第8章 框架结构

1、第8章 框架结构 8.1 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置 8.2 8.2 多层框架结构房屋的荷载多层框架结构房屋的荷载 8.3 8.3 竖向荷载作用下框架结构内力分析的竖向荷载作用下框架结构内力分析的 近似方法近似方法 8.48.4水平荷载作用下框架结构内力和侧移的水平荷载作用下框架结构内力和侧移的 近似计算近似计算 8.5 8.5 荷载效应组合原则和构件设计荷载效应组合原则和构件设计 高层的定义高层的定义 我国：我国：高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程 （JGJ32010）规定：）规定：10层和层和10层以上或层以上或 高度大于高度大于28m的住宅建筑和房屋高

2、度大于的住宅建筑和房屋高度大于 24m的其他民用建筑定义为高层建筑。的其他民用建筑定义为高层建筑。 计算理论及手段更加先进、结构布置更加计算理论及手段更加先进、结构布置更加 合理、高强度高性能的混凝土及钢筋的大合理、高强度高性能的混凝土及钢筋的大 量采用、未来钢筋混凝土结构可能建造到量采用、未来钢筋混凝土结构可能建造到 100层以上。层以上。 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置 由由梁、柱、基础梁、柱、基础这三种构件形成的承重结构，称为框这三种构件形成的承重结构，称为框 架结构。架结构。 竖向承重结构全有框架所组成的房屋结构体系，称为竖向承重结构全有框架所组成的房屋结构体系，称为 框

3、架体系。框架之间有框架体系。框架之间有连系梁连系梁及及楼面结构楼面结构连成整体。连成整体。 框架体系常用于高度不超过框架体系常用于高度不超过50m50m的房屋中的房屋中 。 框架结构是多层房屋的主要结构形式，也是高层建筑框架结构是多层房屋的主要结构形式，也是高层建筑 的基本结构单元。的基本结构单元。 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置 一、框架结构体系一、框架结构体系 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置 1 1、框架结构种类 按所用材料：按所用材料： 混凝土框架结构混凝土框架结构 钢框架结构钢框架结构 组合框架结构（钢骨混凝土、钢管混凝土）组合框架结构（钢骨混凝土、钢管混凝

4、土） 按施工方法：按施工方法： 整体式框架（混凝土框架而言）整体式框架（混凝土框架而言） 装配式框架装配式框架 装配整体式框架（混凝土框架而言）装配整体式框架（混凝土框架而言） 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置 装配式混凝土框架 预制长预制长柱柱 预制主梁预制主梁 预制槽形预制槽形板板 预制卡预制卡板板 装配整体式混凝土框架 预制短预制短柱柱 迭合迭合梁梁 装配整体式混凝土框架 装配整体式混凝土框架 预制长预制长柱柱 钢框架铰接 连接角钢连接角钢 柱柱 梁梁 1 1 11 钢框架刚接 T形连接件形连接件 框架结构由梁、柱、节点及基础连结而成。梁柱一般为刚接，框架结构由梁、柱、节点及

5、基础连结而成。梁柱一般为刚接， 有时为了方便施工也有做成铰接或半铰接（半刚接的）。有时为了方便施工也有做成铰接或半铰接（半刚接的）。 2、框架结构组成 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置 3、框架结构布置 梁跨：梁跨：4.57.0m柱距：柱距：3.37.2m 层高：层高：2.84.2m 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置 （1）水平布置）水平布置 1）柱网布置）柱网布置 典型的柱网有内廊式、等跨式和不等跨式。典型的柱网有内廊式、等跨式和不等跨式。 内廊式内廊式 等跨式等跨式 满足建筑功能的要求；满足建筑功能的要求； 原则：原则： 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置

6、 结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避 免缺梁抽柱）免缺梁抽柱） 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置 方便施工方便施工 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置 2 2）承重（竖向荷载）框架的布置）承重（竖向荷载）框架的布置 横向框架承重方案横向框架承重方案 纵向布置连系梁。横向抗侧纵向布置连系梁。横向抗侧 刚度大。有利采光和通风。刚度大。有利采光和通风。 纵向框架承重方案纵向框架承重方案 横向布置连系梁。横向抗侧刚横向布置连系梁。横向抗侧刚 度小。有利获得较高净空。度小。有利获得较高净空。 8.1 框架结构体系及布置框架结构体

