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2023/2/6第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置
一、框架結(jié)構(gòu)的組成與特點(diǎn)
框架結(jié)構(gòu)(framestructure)由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成,如整幢房屋均采用這種結(jié)構(gòu)形式,則稱為框架結(jié)構(gòu)體系或框架結(jié)構(gòu)房屋??蚣芙Y(jié)構(gòu)平面布置和剖面示意圖第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)2023/2/6按施工方法不同,框架結(jié)構(gòu)可分為現(xiàn)澆式、裝配式和裝配整體式三種。(1)框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)在豎向荷載和水平荷載作用下,框架結(jié)構(gòu)各構(gòu)件將產(chǎn)生內(nèi)力和變形??蚣芙Y(jié)構(gòu)的側(cè)移一般由兩部分組成:由水平力引起的樓層剪力,使梁、柱構(gòu)件產(chǎn)生彎曲變形,形成框架結(jié)構(gòu)的整體剪切變形us;由水平力引起的傾覆力矩,使框架柱產(chǎn)生軸向變形(一側(cè)柱拉伸,另一側(cè)柱壓縮),形成框架結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形ub。
當(dāng)框架結(jié)構(gòu)房屋的層數(shù)不多時(shí),其側(cè)移主要表現(xiàn)為整體剪切變形,整體彎曲變形的影響很小。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置2023/2/6框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)2023/2/6(2)框架結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)缺點(diǎn)建筑平面布置靈活,能獲得大空間(特別適用于商場、餐廳等),也可按需要做成小房間;建筑立面容易處理;結(jié)構(gòu)自重較輕;計(jì)算理論比較成熟;在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低??蚣芙Y(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小,水平荷載作用下側(cè)移較大,有時(shí)會影響正常使用;如果框架結(jié)構(gòu)房屋的高寬比較大,則水平荷載作用下的側(cè)移也較大,而且引起的傾覆作用也較嚴(yán)重。因此,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制房屋的高度和高寬比。第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)2023/2/6二、結(jié)構(gòu)布置
框架結(jié)構(gòu)布置主要是確定柱在平面上的排列方式(柱網(wǎng)布置)和選擇結(jié)構(gòu)承重方案,這些均必須滿足建筑平面及使用要求,同時(shí)也須使結(jié)構(gòu)受力合理,施工簡單。民用建筑柱網(wǎng)布置(3.3~7.2m)第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置1平面布置2023/2/6框架結(jié)構(gòu)的承重方案
1)橫向框架承重。主梁沿房屋橫向布置,板和連系梁沿房屋縱向布置。2)縱向框架承重。主梁沿房屋縱向布置,板和連系梁沿房屋橫向布置。3)縱、橫向框架承重。房屋的縱、橫向都布置承重框架,樓蓋常采用現(xiàn)澆雙向板或井字梁樓蓋。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置a)橫向承重b)縱向承重d)縱橫向承重(現(xiàn)澆樓蓋)c)縱橫向承重(預(yù)制板)2023/2/6梁端水平加腋處平面圖在框架結(jié)構(gòu)布置中,梁、柱軸線宜重合,如梁須偏心放置時(shí),梁、柱中心線之間的偏心距不宜大于柱截面在該方向?qū)挾鹊?/4。如偏心距大于該方向柱寬的1/4時(shí),可增設(shè)梁的水平加腋。試驗(yàn)表明,此法能明顯改善梁柱節(jié)承受反復(fù)荷載的性能。
bx/lx≤1/2,bx/bb≤2/3,bb+bx+x≥bc/2梁水平加腋厚度可取梁截面高度,其水平尺寸宜滿足下列要求:第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置2023/2/6變形縫的設(shè)置
第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置2023/2/6二、結(jié)構(gòu)布置在滿足建筑功能要求的同時(shí),應(yīng)盡可能規(guī)則。沿豎向基本不變;底層大空間;頂層大空間;上部收進(jìn);上部挑出。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置2豎向布置2023/2/6梁、柱截面尺寸框架梁、柱截面尺寸應(yīng)根據(jù)承載力、剛度及延性等要求確定。初步設(shè)計(jì)時(shí),通常由經(jīng)驗(yàn)或估算先選定截面尺寸,以后進(jìn)行承載力、變形等驗(yàn)算,檢查所選尺寸是否合適。
梁截面尺寸確定框架結(jié)構(gòu)中框架梁的截面高度hb可根據(jù)梁的計(jì)算跨度lb、活荷載大小等,按hb=(1/18~1/10)lb確定。為了防止梁發(fā)生剪切脆性破壞,hb不宜大于1/4凈跨。主梁截面寬度可取bb=(1/3~1/2)hb,且不宜小于200mm。為了保證梁的側(cè)向穩(wěn)定性,梁截面的高寬比(hb/bb)不宜大于4。
