框架結(jié)構(gòu)抗震設計

框架結(jié)構(gòu)抗震設計2023/7/141第1頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章內(nèi)容提要5.1概述5.2抗震設計的一般要求5.3框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算5.4框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計5.5框架結(jié)構(gòu)的抗震設計步驟5.6框架結(jié)構(gòu)設計例題2023/7/142第2頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1概述5.1.1多層與高層1.對于多層建筑與高層建筑的劃分，全世界至今沒有統(tǒng)一的標準，在不同國家，不同年代，其規(guī)定不盡相同。美國規(guī)定：高度在22~25m以上或7層以上的建筑為高層建筑。英國規(guī)定：高度24.3m以上的建筑為高層建筑。2023/7/143第3頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月多層與高層法國規(guī)定：居住建筑高度50m以上，其他建筑高度為28m以上的建筑為高層建筑。日本規(guī)定：高度超過31m或8層以上的建筑為高層建筑，30層以上的住宅規(guī)定為超高層建筑。2023/7/144第4頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月多層與高層2.聯(lián)合國科教文組織所屬的世界高層建筑委員會建議，將高層建筑劃分為以下四類：第一類高層建筑：9~16層（高度≤50m）第二類高層建筑：17~25層（高度≤75m）第三類高層建筑：26~40層（高度≤100m）第四類高層建筑：40層以上（高度＞100m）2023/7/145第5頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月多層與高層3.我國其他有關(guān)規(guī)范中規(guī)定：?《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（GBJ45-82）中規(guī)定10層及10層以上的住宅和建筑高度超過24m的其他民用建筑為高層建筑。?《鋼筋砼高層建筑結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程》（JBJ3-90）中規(guī)定10層和10層以上的民用建筑為高層建筑。此規(guī)定僅限于鋼筋砼結(jié)構(gòu)，其高度不超過200m。2023/7/146第6頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)體系5.1.2多層及高層建筑結(jié)構(gòu)體系1.框架結(jié)構(gòu)體系2.剪力墻結(jié)構(gòu)體系3.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系4.筒體結(jié)構(gòu)體系2023/7/147第7頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)體系——典型的平面圖2023/7/148第8頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月剪力墻結(jié)構(gòu)平面圖(a)(b)(c)(d)(e)(f)2023/7/149第9頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架—剪力墻結(jié)構(gòu)平面圖2023/7/1410第10頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月筒體（筒中筒）結(jié)構(gòu)平面圖及樓板布置2023/7/1411第11頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月筒體結(jié)構(gòu)系2023/7/1412第12頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月筒體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層2023/7/1413第13頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)震害5.1.3框架結(jié)構(gòu)的震害及其分析1.柱端彎剪破壞。因柱端彎矩、剪力、軸力都較大。2.柱身剪力破壞。由剪力、扭矩復合作用引起。2023/7/1414第14頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)震害3.角柱破壞。當房屋發(fā)生扭轉(zhuǎn)時，角柱受剪最大；同時又因雙向受彎。所以震害比內(nèi)柱重。4.短柱破壞。長細比<4或柱高與短邊之比<4時為短柱短柱剛度大，分配到的地震剪力也大，常發(fā)生剪切破壞。2023/7/1415第15頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)震害5.梁柱節(jié)點破壞因箍筋不足，在剪壓作用下節(jié)點區(qū)破壞。6.梁端縱筋錨固不足，產(chǎn)生錨固破壞。7.梁端剪切破壞。8.填充墻破壞因框架層間位移較大，而磚砌體的極限變形很小。這樣，在地震作用下填充墻容易產(chǎn)生裂縫，甚至倒塌。2023/7/1416第16頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

