高層框架部分

高層框架部分第1頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四形狀規(guī)則：平、立面布置宜簡單、規(guī)則，各部分剛度均勻、對稱?？刂聘邔挶龋焊邔挶炔灰舜笥?，以減少水平側(cè)移。統(tǒng)一柱網(wǎng)、層高：有利于結(jié)構受力及減少構件種類規(guī)格?？刂平Y(jié)構總長度：房屋總長度宜控制在最大伸縮縫間距內(nèi)。柱網(wǎng)布置：應滿足生產(chǎn)工藝要求、建筑平面布置要求；使結(jié)構受力合理，傳力明確；各構件材料強度均能充分利用；便于施工。3.4.1結(jié)構的布置與計算簡圖的確定1.結(jié)構的布置

第2頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

矩形平面中平行于短邊方向的框架承受樓板荷載稱為橫向承重框架；平行于長邊方向的承受樓板荷載稱為縱向承重框架。如樓板為雙向板，則兩個方向的框架均為承重框架。第3頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四混凝土結(jié)構設計第3章特點房屋橫向剛度大，側(cè)移小；橫梁高度大，室內(nèi)有效凈空小。非抗震時使用橫向布置

橫向承重第4頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四混凝土結(jié)構設計第3章特點：連系梁截面較小，框架梁截面尺寸大，室內(nèi)有效凈空高；對縱向地基不均勻沉降較有利；房屋橫向剛度小，側(cè)移大?？v向布置

縱向承重第5頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四混凝土結(jié)構設計第3章特點：整體性好，受力好；適用于整體性要求較高和樓面荷載較大的情況。雙向布置

雙向承重第6頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四通常承重框架沿房屋的橫向布置，以提高結(jié)構的橫向抗側(cè)剛度。矩形平面的縱向受風面積小，且柱子根數(shù)多，故縱向框架的抗側(cè)力要求較低，沿縱向可設置連系梁。當房屋采用大柱網(wǎng)或樓面荷載較大，或有抗震設防要求時，主要承重框架應沿房屋橫向布置。

主要承重框架沿房屋縱向布置，開間布置靈活，適用于層數(shù)不多，荷載要求不高的工業(yè)廠房。當建筑使用有特殊要求時，承重框架也可沿房屋縱向布置。第7頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四混凝土結(jié)構設計第3章好差平面布置第8頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四混凝土結(jié)構設計第3章主頁目錄上一章幫助好差豎向布置第9頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四主梁：hb=(1/8~1/14)lb

(主梁計算跨度)

且≤1/4ln(凈跨)不宜小于200mm；

bb=(1/2~1/3)hb

且≥200mm

且≥1/4hb

柱：由樓板單位面積上的荷載(包括恒載及全部活載)及填充墻材料重量計算出它的最大豎向荷載設計值NV?？紤]到在水平荷載作用下由于彎矩的影響，可按下式估算柱的截面Ac

Ac≥(1.05～1.10)NV/（fc

×

[n]）2.構件尺寸的確定

第10頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四式中：fc—為混凝土的軸心抗壓強度設計值。柱截面長邊hc一般不宜小于400mm，短邊bc不宜小于350mm，且柱凈高與hc之比不應小于4。梁截面抗彎剛度：I=aI0

邊框架梁中框架梁現(xiàn)澆結(jié)構a=1.5a=2.0

裝配整體結(jié)構a=1.2a=1.5

I0

—按矩形截面計算的慣性矩第11頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四桿件軸線：取柱截面形心線。層高：取各層梁頂面間距，首層取基礎頂面至二層梁頂面間距；坡度小于1/8的樓層面板視為水平直桿。梁跨度：取柱軸線間距，各跨度相差不大于10%時，簡化為等跨框架，跨度取原框架各跨度均值。3.計算簡圖的確定

第12頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四節(jié)點簡化：現(xiàn)澆砼，梁柱節(jié)點視為剛接；裝配常視為鉸接；裝配整體式為剛接；現(xiàn)澆基礎、柱視為固定支座；預制杯形基礎與柱間填細石砼視為固定支座，填瀝青麻絲視為鉸支座。在水平荷載作用方向，框架在其自身豎向平面內(nèi)具有一定的剛度，與水平荷載作用方向垂直的平面外剛度可以忽略。簡化計算假定樓板在其自身平面內(nèi)的剛度很大，可視為無窮大。第13頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四各榀平面框架之間通過樓板相互聯(lián)系，樓板在其自身平面內(nèi)的剛度很大，可視為無限剛性，因此框架結(jié)構的側(cè)移在樓板平面內(nèi)為線性分布。樓板無限剛性假定的圖示