7、系及布置 纵横向框架承重方案纵横向框架承重方案 两个方向均有较好的抗侧刚度。两个方向均有较好的抗侧刚度。 框架承重方案与楼盖布置有关框架承重方案与楼盖布置有关 单向板楼盖单向板楼盖双向板楼盖双向板楼盖 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置 等效梁 等效梁 无梁楼盖无梁楼盖 密肋楼盖密肋楼盖 板柱结构 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置 （2）竖向布置）竖向布置 规则框架规则框架内收内收外挑外挑 复式框架复式框架 缺梁缺梁 抽柱抽柱 错层错层 8.1 框架结构体系及布置框架结构体系及布置 二、变形缝的设置 变形缝有三种：伸缩缝、沉降缝、防震缝。 1、沉降缝 沉降缝是为了避免地基

8、不均匀沉降在房屋构件中 引起裂缝而设置的，当房屋因上部荷载不同或因地 基存在差异而有可能产生过大的不均匀沉降时，应 社沉降缝将建筑物从基础至屋顶全部分开，使得各 部分能够自由沉降，不致在结构中引起过大内力， 避免混凝土构件出现裂缝。 如上部荷载差异较大，或地基土的物理力学指标相 差较大，则应设沉降缝。沉降缝可利用挑梁或搭置 预制板、预制梁等方式作成。沉降缝宽不小于50 mm。 二、变形缝的设置 2、伸缩缝 伸缩缝是为了避免温度应力和砼收缩应力使房屋产生 裂缝而设置的，伸缩缝宽度不小于50 mm。 3、防震缝 当建筑平面形状不规则，竖向高度、刚度、质量差 异较大时，在地震作用下会产生扭转振动加重

9、房屋的 破坏，或在薄弱部位产生应力集中导致过大变形。为 避免上述现象发生，应设防震缝，缝宽不小于70 mm。 注：上述三缝在进行布置时，应综合考虑，多缝合一， 尽量减少缝数，以方便施工、降低造价、增加整体性。 伸缩缝和防震缝只需将基础以上的房屋分开，而沉降 缝必须将基础也分开。 二、变形缝的设置 防震缝最小宽度防震缝最小宽度 （ mm） 柱截面柱截面 实腹式（矩形、箱形、圆形、实腹式（矩形、箱形、圆形、I I形、形、H H形、形、L L形、形、T T形、形、 十字形等）十字形等） 格构式格构式 （对钢结构而言）（对钢结构而言） 梁截面梁截面 实腹式（矩形、箱形、实腹式（矩形、箱形、T T形、倒

10、形、倒 L L形、形、I I形、形、H H形、花形、花 篮梁等）篮梁等） 格构式格构式 （对钢结构而言）（对钢结构而言） 三、框架梁、柱截面三、框架梁、柱截面 1 1、框架梁、柱截面形式、框架梁、柱截面形式 矩形梁矩形梁 箱形梁箱形梁 倒倒L形梁形梁 T形梁形梁 花篮梁花篮梁 混凝土梁形式 三、框架梁、柱截面三、框架梁、柱截面 2 2、框架梁、柱截面、框架梁、柱截面 尺寸的取定尺寸的取定 三、框架梁、柱截面三、框架梁、柱截面 （1 1）混凝土梁）混凝土梁 梁高梁高h取取l )12/18/1 ( 梁宽取梁宽取 h)3/12/1 ( 取取 c NN)4 . 12 . 1 (，按轴压构件估算截面积，

11、按轴压构件估算截面积 c A 抗震设计时，取抗震设计时，取 c NN)2 . 11 . 1 ( 要求满足：要求满足： 7 . 0 8 . 0 9 . 0 cc fA N （抗震等级三级）（抗震等级三级） （抗震等级二级）（抗震等级二级） （抗震等级一级）（抗震等级一级） （2）混凝土柱）混凝土柱 根据柱的负荷面积，估算柱在竖向荷载下的根据柱的负荷面积，估算柱在竖向荷载下的 轴力轴力Nc 一般为方形或矩形。 柱的长边尺寸h 可近似取底层柱高的1/151/20。 短边尺寸b按 (12/3)h选用. 梁：假定惯性矩沿梁长不变，考虑楼板的作用。梁：假定惯性矩沿梁长不变，考虑楼板的作用。 钢筋砼梁钢筋砼

12、梁 整体式楼盖整体式楼盖 中框架中框架 0 2EIEI 边框架边框架 0 5 . 1 EIEI 装配整体式楼盖装配整体式楼盖 中框架中框架 0 5 . 1 EIEI 边框架边框架 0 2 . 1 EIEI 装配式楼盖装配式楼盖 0 0 . 1 EIEI 0 I 不不考虑楼板影响时梁的惯性矩。考虑楼板影响时梁的惯性矩。 3、梁截面惯性矩、梁截面惯性矩 1.计算单元的确定计算单元的确定 框架结构是一个空间受力体系，如图 (a)所示。为方便起 见，常是将一个较规则的空间框架分解为一组横向平面框架和 一组纵向平面框架，如图 (b)所示，框架即为一个计算单元， 一般以柱距中线来划分，如图 (a)所示阴影

