第三章 多层框架结构结构设计

1、 第三章第三章 多层和高层框架结构多层和高层框架结构混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助大纲要求大纲要求1.识记识记（1）框架结构的组成；柱网布置原则和常用模数；承重结构的分）框架结构的组成；柱网布置原则和常用模数；承重结构的分类与特点；变形缝的种类、作用和设缝原则。类与特点；变形缝的种类、作用和设缝原则。（2）计算单元的确定；杆件轴线的确定；框架梁截面抗弯刚度的）计算单元的确定；杆件轴线的确定；框架梁截面抗弯刚度的计算；荷载计算。计算；荷载计算。（3）分层法的计算假定、适用条件和计算步骤。）分层法的计算假定、适用条件和计算步骤。（4）反弯点的概

2、念；反弯点法的计算假定、适用条件和计算步骤。）反弯点的概念；反弯点法的计算假定、适用条件和计算步骤。（5）控制截面的确定；荷载效应组合的计算表达式；最不利内力）控制截面的确定；荷载效应组合的计算表达式；最不利内力组合的原则；竖向活荷载最不利布置的方法。组合的原则；竖向活荷载最不利布置的方法。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助2.领会领会 （1）框架结构的受力特点。）框架结构的受力特点。（2）结构简化的原则和根据；楼板对框架梁截面刚度）结构简化的原则和根据；楼板对框架梁截面刚度的影响；活荷载的折减。的影响；活荷载的折减。（3）分层法的基本原理。）

3、分层法的基本原理。（4）修正后的框架柱抗侧刚度）修正后的框架柱抗侧刚度D的计算；反弯点高度的计算；反弯点高度的修正；的修正；D值法的计算步骤。值法的计算步骤。（5）梁端弯矩调幅的概念。）梁端弯矩调幅的概念。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助3.应用应用 （1）根据框架结构的布置、施工及构造的实际情况，）根据框架结构的布置、施工及构造的实际情况，正确地绘出结构的计算简图。正确地绘出结构的计算简图。（2）熟练应用熟练应用分层法计算框架结构在竖向荷载作用下分层法计算框架结构在竖向荷载作用下的内力（弯矩、轴力和剪力）。的内力（弯矩、轴力和剪力）。（3）

4、熟练应用熟练应用反弯点法计算框架结构在水平荷载作用反弯点法计算框架结构在水平荷载作用下的内力（弯矩、轴力和剪力）。下的内力（弯矩、轴力和剪力）。（4）熟练应用熟练应用D值法值法计算框架结构在水平荷载作用下计算框架结构在水平荷载作用下的内力（弯矩、轴力和剪力）和侧移。的内力（弯矩、轴力和剪力）和侧移。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助3.1.1多层框架结构的组成多层框架结构的组成框架结构：由横梁、立柱和基础连接而成，梁柱框架结构：由横梁、立柱和基础连接而成，梁柱连接处称为节点，一般有刚性连接和铰接点。连接处称为节点，一般有刚性连接和铰接点。 框架

5、结构一般采用刚性连接框架结构一般采用刚性连接，铰连接一般用在多铰连接一般用在多层排架。层排架。3.1多层框架的结构组成和多层框架的结构组成和结构布置结构布置混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 结构结构轻巧；轻巧； 整体性好；整体性好； 可形成大空间；可形成大空间； 施工方便；施工方便； 较为经济。较为经济。框架结构框架结构框架结构框架结构混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 抵抗水平荷载能力差抵抗水平荷载能力差； 侧向刚度小，侧移大侧向刚度小，侧移大 ； 受地基的不均匀沉降影受地基的不均匀沉降影响

6、大响大 。 框架结构采用现浇楼盖框架结构采用现浇楼盖时，框架梁截面采用时，框架梁截面采用T形或倒形或倒L形。形。框架结构受框架结构受力变形力变形混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助3.1.2 多层框架结构的分类多层框架结构的分类 按施工方法的不同可分为按施工方法的不同可分为现浇式、半现浇式、现浇式、半现浇式、装配式和装配整体式。装配式和装配整体式。 框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至础；成承重结构，将荷载传至

7、础；混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 现浇式框架即梁、柱、楼盖均为现浇钢筋混凝土。一般是每现浇式框架即梁、柱、楼盖均为现浇钢筋混凝土。一般是每层的柱与其上层的梁板同时支模、绑扎钢筋，然后浇筑混凝土，层的柱与其上层的梁板同时支模、绑扎钢筋，然后浇筑混凝土，自基础顶面逐层向上施工。自基础顶面逐层向上施工。 半浇式框架是梁柱为现浇，楼板为预制，或柱为现浇、梁板半浇式框架是梁柱为现浇，楼板为预制，或柱为现浇、梁板为预制的结构。为预制的结构。 装配式框架是梁柱和楼板均为预制，然后通过焊接拼装连接装配式框架是梁柱和楼板均为预制，然后通过焊接拼装连接成整体