5.2抗震設計的一般要求5.2.1結(jié)構(gòu)體系選擇5.2.2結(jié)構(gòu)布置5.2.3結(jié)構(gòu)抗震等級2023/7/1417第17頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)體系選擇5.2.1結(jié)構(gòu)體系選擇1.房屋最大適用高度《抗震規(guī)范》在考慮地震烈度、場地土、抗震性能、使用要求、經(jīng)濟效果等因素，并在總結(jié)震害經(jīng)驗的基礎上，對現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的適用高度給出了規(guī)定，見表5-1。對于平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)或建造與Ⅳ類場地的結(jié)構(gòu)，適用最大高度應適當降低。2023/7/1418第18頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月房屋適用的最大高度表5-1現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度結(jié)構(gòu)類型地震烈度6度7度8度9度框架60554525框架-抗震震分框支抗震墻12010080不應采用框架-核心中柱-抗震墻403530不應采用2023/7/1419第19頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月房屋的最大高寬比2.高層建筑的最大高寬比高層建筑的高寬比一般不宜超過下表（表5-2）的限值。結(jié)構(gòu)類型非抗震設計地震烈度6、7度8度9度框架、板柱-抗震墻4432框架-抗震墻5543抗震墻6654筒體66542023/7/1420第20頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月基礎的選擇3.選擇合理的基礎形式及埋置深度埋置深度，我國《高層規(guī)程》規(guī)定：采用天然地基時，可不小于建筑高度的1/15；采用樁基時，可不小于建筑高度的1/18，樁的長度不計入基礎埋置深度。當基礎落在基巖上時，埋深可根據(jù)工程具體情況確定，可不設地下室，但應采取地錨等措施。2023/7/1421第21頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月基礎的選擇常用的基礎形式獨立基礎；條形基礎、十字交叉基礎；筏板基礎：梁板式、平板式；箱形基礎：由底板、頂板及縱橫墻體構(gòu)成；樁基礎（深基礎）：磨擦樁、端承樁；獨立基礎2023/7/1422第22頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月基礎的形式筏板基礎條形基礎十字形基礎箱形基礎2023/7/1423第23頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月基礎的形式樁基礎樁承臺2023/7/1424第24頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2結(jié)構(gòu)布置1.多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)布置的基本原則是：①結(jié)構(gòu)平面布置平面布置力求簡單規(guī)則；結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件應對稱均勻布置；盡量使結(jié)構(gòu)的剛心與質(zhì)心重合。2023/7/1425第25頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)布置②結(jié)構(gòu)的豎向布置應使其質(zhì)量沿高度方向均勻分布；避免結(jié)構(gòu)剛度突變；應盡可能降低建筑物的重心，以利結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。③合理地設置防震縫（P.85-86）④加強樓屋蓋的整體性2023/7/1426第26頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)體系2.框架結(jié)構(gòu)種類按照施工方法不同分為：整體式——現(xiàn)澆框架。整體性好，抗震能力強。裝配式——梁、柱等構(gòu)為預制。施工速度快，整體性差。裝配整體式——部分構(gòu)件預制，其余部分現(xiàn)澆。工程中常見的是柱子現(xiàn)澆，梁、板預制，做整體澆筑層。2023/7/1427第27頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)布置3.框架結(jié)構(gòu)布置按照結(jié)構(gòu)布置不同，框架結(jié)構(gòu)可分為三種布置方案：橫向承重方案縱向承重方案縱橫向承重方案2023/7/1428第28頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月橫向承重框架縱向承重框架縱橫向承重框架2023/7/1429第29頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)布置(1)為抵抗不同方向的地震作用，承重框架宜雙向設置。常見框架的柱網(wǎng)形式有方格式與內(nèi)廊式兩類，見圖5-3。

方格式柱網(wǎng)內(nèi)廊式柱網(wǎng)2023/7/1430第30頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)布置框架結(jié)構(gòu)剖面圖多層多跨框架復式框架（缺梁）2023/7/1431第31頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)布置(2)樓電梯間不宜設在結(jié)構(gòu)單元的兩端及拐角處。因為單元角部扭轉(zhuǎn)應力大，受力復雜，容易造成破壞。(3)框架剛度沿高度不宜突變，以免造成薄弱層。(4)

