混凝土结构设计必过资料

1、混凝土结构设计串讲第一节 混凝土结构的极限状态一、结构的功能要求与可靠性（考点 1 ） P2 1结构的“三性”与对应的四项功能要求（ 1）安全性：功能要求： 正常施工、正常使用阶段：能承受可能出现的各种作用 发生涉及规定的偶然事件后：仍能保持必需的整体稳定性（ 2）适用性 功能要求：正常使用时具有良好的工作性 能（ 3）耐久性 功能要求：正常维护下具有足够的耐久性 能2、结构的可靠性 定义：结构在规定的时间内、在规定的条 件下，完成预定功能的能力。（ 1）规定时间：指设计使用年限，普通 房屋为 50 年；（ 2）规定条件：指设计时所确定的正常 设计、正常施工与正常使用条件；（ 3）预定功能：是

2、否达极限状态二、结构的设计使用年限（考点 2 ） P2我国建筑结构可靠度设计统一标准规 定，普通房屋和构筑物的设计使用年限为 50 年，纪念性建筑和特别重要的建筑结构的设 计使用年限为 100 年。三、混凝土结构的极限状态 （考点 3） P31、承载能力极限状态（ 1）定义：结构或结构构件达到最大承 载能力或者达到不适于继续承载的变形状 态；（ 2）结构或构件超过承载能力极限状态 后的常见破坏形态：倾覆、滑移、疲劳、丧 失稳定性、变为机动体系等。2、正常使用极限状态（1）定义：结构或结构构件达到正常使 用或耐久性能的某项规定限度的状态；（2）理解：结构或构件使用功能的破坏 或受损害，或结构质量

3、的恶化；（3）结构或构件超过正常使用极限状态 后的常见破坏形态：大变形、裂缝等第二节 结构的可靠度与可靠指标一、结构的可靠度（考点 4 ） P10-121、荷载效应 定义：荷载对结构或构件产生的内力和变 形，用 S 表示。2、结构抗力 定义：结构或构件承受荷载效应的能力 （承 载能力、刚度） ，用 R 表示。3、结构的失效概率 定义：结构不能完成预定功能要求的概率， 即 R-S<0 的概率，记为 pf 。4、结构的可靠度（填空） P12 定义：结构在规定时间内，在规定条件下 完成预定功能的概率。理解：结构的可靠度是结构可靠性的概率 度量。二、结构的可靠指标 （考点 5） P12 结构的可

4、靠指标 是在假定 R、 S 均服从 正态分布，且 R-S=0 的前提下得到的。以概率论为基础的极限状态设计方法是以 结构的可靠指标 来度量结构的可靠度的 .与Pf的关系：越大Pf就越小；越小Pf就越大。第三节 混凝土结构按近似概率的极限 状态实用设计表达式 一、目标可靠指标 （考点 6）P 14 定义：与失效概率限值 Pf 相对应的可靠指标，记为二、分项系数(考点 7) P16-191、结构重要性系数计算结构构件截面承载力时引入的与建筑 物安全等级有关的分项系数，用°表示。取用方法：1.1安全等级一级，或设计使用年限100年0 1.0安全等级二级，或设计使用年限50年0.9 安全等级

5、三级，或设计使用年限5年注意：抗震设计中不考虑结构构件的重要性 系数。2、材料分项系数定义：材料强度的标准值与设计值的比值， 一般 1 O理解：材料强度的设计值小于材料强度的 标准值3、荷载分项系数(1) 荷载的基本分类：永久荷载、可变 荷载、偶然荷载(2) 荷载的代表值：分类：永久荷载代表值(1种)：标准值 可变荷载代表值(4种)：标准值、 组合值、准永久值、频遇值理解：荷载标准值是荷载的基本代表值；荷载组合值：可变荷载的标准值 乘上荷载组合系数 c ( c 1 )得到，只针对 可变荷载而言的； 荷载频遇值：荷载的标准值乘上荷 载频遇值系数 f得到； 荷载准永久值：荷载的标准值乘上 荷载准永

6、久值系数 q得到； cfq(3) 极限状态设计中荷载代表值的选用： 正常使用极限状态验算结构构件短期的变形以与抗裂或裂缝宽度时，采用荷载的标准值； 荷载准永久值用于正常使用极限 状态的长期效应组合。4、设计基准期：一般为 50年5、荷载分项系数(1 )定义：荷载设计值与荷载标准 值的比值，一般1 O(2 )理解：荷载的设计值大于它的 标准值(3)取值：1.35永久荷载效应控制荷载效应对结构不利1.2 可变荷载效应控制 1.0 一般情况下0.9验算结构的倾覆、滑移或漂浮时荷载效应对结构有利时1.4 一般情况下1.3工业厂房q>1.4kN/m2时三、设计表达式(考点 8) P 201、荷载效

7、应组合方式：(1 )基本组合：永久荷载效应 +可变荷 载效应(2) 偶然组合：永久荷载效应 +可变荷 载效应+偶然荷载效应(偶然荷载代表值不乘 分项系数)2、承载能力极限状态设计表达式荷载效应包括：基本组合、偶然组合荷载效应组合的设计值应从由可变荷载 效应控制的组合和由永久荷载效应控制的组 合中取最不利值。3、 正常使用极限状态设计表达式S C荷载效应组合值 S应分别采用荷载效应 的标准组合、准永久组合或标准组合并考虑 长期作用的影响；C为结构构件正常使用要求所规定的变 形、裂缝宽度和应力等的限值。第二章单层厂房第一节单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置（一）结构形式（考点 9） P 273