8、的框架。成整体的框架。 装配整体式框架是指梁、柱、楼板均为预制，在吊装就位后，装配整体式框架是指梁、柱、楼板均为预制，在吊装就位后，焊接或绑扎节点区钢筋，通过浇捣混凝土形成框架，从而将梁、焊接或绑扎节点区钢筋，通过浇捣混凝土形成框架，从而将梁、柱及楼板连成整体框架结构。柱及楼板连成整体框架结构。1梁、柱和楼板均为预制，然后通过焊接拼装连接而成整体的框架结构类型为_式框架。 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 满足使用要求，并尽可能与建筑的平、立剖面满足使用要求，并尽可能与建筑的平、立剖面划分相一致；划分相一致； 满足人防、消防要求，使水、暖、电

9、各专业的满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进行；布置能有效地进行； 结构尽可能结构尽可能简单、规则、均匀、对称简单、规则、均匀、对称，构件类，构件类型少；型少；3.1.3 多层框架的结构布置多层框架的结构布置 一、一、 结构布置的一般原则结构布置的一般原则混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助好好差差平面布置平面布置混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助好好差差竖向布置竖向布置混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 妥善地处理温度、地基不均

10、匀沉降以及地震妥善地处理温度、地基不均匀沉降以及地震 等因素对建筑的影响；等因素对建筑的影响； 施工简便；施工简便； 经济合理。经济合理。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助二、二、 柱网布置柱网布置柱网布置满足生产工艺的要求柱网布置满足生产工艺的要求 柱网布置的方法可分为内廊式、等跨式、对柱网布置的方法可分为内廊式、等跨式、对称不等式等几种。厂房柱距大多采用称不等式等几种。厂房柱距大多采用6m，故故柱网形式主要取决于柱距柱网形式主要取决于柱距。 内廊式内廊式 等跨式等跨式混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章

11、帮帮 助助二、二、 柱网布置柱网布置柱网布置满足建筑平面的要求柱网布置满足建筑平面的要求 柱网布置应与建筑隔墙布置相协调，一般柱网布置应与建筑隔墙布置相协调，一般布置成四排柱而成为三跨框架；当建筑平布置成四排柱而成为三跨框架；当建筑平面宽度较小，层数较少时，也可设为三排面宽度较小，层数较少时，也可设为三排柱成为两跨结构。柱成为两跨结构。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助二、二、 柱网布置柱网布置柱网布置要使结构受力合理柱网布置要使结构受力合理柱网布置应考虑到结构在竖向作用下内力分柱网布置应考虑到结构在竖向作用下内力分布均匀合理，各构件材料强度充

12、分利用。布均匀合理，各构件材料强度充分利用。柱网布置应使施工方便柱网布置应使施工方便 建筑设计及结构布置时应考虑到施工方便，建筑设计及结构布置时应考虑到施工方便，以加快施工进度，降低工程造价。现浇框以加快施工进度，降低工程造价。现浇框架结构在结构布置时应尽量使梁板布置简架结构在结构布置时应尽量使梁板布置简单规则，方便施工。单规则，方便施工。 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助二、二、 结构布置方法结构布置方法 房屋横向刚度大，侧房屋横向刚度大，侧移小；移小； 横梁高度大，室内有横梁高度大，室内有效净空小。效净空小。 非抗震时使用非抗震时使用横向

13、布置横向布置 横向承重横向承重1对于纵向框架承重方案，由于房屋_较弱，一般不宜采用。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 连系梁截面较小，框连系梁截面较小，框架梁截面尺寸大，室架梁截面尺寸大，室内有效净空高；内有效净空高； 对纵向地基不均匀沉对纵向地基不均匀沉降较有利；降较有利； 房屋横向刚度小，侧房屋横向刚度小，侧移大。移大。纵向布置纵向布置 纵向承重纵向承重1在地震区，框架结构应采用的承重方案是（ ）A现浇横向框架承重B现浇纵向框架承重C现浇纵横向框架承重D装配式纵横向框架承重混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一

14、章上一章帮帮 助助 整体性好，受力好；整体性好，受力好； 适用于整体性要求适用于整体性要求 较高和楼面荷载较较高和楼面荷载较 大的情况。大的情况。适宜在抗震设防时使用适宜在抗震设防时使用纵横向框架的混合结构纵横向框架的混合结构 双向承重双向承重混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助三、三、 变形缝变形缝n 沉降缝沉降缝设置沉降缝是为了避免地基不均匀沉降在房屋构件设置沉降缝是为了避免地基不均匀沉降在房屋构件中引起裂缝。房屋扩建时，新建部分与原有建筑结中引起裂缝。房屋扩建时，新建部分与原有建筑结合处也可设置沉降缝分开。沉降缝将建筑物从合处也可设置沉降缝

15、分开。沉降缝将建筑物从基础基础底至屋顶全部分开底至屋顶全部分开，各部分能够自由沉降。，各部分能够自由沉降。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助三、三、 变形缝变形缝混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助三、三、 变形缝变形缝n 伸缩缝伸缩缝设置伸缩缝是为了设置伸缩缝是为了避免温度应力和混凝土收缩应力避免温度应力和混凝土收缩应力而使房屋产生裂缝。伸缩缝的设置主要与而使房屋产生裂缝。伸缩缝的设置主要与建筑物的建筑物的长度有关长度有关。伸缩缝伸缩缝仅将上部结构仅将上部结构从基础顶面断开，基础不断开从基础顶面

