高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計-高層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計第五章高層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計深圳大學(xué)土木工程學(xué)院本章內(nèi)容結(jié)構(gòu)布置梁、柱截面尺寸估算計算簡圖豎向荷載下的內(nèi)力計算方法（分層法）水平荷載下的內(nèi)力計算方法（反彎點法、D值法）水平位移驗算方法內(nèi)力組合方法承載力計算方法構(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,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:

梁、柱截面尺寸估算梁尺寸用跨度估算結(jié)構(gòu)分析時必須考慮現(xiàn)澆樓板對梁剛度的增大，一般簡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，不同抗震等級采用不同的限值，即對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算簡圖計算單元計算簡圖樓面荷載分配豎向荷載下的內(nèi)力計算方法（分層法）基本假定豎向荷載下，框架側(cè)移可忽略不計每層梁上的豎向荷載對其它層的影響可忽略不計分層法實質(zhì)：分層層采用彎距分配法法進行計算結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)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)）不平衡彎矩矩：桿端彎彎矩（查表表）不平衡彎矩矩：桿端彎彎矩（查表表）彎距分配（（復(fù)習(xí)）不平衡彎矩矩：桿端彎彎矩（查表表）分層法修正一：除除底層外，，各層柱的的線剛度乘乘以0.9修正二：除除底層外，，各層柱的的傳遞系數(shù)數(shù)由1/2改為1/3各開口框架架計算的彎彎矩圖疊加加為最終彎彎矩圖，節(jié)節(jié)點不平衡衡彎矩分配配一次分層法所有構(gòu)件均均可采用彈彈性剛度。?？紤]梁端塑塑性內(nèi)力重重分布，對對負彎矩進進行調(diào)幅，，調(diào)幅系數(shù)數(shù)：現(xiàn)澆框框架：0.8~0.9；裝配式框框架：0.7~0.8。調(diào)幅后按照照平衡條件件計算跨中中彎矩。跨跨中彎矩不不小于簡支支跨中彎矩矩一半。豎向荷載下下的彎矩先先調(diào)幅，后后組合。樓面活載大大于4kN/m2，需考慮活活載不利布布置。分層法計算算例計算各桿件件的相對線剛度分別計算頂頂層、中間間層和底層層開口框架架的彎矩圖圖疊加各彎矩矩圖得到總總彎矩圖1.計算各桿件件線剛度截面：梁：：250×600中柱：700×700邊柱：600×600中梁剛度放放大系數(shù)：：2左邊跨梁右邊跨梁底層中柱底層邊柱其余層中柱柱其余層邊柱柱相對線剛度度令左邊梁的的相對線剛剛度為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其余層中柱柱=18.29/4.3=4.25其余層邊柱柱=9.87/4.3=2.302.1頂層開口框架架彎矩計算算2.1頂層開口框架架彎矩計算算2.2中間層開口框框架彎矩計計算2.2中間層開口框框架彎矩計計算2.3底層開口框架架彎矩計算算2.3底層開口框架架彎矩計算算2.3各開口框架彎彎矩疊加得到總彎彎矩水平荷載下下的內(nèi)力計計算方法（（反彎點點法）反彎點：M=0，V≠0框架彎矩圖圖要解決幾個個問問題題：：1、各各柱柱V的大大小??