第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)3構(gòu)件選型第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置2023/2/6為了降低樓層高度,可將梁設(shè)計(jì)成寬度較大而高度較小的扁梁,扁梁的截面高度可按(1/18~1/15)lb估算。扁梁的截面寬度b(肋寬)與其高度h的比值b/h不宜超過3。
加腋梁
梁截面慣性矩第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置2023/2/6二、結(jié)構(gòu)布置第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置a)十字形截面梁b)花籃形截面梁c)疊合梁預(yù)制板預(yù)制板預(yù)制板后澆混凝土預(yù)制板預(yù)制板預(yù)制梁疊合面預(yù)制板預(yù)制梁預(yù)制梁預(yù)制梁和疊合梁截面形式2023/2/6
柱截面尺寸柱截面尺寸可直接憑經(jīng)驗(yàn)確定,也可先根據(jù)其所受軸力按軸心受壓構(gòu)件估算,再乘以適當(dāng)?shù)姆糯笙禂?shù)以考慮彎矩的影響。即
式中Ac為柱截面面積;N為柱所承受的軸向壓力設(shè)計(jì)值;Nv為根據(jù)柱支承的樓面面積計(jì)算由重力荷載產(chǎn)生的軸向力值;1.25為重力荷載的荷載分項(xiàng)系數(shù)平均值;重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)實(shí)際荷載取值,也可近似按(12~14)kN/m2計(jì)算;fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
Ac≥(1.1~1.2)N/
fc
N=1.25Nv第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置2023/2/6框架柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm,圓柱截面直經(jīng)不宜小于350mm,柱截面高寬比不宜大于3。為避免柱產(chǎn)生剪切破壞,柱凈高與截面長邊之比宜大于4,或柱的剪跨比宜大于2。梁截面慣性矩在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算中,與梁一起現(xiàn)澆的樓板可作為框架梁的翼緣,每一側(cè)翼緣的有效寬度可取至板厚的6倍;裝配整體式樓面視其整體性可取等于或小于6倍;無現(xiàn)澆面層的裝配式樓面,樓板的作用不予考慮。設(shè)計(jì)中,為簡化計(jì)算,也可按下式近似確定梁截面慣性矩I:第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和布置2023/2/6課堂練習(xí)三:
某單層廠房有二臺A5級工作制雙鉤吊車,ψ
c=0.9,其中大車輪距為4.4m,每側(cè)二輪,兩臺吊車間的最小輪距為1.1m,設(shè)定最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmax=152kN,簡支吊車梁的跨度為6m,試求兩臺吊車傳給柱子牛腿的最大壓力設(shè)計(jì)值。2023/2/6一、框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖計(jì)算單元
框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算單元及計(jì)算模型第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6
框架結(jié)構(gòu)房屋是空間結(jié)構(gòu)體系,一般應(yīng)按三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。但對于平面布置較規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)房屋,為了簡化計(jì)算,通常將實(shí)際的空間結(jié)構(gòu)簡化為若干個(gè)橫向或縱向平面框架進(jìn)行分析,每榀平面框架為一計(jì)算單元。就承受豎向荷載而言,當(dāng)橫向(縱向)框架承重,且在截取橫向(縱向)框架計(jì)算時(shí),全部豎向荷載由橫向(縱向)框架承擔(dān),不考慮縱向(橫向)框架的作用。當(dāng)縱、橫向框架混合承重時(shí),應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)進(jìn)行分析,并對豎向荷載按樓蓋的實(shí)際支承情況進(jìn)行傳遞,這時(shí)豎向荷載通常由縱、橫向框架共用承擔(dān)。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/62節(jié)點(diǎn)的模型化第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/62節(jié)點(diǎn)的模型化第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/62節(jié)點(diǎn)的模型化第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算細(xì)石混凝土澆實(shí)填瀝青麻絲框架柱與基礎(chǔ)的連接2023/2/6框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6