13、范围。该平面框架 承受计算单元内的水平荷载,是否有竖向荷载作用，取决于楼 盖结构的布置方式。 四、框架计算简图四、框架计算简图 2、跨度与层高的确定、跨度与层高的确定 在计算简图中，杆件用其轴线来表示； 框架梁的跨度取柱子的轴线之间的距离，当上下层柱 截面尺寸变化时，一般以最小截面的形心线来确定。 框架的层高即框架柱的计算高度应为各横梁形心线 之距，当各层梁截面尺寸相同时也可取相应的建筑 层高，但底层的层高取基础顶面至二层楼板顶面之 间的距离。 节点的简化节点的简化 对现浇式框架和装配整体式框架，梁与柱的连接点可 处理为刚结点 四、框架计算简图四、框架计算简图 3、计算简图 就承受竖向荷载而言

14、，当横向（纵向）框架承重，且在截取横向（纵向）框架计就承受竖向荷载而言，当横向（纵向）框架承重，且在截取横向（纵向）框架计 算时，全部竖向荷载由横向（纵向）框架承担，不考虑纵向（横向）框架的作用。算时，全部竖向荷载由横向（纵向）框架承担，不考虑纵向（横向）框架的作用。 当纵、横向框架混合承重时，应根据结构的不同特点进行分析，并对竖向荷载按当纵、横向框架混合承重时，应根据结构的不同特点进行分析，并对竖向荷载按 楼盖的实际支承情况进行传递，这时竖向荷载通常由纵、横向框架共用承担。楼盖的实际支承情况进行传递，这时竖向荷载通常由纵、横向框架共用承担。 框架结构计算简图框架结构计算简图 在框架结构的计算

15、简图中，梁、柱用其轴线表示，梁与柱之间的连接在框架结构的计算简图中，梁、柱用其轴线表示，梁与柱之间的连接 用节点（用节点（beam-column joints）表示，梁或柱的长度用节点间的距离表示，）表示，梁或柱的长度用节点间的距离表示， 由图可见，框架柱轴线之间的距离即为框架梁的计算跨度；框架柱的计算由图可见，框架柱轴线之间的距离即为框架梁的计算跨度；框架柱的计算 高度应为各横梁形心轴线间的距离，当各层梁截面尺寸相同时，除底层外，高度应为各横梁形心轴线间的距离，当各层梁截面尺寸相同时，除底层外， 柱的计算高度即为各层层高。对于梁、柱、板均为现浇的情况，梁截面的柱的计算高度即为各层层高。对于梁

16、、柱、板均为现浇的情况，梁截面的 形心线可近似取至板底。对于底层柱的下端，一般取至基础顶面；当设有形心线可近似取至板底。对于底层柱的下端，一般取至基础顶面；当设有 整体刚度很大的地下室；且地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上部结整体刚度很大的地下室；且地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上部结 构楼层侧向刚度的构楼层侧向刚度的2倍时，可取至地下室结构的顶板处。倍时，可取至地下室结构的顶板处。 3、计算简图 在实际工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度变化。当上层柱截在实际工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度变化。当上层柱截 面尺寸减小但其形心轴仍与下层柱的形心轴重合时，其计算简图与各层柱面尺寸

17、减小但其形心轴仍与下层柱的形心轴重合时，其计算简图与各层柱 截面不变时的相同。当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴也不重合时，一截面不变时的相同。当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴也不重合时，一 般采取近似方法，即将顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线，但是必须注般采取近似方法，即将顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线，但是必须注 意，在框架结构的内力和变形分析中，各层梁的计算跨度及线刚度仍应按意，在框架结构的内力和变形分析中，各层梁的计算跨度及线刚度仍应按 实际情况取；另外，尚应考虑上、下层柱轴线不重合，由上层柱传来的轴实际情况取；另外，尚应考虑上、下层柱轴线不重合，由上层柱传来的轴 力在变截面处所产生的

