4多层框架结构设计.ppt课件

1、4框架构造设计 构造设计构造布置计算模型荷载分析内力计算截面设计构造要求变形验算内力与位移计算的普通原那么内力与位移计算的普通原那么 计算的根本假定：计算的根本假定：一、高层建筑构造按照弹性方法计算，普通不思索塑性变形一、高层建筑构造按照弹性方法计算，普通不思索塑性变形影响影响非抗震设计：在竖向荷载和风荷载作用下，构造构件处于弹非抗震设计：在竖向荷载和风荷载作用下，构造构件处于弹性任务阶段性任务阶段抗震设计：针对多遇地震作用，构造处于不裂的弹性阶段抗震设计：针对多遇地震作用，构造处于不裂的弹性阶段注明：对于弹性计算内力较大的构件，截面配筋困难时，可注明：对于弹性计算内力较大的构件，截面配筋困难

2、时，可以思索塑性重分布，大震不倒的要求主要靠构造措施保以思索塑性重分布，大震不倒的要求主要靠构造措施保证证二、荷载分配思索位移协调条件高层楼板平面内刚度很大，几乎不变形，同层各构件程度位移一样，框架构造的各片框架的程度力可以按照抗侧刚度分配，剪力墙构造中各片剪力墙的程度力大致按照等效刚度分配楼板平面外刚度不思索，要满足楼板刚度无限大的计算假定，楼面构造要保证楼板刚度无限大现浇楼盖一片框架或剪力墙在本身平面内刚度很大，可以抵抗在本身平面内的侧向力；而在平面外的刚度很小，可忽略，即垂直该平面的方向不能抵抗侧向力整个构造可分不同方向的平面抗侧力构造，共同抵抗构造接受的程度荷载刚性楼板将各平面抗侧力构

3、造衔接在一同共同接受程度荷载4.1框架构造布置一、 构造布置 柱网布置和框架梁布置1 柱网布置 柱网尺寸不宜大于10mx10m抗震设防时不宜思索单跨框架2 框架梁布置框架梁布置 双向承重双向承重: :由于高层建筑纵横两个方向都接受较大程度力，由于高层建筑纵横两个方向都接受较大程度力，因此，在纵横两个方向都应按框架设计。因此，在纵横两个方向都应按框架设计。1 1 框架梁截面尺寸估算框架梁截面尺寸估算 框架构造的主梁截面高度框架构造的主梁截面高度 且不宜大于且不宜大于1/41/4净跨净跨; ; 且不小于且不小于400mm400mm 截面宽度不宜小于截面宽度不宜小于1/4hb1/4hb， 且不宜小于

4、且不宜小于200mm200mm。 bb)181101(lh 二、二、 框架梁、柱截面尺寸估算框架梁、柱截面尺寸估算4nblh4hb2 2 梁的抗弯刚度梁的抗弯刚度 梁应思索楼板的作用，当采用现浇楼盖时楼板可作为梁应思索楼板的作用，当采用现浇楼盖时楼板可作为框架的翼缘，按框架的翼缘，按T T形截面计算其惯性矩。形截面计算其惯性矩。1 1翼缘有效宽度为梁每侧翼缘有效宽度为梁每侧6 6倍板厚，然后按倍板厚，然后按T T型或倒型或倒L L型计型计算惯性矩。算惯性矩。2 2工程中为简化计算，可按下式计算梁的惯性矩：工程中为简化计算，可按下式计算梁的惯性矩：楼板类型楼板类型边框架梁边框架梁中间框架梁中间框

5、架梁现浇楼板I=1.5II=1.5I0 0 I=2.0II=2.0I0 0 装配整体式楼板I=1.2II=1.2I0 0 I=1.5II=1.5I0 0 装配式楼板I=II=I0 0 I=II=I0 0 I0 I0 梁矩形部分的惯性矩。梁矩形部分的惯性矩。3 3 框架柱截面尺寸估算框架柱截面尺寸估算 框架柱宜采用正方形或接近正方形的矩形，两个主轴方框架柱宜采用正方形或接近正方形的矩形，两个主轴方向的刚度相差不宜过多。向的刚度相差不宜过多。框架柱的截面边长框架柱的截面边长 20VhM矩形柱矩形柱非抗震非抗震250mm250mm抗震抗震300mm300mm园形直径园形直径350mm350mm柱净高

6、与截面长边之比宜大于柱净高与截面长边之比宜大于4 4。4H22H2H000000hhVhVVhM近似取高规要求剪跨比高规要求剪跨比矩形截面长短边之比不宜超越矩形截面长短边之比不宜超越3 3。 在初步设计时，柱截面尺寸可按轴压比确定。 ccANf0.65 0.65 一级一级0.75 0.75 二级二级0.85 0.85 三级三级1.01.0四级或非抗震四级或非抗震轴压比为轴压比为v1.2)N(1.1N 一三级一三级v1.1)N(1.05N 四级或非抗震四级或非抗震vN框架在竖向荷载作用下的轴力估算值。框架在竖向荷载作用下的轴力估算值。vN柱支撑的楼板面积柱支撑的楼板面积楼层数楼层数1212141