宜將框架梁設置在同一標高處，盡可能不采用復式框架，避免出現(xiàn)錯層和夾層，造成短柱破壞2023/7/1432第32頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)布置(5)出屋面小房間不要做成磚混結(jié)構(gòu)，可將框架柱延伸上去或做鋼木輕型結(jié)構(gòu)，以防鞭端效應造成結(jié)構(gòu)破壞。(6)梁與柱的軸線宜重合，不能重合時其最大偏心距不宜大于柱寬的1/4。(7)框架結(jié)構(gòu)中填充墻的要求①非承重墻體的材料應優(yōu)先采用輕質(zhì)墻體材料。2023/7/1433第33頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)布置②剛性非承重墻體的布置，在平面和豎向的布置宜均勻?qū)ΨQ，避免形成薄弱層或短柱。③墻體與結(jié)構(gòu)體系應有可靠的連接或拉結(jié)，應能適應不同方向的層間位移。④砌體填充墻宜與梁柱軸線位于同一平面內(nèi)。2023/7/1434第34頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月抗震縫布置4.抗震縫布置對于體形復雜、平立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，可按實際需要在適當部位設置防震縫。防震縫應根據(jù)抗震設防烈度、結(jié)構(gòu)材料種類、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)單元的高度和高差情況，留有足夠的寬度。當設置伸縮縫和沉降縫時，其寬度應符合防震縫的要求。2023/7/1435第35頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月《抗震規(guī)范》規(guī)定，防震縫最小寬度應符合下列要求：1.框架結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度，當高度不超過15m時可采用70mm；超過15m時度、7度、8度和9度相應每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm。2.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)房屋，其防震縫寬度可采用框架結(jié)構(gòu)房屋規(guī)定數(shù)值的70％，但不宜小于70mm。3.防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)體系不同時，防震縫寬度按不利體系考慮，并按低的房屋高度計算縫寬?？拐鹂p布置2023/7/1436第36頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)單獨基礎連系梁的布置框架結(jié)構(gòu)單獨基礎有下列情況之一時，宜沿兩個主軸方向設置基礎連系梁：(1)一級框架和Ⅳ類場地的二級框架。(2)各柱基承受的重力荷載代表值差別較大?；A連系梁布置2023/7/1437第37頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月基礎連系梁布置(3)基礎埋置較深，或各基礎埋置深度差別較大。(4)地基主要受力層范圍內(nèi)存在軟弱粘土層、液化土層和嚴重不均勻土層。(5)樁基承臺之間。

2023/7/1438第38頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.3結(jié)構(gòu)抗震等級1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的地震反應特點（1）地震作用越大房屋的抗震要求越高。

不同的設防烈度和場地上，同樣結(jié)構(gòu)所具有的實際抗震能力會有較大的差別。因此，對于不同設防烈度和場地的結(jié)構(gòu)抗震要求應加以區(qū)別。2023/7/1439第39頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)抗震等級（2）結(jié)構(gòu)的抗震能力主要取決于抗側(cè)力構(gòu)件的性能，主、次要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震要求應有所區(qū)別。例如：框架結(jié)構(gòu)中的框架抗震要求應高于框架-抗震墻中的框架?？蛑Y(jié)構(gòu)的框架抗震要求更高。框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻抗震要求應高于剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻。（3）房屋越高，地震反應越大，其抗震要求應越高。2023/7/1440第40頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)抗震等級2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震等級