18、力矩。此力矩应视为外荷载，与其他竖向荷载一起力在变截面处所产生的力矩。此力矩应视为外荷载，与其他竖向荷载一起 进行框架内力分析。进行框架内力分析。 3、计算简图 变截面柱框架结构的计算简图变截面柱框架结构的计算简图 3、计算简图 8.2 8.2 多层框架结构房屋的荷载多层框架结构房屋的荷载 一、竖向荷载一、竖向荷载 永久荷载：自重，按结构构件的几何尺寸和材料自重计算永久荷载：自重，按结构构件的几何尺寸和材料自重计算 屋面活荷载：不上人时取屋面活荷载：不上人时取0.5kN/m，上人时取，上人时取2.0kN/m 楼面活荷载：根据截面以上的层数乘以活荷载的折减系数楼面活荷载：根据截面以上的层数乘以活

19、荷载的折减系数 8.2 8.2 多层框架结构房屋的荷载多层框架结构房屋的荷载 二、水平荷载二、水平荷载 风荷载风荷载当计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值仍按式当计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值仍按式 地震作用地震作用 水平荷载简化为节点荷载水平荷载简化为节点荷载 0 ww zszk 一、竖向荷载下的分层法一、竖向荷载下的分层法 1 1、基本假定、基本假定 1）框架没有侧移；）框架没有侧移； 2）每一层框架梁上的竖向荷载只）每一层框架梁上的竖向荷载只对本层的梁对本层的梁 及与本层梁相连的框架柱及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，产生弯矩和剪力， 忽略对其它各层

20、梁、柱的影响。忽略对其它各层梁、柱的影响。 i j kl mn MiMj 1/21/2 Mik Mjl Mlj Mki 8.3 竖向荷载作用下框架结构内力分析的近似方法竖向荷载作用下框架结构内力分析的近似方法 2、简化计算模型、简化计算模型 i i i i i i i i 0.9i 0.9i 0.9i 0.9i 0.9i 0.9i 0.9i 0.9i 刚度系数刚度系数 传递系数传递系数 两端固定两端固定 一端固定一一端固定一 端铰接端铰接 一端固定一一端固定一 端弹簧铰端弹簧铰 )41 (4ii)475. 0(3ii i 49 . 0 2/1 0 3/1 多层框架在各层竖向荷载同时作用下的内力

21、，多层框架在各层竖向荷载同时作用下的内力， 可以分解为一系列可以分解为一系列开口框架开口框架进行计算。进行计算。 除除底层柱子底层柱子外，其余各层柱的线刚度乘以外，其余各层柱的线刚度乘以0.9 的折减系数，弯矩传递系数取为的折减系数，弯矩传递系数取为1/3。 2、简化计算模型、简化计算模型 2、简化计算模型、简化计算模型 3、计算方法、计算方法 1）用弯矩分配法计算各开口框架的内力；）用弯矩分配法计算各开口框架的内力； 2）开口框架梁的内力即为原框架相应层的内力；开口框架梁的内力即为原框架相应层的内力； 4）内力叠加后对于不平衡弯矩较大的节点，内力叠加后对于不平衡弯矩较大的节点， 可再作一次分

22、配，但不传递。可再作一次分配，但不传递。 （1）梁柱弯距）梁柱弯距 3）原框架柱的内力需将相邻两个开口框架中相原框架柱的内力需将相邻两个开口框架中相 同柱号的内力叠加；同柱号的内力叠加； （2 2）梁剪力）梁剪力 l Mbr Mbl VblVbr q l MMql V l b r br b 2 l MMql V l b r bl b 2 （3 3）柱轴力）柱轴力 假定梁与柱铰接，于是柱轴力等于简支梁的假定梁与柱铰接，于是柱轴力等于简支梁的 支座反力。支座反力。 将节点的不平衡弯矩同时分配和传递，并以将节点的不平衡弯矩同时分配和传递，并以 二次分配为限。二次分配为限。 二、弯矩二次分配法二、弯矩

23、二次分配法 步骤：步骤： 计算每跨梁在竖向荷载下固端弯矩；计算每跨梁在竖向荷载下固端弯矩； 计算每节点的分配系数；计算每节点的分配系数； 将各节点不平衡弯矩同时进行分配并向远将各节点不平衡弯矩同时进行分配并向远 端传递，再在各节点分配一次，结束。端传递，再在各节点分配一次，结束。 一、一、水平荷载下的反弯点法水平荷载下的反弯点法 框架梁的线刚度相对框架柱的线刚度为无限大。框架梁的线刚度相对框架柱的线刚度为无限大。 1 1、基本、基本假定假定 若忽略柱子轴向变形，节点的转角为零。若忽略柱子轴向变形，节点的转角为零。 8.4水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算水平荷载作用下框架结构内力和侧移

