypeHHfiiz/),(1.4抗震設(shè)計(jì)規(guī)范以黑體字標(biāo)志的條文為強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行。 術(shù)語術(shù)語抗震設(shè)防烈度抗震設(shè)防烈度 seismic fortification intensityseismic forti

10、fication intensity 按國家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。1.4.1地震作用建筑抗震設(shè)防目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)抗震設(shè)防及其思想設(shè)防依據(jù)設(shè)防目標(biāo)及其實(shí)現(xiàn)建筑類別與設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算地震作用計(jì)算結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算back1、抗震設(shè)防及其思想抗震設(shè)防抗震設(shè)防對建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)并采取抗震措施指導(dǎo)思想指導(dǎo)思想預(yù)防為主減輕結(jié)構(gòu)震害避免人員傷亡減少經(jīng)濟(jì)損失使地震時(shí)不可缺少的緊急活動(dòng)得以維持和進(jìn)行趨勢趨勢使用壽命期內(nèi)對不同頻度和強(qiáng)度的地震具有不同的抵抗能力2、設(shè)防依據(jù)抗震設(shè)防烈度定義：按國家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度確定：必須按國家規(guī)定的權(quán)限審批、頒發(fā)的文件（圖

11、件）確定一般情況下，可采用中國地震烈度區(qū)劃圖的地震基本烈度度（或與本規(guī)范設(shè)計(jì)地震基本加速度值對應(yīng)的烈度值）對做過抗震防災(zāi)規(guī)劃的城市，可按批準(zhǔn)的抗震設(shè)防區(qū)劃（抗震設(shè)防烈度或設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)）進(jìn)行抗震設(shè)防設(shè)防范圍6-9度3、抗震設(shè)防目標(biāo)：、抗震設(shè)防目標(biāo)：小震不壞、中震可修、大震不倒小震不壞、中震可修、大震不倒抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。大于9度地區(qū)的建筑和行業(yè)有特殊要求的工業(yè)建筑，抗震設(shè)計(jì)有專門規(guī)定。4、兩階段設(shè)計(jì)階段目標(biāo)烈度地震作用性質(zhì)受力狀態(tài)作用效應(yīng)組合第一階段小震不壞（隱含中震可修）多遇地震作用對應(yīng)的烈度（小震）可變作用彈性（部分彈塑性）承載力驗(yàn)算采用基本組合(多層、

12、高層鋼筋混凝土房屋層間彈性位移計(jì)算，采用短期效應(yīng)組合，即作用分項(xiàng)系數(shù)均取1.0)第二階段大震不倒罕遇地震作用對應(yīng)的烈度（大震）偶然作用彈塑性部分建筑物的層間彈塑性位移驗(yàn)算，采剛短期效應(yīng)組合，即怍用分項(xiàng)系數(shù)均取1.0說明：第一階段為彈性分析，包括截面設(shè)計(jì)和變形計(jì)算；大部分建筑的第二階段設(shè)計(jì)主要由概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施來保證。5、三水準(zhǔn)地震作用的標(biāo)定基本假定地震強(qiáng)度呈極值分布烈度符合極值III型地震影響50年超越概率地震重現(xiàn)期多遇地震對應(yīng)的烈度眾值烈度小震63.2%50年設(shè)防烈度中震10%475年罕遇地震對應(yīng)的烈度大震2-3%1642-2475年計(jì)算F(I)=exp-(12-I)k/(12-Im)k，

13、RT=-T/ln(1-F(I)If(I)ImI0Is一般關(guān)系烈度：Im=I0-1.55,Is80m，7、8度I、II類場地乙、丙類建筑H60m，8度III、IV類場地和9度乙、丙類建筑彈塑性簡化方法（略）時(shí)程分析法（略）豎向彈性 底部軸力法需考慮豎向地震作用的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型集中質(zhì)量模型多高層房屋無扭轉(zhuǎn)有扭轉(zhuǎn)單層廠房橫向縱向基本計(jì)算數(shù)據(jù)重力荷載代表值結(jié)構(gòu)自振周期設(shè)計(jì)反應(yīng)譜重力荷載代表值重力荷載代表值永久荷載（建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)配件自重）標(biāo)準(zhǔn)值+可變荷載（雪、灰、樓面活荷載）組合值niikQikEQGG1永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合值系數(shù)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)反應(yīng)譜水平地震影響系數(shù)水平地震影響系數(shù)曲線水平地震影響系數(shù)曲線

14、GkGgPGAPGASgmmSFaa水平地震影響系數(shù)最大值T(s)max0.45max0 0.1Tg（特征周期）3.0=(Tg/T)0.9max=0.2max場地類別IIIIIIIV近震0.200.300.400.65遠(yuǎn)震0.250.400.550.85烈度6789多遇地震183672144罕遇地震-225405630烈度6789多遇地震0.040.080.160.32罕遇地震-0.500.901.40設(shè)計(jì)近遠(yuǎn)震場地類別5、場地類別的劃分場地覆蓋層厚度(m)場地土類型03980堅(jiān)硬中硬中軟軟弱IIIIIIIV6、水平地震作用的計(jì)算振型分解反應(yīng)譜法底部剪力法時(shí)程分析法樓層水平地震剪力的分配扭轉(zhuǎn)問