8、、抗风柱（1 ）抗风柱上端与屋架的连接必须满足两个条件：水平方向必须与屋架有可靠的连接以保证有效地传递风竖向脱幵， 两者之间能允许 一定的竖向位 移，以防厂房与1、结构形式（2种）：排架结构和刚架结构2、排架结构的组成和连接 组成：屋架（或屋面梁）+柱+基础 连接方式：柱与基础刚接，柱与屋架铰 接（二）、结构组成与传力路线（考点10） P29-301、结构组成（1 ）屋盖结构 组成：由屋面板（包括天沟板）、屋架或 屋面梁（包括屋盖支撑）组成； 分类：无檩和有檩屋盖无檩屋盖体系：将大型屋面板直接支承在 屋架或屋面梁上的屋盖体系；刚度大。有檩屋盖体系：将小型屋面板或瓦林支承 在檩条上，再将檩条支承

9、在屋架上的屋盖体 系，冈H度小。（三）结构布置（考点 11 ） P30-381、支撑（1）屋盖支撑：包括上、下弦水平支撑、 垂直支撑与纵向水平系杆。（2）柱间支撑包括上部柱间支撑、中部 柱间支撑与下部柱间支撑； 作用：保证厂房结构的纵向刚度和稳定， 并将水平荷载传至基础； 位置：布置在伸缩缝区段的中央或邻近 中央。抗风柱沉降不均匀时产生不利影响。（2 ）荷载：主要承受山墙风荷载；（3）计算简化：按受弯构件设计4、基础梁作用：承托维护墙，并将荷载传给柱基础 顶面。用来承托围护墙的重量，并将其传至柱基 础顶面的梁称为基础梁 。第二节排架计算（一）排架计算内容与内力分析步骤（考点12 ）P38-64

10、1、排架计算的内容：确定计算简图、荷载计算、柱控制截面的 内力分析和内力组合、水平位移验算。2、内力分析步骤（1 ）确定计算单元与计算简图：根据厂 房平、剖面图选取一榀中间横向排架，初选 柱的形式和尺寸，画计算简图；（2）荷载计算：确定计算单元范围内的 屋面恒荷载、活荷载、风荷载；根据吊车规 格与台数计算吊车荷载；（3）在各种荷载作用下，进行排架内力 分析；等高排架用剪力分配法，不等高排架 用力法；（4）柱控制截面的最不利内力组合：根据偏压构件（大小偏压）特点和荷载效应组 合列表进行。（二）计算采用的假定柱与基础固结；屋面梁或屋架与柱铰 接；屋面梁或屋架无轴向变形。（三）、荷载计算（考点13）

11、 P39-501、作用在排架上的荷载恒载（自重F1-F5）:屋盖（Fl）（作用于 柱顶）、上柱（F2）（作用于上柱底部截面中心 线处，在牛腿顶面处）、下柱（F3）（作用于下 柱底部，且与下柱截面中心线重合 ）、吊车梁 与轨道零件自重（F4）（沿吊车梁的中线作用 于牛腿顶面）、支承在牛腿上的维护结构（F5）；活载：屋面活载（F6 ）、吊车荷载（Tmax、 Dmax、Dmin ）、均布风载（qi、q?）、集中风载 （W）。2、屋面活荷载 组成：包括屋面均布活荷载、雪荷载、屋面积灰荷载； 计算方法：按屋面水平投影面积计算； 组合方式：取屋面均布活荷载与雪荷载 的最大值与屋面积灰荷载组合；注意：屋面均

12、布活荷载与雪荷载不同时出 现。3、吊车荷载吊车竖向荷载和横向水平荷载 吊车竖向荷载（Dmax、Dmin）min, kmax.kpmi n,kPmax,kyipni n,kyDmax,kpmax,k最大轮压标准值（Pmax,k）:根据吊车型号、规格确定；最小轮压标准值（Pmin,k）：Gi,k G2,k G3,krrmin, k?rmax, k式中：Gi,k、G?,k G3,k分别为大车、小车、吊车 额定起重量的标准值；为多台吊车的荷载折减系数；yi为各大轮子下影响线纵标值的总和。 吊车水平荷载（Tmax）吊车纵向水平荷载：由大车的运行机构在刹车或启动时引起的纵向水平惯性力，作用 于刹车轮与轨道

13、的接触点，方向与轨道一致；吊车横向水平荷载：当小车吊有重物刹车或启动时所引起的横向水平惯性力，作用在 吊车梁顶面水平处。 组合方式：竖向荷载：单跨不多于2台/排架，多跨不多于4台/排架；水平荷载：单跨、多跨2台/排架。4、风荷载 定义：作用在建筑物或构筑物表面上计 算用的风压。垂直于建筑物表面上的风荷载标准值：Wkgz s zW。式中：gz为z高度处的风振系数；s为风 载体型系数，主要与建筑物的体形和尺寸有 关。z为风压咼度变化系数。 排架上的风荷载计算方法按均布荷载考虑，其中 z :柱顶以下按柱顶标高取值；柱顶至屋脊的屋盖部分按天窗檐口或厂房檐口（无天窗时）标高取值，但对排架的作用则按作用在

