PPT多层框架结构设计

第四章多多层框架架结构一、结构的的形式和布布置1.结构形式布布置框架：由梁梁和柱所组组成的杆系系结构。可可用于50m以下的多层层房屋中结构形式一、结构的的形式和布布置1.结构形式布布置*现浇式：整整体性能好好，抗震性性能好，现现场工作量量大，费模模板结构形式——按施工方法法分*装配式：标标准化、工工厂化生产产，施工速速度快，整整体性能差差，抗震性性能弱*装配整体式式：兼有现现浇式和装装配式两者者的优点一、结构的的形式和布布置1.结构形式布布置受力特点水平荷载作作用下结构构整体呈剪切型变形形，单个构件件以弯曲变形为主一、结构的的形式和布布置1.结构形式布布置结构布置*柱网的布置置：柱距：：3.3~7.2m，梁跨：4.5~7.0m*承重框架的的布置横向布置纵向布置纵横向布置一、结构的的形式和布布置1.结构形式布布置当结构不同同部位荷载载差异较大大地基土压压缩性有显显著差异沉降缝当平面形状状复杂、高高度方向有有高差、质质量分布不不均匀抗震缝当房屋过长长或过宽时时伸缩缝变形逢的设设置缝宽50mm缝宽70mm一、结构的的形式和布布置1.结构形式布布置竖向布置在满足建筑筑功能要求求的同时，，尽量避免免收进、挑挑出、抽梁梁、抽柱层高为：2.8~4.2m不合理的结构布置一、结构的的形式和布布置1.结构形式布布置构件的选型型楼盖现浇式装配式装配整体式式梁、板尺寸寸的选择同同梁板结构构一、结构的的形式和布布置1.结构形式布布置构件的选型型在装配式或或装配整体体式楼盖中中，梁的截截面形式有有如下几种种（可以增增大净空，，减小总高高度）：十字形截面梁花篮形截面梁叠合梁柱截面的形形式一般为为矩形和方方形，也可可为T形或圆形。。先按轴压压估计柱的的截面尺寸寸，在乘以以1.2~1.5的放大系数数二、结构计计算简图和和荷载计算算1.计算简图横向框架计算单元纵向框架计算单元跨度跨度跨度取轴线间的的距离相邻楼板板顶间的距离基础顶面至一层楼板顶间的距离节点：视构构造情况可可以是刚节节点也可以是是铰接点二、结构计计算简图和和荷载计算算1.计算简图节点视构造情况况可以是刚刚节点也可可以是铰接接点二、结构计计算简图和和荷载计算算1.计算简图构件截面的的抗弯刚度度（梁）考虑楼板的的加强作用用,I0为不考虑楼楼板加强作作用时梁的的惯性矩*现浇式：中中框架I=2.0I0边框架I=1.5I0*装配整体式式：中框架架I=1.5I0边框架I=1.2I0*装配式：I=I0二、结构计计算简图和和荷载计算算2.荷载计算水平荷载按按图示阴影影范围计算算,一般将水平平荷载（风风或地震））简化成作作用于节点点的水平集集中力竖向荷载按按楼盖的形形式确定，，对活荷载载还应作适适当折减楼面活荷载载为等效均均布荷载三、框架的的内力分析析1.竖向荷载下下的内力分分析弯矩分配法法或迭代法法结构的侧移移几乎为零零可采用弯矩矩分配法或或迭代法三、框架的的内力分析析1.竖向荷载下下的内力分分析分层法实际上柱远远端并非固固结，为反反映实际情情况，做如如下处理：：*除底层外，，其余各柱柱的线刚度度乘以0.9的折减系数数*除底层外，，其余各柱柱的弯矩传传递系数取取为1/3三、框架的的内力分析析2.水平荷载下下的内力分分析反弯点法反弯点，此此处只有剪剪力无弯矩矩*弯矩为0点=反弯点*假定：1）底层反弯弯点在距基基础顶2/3柱高处2）其它层柱柱的反弯点点在1/2柱高处三、框架的的内力分析析2.