15、題地基結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用振型分解反應(yīng)譜法 gxIMxKxCxM ijijjjiGaF2jSS計(jì)算振型計(jì)算地震影響系數(shù)和振型參與系數(shù)計(jì)算振型地震作用計(jì)算振型地震效應(yīng)振型組合xg(t)xi(t)njijinniijiiiiyayayayayax12211a1iajiani nijiinijiijTjTjjamamaMaIMa121兩點(diǎn)注意：計(jì)算步驟塔樓底部剪力法計(jì)算方法底部剪力的計(jì)算地震作用沿高度的分配eqniiiniiiniiniiEkGGmHGaFFF11111111111EkniiiiiiFHGHGF1mHiHiFiFEkFnn1EknnFFniminiFFV頂部附加地震作用突出屋面小建筑物適

16、用條件Geq結(jié)構(gòu)等效重力荷載代表值SDOF：Geq=G1MDOF：Geq=Sum(Gi)*0.85樓層水平地震剪力的分配現(xiàn)澆和裝配整體式混凝土樓屋蓋等剛性樓蓋建筑，宜按抗側(cè)力構(gòu)件等效剛度的比例分配木樓屋蓋等柔性樓蓋建筑，宜按抗側(cè)力構(gòu)件從屬面積上重力荷載代表值的比例分配普通預(yù)制板的裝配式混凝土樓屋蓋等半剛性樓蓋建筑，可取上述兩種分配結(jié)果的平均值考慮空間作用、樓蓋變形、墻體彈塑性變形和扭轉(zhuǎn)的影響時(shí)，可按各有關(guān)規(guī)定對上述分配結(jié)果作適當(dāng)調(diào)整7、豎向地震作用的計(jì)算高層房屋（9度）地震作用標(biāo)準(zhǔn)值FviHiFviFEvk樓屋蓋的豎向地震作用效應(yīng)分配按各構(gòu)件承受的重力荷載代表值的比例分配平板型網(wǎng)架屋蓋和跨度大

17、于24m的屋架（8、9度）eqeqveqvEvkGGGFmaxmax165.0EvkniiiiiviFHGHGF1niieqGG175.0長懸臂和其它大跨結(jié)構(gòu)（8、9度）iviGF)2.0,1.0(iviGF結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算一般規(guī)定地震作用下的作用效應(yīng)組合截面抗震驗(yàn)算抗震變形驗(yàn)算結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的一般規(guī)定驗(yàn)算范圍除6度建筑（IV類場地上的較高層除外）和規(guī)定可不進(jìn)行驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)外，均應(yīng)驗(yàn)算驗(yàn)算內(nèi)容截面抗震驗(yàn)算抗震變形驗(yàn)算 多遇地震作用下的彈性變形驗(yàn)算非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞 罕遇地震作用下的彈塑性變形驗(yàn)算抗倒塌地震作用下的作用效應(yīng)組合組合類型地震作用用途多遇地震作用下作用效應(yīng)的基本組合多遇地震截面抗震驗(yàn)算多遇地震

18、作用下短期效應(yīng)多遇地震彈性變形驗(yàn)算罕遇地震作用下短期效應(yīng)罕遇地震彈塑性變形驗(yàn)算kwwwvkEvEvhkEhEhEGGwCECECGCShkEhsECS hkEhsECS截面抗震驗(yàn)算RERS內(nèi)力基本組合設(shè)計(jì)值抗震承載力設(shè)計(jì)值承載力調(diào)整系數(shù)第二章第二章 荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合承載能力極限狀態(tài)backRS 0niikCQQkQQkGGQCQCGCSiii2111基本組合偶然組合niikQQkGGQCGCSii1 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)niikCQkQkGSQCQCGCSii211niikqQkGlQCGCSii1短期效應(yīng)組合長期效應(yīng)組合第三章計(jì)算原則及一般規(guī)定第一節(jié)彈性及彈塑性分析 我國

19、規(guī)范規(guī)定在風(fēng)荷載作用下，內(nèi)力及位移分析采用彈性計(jì)算方法?？拐鹪O(shè)計(jì)的兩階段設(shè)計(jì)計(jì)算方法不同，在第一階段內(nèi)力及位移分析采用彈性計(jì)算方法，在第二階段，采用彈塑性時(shí)程分析方法校核變形。 為了實(shí)現(xiàn)三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)，抗震設(shè)計(jì)采取的二階段方法是：第一階段第一階段為小震作用下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括：確定結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)布置，用小震(即眾值烈度地震)作用計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈性位移和構(gòu)件內(nèi)力，進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形驗(yàn)算，極限狀態(tài)方法設(shè)計(jì)截面配筋，進(jìn)行截面承載力抗震驗(yàn)算，按延性和耗能要求，采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，做到小震不壞，中震可修。 第二階段第二階段為罕遇地震作用下薄弱部位彈塑性變形驗(yàn)算，如果層間變形超過允許值，應(yīng)修改設(shè)計(jì)，直到滿

20、足變形要求為止，現(xiàn)行抗震規(guī)范并未要求對一般高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行第二階段驗(yàn)算，但是對于高度較大，或者是超過規(guī)程規(guī)定的最大適用高度的建筑，用彈塑性時(shí)程分析方法進(jìn)行第二階段的變形驗(yàn)算是一種有效的校核設(shè)計(jì)的手段。第二節(jié) 靜力分析與動(dòng)力分析 靜力分析靜力分析是指在結(jié)構(gòu)上加靜力荷載，也就是用不變的荷載進(jìn)行內(nèi)力和位移的計(jì)算，內(nèi)力與位移當(dāng)然也是不變的，所有內(nèi)力符合平衡條件，所有位移符合變形協(xié)調(diào)條件。豎向恒載與活載，風(fēng)荷載作用下的計(jì)算都是靜力計(jì)算。 動(dòng)力分析動(dòng)力分析是指外力作用是隨時(shí)間而變化的，例如地震作用，因而位移與內(nèi)力也是隨時(shí)間而變化的。但是目前的地震作用計(jì)算方法采用了反應(yīng)譜方法，是把動(dòng)力問題簡化成每個(gè)振型的靜