《抗震規(guī)范》根據(jù)設防烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度等主要因素，將結(jié)構(gòu)劃分成4個抗震等級，見表5-3。2023/7/1441第41頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月表5-3丙類多層及高層現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震等級結(jié)構(gòu)類型設防烈度6度7度8度9度框架結(jié)構(gòu)高度（m）≤30>30≤30>30≤30>30≤25框架四三三二二一一劇場體育館等大跨公共建筑三二二一框架-抗震墻結(jié)構(gòu)高度（m）≤60>60≤60>60≤60>60≤50框架四三三二二一一抗震墻三二一一抗震墻結(jié)構(gòu)高度（m）≤80>80≤80>80≤80>80≤60一般抗震墻四三三二二一一部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)落地抗震墻底部加強部位三二二一不應采用不應采用框支層框架二二一一筒體結(jié)構(gòu)框架-核心筒框架三二一一核心筒二二一一筒中筒內(nèi)筒三二一一外筒三二一一板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)板柱的柱三二一不應采用抗震墻二二二第42頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于確定結(jié)構(gòu)抗震等級的說明1.表5-3中的抗震等級是按丙類建筑劃分的。對于甲、乙、丁類建筑應先確定抗震構(gòu)造措施所要求的設防烈度，再按表5-3確定抗震等級。2.部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)中，抗震墻加強部位以上的一般部位，應允許按抗震墻結(jié)構(gòu)確定其抗震等級。3.建筑為Ⅰ類場地時，除6度外可按降低一度對應的抗震等級采取構(gòu)造措施，但相應的計算要求不降低。4.接近或等于高度分界時，應結(jié)合房屋不規(guī)則程度及場地、地基條件確定抗震等級。5.框架-抗震墻結(jié)構(gòu)中，當取基本振型計算地震作用時，如抗震墻底部承受的地震傾覆力矩不大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%，則框架部分的抗震等級應按框架結(jié)構(gòu)確定。2023/7/1443第43頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于確定結(jié)構(gòu)抗震等級的說明——續(xù)6.裙房與主樓相連，除應按裙房本身確定外，不應低于主樓的抗震等級。主樓結(jié)構(gòu)在裙房屋面及上下各一層應適當加強抗震構(gòu)造措施。裙房與主樓分離時，應按裙房本身結(jié)構(gòu)確定抗震等級。7.當?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固部位時，地下一層的抗震等級應與上部結(jié)構(gòu)相同。地下二層以下（包括地下二層）的抗震等級可以降低，可按三級或更低等級。地下室中無上部結(jié)構(gòu)的部分，可根據(jù)具體情況采用三級或更低等級。9度時應專門研究。2023/7/1444第44頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算5.3.1框架結(jié)構(gòu)的水平地震作用計算

5.3.2水平地震作用下框架內(nèi)力的計算5.3.3豎向荷載下框架內(nèi)力的計算5.3.4內(nèi)力組合5.3.5框架結(jié)構(gòu)位移驗算2023/7/1445第45頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.1框架結(jié)構(gòu)的水平地震作用計算1.水平地震作用的計算方法（1）底部剪力法（注意適用范圍）（2）振型分解反應譜法2023/7/1446第46頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.1框架結(jié)構(gòu)的水平地震作用計算2.結(jié)構(gòu)自振周期的計算一般可采用頂點位移法計算框架結(jié)構(gòu)的自振周期。公式如下：式中：T—周期折減系數(shù)。當采用實砌填充墻時取T＝0.6~0.7；當采用輕質(zhì)或外掛墻板時取T＝0.8。uT—假設以各樓層出的重力荷載Gi為水平荷載，按彈性方法求出主體結(jié)構(gòu)頂部的位移（m）。2023/7/1447第47頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖3.