14、柱顶的水平集中风荷载 Wk 0历年试题27 :2010.1某单层厂房排架结构与风荷载体型系数如图所示。基本风压wo=O.35kN/m2,柱顶标高+12.00m,室外天然地坪标高-0.30m，排架间距B=6.0m。求作用在排架 柱A与柱B上的均布风荷载设计值 qA与qB。（提示：距离地面10m 处，z=1.0 ；距离 地面15m处，z=1.14 ;其他高度z按内插【解析】该题考查对单层厂房排架风荷载 的计算方法和步骤的理解和识记。参考教材 第49-50页。（四）等高排架（考点 14 ） P50-641、定义：柱顶水平位移相等的排架。2、内力计算方法：剪力分配法3、柱顶水平集中力作用下等高排架的内

15、 力分析柱顶水平集中力作用下等高排架的内力计 算方法：剪力分配法法取值。）利用三个条件求解柱顶剪力：平衡、变形【答案】（1 ）求风压高度变化系数 z和物理条件风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪 平衡条件：柱顶作用的水平力与各柱顶的水平剪力平衡的高度：12+0.3=12.3m用内插法确定风压高度变化系数1.141.0015 10(12.3 10)1.06（2）计算排架柱A与柱B上的均布风荷载标准值qAk、qBkqAks z 0B 0.8 1.06 0.35 6 1.78kN/m 变形条件：横梁轴向刚度无穷大，各柱 顶的位移相等 物理条件：各柱的柱顶剪力和柱顶位置 的关系柱顶剪力：V iF剪力分

16、配系数i :第i根柱的抗剪刚度与所有柱的 总的抗剪 刚度的比 值，0式中：4、任意荷 载作用下 等高排架qBk（3）计算排架柱A与柱B上的均布风荷载设计值qA、qB求解步骤：（1）在排架柱顶附加一个不动qAQqAk 1.4 1.78 2.49kN /mqBQqBk 1.4 1.11 1.55kN/mmi.jUn3 .s z 0B 0.5 1.06 0.35 6 1.11kN/m的内力分析铰支座，限制其水平侧移;VBB(W RA RC) RB 0.5 (15 3.6 1.8) 012 u22U20.25VCC(W RA Rc) Rc0.25 (15 3.6 1.8) 1.8(2) 此时排架变为多

17、根一次超静定柱，利用柱顶反力系数可求得各柱顶反力 Ri与相应的柱端剪力，则柱顶假想的不动铰支座反 力为R R ；(3) 撤除不动铰支座，将R反向加于排 架柱顶，用剪力分配法将其分配给各柱，求 得柱顶剪力为i R ；(4) 叠加上述计算结果，可得到排架在 任意荷载作用下的柱顶剪力，至此，排架各 柱的内力即可求解。历年试题30 :2010.1单层厂房排架结构如图a所示。已知 W=15.0kN ，q1=0.8kN /m，q2=0.4kN /m。试用剪力分配法计算各柱的柱顶剪力。(提示：支反力系数C11=0.3，见图b(1);图 b、b(3)中的 u1=2 u2)【答案】(1)计算剪力分配系数U111

18、U1U2B 0.5(2)计算各柱顶剪力把荷载分成 W、q1、q2三种情况，分别求 出各柱顶所产生的剪力而后叠加q1作用下的不动铰支座反力：RA C11q1H 0.3 0.8 153.6kNq2作用下的不动铰支座反力：RC C11q2H 0.3 0.4 151.8kN在排架柱顶施加集中力RA和Rc，并把它们与W相加后进行剪力分配，再把分配到 的柱顶剪力与柱顶不动铰支座反力相加，得【解析】该题考查对用剪力分配法进行排 架柱内力分析的步骤的理解和识记。参考教 材第54-57页。(五) 内力组合(考点 15 ) P57-601、控制截面：指对柱配筋和基础设计起 控制作用的截面2、柱的控制截面：(1)

19、I - I上柱柱底截面：上柱的最大轴 力和弯矩(2) n-n牛腿顶面：吊车竖向荷载作用 下的弯矩最大(3) m -川下柱柱底截面：风荷载和吊车 横向水平荷载作用下弯矩最大， 且截面III- III 的最不利内力也是设计基础的依据3、控制内力：排架柱是偏心受压构件(大 偏心、小偏心)，纵向受力钢筋的计算主要取 决于轴向力N和弯矩M。4、内力组合(4种)：(1 ) Mmax 与相应的 N 和 V ； (2 ) Mmax 与相应的N和V ； ( 3 ) Nmax与相应的M和 V ； (4 ) Nmax与相应的N和M。当柱采用对称配筋和对称基础时，(1 )、(2 )内力组合可合并为 Mmax与相应的N

20、和V。5、M、N对配筋量的影响N 一定时，M大，As也大；M 定时， 小偏心受压As随M的增加而增加；大偏心受 压A.则随M的增加而减小6、荷载效应的基本组合(1 )由可变荷载效应控制的组合：恒荷到柱顶的剪力值VAA(W RA Rc) RA 0.25 (15 3.6 1.8)载+任一种“活荷载”(或0.9任意两种或两3种1 以kN上“活荷载”)；SGSskS 1.35乐Fvkftkbh°(10.5 竺)Fvk °5 a / h0QiSqi（或 0.9QiSQik）i 1永久荷载效应控制的组合：nQi ci SQik ）i 17、内力组合式的注意事项（1）无论什么情况，恒载必