返回第14頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四力矩分配法的概念(1)勁度系數(shù):桿件AB在A端轉(zhuǎn)動單位角時,轉(zhuǎn)動端的彎矩稱為該桿端的勁度系數(shù).(2)傳遞系數(shù):桿件AB在A端轉(zhuǎn)動單位角時,也使B端產(chǎn)生一定的彎矩,好象由近端把一定的彎矩傳遞給遠端一樣.遠端彎矩與近端彎矩的比值稱為傳遞系數(shù)第15頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四表等截面桿的勁度系數(shù)和傳遞系數(shù)遠端情況勁度系數(shù)傳遞系數(shù)固定4i1/2鉸支3i0滑動i-1i為桿件的線剛度第16頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四豎向荷載作用下忽略框架側(cè)移。忽略本層上的荷載對其它層梁內(nèi)力的影響。3.4.2結(jié)構的在荷載作用下的內(nèi)力計算1.豎向荷載作用下的近似計算—分層法

基本假定第17頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

多層框架在豎向荷載下的分層計算簡圖

返回第18頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四1、將框架分解為n個開口框架。即每層梁與上下柱組成單層框架作為計算單元，柱遠端假定為固端。

計算方法3、除底層柱線剛度不變，傳遞系數(shù)為1/2；其它層柱線剛度均乘以折減系數(shù)0.9，傳遞系數(shù)改為1/3。4、分層計算所得梁端彎矩為最后彎距，每根柱為上下兩層計算彎矩的疊加。5、將節(jié)點不平衡彎矩在節(jié)點進行一次分配但不傳遞。2、力矩分配與傳遞。用力矩分配法計算各計算單元梁柱節(jié)點處桿端內(nèi)力，并傳遞至遠端。第19頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四梁柱線剛度比不小于3；側(cè)移不大的、較規(guī)則框架

適用條件第20頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四【例1】圖3.1所示一個兩層兩跨框架，用分層法作框架的彎矩圖，括號內(nèi)數(shù)字表示每根桿線剛度的相對值。

【解】將第二層各柱線剛度遍乘0.9，分為兩層計算，各層計算單元如圖3.2和圖3.3所示。用彎矩分配法計算各桿端的彎矩，其計算過程見圖3.4、3.5。最后將圖3.4、3.5中的各桿端彎矩疊加并繪彎矩圖如圖3.6所示。第21頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四圖3.1例1計算簡圖第22頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四圖3.2例1二層計算單元

第23頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四圖3.3例1底層計算單元

第24頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四圖3.4例1二層計算計算過程

第25頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四圖3.5例1底層計算結(jié)果

第26頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四圖3.6

M圖（單位：kN·m)

第27頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四2.水平荷載作用下的近似計算（1）—反彎點法

基本假定

確定柱的側(cè)移剛度時，認為梁剛度無限大，上下柱端只有水平側(cè)移，且同一層柱中各端的側(cè)移相等。確定反彎點時，認為除底層，其他各層柱在水平力作用下，上下兩端將產(chǎn)生相同轉(zhuǎn)角。第28頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

反彎點法示意圖

計算方法第29頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四y0是反彎點至柱下端的距離。上部各層y0=h/2

底層取y0=2h/31.確定反彎點高度y0

2.計算側(cè)移剛度系數(shù)dd是表示柱上下端產(chǎn)生相對單位側(cè)移時，柱中產(chǎn)生剪力。第30頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四設框架結(jié)構共有n層，每層有j個柱子,將框架沿第m層個柱的反彎點處切開代以剪力和軸力，由水平力平衡條件得：3.計算各層柱的剪力將①代入②得由假定1和d的定義得到每個柱內(nèi)剪力為：③②①第31頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四則層間側(cè)移為：④即層間剪力按柱的抗側(cè)剛度分配給每根柱。4.計算柱端彎矩及梁端彎矩

底層柱

上端

M=Vh/3下端M=2Vh/3

其它層柱

上端

M=Vh/2下端M=Vh/2

將④代入②得：μi—剪力分配系數(shù)。第32頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四梁柱線剛度比大于3的框架由梁柱節(jié)點平衡條件求得

根據(jù)梁左右兩端彎矩之和除以梁的跨度可求得梁的剪力Vb，再由梁端剪力計算柱的軸力Nc。返回

適用條件第33頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四【例2】用反彎點法求圖3.7所示框架的彎矩圖。圖中括號內(nèi)數(shù)字為各桿的相對線剛度。

【解】（1）計算柱的剪力當同層各柱h相等時，各柱剪力可直接按其線剛度分配。第3層：∑F=10kN

VAD=3.33kN

VBE=4.45kN

VCF=2.22kN第34頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四圖3.7第35頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四第2層：∑F=10+19=29kN

