多層及高層 建筑結構設計課件

多層及高層建筑結構設計合肥工業(yè)大學土木建筑與工程學院2006-04多層及高層建筑結構設計合肥工業(yè)大學土木建筑與工程學1參考資料:

1.

高層建筑混凝土技術規(guī)程(JGJ3-2002)2.

建筑抗震設計規(guī)范(GB50011-2001)3.

高層建筑結構（呂西林主編）參考資料:

1.

高層建筑混凝土技術規(guī)程(JGJ3-20、緒論高層建筑結構體系及布置常用的結構體系豎向結構體系（抗側力體系）的選擇水平承重體系（樓蓋體系）及其選擇back0、緒論高層建筑結構體系及布置常用的結構體系back30.1高層結構體系的發(fā)展過程始用年代結構體系和特點18851889190320世紀初二次大戰(zhàn)后20世紀50年代20世紀六七十年代20世紀80年代20世紀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、預制鋼筋混凝土結構鋼框架＋鋼筋混凝土核芯筒、鋼骨鋼筋混凝土結構框筒、筒中筒、束筒、懸掛結構、偏心支撐和帶縫剪力墻板框架巨型結構、應力蒙皮結構、隔震結構被動耗能結構、主動控制結構、混合控制結構0.1高層結構體系的發(fā)展過程始用年代40.2常用的結構體系back0.2常用的結構體系back5豎向結構體系（抗側力體系）的選擇建筑使用功能建筑平面建筑高度抗震等級地質條件施工技術……用途≤50m≥50m住宅剪力墻、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豎向結構體系（抗側力體系）的選擇建筑使用功能用途≤50m≥56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力構件，承受其傳來的剪力和軸力選擇原則結構整體性、面內剛度結構高度小、質量輕建筑使用功能、裝飾要求、設備安裝、施工技術等常用樓蓋體系及其適用性現(xiàn)澆樓蓋預制板樓蓋預應力疊合板樓蓋組合樓蓋back水平承重體系（樓蓋體系）及其選擇樓（屋）蓋體系的作用back7常用樓蓋體系及其適用性現(xiàn)澆樓蓋肋梁樓蓋——普通、技術經(jīng)濟指標好；結構高度大、不便管線安裝

?寬扁梁（用于層高受限時）密肋樓蓋——省材料、自重輕、高度大、適用于大跨且梁高受限時、當使用荷載較大時可有較好技術經(jīng)濟指標好；不美觀、吊頂處理無梁樓蓋——適用于大跨且梁高受限、或升層法施工時；沖切問題非預應力平板樓蓋——廣泛用于剪力墻、筒體結構、可降低層高、平整；跨度大時自重大、不經(jīng)濟?現(xiàn)澆非預應力空心板樓蓋無粘結預應力平板樓蓋——適用于大跨且梁高受限時、平面布置靈活預制板樓蓋預應力空心板樓蓋——適用于高度50m以下時，但要求嚴格（縫內設鋼筋、設現(xiàn)澆面層、加強板端連接）預應力大樓板樓蓋——與房間同尺寸，雙向先張法預應力筋，板邊齒槽；吊裝問題預應力疊合板樓蓋預制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??；用鋼量大back常用樓蓋體系及其適用性現(xiàn)澆樓蓋back80.3結構布置原則1抗震設防結構布置原則（1）選擇有利的場地（2）保證地基基礎的承載力、剛度（3）合理設置抗震縫（4）應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑（5）多道抗震設防能力（6）合理選擇結構體系（7）結構應有足夠的剛度（8）結構應有足夠的結構承載力（9）節(jié)點的承載力應大于構件的承載力（10）結構應有足夠的變形能力及耗能能力0.3結構布置原則1抗震設防結構布置原則92房屋適用高度和高寬比結構類型非抗震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15014012010060部分框支剪力應采用筒體框架-核芯筒16015013010070筒中筒20018015012080板柱-抗震墻70403530不應采用適用的房屋最大高度（m）注：1房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的電梯機房等高度）；2框架-核心筒結構指周邊稀柱框架與核心筒組成的結構；3部分框支剪力墻結構指地面以上有部分框支剪力墻的剪力墻結構；49度抗震設防、超過表內高度的房屋，應進行專門研究，采取必要的加強措施。back2房屋適用高度和高寬比結構類型非抗震6度7度8度9度框架7103結構平面布置原則高層建筑結構平面形狀宜簡單、規(guī)則、對稱，剛度和承載力分布均勻，不應采用嚴重不規(guī)則的平面形狀。4結構豎向布置原則3結構平面布置原則11第一章結構極限狀態(tài)設計的基本原理結構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具有良好的工作性能在正常維護下具有足夠的耐久性能在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后仍能保持必需的整體穩(wěn)定性結構可靠度在規(guī)定的時間內，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率在規(guī)定的時間內——設計基準期（50年）在規(guī)定的條件下——正常設計、正常施工、正常使用預定功能——四項結構功能

極限狀態(tài)設計可靠指標失效概率可靠指標backZ=ZZZfZ(Z)0Z=R-S≥0=Z/ZZ=R-SZ2=R2+S2第一章結構極限狀態(tài)設計的基本原理結構功能要求能承受正常施工121.1極限狀態(tài)設計定義整個（或部分）結構超過某特定狀態(tài)就不能滿足設計規(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)——結構或構件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形（如傾覆、疲勞、機構、失穩(wěn)等）正常使用極限狀態(tài)——結構或構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值（如影響正常使用或外觀的變形、局部損壞、振動或其它特定狀態(tài)）極限狀態(tài)方程g(X1,X2,,Xn)=0極限狀態(tài)設計表達式g(X1,X2,,Xn)≥0Z=R-S≥0back1.1極限狀態(tài)設計定義back131.2作用及其分類直接作用（荷載）——施加在結構上的集中或分布荷載——GBJ68-84間接作用（作用）——引起結構外加變形或約束變形的原因（溫度變化、焊接、基礎沉降、地震、混凝土收縮等）back時間變異位置變異結構反應永久作用自重、土壓力、預應力、基礎沉降、焊接可變作用安裝荷載、樓面活荷載、風荷載、雪荷載、吊車荷載、溫度變化、地震偶然作用地震、爆炸、撞擊固定作用自重、固定設備荷載可動作用吊車荷載、人員荷載靜態(tài)作用自重、樓面活荷載動態(tài)作用地震、吊車荷載、設備振動、風荷載1.2作用及其分類直接作用（荷載）——施加在結構上的集中或141.3風荷載基本風壓定義：當?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10m高統(tǒng)計所得的30年一遇10min平均最大風速v0為標準，按v02/1600確定的風壓值按全國基本風壓分布圖采用，>=0.25kN/m2調整系數(shù)（略）back風壓高度變化系數(shù)風荷載體型系數(shù)風振系數(shù)考慮范圍房屋結構H>30m&H/B>1.5高聳結構T1>0.25s考慮方法1.3風荷載基本風壓back風壓高度變化系數(shù)151.4抗震設計