在框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖中,梁、柱用其軸線表示,梁與柱之間的連接用節(jié)點(diǎn)表示,梁或柱的長度用節(jié)點(diǎn)間的距離表示,由圖可見,框架柱軸線之間的距離即為框架梁的計(jì)算跨度;框架柱的計(jì)算高度應(yīng)為各橫梁形心軸線間的距離,當(dāng)各層梁截面尺寸相同時(shí),除底層外,柱的計(jì)算高度即為各層層高。對于梁、柱、板均為現(xiàn)澆的情況,梁截面的形心線可近似取至板底。對于底層柱的下端,一般取至基礎(chǔ)頂面;當(dāng)設(shè)有整體剛度很大的地下室;且地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍時(shí),可取至地下室結(jié)構(gòu)的頂板處。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6
在實(shí)際工程中,框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度變化。當(dāng)上層柱截面尺寸減小但其形心軸仍與下層柱的形心軸重合時(shí),其計(jì)算簡圖與各層柱截面不變時(shí)的相同。當(dāng)上、下層柱截面尺寸不同且形心軸也不重合時(shí),一般采取近似方法,即將頂層柱的形心線作為整個(gè)柱子的軸線,但是必須注意,在框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形分析中,各層梁的計(jì)算跨度及線剛度仍應(yīng)按實(shí)際情況取;另外,尚應(yīng)考慮上、下層柱軸線不重合,由上層柱傳來的軸力在變截面處所產(chǎn)生的力矩。此力矩應(yīng)視為外荷載,與其他豎向荷載一起進(jìn)行框架內(nèi)力分析。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6變截面柱框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6框架結(jié)構(gòu)上的荷載作用在多、高層建筑結(jié)構(gòu)上的荷載有豎向荷載和水平荷載。豎向荷載包括恒載和樓(屋)面活荷載,水平荷載包括風(fēng)荷載和水平地震作用。樓面活荷載作用在多、高層框架結(jié)構(gòu)上的樓面活荷載,可根據(jù)房屋及房間的不同用途按《荷載規(guī)范》取用。應(yīng)該指出,《荷載規(guī)范》規(guī)定的樓面活荷載值,是根據(jù)大量調(diào)查資料所得到的等效均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值,且是以樓板的等效均布活荷載作為樓面活荷載。風(fēng)荷載當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)時(shí),垂直于建筑物表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值仍按下式計(jì)算,對于多、高層框架結(jié)構(gòu)房屋,式中的計(jì)算參數(shù)應(yīng)按規(guī)定采用。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6二、豎向荷載作用下的框架內(nèi)力分析在豎向荷載作用下,多、高層框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可用力法、位移法等結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。工程設(shè)計(jì)中,如采用手算,可采用迭代法、分層法、彎矩二次分配法及系數(shù)法等近似方法計(jì)算。分層法豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及內(nèi)力計(jì)算假定:(1)不考慮框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移對其內(nèi)力的影響;(2)每層梁上的荷載僅對本層梁及其上、下柱的內(nèi)力產(chǎn)生影響,對其他各層梁、柱內(nèi)力的影響可忽略不計(jì)。應(yīng)當(dāng)指出,上述假定中所指的內(nèi)力不包括柱軸力,因?yàn)槟硨恿荷系暮奢d對下部各層柱的軸力均有較大影響,不能忽略。第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)2023/2/6
豎向荷載作用下分層計(jì)算示意圖第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6
(2)除底層柱的下端外,其他各柱的柱端應(yīng)為彈性約束。為便于計(jì)算,均將其處理為固定端。這樣將使柱的彎曲變形有所減小,為消除這種影響,可把除底層柱以外的其他各層柱的線剛度乘以修正系數(shù)0.9。分層法計(jì)算要點(diǎn)
(1)將多層框架沿高度分成若干單層無側(cè)移的敞口框架,每個(gè)敞口框架包括本層梁和與之相連的上、下層柱。梁上作用的荷載、各層柱高及梁跨度均與原結(jié)構(gòu)相同。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)內(nèi)結(jié)構(gòu)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6