VDG=9.67kN

VEH=12.89kN

VFI=6.44kN第1層：∑F=10+19+22=51kN

VGJ=17kN

VHK=20.4kN

VIL=13.6kN第36頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

(2)計算柱端彎矩第3層

MAD=MDA=6.66kN·m

MBE=MEB=8.9kN·m

MCF=MFC=4.44kN·m第2層

MDG=MGD=24.18kN·m

MEH=MHE=32.23kN·m

MFI=MIF=16.1kN·m第37頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

第1層

MGJ=34kN·m

MJG=68kN·m

MHK=40.8kN·m

MKH=81.6kN·m

MIL=27.2kN·m

MLI=54.4kN·m(3)根據(jù)節(jié)點平衡條件算出梁端彎矩第3層

MAB=MAD=6.66kN·m第38頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

MBA=3.42kN·m

MBC=5.48kN·m

MCB=MCF=4.44kN·m第2層

MDE=30.84kN·m

MED=15.82kN·m

MEF=25.31kN·m

MFE=20.54kN·m第1層

MGH=58.18kN·m第39頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

MHG=28.09kN·m

MHI=44.94kN·m

MIH=MIF+MIL=16.1+27.2=43.3kN·m根據(jù)以上結(jié)果，畫出M圖如圖4.8所示。第40頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四圖3.8M圖（單位：kN·m)第41頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四3.水平荷載作用下的近似計算（2）

—D值法、修正的反彎點法

反彎點法只適用于梁柱線剛度比大于3的情況。當柱截面尺寸較大時，梁柱的線剛度比往往小于3，節(jié)點轉(zhuǎn)角對內(nèi)力的影響已不容忽視。D值法近似地考慮了框架節(jié)點轉(zhuǎn)動對柱的抗側(cè)移剛度和反彎點高度的影響。兩種方法的區(qū)別僅在于柱抗側(cè)剛度D與反彎點高度yh計算方法的不同。求得柱抗側(cè)剛度D值及反彎點高度yh后，其他計算步驟均同反彎點法。第42頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四ACBD第43頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

基本假定1、柱AB及其上下相鄰柱線剛度均為ic；2、各相交梁線剛度分別為i1、i2

、i3

、i4；3、AB柱及其上下左右相鄰各桿件兩端的桿端轉(zhuǎn)角為θ

；4、AB與BD、AC的弦轉(zhuǎn)角都為ψ。

修正后的柱側(cè)移剛度D值第44頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)假定，由結(jié)構力學知識得A、B點力矩平衡條件：B節(jié)點：②A節(jié)點：

①兩式相加得到：③則柱AB的剪力為：

④第45頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)假定同層柱側(cè)移相等，可得柱的剪力：根據(jù)柱的位置及支撐情況，下表給出常用情況α值。即層間剪力按柱的抗側(cè)剛度D分配式中：

V—層總剪力；

Vi—該層第i根柱剪力。第46頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四第47頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

各層柱反彎點位置與該柱上下兩端轉(zhuǎn)角大小有關，當轉(zhuǎn)角不等時，反彎點向轉(zhuǎn)角較大的一端靠近。影響轉(zhuǎn)角的因素：

修正后的柱反彎點高度（1）側(cè)向外載形式；（2）梁柱線剛度比；（3）結(jié)構總層數(shù)及計算層所在位置；（4）上下層梁線剛度比；（5）上下層柱高度比。于是，各層柱經(jīng)過修正后的反彎點高度為：第48頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四式中：yn—標準反彎點高度比。

y1—上、下梁相對線剛度比修正值，對于底層不考慮。α1為上部梁線剛度和與下部梁線剛度和之比，當上部梁線剛度大于與下部梁線剛度和，y1取正值，否則y1取負值。

y2—上層層高變化修正值，頂層不考慮。α2為上部層高和與本層層高之比。

y3—下層層高變化修正值，底層不考慮。α3為上部層高和與本層層高之比。計算柱、梁端彎矩等內(nèi)力方法同反彎點法。返回第49頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四【例3】用D值法求圖3.9所示框架的彎矩圖，圖中括號內(nèi)數(shù)字為各桿的相對線剛度。【解】（1）求各柱所分配的剪力值V(kN)。計算過程及結(jié)果如表4.4所示。

(2)求各柱反彎點高度(m)。計算過程及結(jié)果如表4.5所示。

(3)根據(jù)剪力和反彎點高度求柱端彎矩柱上端彎矩M上=V（h-y)柱下端彎矩M下=V·y

(4)根據(jù)節(jié)點平衡條件求梁端彎矩

(5)繪彎矩圖如圖4.10所示。第50頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四圖3.9例3第51頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四表3.1規(guī)則框架承受均布水平荷載作用時標準反彎點高度比y0第52頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四續(xù)表3.1第53頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四續(xù)表3.1第54頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四表3.2上下層橫梁線剛度比對y0的修正值y1