16、断开，基础不断开。伸缩缝的最大间距取决于结构类型和温度的变化及伸缩缝的最大间距取决于结构类型和温度的变化及施工方法的不同。施工方法的不同。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助三、三、 变形缝变形缝n 防震缝防震缝当房屋平面复杂、立面高差悬殊、各部分质量和刚度当房屋平面复杂、立面高差悬殊、各部分质量和刚度截然不同时，应设置防震缝。截然不同时，应设置防震缝。对有抗震设防要求的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应符对有抗震设防要求的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应符合防震缝要求，并尽可能三缝合并设置。合防震缝要求，并尽可能三缝合并设置。混凝土结构设计原理混凝土结构设计

17、原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助设缝的原则和避免设缝的措施设缝的原则和避免设缝的措施 设缝的原则设缝的原则：应尽量少设缝或不设缝，可简化构：应尽量少设缝或不设缝，可简化构造、方便施工、降低造价、增强结构的整体性和空间造、方便施工、降低造价、增强结构的整体性和空间刚度。刚度。 避免设缝的措施避免设缝的措施：在建筑设计时，在建筑设计时， 采用调整平面采用调整平面形状、尺寸、体型等措施；形状、尺寸、体型等措施；在结构设计时，在结构设计时，可采用选可采用选择节点连接方式，配置构造钢筋、设置刚性层等措施；择节点连接方式，配置构造钢筋、设置刚性层等措施；在施工方面，在施工方面，可采取分

18、阶段施工、设置后浇带、做好可采取分阶段施工、设置后浇带、做好保温隔热层等措施，来防止由于温度变化、不均匀沉保温隔热层等措施，来防止由于温度变化、不均匀沉降、地震作用等因素所引起的结构或非结构的损坏。降、地震作用等因素所引起的结构或非结构的损坏。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助1.确定钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距限值时，不需要考虑的因素是（）A.结构类型B.基础形式C.施工方法D.气候条件2. 伸缩缝的设置主要取决于（ ） A.结构承受荷载大小 B.结构高度 C.建筑平面形状 D.结构长度3. 在地震区，当建筑物平面复杂、不对称并且各部分刚度、

19、质量相差悬殊时，为减小震害可以设置_缝。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助3.2现浇钢筋混凝土框架结构内力现浇钢筋混凝土框架结构内力与位移的近似计算方法与位移的近似计算方法3.1.2 多层框架结构的分类多层框架结构的分类一、计算单元一、计算单元横向框架的横向框架的间距、荷载和侧向刚度都相同间距、荷载和侧向刚度都相同，可取有代，可取有代表性的中间一榀框架作为计算单元。表性的中间一榀框架作为计算单元。中列柱中列柱纵向框架纵向框架的计算单元宽度可取的计算单元宽度可取两侧跨距的一半两侧跨距的一半；边列柱边列柱纵向框纵向框架的计算单元可取架的计算单元可取

20、一侧跨距的一半。一侧跨距的一半。竖向荷载近似采用竖向荷载近似采用分层法，分层法，水平荷载近似采用水平荷载近似采用反弯点反弯点法法和和D值法。值法。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助一、计算单元一、计算单元混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助3-1二、跨度和层高二、跨度和层高n框架梁截面尺寸估算框架梁截面尺寸估算l0 梁的计算跨度；梁的计算跨度；hb 梁的截面高度；梁的截面高度；bb 梁的截面宽度。梁的截面宽度。一般情况下一般情况下：梁净跨与截面高度之比梁净跨与截面高度之比不宜小于不宜小于4梁的截面

21、宽度不梁的截面宽度不宜小于宜小于200mm3-2混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 框架杆件用其轴线表示，杆件之间的连接用节点框架杆件用其轴线表示，杆件之间的连接用节点表示，杆件长度用节点之间的距离表示。框架的计表示，杆件长度用节点之间的距离表示。框架的计算跨度为框架柱轴线间的距离；算跨度为框架柱轴线间的距离； 框架柱的计算高度（除框架柱的计算高度（除底层柱外底层柱外）可取）可取各层层各层层高高，底层柱一般取至，底层柱一般取至基础顶面，基础顶面，当有整体刚度很大当有整体刚度很大的地下室时，可取至的地下室时，可取至地下室结构的顶部地下室结构的顶部

22、。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助当柱上下层截面尺寸变化时，取当柱上下层截面尺寸变化时，取最小截面的形心线最小截面的形心线来确定跨度。来确定跨度。 对于倾斜的或折线型横梁，当其坡度对于倾斜的或折线型横梁，当其坡度小于小于1/8时，时，可简化为可简化为水平直杆水平直杆；对于不等跨框架，若；对于不等跨框架，若各跨跨度各跨跨度相差不大于相差不大于10%时，可简化为时，可简化为等跨框架等跨框架，简化后的，简化后的跨度取跨度取原框架各跨跨度的平均值。原框架各跨跨度的平均值。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮

23、助助1多层框架结构中，当上、下层柱子截面尺寸变化时，框架梁的跨度一般以（）A最大柱截面形心线确定B下柱截面形心线确定C最小柱截面形心线确定D上、下柱截面形心线的中线确定混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助3-3Ec 混凝土弹性模量；混凝土弹性模量；I 框架梁截面惯性矩，见表框架梁截面惯性矩，见表3.3.1；l 框架梁的跨度。框架梁的跨度。在框架在框架两端节点两端节点处，梁受负弯矩，顶部的楼板受处，梁受负弯矩，顶部的楼板受拉，楼板对梁的截面刚度影响较小，形成拉，楼板对梁的截面刚度影响较小，形成矩形截矩形截面梁面梁；在框架梁的；在框架梁的跨中跨中，梁

24、受正弯矩，楼板受压，梁受正弯矩，楼板受压区形成区形成T形截面梁形截面梁。三、框架梁截面抗弯刚度的计算三、框架梁截面抗弯刚度的计算n框架梁线刚度框架梁线刚度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混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助表表3.3.1 3.3.1 框架梁惯性矩取值框架梁惯性矩取值楼板类型楼板类型边框架梁边框架梁中框架梁中框架梁现浇楼板现浇楼板I=1.5I0I=2.0I0装配整体式楼板装配整体式楼板I=1.2I0I=1.5I0装配式楼板装配式楼板I=I0I=I0注：注： I0为梁按矩形截面计算的惯性矩，为梁

25、按矩形截面计算的惯性矩， 。30121bhI 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助1在计算现浇框架梁截面惯性矩在计算现浇框架梁截面惯性矩I时应考虑时应考虑_的影响。的影响。2一侧为楼梯间的中框架梁，当采用现浇一侧为楼梯间的中框架梁，当采用现浇楼盖时，其截面惯性矩应取楼盖时，其截面惯性矩应取I=_I0（注：（注：I0为矩形截面梁的截面惯性矩）。为矩形截面梁的截面惯性矩）。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助3 3一般情况下，在选择框架梁的截面高度时，主一般情况下，在选择框架梁的截面高度时，主要考虑的因

26、素是（）要考虑的因素是（）A A梁的跨度梁的跨度 B B层高层高C C结构的总高度结构的总高度 D D梁的混凝土强度等级梁的混凝土强度等级4 4确定框架结构内力分析的计算简图时，框架梁确定框架结构内力分析的计算简图时，框架梁的计算跨度应取（）的计算跨度应取（）A A梁的净跨度梁的净跨度 B B 梁的净跨度梁高梁的净跨度梁高C C梁的净跨度柱截面高度梁的净跨度柱截面高度 D D梁两端柱轴线之梁两端柱轴线之间的距离间的距离混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助多层建筑多层建筑：Hi 第第i层层高；层层高；hc 柱截面高度；柱截面高度；bc 柱截面宽度。

27、柱截面宽度。框架柱的截面边长不宜小于框架柱的截面边长不宜小于350 mm，圆柱的截面直径，圆柱的截面直径不宜小于不宜小于350 mm，剪跨比，剪跨比宜大于宜大于2截面的高宽比截面的高宽比不宜大于不宜大于33-53-4框架柱框架柱n框架柱截面尺寸估算框架柱截面尺寸估算 柱截面尺寸柱截面尺寸 柱截面高度按柱截面高度按(1/181/14)(1/181/14)层高确定（可直接层高确定（可直接凭经验确定），也可先凭经验确定），也可先根据其所受轴力按轴心受根据其所受轴力按轴心受压构件估算压构件估算，再乘以适当的放大系数以考虑弯矩，再乘以适当的放大系数以考虑弯矩的影响。即的影响。即 Ac (1.11.2)N

28、 / fc N = 1.25Nv 式中式中 Ac为柱截面面积；为柱截面面积；N为柱所承受的轴为柱所承受的轴向压力设计值；向压力设计值；Nv为根据柱支承的楼面面积计为根据柱支承的楼面面积计算由重力荷载产生的轴向力值；算由重力荷载产生的轴向力值；1.25为重力荷载为重力荷载的荷载分项系数平均值；的荷载分项系数平均值； 重力荷载标准值可根据实际荷载取值，重力荷载标准值可根据实际荷载取值，也可也可近似按（近似按（1214）kN/m2计算计算；fc为混凝土轴心抗为混凝土轴心抗压强度设计值。压强度设计值。 框架柱的截面宽度和高度均不宜小于框架柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm，圆柱截面直经不宜小于圆柱

29、截面直经不宜小于350mm，柱截面高宽比不，柱截面高宽比不宜大于宜大于3。 为避免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边为避免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于之比宜大于4，或柱的剪跨比宜大于，或柱的剪跨比宜大于2。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助Ec 混凝土弹性模量；混凝土弹性模量；I 框架柱截面惯性矩。框架柱截面惯性矩。n框架柱线刚度框架柱线刚度3-73-8三、框架梁截面抗弯刚度的计算三、框架梁截面抗弯刚度的计算混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助四、荷载的计算与简化四、荷载的计算与简化n