21、须参加组合（2 ）目的在于得到最大内力，其他为最 大内力的对应值；（3）Dmax作用在A柱和Dmax作用在B柱不可能同时出现，所以不可能在同一组组 合中出现；（4）Tmax参加组合时，必有垂直荷载项 D（Dmax或Dmin ），而垂直荷载参加组合时，不一定有Tmax项（未必刹车）；（5）风荷载，左风、右风不同时存在， 故不同时参加组合；（6）求Nmin时，N = 0的风荷载应参 加组合（六八单层厂房排架整体空间工作（考点16 ）P 60-621、定义：排架与排架、排架与山墙之间 的相互制约作用，称为厂房的整体空间作用。2、产生整体空间作用的条件（2个）：（1）各横向排架之间必须有纵向联系构 件

22、；（2）各横向排架的结构或荷载不同。3、对吊车荷载等局部荷载，厂房的整体 空间作用较均布荷载要大。因此，在厂房的 设计中，当需要考虑整体空间作用的有利影 响时，仅对吊车荷载而言。4、理解：（1 ）横向排架间连接越可靠，受力的差 别越大，整体空间作用越强；反之，则越小；（2）无檩屋盖比有檩屋盖、局部荷载比均布荷载与厂房的整体空间作用大；山墙的 存在，整体空间作用也强，由于山墙的刚度 大，对相邻排架的水平约束大。第三节单层厂房柱（一）、柱的类型（考点 17 ） P64-67实腹矩形柱、工字形柱、双肢柱（平腹秆、 斜腹杆）（二八吊装验算1、单层厂房钢筋混凝土排架柱一般为预制柱，吊装时混凝土的强度等级

23、还可能达不 到设计要求，故需进行吊装时的承载力和裂 缝宽度验算。2、吊装时柱承受的荷载为其自重乘以动力系数1.11.3，柱自重的分项系数取1.2（三）、牛腿（考点18 ） P68-741、分类：a h°为长牛腿，a h°为短牛 腿，a为竖向力作用点到下柱边缘的距离。2、牛腿的破坏形 态：弯曲破坏（1 > a /h0 > 0.75 ）、剪切破 坏（a/h。0.75）与混 凝土局部压碎破坏。3、牛腿的设计（1 ）设计内容：确定牛腿的截面尺寸、 承载力计算和配筋构造。（2 ）截面尺寸确定： 宽度：与柱同宽； 高度：由斜裂缝宽度的控制条件与构造求确定式中：Fvk、Fhk

24、分别为作用于牛腿顶部按荷载 标准组合计算的竖向力和水平拉力;为裂缝控制系数。对支 承吊车梁的牛 腿，取0.65， 其他牛腿取0.85当a O.3ho时，取a 0.3ho ;当考虑安装偏 差后的竖向力作用点位于下柱截面以内时， 取 a=0。（4）计算简图：以纵向水平钢筋为拉杆、 混凝土斜向压力带为压杆所构成的三角形桁 架。（5）纵向受拉钢筋的计算：位于牛腿顶面的水平纵向受拉钢筋由两部 分组成： 承受竖向力的抗弯钢筋；承受水平拉 力的抗拉锚筋。（6）钢筋布置示意图与构造Fv=300kN，水平拉力设计值 Fh=60kN，采 用钢筋为 HRB335 （fy=300N/mm2）。试计算牛腿的纵向受力钢筋

25、面积。（提示：as=60mm ； A=当 a<0.3h 0 时，取 a=0.3h 0）（未注明单位：mm）Fv=30OkbT【答案】（1 ）确定牛腿 与下柱交接处的牛腿竖 直截面的有效高度 h0400 400 60 740mm（2)确定a值a 200mm0.3h00.3740 222mm因此取a=222mm（3 ）计算牛腿的纵向受力钢筋面积3FvaFh300 10 2221.2O.85fyh0fy0.85 300 740300【解析】该题考查对牛腿配筋计算方法和 步骤的理解和识记。参考教材第67-73页历年试题36 :2010.1 ， 2005.1对单层厂 房柱牛腿进行承 载力计算时，可

26、取 什么样的计算简 图？并画出示意 图。【答案】以纵向水平钢筋为拉杆、混凝土 斜向压力带为压杆所构成的三角形桁架。见 上图【解析】该题考查对牛腿受力特点的理解。 参考教材第72页。历年试题37 :（2007.10，2007.1，2006.1，2003.10 ） 柱子牛腿如图所示。已知竖向力设计值第四节 柱下独立基础（一）、柱下基础设计（考点 19 ）P74-851、主要内容：确定底面尺寸、基础高度 和变阶处高度、底板配筋计算、构造要求。2、底面尺寸确定：满足地基承载力要求（1）轴心受压柱下基础假定：基础是绝对刚性的；基底某点反力 与该点的地基沉降成正比。基础底面积：式中：Nk为上部结构传来的荷