7、41.251.25 ccNAf 轴压比限值轴压比限值轴力设计值一、计算单元一、计算单元 框架构造为空间构造，应取整体构造为计算单元，按空间框架进展内力框架构造为空间构造，应取整体构造为计算单元，按空间框架进展内力及位移的计算，但对平面布置比较规那么，柱距及跨度相差不多的框架构及位移的计算，但对平面布置比较规那么，柱距及跨度相差不多的框架构造，计算中可将空间框架简化为平面框架，在各榀框架中，选出一榀或几造，计算中可将空间框架简化为平面框架，在各榀框架中，选出一榀或几榀有代表性的平面框架作为计算单元，每榀框架按其负荷面积榀有代表性的平面框架作为计算单元，每榀框架按其负荷面积 承当荷载。承当荷载。4

8、.2计算单元及计算简图计算软件：PKTATSATWESAP2000ANSYSETABS可以抵抗在本身平面内可以抵抗在本身平面内的侧向力的侧向力平面外的平面外的刚度很小，刚度很小，可忽略可忽略在本身平面内的刚度很大平面外刚度很小，可以忽略 计算图形的简化 简化计算方法或手算：高层建筑可以划分为假设干平面构造 n1总程度荷载在各片平面抗侧力构造间的分配按刚度和变形分配n2计算每片平面抗侧力构造分到的程度作用下的内力和位移二、计算简图二、计算简图 计算简图是由计算模型及其作用在其中的荷载共同构成的。框架构造计算简图是由计算模型及其作用在其中的荷载共同构成的。框架构造的计算模型是由梁柱的截面几何轴线确

9、定的，框架柱在其顶面按固结思索。的计算模型是由梁柱的截面几何轴线确定的，框架柱在其顶面按固结思索。4 4框架梁为有加腋的变截面梁时，框架梁为有加腋的变截面梁时，如如Iend/ImidIend/Imid4 4或或hend/hmid hend/hmid 1.61.6时，可不思索加腋的时，可不思索加腋的影响。影响。1当上下柱截面发生改动时，取截面小的形心线进展分析2当框架梁的坡度 时，可近似按程度梁计算1/8i 3当梁跨度相差小于10%时，可近似按等跨计算Iend Iend 和和hendhend为加腋最高截为加腋最高截面的惯性矩和梁高面的惯性矩和梁高Imid Imid 和和hmidhmid为跨中等截

10、面为跨中等截面的惯性矩和梁高的惯性矩和梁高4.3框架构造内力和侧移计算力法、位移法、力矩分配法一、框架在竖向荷载作用下的近似计算方法一、框架在竖向荷载作用下的近似计算方法分层法分层法1 1 根本假定：根本假定：1 1框架在竖向荷载作用下，结点侧移忽略不计；框架在竖向荷载作用下，结点侧移忽略不计；2 2每层梁上的荷载对其他各层梁内力的影响忽略不计。每层梁上的荷载对其他各层梁内力的影响忽略不计。4 4计算和确定梁、柱分配系数和传送系数计算和确定梁、柱分配系数和传送系数开口框架的支座设为固定端与实践不符。为消除由此带来的误差，开口框架的支座设为固定端与实践不符。为消除由此带来的误差，除底层外，其它各

11、层柱的线刚度均乘以除底层外，其它各层柱的线刚度均乘以 0.9 0.9，并取柱的弯矩传送系，并取柱的弯矩传送系数为数为1/31/3。2 2 计算要点：计算要点：3计算各层梁上竖向荷载值和梁固端弯矩1将框架分层，各层梁跨度和柱高与原构造一样，柱端假定为固结2计算梁、柱线刚度5 5分层后，各开口框架的内力可由弯矩分配法计算。分层后，各开口框架的内力可由弯矩分配法计算。最终弯矩取法为：最终弯矩取法为：框架梁的最终弯矩即为各开口框架算得的弯矩；框架梁的最终弯矩即为各开口框架算得的弯矩；框架柱的弯矩，由上下两相邻开口框架同一柱的弯矩叠加而得。框架柱的弯矩，由上下两相邻开口框架同一柱的弯矩叠加而得。6 6最

12、后算得的各梁柱弯矩在节点处普通不平衡，但误差不大。最后算得的各梁柱弯矩在节点处普通不平衡，但误差不大。如有需求，可将节点不平衡弯矩再分配一次。如有需求，可将节点不平衡弯矩再分配一次。例题：用分层法计算以下图所示框架的弯矩图，括号内例题：用分层法计算以下图所示框架的弯矩图，括号内的数字表示每根杆件的线刚度的数字表示每根杆件的线刚度 i=EI/L i=EI/L-13.138.774.3813.13-7.327.32-6.32-3.16-2.48-3.32-1.23-1.24-1.660.834.36-1.00.410.421.430.230.72-0.40-0.54-0.20-4.7715.05-

13、13.620.774.77-0.771.59-0.26-1.43-0.48二、 程度荷载下的近似计算 程度荷载：风荷载、地震作用框架弯矩图是直线分布的求内力的关键：每根柱都有一个零弯矩点，称为反弯点1 1反弯点的位置反弯点的位置2 2柱的剪力柱的剪力一程度荷载下的近似计算一程度荷载下的近似计算反弯点法反弯点法1 1根本假定：根本假定：1 1梁的线刚度比柱的线刚梁的线刚度比柱的线刚度大得多时，即度大得多时，即 可近似以为结点无转角可近似以为结点无转角/3bcii 2如不思索轴向变形的影响，由楼板刚性假设，那么同一层的各结点程度位移相等h hh hh h同层柱端程度位移一样同层柱端程度位移一样楼板