21、力分析，再把振型計(jì)算的結(jié)果組合起來(SRSS方法或CQC方法)，所以又稱為擬靜力方法(有人也把它叫做“動(dòng)力分析方法”)。我國現(xiàn)在通用的說法是把動(dòng)力特性的分析叫做“動(dòng)力分析”，它包括周期(頻率)與振型的計(jì)算，這是地震作用下計(jì)算不可缺少的部分。動(dòng)力特性分析及振型組合的計(jì)算都是彈性計(jì)算，其計(jì)算基本假定、計(jì)算簡圖都與靜力計(jì)算相同。 時(shí)程分析方法是動(dòng)力分析方法，它通過動(dòng)力分析求得結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(位移、速度、加速度)，由每個(gè)時(shí)刻的位移再求出每個(gè)時(shí)刻的內(nèi)力，時(shí)程分析方法可分為彈性時(shí)程分析與彈塑性時(shí)程分析。第三節(jié)水平力作用方向 實(shí)際風(fēng)荷載及地震作用的方向是任意的，但是在規(guī)范中規(guī)定，結(jié)構(gòu)計(jì)算只考慮x、y兩個(gè)正交

22、方向作用的水平力，各方向水平地震力全部由該方向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)，這是一種簡化。 x、y 方向通常是指結(jié)構(gòu)的主軸方向。主軸方向的定義是當(dāng)水平力在主軸方向作用時(shí)，只產(chǎn)生主軸方向的位移，且位移最大。主軸是一對正交的軸，在大多數(shù)規(guī)則形狀的結(jié)構(gòu)中，主軸是很容易確定的；凡是具有對稱軸的平面，其對稱軸及其正交方向即主軸方向；一個(gè)平面可能有多組主軸。在主軸方向結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度最小，變形最大，因而規(guī)范規(guī)定只作主軸方向計(jì)算，但對于一些斜向布置的構(gòu)件，可能作用力沿這個(gè)斜方向會使它的內(nèi)力最大，因而有時(shí)也需要用斜方向計(jì)算。有時(shí)結(jié)構(gòu)主軸不易判斷，則應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷取最接近主軸的x、y兩個(gè)方向，或通過計(jì)算確定。第四節(jié) 計(jì)算基本假定

23、 對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，首先分析結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，再分析結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)力。在需要時(shí)，再進(jìn)行時(shí)程分析。對結(jié)構(gòu)工程師的基本要求是；合理運(yùn)用簡化假定，善于抓住主要的，忽略次要的，正確選用恰當(dāng)?shù)挠?jì)算方法。規(guī)程中對結(jié)構(gòu)計(jì)算作了如下的一些基本假定，不同的方法采用的假定會有所不同，應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用符合實(shí)際的假定與方法?；竞喕俣ɑ竞喕俣?1) (1) 平面結(jié)構(gòu)假定平面結(jié)構(gòu)假定 任何一個(gè)建筑物都是空間結(jié)構(gòu)，都應(yīng)該能承受來自不同方向的力的作用，因此每個(gè)構(gòu)件都與不在同一平面內(nèi)的其它構(gòu)件相聯(lián)系，形成三維傳力體系。但是，經(jīng)常將結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)分析，平面結(jié)構(gòu)是一種簡化假定，假定結(jié)構(gòu)只能在它自身平面內(nèi)具有有限剛度，

24、例如平面框架、剪力墻、只能抵抗平面內(nèi)的作用力。在平面外剛度為零，也不產(chǎn)生平面外的內(nèi)力。因此桿件每一個(gè)結(jié)點(diǎn)具有的三個(gè)自由度(在二維平面中，以下簡稱基本簡化假定(1)。多數(shù)結(jié)構(gòu)符合這些條件，但是有一些結(jié)構(gòu)必需考慮與平面外有相互傳力關(guān)系，例如框筒的角柱、空間框架、空間桁架等，則必須按空間桿件計(jì)算，計(jì)算時(shí)每個(gè)結(jié)點(diǎn)具有六個(gè)自由度(在三維平面中)?；竞喕俣ɑ竞喕俣?2) (2) 樓板平面內(nèi)無限剛性假定樓板平面內(nèi)無限剛性假定 在大多數(shù)情況下，都可假定樓板在其自身平面內(nèi)無限剛性，不能變形，而在平面外則剛度為零(以下簡稱基本簡化假定(2)。因而樓板經(jīng)常作為若干個(gè)平面結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，使這些平面結(jié)構(gòu)在水平荷

25、載作用下同一樓層處的側(cè)移都相等(無扭轉(zhuǎn)時(shí))，或側(cè)移分布成直線關(guān)系(有扭轉(zhuǎn)時(shí)) 。樓板的這種作用稱為“水平位移協(xié)調(diào)“(注意這些平面結(jié)構(gòu)的豎向變形是獨(dú)立的，互不相關(guān)的)。采用基本簡化假定(1)及(2)，不考慮結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)時(shí)，稱為平面協(xié)同計(jì)算(此時(shí)，正交方向的抗側(cè)單元不參加工作)?？紤]扭轉(zhuǎn)時(shí)稱為空間協(xié)同計(jì)算(此時(shí)，正交方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)參加抵抗扭矩)。 另一種變形協(xié)調(diào)的計(jì)算豎向變形協(xié)調(diào)。當(dāng)有兩片相互交匯的平面結(jié)構(gòu)(符合基本簡化假定(1)，通過交匯處的柱豎向變形一致而傳遞內(nèi)力 ，這種計(jì)算稱為豎向變形協(xié)調(diào)的協(xié)同計(jì)算。在框筒結(jié)構(gòu)中，當(dāng)樓板較薄，忽略腹板框架(或翼緣框架)與樓板大梁的傳力關(guān)系時(shí)，往往采用這種方