24、的近似计算 3.2 .3 反弯点法反弯点法 A B A B h uAB MAB MBA 反弯点反弯点 根据转角位移根据转角位移 方程方程： h u iM h u iM AB BA AB AB 6 6 在工程设计中，底层柱的反弯点取为距基础顶在工程设计中，底层柱的反弯点取为距基础顶 面面2/3柱高处；其余各层柱的反弯点取为柱高的柱高处；其余各层柱的反弯点取为柱高的 中点中点。 3.2 .3 反弯点法反弯点法 2、计算方法、计算方法 （1 1）求柱剪力）求柱剪力将框架在某一层的反弯点切开。将框架在某一层的反弯点切开。 Fn Fj Vj1Vjk Vjm Fn Fj F1 Vj1Vjk Vjm 1 j

25、 u jk u jm u i m k ik VV 1 平衡条件：平衡条件： 水平荷载在水平荷载在i i层产生层产生 的层间剪力。的层间剪力。 3.2 .3 反弯点法反弯点法 几何条件（忽略梁轴向变形）：几何条件（忽略梁轴向变形）： jjmjkjj uuuuu 21 D抗侧刚度，抗侧刚度， 如果杆件两端没有转角，杆件内的剪力为：如果杆件两端没有转角，杆件内的剪力为： AB BAAB AB u h i h MM V 2 12 2 12 h i D c ikikik uDV 物理条件物理条件 iiki m l il ik i m l il ik ik VV i i V D D V 11 根据平衡条件

26、、几何条件和物理条件，可求得根据平衡条件、几何条件和物理条件，可求得 为为i层层k柱的剪柱的剪 力分配系数；力分配系数； 3.2 .3 反弯点法反弯点法 逐层取脱离体，根据各层反弯点位置，可以求逐层取脱离体，根据各层反弯点位置，可以求 出柱上、下端的弯矩出柱上、下端的弯矩 3 3 2 1 11 1 11 h VM h VM k u k k d k 底层柱：底层柱： Vj1Vjk Vjm Vj1hj/2 Vj1hj/2 Vjkhj/2 Vjkhj/2 Vjmhj/2 Vjmhj/2 2 i ik u ik d ik h VMM其余层柱：其余层柱： (2)(2)求柱端弯矩求柱端弯矩 (3)(3)求

27、梁端弯矩求梁端弯矩 Mcd Mcu Mbr Mbl )( )( d c u c r b l b r b r b d c u c r b l b l b l b MM ii i M MM ii i M d c u c r b l b MMMM r b l b r b l b iiMM4:4: 3.2 .3 反弯点法反弯点法 VlbnVrbn Nnk Nnk Nn-1,k Vlb,n-1Vrb,n-1 (5)(5)求柱轴力求柱轴力 从上到下利用节点竖向力从上到下利用节点竖向力 平衡条件。第平衡条件。第i层第层第k根柱根柱 轴力为：轴力为： l Vb Mbr Mbl Vb (4)(4)求梁端剪力求梁

28、端剪力 l MM VV r b l b r b l b n i r ib l ibik VVN 在各层反弯在各层反弯 点处切开点处切开 柱反弯点柱反弯点 处的剪力处的剪力 剪力分配剪力分配 柱端弯柱端弯 矩矩 ) 3 2 3 ( 2 iii ik hhh V、 梁端梁端 弯矩弯矩 节点力矩平衡节点力矩平衡 梁端梁端 剪力剪力 l MM V r b l b b 柱轴力柱轴力 节点竖向力平衡节点竖向力平衡 计算步骤计算步骤 二、二、改进反弯点法（改进反弯点法（D D值法）值法） 各层柱的反弯点位置是一个定值。各层柱的反弯点位置是一个定值。 反弯点法的缺点反弯点法的缺点 各柱的抗侧刚度只与柱本身有关

29、，没各柱的抗侧刚度只与柱本身有关，没 有考虑转角。有考虑转角。 对于两端同时存在转角位移和相对线位移的杆对于两端同时存在转角位移和相对线位移的杆 件，其转角位移方程为：件，其转角位移方程为： h u iiiM h u iiiM ABBA BAAB 624 624 反弯点位置与反弯点位置与 有关；有关； 柱的抗侧刚度也与柱的抗侧刚度也与 有关。有关。 BA 、 BA 、 可见，可见， 1、柱侧移刚度的修正、柱侧移刚度的修正 B A C D E F G H ic ic ic i1i2 i3i4 hj 柱柱AB两端节点及上下、左右相邻节点的转两端节点及上下、左右相邻节点的转 角全等于角全等于 ； 柱