27、载效应；fk为地基土的承载力特征值；d为基础埋深；g为 基础自重和基底以上土重度的平均值，可近 似取 g 22kN/m3。（2）偏心受压柱下基础基底线性分布的应力应满足：、Pmax 1.2 fa基底边缘最大最小应力按下式计算:PmaxminNk GkMk VkdNk Gk6ek k(1 )aab偏心受压基础底面积采用试算法计算得 到，步骤如下：先按轴心受压基础公式估算基底面积, 求得A1 ； 考虑偏心的影响，将基底面积A1增大1.2 1.4 倍； 代入偏压基础基底应力条件式验算是否 满足要求， 不满足时对基底面积进行调整，直到满 足为止。3、基础高度确定：由构造条件与基础抗 冲切条件确定先依构

28、造要求假定基础高度，再按下式验 算：F|0.7 kp ftamh0式中：Fl是相应于荷载效应基本组合时作用在A上的地基土净压力设计值，Fl rA ；kp为受冲切承载力截面咼度系数，基础高度h 800mm时取1.0， h 2000mm时取 0.9，其间线性内插；am为冲切破坏锥体最不利一侧计算长 度。4、底板受力钢筋计算：满足受弯承载力要求，要求两个方向配置 钢筋配筋计算的控制截面：柱与基础交接处和 变阶处。(1) 轴心受压柱长边方向I - I截面受力筋Pn2M1 牛a ac) (2b bj2短边方向n - u截面受力筋1 2Mii Pn(b bc) (2a ac)24用台阶长度和宽度代替式上两

29、式中的柱截 面高度bc和截面宽度lc，并采用变阶处的截面 有效高度h。，可计算基础变阶处川-川和W - IV 截面由地基净反力产生抵抗弯矩设计值所需 的钢筋面积。基础底板两个方向的配筋均应取计算所得钢筋截面面积的较大者(2) 偏心受压基础用代替轴压弯矩计算式中的 Pj计算Mi ； 用代替轴压弯矩计算式中的 Pji计算Mii ；其 中Pji表示1-1截面处的地基净反力。历年试题39 :2008.10柱下独立基础如图所示。基础顶面作用的轴向压力 Nk=700kN，弯矩Mk=200kN m ，剪力Vk=25kN，修正后的地基承载力特征值 f a=200kN/ m2，已知基础底面尺寸 b=3m ， |

30、 =2m，基础埋置深度d=1.5m，基础高度h=1.0m，基础与以上土的重力密度平均值m=20kN /m3。试验算地基承载力是否满 足要求。【答案】(1 )计算基础底面积A bl 3 2 6m2丛7004.12m2famd 200 20 1.5(2 )计算基础底面的抵抗矩 WW lb21 2 32 3m36 6(3)计算基底压力GkmdA 20 1.5 6 180kN(4) 计算基础底面处弯矩和轴向压力Nbk Nk Gk 700 180 880kNMbk Mk Vkh 200 25 1 225kN m(5) 计算基础底面的最大、最小压力值Pk ,maxM bk 8802252217 kN/m2

31、71.7Pk,min A W 63（4 ）装配整体式框架：指梁、柱、楼板均为预制，在吊装就位后，焊接或绑扎节点（4）验算地基承载力Pk ,maxPk ,min221.7 71.72区钢筋，通过浇捣混凝土，形成框架节点, 2从而将梁、板、柱连成整体框架结构。146.7kN/m2 fa 200kN / m2（二）、多层框架的结构布置21、承重框架的布置方案（1 ）横向框架承重方案：横向刚度大， 有利于室内采光，不利于室内管道通过；（2）纵向框架承重方案：由于房屋横向 刚度较弱，一般不宜采用；（3）纵横向框架混合承重方案：整体性 能好，两个方向的侧向刚度大，抗震性能好。有抗震设防要求的框架应采用纵横

32、向框架 混合承重方案。2、变形缝伸缩缝：建筑物平面较长，为减少温度应 力的影响而设置，上部结构断幵，下部结构 不断幵。沉降缝：各部分刚度、高度、重量相差悬pk,max 221.7kN/m1.2fa 1.2 200 240kN/ m地基承载力满足要求【解析】该题考查对地基承载力验算步骤的理解和识记。参考教材第 78页。（二）吊车梁1、当厂房中有吊（桁）车时才设置吊车 梁，它支承在牛腿上，直接承受吊车起重、 运行和制动时产生的各种往复荷载；传递厂 房的纵向荷载、保证厂房的纵向刚度。2、吊车荷载的动力特性：吊车荷载具有冲击和振动作用，在计算吊 车梁与其连接的强度时，吊车竖向荷载应乘 以动力系数。第三

33、章多层框架结构设计第一节多层框架的结构组成与结构布置（一）多层框架结构的组成（考点20 ）P93-971、框架结构由横梁、立柱和基础连接而成。2、多层框架结构的分类（1）现浇式框架结构：整体性能与抗震 性能好；（2）半现浇式框架：指梁、柱为现浇而 楼板为预制，或柱为现浇、梁板为预制的结 构。（3）装配式框架：指梁、柱和楼板均为 预制，然后通过焊接拼装连接成整体的额框 架结构；殊、土质相差较大时而设，上、下部结构都 要断幵。抗震缝：为防止地震区厂房或厂房区段相 邻太近地震时发生碰撞而设，宽度要满足抗 震缝要求。第二节 现浇钢筋混凝土框架结构内力与位移的近似计算方法（一）、结构计算简图（考点 21