水平荷载下下的内力分分析反弯点法VjkVjkhj/2，or2Vjkhj/3hj第j层hjVjkjkijk平衡条件梁的抗弯刚刚度“无穷穷大”假定梁的线线刚度“无无穷大”三、框架的的内力分析析2.水平荷载下下的内力分分析反弯点法iblibrrMblMbrMcbMct*求出各柱的的弯矩后，，由节点的的平衡条件件求的作用用在梁端的的总弯矩，，再按梁的的线刚度进进行分配*根据梁的平平衡条件求求梁的剪力力三、框架的的内力分析析2.水平荷载下下的内力分分析D值法反弯点法的的两个基本本假定：反反弯点高度度不变和梁梁的刚度为为无穷大给算法带来来了简化，，却降低了了精度日本武藤藤清教授授提出改改进反弯弯点法即即D值法，对对柱的抗抗侧刚度度和柱中中反弯点点的高度度进行修修正三、框架架的内力力分析2.水平荷载载下的内内力分析析D值法考虑柱端端梁的变变形和约约束后，，柱的抗抗侧刚度度D为：考虑柱上上下端节节点弹性性约束的的修正系系数三、框架架的内力力分析2.水平荷载载下的内内力分析析D值法FicCDABEGHicici1i2i3i4hj取框架中中的柱AB分析，假假定：*柱AB及其上下下相邻柱柱子的线线刚度为为ic*柱AB及其上下下相邻柱柱子的层层间位移移为j*柱AB两端节点点及其上上下左右右相邻各各节点的的转角均均为*与柱AB相交的梁梁的线刚刚度分别别为i1、i2、i3、i4三、框架架的内力力分析2.水平荷载载下的内内力分析析FicCDABEGHicici1i2i3i4hjjHGDFBACEMBAMABhjD值法变形后的情况三、框架架的内力力分析2.水平荷载载下的内内力分析析jHGDFBACEMBAMABhjD值法根据A、B两点力的的平衡条条件：两式相加三、框架架的内力力分析2.水平荷载载下的内内力分析析D值法jHGDFBACEMBAMABhjAB柱所受的的剪力为为：柱的抗侧刚度三、框架架的内力力分析2.水平荷载载下的内内力分析析D值法类似地可可以导出出底层柱柱的抗侧侧刚度：：ici1i2ici1i2ici1i2ip1ip2三、框架架的内力力分析2.水平荷载载下的内内力分析析D值法求得柱的的抗侧刚刚度D后，可按按与反弯弯点类似似的方法法，推导导出第j层第k柱的剪力力：已知柱的的剪力，，要求柱柱的弯矩矩，还需需知道柱柱的反弯弯点位置置？三、框架架的内力力分析2.水平荷载载下的内内力分析析D值法柱反弯点点的位置置取决于于其上下下端弯矩矩的比值值。假定同层层各横梁梁的反弯弯点均在在各横梁梁跨度的的中央而而该点无无竖向位位移。可可用下列列模型进进行计算算分别考考虑各因因素对反反弯点的的影响。。三、框架架的内力力分析2.水平荷载载下的内内力分析析假定框架架横梁的的线刚度度、柱的的线刚度度和层高高沿框架架高度保保持不变变上下横梁梁刚度不不同，反反弯点向向刚度较较小的一一端偏移移上下层层层高变化化时D值法梁柱线刚度比及层数、层次的影响柱的反弯弯点高度度y0h，附表4-3，4-4标准反弯弯点高度度比上下横梁刚度比的影响对y0加一增量量y1进行修正正，附表4-5层高变化的影响对y0加增量y2、y3进行修正正，附表4-6三、框架架的内力力分析2.水平荷载载下的内内力分析析经上述修修正后，，柱底至至反弯点点的高度度可按下下式计算算：D值法Vjk和yh和反弯点法类似柱的弯矩矩梁的弯矩矩三、框架架的内力力分析3.