30、计算单元的选取计算单元的选取计算单元选取计算单元选取混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助n计算简图计算简图实际结构实际结构l01l02计算简图计算简图混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助n计算简图计算简图混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助框架荷载框架荷载垂直荷载垂直荷载水平荷载水平荷载恒载恒载活载活载风载风载地震作用地震作用框架自重；粉灰重；框架自重；粉灰重；板、次梁

31、、墙体重。板、次梁、墙体重。人群、家具、设备等人群、家具、设备等荷载，取值见荷载，取值见建筑建筑结构荷载规范结构荷载规范，可，可折减。折减。0zszkww风载另讲风载另讲混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助一）楼（屋）面活荷载一）楼（屋）面活荷载作用于建筑物上的楼面活荷载，不可能以规范所作用于建筑物上的楼面活荷载，不可能以规范所给的标准值同时作用在所有的楼面上，所以在多给的标准值同时作用在所有的楼面上，所以在多层住宅、办公楼、旅馆等设计时考虑层住宅、办公楼、旅馆等设计时考虑楼面活荷载楼面活荷载折减折减。对于楼面梁，当其对于楼面梁，当其负荷面积大于

32、负荷面积大于25m2，折减系，折减系数为数为0.9混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助墙、柱基础计算截面以墙、柱基础计算截面以上的层数上的层数 123456892020计算截面以上的各层活计算截面以上的各层活载总和的折减系数载总和的折减系数1.00（0.9）0.850.700.650.60.55一）楼（屋）面活荷载一）楼（屋）面活荷载注：当楼面梁从属面积超过注：当楼面梁从属面积超过25m2,采用括号内系数采用括号内系数表表3-1 活荷载按楼层的折减系数活荷载按楼层的折减系数混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章

33、帮帮 助助3.2.2 竖向荷载作用下的分层法竖向荷载作用下的分层法（1）分层法）分层法 框架结构无侧移；框架结构无侧移； 每层梁上的荷载只在本层梁及与其相连的上、每层梁上的荷载只在本层梁及与其相连的上、 下层柱产生内力，不在其他层梁和其他层柱下层柱产生内力，不在其他层梁和其他层柱 上产生内力。上产生内力。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 根据以上假定，多、高层框架可分层作为若干根据以上假定，多、高层框架可分层作为若干个开口单元，彼此互不关连的且柱端为完全固定的个开口单元，彼此互不关连的且柱端为完全固定的简单刚架近似计算。简单刚架可用弯矩分配法

34、计算，简单刚架近似计算。简单刚架可用弯矩分配法计算，一般循环一般循环2次。次。分层法计算示意图分层法计算示意图1关于多层框架的分层法，下面说法不正确的是（）A假定框架无侧移B忽略本层梁上荷载对上、下柱的影响C以若干开口框架作为计算单元D除底层柱外，其它各层柱的线刚度均应乘以0.9的折减系数混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 由于由于除底层外除底层外上层各柱的柱端实际为弹性固定，计上层各柱的柱端实际为弹性固定，计算简图中假定为完全嵌固，为减少计算误差，除底层柱算简

35、图中假定为完全嵌固，为减少计算误差，除底层柱外，上层各柱的外，上层各柱的线刚度乘以线刚度乘以0.9的修正系数。的修正系数。柱线刚度修正柱线刚度修正混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 考虑除支座外，因此考虑除支座外，因此底层柱底层柱的弯矩传递系数的弯矩传递系数取取1/2，其他各层柱其他各层柱的弯矩传递系数取的弯矩传递系数取1/3；传递系数修正传递系数修正混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助1.在用分层法计算竖向荷载作用下的框架内力时，除底层柱外，其它各层柱的弯矩传递系数为（）A.1/2 B. 1/3

36、C. 1/4 D.12.用分层法计算框架内力时，应对柱线刚度进行如下修正：（ ）A底层柱不变，其余各层柱乘以0.9B底层柱不变，其余各层柱乘以0.8C底层柱乘以0.9，其余各层柱不变D底层柱乘以0.8，其余各层柱不变作业题:某三层两跨框架，跨度及层高、尺寸如图，柱截面积尺寸300350，左跨梁截面为250500，右跨梁截面为250400，现浇梁柱及楼面，采用C30钢筋混凝土（Ec=3.0104MPa），试用分层法求其内力（M图）。q=2.5kN/mA7.80m6.00m3.60m4.50mBCDEFGHIJKL3.60mq=3.5kN/mq=30kN/mq=3.5kN/mq=30kN/mql2

37、121qlM 杆端弯矩需要分配弯矩是节点弯矩 RipMM+- +混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助例题A7.50m5.60m3.80m4.40mq=2.8kN/mq=3.8kN/mq=3.4kN/m（7.11）（4.21）（4.21）（1.79）（4.84）（12.77）（7.63）（10.21）（9.53）（3.64）BCDEFGHI（括号内数字为线刚度相对值）（i=EI/l）解：A7.50m5.60m3.80m4.40m（7.11）（4.21）（4.21）（1.79）（4.84）（12.77）（7.63）（10.21）（9.53）（3.64