34、 ） P991、跨度与层高（1）跨度 框架梁计算跨度取柱轴线间距离；跨度 相差不超过10%时，按等跨计算内力； 柱的计算高度可以取层高，底层柱高一 般取基础顶面到楼面标高处的距离； 屋面斜梁坡度不超过1/8时，按水平梁 计算2、框架梁截面抗弯刚度的计算楼板对框架梁的截面抗弯刚度影响较大， 在计算框架梁截面惯性矩时应考虑楼板的影 响。对现浇楼盖：中框架取1=21 0，边框架取1=1.51 0；装配整体式楼盖：中框架取1=1.51 0，边框架取 1=1.21 0 ；装配式楼盖：则取l=lo。其中Io为矩形截 面梁的截面惯性矩。3、荷载的计算与简化（1）荷载简化为节点荷载。（2）楼（屋）面活荷载折减

35、系数：负荷面积大于25m 2时，取0.9 ;折 减系数随计算截面以上楼面层数的增加而减 小。（二）竖向荷载作用下的分层法（考点 22）P100-1011、假定： 框架无侧移； 每一层框架梁上的竖向荷载只对本层的 梁与与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，忽略对其它各层梁、柱的影响。2、分析方法与步骤 分解为一系列幵口框架。 用弯矩分配法计算各幵口框架的内力； 幵口框架梁的内力 二原框架相应层的内 力；原框架柱的内力二相邻两个幵口框架中相 同柱号的内力叠加； 内力叠加后的不平衡弯矩只分配不传递；3、注意除底层柱子外，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1/3 ;梁端负弯矩可进行

36、调幅。（三）水平荷载作用下的反弯点法（考点23）P102-1031、反弯点：弯矩为零的点。2、假定：梁柱线刚度比为无限大； 忽略柱子轴向变形；节点的转角为零。3、反弯点位置： 底层柱为距基础顶面 2/3柱高处；其余 各层柱为其中点； 对于下端固定的底层柱，反弯点偏向刚 度较小的一端。4、适用条件：梁柱线刚度比大于 3 o对于层数较少、楼面荷载较大的框架结构， 一般柱子的刚度较小，而梁的刚度相对较大， 反弯点法适用。5、反弯点法计算框架结构内力的步骤： 将柱在反弯点处切幵； 用剪力分配法计算反弯点处柱剪力； 利用（柱的水平剪力乘以反弯点到柱端 的距离）得到柱端弯矩； 利用节点力矩平衡条件得到梁端

37、弯矩； 利用计算梁端剪力； 由节点竖向力平衡条件得到柱轴力。历年试题51 :2010.1某两层三跨框架如图所示，括号内 数字为各杆相对线刚度。试用反弯点法求AB 杆的杆端弯矩。【答案】（1）将各柱在反弯点处切幵,用剪力分配法计算柱反弯点处的剪力：第一层：V2V1（2）利用第二层：计算柱端弯矩4、反弯点的位置第二层:各柱的反弯点高度与该柱上下端的转角比M2底V2理215 竺 31.5kN m2Mi顶 VM i 底Vih_32h132.5 便332.5 48.75kN m4 597.5kN m3(3)利用节点力矩平衡条件得到 AB梁端弯矩；M ABM2底 48.75 31.5 80.25kN mM

38、 BA(M1顶 皿2底)汽 (48.75 31.5)3.66 3.12【解析】该题考查对用反弯点法计算框架 梁柱的内力的方法和步骤的理解和识记。参 考教材第102-105页。值有关。（1 ）影响转角的因素有：层数、柱子所 在层次、梁柱线刚度比与上下层层高变化。（2）柱反弯点高度yh （y。y1 y? y3）h式中：y°h为标准反弯点高度，顶层柱没有y2h 修正值，底层柱没有ysh修正值（4 ）变化规律水平荷载作用下的多层框架结构，反弯点3移向刚度小的那2一端m 当某层其他条件不变， 柱的反弯点位置将随上层框架梁线刚度的减 小或上层层高的加大而升高。5、与反弯点法相比的改进处：修正了框

39、 架柱的抗侧刚度和反弯点高度。（四）、水平荷载作用下的D值法（考点24）P105-1091、假定： 柱AB两端节点与上下、左右相邻节点 的转角全等于9 ; 柱AB与与其上下相邻柱的弦转角均为Uj /hj ； 柱AB与与其上下相邻柱的线刚度均为ic ； 横梁中点无竖向位移。2、柱的抗侧刚度式中：为反映梁柱线刚度比值对柱侧向刚度的一个影响系数（减低系数），1。当框架梁的线刚度为无穷大，即 K=， 此时 1，对应的D为反弯点法采用的抗侧 刚度。3、适用范围：梁柱线刚度比小于3。6、内力计算步骤计算框架梁柱的线刚度；计算 D值；计算柱剪力；确定柱反弯点高度；计 算柱端弯矩；求梁端弯矩。历年试题53 :

40、2008.1某两层三跨框架如题 36图所示， 括号中数值为梁的相对线刚度。二层各柱线 刚度均为1.0 x 10kN m,边柱侧移刚度修正系数为a =0.6，中柱侧移刚度修正系数为a =0.7试用D值法求梁AB的B端弯矩（提示：二层柱反弯点高度比为 y=0.55 ）。【答案】D2边柱D2中柱V2B柱(1)12i2h；12i2h2计算二层D2中柱D2求二层柱的D值12 1.0 1044.220.60.712 1.0 1044.22B柱反弯点处剪力34.76 104.084.76F (4.08 4.76) 103 2103kN/r103kN/r60 16.1(3) 计算二层B柱顶端弯矩M2B柱顶V2