30、柱AB及与其上下相邻柱的弦转角均为及与其上下相邻柱的弦转角均为 ； 柱柱AB及与其上下相邻柱的线刚度均为及与其上下相邻柱的线刚度均为 。 假定：假定： j j h u c i uuj j A A B B C C D D E E F F G G H hj )(6 )(6 )(6 )(6624 cBD cAC cBA ccccAB iM iM iM iiiiM 4 3 2 111 6 6 6 624 iM iM iM iiiM AG AE BH BF 0 0 BDBHBABF ACAGABAE MMMM MMMM 012)2(6 012)2(6 21 43 cc cc iiii iiii Kiii

31、ii i c c 2 2 4 4 4321 c i iiii K 2 4321 其中：其中： 0 A M0 B M 反映了梁柱线刚度比对柱抗侧刚度的影响，它是小反映了梁柱线刚度比对柱抗侧刚度的影响，它是小 于于1的一个系数。当的一个系数。当 时，时， ，即为反弯点法采，即为反弯点法采 用的抗侧刚度。用的抗侧刚度。 柱柱AB剪力剪力 )( 12 j c j BAAB AB h i h MM V j j c j j j c j c AB u h i K K h u h i Kh i V 2 12 ) 2 22 ( 12 ) 2 2 ( 12 3 12 i c i AB AB h i u V D 柱

32、柱AB抗侧刚度抗侧刚度 K K 2 1K K 2 2 2、柱的反弯点位置、柱的反弯点位置 假定：假定： 1）同层各节点的转角相等）同层各节点的转角相等； 2）横梁中点无竖向位移。横梁中点无竖向位移。 BA A MM M y 反反弯弯点点高高度度系系数数： cBcAcB cBcAcA iiiM iiiM 642 624 由转角位移方程：由转角位移方程： BcAcBA iiMM22 yh Vj MB MA ic B A Vj n ji i j BAc FV hV i y j , 2 1 2 Vh iM BAcA hVMMAB jBA 柱柱平平衡衡：由由 点点。靠靠近近 ，中中点点； 下下转转角角柱

33、柱反反弯弯点点位位置置取取决决于于上上 Ayh BA BA , 各柱的反弯点高度与该柱上下端的各柱的反弯点高度与该柱上下端的转角比值转角比值 有关。有关。 影响转角的因素：影响转角的因素： 4）上下层层高变化。）上下层层高变化。 1）层数；）层数； 2）柱子所在层次；柱子所在层次； 3）梁柱线刚度比；）梁柱线刚度比； 按图示计算简图可求出各层按图示计算简图可求出各层 柱的反弯点高度柱的反弯点高度 ，称为，称为标标 准反弯点高度准反弯点高度。 （1 1）标准反弯点高度）标准反弯点高度 ic h ic ic ic ic h h h h y0h i2 i2 i2 i2 i2 假定梁的线刚度、柱的线刚

34、假定梁的线刚度、柱的线刚 度和层高沿框架高度不变度和层高沿框架高度不变; ; hy0 梁柱线刚度比及层数、层次的影响。梁柱线刚度比及层数、层次的影响。 ic h ic ic ic ic h h h h i2 i2 i2 i4 i4 (y0 + y1)h （2 2）上下层线刚度比对反弯点的影响）上下层线刚度比对反弯点的影响 当某层柱的上下横梁刚当某层柱的上下横梁刚 度不同时，反弯点不同度不同时，反弯点不同 于标准反弯点，修正值于标准反弯点，修正值 用用 表示。表示。hy1 ic i2 h i2 i2 i2 ic ic ic ic h h 2h i2 2h (y0 + y2)h ic i2 h i

35、2 i2 i2 ic ic ic ic 3h h h i2 3h (y0 + y3)h （3 3）层高变化对反弯点高度的影响）层高变化对反弯点高度的影响 下层层高变化，下层层高变化， 反弯点高度的变化反弯点高度的变化 值用值用 表示；表示；hy3 上层层高变化，上层层高变化， 反弯点高度的变化反弯点高度的变化 值用值用 表示；表示；hy2 顶层柱没有顶层柱没有 修正值；修正值；hy2底层柱没有底层柱没有 修正值。修正值。hy3 经过各项修正后，柱反弯点高度：经过各项修正后，柱反弯点高度： hyyyyyh)( 3210 2、柱的反弯点位置、柱的反弯点位置 三、框架结构侧移的近似计算三、框架结构侧