第55頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四表3.3上下層高變化對y0的修正值y2和y3

第56頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四表3.4

第57頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四表3.5第58頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四圖4.10M圖（單位：kN·m)第59頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

如圖一懸臂柱在均布水平載作用下的變形。截面產(chǎn)生彎矩，剪力。由剪力作用產(chǎn)生的變形曲線向右凸，稱為剪切型，這種變形是底部層間相對側(cè)移大，而上部逐漸減小。3.4.3水平荷載作用下側(cè)移的近似計算第60頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

對于框架結(jié)構，在水平荷載作用下產(chǎn)生的總側(cè)移是由梁、柱彎曲變形和柱的軸向變形引起側(cè)移的總和δm+δn=δ。

由彎矩產(chǎn)生的變形曲線向左凸稱為彎曲型，變形特點與剪切型相反，底部層間相對側(cè)移小，而上部逐漸增大。第61頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四1.由框架梁柱彎曲變形引起的側(cè)移δm

D值法

框架頂點總位移是各層相對側(cè)移的代數(shù)和，各層間側(cè)移用值法計算。即：式中：n—總層數(shù)；

m—同層柱的總數(shù)

Δi──第i層層間側(cè)移；

Vi──第i層層間剪力；

ΣDij──第j層所有柱的D值之和。

第62頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

對上式分析得到，由于底層剪力最大，隨高度變化剪力逐漸減小，而各層剛度是相對變化不大，因此底部層間位移大，向上逐漸減小，因而由于框架梁柱的彎曲變形引起的側(cè)移是剪切型。這種由梁柱的彎曲變形引起的框架變形稱為總體剪切變形，其側(cè)移曲線與豎向懸臂構件的剪切變形曲線相似，故稱為剪切型側(cè)移曲線。討論分析：第63頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

初步設計時我們需要估算頂點位移，采用近似公式法，它的思路是將所有柱看成一根柱D，Δn=V/D。設計時查閱設計手冊。

公式法第64頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

當房屋層數(shù)較多時，可近似地看做柱軸力是連續(xù)變化，由結(jié)力知識得到頂點位移：式中：N—單位水平力作用于框架頂點時外柱軸力

N—外荷載作用下外柱軸力2.由框架柱軸向變形引起的側(cè)移δn

第65頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

當H≤50m或H/B≥4時，由于軸向力引起頂點位移占總側(cè)移的比例較小，可忽略δn，即框架彎曲型變形較小。因此，框架結(jié)構總體變形為剪切變形。層間側(cè)移：磚砌體填充墻Δuej/h≤1/500；輕質(zhì)隔墻

Δuej/h≤1/450。有無式中：h、H──分別為框架結(jié)構的層高和總高；

Δuej/h──也稱為層間側(cè)移角。3.框架結(jié)構的變形特點

4.框架結(jié)構的側(cè)移限值

第66頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四1.控制截面

3.4.4框架截面的設計內(nèi)力

柱：由于框架柱的彎矩在柱兩端最大，剪力、軸力在同一層內(nèi)變化不大，因此取各層柱的上下端截面作為截面承載力控制截面。

梁：對于框架梁，在水平、豎向荷載作用下，兩端截面往往是最大負彎矩及最大剪力作用處，跨中常是最大正彎矩作用處，因此取梁的兩端及跨中截面作為承載力控制截面。第67頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四第68頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四注意：（1）跨中最大彎矩不是在構件的中點，但離跨中截面不遠，因此直接以梁跨中截面作為控制截面。（2）柱端、梁端彎距和剪力應取構件端部截面內(nèi)力，而不是內(nèi)力計算時的軸線處的內(nèi)力。第69頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四式中：ψQ、ψw—組合系數(shù)。當永久荷載效應起控制作用時分別取0.7和0.0；當可變荷載效應起控制作用時分別取1.0和0.6或0.7和1.0。3.4.5荷載效應組合無地震作用時的荷載效應組合第70頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四γG—永久荷載分項系數(shù)，當其作用效應對結(jié)構不利時，對由可變荷載控制的組合應取1.2，對由永久荷載控制的組合應取1.35；當其作用效應對結(jié)構有利時取1.0；

γQ—樓面活荷載分項系數(shù)，一般取1.4；

γW—風荷載分項系數(shù)應取1.4；

SGK、SQK、SWK—分別為恒載、活載及風載產(chǎn)生的內(nèi)力標準值。第71頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