14、平面内刚度无限大V1V2PPPcEIih侧移刚度侧移刚度d d的物理意义是柱上下两端相对有单位侧移时柱的物理意义是柱上下两端相对有单位侧移时柱中产生的剪力。中产生的剪力。柱的反弯点高度位于距柱底柱的反弯点高度位于距柱底1/21/2处处ui为剪力分配系数；为剪力分配系数；di为第为第j层第层第i根柱的侧移刚度，根柱的侧移刚度， 为第为第j层各柱侧移刚度的总和；层各柱侧移刚度的总和；Vp为第为第j层的层剪力，即第层的层剪力，即第j层以上一切本层荷载总和；层以上一切本层荷载总和；Vi为第为第j层第层第i根柱的剪力。根柱的剪力。12.pPiiiPiPiVVddddVVuVdid梁的弯矩根据结点平衡 梁

15、的弯矩刚度分配对于底层柱，由于底端对于底层柱，由于底端固定而上端有转角，反固定而上端有转角，反弯点向上移，通常假定弯点向上移，通常假定反弯点在距底端反弯点在距底端2/3h2/3h处。处。1计算各柱侧移刚度、把该层总剪力分配到每个计算各柱侧移刚度、把该层总剪力分配到每个柱。柱。2根据各柱分配到的剪力及反弯点位置，计算柱根据各柱分配到的剪力及反弯点位置，计算柱端弯矩。端弯矩。 上层柱：上下端弯矩相等上层柱：上下端弯矩相等 底层柱：底层柱： 上端弯矩上端弯矩 下端弯矩下端弯矩 反弯点法的计算步骤反弯点法的计算步骤: :梁柱线刚度之比值大于梁柱线刚度之比值大于3 33根据结点平衡计根据结点平衡计算梁端

16、弯矩算梁端弯矩4 4由梁由梁两两端的端的弯弯矩，以梁矩，以梁为为隔离体根据梁的隔离体根据梁的平衡平衡条条件，可求出梁的剪力。件，可求出梁的剪力。lrlrbbbbMMVVl5 5由梁的剪力，根据结点的平衡条件，由梁的剪力，根据结点的平衡条件， 自上而下逐层叠加节点左右的两端剪力，即可得到自上而下逐层叠加节点左右的两端剪力，即可得到柱内轴力。柱内轴力。()nlrikibibiNVV习题：用反弯点法计算图所示的三层等跨框架层高习题：用反弯点法计算图所示的三层等跨框架层高为为3.6m,3.6m,跨度为跨度为5m5m的剪力和弯矩，并绘出弯矩图，图的剪力和弯矩，并绘出弯矩图，图中括号中的数据为假定弹性模量

17、为单位中括号中的数据为假定弹性模量为单位1 1时的梁柱线刚时的梁柱线刚度。度。120KN100KN80KN(4)(4)(4)(4)(5)(5)(1)(1)(1)(1)(1.5)(1)(1)(1.5)(1) 对于层数较多的框架，由于柱轴力大，柱截面也随着增对于层数较多的框架，由于柱轴力大，柱截面也随着增大，梁柱相对线刚度比较接近，甚至有时柱的线刚度反而比大，梁柱相对线刚度比较接近，甚至有时柱的线刚度反而比梁大，这样，上述假设将产生较大误差。另外，反弯点法计梁大，这样，上述假设将产生较大误差。另外，反弯点法计算反弯点高度时，假设柱上下结点转角相等，这样误差也较算反弯点高度时，假设柱上下结点转角相等

18、，这样误差也较大，特别在最上和最下数层。大，特别在最上和最下数层。 日本武藤清在分析多层框架的受力特点和变形特点的日本武藤清在分析多层框架的受力特点和变形特点的根底上，对框架在程度荷载作用下的计算，提出了修正柱根底上，对框架在程度荷载作用下的计算，提出了修正柱的侧移刚度和调整反弯点高度的方法，修正后的柱侧移刚的侧移刚度和调整反弯点高度的方法，修正后的柱侧移刚度用度用D D表示，故称为表示，故称为D D值法。值法。梁柱线刚度之比值小于梁柱线刚度之比值小于3 3柱的反弯点高度随梁柱线刚度比、该柱所在楼层位置、上下层梁线刚度比、上下层层高不同而不同二程度荷载作用下的改良反弯点法二程度荷载作用下的改良

19、反弯点法DD值法值法( (梁柱线刚度比较小梁柱线刚度比较小) ) 212hiDc侧移刚度影响系数假定：假定：1、上下层高相等、上下层高相等2、各跨相等、各跨相等3、各层梁柱的线刚度不改动、各层梁柱的线刚度不改动因此：各层层间位移相等；各层梁、柱转角因此：各层层间位移相等；各层梁、柱转角相等。相等。程度荷载作用下的改良反弯点法程度荷载作用下的改良反弯点法DD值法值法柱侧移刚度柱侧移刚度D D确实定确实定根本假定1柱12以及与柱12相邻各端的转角均为2柱12以及与柱12上下相邻两柱的线刚度均为ci柱12的变形=侧移引起+结点转角引起上部各层柱上部各层柱i1i3i2i4321icicic3hhh21

20、123222121212(1)12ccccciiihVhhhiDh 1ch 1ch 1121204()2()6()0ccccccMiiiiiiiiiih2343404()2()6()0ccccccMiiiiiiiiiih123424246()242424ccccbcbciiihiiiiiiiii12341()4biiiii与柱相连的梁平均线刚度1i122i3i4i K K为规为规范框架梁柱的范框架梁柱的刚刚度比；度比； 值值表示梁柱表示梁柱刚刚度比度比对对柱柱侧侧移移刚刚度的影度的影响响。当当K K值值无限大无限大时时，所得，所得D D值与值与d d值值相等；相等；当当K K值较值较小小时时，