38、）BCDEFGHI上层各柱线刚度0.9，然后计算各节点的弯矩分配系数（i=EI/l）0.9=3.7890.9=3.7890.9=1.611上层计算0.332（3.789）（3.789）（1.611）（7.63）（10.21）DEFGHI0.6680.3530.4720.1750.8640.136-13.125*+13.125*-7.317*+7.317*8.6784.3584.384-6.332-0.995-3.161-2.482-3.319-1.230-1.241-1.6600.8290.4120.4141.4340.2260.717-0.399-0.534-0.198-0.200-0.26

39、70.1330.0660.2310.0360.0670.115-0.064-0.086-0.03215.045-13.585-1.460-4.8364.8360.733-0.7331.612-0.487-0.244下层计算ABCDEFGHI0.3480.4660.1850.3080.4130.1560.1230.7090.2020.089-17.813*+17.813*-8.885*+8.885*8.301-1.5290.713-1.1670.078-10.4174.1500.356-0.334-3.0580.039-0.03618.930-1.459-0.169-0.018-1.736-3.

40、150-6.299-4.100-2.0500.7271.453-0.447-0.224-0.0790.159-0.049-15.8251.9246.1990.5320.0583.9250.2830.0313.6096.789-0.791-1.7950.4140.0450.1820.020-1.221-0.133-0.015-1. 369-0.589-1. 3363.395-0.868-0.668-0.196-0.4561.2031/31/2-4.8366.03915.04513.585-1.916-10.4175.22118.930-15.825-1.856-1.736-1.336-0.829

41、-1.9243.3956.789-0.868-0.6680.929-0.929各层叠加后的各层叠加后的M M图图混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助n什么是反弯点？什么是反弯点？混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助n什么是反弯点？（在节点水平力作用下框架什么是反弯点？（在节点水平力作用下框架M图）图）混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助3.2.3 水平荷载作用下的反弯点法水平荷载作用下的反弯点法n反弯点法的概念反弯点法的概念在水平荷载作用下的梁和柱，一

42、般在相邻两节点间总在水平荷载作用下的梁和柱，一般在相邻两节点间总有一个弯矩为零的点，这个弯矩为零的点称为反弯点。有一个弯矩为零的点，这个弯矩为零的点称为反弯点。n反弯点法基本假设和适用条件反弯点法基本假设和适用条件混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 弯矩为零的点弯矩为零的点（反弯点）的位置（反弯点）的位置按下图取值（以按下图取值（以EI梁梁=为前题）。为前题）。 反弯点位置图反弯点位置图 1采用反弯点法计算多层框架采用反弯点法计算多层框架内力时，对于下端固定的底层柱内力时，对于下端固定的底层柱，其反弯点近似取（），其反弯点近似取（）A柱高的中点

43、柱高的中点B距柱底距柱底1/3柱高柱高C距柱底距柱底2/3柱高柱高 D柱顶处柱顶处混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 柱的剪力按同层柱的柱的剪力按同层柱的抗侧移刚度抗侧移刚度之比分配。柱的之比分配。柱的抗侧移刚度为：抗侧移刚度为：EIci 第第i根柱的刚度；根柱的刚度； hi 第第i根柱的柱高。根柱的柱高。3-16Di2c6iihEI2c6iihEI3c12iiihEID 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助混凝

44、土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 以三层框架为例，用反弯点法计算水平荷载作以三层框架为例，用反弯点法计算水平荷载作用下框架的内力。用下框架的内力。u 顶层顶层因此各柱的剪力为：因此各柱的剪力为：3-173-18混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助u 第二第二层层各柱的剪力为：各柱的剪力为：3-19混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助u 第一第一层层各柱的剪力为：各柱的剪力为：3-20混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上

45、一章帮帮 助助3、柱中反弯点位置、柱中反弯点位置柱的反弯点高度柱的反弯点高度yh为反弯点至柱下端的距离为反弯点至柱下端的距离，y为反弯为反弯点高度与柱高的比值，点高度与柱高的比值，h为柱高。为柱高。由假定可确定柱的反弯点高比：由假定可确定柱的反弯点高比：对于上部各层柱：反弯点位于柱的中点处，对于上部各层柱：反弯点位于柱的中点处，y=1/2；对于底层柱：反弯点偏离中点向上，可取对于底层柱：反弯点偏离中点向上，可取y=2/3。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助（1）、柱端弯矩）、柱端弯矩hyVMyhVMikuikikdik1混凝土结构设计原理混凝土

46、结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 柱端弯矩：柱端弯矩：已知反弯点处的剪力值便可以求出每一已知反弯点处的剪力值便可以求出每一根柱各截面的弯矩。根柱各截面的弯矩。 梁端弯矩：梁端弯矩：分边柱节点和中间柱节点两种情况处理。分边柱节点和中间柱节点两种情况处理。 边节点：边节点：c2c1bMMM cbMM 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 中节点：中节点： c2c1b2b1b1b1MMiiiM c2c1b2b1b2b2MMiiiM cb2b1b1b1MiiiM cb2b1b2b2MiiiM 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原