有地震作用時的荷載效應組合

式中：ψw—風荷載組合系數(shù)。取0.2；γG—重力荷載分項系數(shù)，取1.2；γEh、γEv—水平、豎向地震作用分項系數(shù)，只考慮一種時取1.3；當考慮兩種時，γEh取1.3，γEv取0.5；γW—風荷載分項系數(shù)，取1.4；SGK—重力荷載代表值的效應；SEhK、SEvK—分別為水平、豎向地震作用標準值得效應，尚應乘以相應的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)。

在進行位移計算時，各分項系數(shù)均取1.0。

第72頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四1、梁端截面：

+Mmax

、-Mmax

、Vmax

2、梁跨中截面：

+Mmax-Mmax

3、框架柱端面（1）|Mmax

|及相應的V、N（2）Nmin及相應的M、V（3）Nmax及相應的M、V

(4)|V|max與相應的N。

最不利內(nèi)力組合第73頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四1、分跨計算組合法?；钶d逐層逐跨布置，分別計算整個結(jié)構的內(nèi)力，對某一控制截面計算最不利內(nèi)力時，將使得該截面內(nèi)力同號疊加，絕對值最大的組合內(nèi)力即是。

豎向可變荷載最不利布置2、最不利荷載布置法。為求某一截面的最不利內(nèi)力，可以根據(jù)影響線方法，直接確定最不利組合對應的活載位置。這種方法物理概念強。

在多層及高層建筑中，通常樓層使用活荷載為1.5～2kN/m2，相對較小。為了簡化設計，一般可不考慮活載不利位置的影響，與恒載相同，按各跨滿布情況計算。但是對于使用荷載很大的多層廠房、公共建筑或書庫等，則應考慮活載的不利位置進行豎向荷載下的內(nèi)力計算。第74頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

為了減少框架梁支座截面負彎矩配筋過分擁擠，以保證混凝土澆筑質(zhì)量。尤其是在抗震結(jié)構設計中為了使梁端出現(xiàn)塑性鉸以形成延性框架。允許在框架梁中進行塑性調(diào)幅，降低豎向荷載作用下的支座彎矩，并相應調(diào)整跨中截面的彎矩。1、豎向荷載作用下框架梁端彎距調(diào)整：

內(nèi)力調(diào)整M=βM0

調(diào)整后梁端彎矩為：0.8～0.9現(xiàn)澆框架0.7～0.8裝配整體式框架β=第75頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

內(nèi)力調(diào)整

支座彎矩調(diào)整后，梁跨中正彎矩按梁靜力平衡校核，即滿足下式：MC0且應滿足按簡支梁計算的跨中彎矩之半。式中：MA、MB—調(diào)幅后梁左、右端彎矩；

MC0—梁跨中最大彎矩；

MC—按簡支梁計算的跨中彎矩。第76頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

為保證作為第二道抗震防線的框架具有一定抗側(cè)力能力，每層框架總剪力應滿足下式：2、水平荷載作用下框架—剪力墻的框架內(nèi)力調(diào)整：式中：Vfi—

每層框架總剪力；

V0—結(jié)構基底總剪力；

Vfmax—各層框架總剪力中的最大值。第77頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四內(nèi)力組合步驟

各種荷載按各自規(guī)律布置進行內(nèi)力計算計算各種組合下的疊加內(nèi)力選取最不利組合內(nèi)力各截面內(nèi)力調(diào)整確定各構件控制截面返回第78頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

延性結(jié)構與抗震等級

結(jié)構的延性,允許結(jié)構出現(xiàn)塑性鉸，如果結(jié)構在承載能力基本保持不變的情形下，仍能具有較大的塑性變形能力，具有這種特點的結(jié)構稱為延性結(jié)構。常用頂點位移延性比表示：1.延性結(jié)構

3.4.6框架截面設計和構造第79頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四式中：

Δu——

結(jié)構極限狀態(tài)時的頂點位移；

Δy

——

結(jié)構屈服時的頂點位移。

延性比小的結(jié)構結(jié)構延性較差，在地震作用下容易發(fā)生脆性破壞，甚至倒塌。延性比是結(jié)構抗震性能的重要指標。

對于延性比大的結(jié)構，結(jié)構延性越好，在地震作用下結(jié)構，進入彈塑性狀態(tài)時，能吸收、耗散大量的地震能量，此時結(jié)構雖然變形較大，但不會出現(xiàn)超出抗震要求的建筑物嚴重破壞或倒塌。第80頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

用常遇烈度地震作用下的內(nèi)力和其它荷載組合進行截面極限狀態(tài)設計，這樣做到小震結(jié)構處于彈性狀態(tài)（小震不壞）。延性結(jié)構的設計思路