；；2、柱柱反反彎彎點點的的位位置置；；3、由由柱柱端端彎彎矩矩求求梁梁端端彎彎矩矩柱反反彎彎點點的的位位置置與與““反反彎彎點點法法””的的假假設(shè)設(shè)反彎彎點點位位置置與與柱柱上上下下端端的的約約束束條條件件（（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角））有有關(guān)關(guān)“反彎彎點點法法”關(guān)于于反反彎彎點點位位置置的的假假設(shè)設(shè)：：除除底底層層外外各各層層柱柱端端轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角相相等等，，底底層層柱柱反反彎彎點點在在2/3層高高處處，，其其它它層層反反彎彎點點在在1/2層高高處處柱抗抗側(cè)側(cè)剛剛度度柱抗抗側(cè)側(cè)剛剛度度與與柱兩兩端端相相對對線線位位移移與柱兩兩端端轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角的關(guān)關(guān)系系“反反彎彎點點法法””中中柱柱抗抗側(cè)側(cè)剛剛度度的的計計算算““反反彎彎點點法法””的的假假設(shè)設(shè)柱抗抗側(cè)側(cè)剛剛度度：：柱柱頂頂產(chǎn)產(chǎn)生生單單位位位位移移所需需的的水水平平力力（（柱柱的的剪剪力力））“反彎彎點點法法”關(guān)于于柱抗抗側(cè)側(cè)剛剛度度的假假設(shè)設(shè)：：假假設(shè)設(shè)柱兩兩端端轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角為為0，即即認認為為梁梁剛剛度度為為無無窮窮大大反彎彎點點處處剪剪力力的的計計算算（（樓樓層層總總剪剪力力按按抗抗側(cè)側(cè)剛剛度度分分配配給給各各柱柱））基本本假假定定：：同同層層各各點點側(cè)側(cè)移移相相等等（（樓樓面面剛剛度度無無窮窮大大））框架架彎彎矩矩的的計計算算柱端端彎彎矩矩：：柱柱剪剪力力X反彎彎點點至至柱柱端端距距離離梁端端彎彎矩矩：：根根據(jù)據(jù)節(jié)節(jié)點點平平衡衡和和梁梁線線剛剛度度分分配配“反反彎彎點點法法””總總結(jié)結(jié)計算算步步驟驟1、確確定定各各柱柱反反彎彎點點的的位位置置2、計計算算各各層層、、各各柱柱反反彎彎點點處處的的剪剪力力3、計計算算柱柱端端彎彎矩矩和和梁梁端端彎彎矩矩適用用范范圍圍：：梁線線剛剛度度/柱線線剛剛度度≥≥3，一一般般為為多多層層框框架架“反反彎彎點點法法””例例題題水平平荷荷載載下下的的內(nèi)內(nèi)力力計計算算方方法法（（改改進進的的反反彎彎點點法法—D值法法））反彎彎點點法法的的缺缺點點1、柱柱的的反反彎彎點點位位置置是是個個定定值值2、柱柱的的抗抗側(cè)側(cè)剛剛度度只只與與柱柱的的線線剛剛度度及及層層高高有有關(guān)關(guān)D值法法的的改改進進之之處處1、柱柱的抗抗側(cè)側(cè)剛剛度度的的修修正正（（考考慮慮梁梁、、柱柱剛剛度度比比））2、柱柱的反反彎彎點點位位置置的的修修正正（（考考慮慮梁梁、、柱柱剛剛度度比比和和上上、、下下層層的的層層高高影影響響））柱的的抗抗側(cè)側(cè)剛剛度度的的修修正正柱抗抗側(cè)側(cè)移移剛剛度度修修正正系系數(shù)數(shù)αc柱的的反反彎彎點點位位置置的的修修正正y=y0+y1+y2+y3標準準反反彎彎點點高高度度比比y0與該該層層所所在在的的樓樓層層位位置置，，及及梁梁、、柱柱線線剛剛度度比比有有關(guān)關(guān)因上上、、下下橫橫梁梁相相對對線線剛剛度度變變化化的的修修正正值值y1因上上、、下下層層層層高高變變化化的的修修正正值值y2、y3“D值法法””總總結(jié)結(jié)1、求各柱的抗側(cè)剛度（修正值）2、求各柱的反彎點位置（修正值）3、計算各層、各柱反彎點處的剪力4、計算柱端彎矩和梁端彎矩計算算步步驟驟“D值法法””例例題題求A軸各各層層的的反反彎彎點點位位置置與與D值求B軸各各層層的的反反彎彎點點位位置置與與D值求C軸各各層層的的反反彎彎點點位位置置與與D值求A軸柱柱剪剪力力與與梁梁柱柱彎彎矩矩求B軸柱柱剪剪力力與與梁梁柱柱彎彎矩矩求C軸柱柱剪剪力力與與梁梁柱柱彎彎矩矩求最最終終彎彎矩矩圖圖水平平位位移移驗驗算算方方法法用D值法法計計算算側(cè)側(cè)移移層間間側(cè)側(cè)移移頂點點側(cè)側(cè)移移水平平位位移移驗驗算算方方法法例例題題內(nèi)力力組組合合方方法法控制