41、B柱(1 y)h2 16.16 (1 0.55) 4.2（1 ）由梁柱弯曲变形引起的顶点侧移等30于各楼层的层间位移之和，即U1U1U2U3 Um（4）计算梁AB的B端弯矩3.66“3.66M BAM 2B柱30.54 -3.66 3.123.66 3.12【解析】该题考查对用D值法框架梁柱内 力计算的方法和步骤的理解和识记。参考教 材第105-111 页。（五八水平荷载作用下侧移计算（考点 25） P 111-1151、侧移的组成：梁柱弯曲变形+柱轴向变 形2、侧移的类型：（1）剪切型：水平位移自下而上逐渐减 小，如框架结构；（2）弯曲型：水平位移自下而上逐渐增 大，如剪力墙。3、侧移的影响

42、规律（1 ）房屋越高、越窄，由柱轴向变形引起的侧移越大；（2）一般对50m 以上或高宽比 H/B大 于4的房屋，应考虑由柱轴向变形产生的侧 移的影响，（3）房屋全高不大于50m的旅馆与住宅 楼等，柱轴向变形产生的顶点侧移约为框架梁柱弯曲变形所引起的顶点侧移量的5-11%左右。4、柱的轴向力（1）风荷载作用下迎风面一侧的框架柱 产生轴向拉力，背风面一侧的柱则产生轴向 压力。（2）外柱的轴力大，内柱的轴力小，越 邻近框架中部的内柱，轴力越小。5、框架侧移的计算框架层间水平位移，其中n为同层柱的根（2）由柱轴向变形所引起的顶点侧移 式中：F为沿房屋全高水平荷载总和；B为外 柱轴线间距离；A为外柱截面

43、面积；K为荷载 系数，当受顶点集中荷载作用时K=2/3，受均布水平荷载作用时 K=1/4，受倒三角形荷 载作用时K=11/30。6、框架顶点水平位移：把所有楼层的层 间水平位移值加起来。7、弹性层间位移角限值高层建筑混凝土结构技术规程规定： 框架的最大弹性层间位移与层高的比值不超 过 1/550，即 u/h e， e 1/550。第三节内力组合（一）控制截面（考点 26 ） P 115-1191、梁、柱控制截面：各层柱为上、下端 截面，梁的两端和跨中2、截面配筋计算时内力值的确定：采用 构件端部截面的内力，而不是采用轴线处内 力（二）、最不利内力组合1、最不利内力组合：在控制截面处对截 面配筋

44、起控制作用的内力组合。2、框架结构梁、柱最不利内力组合：梁端截面：Mmax、 Mmax、Vmax梁跨中截面：Mmax柱端截面：M max与相应的N、V ； Nmax与 相应的M ； Nmin与相应的M（三）、竖向活荷载的满布荷载法当活荷载产生的内力远小于恒荷载与水平 力所产生的内力时，可不考虑活荷载的最不 利布置，将活荷载满布在所有框架梁上。此 法计算得到的梁跨中弯矩比最不利荷载布置 得到的弯矩小，应乘以1.112的增大系数。（四）、梁端弯矩调幅1、弯矩调幅法（简称调幅法）定义：是 在弹性弯矩的基础上，根据需要适当调整某 些截面弯矩值。通常对弯矩绝对值较大的截面进行弯矩调 整，然后按调整后的内

45、力进行截面设计和配 筋构造。2、弯矩调幅的目的与方法：减小竖向荷 载作用下的梁端负弯矩来减少节点附近梁顶 面的配筋量。3、弯矩调幅系数 的取值：（1）现浇框架：=0.80.9 ；（ 2）装配整体式框架：=0.70.8。4、梁的静力平衡梁端弯矩调幅后，在相应荷载作用下的跨 中弯矩必将增加，要求：调幅后梁端弯矩的 平均值与跨中最大正弯矩之和应大于按简支 梁计算的跨中弯矩值。5、注意：弯矩调幅应在内力组合前进行，因弯矩调 幅只对竖向荷载作用下的内力进行，水平作 用下产生的弯矩不参加调幅。第四节现浇钢筋混凝土框架梁、柱和节点 设计（一）、梁、柱截面尺寸的确定（考点 27）P 1201、非抗震设计的框架

46、横梁1一般取，不小于寺，l为梁的跨度；2、非抗震设计框架柱（1）高度和宽度不小于，h为层高；矩形 截面柱的边长不小于250mm，宽不小于350mm，且柱净高与截面长边比宜大于4。（3）梁与柱为刚接的钢筋混凝土柱的计 算长度现浇楼盖：底层柱I。1.0H，其余各层柱I。1.25H装配式楼盖：底层柱I01.25H，其余各层柱 1°1.5H（二）、框架节点的构造要求1、材料强度框架节点区的混凝土强度等级，应不低于 柱子的混凝土强度等级。第五节多层框架结构的基础（一）、基础类型（考点28） P 124-127 有柱下独立基础、条形基础、十字形基础、筏式基础等。1、柱下独立基础：适用于层数不多、