規(guī)范以黑體字標志的條文為強制性條文，必須嚴格執(zhí)行。

術語

抗震設防烈度

seismicfortificationintensity

按國家規(guī)定的權限批準作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度。

1.4抗震設計

規(guī)范以黑體字標志的條文為強制性條文，必須161.4.1地震作用建筑抗震設防目標與標準抗震設防及其思想設防依據(jù)設防目標及其實現(xiàn)建筑類別與設防標準建筑結構抗震驗算地震作用計算結構抗震驗算back1.4.1地震作用建筑抗震設防目標與標準back171、抗震設防及其思想抗震設防對建筑物進行抗震設計并采取抗震措施指導思想預防為主減輕結構震害避免人員傷亡減少經(jīng)濟損失使地震時不可缺少的緊急活動得以維持和進行趨勢使用壽命期內對不同頻度和強度的地震具有不同的抵抗能力back1、抗震設防及其思想抗震設防back182、設防依據(jù)——抗震設防烈度定義：按國家規(guī)定的權限批準作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度確定：必須按國家規(guī)定的權限審批、頒發(fā)的文件（圖件）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)范設計地震基本加速度值對應的烈度值）對做過抗震防災規(guī)劃的城市，可按批準的抗震設防區(qū)劃（抗震設防烈度或設計地震動參數(shù)）進行抗震設防設防范圍6-9度back2、設防依據(jù)——抗震設防烈度定義：按國家規(guī)定的權限批準作為一193、抗震設防目標：

小震不壞、中震可修、大震不倒

抗震設防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進行抗震設計。

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，抗震設計有專門規(guī)定。3、抗震設防目標：

204、兩階段設計back階段目標烈度地震作用性質受力狀態(tài)作用效應組合第一階段小震不壞（隱含中震可修）多遇地震作用對應的烈度（小震）可變作用彈性（部分彈塑性）承載力驗算采用基本組合(多層、高層鋼筋混凝土房屋層間彈性位移計算，采用短期效應組合，即作用分項系數(shù)均取1.0)第二階段大震不倒罕遇地震作用對應的烈度（大震）偶然作用彈塑性部分建筑物的層間彈塑性位移驗算，采剛短期效應組合，即怍用分項系數(shù)均取1.0說明：第一階段為彈性分析，包括截面設計和變形計算；大部分建筑的第二階段設計主要由概念設計和構造措施來保證。

4、兩階段設計back階段目標烈度地215、三水準地震作用的標定基本假定地震強度呈極值分布烈度符合極值III型back地震影響50年超越概率地震重現(xiàn)期多遇地震對應的烈度——眾值烈度小震63.2%50年設防烈度中震10%475年罕遇地震對應的烈度大震2-3%1642-2475年計算

F(I)=exp[-(12-I)k/(12-Im)k]，RT=-T/ln(1-F(I)))If(I)ImI0Is一般關系烈度：Im=I0-1.55,Is<=I0+1

加速度：PGAm=PGA0*1/3,PGAs=PGAm*(4-6)5、三水準地震作用的標定基本假定back地震影響50年超越概226、建筑類別與設防標準建筑類別建筑的重要性抗震措施地震作用計算甲類特殊要求的建筑特殊考慮特殊考慮乙類國家重點抗震城市生命線工程的建筑提高一度（9度適當提高）原設防烈度丙類甲、乙、丁類以外的一般建筑原設防烈度原設防烈度丁類次要的建筑降低一度（6度不降）原設防烈度back6、建筑類別與設防標準建筑類別建筑的重要性抗震措施地震作用計231.4.2地震作用計算一般說明和計算原則基本計算數(shù)據(jù)水平地震作用的計算豎向地震作用的計算back1.4.2地震作用計算一般說明和計算原則back241、一般說明和計算原則影響設計地震作用的因素設計地震作用的方向地震作用的計算范圍和原則地震作用的計算方法及其適用范圍計算模型back1、一般說明和計算原則影響設計地震作用的因素back252、影響設計地震作用的因素地震動特性方面抗震設防烈度設計近遠震場地類別結構特性方面結構自振周期建筑質量（重力荷載）結構阻尼比（材料）back2、影響設計地震作用的因素地震動特性方面back26設計地震作用的方向水平（兩個）豎向（一個）結構效應的方向平動（兩個水平、一個豎向）扭轉（豎軸）3、設計地震作用的方向back設計地震作用的方向3、設計地震作用的方向back274、地震作用的計算范圍和原則計算范圍水平地震作用

6度區(qū)（除甲類建筑和IV類場地上的較高房屋外）可不算

7-9度區(qū)（除可不進行上部結構抗震驗算的房屋外）均算8、9度大跨度結構和長懸臂結構9度的高層建筑水平地震作用的計算原則

豎向地震作用

一般正交布置抗側力構件的結構，可沿縱橫主軸方向分別計算斜交布置抗側力構件的結構，宜按平行于抗側力構件方向計算質量和剛度明顯不均勻、不對稱的結構，應考慮水平地震作用的扭轉影響back4、地震作用的計算范圍和原則計算范圍6度區(qū)8、9度大跨度結28地震作用的計算方法及其適用范圍地震作用結構方法使用范圍水平彈性底部剪力法高度不超過40m，以剪切變形為主，質量和剛度分布較均勻振型分解反應譜法不滿足底部剪力法應用條件的結構時程分析法（補充計算）甲類建筑、特別不規(guī)則的建筑H>80m，7、8度I、II類場地乙、丙類建筑H>60m，8度III、IV類場地和9度乙、丙類建筑彈塑性簡化方法（略）時程分析法（略）豎向彈性底部軸力法需考慮豎向地震作用的結構地震作用的計算方法及其適用范圍地震作用結構方法使用范圍水平彈29back計算模型——集中質量模型多高層房屋無扭轉有扭轉單層廠房橫向縱向back計算模型——集中質量模型多高層房屋30back基本計算數(shù)據(jù)重力荷載代表值結構自振周期設計反應譜back基本計算數(shù)據(jù)重力荷載代表值31重力荷載代表值重力荷載代表值永久荷載（建筑結構構配件自重）標準值+可變荷載（雪、灰、樓面活荷載）組合值back永久荷載標準值組合值系數(shù)可變荷載標準值重力荷載代表值重力荷載代表值back永久荷載標準值組合值系數(shù)32設計反應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)曲線水平地震影響系數(shù)最大值T(s)ααmax0.45αmax00.1Tg（特征周期）3.0α=(Tg/T)0.9αmax