空間結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)是一個由橫向框架和縱向框架組成的空間結(jié)構(gòu)。2023/7/1448第48頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月平面計算單元4.平面計算單元為了簡化，計算內(nèi)力時可以忽略框架的空間作用，簡化為若干個橫向平面框架和縱向平面框架來分別計算。風荷載風荷載2023/7/1449第49頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月荷載或作用力5.各榀平面框架承擔的荷載或作用力豎向荷載（恒載、活載）：根據(jù)荷載傳遞路徑，分別由橫向框架、縱向框架承擔。風荷載：每榀框架只承擔計算單元范圍內(nèi)的風荷載值。水平地震作用：每榀框架承擔的水平力按各榀框架的側(cè)向剛度分配。2023/7/1450第50頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月荷載傳遞（單向板）1m寬板帶框架梁框架柱框架梁框架梁集中荷載負荷面積2023/7/1451第51頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月荷載傳遞（雙向板）框架梁框架柱2023/7/1452第52頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月計算簡圖6.計算簡圖在平面框架計算簡圖中，框架桿件用軸線表示。2023/7/1453第53頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月計算簡圖底層柱固定端取在基礎頂面。除底層外，各層高度取層高?？缍劝粗S線位置確定。豎向荷載和風荷載下的計算簡圖風荷載或地震作用基礎頂面2023/7/1454第54頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月計算簡圖梁柱剛度確定梁截面慣性矩計算，考慮現(xiàn)澆樓板作用：一邊有樓板：Ib=1.5I0兩邊有樓板：Ib=2.0I0I0按梁的矩形截面b×h計算。柱截面慣性矩計算：按照柱子實際截面尺寸確定Ic2023/7/1455第55頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月計算簡圖框架上的荷載有：永久荷載、可變荷載、風荷載、地震作用；按照前面所述荷載傳遞方式計算確定：荷載分布形式和荷載數(shù)值；永久荷載和可變荷載分開計算；先計算荷載標準值，然后計算框架內(nèi)力標準值，最后內(nèi)力組合時再考慮荷載分項系數(shù)得內(nèi)力組合設計值。2023/7/1456第56頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2水平荷載下框架內(nèi)力計算1.計算機分析方法：采用計算機程序計算。(1)中國建筑科學研究院研制的程序PK和PM、TBSA等可用于計算多高層建筑結(jié)構(gòu)。(2)由美國加州大學伯克利分校土木系E.L.Wilson教授等研制的ETABS和Super-ETABS，是計算三維高層建筑結(jié)構(gòu)的專用程序。2023/7/1457第57頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月計算機程序簡介——續(xù)(3)大型結(jié)構(gòu)分析程序系統(tǒng)SAP(如SAP2000)，堪稱世界最有影響的著名程序之一。由美國加州大學伯克利分校土木系E.L.Wilson教授等研制。程序的主要功能：二維和三維桁架、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分析；二維和三維框架結(jié)構(gòu)分析；平面應力和平面應變問題分析；彈性力學空間問題分析；板殼應力分析；結(jié)構(gòu)的靜力和動力分析等。2023/7/1458第58頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月用D值法計算框架內(nèi)力的步驟2.手算方法：①采用反彎點法（用于初步設計估算）②D值法（改進的反彎點法，精度較好）3.用D值法計算水平荷載下框架內(nèi)力的步驟(1)計算各層柱的側(cè)移剛度D計算柱子的線剛度：2023/7/1459第59頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月用D值法計算框架內(nèi)力的步驟——續(xù)計算第i層第j根柱子的側(cè)移剛度：其中：h為層高；為修正系數(shù)，查表5.4（P.106）。一般層底層梁的線剛度2023/7/1460第60頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月用D值法計算框架內(nèi)力的步驟——續(xù)(2)