26、法。這種計(jì)算比僅有水平位移協(xié)調(diào)的計(jì)算更符合實(shí)際，又簡化了計(jì)算。 如果結(jié)構(gòu)平面布置較復(fù)雜，無法分成單片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，或當(dāng)筒中筒結(jié)構(gòu)的框筒與內(nèi)筒之間有較大的梁時(shí)，需要考慮這些大梁與框筒柱的剛性連接(傳遞彎矩)，每一根柱都需要考慮框架平面內(nèi)與平面外的變形與受力，則此時(shí)結(jié)構(gòu)必須采用完全的三維構(gòu)件計(jì)算，可稱為(真正的)空間計(jì)算。 樓板是保證協(xié)同工作的重要構(gòu)件，當(dāng)采用基本簡化假定(2)時(shí)，應(yīng)確定樓板在其自身平面內(nèi)確有足夠大的剛度，當(dāng)樓板長寬比較大，或者局部樓板長寬比較大，局部外伸的樓板較細(xì)長或樓板開大孔，在水平荷載下樓板會有較大變形時(shí)，則按無限剛性假定計(jì)算所得結(jié)果與實(shí)際情況不符。這種情況下規(guī)范規(guī)定要考慮樓板

27、的有限剛性結(jié)構(gòu)分析。這種分析會增加計(jì)算自由度，目前只有很少的程序可做這種計(jì)算，一般情況下是避免設(shè)計(jì)這種結(jié)構(gòu)；在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中要限制剪力墻的間距，就是為了減少樓板的水平變形。當(dāng)樓板變形情況不嚴(yán)重時(shí)可在按剛性樓板計(jì)算的基礎(chǔ)上對內(nèi)力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并采取相應(yīng)構(gòu)造措施。構(gòu)件的剛度及構(gòu)件變形影響因素構(gòu)件的剛度及構(gòu)件變形影響因素 我國規(guī)范規(guī)定在風(fēng)荷載及地震作用下(小震)，結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，因而除少量情況外，構(gòu)件均采用彈性剛度。構(gòu)件變形包括三種，相應(yīng)有三種剛度（軸向、彎曲及剪切），結(jié)構(gòu)分析時(shí)計(jì)入那些剛度涉及對構(gòu)件變形所做的計(jì)算假定。 一個(gè)構(gòu)件應(yīng)有軸向、彎曲及剪切變形，相應(yīng)的剛度為EA、EI及GA。一般情況

28、下梁、柱構(gòu)件的彎曲變形都是基本變形，抗彎剛度EI必須考慮；在高度較小的多層結(jié)構(gòu)中，柱軸向變形小，可忽略，因而視EA為無限大，計(jì)算中不考慮；在高度較大時(shí)忽略柱軸向變形會造成較大的誤差；規(guī)范規(guī)定在高度超過50m、以及高寬比大于4的結(jié)構(gòu)中，宜考慮柱軸向變形影響，長細(xì)比lh大于4的構(gòu)件中剪切變形都忽略，GA無限大?；竞喕俣?2)的實(shí)質(zhì)是在同一層樓板上的所有節(jié)點(diǎn)間水平距離不變，也就是說梁沒有軸向變形。實(shí)際上梁的軸向力很小，設(shè)計(jì)時(shí)被忽略而作為受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)足夠精確。 支撐只考慮軸向變形而只有軸向剛度EA，其他變形一般都忽略。 在程序計(jì)算中，除了忽略梁軸向變形外，構(gòu)件中的其他變形都考慮，計(jì)算精度較高。在手

29、算中，為了簡化，經(jīng)常忽略某一項(xiàng)或兩項(xiàng)。在下面的各種結(jié)構(gòu)計(jì)算方法中再分別介紹。 在彈性計(jì)算中都采用材料模量E及剪切模量G(混凝土的G=0.42E)，I為截面的慣性矩；但要注意軸向剛度EA中的A是取構(gòu)件全截面，而剪切剛度GA中的A則只取腹板面積，這是由于在I形或T 形截面中，翼緣的剪應(yīng)變很小而被忽略了，只計(jì)算腹板的剪切變形(矩形截面A為全截面)。第五節(jié) 塑性內(nèi)力重分布 在超靜定結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件的內(nèi)力與剛度大小有關(guān)。在某些情況下，構(gòu)件很容易開裂(有時(shí)出現(xiàn)塑性鉸)，開裂后剛度降低，該桿件的內(nèi)力分配比例減小，另一些構(gòu)件內(nèi)力增大，這種現(xiàn)象稱為塑性內(nèi)力重分配?？紤]塑性內(nèi)力重分配，設(shè)計(jì)時(shí)的內(nèi)力調(diào)整有兩種： 調(diào)幅調(diào)