框架的侧侧移计算算及限值值框架结构构的变形形特点梁柱弯曲变形形引起的侧移移——剪切形柱轴向变形引引起的侧移——弯曲形三、框架的内内力分析3.框架的侧移计计算及限值侧移计算梁柱弯曲变形形引起的侧移移三、框架的内内力分析3.框架的侧移计计算及限值侧移计算柱轴向变形引引起的侧移假定内部中柱柱的轴力为0外柱轴力为：上部水平荷载载在计算截面面引起的弯矩矩外柱轴线间的的距离单位力法：单位水平力作作用在框架顶顶引起的柱中中轴力1外载引起的柱柱中轴力三、框架的内内力分析3.框架的侧移计计算及限值弹性侧移的限限值控制顶部最大大位移，避免免影响使用控制层间相对对侧移，避免免填充墙出现现裂缝限值见教材表表4-2对装配整体式式框架，计算算的侧移值应应放大20%四、温度的影影响1.季节温度lll施工时的气温温为t1，使用时的气气温为t2，温差为t=t1–t2以AB为例四、温度的影影响2.内外温差内柱的温度为为t1，边柱的温度度为t2，且t1>t2，则边柱将缩缩短以AB为例四、温度的影影响3.日照温差框架右侧有日日照时，右侧侧伸长，框架架整体弯曲。。当框架平面面不对称时，，还会出现扭扭转。五、框架杆件件的设计1.控制截面柱的弯矩呈线线性变化控制截面可取取上下柱端截截面梁的弯矩呈抛抛物线变化控制截面可取取两端截面及及跨间最大正正弯矩截面（（为简化可取取跨中截面））五、框架杆件件的设计1.控制截面McMVcVb/2均布荷载下：：MMc-Vcb/2V=Vc-（g+q）b/2集中荷载下：：M=Mc-Vcb/2，V=VcMbg+qVVcMc柱可作类似的的计算五、框架杆件件的设计2.荷载效应组合合基本表达式由可变荷载控控制的组合：：由永久荷载控控制的组合：：对标准值大于于4kN/m2的楼面活荷载载应取1.3五、框架杆件件的设计2.荷载效应组合合*梁:梁端最大负弯弯矩确定顶部部配筋；跨中中最大正弯矩矩确定底部配配筋；最大剪剪力确定箍筋筋最不利的内力力*柱:同单层工业厂厂房柱五、框架杆件件的设计3.竖向活荷载的的最不利位置置分跨计算组合合法每次仅在一根根梁上布置活活荷载，计算算整个框架的的内力求出所有这些些内力后对给给定截面同号号内力相加即即可得出该截截面的最大内内力五、框架杆件件的设计3.竖向活荷载的的最不利位置置最不利荷载法法跨中最大正弯弯矩梁端最大负弯弯矩或柱端最最大弯矩用类类似方法求出出五、框架杆件件的设计3.竖向活荷载的的最不利位置置分层组合法*梁:仅考虑本层活活荷载的不利利布置，其方方法同连续梁梁*柱端弯矩:只考虑与该柱柱相邻层的活活荷载的影响响*柱的轴力：对对于与柱不相相邻的上层活活荷载，仅考考虑其轴力的的传递而不考考虑其弯矩的的作用五、框架杆件件的设计3.竖向活荷载的的最不利位置置满布荷载法当活荷载产生生的内力远小小于恒载产生生的内力时，，可不考虑活活荷载的不利利布置，将活活荷载满布与与框架梁上对梁支座处的的弯矩影响不不大对梁跨中的弯弯矩应乘以1.1~1.2的放大系数五、框架杆件件的设计4.梁端弯矩调幅幅现浇框架调幅系数取0.8~0.9装配整体式框框架调幅系数取0.7~0.8五、框架杆件件的设计5.构件的设计框架柱的计算算长度我国规范规定定的计算长度度见教材表4-2梁柱截面的设设计同普通钢钢筋混凝土梁梁柱五、框架杆件件的设计6.叠合梁的设计计叠合梁的基本本概念*一阶段受力叠叠合梁:施工时预制梁梁下有可靠支支撑，预制梁梁不受力。待待后浇层达强强度后，再拆拆除支撑，新新老混凝土共共同受力*二阶段受力叠叠合梁:施工时预制梁梁以简支梁的的方式受力。。