>=0.2αmax場地類別IIIIIIIV近震0.200.300.400.65遠震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----0.500.901.40back設計近遠震場地類別設計反應譜水平地震影響系數(shù)水平地震影響系數(shù)曲線水平地335、場地類別的劃分back場地覆蓋層厚度(m)場地土類型03980堅硬中硬中軟軟弱IIIIIIIV5、場地類別的劃分back場地覆蓋場地土類型034back6、水平地震作用的計算振型分解反應譜法底部剪力法時程分析法樓層水平地震剪力的分配扭轉問題地基—結構動力相互作用back6、水平地震作用的計算振型分解反應譜法35振型分解反應譜法back計算振型計算地震影響系數(shù)和振型參與系數(shù)計算振型地震作用計算振型地震效應振型組合xg(t)xi(t)a1iajiani兩點注意：計算步驟塔樓振型分解反應譜法back計算振型計算地震影響系數(shù)和振型參與系36底部剪力法計算方法底部剪力的計算地震作用沿高度的分配mHiHiFiFEkΔFn頂部附加地震作用突出屋面小建筑物適用條件backGeq——結構等效重力荷載代表值SDOF：Geq=G1MDOF：Geq=Sum(Gi)*0.85底部剪力法計算方法mHiHiFiFEkΔFn頂部附加地震作37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，宜按抗側力構件等效剛度的比例分配木樓屋蓋等柔性樓蓋建筑，宜按抗側力構件從屬面積上重力荷載代表值的比例分配普通預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的影響時，可按各有關規(guī)定對上述分配結果作適當調整back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387、豎向地震作用的計算高層房屋（9度）地震作用標準值FviHiFviFEvk樓屋蓋的豎向地震作用效應分配

按各構件承受的重力荷載代表值的比例分配平板型網(wǎng)架屋蓋和跨度大于24m的屋架（8、9度）長懸臂和其它大跨結構（8、9度）back7、豎向地震作用的計算高層房屋（9度）FviHiFviFEv39back結構抗震驗算一般規(guī)定地震作用下的作用效應組合截面抗震驗算抗震變形驗算back結構抗震驗算一般規(guī)定40結構抗震驗算的一般規(guī)定驗算范圍除6度建筑（IV類場地上的較高層除外）和規(guī)定可不進行驗算的結構外，均應驗算驗算內容截面抗震驗算抗震變形驗算多遇地震作用下的彈性變形驗算——非結構構件的破壞罕遇地震作用下的彈塑性變形驗算——抗倒塌back結構抗震驗算的一般規(guī)定驗算范圍back41back地震作用下的作用效應組合組合類型地震作用用途多遇地震作用下作用效應的基本組合多遇地震截面抗震驗算多遇地震作用下短期效應多遇地震彈性變形驗算罕遇地震作用下短期效應罕遇地震彈塑性變形驗算back地震作用下的作用效應組合組合類型地震作用用途多遇地震42back截面抗震驗算內力基本組合設計值抗震承載力設計值承載力調整系數(shù)back截面抗震驗算內力基本組合設計值抗震承載力設計值承載力43第二章荷載效應組合承載能力極限狀態(tài)back基本組合偶然組合正常使用極限狀態(tài)短期效應組合長期效應組合第二章荷載效應組合承載能力極限狀態(tài)back基44第三章計算原則及一般規(guī)定

第一節(jié)彈性及彈塑性分析

我國規(guī)范規(guī)定在風荷載作用下，內力及位移分析采用彈性計算方法?？拐鹪O計的兩階段設計計算方法不同，在第一階段內力及位移分析采用彈性計算方法，在第二階段，采用彈塑性時程分析方法校核變形。

為了實現(xiàn)三水準抗震設防目標，抗震設計采取的二階段方法是：第三章計算原則及一般規(guī)定

第一節(jié)彈性及彈塑性45

第一階段為小震作用下的結構設計，內容包括：確定結構方案和結構布置，用小震(即眾值烈度地震)作用計算結構的彈性位移和構件內力，進行結構變形驗算，極限狀態(tài)方法設計截面配筋，進行截面承載力抗震驗算，按延性和耗能要求，采取相應的抗震構造措施，做到小震不壞，中震可修。第一階段為小震作用下的結構設計，內容包括：確定結構方案46第二階段為罕遇地震作用下薄弱部位彈塑性變形驗算，如果層間變形超過允許值，應修改設計，直到滿足變形要求為止，現(xiàn)行《抗震規(guī)范》并未要求對一般高層建筑結構進行第二階段驗算，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，用彈塑性時程分析方法進行第二階段的變形驗算是一種有效的校核設計的手段。第二階段為罕遇地震作用下薄弱部位彈塑性變形驗算，如果層47第二節(jié)

靜力分析與動力分析

靜力分析是指在結構上加靜力荷載，也就是用不變的荷載進行內力和位移的計算，內力與位移當然也是不變的，所有內力符合平衡條件，所有位移符合變形協(xié)調條件。豎向恒載與活載，風荷載作用下的計算都是靜力計算。第二節(jié)靜力分析與動力分析靜力分析是指在結構上加靜力48

動力分析是指外力作用是隨時間而變化的，例如地震作用，因而位移與內力也是隨時間而變化的。但是目前的地震作用計算方法采用了反應譜方法，是把動力問題簡化成每個振型的靜力分析，再把振型計算的結果組合起來(SRSS方法或CQC方法)，所以又稱為擬靜力方法(有人也把它叫做“動力分析方法”)。我國現(xiàn)在通用的說法是把動力特性的分析叫做“動力分析”，它包括周期(頻率)與振型的計算，這是地震作用下計算不可缺少的部分。動力特性分析及振型組合的計算都是彈性計算，其計算基本假定、計算簡圖都與靜力計算相同。動力分析是指外力作用是隨時間而變化的，例如地震作用，49時程分析方法是動力分析方法，它通過動力分析求得結構的運動狀態(tài)(位移、速度、加速度)，由每個時刻的位移再求出每個時刻的內力，時程分析方法可分為彈性時程分析與彈塑性時程分析。時程分析方法是動力分析方法，它通過動力分析求得結構的50第三節(jié)水平力作用方向

實際風荷載及地震作用的方向是任意的，但是在規(guī)范中規(guī)定，結構計算只考慮x、y兩個正交方向作用的水平力，各方向水平地震力全部由該方向抗側力結構承擔，這是一種簡化。

第三節(jié)水平力作用方向實際風荷載及地震作用的方51

x、y方向通常是指結構的主軸方向。主軸方向的定義是當水平力在主軸方向作用時，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)則形狀的結構中，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；一個平面可能有多組主軸。在主軸方向結構抗側剛度最小，變形最大，因而規(guī)范規(guī)定只作主軸方向計算，但對于一些斜向布置的構件，可能作用力沿這個斜方向會使它的內力最大，因而有時也需要用斜方向計算。有時結構主軸不易判斷，則應根據(jù)經(jīng)驗判斷取最接近主軸的x、y兩個方向，或通過計算確定。x、y方向通常是指結構的主軸方向。主軸方向的定義52第四節(jié)