對于所得配筋進行調(diào)整同時加強鋼筋錨固、增設鋼筋、構件等措施來實現(xiàn)“中震可修、大震不倒”的設防目標。第81頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

由于設防烈度不同、結(jié)構類型、房屋高度不同，結(jié)構的地震反應有很大差別，因此抗震要求不同。2.結(jié)構抗震等級《高規(guī)》根據(jù)各種情況將一般建筑物的抗震等級分為四個等級：一級、二級、三級、四級不同抗震等級的結(jié)構，其抗震設計和抗震構造措施是不同的。第82頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

框架結(jié)構地震災害分析1、柱頂破壞

柱頂周圍有水平裂縫、斜裂縫或交叉裂縫。重者混凝土壓碎崩落，柱內(nèi)箍筋拉斷，縱筋壓曲成燈籠狀。

主要原因：柱頂處彎矩、剪力、軸力都較大，受力復雜，箍筋配置不足，錨固不好等。第83頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四2、柱底破壞

與柱頂相似，由于箍筋較柱頂密，震害相對柱頂較輕。第84頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四3、短柱破壞

當柱高小于4倍柱截面高度（H/h<4)時形成短柱。在彎剪壓力作用下，易產(chǎn)生剪切破壞，較少發(fā)生受彎破壞。第85頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四4、角柱破壞

由于雙向受彎、受剪,加上扭轉(zhuǎn)作用，震害比內(nèi)柱重。第86頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

節(jié)點核心區(qū)產(chǎn)生對角方向的斜裂縫或交叉斜裂縫，混凝土剪碎剝落。節(jié)點內(nèi)箍筋很少或無箍筋時，柱縱向鋼筋壓曲外鼓。節(jié)點破壞將導致梁柱失去相互之間的聯(lián)系。5、梁柱節(jié)點破壞

節(jié)點破壞的主要原因是節(jié)點的受剪承載力不足，約束箍筋太少，梁筋錨固長度不夠以及施工質(zhì)量差所引起。第87頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四6、框架梁破壞

震害多發(fā)生于梁端。在地震作用下梁端縱向鋼筋屈服，出現(xiàn)上下貫通的垂直裂縫（正截面破壞）。破壞的主要原因是梁端縱向受力鋼筋的屈服。

出現(xiàn)交叉斜向裂縫，與裂縫相交的腹筋屈服甚至拉斷。破壞的主要原因是梁端的剪力較大，超過了梁的受剪承載力，梁內(nèi)箍筋配置較稀，以及反復荷載作用下混凝土抗剪強度降低等。第88頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

填充墻破壞的主要原因是：墻體受剪承載力低，變形能力小，墻體與框架缺乏有效的拉結(jié)，在往復變形時墻體易發(fā)生剪切破壞和散落。第89頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

框架結(jié)構抗震設計的正確指導思想

——延性框架的設計原則強柱弱梁強剪弱彎強節(jié)點、強錨固第90頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四1.強柱弱梁

兩種破壞形式弱柱型弱梁型說明？第91頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四1.強柱弱梁

塑性鉸出現(xiàn)的位置及順序不同，將使框架結(jié)構產(chǎn)生不同的破壞形式。較合理的框架破壞機制，應該是梁比柱的塑性屈服盡可能早發(fā)生和多發(fā)生，底層柱柱根的塑性鉸較晚形成，各層柱子的屈服順序應錯開，不要集中在某一層，這種破壞機制的框架，才能使整個框架較充分發(fā)揮抗震作用，并具有良好的變形能力。應適當提高柱端彎矩第92頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四2.強剪弱彎

框架結(jié)構的延性是由構件截面設計得到保證的，梁、柱的破壞形態(tài)有彎曲型破壞和剪切型破壞，剪切型破壞延性較差，因此應使梁柱在彎曲破壞前，避免發(fā)生剪切型破壞。

應使構件彎曲破壞先于剪切破壞第93頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四3.強節(jié)點、強錨固

大量震災表明：由于節(jié)點區(qū)出現(xiàn)剪切破壞和發(fā)生鋼筋錨固破壞，使得梁、柱塑性鉸難以發(fā)揮作用。

因此，應適當提高節(jié)點的抗剪能力，以及采取一定措施保證縱筋的錨固。第94頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四開始豎向荷載計算

框架結(jié)構抗震設計步驟地震作用計算風荷載計算確定結(jié)構體系與結(jié)構布置初步選定構件截面尺寸及材料強度第95頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四樓、屋面設計豎向荷載作用下框架的內(nèi)力計算梁、柱、節(jié)點截面配筋計算和構造設計基礎設計地震、風荷載作用下結(jié)構的側(cè)移驗算地震、風荷載作用下結(jié)構的內(nèi)力計算內(nèi)力組合結(jié)束