計算各根柱所分配的剪力已知第i層層間地震剪力：Vi計算第i層第j根柱子的剪力：其中，表示第i層所有柱子側(cè)移剛度之和。2023/7/1461第61頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月用D值法計算框架內(nèi)力的步驟——續(xù)(3)確定柱子反彎點高度y柱子的反彎點高度：y=(y0+y1+y2+y3)h(5-9)y0—標準反彎點高度比，查表5.5；根據(jù)框架總層數(shù)m、柱所在層n和平均線剛度比查表5.5（見P.107）。2023/7/1462第62頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月修正系數(shù)：y1、y2、y3K1+K2<K3+K4K1+K2>K3+K4上下層梁剛度不同的修正系數(shù)y1，查表5.6（注意正負號）。上、下層層高與本層層高不同的修正系數(shù)y2

和y3查表5.7。2023/7/1463第63頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月用D值法計算框架內(nèi)力的步驟——續(xù)(4)計算柱端彎矩Mc柱子上端彎矩：柱子上端彎矩：h-yyh2023/7/1464第64頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月用D值法計算框架內(nèi)力的步驟——續(xù)(5)計算梁端彎矩Mb由節(jié)點平衡條件得：2023/7/1465第65頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月用D值法計算框架內(nèi)力的步驟——續(xù)(6)計算梁端剪力Vb(7)計算柱子的軸力N柱子軸力為各層梁端剪力的代數(shù)和：N=∑Vbi邊柱中柱2023/7/1466第66頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月用D值法計算框架內(nèi)力的步驟——續(xù)(8)畫出水平荷載下框架的內(nèi)力圖①彎矩圖②軸力圖③剪力圖2023/7/1467第67頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.3豎向荷載下框架內(nèi)力的計算1.計算方法（1）分層法①按本層梁和上下柱組成的計算單元，將整個框架分成若干個開口框架；②然后按彎矩分配法計算各單元框架；③最后再將柱端彎矩疊加，形成整體框架的彎矩圖。2023/7/1468第68頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月豎向荷載下框架內(nèi)力的計算——續(xù)（2）彎矩二次分配法①計算各節(jié)點分配系數(shù)和固端彎矩；②對各節(jié)點的不平衡彎矩進行第一次分配，并向遠端傳遞（系數(shù)為1/2）；③再將因傳遞彎矩而產(chǎn)生的不平衡彎矩進行第二次分配，整個計算過程即告結(jié)束，畫出彎矩圖。2023/7/1469第69頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月豎向荷載下框架內(nèi)力的計算——續(xù)2.分層法計算步驟(1)逐層取出開口框架計算簡圖2023/7/1470第70頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月豎向荷載下框架內(nèi)力的計算——續(xù)(2)計算出梁、柱的線剛度或相對線剛度。對柱線剛度作出調(diào)整：底層柱線剛度不變，傳遞系數(shù)為1/2；其余層柱線剛度乘以系數(shù)0.9，傳遞系數(shù)為1/3。2023/7/1471第71頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月豎向荷載下框架內(nèi)力的計算——續(xù)(3)用彎矩分配法計算各開口框架彎矩。(4)把計算結(jié)果桉節(jié)點一一對應迭加，即得整個框架彎矩。(5)如果節(jié)點不平衡彎矩值較大，可重新分配一次，但不再傳遞。2023/7/1472第72頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月彎矩二次分配法計算步驟3.彎矩二次分配法計算步驟(1)根據(jù)各桿件的線剛度計算各節(jié)點桿端彎矩分配系數(shù)；(2)計算豎向荷載下各跨梁的固端彎矩；(3)對各節(jié)點不平衡彎矩進行第一次分配；(4)將所有桿端的分配彎矩向遠端傳遞，傳遞系數(shù)1/2；(5)對因傳遞彎矩而產(chǎn)生的不平衡彎矩進行第二次分配；(6)將桿端的固端彎矩、分配彎矩和傳遞彎矩相加得最終桿端彎矩。（下面舉例）2023/7/1473第73頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月豎向荷載下框架的內(nèi)力計算——彎矩二次分配法舉例2023/7/1474第74頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月豎向荷載下框架計算簡圖采用彎矩二次分配法計算圖示框架的彎矩圖。圖中i為桿件相對線剛度：i=1.0i=1.0i=1.0i=1.0i=1.242i=1.2422023/7/1475第75頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月桿端轉(zhuǎn)動剛度和彎矩傳遞系數(shù)桿端的轉(zhuǎn)動剛度：遠端固定：S=4i；傳遞系數(shù)C=0.5遠端滑動：S=i；傳遞系數(shù)C=－1遠端鉸支：S=3i；傳遞系數(shù)C=0遠端自由：S=02023/7/1476第76頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月計算各節(jié)點的桿端彎矩分配系數(shù)設桿端近端為A，遠端為j桿端分配系數(shù)為：

—匯交于A節(jié)點的各桿轉(zhuǎn)動剛度之和。SAj—匯交于A節(jié)點的Aj桿的A端轉(zhuǎn)動剛度。2023/7/1477第77頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月計算各桿固端彎矩均布荷載下的固端彎矩（順時針為正）：兩端固定：一端固定另一端滑動支座：2023/7/1478第78頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月計算圖形利用對稱性，取半個框架計算，計算圖形如圖。2023/7/1479第79頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月固端彎矩和分配系數(shù)標注到圖上120.6固端彎矩2023/7/1480第80頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月將節(jié)點不平衡彎矩進行第一次分配78.5-98.4紅框內(nèi)是第一次分配的彎矩不平衡彎矩-120.696.2120.62023/7/1481第81頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月將分配后的彎矩向遠端傳遞將傳遞來的彎矩寫在線下面柱下端柱下端2023/7/1482第82頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月進行第二次分配-3.5藍框內(nèi)是第二次分配的彎矩23.7-13.111.8不平衡彎矩2023/7/1483第83頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月最后，計算桿端彎矩紅框內(nèi)是桿端最終彎矩值2023/7/1484第84頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月整個計算圖計算完畢，畫出彎矩圖，整個框架彎矩圖見下頁2023/7/1485第85頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月豎向荷載下的框架彎矩圖(kN·m)2023/7/1486第86頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月豎向荷載下框架內(nèi)力的計算——續(xù)4.梁端的彎矩調(diào)幅由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有塑性內(nèi)力重分布性能，在豎向荷載作用下可以考慮適當降低梁端彎矩，即進行彎矩調(diào)幅。調(diào)幅系數(shù)如下：(1)現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)：