制截截面面梁取取三三個個控控制制截截面面：：左左端端支支座座、、跨跨中中、、右右端端支支座座柱取取兩兩個個控控制制截截面面：：柱柱頂頂、、柱柱底底最不不利利內(nèi)內(nèi)力力組組合合的的種種類類梁：：支支座座-Mmax、Vmax，跨跨中中Mmax柱(一般般情情況況下下)：Mmax及相相應(yīng)應(yīng)N、V-Mmax及相相應(yīng)應(yīng)N、VNmax及相相應(yīng)應(yīng)M、VNmin及相相應(yīng)應(yīng)M、VVmax及相相應(yīng)應(yīng)M、N內(nèi)力力組組合合例例題題三跨六六層框框架，，內(nèi)力力計算算過程程（分分層法法和D值法））略對二層層梁和和二層層柱進進行內(nèi)內(nèi)力組組合延性框框架設(shè)設(shè)計框架結(jié)結(jié)構(gòu)的的延性性構(gòu)件和和結(jié)構(gòu)構(gòu)屈服服后，，具有有承載載能力力不降降低或或基本本不降降低、、且具具有塑塑性變變形能能力的的一種種性能能結(jié)構(gòu)延延性的的作用用結(jié)構(gòu)的的延性性指標標提高結(jié)結(jié)構(gòu)延延性的的措施施結(jié)構(gòu)的的延性性指標標——構(gòu)件延延性比比構(gòu)件位位移延延性比比截面曲曲率延延性比比結(jié)構(gòu)的的延性性指標標——結(jié)構(gòu)延延性比比結(jié)構(gòu)延延性比比地震作作用與與塑性性變形形的關(guān)關(guān)系彈性結(jié)結(jié)構(gòu)與與彈塑塑性結(jié)結(jié)構(gòu)的的比較較提高結(jié)結(jié)構(gòu)延延性的的措施施“強柱弱弱梁”設(shè)計原原則——控制塑塑性鉸鉸的位位置“強剪弱弱彎”設(shè)計原原則——控制構(gòu)構(gòu)件的的破壞壞形態(tài)態(tài)“強節(jié)點點弱構(gòu)構(gòu)件”設(shè)計原原則“強柱弱弱梁”設(shè)計原原則合理的的框架架屈服服機制制梁比柱柱的塑塑性屈屈服盡盡可能能早發(fā)發(fā)生和和多發(fā)發(fā)生底層柱柱柱根根的塑塑性鉸鉸較晚晚形成成各層柱柱子的的屈服服順序序應(yīng)錯錯開，，不要要集中中在某某一層層延性梁梁設(shè)計計（一一）：：強剪剪弱彎彎梁端設(shè)設(shè)計剪剪力的的規(guī)定定注意區(qū)區(qū)別不不同抗抗震等等級的的規(guī)定定延性梁梁設(shè)計計（二二）：：縱筋筋量與與延性性受壓區(qū)區(qū)高度度最大受受拉鋼鋼筋配配筋率率最小受受壓鋼鋼筋配配筋量量延性梁梁設(shè)計計（三三）：：箍筋筋與延延性梁端箍箍筋加加密（（加密密區(qū)長長度、、最大大間距距、最最小直直徑））箍筋形形式延性梁梁設(shè)計計（四四）：：剪剪壓比比和截截面限限制要要求無地震震作用用組合合時有地震震作用用組合合時延性柱柱設(shè)計計（一一）:剪跨比比與長長、短短柱剪跨比比長柱，，壓彎彎破壞壞，延延性較較好短柱，，剪切切破壞壞，延延性較較差極短柱柱，剪剪切斜斜拉破破壞，，延性性極差差延性柱柱設(shè)計計（二二）:軸壓比比延性柱柱設(shè)計計（三三）:配箍率率與箍箍筋形形式配箍特特征值值與體體積配配箍率率箍筋形形式與與約束束作用用延性柱柱設(shè)計計（四四）:柱的加加強部部位調(diào)整柱柱端彎彎矩，，實現(xiàn)現(xiàn)強柱柱弱梁梁底層固固定端端彎矩矩增大大，推推遲其其屈服服加大角角柱設(shè)設(shè)計內(nèi)內(nèi)力，，提高高其承承載力力延性梁梁設(shè)計計（五））：強剪剪弱彎彎柱端設(shè)設(shè)計剪剪力的的規(guī)定定注意區(qū)區(qū)別不不同抗抗震等等級的的規(guī)定定延性柱柱設(shè)計計（六六）：：剪剪壓比比和截截面限限制要要求無地震震作用用組合合時有地震震作用用組合合時強節(jié)點點“弱”構(gòu)件抗震等等級為為一、、二級級時，，根據(jù)據(jù)剪力力設(shè)計計值驗驗算框框架節(jié)節(jié)點核核心區(qū)區(qū)的抗抗剪承承載力力抗震等等級為為三、、四級級時，，按