待后浇层达达强度后，新新老混凝土再再共同受力一阶段受力叠叠合梁除叠合合面受剪应按按叠合梁计算算外，其他计计算原则和方方法同整浇梁梁。五、框架杆件件的设计6.叠合梁的设计计叠合梁的试验验研究叠合梁的挠度度、钢筋应力力、裂缝宽度度均比整浇梁梁大，承载能能力和整浇梁梁基本相同五、框架杆件件的设计6.叠合梁的设计计叠合梁的受力力特点叠合梁中受拉拉钢筋的应力力始终大于相相同条件下的的整浇梁--——受拉钢筋应力力超前叠合层中混凝凝土的压应力力始终小于相相同条件下的的整浇梁——受区混凝土应应变滞后承载力极限状状态下进入塑塑性变形后原原来的应力应应变历史已被被遗忘——极限承载力相相同五、框架杆件件的设计6.叠合梁的设计计叠合梁的承载载力计算——第一阶段预制制梁的承载力力分别为预制梁梁、预制楼板板、叠合层自自重在计算截截面产生的弯弯矩和剪力设设计值第一阶段施工工活荷载在计计算截面产生生的弯矩和剪剪力设计值*第一阶段是指指叠合层混凝凝土未达到强强度设计值的的阶段。在此此阶段，预制制梁是简支梁梁，其弯矩设设计值和剪力力设计值。预制梁的承载载力计算方法法与普通构件件相同五、框架杆件件的设计6.叠合梁的设计计叠合梁的承载载力计算——第二阶段预制制梁的承载力力*第二阶段是指指叠合层混凝凝土达到强度度设计值后的的阶段。在此此阶段，梁柱柱已形成框架架的一部分，，其弯矩设计计值和剪力设设计值。分别为第二阶阶段面层、吊吊顶等自重在在计算截面产产生的弯矩和和剪力设计值值第二阶段荷载载效应组合中中可变荷载在在计算截面产产生的弯矩和和剪力设计值值，应取本阶阶段施工活荷荷载和使用阶阶段活载中的的较大内力值值叠合梁正截面面、斜截面承承载力的计算算方法与普通通构件相同五、框架杆件件的设计6.叠合梁的设计计叠合梁的承载载力计算——混凝土强度的的取值*正弯矩区段，，按叠合层取取用，负弯矩矩区段按计算算截面受压区区的实际情况况取用。*受剪承载力计计算时，取预预制梁和叠合合层中较低的的混凝土强度度等级进行计计算，同时求求得叠合梁的的受剪承载力力设计值不应应低于预制梁梁的受剪承载载力设计值五、框架杆件件的设计6.叠合梁的设计计叠合梁的承载载力计算——叠合面的受剪剪承载力验算算当叠合梁的箍箍筋符合普通通梁和叠合梁梁的构造要求求时，叠合面的受剪剪承载力应按按下式验算：：混凝土抗拉强强度设计值，，取叠合层和和预制梁中的的较低值五、框架杆件件的设计6.叠合梁的设计计叠合梁纵向受受拉钢筋的应应力验算——避免受拉钢筋筋在使用阶段段屈服五、框架杆件件的设计6.叠合梁的设计计叠合梁裂缝宽宽度计算预制梁混凝土土抗拉强度标标准值最大裂缝宽度度不应超出规规范的允许值值五、框架杆件件的设计6.叠合梁的设计计叠合梁的挠度度计算——按“最小刚度度原则”进行行挠度验算叠合梁的长长期刚度预制梁在第第一阶段的的短期刚度度，可按普普通钢筋混混凝土梁的的方法计算算叠合梁在第第二阶段的的短期刚度度五、框架杆杆件的设计计6.叠合梁的设设计叠合梁的挠挠度计算——按“最小刚刚度原则””进行挠度度验算叠合梁在第第二阶段的的短期刚度度，在正弯弯矩区段：：叠合梁在第第二阶段的的短期刚度度，在负弯弯矩区段，，可按普通通钢筋混凝凝土梁的方方法计算五、框架杆杆件的设计计6.叠合梁的设设计叠合梁的构构造要求叠合梁的构构造要求见见教材中的的有关内容容六、框架节节点设计和和构造要求求1.节点设计