47、理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助1如图所示框架结构，A、B柱截面尺寸相同，各层作用的水平力P=l0kN，各层层高h=4.5m，底层柱的反弯点在距柱底2/3h处。求底层A柱的柱底弯矩MA(以外侧受拉为正)及轴向力NA(以受拉为正)。解（1）求出A柱剪力分配系数A、B柱截面尺寸相同且皆为边柱iA=iB 所以DA=DB剪力分配系数为0.5（2）求A柱的剪力VAVB20KN )10101010(5 . 0BAVV（3）求A柱的柱底弯矩 605 . 43220KNMA（4）求A柱的轴力NANB (75 6/ )5 . 4109105 .13101810(轴力向下表示受拉）KNNA混凝土

48、结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助3.2.3 水平荷载作用下的反弯点法水平荷载作用下的反弯点法1.反弯点法的问题反弯点法的问题 柱的抗侧刚度只考虑了柱的线刚度和柱高，未考柱的抗侧刚度只考虑了柱的线刚度和柱高，未考虑节点梁柱线刚度比的影响；虑节点梁柱线刚度比的影响； 认为认为反弯点的位置是固定不变反弯点的位置是固定不变的，实际上它与梁的，实际上它与梁柱柱线刚度之比、柱的位置、上下层梁的线刚度大线刚度之比、柱的位置、上下层梁的线刚度大小、上下层层高、框架的总层数等因素有关。小、上下层层高、框架的总层数等因素有关。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章

49、主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助2.D值法的基本思想值法的基本思想与反弯点法相比：与反弯点法相比： 相同之处相同之处 主要思路相同。主要思路相同。 不同之处不同之处 考虑了上述因素的影响，对柱的抗侧考虑了上述因素的影响，对柱的抗侧刚度和柱的反弯点位置进行了修正。刚度和柱的反弯点位置进行了修正。 因此，因此，D值法又称为值法又称为修正的反弯点法修正的反弯点法，适用于梁，适用于梁柱柱线刚度比小于线刚度比小于3的情况。的情况。 D值的物理意义是考虑柱上下端值的物理意义是考虑柱上下端混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 因此，因此，D值法又称为

50、值法又称为修正的反弯点法修正的反弯点法，适用于梁，适用于梁柱柱线刚度比小于线刚度比小于3的情况。的情况。 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助3.柱的抗侧刚度柱的抗侧刚度 式中，式中，柱抗侧移刚度修正系数，按下表的柱抗侧移刚度修正系数，按下表的公式计算。公式计算。柱的柱的部位部位及固及固定情定情况况一般层一般层底层，下面固支底层，下面固支底层，下端铰支底层，下端铰支cc43212iiiiiKKK2cc21iiiKKK25 . 0cc21iiiKKK215 .0ci1i2ici3i4i1i2ici1i2ic3-21混凝土结构设计原理混凝土结构设计原

51、理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助 是反映梁柱是反映梁柱线刚线刚度比度比值对值对柱柱侧侧向向刚刚度的一个影响度的一个影响系数，系数， 1； ；当框架梁的当框架梁的线刚线刚度度为为无无穷穷大大时时， ，则则K=， ， =1， ，即即为为反弯点法反弯点法的的结结果果。 。1关于D值法，下列说法中，不正确的是（）A考虑了上下层层高对反弯点位置的影响B考虑了上下层横梁线刚度比对反弯点位置的影响C梁柱线刚度比对柱侧移刚度的影响系数1D其适用条件是梁柱线刚度比大于3二、各楼层柱的反弯点位置二、各楼层柱的反弯点位置规则框架指层高、跨度、柱的线刚度和梁的线刚规则框架指层高、跨度、柱的线刚度和梁

52、的线刚度分别相等的框架度分别相等的框架.规则框架在节点水平力的作用下，规则框架在节点水平力的作用下，可假定同层各节点转角相等，这时各层横梁的反弯点位可假定同层各节点转角相等，这时各层横梁的反弯点位于跨中且该点无竖向位移。于跨中且该点无竖向位移。 各层柱的反弯点位置与柱端转角的大小有关。对等各层柱的反弯点位置与柱端转角的大小有关。对等截面柱，若上下端转角相同，反弯点在柱中央，否则截面柱，若上下端转角相同，反弯点在柱中央，否则偏偏向转角较大的一端。向转角较大的一端。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助（1）标准反弯点高度比）标准反弯点高度比yo 假定

53、框架各层横梁线刚度、框架各层柱的线刚度假定框架各层横梁线刚度、框架各层柱的线刚度和各层的层高都相同，用力法解出各楼层柱反弯点（标和各层的层高都相同，用力法解出各楼层柱反弯点（标准反弯点）到楼层柱底的距离准反弯点）到楼层柱底的距离y0h （2）、上下层梁线刚度变化时反弯点高度比修正值）、上下层梁线刚度变化时反弯点高度比修正值y1当当 反弯点上移反弯点上移y1h。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助432114321,iiiiiiii当当 反弯点下移反弯点下移y1h。（3）层高变化的影响）层高变化的影响 若某层柱位于层高变化的楼层中，则此柱的反弯点若