21、 1 1，D D值值小于小于d d值值，因此，因此，称为称为柱柱侧侧移移刚刚度修正系度修正系数数 影响柱端约束刚度的主要要素：影响柱端约束刚度的主要要素： 构造总层数、该层所在的位置构造总层数、该层所在的位置 梁柱线刚度比梁柱线刚度比 荷载方式荷载方式 上层与下层梁刚度比上层与下层梁刚度比 上、下层层高刚度比上、下层层高刚度比反弯点计算方法反弯点计算方法 规范反弯点高度比：规范反弯点高度比： 反弯点到柱下端间隔与柱全反弯点到柱下端间隔与柱全高的比值高的比值 条件：同层高、同跨度、各层梁和柱线刚度不变，在程度条件：同层高、同跨度、各层梁和柱线刚度不变，在程度荷载作用下求得的反弯点高度比。荷载作用

22、下求得的反弯点高度比。 查表：根据不同荷载查不同表，由总层数查表：根据不同荷载查不同表，由总层数n n、该层在位置、该层在位置j j、梁柱线刚度比梁柱线刚度比KK规范反弯点高度比规范反弯点高度比 0y0yPPhPPhhhhh均布荷载倒三角形荷载y反弯点 上下梁刚度变化时的反弯点上下梁刚度变化时的反弯点高度比修正值高度比修正值 当当 时，时，令令 ，由由 、KK表表y1y1，取正值，取正值，反弯点向上移反弯点向上移当当 时，时，令令 ，由由 、KK表表y1y1，取负值，取负值，反弯点向下移反弯点向下移 阐明：底层柱，不思索阐明：底层柱，不思索y1y1修正修正1y4321iiii)/()(4321

23、1iiii14321iiii)/()(21431iiii1的修正第层，不考虑反弯点上移，当反弯点下移，当1143211432114321143210)/()(,0)/()(,yyiiiiiiiiyiiiiiiii上下层高度变化时的反弯点高度比修正值 2y222令上层层高/本层层高h上/h 1y2为正值，反弯点上移 1y2为负值，反弯点下移 阐明：顶层柱不思索y2修正 上下层高度变化时的反弯点高度比修正值上下层高度变化时的反弯点高度比修正值y3y3 令下层层高令下层层高/ /本层层高本层层高h h上上/h/h y3 y3 1y3 1y3为负值，反弯点下移为负值，反弯点下移 1y3 1y3为正值，

24、反弯点上移为正值，反弯点上移 阐明：底层柱不思索阐明：底层柱不思索y3y3修正修正 柱反弯点高度比：柱反弯点高度比： 3330123yyyyy修正反弯点法D值法 D值 反弯点高度212hiKD3210yyyyy与梁柱刚度比有关的系数与梁柱刚度比有关的系数规范反弯点高度梁柱线规范反弯点高度梁柱线刚度比、总层数、层次、刚度比、总层数、层次、侧向荷载方式侧向荷载方式上、下层梁柱线刚度不同上、下层梁柱线刚度不同时的反弯点高度修正值时的反弯点高度修正值上层层高与本层不同时的上层层高与本层不同时的反弯点高度修正值反弯点高度修正值下层层高与本层不同时的下层层高与本层不同时的反弯点高度修正值反弯点高度修正值例

25、题：用例题：用D D值法求图示框架内力值法求图示框架内力M M、V V、N N图。图。1cbii11211K33. 012144. 033. 031122DkNV84. 21055. 144. 02121111K5 . 022267. 05 . 031122DkNV32. 41055. 167. 011211K33. 012144. 033. 031122DkNV84. 21055. 144. 0kNV22. 93018. 267. 0111K5 . 01215 . 067. 05 . 031122D2111K63. 02225 . 084. 063. 031122DkNV56.113018.

26、 284. 0111K5 . 01215 . 067. 05 . 031122DkNV22. 93018. 267. 055. 1D18. 2D求柱剪力：求柱剪力：4 . 010yK011111y02y顶层45. 020yK01111111y02y顶层013333y45. 0y4 . 0y013333y4 . 0y01y底层6 . 010yK6 . 0y011122y03y底层55. 020yK01y底层012222y03y底层55. 0y6 . 0y求反弯点高度比求反弯点高度比y y：11. 530.4-184. 2）（上M13. 730.45-132. 4）（上M11. 5上M41. 33

27、0.484. 2下M83. 530.4532. 4下M41. 3下M1 .1130.6-122. 9）（上M6 .1530.55-156.11）（上M1 .11上M6 .1630.622. 9下M1 .1930.5556.11下M6 .16下M求柱端弯矩：求柱端弯矩： 弯矩单位：KN-m弯矩单位：KN-m 4.4程度荷载作用下侧移的近似计算 梁柱弯曲变形产生的侧移(1)剪切型变形 (2)弯曲型变形柱轴向变形产生的侧移悬臂柱剪切变形悬臂柱弯曲变形框架总变形梁柱弯曲变形侧移柱轴向变形侧移特点：底层层间侧移最大，向上逐渐减小特点：顶层层间侧移最大，向下逐渐减小1 1、梁柱弯曲变形产生的侧移、梁柱弯曲