(3)用無側(cè)移框架的計(jì)算方法(如彎矩分配法)計(jì)算各敞口框架的桿端彎矩,由此所得的梁端彎矩即為其最后的彎矩值;因每一柱屬于上、下兩層,所以每一柱端的最終彎矩值需將上、下層計(jì)算所得的彎矩值相加。在上、下層柱端彎矩值相加后,將引起新的節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩,如欲進(jìn)一步修正,可對這些不平衡彎矩再作一次彎矩分配。如用彎矩分配法計(jì)算各敞口框架的桿端彎矩,在計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)周圍各桿件的彎矩分配系數(shù)時(shí),應(yīng)采用修正后的柱線剛度計(jì)算;并且底層柱和各層梁的傳遞系數(shù)均取1/2,其他各層柱的傳遞系數(shù)改用1/3。(4)在桿端彎矩求出后,可用靜力平衡條件計(jì)算梁端剪力及梁跨中彎矩;由逐層疊加柱上的豎向荷載(包括節(jié)點(diǎn)集中力、柱自重等)和與之相連的梁端剪力,即得柱的軸力。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移可用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算,常用的近似算法有迭代法、反彎點(diǎn)法、D值法和門架法等。1
D值法(1)層間剪力在各柱間的分配該式即為層間剪力Vi在各柱間的分配公式,它適用于整個(gè)框架結(jié)構(gòu)同層各柱之間的剪力分配??梢姡扛峙涞降募袅χ蹬c其側(cè)向剛度成比例。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算三、水平荷載作用下的框架內(nèi)力分析2023/2/6
框架第2層脫離體圖(2)框架柱的側(cè)向剛度——D值:一般規(guī)則框架中的柱第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算——梁柱線剛度比2023/2/6
框架柱側(cè)向剛度計(jì)算公式第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6稱為柱的側(cè)向剛度修正系數(shù),它反映了節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)降低了柱的側(cè)向剛度,而節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的大小則取決于梁對節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的約束程度。,這表明梁線剛度越大,對節(jié)點(diǎn)的約束能力越強(qiáng),節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)越小,柱的側(cè)向剛度越大?,F(xiàn)討論底層柱的D值。
同理,當(dāng)?shù)讓又南露藶殂q接時(shí),可得
第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6
底層柱D值計(jì)算圖式第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6柱高不等及有夾層的柱
不等高柱
夾層柱第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6柱的反彎點(diǎn)高度yh框架各柱的反彎點(diǎn)高度比y可用下式表示:
式中:y0表示標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比;
y1表示上、下層橫梁線剛度變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值;
y2、y3表示上、下層層高變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值。反彎點(diǎn)高度示意圖y=y0+y1+y2+y3第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6(1)標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比y0。
y0是指規(guī)則框架的反彎點(diǎn)高度比。表E-2,表E-3標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)位置簡化求解第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6梁剛度變化時(shí)反彎點(diǎn)的修正第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/62反彎點(diǎn)法由上述分析可見,D值法考慮了柱兩端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)對其側(cè)向剛度和反彎點(diǎn)位置的影響,因此,此法是一種合理且計(jì)算精度較高的近似計(jì)算方法,適用于一般多、高層框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算。當(dāng)梁的線剛度比柱的線剛度大很多時(shí)(例如ib/ic>3),梁柱節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)角很小。如果忽略此轉(zhuǎn)角的影響,則水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算方法,尚可進(jìn)一步簡化,這種忽略梁柱節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角影響的計(jì)算方法稱為反彎點(diǎn)法。在確定柱的側(cè)向剛度時(shí),反彎點(diǎn)法假定各柱上、下端都不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng),即認(rèn)為梁柱線剛度比為無限大。將趨近于無限大代入D值法的公式,可得=1。因此,由式可得反彎點(diǎn)法的柱側(cè)向剛度,并用D0表示為:第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6同樣,因柱的上、下端都不轉(zhuǎn)動(dòng),故除底層柱外,其他各層柱的反彎點(diǎn)均在柱中點(diǎn)(h/2);底層柱由于實(shí)際是下端固定,柱上端的約束剛度相對較小,因此反彎點(diǎn)向上移動(dòng),一般取離柱下端2/3柱高處為反彎點(diǎn)位置,即取yh=用反彎點(diǎn)法計(jì)算框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的要點(diǎn)與D值法相同。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6四、框架的側(cè)移及限值