36、移的近似计算 u1 uj uN 梁柱弯曲变形引起的侧移梁柱弯曲变形引起的侧移柱轴向变形引起的侧移柱轴向变形引起的侧移 框架结构在水平荷载下回产生侧移，侧移过大会导致填充框架结构在水平荷载下回产生侧移，侧移过大会导致填充 墙开裂，内外墙饰面脱落，影响使用。侧移控制包括：控墙开裂，内外墙饰面脱落，影响使用。侧移控制包括：控 制顶层最大侧移；控制层间相对侧移。制顶层最大侧移；控制层间相对侧移。 均均引引起起柱柱侧侧移移、在在均均布布荷荷载载下下，VM 作用下：作用下：M y z q a) ) 弯曲型变形弯曲型变形 z b) ) 剪切型变形剪切型变形 y z q z 凹函数；凹函数；, 0 46 24

37、 43222 M M y zzHzH EI q y 作用下：作用下：V 凸函数。凸函数。, 0 2 2 N V y zHz GA uq y 1、梁、柱弯曲变形引起的侧移、梁、柱弯曲变形引起的侧移 n i i 1 m k ik i ik ik i D V D V 1 顶点侧移：顶点侧移： 层间侧移：层间侧移： 整个结构的变形曲线类似悬臂构件剪切变整个结构的变形曲线类似悬臂构件剪切变 形引起的位移曲线，故称为形引起的位移曲线，故称为“剪切型剪切型”。 2 2、柱轴向变形引起的侧移、柱轴向变形引起的侧移 j H N j dz EA NN u 0 1 B M N 近似取外侧柱轴力为：近似取外侧柱轴力为

38、： 3.2.5 侧移计算侧移计算 z高度处高度处 H z zydyyqZM zHZM )()()( )(1)( 1 z H )(zq 1 B H-z )(zq NN 1 y dy y-z j H N j dz EAB MM u 0 2 1 （倒三角分布荷载）（倒三角分布荷载） （均匀分布荷载）（均匀分布荷载） 顶点集中荷载）顶点集中荷载） 2 3 0 2 3 0 2 3 0 30 11 4 1 ( 3 2 EAB HV EAB HV EAB HV u N n 是水平外荷载在框架底面产生的总剪力。是水平外荷载在框架底面产生的总剪力。 0 V 对于高度对于高度不大于不大于50m或高宽比或高宽比H/

39、B4的钢的钢 筋混凝土框架办公楼，柱轴向变形引起的顶点筋混凝土框架办公楼，柱轴向变形引起的顶点 位移越占框架梁柱弯曲变形引起的顶点侧移的位移越占框架梁柱弯曲变形引起的顶点侧移的 5%11%。 在风荷载标准值作用下，房屋侧移应满足下列要求。在风荷载标准值作用下，房屋侧移应满足下列要求。 3、框架结构侧移控制、框架结构侧移控制 650 H （1）顶点总侧移）顶点总侧移 1）采用轻质隔墙时）采用轻质隔墙时 2）采用砌体填充时）采用砌体填充时 550 H 在风荷载标准值作用下，房屋侧移应满足下列要求。在风荷载标准值作用下，房屋侧移应满足下列要求。 3、框架结构侧移控制、框架结构侧移控制 550 H （

40、2）层间相对侧移）层间相对侧移 1）采用轻质隔墙时）采用轻质隔墙时 2）采用砌体填充时）采用砌体填充时 450 H 8.5 荷载效应组合原则和构件设计荷载效应组合原则和构件设计 一、荷载效应组合 二、构件截面设计 三、框架结构的构造要求 一、荷载效应组合一、荷载效应组合 1、控制截面及最不利内力、控制截面及最不利内力 框架柱控制截面最不利内力组合一般有以下几种：框架柱控制截面最不利内力组合一般有以下几种： （1）|M|max及相应的及相应的N和和V； （2）|N|max及相应的及相应的M和和V； （3）Nmin及相应的及相应的M和和V； （4）|V|max及相应的及相应的N。 这四组内力组合的

41、前三组用来计算柱正截面受压承载力，以确定纵向这四组内力组合的前三组用来计算柱正截面受压承载力，以确定纵向 受力钢筋数量；第四组用以计算斜截面受剪承载力，以确定箍筋数量。受力钢筋数量；第四组用以计算斜截面受剪承载力，以确定箍筋数量。 梁端的控制截面梁端的控制截面 2、荷载的不利布置、荷载的不利布置 框架杆件的变形曲线框架杆件的变形曲线 活荷载最不利荷载布置法活荷载最不利荷载布置法 （1）逐跨布置法（）逐跨布置法（2）最不利位置法）最不利位置法 （3）满布法（）满布法（4）水平荷载）水平荷载 对于高层框架结构，荷载效应组合的设计值应按下式确定：对于高层框架结构，荷载效应组合的设计值应按下式确定：