計算基本假定

對結構進行分析時，首先分析結構的動力特性，再分析結構的變形及內力。在需要時，再進行時程分析。對結構工程師的基本要求是；合理運用簡化假定，善于抓住主要的，忽略次要的，正確選用恰當?shù)挠嬎惴椒?。?guī)程中對結構計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，應當根據(jù)設計要求選用符合實際的假定與方法。第四節(jié)計算基本假定對結構進行分析時，首先分析結53基本簡化假定(1)平面結構假定任何一個建筑物都是空間結構，都應該能承受來自不同方向的力的作用，因此每個構件都與不在同一平面內的其它構件相聯(lián)系，形成三維傳力體系。但是，經(jīng)常將結構簡化為平面結構分析，平面結構是一種簡化假定，假定結構只能在它自身平面內具有有限剛度，例如平面框架、剪力墻、只能抵抗平面內的作用力。在平面外剛度為零，也不產(chǎn)生平面外的內力。因此桿件每一個結點具有的三個自由度(在二維平面中，以下簡稱基本簡化假定(1))。多數(shù)結構符合這些條件，但是有一些結構必需考慮與平面外有相互傳力關系，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算，計算時每個結點具有六個自由度(在三維平面中)?；竞喕俣?1)平面結構假定54基本簡化假定(2)樓板平面內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)常作為若干個平面結構之間的聯(lián)系，使這些平面結構在水平荷載作用下同一樓層處的側移都相等(無扭轉時)，或側移分布成直線關系(有扭轉時)

。樓板的這種作用稱為“水平位移協(xié)調“(注意這些平面結構的豎向變形是獨立的，互不相關的)。采用基本簡化假定(1)及(2)，不考慮結構扭轉時，稱為平面協(xié)同計算(此時，正交方向的抗側單元不參加工作)?？紤]扭轉時稱為空間協(xié)同計算(此時，正交方向的抗側力結構結構參加抵抗扭矩)?；竞喕俣?2)樓板平面內無限剛性假定55另一種變形協(xié)調的計算豎向變形協(xié)調。當有兩片相互交匯的平面結構(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力

，這種計算稱為豎向變形協(xié)調的協(xié)同計算。在框筒結構中，當樓板較薄，忽略腹板框架(或翼緣框架)與樓板大梁的傳力關系時，往往采用這種方法。這種計算比僅有水平位移協(xié)調的計算更符合實際，又簡化了計算。如果結構平面布置較復雜，無法分成單片抗側力結構，或當筒中筒結構的框筒與內筒之間有較大的梁時，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與平面外的變形與受力，則此時結構必須采用完全的三維構件計算，可稱為(真正的)空間計算。另一種變形協(xié)調的計算豎向變形協(xié)調。當有兩片相互交匯56樓板是保證協(xié)同工作的重要構件，當采用基本簡化假定(2)時，應確定樓板在其自身平面內確有足夠大的剛度，當樓板長寬比較大，或者局部樓板長寬比較大，局部外伸的樓板較細長或樓板開大孔，在水平荷載下樓板會有較大變形時，則按無限剛性假定計算所得結果與實際情況不符。這種情況下規(guī)范規(guī)定要考慮樓板的有限剛性結構分析。這種分析會增加計算自由度，目前只有很少的程序可做這種計算，一般情況下是避免設計這種結構；在框架-剪力墻結構中要限制剪力墻的間距，就是為了減少樓板的水平變形。當樓板變形情況不嚴重時可在按剛性樓板計算的基礎上對內力進行適當調整，并采取相應構造措施。樓板是保證協(xié)同工作的重要構件，當采用基本簡化假定(57構件的剛度及構件變形影響因素

我國規(guī)范規(guī)定在風荷載及地震作用下(小震)，結構處于彈性狀態(tài)，因而除少量情況外，構件均采用彈性剛度。構件變形包括三種，相應有三種剛度（軸向、彎曲及剪切），結構分析時計入那些剛度涉及對構件變形所做的計算假定。構件的剛度及構件變形影響因素58

一個構件應有軸向、彎曲及剪切變形，相應的剛度為EA、EI及GA。一般情況下梁、柱構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構中，柱軸向變形小，可忽略，因而視EA為無限大，計算中不考慮；在高度較大時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的結構中，宜考慮柱軸向變形影響，長細比l／h大于4的構件中剪切變形都忽略，GA無限大?；竞喕俣?2)的實質是在同一層樓板上的所有節(jié)點間水平距離不變，也就是說梁沒有軸向變形。實際上梁的軸向力很小，設計時被忽略而作為受彎構件設計足夠精確。一個構件應有軸向、彎曲及剪切變形，相應的剛度為E59

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。在程序計算中，除了忽略梁軸向變形外，構件中的其他變形都考慮，計算精度較高。在手算中，為了簡化，經(jīng)常忽略某一項或兩項。在下面的各種結構計算方法中再分別介紹。在彈性計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，翼緣的剪應變很小而被忽略了，只計算腹板的剪切變形(矩形截面A為全截面)。支撐只考慮軸向變形而只有軸向剛度EA，其他變形一般都60第五節(jié)

塑性內力重分布在超靜定結構中，構件的內力與剛度大小有關。在某些情況下，構件很容易開裂(有時出現(xiàn)塑性鉸)，開裂后剛度降低，該桿件的內力分配比例減小，另一些構件內力增大，這種現(xiàn)象稱為塑性內力重分配?？紤]塑性內力重分配，設計時的內力調整有兩種：調幅

一方面是為了使計算較為符合實際，另一方面也是利用這種性質，使某個部位降低內力，減少配筋，可采用“調幅”方法調整內力，一些構件內力降低，另一些構件內力增大。降低了內力的部位就會早出裂縫，或早進入屈服，調幅愈大，裂縫出得愈早。第五節(jié)塑性內力重分布在超靜定結構中，構件的內力61調整內力

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力增大，為了后者的安全，有意加大其內力，但前者內力并不減少。調幅(調整)的多少可由設計人員根據(jù)需要確定和控制，但是規(guī)范對各種調幅有限制，也就是規(guī)定了內力的最低值。兩類調幅(調整)的方法：(1)用彈性計算所得到的內力乘以系數(shù)(大于1或小于)，

(2)在計算時降低桿件剛度，計算時構件剛度記降低愈多，內力愈小。調整內力考慮到在地震作用下，某些部位先屈服，則未屈服部位62在《高規(guī)》中規(guī)定的調幅有下列幾處:框架梁(連續(xù)梁)在豎向荷載下的調幅，采用方法(1)進行：框架-剪力墻結構中框架的內力調整，采用方法(1)進行：框架-剪力墻結構中框架與剪力墻之間的聯(lián)系梁的調幅，采用方法(2)進行：聯(lián)肢剪力墻中連梁的調幅，采用方法(1)或方法(2)進行。在《高規(guī)》中規(guī)定的調幅有下列幾處:63第六節(jié)