28、变形产生的侧移由抗侧刚度由抗侧刚度D D值的物理意义：值的物理意义：单位层间侧移所需的层剪力，单位层间侧移所需的层剪力，可得层间侧移公式：可得层间侧移公式： ijpjMjDV顶点侧移公式：顶点侧移公式：一切层层间侧移之总和一切层层间侧移之总和 njMjMn12 2、柱轴向变形产生的侧移、柱轴向变形产生的侧移 随着高层框架的高度添加，柱轴向变形产生的侧随着高层框架的高度添加，柱轴向变形产生的侧移占的比例增大，不容忽视程度荷载作用下，只移占的比例增大，不容忽视程度荷载作用下，只思索两根边柱轴力一拉一压思索两根边柱轴力一拉一压M(z)M(z)上部程度荷载对坐标上部程度荷载对坐标Z Z 力矩总和力矩总

29、和 BB两边柱轴线间的间隔两边柱轴线间的间隔( )1( )()HzM zNqz dBB Nj恣意程度荷载下柱轴向变形产生的第j层处侧移把框架延续化，根据单位荷载法：NjNj02(/)jHNjzNNEA dzBzHNj/ )(Nqz对坐标z高度处的力矩 Mz引起的边柱轴力 为单位集中力作用在j处时 在边柱z高度处产生的轴力Hjj层楼板距底面高度N( )1( )()HzzM zNqz dBB BzHNj/ )(02(/)jHNjzNNEA dz假设假定边柱的截面沿高度线性变化，其变化规律为：假设假定边柱的截面沿高度线性变化，其变化规律为：1( )(1)bnA zAzHtbAnAAt-顶层边柱截面面

30、积Ab-底层边柱截面面积积分后得到计算公式：nNjFAEBHV底230V0基底剪力程度荷载的总和Fn系数，根据不同荷载方式查图层间变形：NjNjNj1阐明：阐明：框架总变形梁柱弯曲变形侧移柱轴向变形侧移，框架变形框架总变形梁柱弯曲变形侧移柱轴向变形侧移，框架变形仍以剪切型为主，底层层间侧移较大仍以剪切型为主，底层层间侧移较大 构造侧移包括两种成分，即层间侧移与顶构造侧移包括两种成分，即层间侧移与顶点侧移，限值见表。点侧移，限值见表。刚度问题刚度问题正常运用条件下构造程度位移验算正常运用条件下构造程度位移验算 目的目的 防止主要构造开裂、损坏防止主要构造开裂、损坏 防止填充、装修开裂、损坏防止填

31、充、装修开裂、损坏 防止过大侧移，以引发人的不适、影响正常运用、产生附防止过大侧移，以引发人的不适、影响正常运用、产生附加内力加内力 表达式表达式双控弹性位移双控弹性位移 层间位移层间位移 u/hu/h 顶点位移顶点位移 u/H u/H 荷载组合荷载组合 不思索重力荷载引起的侧移不思索重力荷载引起的侧移 各程度荷载单独作用各程度荷载单独作用 荷载分项系数取荷载分项系数取1.0 4.5 4.5框架设计和构造要求框架设计和构造要求框架内力组合及最不利内力框架内力组合及最不利内力框架抗震设计的延性要求框架抗震设计的延性要求设计要求设计要求框架梁截面设计和配筋构造框架梁截面设计和配筋构造框架柱截面设计

32、和配筋构造框架柱截面设计和配筋构造框架节点中心区截面设计框架节点中心区截面设计一、一、 内力组合及最不利内力内力组合及最不利内力 在恒、活、风及地震作用分别计算内力后，要按照在恒、活、风及地震作用分别计算内力后，要按照“能够与能够与最不利的原那么进展内力组合最不利的原那么进展内力组合 目的：求出控制截面的最不利内力目的：求出控制截面的最不利内力 1 1、控制截面及最不利内力、控制截面及最不利内力 构件截面设计是以控制截面上的最不利内力为根据的构件截面设计是以控制截面上的最不利内力为根据的 控制截面通常是内力最大的截面，但是不同的内力控制截面通常是内力最大的截面，但是不同的内力( (如弯如弯矩、

33、剪力矩、剪力) )并不一定在同一截面到达最大值，因此一个构件并不一定在同一截面到达最大值，因此一个构件能够同时有几个控制截面。能够同时有几个控制截面。 框架梁：框架梁： 两端支座两端支座 跨中跨中上下部主筋maxM箍筋maxV下部主筋maxM框架柱：框架柱：上下端上下端maxmaxminmax4)()3()2() 1 (VNMMNMNNM上端或下端：比较小或比较大比较大，）（可能小偏压和相应的和相应的和相应的二、组合前的内力调整二、组合前的内力调整1 1将梁柱轴线端内力调将梁柱轴线端内力调整至构件边缘端控制整至构件边缘端控制截面的内力，当梁柱截面的内力，当梁柱截面高度较小时，此项截面高度较小时

34、，此项调整可略去偏平安调整可略去偏平安2 2竖向荷载只限于竖向荷载可思索梁端出现塑性铰的竖向荷载只限于竖向荷载可思索梁端出现塑性铰的塑性内力重分布。通常是降低支座负弯矩，以减少支座处塑性内力重分布。通常是降低支座负弯矩，以减少支座处上部配筋，方便施工上部配筋，方便施工支座负弯矩调整系数，对于现浇梁可取支座负弯矩调整系数，对于现浇梁可取0.80.80.90.9，对于装配整，对于装配整体式梁取体式梁取0.60.60.80.8支座弯矩确定后，为了平安，跨中弯矩必需满足两个要求支座弯矩确定后，为了平安，跨中弯矩必需满足两个要求2/2/ )(0210MMMMMM 按简支梁计算时跨中弯矩按简支梁计算时跨中