水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移如圖所示,它可以看作由梁、柱彎曲變形引起的側(cè)移和由柱軸向變形引起的側(cè)移的疊加。前者是由水平荷載產(chǎn)生的層間剪力引起的,后者主要是由水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩引起的。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算1、側(cè)移的近似計(jì)算2023/2/6
框架剪切變形(1)梁、柱彎曲變形引起的側(cè)移
第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6(2)柱軸向變形引起的側(cè)移
框架彎曲變形第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/62、彈性側(cè)移的限值框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度過小,水平位移過大,將影響正常使用;側(cè)向剛度過大,水平位移過小,雖滿足使用要求,但不滿足經(jīng)濟(jì)性要求。因此,框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜合適,一般以使結(jié)構(gòu)滿足層間位移限值為宜。我國《高層規(guī)程》規(guī)定,按彈性方法計(jì)算的樓層層間最大位移與層高之比Δu/h宜小于其限值[Δu/h],即:[Δu/h]表示層間位移角限值,對框架結(jié)構(gòu)取1/550;h為層高。由于變形驗(yàn)算屬正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算,所以計(jì)算Δu時(shí),各作用分項(xiàng)系數(shù)均應(yīng)采用1.0,混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面剛度可采用彈性剛度。另外,樓層層間最大位移Δu以樓層最大的水平位移差計(jì)算,不扣除整體彎曲變形。Δu/h≤[Δu/h]第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第二節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算2023/2/6一、季節(jié)溫差第三節(jié)溫度影響第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)2023/2/6二、內(nèi)外溫差第三節(jié)溫度影響第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)2023/2/6三、日照溫差第三節(jié)溫度影響第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)2023/2/6一、控制截面控制截面就是桿件中需要按其內(nèi)力進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的界面。柱控制截面——上、下端截面梁控制截面——兩端及跨中第四節(jié)荷載效應(yīng)組合及最不利荷載位置第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)2023/2/6對于高層框架結(jié)構(gòu),荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式確定:二.荷載效應(yīng)組合
——分別為樓面活荷載組合值系數(shù)和風(fēng)荷載組合值系數(shù),當(dāng)永久荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)應(yīng)分別取0.7和0.0;當(dāng)可變荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)應(yīng)分別取1.0和0.6或0.7和1.0。
第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第四節(jié)荷載效應(yīng)組合及最不利荷載位置2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第四節(jié)荷載效應(yīng)組合及最不利荷載位置2023/2/6三、最不利內(nèi)力組合框架柱控制截面最不利內(nèi)力組合一般有以下幾種:1)|M|max及相應(yīng)的N和V;2)|N|max及相應(yīng)的M和V;3)Nmin及相應(yīng)的M和V;4)|V|max及相應(yīng)的N。
這四組內(nèi)力組合的前三組用來計(jì)算柱正截面受壓承載力,以確定縱向受力鋼筋數(shù)量;第四組用以計(jì)算斜截面受剪承載力,以確定箍筋數(shù)量。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第四節(jié)荷載效應(yīng)組合及最不利荷載位置2023/2/6三、最不利內(nèi)力組合框架梁控制截面最不利內(nèi)力組合一般有以下幾種:1)梁端M-max;2)梁端M+max;3)梁端Vmax
;4)跨中M+max
。