框架結(jié)構抗震設計步驟第96頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

框架梁截面設計1.截面尺寸的確定（1）梁高l/hb≥4

（深梁容易產(chǎn)生剪切破壞）（2）梁寬bb≥200mm，且≥1/2bc（加強節(jié)點區(qū)）hb/bb≤4

（薄腹梁容易發(fā)生剪切破壞）hb≥(1/8~1/14)l

（剛度要求）《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程》（JGJ3——2002）第97頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四2.材料（1）砼強度等級≥C30（一級抗震）≥C20（二、三級抗震）第98頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四3.梁正截面設計第99頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四第100頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四4.梁斜截面設計對于9度和一級框架結(jié)構尚應符合：第101頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四對四級抗震等級，取地震作用組合下的剪力設計值。式中：

—考慮地震作用組合的框架梁左、右端彎矩設計值。

、—分別按順時針和逆時針方向進行計算，并取其較大值。按《混凝土規(guī)范》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，并在等式右邊除以梁的正截面承載力抗震調(diào)整系數(shù)。第102頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

—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。第103頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四第104頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四第105頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四已知：某框架結(jié)構抗震等級為二級，由內(nèi)力計算和組合得知梁兩端彎矩值，簡圖如下，按強剪弱彎的原則設計。梁端的剪力設計值應調(diào)整為：例題：

（左震）（右震）（左震）（右震）（A）342.6kN（B）338.4kN（C）397.2kN（D）373.58kN第106頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四例題：

qGb=59.5kN/mLn=5200mm第107頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四解：

（左震）（右震）第108頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

1、抗震設計時，梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋截面面積的比值除按計算確定外，一級不應小于0.5，二級不應小于0.3。2、梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應大于2.5%；梁端箍筋加密區(qū)長度、箍筋最大間距和最小直徑符合《高規(guī)》表6.3.2.—2。

框架梁的構造3、縱向受拉鋼筋最小配筋率非抗震設計時不應小于0.2和二者45ft/fy的較大值，抗震設計不應小于《高規(guī)》6.3.2—1表。第109頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四第110頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四4、梁的縱向鋼筋配置應符合：通長鋼筋頂面和底面至少各兩根，一、二級抗震設計鋼筋直徑不應小于14mm且分別不應小于梁兩端頂面和底面縱筋中較大截面面積的1/4；三、四級抗震設計和非抗震設計鋼筋直徑不應小于12mm。5、框架梁的箍筋尚應符合：沿梁全長箍筋的面積配筋率應不小于0.3ft/fyv\0.28ft/fyv\0.26ft/fyv（一、二、三四級）；加密區(qū)箍筋肢距一級不宜大于200mm和20倍的箍筋直徑，二、三級不宜大于250mm和20倍的箍筋直徑，四級不宜大于300mm。返回第111頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

通常為正方形或圓形，可以根據(jù)規(guī)范規(guī)定的最大軸壓比要求估算截面尺寸，即：Hn≥4hc（剪跨比較小的柱易發(fā)生剪切破壞）

框架柱截面設計1.截面尺寸的確定第112頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四2.材料（1）砼強度等級

抗震設防烈度9°時不宜大于C60，8°時不宜大于C70，且一級抗震等級時不應小于C30，二~四級和非抗震時不應小于C20。第113頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四3.柱的內(nèi)力調(diào)整（1）彎矩調(diào)整

根據(jù)“強柱弱梁”設計原則，讓塑性鉸先出現(xiàn)在梁上，將柱端彎矩放大。抗震設計時，一、二、三級框架的梁、柱節(jié)點處，除頂層和柱軸壓比小于0.15者外，柱端考慮地震作用組合的彎矩設計值應按下列公式予以調(diào)整：（四級以及非抗震ηvV=1.0）9°度抗震設計的結(jié)構和一級框架結(jié)構尚應符合：第114頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四式中：ΣMc—節(jié)點上、下柱端截面逆時針或順時針方向組合彎矩設計值之和。上、下柱端的彎矩設計值，可按彈性分析的彎矩比例進行分配；ΣMb—節(jié)點左、右梁端截面逆時針或順時針方向組合彎矩設計值之和。當抗震等級為一級且節(jié)點左、右梁端均為負彎矩時，絕對值較小的彎矩應取零；ΣMbua—節(jié)點左、右梁端截面逆時針或順時針方向?qū)嵟涞恼孛媸軓澇休d力所對應的彎矩設計值之和?？筛鶕?jù)實配鋼筋面積和材料強度標準值并考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)計算；ηc—柱端剪力增大系數(shù)，一、二、三級分別取1.4、1.2、1.1。第115頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