分析方法規(guī)范規(guī)定在進行內力及位移分析時可以采用較為精確的程序計算方法，也可以采用近似的簡化計算方法。

程序計算的基本方法

計算高層建筑結構的程序很多，國內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)。計算部分—

動力特性、及內力分析、內力組合及截面計算、彈性時程分析。后處理

—

輸出計算結果，截面配筋及超筋、超軸壓比等信息。第六節(jié)分析方法規(guī)范規(guī)定在進行內力及位移分析時可64

有些設計也引入了國外計算程序,但是由于規(guī)范不同，主要用國外程序進行動力特性、位移及內力計算，作為一種復核的手段。

各種程序的結構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。 有些設計也引入了國外計算程序,但是由于規(guī)范不同，主65第四章

框架結構

第一節(jié)

框架結構的布置1．框架結構只能承受自身平面內的水平力，因此沿建筑的兩個主軸方向都應設置框架。2．有抗震設防的框架結構，或非地震區(qū)層數(shù)較多的房屋框架結構，橫向和縱向均應設計為剛接框架。設計成雙向梁柱抗側力體系。主體結構除個別部位外，不應采用鉸接?？拐鹪O計的框架結構不宜采用單跨框架。梁柱剛接可增大結構的剛度和整體性。第四章框架結構

第一節(jié)框架結構的布置66

3．布置框架時，首先要確定柱網(wǎng)尺寸?？蚣艿目箓葎偠瘸伺c柱斷面尺寸有關外，梁的斷面尺寸對抗側剛度影響很大，但是由于抗震結構的延性框架要求，抗震框架的梁不宜太強，因此抗震的鋼筋混凝土框架柱網(wǎng)一般不宜超過6～8m。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。在有抗震設防的框架房屋中，過大的柱網(wǎng)將給實現(xiàn)強柱弱梁及延性框架增加一定困難。3．布置框架時，首先要確定柱網(wǎng)尺寸。框架的抗側剛度除了與67

4.

框架梁、柱中心線宜重合。當梁柱中心線不能重合時，在計算中應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。當為8度抗震設防時，如偏心距大于該方向柱寬的1/4時，可采取增設梁的水平加腋等措施。設置水平加腋后，仍須考慮梁荷載對柱子的偏心影響。4.框架梁、柱中心線宜重合。當梁柱中心線不能重合時，在計68

5.

框架結構按抗震設計時，不得采用部分由砌體墻承重之混合形式?？蚣芙Y構中的樓、電梯及局部突出屋頂?shù)碾娞輽C房、樓梯間、水箱間等，應采用框架承重，不應采用砌體墻承重?？蚣芙Y構中有填充墻時，填充墻在平面和豎向的布置，宜均勻對稱，一、二級抗震的框架，宜采用輕質填充墻，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力作用，但粘土磚填充墻應符合下列要求：

5.框架結構按抗震設計時，不得采用部分由砌體墻承重之混69

避免形成上、下層剛度變化過大；

避免形成短柱減少因抗側剛度偏心所造成的扭轉。抗震設計時，填充墻及隔墻應注意與框架及樓板拉結，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。

70

6.

抗震設計的框架結構中，當樓、電梯間采用鋼筋混凝土墻時，結構分析計算中，應考慮該剪力墻與框架的協(xié)同工作。如果在框架結構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，則規(guī)范要求該結構按框架結構確定構件的抗震等級，但是內力及位移分析仍應按框架-剪力墻結構進行，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，可采取將此種剪力墻減薄、開豎縫、開結構洞、配置少量單排鋼筋等方法，以減少墻的作用，此時與墻相連的柱子，配筋宜適當增加。6.抗震設計的框架結構中，當樓、電梯間采用鋼筋混凝土墻71

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，框架都是抗側力結構。

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，盡可能使軸線不變，或上下僅有較小的偏心。當某樓層高度不等形成錯層時，或上部樓層某些框架柱取消形成不規(guī)則框架時，應視不規(guī)則程度采取措施加強樓層，如加厚樓板、增加邊梁配筋。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72第二節(jié)梁截面尺寸的確定及其剛度取值1.框架梁截面尺寸應根據(jù)承受豎向荷載的大小、跨度、抗震設防烈度、混凝土強度等諸多因素綜合考慮確定。2.在一般荷載情況下，框架梁截面高度可按(1/10~1/18)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，且不應小于200mm。為了降低樓層高度，或便于通風管道等通行，必要時可設計成寬度較大的扁梁。此時應根據(jù)荷載及跨度情況，滿足梁的撓度限值，扁梁截面高度可取(1/15~1/18)梁跨度。第二節(jié)梁截面尺寸的確定及其剛度取值1.框架梁截面尺寸應根73

3.采用扁梁時，樓板應現(xiàn)澆，梁中線宜與柱中線重合；當梁寬大于柱寬時，扁梁應雙向布置；扁梁的截面尺寸應符合下列要求，并應滿足撓度和裂縫寬度的規(guī)定：

(6-32)(6-33)(6-34)

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。3.采用扁梁時，樓板應現(xiàn)澆，梁中線宜與柱中線重合；當梁寬大744.當梁高較小時，除驗算其承載力外，尚應注意滿足剛度及剪壓比的要求。在計算梁的撓度時，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.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，可將梁設計成加腋形式。這種加腋梁在進行框架的內力和位移計算時，可采用等效線剛度代替變截面加腋梁的實際線剛度。當梁兩端加腋對稱時，其等效線剛度為：

(6-35)

式中

—加腋梁中間部分截面的線剛度

—

等效剛度系數(shù)，查表。4.當梁高較小時，除驗算其承載力外，尚應注意滿足剛度及剪壓比75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的。應根據(jù)內力手算確定配筋。

6.現(xiàn)澆框架梁的混凝土強度等級，當抗震等級為一級時，不應低于C30，當二、三、四級及非抗震設計時，不應低于C20。梁的混凝土強度等級不宜大于C40。當梁柱的混凝土強度不同時，應先澆灌梁柱節(jié)點高等級混凝土，并在梁上留坡槎。裝配整體疊合梁的預制部分混凝土強度等級不宜低于C30。按等效線剛度電算輸出的跨中，支座縱向鋼筋及支座邊76

7.在進行框架的內力和位移計算時，現(xiàn)澆樓板、上有現(xiàn)澆疊合層的預制樓板和樓板雖無現(xiàn)澆疊合層但為拉開預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。此時框架梁的慣性矩可按下表取值。

梁部位樓板邊框架梁中框架梁預制樓板I=1.2I0I=1.5I0現(xiàn)澆樓板I=1.5I0I=2.0I07.在進行框架的內力和位移計算時，現(xiàn)澆樓板、上有現(xiàn)澆77預制樓板上現(xiàn)澆疊層和預制預應力混凝土疊合樓板均可按現(xiàn)澆樓板取梁的慣性矩。

8.框架梁應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計值應符合下列條件：預制樓板上現(xiàn)澆疊層和預制預應力混凝土疊合樓板均可78

(1)無地震作用組合時：

(6-36)(6-37)(6-38)