=0.8-0.9(2)裝配整體式框架：

=0.7-0.8豎向荷載下的彎矩先調(diào)幅，再與其它荷載下的彎矩組合。2023/7/1487第87頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月豎向荷載下框架內(nèi)力的計算——續(xù)調(diào)幅后跨中彎矩為：梁端彎矩調(diào)幅后，跨中彎矩應相應增加，并且調(diào)幅后的跨中彎矩不應小于簡支情況下跨中彎矩的50%。調(diào)幅后調(diào)幅前2023/7/1488第88頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月活荷載的不利布置5.關(guān)于活荷載的不利布置(1)逐跨布置法將活荷載逐層逐跨單獨作用在結(jié)構(gòu)上，分別計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，在對控制截面疊加出最不利內(nèi)力。例如：圖示三跨四層框架。2023/7/1489第89頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月活荷載的不利布置圖示三跨四層框架。有12種布置下的框架內(nèi)力計算，然后還要對控制截面進行內(nèi)力疊加組合，從中找出最不利內(nèi)力。可見，計算工作量巨大。2023/7/1490第90頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月活荷載的不利布置(2)最不利位置法對每一控制截面由影響線確定最不利荷載布置，然后進行內(nèi)力計算。圖示為荷載下的框架桿件變形曲線，圓點表示受拉一側(cè)。2023/7/1491第91頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月活荷載的不利布置A2B2梁跨中最不利正彎矩A2B2梁的B2端最不利負彎矩B2C2梁的B2端最不利負彎矩2023/7/1492第92頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月活荷載的不利布置(3)滿跨布置當活荷載不很大(≯5kN/m2)時，可以按滿跨布置。當活荷載按滿跨布置時，支座彎矩接近最不利布置值；但跨中彎矩偏小，為了安全，可將跨中彎矩乘以1.1-1.2的增大系數(shù)。2023/7/1493第93頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.4框架的內(nèi)力組合1.控制截面(1)梁：兩端截面及跨中截面。(2)柱：原則上選擇每層柱的上、下端作為控制截面。層數(shù)不多時，整根柱配筋相同。層數(shù)較多時，分段配筋。2023/7/1494第94頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.3.4框架的內(nèi)力組合——續(xù)2.內(nèi)力組合（組合內(nèi)力設計值）（1）1.2恒+1.4活——可變荷載控制的組合（2）1.35恒+0.7×1.4活——永久荷載控制的組合（3）1.2（恒+0.5活）+1.3震——有地震作用的組合組合時采用表格計算。恒——恒載下的內(nèi)力標準值活——活載下的內(nèi)力標準值2023/7/1495第95頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.3.4框架的內(nèi)力組合——續(xù)3.選取最不利內(nèi)力用于配筋計算(1)梁的最不利內(nèi)力①兩端最大正負彎矩和剪力（考慮地震左、右作用）。②跨中最大正彎矩，有時也可能出現(xiàn)負彎矩。③梁端截面取柱邊緣內(nèi)力組合值用作配筋計算。④配筋計算：當層數(shù)不多時，各層梁可統(tǒng)一配筋。當層數(shù)較多時，可按幾層為一段統(tǒng)一配筋。2023/7/1496第96頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月按構(gòu)件邊緣內(nèi)力進行配筋計算。2023/7/1497第97頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.3.4框架的內(nèi)力組合——續(xù)(2)柱的最不利內(nèi)力①考慮結(jié)構(gòu)兩個主軸方向分別組合。②進行柱子兩端內(nèi)力組合，并考慮地震左、右作用。③考慮以下幾組組合：最大彎矩、及相應的剪力和軸力最大軸力、及相應的彎矩和剪力最小軸力、及相應的彎矩和剪力④按柱凈高兩端內(nèi)力組合值進行配筋計算：層數(shù)不多時，整根柱配筋相同。當層數(shù)較多時，分段配筋。2023/7/1498第98頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月5