第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第四節(jié)荷載效應(yīng)組合及最不利荷載位置2023/2/6梁端的控制截面第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第四節(jié)荷載效應(yīng)組合及最不利荷載位置2023/2/6四豎向活荷載的最不利布置框架桿件的變形曲線活荷載最不利荷載布置法
第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第四節(jié)荷載效應(yīng)組合及最不利荷載位置2023/2/6五.梁端彎矩調(diào)幅
為了避免梁支座處抵抗負(fù)彎矩的鋼筋過分擁擠,以及在抗震結(jié)構(gòu)中形成梁鉸破壞機(jī)構(gòu)增加結(jié)構(gòu)的延性,可以考慮框架梁端塑性變形內(nèi)力重分布,對豎向荷載作用下梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅。對現(xiàn)澆框架梁,梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)可取0.8~0.9;對于裝配整體式框架梁,由于梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋焊接、錨固、接縫不密實(shí)等原因,受力后節(jié)點(diǎn)各桿件產(chǎn)生相對角變,其節(jié)點(diǎn)的整體性不如現(xiàn)澆框架,故其梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)可取0.7~0.8。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第四節(jié)荷載效應(yīng)組合及最不利荷載位置2023/2/6
框架梁端截面負(fù)彎矩調(diào)幅后,梁跨中截面彎矩應(yīng)按平衡條件相應(yīng)增大。截面設(shè)計(jì)時(shí),框架梁跨中截面正彎矩設(shè)計(jì)值不應(yīng)小于豎向荷載作用下按簡支梁計(jì)算的跨中截面彎矩設(shè)計(jì)值的50%。應(yīng)先對豎向荷載作用下的框架梁彎矩進(jìn)行調(diào)幅,再與水平荷載產(chǎn)生的框架梁彎矩進(jìn)行組合。第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第四節(jié)荷載效應(yīng)組合及最不利荷載位置2023/2/6一框架柱的設(shè)計(jì)框架柱的計(jì)算長度l0柱的配筋計(jì)算中,需要確定柱的計(jì)算長度l0?!痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,l0可按下列規(guī)定確定:1)一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu),各層柱的計(jì)算長度l0按表取用。
第五節(jié)框架桿件的設(shè)計(jì)樓蓋類型柱的類別l0現(xiàn)澆樓蓋底層柱1.0H其余各層柱1.25H裝配式樓蓋底層柱1.25H其余各層柱1.5H第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)2023/2/6一框架柱的設(shè)計(jì)框架柱的計(jì)算長度l02)當(dāng)水平荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值占總彎矩設(shè)計(jì)值的75%以上時(shí),框架柱的計(jì)算長度l0可按下列兩個(gè)公式計(jì)算,并取其中的較小值:
柱的上端、下端節(jié)點(diǎn)處交匯的各柱線剛度之和與交匯處各梁線剛度之和的比值第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第五節(jié)框架桿件的設(shè)計(jì)2023/2/6(二)疊合梁的設(shè)計(jì)二、框架梁的設(shè)計(jì)第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第五節(jié)框架桿件的設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第五節(jié)框架桿件的設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第五節(jié)框架桿件的設(shè)計(jì)2023/2/62.疊合梁承載力計(jì)算(1)第一階段預(yù)制梁承載力計(jì)算二、框架梁的設(shè)計(jì)(2)第二階段預(yù)制梁承載力計(jì)算正彎矩:負(fù)彎矩:剪力:疊合面的受剪承載力驗(yàn)算:第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第五節(jié)框架桿件的設(shè)計(jì)2023/2/63.疊合梁的鋼筋應(yīng)力和裂縫寬度計(jì)算(1)縱向受拉鋼筋應(yīng)力驗(yàn)算二、框架梁的設(shè)計(jì)當(dāng)時(shí),取第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第五節(jié)框架桿件的設(shè)計(jì)2023/2/63.疊合梁的鋼筋應(yīng)力和裂縫寬度計(jì)算二、框架梁的設(shè)計(jì)(2)裂縫寬度計(jì)算第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第五節(jié)框架桿件的設(shè)計(jì)2023/2/64.疊合梁的撓度驗(yàn)算二、框架梁的設(shè)計(jì)第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第五節(jié)框架桿件的設(shè)計(jì)2023/2/64.