30、幅 一方面是為了使計(jì)算較為符合實(shí)際，另一方面也是利用這種性質(zhì)，使某個(gè)部位降低內(nèi)力，減少配筋，可采用“調(diào)幅”方法調(diào)整內(nèi)力，一些構(gòu)件內(nèi)力降低，另一些構(gòu)件內(nèi)力增大。降低了內(nèi)力的部位就會早出裂縫，或早進(jìn)入屈服，調(diào)幅愈大，裂縫出得愈早。 調(diào)整內(nèi)力調(diào)整內(nèi)力 考慮到在地震作用下，某些部位先屈服，則未屈服部位必然內(nèi)力增大，為了后者的安全，有意加大其內(nèi)力，但前者內(nèi)力并不減少。 調(diào)幅(調(diào)整)的多少可由設(shè)計(jì)人員根據(jù)需要確定和控制，但是規(guī)范對各種調(diào)幅有限制，也就是規(guī)定了內(nèi)力的最低值。兩類調(diào)幅兩類調(diào)幅( (調(diào)整調(diào)整) )的方法：的方法：(1)用彈性計(jì)算所得到的內(nèi)力乘以系數(shù)(大于1或小于)， (2)在計(jì)算時(shí)降低桿件剛度，

31、計(jì)算時(shí)構(gòu)件剛度記降低愈多，內(nèi)力愈小。在在高規(guī)高規(guī)中規(guī)定的調(diào)幅有下列幾處中規(guī)定的調(diào)幅有下列幾處: :框架梁(連續(xù)梁)在豎向荷載下的調(diào)幅，采用方法(1)進(jìn)行：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架的內(nèi)力調(diào)整，采用方法(1)進(jìn)行：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架與剪力墻之間的聯(lián)系梁的調(diào)幅，采用方法(2)進(jìn)行：聯(lián)肢剪力墻中連梁的調(diào)幅，采用方法(1)或方法(2)進(jìn)行。第六節(jié) 分析方法 規(guī)范規(guī)定在進(jìn)行內(nèi)力及位移分析時(shí)可以采用較為精確的程序計(jì)算方法，也可以采用近似的簡化計(jì)算方法。 程序計(jì)算的基本方法程序計(jì)算的基本方法 計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)的程序很多，國內(nèi)程序都有下列幾部分： 前處理圖形輸入原始數(shù)據(jù)及選擇參數(shù)。 計(jì)算部分 動(dòng)力特性、及內(nèi)力

32、分析、內(nèi)力組合及截面計(jì)算、彈性時(shí)程分析。 后處理 輸出計(jì)算結(jié)果，截面配筋及超筋、超軸壓比等信息。 有些設(shè)計(jì)也引入了國外計(jì)算程序,但是由于規(guī)范不同，主要用國外程序進(jìn)行動(dòng)力特性、位移及內(nèi)力計(jì)算，作為一種復(fù)核的手段。 各種程序的結(jié)構(gòu)分析都采用桿件有限元方法，有少數(shù)采用有限條方法或線法。第四章 框架結(jié)構(gòu)第一節(jié) 框架結(jié)構(gòu)的布置1 1框架結(jié)構(gòu)只能承受自身平面內(nèi)的水平力，因此沿建筑的兩個(gè)主軸方向都應(yīng)設(shè)置框架。2 2有抗震設(shè)防的框架結(jié)構(gòu)，或非地震區(qū)層數(shù)較多的房屋框架結(jié)構(gòu)，橫向和縱向均應(yīng)設(shè)計(jì)為剛接框架。設(shè)計(jì)成雙向梁柱抗側(cè)力體系。主體結(jié)構(gòu)除個(gè)別部位外，不應(yīng)采用鉸接?？拐鹪O(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)不宜采用單跨框架。梁柱剛接可增

33、大結(jié)構(gòu)的剛度和整體性。 3 3布置框架時(shí)，首先要確定柱網(wǎng)尺寸。框架的抗側(cè)剛度除了與柱斷面尺寸有關(guān)外，梁的斷面尺寸對抗側(cè)剛度影響很大，但是由于抗震結(jié)構(gòu)的延性框架要求，抗震框架的梁不宜太強(qiáng)，因此抗震的鋼筋混凝土框架柱網(wǎng)一般不宜超過68m。大柱網(wǎng)適用于建筑平面要求有較大空間的房屋，但將增大梁柱的截面尺寸。小柱網(wǎng)梁柱截面尺寸小，適用于飯店、辦公樓、醫(yī)院病房樓等分隔墻體較多的建筑。在有抗震設(shè)防的框架房屋中，過大的柱網(wǎng)將給實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁及延性框架增加一定困難。 4.4. 框架梁、柱中心線宜重合。當(dāng)梁柱中心線不能重合時(shí)，在計(jì)算中應(yīng)考慮梁荷載對柱子的偏心影響。為承托隔墻而又要盡量減少梁軸線與柱軸線的偏心距，可采

34、用梁上挑板承托墻體的處理方法。梁、柱中心線之間的偏心距不宜大于柱截面在該寬度的1/4。當(dāng)為8度抗震設(shè)防時(shí)，如偏心距大于該方向柱寬的1/4時(shí)，可采取增設(shè)梁的水平加腋等措施。設(shè)置水平加腋后，仍須考慮梁荷載對柱子的偏心影響。 5.5. 框架結(jié)構(gòu)按抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不得采用部分由砌體墻承重之混合形式?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中的樓、電梯及局部突出屋頂?shù)碾娞輽C(jī)房、樓梯間、水箱間等，應(yīng)采用框架承重，不應(yīng)采用砌體墻承重?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中有填充墻時(shí)，填充墻在平面和豎向的布置，宜均勻?qū)ΨQ，一、二級抗震的框架，宜采用輕質(zhì)填充墻，或與框架柔性連接的墻板，二級且層數(shù)不超過五層、三級且層數(shù)不超過八層、四級框架等情況才可考慮粘土磚填充墻的抗側(cè)力作用