47、荷 载不大而地基坚实2、筏式基础：荷载很大、两个方向的条 形基础的悬挑板宽度大，且靠的很近时采用， 可为肋梁式或平板式。（二）、条形基础1、内力计算方法：静定分析法、倒梁法、 地基系数法、链杆法、有限差分法等。（1 ）静定分析法：假定土反力呈线性分 布，用偏心受压公式计算地基土反力。（2）倒梁法：假定土反力呈线性分布， 以柱子作为支座，土反力作为荷载，将基础 梁视作倒置的多跨连续梁来计算各控制截面 的内力。2、构造基础的截面一般做成倒 T形，梁高h宜为 柱距的1/41/8 ，翼缘板厚度hf不应小于 200mm 。第四章高层建筑结构设计第一节概述（一）高层建筑的定义（2个指标一一高度和 层数）（

48、考点 29） P 159-1601、高层建筑混凝土结构技术规程 （JGJ3-2002）规定：10层与10层以上或大于 等于28m的建筑物为高层建筑。2、高层建筑按结构形式和高度的不同分 为：A级和B级两类。3、高层建筑的高度：室外地面至主要屋 面的而距离，不包括突出屋面的水箱、电梯 间、构架等高度与地下室的埋置深度。4、最大适用高度的确定与结构体系与抗 震设防烈度有关。在相同的抗震设防烈度下，不同结构体系的最大适用高度有如下关系：筒中筒 > 框筒 > 全部落地剪力墙 > 框架-剪 力墙 > 部分框支剪力墙 > 框架 > 板柱剪力墙。（二八 受力特点（考点 3

49、0） P 1611、水平力是影响结构内力、变形与土建 造价的主要因素。2、柱内轴力随层数的增加而增大，轴力 与层数呈线性关系。3、水平向风荷载或地震作用力呈倒三角 分布，倒三角分布力在结构底部所产生的弯 矩与结构高度的三次方成正比，水平力作用 下的结构顶点的侧向位移与结构高度的四次 方成正比。（三）、水平位移和加速度的限制（考点 31）P 1621、层间弹性水平位移的限值（1）h 150m时，框架1/550，框剪、框 筒、板柱-剪力墙为1/800，筒中筒、剪力墙、 框支层为1/1000 ；（2 ） h 250m 时，为 1/500；150m h 250m，u/h按线性内插得到。2、结构风振加速

50、度的限制（1）高规规定，h>150m 应满足舒 适度的要求。（2）建筑结构荷载规范（GB50009） 规定结构顶点最大加速度：住宅、公寓 amax 0.15m/s2，办公楼、旅馆 amax 0.25m/s2。第二节高层建筑的结构类型1、常用的四种结构：框架结构、剪力墙 结构、框架一剪力墙结构和筒体结构。2、框架结构（考点 32） P 165（1 ）定义：全部竖向荷载和侧向荷载由 框架承受的结构体系。（2）特点：抗侧刚度小，侧移大，强震 下结构的顶点水平位移和层间相对水平位移 都较大。（3）适用范围：适用于10层或60m以 下2、剪力墙结构（1 ）定义：用钢筋混凝土剪力墙承受竖向荷载和抵抗

51、侧向力的结构。框支剪力墙：底部为框架、上部为剪力墙， 剪力墙由底部框架支承的结构。（2）特点：自重大，侧移刚度大，自振 周期短，地震作用下结构反应大，抗震能力 较强。（3） 实用范围：20-30层3、框架-剪力墙结构（1 ）定义：框架和剪力墙共同承受竖向 荷载和侧向力的结构。（2 ）特点：延性好；结构刚度较大、承 载力较大，地震时结构变形减小，非结构性 破坏减轻，抗震性能良好。（3）实用范围：10-20层。4、框筒结构（1 ）定义：由布置在建筑物周边的柱距小、梁截面高的密柱深梁框架组成。（2）特点：水平作用由内筒承受，周边 框架只承受竖向力合少量的水平力。（3）实用范围：30层或100m以上

52、第三节高层建筑结构设计的一般原则（一）结构体型和结构布置（考点33）P1651、结构平面布置（1）在高层建筑的一个独立的结构单元 内，宜使结构平面和侧移刚度均匀对称。（2）尽量减小结构的侧移刚度中心与水 平荷载合力中心间的偏心，以降低扭转对房 屋受力的不利应影响。（3）有抗震设防要求的高层建筑平面布 置应考虑一下要求： 平面宜简单、规则、对称，尽量减小偏 心； 平面长度不宜过长，突出部分长度不宜 过长； 不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形 平面图形。3、下部结构（考点 34） P 166 应有足够的基础埋置深度：以保证水平力 作用下的稳定，防止倾覆与滑移，减小建筑 物的整体倾斜与上部结构对地震

53、的反应。基础埋深与建筑物的高度、体型、地基土 质、抗震设防烈度等因素有关，埋深可从室 外地坪算至基础底面，并符合：天然地基 或复合地基可取房屋高度的 1/15 :桩基取 房屋高度的1/18 （桩长不计在内）。5、楼、屋盖层（1）刚性转换层： 上下刚度突变层的特 殊楼盖，应采用现浇 板，且板厚大于180mm，混凝土强度不低于 C30。（2）高规规定：h>50m 时，框剪、 筒体、复杂高层建筑结构应采用现浇楼盖结 构，剪力墙结构和框架结构宜采用现浇楼盖 结构。（二）高层建筑结构上的作用1、风荷载的动力特性（考点 35） P 169-170风荷载的动力作用：用风振系数z表示。层数较少的建筑物刚度较大，自振周期