54、某层柱位于层高变化的楼层中，则此柱的反弯点位置就不是标准反弯点位置。上层层高较高时，反弯点位置就不是标准反弯点位置。上层层高较高时，反弯点向上移动向上移动y2h；下层层高较高时，反弯点又向下移动；下层层高较高时，反弯点又向下移动y3h 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助214314321,iiiiiiii1.水平荷载作用下的多层框架结构，当某层其他条件不变，水平荷载作用下的多层框架结构，当某层其他条件不变，仅上层层高变小时，该层柱的反弯点位置（仅上层层高变小时，该层柱的反弯点位置（ ） A.向上移动向上移动 B.向下移动向下移动 C.不变不变

55、D.向上移动至层高处向上移动至层高处2水平荷载作用下的多层框架结构，当某层其他条件不变，水平荷载作用下的多层框架结构，当某层其他条件不变，仅其柱上端梁刚度降低，该层柱的反弯点位置（）仅其柱上端梁刚度降低，该层柱的反弯点位置（）A向上移动向上移动B向下移动至层高处向下移动至层高处C不变不变D向下移动至层高处向下移动至层高处混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助（4）修正的反弯点高度）修正的反弯点高度式中式中 y0标准反弯点高度比；标准反弯点高度比；y1因上、下层梁刚度

56、比变化因上、下层梁刚度比变化 的修正值；的修正值； y2因上层层高变化的修正值；因上层层高变化的修正值； y3因下层层高变化的修正值。因下层层高变化的修正值。 hyVMyhVMiABiBA 1柱端弯矩柱端弯矩ViVi3-22混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助（1）、柱端弯矩）、柱端弯矩hyVMyhVMikuikikdik1混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助三、三、D值法的计算步骤值法的计算步骤并求相应的并求相应的K值；值；例例3-1：图为3层框架结构的平面及剖面图。图b给出了楼层高处的总水平力及

57、各杆线刚度相对值。要求用D值法分析内力。解：解：计算各计算各层柱层柱D值值如表如表1。由图由图a可可见，每见，每层有层有10根根边柱及边柱及5根中柱，根中柱，所有柱所有柱刚度之刚度之和和可计算可计算每根柱每根柱分配到分配到的剪力的剪力。反弯点高度比反弯点高度比2某多层框架的计算简图如图所示。底层各柱线刚度为0.9104kNm，底层边柱侧移刚度修正系数为=0.6，底层中柱侧移刚度修正系数为=0.7。试计算该框架底层A柱的柱端弯矩。（已知：底层边柱修正后的反弯点高度比y=0.65）解：3733KN.m 5 . 4109 . 0127 . 012.32005 . 4109 . 0126 . 012.

58、242242jcCBjcDAhiDDmKNhiDDKNMKNMmKNVDDVAAAA25.205 . 465. 092. 69 .105 . 465. 0192. 6.92. 6)101010(23733232003200下上）（VAVBVCVD混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助3.2.5 水平荷载作用下侧移的近似计算水平荷载作用下侧移的近似计算框架结构在水平荷载作用下的变形由框架结构在水平荷载作用下的变形由柱轴向变形柱轴向变形和和梁梁柱弯曲变形柱弯曲变形两部分组成两部分组成。框架梁柱的弯曲变形框架梁柱的弯曲变形混凝土结构设计原理混凝土结构设计

59、原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助框架柱的轴向变形框架柱的轴向变形混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助1、由梁柱弯曲变形引起的侧移、由梁柱弯曲变形引起的侧移 第第i层层间相对侧移：层层间相对侧移： 顶点侧移为各层层间侧移之和：顶点侧移为各层层间侧移之和：结论：层间水平位移结论：层间水平位移 与荷与荷载在该层所产生的层间剪力载在该层所产生的层间剪力Vj呈正比，当框架柱侧向呈正比，当框架柱侧向刚度沿高度变化不大，层间水平位移是刚度沿高度变化不大，层间水平位移是自顶向下逐层自顶向下逐层增加增加的。这种的。这种层间水平位移层间水平位移自

60、下而上逐渐减少自下而上逐渐减少的水平的水平位移曲线位移曲线称为称为剪切型剪切型。与此相反，。与此相反，层间水平位移层间水平位移自下自下而上逐渐增加而上逐渐增加的的水平位移曲线水平位移曲线称为称为弯曲型弯曲型，剪力墙的剪力墙的水平位移曲线是弯曲型。水平位移曲线是弯曲型。ikiiDVuniiuu11ju混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第3章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助2、由柱轴向变形引起的侧移、由柱轴向变形引起的侧移 顶点侧移：顶点侧移：在水平荷载下，框架各杆除产生在水平荷载下，框架各杆除产生弯矩和剪力外，还有弯矩和剪力外，还有轴向力轴向力。在风荷载作用下，。在风荷载作用下，迎风