疊合梁的撓度驗(yàn)算二、框架梁的設(shè)計(jì)正彎矩區(qū)段:負(fù)彎矩區(qū)段:按普通鋼筋混凝土梁計(jì)算第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)第五節(jié)框架桿件的設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)第六節(jié)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求通過構(gòu)造措施來保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度構(gòu)件失效引起的破壞是局部的節(jié)點(diǎn)失效引起的破壞是大范圍的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)保證節(jié)點(diǎn)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理且便于施工。2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造第六節(jié)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造第六節(jié)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造第六節(jié)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造第六節(jié)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造第六節(jié)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造第六節(jié)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)2.裝配整體式框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造第六節(jié)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)2.裝配整體式框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造第六節(jié)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)二、構(gòu)造要求現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造配筋率鋼筋直徑鋼筋搭接2.裝配式與裝配整體式框架的梁柱接頭布置第六節(jié)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)二、構(gòu)造要求3.框架梁與預(yù)制樓板的連接構(gòu)造第六節(jié)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)二、構(gòu)造要求4.填充墻的構(gòu)造要求第六節(jié)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、框架抗震設(shè)計(jì)的一般概念第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想:小震不壞、中震可修、大震不倒。提高結(jié)構(gòu)延性的措施強(qiáng)烈地震作用下,合理的框架結(jié)構(gòu)屈服機(jī)制:*框架節(jié)點(diǎn)基本不破壞;*梁的屈服(塑性鉸)盡可能比柱早發(fā)生、多發(fā)生;*同一層柱兩端的屈服歷程越長越好,各層柱的屈服順序盡量錯(cuò)開;*底層柱底的塑性鉸宜最晚形成?!皬?qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)底柱柱底、更強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、框架抗震設(shè)計(jì)的一般概念第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、框架抗震設(shè)計(jì)的一般概念2.框架抗震設(shè)計(jì)的幾個(gè)概念(1)框架考慮抗震時(shí)的荷載組合1.2×重力荷載代表值+1.3×地震作用(2)抗震等級設(shè)防烈度6789房屋高度≤24>24≤24>24≤24>24≤24框架四三三二二一一大跨度框架三二一一第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、框架抗震設(shè)計(jì)的一般概念2.框架抗震設(shè)計(jì)的幾個(gè)概念(3)承載力抗震調(diào)整系數(shù)
(4)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、框架抗震設(shè)計(jì)的一般概念3.框架抗震的一般構(gòu)造要求(1)混凝土強(qiáng)度等級(2)鋼筋種類(3)鋼筋錨固
一、二級三級四級第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、框架抗震設(shè)計(jì)的一般概念3.框架抗震的一般構(gòu)造要求(4)鋼筋接頭1)兩類連接方式2)抗震搭接長度llE