35、弯矩 经内力调整并组合后的支座弯矩经内力调整并组合后的支座弯矩21MM、M三、程度作用方向三、程度作用方向风和地震作用能够来自正方向，也能够是负方向，两者的内力风和地震作用能够来自正方向，也能够是负方向，两者的内力大小相等符号相反，所以只需计算其中一个方向的内力，大小相等符号相反，所以只需计算其中一个方向的内力，另一方向的内力冠以相反符合即可另一方向的内力冠以相反符合即可四、内力组合四、内力组合、无地震作用效应组合时：、无地震作用效应组合时：wkwwQKQQGKGSSSS有地震作用效应组合时有地震作用效应组合时wkwwEvkEvEhKEhGEGSSSSS五、五、 框架抗震设计的延性要求框架抗震

36、设计的延性要求( (一一) )、延性的概念、延性的概念延性是指构造或构件能维持承载才干而又具有较大的塑性变延性是指构造或构件能维持承载才干而又具有较大的塑性变形才干的性能，普通用延性比表示延性的大小形才干的性能，普通用延性比表示延性的大小延性比定义：延性比定义： 构造或构件屈服时的位移构造或构件屈服时的位移 承载力降低降低承载力降低降低10102020时的极限位移时的极限位移yu /yu顶点位移顶点位移 y y延性构造荷载延性构造荷载位移关系位移关系maxpupypu在在“小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设计原那么下，地震区的小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设计原那么下，地震区的构造都应该

37、设计成延性构造。即在中等地震下，允许构造某些部位出构造都应该设计成延性构造。即在中等地震下，允许构造某些部位出现塑性铰。只需进展合理的延性构造设计，构造可以经过塑性变形耗现塑性铰。只需进展合理的延性构造设计，构造可以经过塑性变形耗费地震能量，做到费地震能量，做到“大震不倒而不是靠承载力抵抗大震大震不倒而不是靠承载力抵抗大震1 1、延性构造设计原那么、延性构造设计原那么1 1强柱弱梁或强墙弱梁强柱弱梁或强墙弱梁 要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁端出现，尽要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁端出现，尽量防止或减少柱子中的塑性铰量防止或减少柱子中的塑性铰2 2强剪弱弯强剪弱弯3 3强节点

38、、强锚固强节点、强锚固2 2、保证延性的抗震措施、保证延性的抗震措施1 1先划分抗震等级分四个等级先划分抗震等级分四个等级2 2根据抗震等级，按延性设计原那么控制根据抗震等级，按延性设计原那么控制计算：内力调整计算：内力调整构造：截面尺寸、主筋、箍筋、锚固等要求构造：截面尺寸、主筋、箍筋、锚固等要求(二)设计要求 构造设计除应满足刚度、强度、整体稳定性要求外，地震构造设计除应满足刚度、强度、整体稳定性要求外，地震区的构造尚应满足延性和薄弱层弹塑性变形限制的要求区的构造尚应满足延性和薄弱层弹塑性变形限制的要求 1 1、弹性正常运用条件下侧移变形验算刚度要求、弹性正常运用条件下侧移变形验算刚度要求

39、 在构造体系、构造布置、构件截面尺寸等初步确定，以在构造体系、构造布置、构件截面尺寸等初步确定，以及荷载计算终了之后，即可进展风荷载及程度地震作用下及荷载计算终了之后，即可进展风荷载及程度地震作用下的弹性侧移变形验算，验算如不满足要求，就要改动构件的弹性侧移变形验算，验算如不满足要求，就要改动构件截面尺寸，甚至改动构造体系和构造布置截面尺寸，甚至改动构造体系和构造布置弹性侧移验算表达式为弹性侧移验算表达式为HH/hh/ 构造的顶点程度位移及层间相对变形构造的顶点程度位移及层间相对变形 构造的总高度及层高构造的总高度及层高、hH、2 2、稳定和抗倾覆验算、稳定和抗倾覆验算 对高宽比对高宽比H/B

40、H/B满足要求的高层构造，整体稳定和抗倾覆普通满足要求的高层构造，整体稳定和抗倾覆普通可以满足要求，很少进展验算可以满足要求，很少进展验算3 3、截面承载力验算强度要求、截面承载力验算强度要求 框架在四种荷载下的内力求出之后进展截面承载力验算框架在四种荷载下的内力求出之后进展截面承载力验算 无地震作用组合：无地震作用组合： 有地震作用组合：有地震作用组合：4 4、罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算、罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算REEERSRS/01 1、框架梁的截面尺寸、框架梁的截面尺寸 主梁截面高度主梁截面高度 bblh)181101(：主梁计算跨度：主梁计算跨度bl4/0bhlmmb

41、2004/bhb构造设计步骤汇总：构造设计步骤汇总：步骤一：构造布置步骤一：构造布置步骤二：截面初选步骤二：截面初选2 2、框架柱的截面尺寸、框架柱的截面尺寸矩形截面柱的边长，非抗震设计不宜小于矩形截面柱的边长，非抗震设计不宜小于250mm250mm，抗震设计，抗震设计不宜小于不宜小于300mm300mm，圆柱截面直径不宜小于，圆柱截面直径不宜小于350mm350mm 框架柱的轴压比限值框架柱的轴压比限值 ( (影响柱影响柱承载力和延性的参数承载力和延性的参数) )cccbhfN N N 框架柱的轴压比限值框架柱的轴压比限值 ( (影响柱承载力和延性的参数影响柱承载力和延性的参数) )cccb