(2)有地震作用組合時：

跨高比大于2.5的梁

跨高比不大于2.5的梁(1)無地震作用組合時：(2)有地震作用組合時79式中

—框架梁的剪力設計值；

—混凝土軸心抗壓強度設計值；

—梁截面寬度和有效高度；

—承載力抗震調整系數(shù)為0.85；

—混凝土強度影響系數(shù)，當混凝土強度等級不大于C50時取1.0；當混凝土強度等級為C80時取0.8，其間按線性內插取用。式中80

9.為了使框架梁具有較好的變形能力，梁端的受壓高度應滿足以下要求：

(6-39)式中

—相對界限受壓區(qū)高度

(6-40)9.為了使框架梁具有較好的變形能力，梁端的受壓高度應滿足以81

如果梁的受壓區(qū)x不滿足公式(6-39)要求時，應增大梁的截面尺寸。

在確定梁端混凝土受壓區(qū)高度時，可考慮梁的受壓鋼筋計算在內。式中

—受拉鋼筋的強度設計值；

—鋼筋的彈性模量；

—梁的截面有效高度；

—混凝土受壓區(qū)高度；

—混凝土強度影響系數(shù)。如果梁的受壓區(qū)x不滿足公式(6-39)要求時，應增大梁82第三節(jié)

柱截面尺寸的確定

1.現(xiàn)澆框架柱的混凝土強度等級，當抗震等級為一級時，不得低于C30；抗震等級為二至四級及非抗震設計時，不低于C20。抗震設防烈度為8度時不宜大于C70,9度時不宜大于C60。

2.框架柱截面尺寸，可根據(jù)柱支承的樓層面積計算由豎向荷載產(chǎn)生的軸力設計值Nv，(荷載分項系數(shù)可取1.25)，按下列公式估算柱截面積，然后再確定柱邊長。第三節(jié)柱截面尺寸的確定83

(2)有水平地震作用組合時

(6-43)為增大系數(shù)，框架結構外柱取1.3,不等跨內柱取1.25，等跨內柱取1.2；框剪結構外柱取1.1～1.2，內柱取1.0。(1)僅有風荷載作用或無地震作用組合時

(6-41)(6-42)(2)有水平地震作用組合時為增大系數(shù)，框架結構外柱84有地震作用組合時柱所需截面面積為：

(6-44)

其中為混凝土軸心抗壓強度設計值，為柱軸壓比限值見表。當不能滿足公式(6-42)、(6-44)時，應增大柱截面或提高混凝土強度等級。3.柱截面尺寸：非抗震設計時，不宜小于250mm,抗震設計時不宜小于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。有地震作用組合時柱所需截面面積為：其中為混凝土軸心抗85框架柱剪跨比可按下式計算：

(6-45)式中

—框架柱的剪跨比。反彎點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算值，可取上、下端的較大值；

V—柱端截面與組合彎矩計算值對應的組合剪力計算值；

—計算方向上截面有效高度?？蚣苤艨绫瓤砂聪率接嬎悖菏街?6

4.柱的剪跨比宜大于2，以避免產(chǎn)生剪切破壞，在設計中，樓梯間、設備層等部位難以避免短柱時，除應驗算柱的受剪承載力以外，還應采取措施提高其延性和抗剪能力。

5.框架柱截面尺寸應滿足抗震要求，矩形截面柱應符合下列要求：無地震組合時

(6-46)有地震組合時

(6-47)剪跨比大于2的柱4.柱的剪跨比宜大于2，以避免產(chǎn)生剪切破壞，在設計中，樓梯87式中

—框架柱的剪力設計值；

—混凝土軸心抗壓強度設計值；

—柱截面寬度和截面有效高度；

—承載力抗震調整系數(shù)為0.85；

—當≤C50時，取1.0，C80時，取0.8；C50~C80時取其內插值。

如果不滿足公式(6-46)至(6-48)時，應增大柱截面或提高混凝土強度等級。剪跨比不大于2的柱

(6-48)式中如果不滿足公式(6-46)至(6-48)時，88第四節(jié)

豎向荷載作用下的計算

1.高層建筑框架結構，在豎向荷載作用下采用手算進行內力分析時，可不考慮框架的側移影響，可采用力矩分配法或迭代法。

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，豎向荷載作用下可采用分層法進行簡化計算內力。

3.分層法是把每層框架梁連同上下層框架柱作為基本計算單元，柱的遠端按固定端，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。第四節(jié)豎向荷載作用下的計算1.高層建筑框架結構，89

4.框架梁在豎向荷載作用下，梁端負彎矩允許考慮塑性變形內力重分布予以適當降低，可采用調幅系數(shù)對于現(xiàn)澆框架

對于裝配整體式框架

為計算方便，在求梁固端彎矩值時先可乘以調幅系數(shù)值，然后再進行框架彎矩分配計算。4.框架梁在豎向荷載作用下，梁端負彎矩允許考慮塑性變形內力90

5.豎向荷載產(chǎn)生的梁固端彎矩只在本計算單元內進行彎矩分配，單元之間不再進行分配。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，柱端分配彎矩之代數(shù)和的平衡彎矩，須向遠端傳遞，傳遞彎矩值在底層計算單元為平衡彎矩的1/2，上部其他計算單元為平衡彎矩的1/3。由于每根柱分別屬于上下兩個計算單元，所以柱端彎矩值為本計算單元柱端平衡彎矩與相鄰計算單元傳遞彎矩之代數(shù)和。5.豎向荷載產(chǎn)生的梁固端彎矩只在本計算單元內進行彎矩91由于分層法分計算單元進行計算，最后梁柱節(jié)點的彎矩總和可能不等于零，此時不需要再進行分配計算。

6.框架梁端的彎矩調幅只在豎向荷載作用下進行，水平力作用下梁端彎矩不允許調幅。因此，必須先對豎向荷載作用下梁端彎矩按調幅計算后的各桿彎矩再與水平力作用下的各桿彎矩進行組合，而不應采用豎向荷載作用下與水平力作用下計算所得彎矩組合后再對梁端彎矩進行調幅。由于分層法分計算單元進行計算，最后梁柱節(jié)點的彎矩總92

7.高層建筑在豎向荷載作用下，活荷載一般按均布考慮，不進行不利分布的計算。但是，當活荷載值較大時，應考慮其不利分布對梁跨中彎矩的影響。

8.豎向荷載作用下，框架梁跨中計算所得的彎矩值小于按簡支梁計算的跨中彎矩的50%時，則至少按簡支梁計算的跨中彎矩的50%進行截面配筋。7.高層建筑在豎向荷載作用下，活荷載一般按均布考慮，93第六節(jié)

