毕业设计指导--框架结构

1、框架结构抗震设计目标 三水准设防目标具有 足够的强度足够的刚度足够的延性（耗能能力）体型简单、对称、规则概念设计（方案设计）合理设置防震缝合理设置防震缝合理设置防震缝合理设置防震缝现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m）1 房屋高度指室外地面至檐口获屋面顶板的高度（不计局部突出）2 框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构3 部分框支抗震墙结构指首层或底部两层框支抗震墙结构4 超过表内高度的房屋，应进行专门研究，采取必要的加强措施5 平面和竖向均不规则或IV类场地的结构，适用最大高度应适当降低（20%）back1）结构竖向承重体系）结构竖向承重体系 纵向框

2、架承重、纵向框架承重、 横向框架承重横向框架承重、 纵横双向框架承重纵横双向框架承重 柱网布置要简单规整贯通柱网布置要简单规整贯通 .结构选型与结构布置结构选型与结构布置 2）结构水平承重体系（楼屋面结构布置）结构水平承重体系（楼屋面结构布置） 现浇钢筋混凝土楼屋面：现浇钢筋混凝土楼屋面： 肋梁楼盖肋梁楼盖 （单向板、双向（单向板、双向板）板） 井式楼盖井式楼盖 （双向板）（双向板） 梁板布置要传力明确、简洁，美观经济梁板布置要传力明确、简洁，美观经济 （1）（）（2）cccccGhbfNnSwN21 柱轴压比的限值)01. 0(0 . 1)()4 . 12 . 1 (cyccsyccAfAf

3、AfAfNyccffNA01. 0)4 . 12 . 1 (）筋率（柱纵向钢筋的最小总配%WkGkQkQkEk0zszkzzz1脉动增大系数),(210ZoneTypeTf脉动影响系数),/,(ZoneTypeBHHf振型系数HHTypeHHfiiz/),(风压高度变化系数风荷载体型系数风振系数2/1jjikWjhhBPPWjhjhj+11G2GjGnG 0 3 5 15 50 80 场地覆盖层厚度（m）场地土类型500250140等等效效剪剪切切波波速速速速m/sniikjjQikjjQGG1j层永久荷载标准值组合值系数，一般取0.5可变荷载标准值p总重力荷载代表值GE=Gj1G2GjGnG

4、jniiiniiiGGT11212ikki1kkkDVnkmmkGV32311053.025.0BHT框架结构及框支结构查：框架结构及框支结构查：剪力墙结构查：剪力墙结构查：3103.003.0BHTnT10.005.01框架结构：框架结构：n框架结构层数框架结构层数水平地震影响系数最大值max9 .011TTgeqniiiniiiniiniiEkGGmHGaFFF11111111111EkniiiiiiFHGHGF1mHiHiFiFEkFnn1EknnFFniminiFFV 顶部附加地震作用 突出屋面小建筑物 适用条件Geq结构等效重力荷载代表值SDOF：Geq=G1MDOF： Geq=Su

5、m(Gi)*0.85mjjiiDD1mjjiieDVu1212jcjjkjkhiuVD niminiFFV弹性层间位移弹性层间位移角限值层高 huee 目的：防止倒塌或严重破坏目的：防止倒塌或严重破坏 薄弱层位置的确定：底层及薄弱层位置的确定：底层及屈服强度系数屈服强度系数 较小的楼层较小的楼层 表达式表达式弹塑性层间位移弹塑性层间位移角限值层高 huppeppuu弹性层间位移弹塑性层间位移增大系数yuyVV五、框架结构内力及变形验算五、框架结构内力及变形验算转动刚度转动刚度:使杆端产生单位转角需要施加的力矩，使杆端产生单位转角需要施加的力矩，与构件与构件的截面惯性矩和远端的支承情况有关。的截

6、面惯性矩和远端的支承情况有关。分配系数：某杆端转动刚度与该节点各杆转动刚度之和分配系数：某杆端转动刚度与该节点各杆转动刚度之和的比值的比值传递系数：当近端有转角时，远端与近端弯矩的比值。传递系数：当近端有转角时，远端与近端弯矩的比值。和远端的支承情况有关和远端的支承情况有关1 竖向荷载作用内力计算竖向荷载作用内力计算 （1）分层法）分层法 1.两个假定两个假定：在竖向荷载作用下在竖向荷载作用下无侧移框架进行分析无侧移框架进行分析（2 2）某一层框架梁上荷载只对本层梁及相连的柱产生弯矩和剪力某一层框架梁上荷载只对本层梁及相连的柱产生弯矩和剪力。 2.两点修正两点修正：（1） 除底层以外其他各层柱