3)連接接頭位置第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)一、框架抗震設(shè)計(jì)的一般概念3.框架抗震的一般構(gòu)造要求(5)箍筋箍筋的末端應(yīng)彎成135°彎鉤,彎鉤端平直段長度不應(yīng)小于箍筋直徑的10倍;在縱向受力鋼筋搭接長度范圍內(nèi)的箍筋,其直徑不應(yīng)小于搭接鋼筋最大直徑的0.25倍,其間距不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的5倍,且不應(yīng)大于100mm。第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)二、框架梁的抗震設(shè)計(jì)延性框架設(shè)計(jì)要求原則是“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)底柱柱底、更強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”以及“強(qiáng)錨固”。截面設(shè)計(jì)時(shí)的內(nèi)力調(diào)整合理的材料、截面形式和配筋構(gòu)造第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)二、框架梁的抗震設(shè)計(jì)(一)框架梁的破壞形態(tài)第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層建筑框架結(jié)構(gòu)二、框架梁的抗震設(shè)計(jì)(二)影響框架梁延性的因素1、縱向鋼筋配筋率2、剪壓比3、跨高比4、塑性鉸區(qū)的箍筋用量第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)抗震減震新技術(shù)研討會2010.5.20混凝土框架結(jié)構(gòu)震害
玉樹地區(qū)的混凝土框架結(jié)構(gòu)一般為多層,大多數(shù)框架未經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì),不符合規(guī)范要求,破壞嚴(yán)重,甚至倒塌或局部倒塌。建筑結(jié)構(gòu)抗震減震新技術(shù)研討會2010.5.20混凝土框架結(jié)構(gòu)震害
玉樹地區(qū)的混凝土框架結(jié)構(gòu)一般為多層,大多數(shù)框架未經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì),不符合規(guī)范要求,破壞嚴(yán)重,甚至倒塌或局部倒塌。建筑結(jié)構(gòu)抗震減震新技術(shù)研討會2010.5.20混凝土框架結(jié)構(gòu)震害
玉樹地區(qū)的混凝土框架結(jié)構(gòu)一般為多層,大多數(shù)框架未經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì),不符合規(guī)范要求,破壞嚴(yán)重,甚至倒塌或局部倒塌。建筑結(jié)構(gòu)抗震減震新技術(shù)研討會2010.5.20混凝土框架結(jié)構(gòu)震害
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玉樹地區(qū)的混凝土框架結(jié)構(gòu)一般為多層,大多數(shù)框架未經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì),不符合規(guī)范要求,破壞嚴(yán)重,甚至倒塌或局部倒塌。建筑結(jié)構(gòu)抗震減震新技術(shù)研討會2010.5.20混凝土框架結(jié)構(gòu)震害
玉樹地區(qū)的混凝土框架結(jié)構(gòu)一般為多層,大多數(shù)框架未經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì),不符合規(guī)范要求,破壞嚴(yán)重,甚至倒塌或局部倒塌。建筑結(jié)構(gòu)抗震減震新技術(shù)研討會2010.5.20混凝土框架結(jié)構(gòu)震害
玉樹地區(qū)的混凝土框架結(jié)構(gòu)一般為多層,大多數(shù)框架未經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì),不符合規(guī)范要求,破壞嚴(yán)重,甚至倒塌或局部倒塌。2023/2/6第四章多層框架結(jié)構(gòu)二、框架梁的抗震設(shè)計(jì)(三)框架梁承載力的計(jì)算1、截面計(jì)算1)正截面受彎承載力計(jì)算(1)抗力應(yīng)除以相應(yīng)的承載力抗震調(diào)整系數(shù)
(2)梁端截面混凝土受壓區(qū)高度要求一級二、三級
第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2023/2/62023/2/6第四章多層框架結(jié)構(gòu)二、框架梁的抗震設(shè)計(jì)(三)框架梁承載力的計(jì)算2)梁斜截面受剪承載力計(jì)算第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層框架結(jié)構(gòu)二、框架梁的抗震設(shè)計(jì)(三)框架梁承載力的計(jì)算2)梁斜截面受剪承載力計(jì)算(2)其他情況一、二、三級抗震等級剪力增大系數(shù)取1.3,1.2,1.1四級抗震等級第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層框架結(jié)構(gòu)二、框架梁的抗震設(shè)計(jì)(三)框架梁承載力的計(jì)算2)梁斜截面受剪承載力計(jì)算跨高比大于2.5跨高比不大于2.5第七節(jié)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2023/2/6第四章多層框架結(jié)構(gòu)二、框架梁的抗震設(shè)計(jì)(四)框架梁的抗震構(gòu)造要求(1)截面尺寸:寬度不宜小于200mm,截面高寬比不宜大于4,凈跨與截面高度比值不宜小于4。(2)鋼筋配置1)縱向鋼筋①縱向受拉鋼筋的最小配筋率(表4-20)
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