水平力作用下的計算1、框架在水平力(風荷載或水平地震作用)作用下的內力和位移計算，手算可采用D值法。2、采用D值法進行計算時，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y，由剪力及反彎點高度y計算出柱上下端彎矩。根據(jù)梁柱節(jié)點平衡條件，梁柱節(jié)點的上下柱端彎矩之和應等于節(jié)點左右邊梁端彎矩之和，從而求得梁端彎矩值。第六節(jié)水平力作用下的計算94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、柱的抗推剛度D值按下式計算：

(6-49)式中

—層高

—柱的線剛度，；

—柱混凝土彈性模量；

—柱截面慣性矩；

—與梁柱剛度比有關有剛度修正系數(shù)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。式中954、當同一樓層中有個別柱的、與一般柱的高度不相等時，這些個別柱的抗推剛度按下列公式計算：

(6-50)5、帶有夾層的柱，其抗推剛度按下式計算：

(6-51)4、當同一樓層中有個別柱的、與一般柱的高度不相96

式中

(6-52)

6、框架柱的反彎點高度y按下式計算；

(6-53)式中

—標準反彎高度，由表查??；

—上、下層梁剛度不等時的修正值，由表查??；

、—上、下層層高不等時的修正值，由表查取。式中97當反彎點高度為0≤ｙ≤ｈ時，反彎點在本層；當ｙ>ｈ時，本層無反點，反彎點在上層；當ｙ<0時，反彎點在下層。

在查?。?時，風荷載（均布水平荷載）作用下和水平地震作用（三角形荷載）下應采用相應的表格。7、第i層j柱的剪力按下式計算：

(6-54)式中

—水平力產(chǎn)生的第i層樓層剪力；

—

第j柱的抗推剛度；

—第i層所有柱抗推剛度的總和。當反彎點高度為0≤ｙ≤ｈ時，反彎點在本層；當ｙ>ｈ時，本988、柱端彎矩、按下式計算：

(6-55)式中V—水平力產(chǎn)生的第i層樓層剪力；

h—層高；

y—反彎點高度，由公式（6-53)求得8、柱端彎矩、按下式計算：式中V—水平力產(chǎn)生999、中柱梁端彎矩可按下式計算：

(6-56)邊柱梁端彎矩為（圖6－28b）:(6-57)a9、中柱梁端彎矩可按下式計算：邊柱梁端彎矩為100式中、、—梁端彎矩；、—上柱下端和下柱上端彎距；、—梁的線剛度。10、梁端可由梁右端和左端彎矩之和除以梁跨度求得。柱各層軸力N，可從上到該層逐層梁柱節(jié)點左右邊梁端剪力相疊加。式中10、梁端可由梁右端和左端彎矩之和除以梁跨度求10111、高層建筑框架結構的水平位移分為兩部分：梁柱彎曲變形產(chǎn)生的和柱子軸向變形產(chǎn)生的，即

(6-58)可由D值法求得，框架第i層由于梁柱彎曲變形產(chǎn)生的層間變形為：

(6-59)11、高層建筑框架結構的水平位移分為兩部分：梁柱彎曲變形產(chǎn)生102式中

—第i層的樓層剪力；

—第i層所有柱抗推剛度之和，即框架的頂點由于梁柱彎曲變形產(chǎn)生的變形為：

(6-60)

求柱子軸向變形產(chǎn)生的側向位移時，假定在水平力作用下中柱軸力很小，僅邊柱發(fā)生軸向變形，并假定柱截面由底到頂線性變化，此時框架頂點的側向位移可按下式計算：式中求柱子軸向變形產(chǎn)生的側向位移時，假定在水103

(6-61)式中—底部剪力；

B—框架的寬度，即邊柱間距；

—框架底層柱的混凝土彈性模量；

—框架底層邊柱截面面積；

—位移系數(shù)，取決于水平力形式、頂層柱與底層柱的軸向剛度比，由表查得。表中為頂層邊柱與底層邊柱的軸向剛度比；

H—框架總高度。(6-61)式中—底部剪力；104

第七節(jié)構件設計中的一些重要規(guī)定

1、框架結構的簡化手算方法分析內力和位移，應分別在豎向荷載、風荷載或地震作用下單獨進行計算，然后按非抗震設計時荷載效應的組合或抗震設計時荷載效應與地震作用效應的組合。2、組合后的框架側向位移應校核是否滿足位移限制值的要求。如果已滿足，則按組合后的內力進行構件截面設計，不滿足時，則應修改構件截面大小或提高混凝土強度等級，然后再進行內力和位移計算，直至側向位移滿足限制值。第七節(jié)構件設計中的一些重要規(guī)定1、框架結構的簡化手算1053、在高層建筑框架結構中，當豎向活荷載與永久荷載之比小于0.5時，可不考慮活荷載的不利布置。在豎向活荷載大于4KN/m2(如書庫、倉庫等)時，宜考慮活荷載不利布置引起的梁彎矩的增大。4、風荷載及水平地震作用時，應按兩個主軸方向作用分別進行內力和位移計算，每個方向水平力必須考慮正、反兩個方向作用。在有斜交布置抗側力框架結構中，當沿斜交方向作用的水平力可能使斜交抗側力框架的內力比主軸方向水平力產(chǎn)生的內力更大時，則應計算這斜向水平力作用下的內力。3、在高層建筑框架結構中，當豎向活荷載與永久荷載之比小于0.1065、內力組合后的取用值，梁端控制截面在柱邊，柱端控制截面在梁底及梁頂。按軸線計算簡圖得到的彎矩和剪力值宜換算到設計控制截面處的相應值。為了簡便設計，也可采用軸線處的內力值，但是這將增大配筋量和結構的承載力。6、框架梁、柱構件截面應分別按正截面承載力計算和斜截面承載力計算，并應按有關規(guī)定要求進行構造配筋。7、有抗震設防的框架角柱，應按雙向偏心受壓構件計算?？拐鸬燃墳橐?、二、三、級時，角柱的內力設計值宜乘以增大系數(shù)。5、內力組合后的取用值，梁端控制截面在柱邊，柱端控制截面在梁1078、地震區(qū)的高層建筑框架結構，要求強柱弱梁、強剪弱彎、強底層柱根，抗震等級為一、二、三級時，梁、柱內力設計值均應乘以提高系數(shù)。9、框架梁、柱節(jié)點，應設計成強節(jié)點，使節(jié)點區(qū)在地震作用下能基本處于彈性狀態(tài)，避免出現(xiàn)脆性破壞。抗震等級為一、二級時，節(jié)點應進行受剪承載力的驗算。框架梁、柱節(jié)點區(qū)，必須配置箍筋，并保證梁的縱向鋼筋錨固。8、地震區(qū)的高層建筑框架結構，要求強柱弱梁、強剪弱彎、強底層108第八節(jié)

梁截面設計及構造1、框架梁的正截面承載力、斜截面受剪承載力、扭曲截面承載力可按現(xiàn)行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002的有關規(guī)定進行計算。2、框架梁的剪力設計值，應按下列規(guī)定計算：(1)

無地震組合時，取考慮風荷載組合的剪力設計值。(2)