35、，但粘土磚填充墻應(yīng)符合下列要求： 避免形成上、下層剛度變化過大； 避免形成短柱 減少因抗側(cè)剛度偏心所造成的扭轉(zhuǎn)。 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，填充墻及隔墻應(yīng)注意與框架及樓板拉結(jié)，并注意填充墻及隔墻自身的穩(wěn)定性；框架-剪力墻的布置要求。 6.6. 抗震設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)中，當(dāng)樓、電梯間采用鋼筋混凝土墻時(shí)，結(jié)構(gòu)分析計(jì)算中，應(yīng)考慮該剪力墻與框架的協(xié)同工作。如果在框架結(jié)構(gòu)中布置了少量剪力墻(例如樓梯間)，而剪力墻的抵抗彎矩少于總傾覆力矩的50%時(shí)，則規(guī)范要求該結(jié)構(gòu)按框架結(jié)構(gòu)確定構(gòu)件的抗震等級，但是內(nèi)力及位移分析仍應(yīng)按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行，否則對剪力墻不利。如因樓、電梯間位置較偏等原因，不宜作為剪力墻考慮時(shí)，可采取將此種剪

36、力墻減薄、開豎縫、開結(jié)構(gòu)洞、配置少量單排鋼筋等方法，以減少墻的作用，此時(shí)與墻相連的柱子，配筋宜適當(dāng)增加。 7.7. 框架按支承樓板方式，可分為橫向承重框架、縱向承重框架和雙向承重框架。但是就抗風(fēng)荷載和地震作用而言，無論橫向承重還是縱向承重，框架都是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。 8.8. 框架沿高度方向各層平面柱網(wǎng)尺寸宜相同。柱子截面變化時(shí)，盡可能使軸線不變，或上下僅有較小的偏心。當(dāng)某樓層高度不等形成錯(cuò)層時(shí)，或上部樓層某些框架柱取消形成不規(guī)則框架時(shí)，應(yīng)視不規(guī)則程度采取措施加強(qiáng)樓層，如加厚樓板、增加邊梁配筋。第二節(jié)第二節(jié) 梁截面尺寸的確定及其剛度取值梁截面尺寸的確定及其剛度取值1 1.框架梁截面尺寸應(yīng)根據(jù)承受豎向

37、荷載的大小、跨度、抗震設(shè)防烈度、混凝土強(qiáng)度等諸多因素綜合考慮確定。2 .2 . 在 一 般 荷 載 情 況 下 ， 框 架 梁 截 面 高 度 可 按(1/101/18)梁跨度， 且不小于400mm,也不宜大于1/4凈跨，梁的寬度不宜小于1/4梁高，且不應(yīng)小于200mm。為了降低樓層高度，或便于通風(fēng)管道等通行，必要時(shí)可設(shè)計(jì)成寬度較大的扁梁。此時(shí)應(yīng)根據(jù)荷載及跨度情況，滿足梁的撓度限值，扁梁截面高度可取(1/151/18)梁跨度。 3.3.采用扁梁時(shí)，樓板應(yīng)現(xiàn)澆，梁中線宜與柱中線重合；當(dāng)梁寬大于柱寬時(shí)，扁梁應(yīng)雙向布置；扁梁的截面尺寸應(yīng)符合下列要求，并應(yīng)滿足撓度和裂縫寬度的規(guī)定： (6-32) (6

38、-33) (6-34)cbbb2bcbhbbdhb16 式中 柱截面寬度，圓形截面取柱直徑的0.8倍； 、 分別為梁截面寬度和高度； 柱縱筋直徑。cbbbbhd4.4.當(dāng)梁高較小時(shí)，除驗(yàn)算其承載力外，尚應(yīng)注意滿足剛度及剪壓比的要求。在計(jì)算梁的撓度時(shí)，可以扣除梁的合理起拱值，對現(xiàn)澆梁板，宜考慮梁受壓翼緣的有利影響。5.5.為滿足梁的剛度和承載力要求，節(jié)省材料和有利建筑空間，可將梁設(shè)計(jì)成加腋形式。這種加腋梁在進(jìn)行框架的內(nèi)力和位移計(jì)算時(shí)，可采用等效線剛度代替變截面加腋梁的實(shí)際線剛度。當(dāng)梁兩端加腋對稱時(shí)，其等效線剛度為： (6-35)bbKK 式中 加腋梁中間部分截面的線剛度 等效剛度系數(shù)，查表。bK

39、 按等效線剛度電算輸出的跨中，支座縱向鋼筋及支座邊按剪力所需箍筋是不真實(shí)的。應(yīng)根據(jù)內(nèi)力手算確定配筋。 6.6.現(xiàn)澆框架梁的混凝土強(qiáng)度等級，當(dāng)抗震等級為一級時(shí)，不應(yīng)低于C30，當(dāng)二、三、四級及非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)低于C20。梁的混凝土強(qiáng)度等級不宜大于C40。 當(dāng)梁柱的混凝土強(qiáng)度不同時(shí)，應(yīng)先澆灌梁柱節(jié)點(diǎn)高等級混凝土，并在梁上留坡槎。 裝配整體疊合梁的預(yù)制部分混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C30。 7.7.在進(jìn)行框架的內(nèi)力和位移計(jì)算時(shí)，現(xiàn)澆樓板、上有現(xiàn)澆疊合層的預(yù)制樓板和樓板雖無現(xiàn)澆疊合層但為拉開預(yù)制板板縫且有配筋的裝配整體疊合梁，均可考慮梁的翼緣作用。增大梁的慣性矩。此時(shí)框架梁的慣性矩可按下表取值。 梁部位