42、hfN结构类型结构类型抗震等级抗震等级一一二二三三框架框架0.70.70.80.80.90.9框架剪力墙、板柱剪力墙、框架剪力墙、板柱剪力墙、框架核心筒，筒中筒框架核心筒，筒中筒0.750.750.850.850.950.95部分框支剪力墙部分框支剪力墙0.60.60.70.7步骤三：聚集荷载及荷载计算步骤三：聚集荷载及荷载计算竖向恒荷载竖向恒荷载竖向活荷载竖向活荷载程度风荷载程度风荷载地震作用地震作用步骤四：内力计算步骤四：内力计算竖向恒荷载作用下内力计算竖向恒荷载作用下内力计算竖向活荷载作用下内力计算竖向活荷载作用下内力计算程度风荷载作用下内力计算程度风荷载作用下内力计算地震作用下内力计算

43、地震作用下内力计算NVM步骤六：控制截面及控制截面内力调整步骤六：控制截面及控制截面内力调整梁柱轴线端内力调整至构件边缘端梁柱轴线端内力调整至构件边缘端竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布步骤七：内力组合、确定最不利内力步骤七：内力组合、确定最不利内力步骤八：截面尺寸验算步骤八：截面尺寸验算1 1、框架梁受剪截面应符合以下要求、框架梁受剪截面应符合以下要求无地震作用组合时无地震作用组合时025. 0bhfVcc步骤五：侧移验算步骤五：侧移验算侧移不满足要求回到步骤一侧移不满足要求回到步骤一有地震作用组合时有地震作用组合时跨高比大于跨高比大于2.52.

44、5的梁及剪跨比大于的梁及剪跨比大于2 2的柱的柱)2 . 0(10bhfVccRE 混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不大于混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不大于C50C50时取时取1.01.0；当混凝土强度等级为；当混凝土强度等级为C80C80时取时取0.80.8；当混凝土强；当混凝土强度等级在度等级在C50C50和和C80C80之间时可按线性内插取用之间时可按线性内插取用 矩形截面的宽度，矩形截面的宽度，T T形截面、形截面、I I形截面的腹板宽度形截面的腹板宽度 梁柱截面计算方向有效高度梁柱截面计算方向有效高度 跨高比不大于跨高比不大于2.52.5的梁及剪跨比大于的梁及剪跨比大于2

45、 2的柱的柱)15. 0(10bhfVccRECb0h2 2、框架柱截面应符合以下要求、框架柱截面应符合以下要求柱剪跨比不宜小于柱剪跨比不宜小于2 2柱截面高宽比不宜大于柱截面高宽比不宜大于3 3剪跨比剪跨比影响钢筋混凝土柱破坏形状的重要参数影响钢筋混凝土柱破坏形状的重要参数ccchHVhVHVhM22/00 长柱，发生弯曲破坏长柱，发生弯曲破坏 短柱，发生剪切破坏短柱，发生剪切破坏 极短柱，发生剪切斜拉破坏极短柱，发生剪切斜拉破坏225 . 1留意：轴压比和剪跨比是影响柱延性的重要参数留意：轴压比和剪跨比是影响柱延性的重要参数步骤九：延性设计调整步骤九：延性设计调整1 1、框架梁强剪弱弯调整

46、、框架梁强剪弱弯调整一、二、三级抗震需调整，四级无需调整一、二、三级抗震需调整，四级无需调整GbnrblbVbVlMMV/ )(9 9度抗震设计的构造和一级框架构造尚应符合度抗震设计的构造和一级框架构造尚应符合GbnrbulbuVlMMV/ )( 1 . 1 分别为梁左右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯分别为梁左右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值。当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时矩设计值。当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小一端的弯矩应取零，绝对值较小一端的弯矩应取零 梁剪力增大系数，一、二、三级分别取梁剪力增大系数，一、二、三级分别取1.31.3、1.21.2

47、、1.11.1 梁的净跨梁的净跨 思索地震作用组合的重力荷载代表值作用下，按简支思索地震作用组合的重力荷载代表值作用下，按简支梁梁 分析的梁端截面剪力设计值分析的梁端截面剪力设计值rblbMM 、VbnlGbV2 2、强柱弱梁调整适用于一、二、三级框架柱、强柱弱梁调整适用于一、二、三级框架柱9 9度抗震设计的框架柱和一级框架柱尚应符合度抗震设计的框架柱和一级框架柱尚应符合 节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比计值之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进展分配例进展分配 节点左右梁

48、端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和，当抗震等级为一级且节点左右梁端均为负弯矩时，值之和，当抗震等级为一级且节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩取为零绝对值较小的弯矩取为零 柱端弯矩增大系数，一、二、三级分别取柱端弯矩增大系数，一、二、三级分别取1.41.4、1.21.2、1.11.1bCCMMbuCMM2 . 1CMbMC20192019一级为一级为1.7,1.7,二级为二级为1.5,1.5,三级为三级为1.3 1.3 ，四级，四级1.21.23 3、框架柱强剪弱弯调整适用于一、二、三级框架、框架柱强剪弱弯调整适用于一、二、三级框架9