有地震組合時，按抗震等級分為：第八節(jié)梁截面設計及構造1、框架梁的正截面承載力、斜截面受109一級抗震等級

(6-62)

二級抗震等級

(6-63)三級抗震等級

(6-64)一級抗震等級二級抗震等級三級抗震等級1109度設防烈度和一級抗震等級的框架結構尚應符合：

(6-65)對四級抗震等級，取地震作用組合下的剪力設計值式中

—框架梁左、右端考慮承載力抗震調整系數(shù)的正截面受彎承載力值；

—考慮地震作用組合的框架梁左、右端彎矩設計值；9度設防烈度和一級抗震等級的框架結構尚應符合：對四級抗111

—考慮地震作用組合時的重力荷載代表值產(chǎn)生的剪力設計值(9時高層建筑還應包括豎向地震作用標準值)，可按簡支梁計算確定：

—梁的凈跨

在公式(6-65)中，與之和，應分別按順時針和逆時針方向進行計算，并取其較大值。每端的考慮承載能力抗震調整系數(shù)的正截面受彎承載力值可按有關公式計算，但在計算中應將縱向受拉鋼筋的強度設計值以強度標準值代表，取實配的縱向鋼筋截面面積，不等式改為等式，并在等式右邊除以梁的正截面承載力抗震調整系數(shù)。—考慮地震作用組合時的重力荷載代表值產(chǎn)生的剪力在公式112公式(6-62)、(6-63)、(6-64)中，之和，應分別按順時針方向和逆時針方向進行計算，并取其較大值。

3、框架梁的縱向鋼筋應符合下列要求

(1)

對于非抗震設計框架梁，當不考慮受壓鋼筋時，受拉縱向鋼筋的最大配筋率應不超過表規(guī)定。

(2)

對有地震作用組合的框架梁，為防止過高的縱向鋼筋配筋率，使梁具有良好的延性，避免受壓混凝土過早壓碎，故對其縱向受拉鋼筋的配筋要嚴格限制，且不應超過表規(guī)定。公式(6-62)、(6-63)、(6-64)中，113(3)

無地震組合的框架梁縱向受拉鋼筋，必須考慮溫度、收縮應力所需的鋼筋數(shù)量，以防發(fā)生裂縫。因此，縱向受力鋼筋的最小配筋率不應小于0.20%和45。(4)

對有地震組合的框架梁，為保證有必要的延性和具有一定的承載力儲備，縱向受拉鋼筋的配筋率不應小于表規(guī)定(5)

有地震組合的框架梁，為防止截面受壓區(qū)混凝土過早被壓碎而很快降低承載力，為提高延性，在梁兩端箍筋加密區(qū)范圍內，縱向受壓鋼筋截面面積。應不小于表的規(guī)定(3)

無地震組合的框架梁縱向受拉鋼筋，必須考慮溫度、收縮應114(6)

梁截面上部和下部至少應各配置兩根縱向鋼筋，其截面面積不應小于梁支座處上部鋼筋中較大截面面積的四分之一；且對抗震等級為一、二級時，鋼筋直徑不應小于14mm；三、四級時，鋼筋直徑不應小于12mm。(7)

一、二級抗震等級的框架梁，貫通中柱的每根縱向鋼筋的直徑，分別不宜大于與縱向鋼筋相平行的柱截面尺寸的1/20；對圓形截面柱，不宜大于縱向鋼筋所在位置柱截面弦長的1/20。(6)

梁截面上部和下部至少應各配置兩根縱向鋼筋，其截面115(8)

高層框架梁宜采用直鋼筋，不宜采用彎起鋼筋。當梁扣除翼板厚度后的截面高度大于或等于450mm時，在梁的兩側沿高度各配置梁扣除翼板后截面面積的0.1%縱向構造鋼筋，其間距不應大于200mm，縱向構造鋼筋的直徑宜偏小取用，其長度貫通梁全長，伸入柱內長度按受拉錨固長度，如接頭應按受拉搭接長度考慮。梁兩側縱向構造鋼筋宜用拉筋連接，拉筋直徑一般與箍筋相同，當箍筋直徑大于10mm時，拉筋直徑可采用10mm，拉筋間距為非加密箍筋間距的2倍。(8)

高層框架梁宜采用直鋼筋，不宜采用彎起鋼筋。當梁扣除翼1164、非抗震設計的框架梁和次梁，其縱向鋼筋的配筋構造應符合下列要求：(1)

當梁端實際受到部分約束但按簡支計算時，應在支座區(qū)上部設置縱向構造鋼筋。也可用梁上部架立鋼筋取代該縱向鋼筋，但其面積不應小于梁跨中下部縱向受力鋼筋計算所需截面面積的四分之一，且不少于兩根。該附加縱向鋼筋自支座邊緣向跨內的伸出長度不應少于0.2，為該跨梁的計算跨度。4、非抗震設計的框架梁和次梁，其縱向鋼筋的配筋構造應符合下列117(2)

在采用綁扎骨架的鋼筋混凝土梁中，承受剪力的鋼筋，宜優(yōu)先采用箍筋。當設置彎起鋼筋時，彎起鋼筋的彎終點外應留有錨固長度，其長度在受拉區(qū)不應小于20d，在受壓區(qū)不應小于10d。梁底層鋼筋中角部鋼筋不應彎起。梁中彎起鋼筋的彎起角宜取或。彎起鋼筋不應采用浮筋。(3)

在梁的受拉區(qū)中，彎起鋼筋的彎起點，可設在按正截面受彎承載力計算不需要該鋼筋截面之前；但彎起鋼筋與梁中心線的交點，應在不需要該鋼筋的截面之外。同時，彎起點與按計算充分利用該鋼筋的截面之間的距離，不應小于/2。(2)

在采用綁扎骨架的鋼筋混凝土梁中，承受剪力的鋼筋，118(4)

梁支座截面負彎矩縱向受拉鋼筋不宜在受拉區(qū)截斷。如必須截斷時，應按以下規(guī)定進行：

1)

當時，應延伸至按正截面受彎承載力計算不需要該鋼筋的截面以外不小于20d處截斷：且從該鋼筋強度充分利用截面伸出的長度不應小于1.2。

2)

當時，應延伸至按正截面受彎承載力計算不需要該鋼筋的截面以外不小于且不小于20d處截斷；且從該鋼筋強度充分利用截面伸出的長度不應小于1.2＋。(4)

梁支座截面負彎矩縱向受拉鋼筋不宜在受拉區(qū)截斷。1193)

如按上述規(guī)定確定的截斷點仍位于支座最大負彎矩對應的受拉區(qū)內，則應延伸至不需要該鋼筋的截面以外不小于1.3且不小于20d；且從該鋼筋強度充分利用截面伸出的延伸長度不應小于1.2＋1.7。（5）

非抗震設計時，受拉鋼筋的最小錨固長度應取。鋼筋接頭可采用機械接頭、搭接接頭和焊接接頭。受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度應