40、梁部位樓板樓板邊框架梁邊框架梁中框架梁中框架梁預(yù)制樓板預(yù)制樓板I=1.2II=1.2I0 0I=1.5II=1.5I0 0現(xiàn)澆樓板現(xiàn)澆樓板I=1.5II=1.5I0 0I=2.0II=2.0I0 0 預(yù)制樓板上現(xiàn)澆疊層和預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓板均可按現(xiàn)澆樓板取梁的慣性矩。 8.8.框架梁應(yīng)具有足夠的抗剪承載力。矩形、T形和工字形截面梁其截面能組合的剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下列條件： (1) 無地震作用組合時(shí)： (6-36) (6-37) (6-38)025. 0bhfVcc (2) 有地震作用組合時(shí)： 跨高比大于2.5的梁)2 . 0(10bhfVccRE 跨高比不大于2.5的梁)15. 0(10bh

41、fVccRE式中 框架梁的剪力設(shè)計(jì)值； 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 梁截面寬度和有效高度； 承載力抗震調(diào)整系數(shù)為0.85； 混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不大于 C50時(shí)取1.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C80時(shí)取0.8，其間按線性內(nèi)插取用。bVcf0hb、REc 9.9.為了使框架梁具有較好的變形能力，梁端的受壓高度應(yīng)滿足以下要求： (6-39)035. 025. 00hxhxhxbb二、三級有地震組合時(shí)，一級無地震組合時(shí) 式中 相對界限受壓區(qū)高度 (6-40)bsyhEfhx0033. 011 如果梁的受壓區(qū)x不滿足公式(6-39)要求時(shí)，應(yīng)增大梁的截面尺寸。 在確定梁端混凝土受壓區(qū)高度時(shí)

42、，可考慮梁的受壓鋼筋計(jì)算在內(nèi)。式中 受拉鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 鋼筋的彈性模量； 梁的截面有效高度； 混凝土受壓區(qū)高度； 混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)。yfsE0hx1第三節(jié) 柱截面尺寸的確定 1.1.現(xiàn)澆框架柱的混凝土強(qiáng)度等級，當(dāng)抗震等級為一級時(shí)，不得低于C30；抗震等級為二至四級及非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不低于C20?？拐鹪O(shè)防烈度為8度時(shí)不宜大于C70, 9度時(shí)不宜大于C60。 2.2.框架柱截面尺寸，可根據(jù)柱支承的樓層面積計(jì)算由豎向荷載產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值Nv，(荷載分項(xiàng)系數(shù)可取1.25)，按下列公式估算柱截面積 ，然后再確定柱邊長。cAvNN) 1 . 105. 1 (ccfNA (2)有水平地震作用組合時(shí) (6

43、-43)vNN 為增大系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)外柱取1.3,不等跨內(nèi)柱取1.25，等跨內(nèi)柱取1.2；框剪結(jié)構(gòu)外柱取1.11.2，內(nèi)柱取1.0。(1)僅有風(fēng)荷載作用或無地震作用組合時(shí) (6-41) (6-42) 有地震作用組合時(shí)柱所需截面面積為： (6-44) cNcfNA其中 為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， 為柱軸壓比限值見表。當(dāng)不能滿足公式(6-42)、(6-44)時(shí)，應(yīng)增大柱截面或提高混凝土強(qiáng)度等級。3.3.柱截面尺寸：非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不宜小于250mm,抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜小于300mm;圓柱截面直徑不宜小于350mm;柱剪跨比宜大于2；柱截面高寬比不宜大于3。cfN 框架柱剪跨比可按下式計(jì)算： (6-45

44、)/(0VhM式中 框架柱的剪跨比。反彎點(diǎn)位于柱高中部的框架柱，可取柱凈高與2倍柱截面有效高度之比值； M柱端截面組合的彎矩計(jì)算值，可取上、下端的較大值； V柱端截面與組合彎矩計(jì)算值對應(yīng)的組合剪力計(jì)算值； 計(jì)算方向上截面有效高度。0h 4.4.柱的剪跨比宜大于2，以避免產(chǎn)生剪切破壞，在設(shè)計(jì)中，樓梯間、設(shè)備層等部位難以避免短柱時(shí)，除應(yīng)驗(yàn)算柱的受剪承載力以外，還應(yīng)采取措施提高其延性和抗剪能力。 5.5.框架柱截面尺寸應(yīng)滿足抗震要求，矩形截面柱應(yīng)符合下列要求：無地震組合時(shí) (6-46)025. 0bhfVccc 有地震組合時(shí) (6-47)02 . 01bhfVccREc剪跨比大于2的柱式中 框架柱的

45、剪力設(shè)計(jì)值； 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 柱截面寬度和截面有效高度； 承載力抗震調(diào)整系數(shù)為0.85； 當(dāng)C50時(shí)， 取1.0，C80時(shí)， 取0.8； C50C80時(shí)取其內(nèi)插值。cVcf0hb、REccc 如果不滿足公式(6-46)至(6-48)時(shí)，應(yīng)增大柱截面或提高混凝土強(qiáng)度等級。 剪跨比不大于2的柱 (6-48)015. 01bhfVccREc第四節(jié) 豎向荷載作用下的計(jì)算 1.1.高層建筑框架結(jié)構(gòu)，在豎向荷載作用下采用手算進(jìn)行內(nèi)力分析時(shí)，可不考慮框架的側(cè)移影響，可采用力矩分配法或迭代法。 2.2.根據(jù)高層建筑層數(shù)多、上部各層豎向荷載多數(shù)相同或出入不大、各層層高多數(shù)相同和梁柱截面變化較小等特點(diǎn)