49、 9度抗震设计的构造和一级框架构造尚应符合度抗震设计的构造和一级框架构造尚应符合nbCtCvcHMMV/ )(nbcutcuHMM/ )(2 . 1 分别为柱上下端顺时针或逆时针方向截分别为柱上下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值面组合的弯矩设计值bCtCMM 、4 4、构造要求、构造要求抗震设计时，一、二、三级框架构造的底层柱底截面的弯抗震设计时，一、二、三级框架构造的底层柱底截面的弯矩设计值，应分别采用思索地震作用组合的弯矩值与增大矩设计值，应分别采用思索地震作用组合的弯矩值与增大系数系数1.51.5、1.251.25和和 1.15 1.15的乘积。的乘积。20192019一级为一级

50、为1.5,1.5,二级为二级为1.3,1.3,三级为三级为1.21.2，四级，四级1.11.1步骤十：抗弯承载力计算步骤十：抗弯承载力计算sycsycsyAfbhfAfbxfAf011ahAfbhfahAfxhbxfMMsycsycu02010015 . 0121 1、框架梁抗弯承载力计算、框架梁抗弯承载力计算无地震作用组合时无地震作用组合时 由矩形截面受弯极限形状平衡条件可以得到由矩形截面受弯极限形状平衡条件可以得到步骤十：抗弯承载力计算步骤十：抗弯承载力计算 地震作用组合时地震作用组合时 sycsycsyAfbhfAfbxfAf011ahAfbhfahAfxhbxfMMsycsycuRER

51、E02010015 . 01121抗震设计时梁两端受压区高度限制详细要求如下：一级抗震 X0.25h0b0 ， AsAs0.5；二、三级抗震 X0.35h0b0， AsAs0.3 步骤十：抗弯承载力计算步骤十：抗弯承载力计算2 2、框架柱抗弯承载力计算、框架柱抗弯承载力计算无地震作用组合时无地震作用组合时 假定大偏心假定大偏心)()2/(1)()2/(00110011ahAfxhxbfNebfNxahAfxhxbfNebfNxcSycccrEccrEcSyccccc有地震作用组合11001100(/ 2 )()1(/ 2 )() cccccyScr EcccccyScr ENxfbN efbx

52、hxfAhaNxfbN efbxhxfAha有地震作用组合 地震作用组合时地震作用组合时 步骤十一：抗剪承载力计算步骤十一：抗剪承载力计算1 1、框架梁抗剪承载力计算、框架梁抗剪承载力计算无地震作用组合时无地震作用组合时0025. 17 . 0hsAfbhfVVsvyvtcs)175. 1(00hsAfbhfVVsvyvtcs 集中荷载为主的梁集中荷载为主的梁步骤十一：抗剪承载力计算步骤十一：抗剪承载力计算1 1、框架梁抗剪承载力计算、框架梁抗剪承载力计算地震作用组合时地震作用组合时 集中荷载为主的梁集中荷载为主的梁)25. 142. 0(100hsAfbhfVVsvyvtREcs)105.

53、1(100hsAfbhfVVsvyvtREcs步骤十一：抗剪承载力计算步骤十一：抗剪承载力计算2 2、框架柱抗剪承载力计算、框架柱抗剪承载力计算无地震作用组合时无地震作用组合时 地震作用组合时地震作用组合时)07. 0175. 1(00NhsAfbhfVVsvyvtcs)056. 0105. 1(100NhsAfbhfVVsvyvtREcsccccAfNAfN3.03.0，步骤十一：抗剪承载力计算步骤十一：抗剪承载力计算有拉力情况下有拉力情况下无地震作用组合时无地震作用组合时 地震作用组合时地震作用组合时001.75(0.2 )1svcstyvAVVf bhfhNs0011.05(0.2 )1

54、svcstyvREAVVfbhfhNs步骤十二：构造要求步骤十二：构造要求1 1、框架梁设计应符合以下要求、框架梁设计应符合以下要求1 1纵向受拉钢筋的最小配筋率，非抗震设计时不应小于纵向受拉钢筋的最小配筋率，非抗震设计时不应小于0.20.2和和 二者的较大值；抗震设计时，不应小于规范规定二者的较大值；抗震设计时，不应小于规范规定数值数值ytff /452 2框架梁的面积配箍率框架梁的面积配箍率SbAnssv As As为单肢箍筋截面面积，为单肢箍筋截面面积，n n为肢数，为肢数，s s为箍筋梁跨方向间距，为箍筋梁跨方向间距， b b为梁宽为梁宽阐明：阐明：箍筋加密区长度箍筋加密区长度:( :

55、(一级一级) ,) ,( (二四级二四级) ) 第一个箍筋应设置在距支座边缘第一个箍筋应设置在距支座边缘50mm50mm处处箍筋加密区范围内的箍筋肢距：一级箍筋加密区范围内的箍筋肢距：一级200mm200mm和和2020倍箍筋倍箍筋直径的较大值，二、三级直径的较大值，二、三级250mm250mm和和2020倍箍筋直径的倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于较大值，四级不宜大于300mm300mm箍筋应有箍筋应有0 0弯钩，弯钩端头直段长度不应小于弯钩，弯钩端头直段长度不应小于1010倍箍筋直倍箍筋直径和径和75mm75mm的较大值的较大值5002 和bh5005 . 1和bh柱箍筋加密区的体积配箍率柱箍筋加密区的体积配箍率 1 2sk skva ll l sska箍筋单肢面积箍筋单肢面积 s kl箍筋总长箍筋总长21ll 、箍筋包围的混凝土中心面积的两个边长箍筋包围的混凝土中心面积的两个边长箍筋间距箍筋间距yvcvvf