7、的除底层以外其他各层柱的线刚度均乘以线刚度均乘以0.9的折减系数的折减系数；（2） 除底层除底层传递系数为传递系数为1/2外，其他各层柱弯矩传递系数取为外，其他各层柱弯矩传递系数取为1/3 。 3、内力叠加、内力叠加在求得各开口刚架内力以后，可将相邻两个开口框架中在求得各开口刚架内力以后，可将相邻两个开口框架中同层同柱同层同柱号柱内力叠加号柱内力叠加，作为原结构柱的内力。所得梁的内力，即为原框，作为原结构柱的内力。所得梁的内力，即为原框架结构中相应层次的梁的内力。架结构中相应层次的梁的内力。竖向荷载下的内力计算竖向荷载下的内力计算1. 计算竖向荷载，并标注在计算简图上；计算竖向荷载，并标注在计

8、算简图上；2.活荷载满布，梁跨中弯矩扩大活荷载满布，梁跨中弯矩扩大1.1-1.2倍；倍；3.活荷载、恒载分开计算，只计算标准值。活荷载、恒载分开计算，只计算标准值。恒荷载作用下的框架结构计算简图变为例图恒荷载作用下的框架结构计算简图变为例图9 9所示所示因为框架对称、荷载亦对称，中跨中点无转角，因为框架对称、荷载亦对称，中跨中点无转角，故仅需计算一半即可故仅需计算一半即可。计算中框架各杆件的相对线刚度比如例图计算中框架各杆件的相对线刚度比如例图1010所示。所示。（2）弯矩二次分配法（也可采用此法）弯矩二次分配法（也可采用此法）计算时，先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配，并计算时，先对各节点不

9、平衡弯矩进行第一次分配，并向远端传递（传递系数为向远端传递（传递系数为1/2），再将因传递弯矩而），再将因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，整个弯矩分产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，整个弯矩分配和传递过程即告结束，此方法为弯矩二次分配法。配和传递过程即告结束，此方法为弯矩二次分配法。 最后所得弯矩图见例图。最后所得弯矩图见例图。进而求得框架各梁、进而求得框架各梁、柱的剪力和轴力见柱的剪力和轴力见例图，柱轴力包括例图，柱轴力包括纵墙所传轴力及自纵墙所传轴力及自重。重。（2 2）活荷载作用下的内力计算）活荷载作用下的内力计算（我们设计时活荷载按满布荷载发算）（我们设计时活荷载按满布

10、荷载发算）受均布荷载框架梁，调幅后跨中弯矩满足：受均布荷载框架梁，调幅后跨中弯矩满足：AMBMBMAM200128ABCMMMMql0cM20001216CMMMql 竖向荷载作用下弯矩调幅竖向荷载作用下弯矩调幅现浇框架现浇框架=0.80.9装配整体式框架装配整体式框架=0.70.8 。考虑梁端弯矩调幅考虑梁端弯矩调幅，并将梁端点弯矩换并将梁端点弯矩换算至梁端柱边弯矩算至梁端柱边弯矩，以备内力组合时用以备内力组合时用（见例图）（见例图） （1）改进后柱的抗侧移刚度）改进后柱的抗侧移刚度D 柱的抗侧移刚度是柱上下端产生单位相对横柱的抗侧移刚度是柱上下端产生单位相对横向位移时柱所承受的剪力，即对于

11、框架结构中向位移时柱所承受的剪力，即对于框架结构中第第j层第层第k柱柱 212jcjjkjkhiuVD 然后各柱按抗侧刚度然后各柱按抗侧刚度D之比分担层间总剪力之比分担层间总剪力（2）修正后柱的反弯点高度（查表求）修正后柱的反弯点高度（查表求） （3）柱端及梁端弯矩）柱端及梁端弯矩 求得各柱所承受的剪力求得各柱所承受的剪力Vjk 、 反弯点高度反弯点高度以后，便可求得各柱以后，便可求得各柱的杆端弯矩的杆端弯矩 hyyyyyh)(3210 在求得柱端弯矩后，由节点弯矩平衡条件，即可求得梁端弯矩：在求得柱端弯矩后，由节点弯矩平衡条件，即可求得梁端弯矩： （4 4）梁内剪力、柱内轴向力）梁内剪力、柱