46、，豎向荷載作用下可采用分層法進(jìn)行簡化計(jì)算內(nèi)力。 3.3.分層法是把每層框架梁連同上下層框架柱作為基本計(jì)算單元，柱的遠(yuǎn)端按固定端，考慮頂層梁對柱的約束較弱，將頂層的各柱剛度乘以折減系數(shù)0.9。 4.4.框架梁在豎向荷載作用下，梁端負(fù)彎矩允許考慮塑性變形內(nèi)力重分布予以適當(dāng)降低，可采用調(diào)幅系數(shù) 對于現(xiàn)澆框架 9 . 08 . 0 對于裝配整體式框架 8 . 07 . 0為計(jì)算方便，在求梁固端彎矩值時(shí)先可乘以調(diào)幅系數(shù) 值，然后再進(jìn)行框架彎矩分配計(jì)算。 5.5.豎向荷載產(chǎn)生的梁固端彎矩只在本計(jì)算單元內(nèi)進(jìn)行彎矩分配，單元之間不再進(jìn)行分配。彎矩分配完成后，梁端彎矩為固端彎矩、分配彎矩和傳遞彎矩之代數(shù)和，柱端

47、分配彎矩之代數(shù)和的平衡彎矩，須向遠(yuǎn)端傳遞，傳遞彎矩值在底層計(jì)算單元為平衡彎矩的1/2，上部其他計(jì)算單元為平衡彎矩的1/3。由于每根柱分別屬于上下兩個(gè)計(jì)算單元，所以柱端彎矩值為本計(jì)算單元柱端平衡彎矩與相鄰計(jì)算單元傳遞彎矩之代數(shù)和。 由于分層法分計(jì)算單元進(jìn)行計(jì)算，最后梁柱節(jié)點(diǎn)的彎矩總和可能不等于零，此時(shí)不需要再進(jìn)行分配計(jì)算。 6.6.框架梁端的彎矩調(diào)幅只在豎向荷載作用下進(jìn)行，水平力作用下梁端彎矩不允許調(diào)幅。因此，必須先對豎向荷載作用下梁端彎矩按調(diào)幅計(jì)算后的各桿彎矩再與水平力作用下的各桿彎矩進(jìn)行組合，而不應(yīng)采用豎向荷載作用下與水平力作用下計(jì)算所得彎矩組合后再對梁端彎矩進(jìn)行調(diào)幅。 7.7.高層建筑在豎

48、向荷載作用下，活荷載一般按均布考慮，不進(jìn)行不利分布的計(jì)算。但是，當(dāng)活荷載值較大時(shí)，應(yīng)考慮其不利分布對梁跨中彎矩的影響。 8.8.豎向荷載作用下，框架梁跨中計(jì)算所得的彎矩值小于按簡支梁計(jì)算的跨中彎矩的50%時(shí)，則至少按簡支梁計(jì)算的跨中彎矩的50%進(jìn)行截面配筋。第六節(jié) 水平力作用下的計(jì)算1 1、框架在水平力(風(fēng)荷載或水平地震作用)作用下的內(nèi)力和位移計(jì)算，手算可采用D值法。2 2、采用D值法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，其步驟為： 在水平力作用下求出各樓層剪力 。 將樓層剪力 按該層各柱的D值比例分配到各柱，得到柱剪力 求出柱的反彎點(diǎn)y，由剪力 及反彎點(diǎn)高度y計(jì)算出柱上下端彎矩。 根據(jù)梁柱節(jié)點(diǎn)平衡條件，梁柱節(jié)點(diǎn)的上下

49、柱端彎矩之和應(yīng)等于節(jié)點(diǎn)左右邊梁端彎矩之和，從而求得梁端彎矩值。iViVijVijV 將框架梁左右端彎矩之和除以梁的跨度，則可得到梁端剪力。 從上到下逐層疊加梁柱節(jié)點(diǎn)左右邊梁端剪力值，可得到各層柱在水平力作用下的軸力值。3 3、柱的抗推剛度D值按下式計(jì)算：(6-49)212hKDcc式中 層高 柱的線剛度， ； 柱混凝土彈性模量； 柱截面慣性矩； 與梁柱剛度比有關(guān)有剛度修正系數(shù)hcKhEIKcc/EcIc4 4、當(dāng)同一樓層中有個(gè)別柱的 、 與一般柱的高度 不相等時(shí)，這些個(gè)別柱的抗推剛度按下列公式計(jì)算： (6-50)ahbhh221212bcbbbacaaahKDhKD5 5、帶有夾層的柱，其抗推剛度按下式計(jì)算： (6-51)212121111DDDDDDD 式中 (6-52)22222211111212hKDhKDcccc 6 6、框架柱的反彎點(diǎn)高度y按下式計(jì)算； (6-53)3210yyyyy式中 標(biāo)準(zhǔn)反彎高度，由表查??； 上、下層梁剛度不等時(shí)的修正值，由表查??； 、 上、下層層高不等時(shí)的修正值，由表查取。0y1y2y3y 當(dāng)反彎點(diǎn)高度為0時(shí)，反彎點(diǎn)在本層；當(dāng)時(shí)，本層無反點(diǎn)，反彎點(diǎn)在上層；當(dāng)=2,L=8m