42、3、荷载效应组合、荷载效应组合 WQ, 分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数，分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数， 当永久荷载效应起控制作用时应分别取当永久荷载效应起控制作用时应分别取0.70.7和和0.00.0；当可变荷载；当可变荷载 效应起控制作用时应分效应起控制作用时应分别取别取1.01.0和和0.60.6或或0.70.7和和1.01.0。 1、框架梁、框架梁 二、构件截面设计二、构件截面设计 为了避免梁支座处抵抗负弯矩的钢筋过分拥挤，以及为了避免梁支座处抵抗负弯矩的钢筋过分拥挤，以及 在抗震结构中形成梁铰破坏机构增加结构的延性，可以在抗震结构中形成梁铰破坏机构增加结构

43、的延性，可以 考虑框架梁端塑性变形内力重分布，对竖向荷载作用下考虑框架梁端塑性变形内力重分布，对竖向荷载作用下 梁端负弯矩进行调幅。对现浇框架梁，梁端负弯矩调幅梁端负弯矩进行调幅。对现浇框架梁，梁端负弯矩调幅 系数可取系数可取0.80.9；对于装配整体式框架梁，由于梁柱节；对于装配整体式框架梁，由于梁柱节 点处钢筋焊接、锚固、接缝不密实等原因，受力后节点点处钢筋焊接、锚固、接缝不密实等原因，受力后节点 各杆件产生相对角变，其节点的整体性不如现浇框架，各杆件产生相对角变，其节点的整体性不如现浇框架， 故其梁端负弯矩调幅系数可取故其梁端负弯矩调幅系数可取0.70.8。 框架梁端截面负弯矩调幅后，梁

44、跨中截面弯矩应按框架梁端截面负弯矩调幅后，梁跨中截面弯矩应按 平衡条件相应增大。截面设计时，框架梁跨中截面正弯平衡条件相应增大。截面设计时，框架梁跨中截面正弯 矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中 截面弯矩设计值的截面弯矩设计值的50%50%。 应先对竖向荷载作用下的框架梁弯矩进行调幅，应先对竖向荷载作用下的框架梁弯矩进行调幅， 再与水平荷载产生的框架梁弯矩进行组合。再与水平荷载产生的框架梁弯矩进行组合。 1、框架梁、框架梁 2、框架柱、框架柱 柱截面最不利内力的选取柱截面最不利内力的选取 框架柱的计算长度框架柱的计算长度l0 Hl

45、l )(15. 01 u0 Hl)2 . 02( min0 柱的配筋计算中，需要确定柱的计算长度柱的配筋计算中，需要确定柱的计算长度l0。混凝土结构设混凝土结构设 计规范计规范规定，规定，l0可按下列规定确定：可按下列规定确定： 1）一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，各层柱的计算长度）一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，各层柱的计算长度l0 按表按表4.5.1取用。取用。 2）当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的）当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上时，以上时， 框架柱的计算长度框架柱的计算长度l0可按下列两个公式计算，并取其中的较小值：可按下列两个公式计算，并取其中的

46、较小值： 三、三、 框架结构的构造要求框架结构的构造要求 、框架梁、框架梁 （1）梁纵向钢筋的构造要求）梁纵向钢筋的构造要求 梁纵向受拉钢筋的数量除按计算确定外，还必须考虑温度、收缩应力梁纵向受拉钢筋的数量除按计算确定外，还必须考虑温度、收缩应力 所需要的钢筋数量，以防止梁发生脆性破坏和控制裂缝宽度。纵向受拉钢所需要的钢筋数量，以防止梁发生脆性破坏和控制裂缝宽度。纵向受拉钢 筋的最小配筋百分率和最大配筋率要求。沿梁全长顶面和底面应至少各配筋的最小配筋百分率和最大配筋率要求。沿梁全长顶面和底面应至少各配 置两根纵向钢筋，钢筋的直径不应小于置两根纵向钢筋，钢筋的直径不应小于12mm。框架梁的纵向钢筋不应与。框架梁的纵向钢筋不应与 箍筋、拉筋及预埋件等焊接。箍筋、拉筋及预埋件等焊接。 （2）梁箍筋的构造要求）梁箍筋的构造要求 应沿框架梁全长设置箍筋。箍筋的直径、间距及配筋率等要求与一般梁应沿框架梁全长设置箍筋。箍筋的直径、间距及配筋率等要求与一般梁 的相同的相同。 、 框架柱框架柱 柱箍筋形式示例柱箍筋形式示例 、梁柱节点、梁柱节点 （1）现浇