對于一、二、三級框架結(jié)構的底層柱底截面的彎矩設計值，應分別采用考慮地震作用組合的彎矩值與增大系數(shù)1.5、1.25、1.15的乘積。第116頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

根據(jù)“強剪弱彎”的設計原則，要使柱端塑性鉸區(qū)的抗剪承載力大于抗彎承載力。柱端截面組合剪力設計值（一、二、三級）調(diào)整如下，用此值進行柱端箍筋加密區(qū)的箍筋設計。四級柱以及一、二、三級的非加密區(qū)ηvb=1.0）（2）剪力調(diào)整第117頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四式中：Mtc、Mbc—分別為柱上下端逆時針或順時針方向截面組合的彎矩設計值；Mtcua、Mbcua—分別為柱上下端逆時針或順時針方向?qū)嵟涞恼孛媸軓澇休d力所對應的彎矩值；ηvc—柱端剪力增大系數(shù)，一、二、三級分別取1.4、1.2、1.1；Hn—柱的凈跨。

9°度抗震設計的結(jié)構和一級框架結(jié)構尚應符合：第118頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

抗震設計時，框架角柱按雙向偏壓構件進行正截面承載力設計。M、V按上述調(diào)整后再乘以不小于1.1的增大系數(shù)。第119頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四無地震組合：

有地震組合：

4.柱截面尺寸限制式中：Mc、Vc—柱端截面未調(diào)整的組合彎矩計算值，取上下端的較大值；柱端截面未調(diào)整的組合彎矩計算值對應的組合剪力值；

λ—框架柱的剪跨比，當反彎點位于柱高中部，取

λ=Mc/（Vch0）=Hn/2h0。第120頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

按鋼筋混凝土基本構件進行計算；有地震參與的組合正、斜截面設計時，截面抗力應除以構件抗震承載力調(diào)整系數(shù)γRE

0.8，軸壓比小于0.15的柱取0.75。5.柱截面配筋計算第121頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

框架柱的構造1、柱截面尺寸宜符合：（1）矩形邊長不宜小于300mm,圓柱截面截面直徑不宜小于350mm。（2）截面高寬比不宜大于3，剪跨比宜大于2，抗震設計時軸壓比不宜超過《高規(guī)》表6.4.2中的限制。2、抗震設計時，柱全部縱向鋼筋的配筋率不應小于《高規(guī)》表6.4.3—1中的規(guī)定，且每側(cè)縱筋配筋率不應小于0.2%。3、柱縱向鋼筋應符合：（1）柱全部縱向鋼筋的配筋率，抗震設計時不應大于5%；非抗震設計不宜大于5%，不應大于6%。（2）縱筋間距均不應小于50mm。（3）以及且剪跨比不大于2的柱其單側(cè)縱筋受拉鋼筋的配筋率不宜大于1.2%。第122頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四第123頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四4、抗震設計時，（1）柱端箍筋加密區(qū)箍筋最大間距和最小直徑符合《高規(guī)》表6.4.3.—2。（2）二級框架柱箍筋直徑不小于10mm、肢距不大于200mm時除柱根外最大間距應允許采用150mm；三級框架柱截面不大于400mm時箍筋最小直徑允許采用6mm。（3）剪跨比不大于2的柱箍筋間距不應大于100mm，一級時尚不應大于6倍的縱筋鋼筋直徑。（4）體積配箍率應符合ρv≥λvfc/fyv，且一~四級分別不應小于0.8%、0.6%、0.4%、0.4%。第124頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四第125頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四返回5、加密區(qū)長度取值：（1）底層柱上端幾其它各層柱的兩端柱截面長邊尺寸、柱凈高1/6和500mm三者最大值；（2）底層柱剛性地面上下各500mm的范圍；（3）底層柱柱根以上1/3柱凈高；（4）全長加密：一、二級框架角柱；需要提高變形能力的柱；剪跨比不大于2的柱和因填充墻等形成的柱凈高與截面高度之比不大于4的柱。6、柱箍筋應符合：（1）加密區(qū)箍筋肢距，一級，不宜大于200mm；二、三級，不宜大于250mm和20d較大值；四級，不宜大于300mm。每隔一根縱筋宜在兩個方向有箍筋約束。（2）非加密區(qū)，一、二級，不應大于10D；三、四級，不應大于15D，且體積配箍率、不宜小于加密區(qū)的一半，間距不應大于加密區(qū)的2倍。第126頁，共138頁，2023年，2月20日，星期四

在豎向、地震作用下，節(jié)點區(qū)受力復雜，承受梁