12、内轴向力以各个梁为脱离体，将梁的左右端弯矩之和除以该梁的跨长，以各个梁为脱离体，将梁的左右端弯矩之和除以该梁的跨长，便得便得梁内剪力梁内剪力。自上而下逐层叠加节点左右的梁端剪力，即可得到自上而下逐层叠加节点左右的梁端剪力，即可得到柱内轴向力柱内轴向力。 （3）风荷载作用下的内力计算）风荷载作用下的内力计算风荷载作用下的内力计算采用风荷载作用下的内力计算采用D D值法：值法： 求反弯点高度求反弯点高度 风荷载作用下的框架内力计算过程风荷载作用下的框架内力计算过程求得各柱的反弯点高度和杆端剪力后即可求出各杆端弯矩。求得各柱的反弯点高度和杆端剪力后即可求出各杆端弯矩。再根据节点平衡条件求得梁端弯矩再

13、根据节点平衡条件求得梁端弯矩并进而求出并进而求出各梁端剪力和各柱的轴力（见例图）各梁端剪力和各柱的轴力（见例图）。 地震作用下的框架内力计算过程地震作用下的框架内力计算过程kwwwvkEvEvhkEhEhEGGwCECECGCShkEhsECS hkEhsECS承载力极限状态验算表达式：承载力极限状态验算表达式：（一）无地震作用荷载效应组合（一）无地震作用荷载效应组合0SR（二）有地震作用荷载效应组合（二）有地震作用荷载效应组合0RERS梁柱弯剪强强剪剪弱弱弯弯1.4,1.2,1.11.3,1.2,1.1底层柱下端1.5,1.25,1.15角柱1.101.35，1.2强节点弱构件强节点弱构件节

14、点剪力弯剪1.3,1.2,1.1 1.4,1.2,1.1)()2(11sosyocREbahAfxhbxfMbfAfAfxcsysy1/ )(受压区高度：性内插法确定。介于两者之间时，按线时：当混凝土强度等级时：当混凝土强度等级94. 0800 . 15011CC)()2)()2(111sosyffofcocREbahAfhhhbbfxhbxfMsyffcsyAfhbfAf1sysyffcAfAfhbbbxf)(1受压区高度：)32. 5(/ )(GbnrblbVbVlMMV)33. 5(/ )( 1 . 19GbnrbualbuaVlMMV符合：度和一级框架结构尚应对于1 . 12 . 13

15、 . 1，三级为，二级为级为：梁剪力增大系数，一Vb)34. 5()20. 0(10bhfVccRE)35. 5()15. 0(10bhfVccRE；其间按线性插值。时，强度等级；时，强度等级：混凝土强度影响系数8 . 0800 . 150cccCC)36. 5()2 . 142. 0(100hSAfbhfVsyyvtRE)36. 5()105. 1(100bhSAfbhfVsyyvtRE。时，取；时，取梁的剪跨比。：。：取为5 . 15 . 13385. 0RE（二、三级）一级）3 . 0(5 . 0ssAA防止钢筋产生滑移)37. 5(bccMM)38. 5(2 . 1buacMM。，三级

16、为，二级为一级为：柱端弯矩增大系数。1 . 12 . 14 . 1c)39. 5(/ )(nbctcVcHMMV)40. 5(/ )(2 . 1nbcuatcuaHMMV。，三级为，二级为一级为：柱端剪力增大系数。1 . 12 . 14 . 1Vc)(11sssycREAAfbxfN：筋的应力，按下面计算受拉边或受压较小边钢：不考虑。偏心距增大系数，一般：。时取，轴压比小于：一般取sRE75. 015. 08 . 0ysbfhx时（大偏心受压）：当0)8 . 0(8 . 000hxfhxbysb时（小偏心受压）：当sybEf0033. 011对于有屈服点的钢筋：)1 (5 . 0)(10bhfNhNahAfMckGGsasykcua由线性内插法确定。之间时，混凝土强度在；时，；混凝土强度时，混凝土强度。，：受压区高度计算系数11111805074. 0808 . 050CCCCxxn)43. 5()20. 0(10bhfVcRE)44. 5()