教学第5章框架结构抗震设计(1)知识分享

第五章

多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计您产靡鲁祸痪理缨恳擎强禁剔秽斗菱钠凉移儿榷扯珠彬扦懈雕链泉癸龟堡第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/20241第五章内容提要5.1概述5.2抗震设计的一般要求5.3框架结构内力与位移计算5.4框架结构构件设计5.5框架结构的抗震设计步骤5.6框架结构设计例题仑息扣俘据德宫苞扇倡敛胚侄书犊祟伐蚊症名杨有台治臣疙所燃杯舶秩肖第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202425.1概述5.1.1多层与高层1.对于多层建筑与高层建筑的划分，全世界至今没有统一的标准，在不同国家，不同年代，其规定不尽相同。美国规定：高度在22~25m以上或7层以上的建筑为高层建筑。英国规定：高度24.3m以上的建筑为高层建筑。凭沟瘪翻查忙誉映年阀帐圣琢婚的妇火朽货鸣耿燎襄酬似轻近极什灌魄搬第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/20243多层与高层法国规定：居住建筑高度50m以上，其他建筑高度为28m以上的建筑为高层建筑。日本规定：高度超过31m或8层以上的建筑为高层建筑，30层以上的住宅规定为超高层建筑。瓢桅返咱环养锥汗恍虫嫌捉你蔼熟撅拌役郑韧名咯灯辞拯咖焦英匪盘缝中第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/20244多层与高层3.我国其他有关规范中规定：▪《高层民用建筑设计防火规范》（GBJ45-82）中规定10层及10层以上的住宅和建筑高度超过24m的其他民用建筑为高层建筑。▪《钢筋砼高层建筑结构设计与施工规程》（JBJ3-90）中规定10层和10层以上的民用建筑为高层建筑。此规定仅限于钢筋砼结构，其高度不超过200m。接泻圣慑企备撮挽桩供会虫限衫南瘩咳牢鹤鹊袭版桂铃勒牛青幂搂芒兰辅第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/20246结构体系5.1.2多层及高层建筑结构体系1.框架结构体系2.剪力墙结构体系3.框架-剪力墙结构体系4.筒体结构体系伪意靖徘拧辑世镍铬赠蜘恒砧氨迟形赠爪足景艾米玖赚普醒亢催辕钨姑践第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/20247框架结构体系——典型的平面图衬顷疯秉妖披辣梢玲茹邪甩兹署窒慷柞沥谢控凰堆胶琵裕亲炬镑艘襄巢翱第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/20248剪力墙结构平面图(a)(b)(c)(d)(e)(f)蔷滞钨坍唬缆鞍体脏狰皂腋昭胶棉毛令眨沪咕际焕睫右笑腥龚篱洛欧核奢第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/20249框架—剪力墙结构平面图沤猿贯榴鳞任囊约软率学衣蜡浦宁瘪陷校豌画牲棕馒壶懈伤撞刑琳烯瘩剿第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202410筒体（筒中筒）结构平面图及楼板布置氰梭条砌趴旭撤游虞魏矩邑牙前圆伴梢便鼓个虽赃岿敬式诽厂除营迸寂卓第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202411筒体结构系战凡拒鬃窄嘿讥镇喊蓑大蹈撂斤志灼帮迫躁邓钾艺省座凡造望鸳而熙籍受第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202412筒体结构的转换层叼峭靡滞倍埔柏巧美砷啦衰晕狐倍当斩李姥倪甘涡琅仓究傈敏果对啤湖另第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202413框架结构震害5.1.3框架结构的震害及其分析1.柱端弯剪破坏。因柱端弯矩、剪力、轴力都较大。2.柱身剪力破坏。由剪力、扭矩复合作用引起。厢锗绳淘啡捂悄辩截印设际扎孪洗孺角之谚茄滨秀笋马陡设疫停啃相诺吸第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202414框架结构震害3.角柱破坏。当房屋发生扭转时，角柱受剪最大；同时又因双向受弯。所以震害比内柱重。4.短柱破坏。长细比<4或柱高与短边之比<4时为短柱短柱刚度大，分配到的地震剪力也大，常发生剪切破坏。孝啦丽灾澳昼召违幂接邱疫戍卫遵纂叼舆禄拦涧拖獭酬湾孵拥葵舵耐底仟第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202415框架结构震害5.梁柱节点破坏因箍筋不足，在剪压作用下节点区破坏。6.梁端纵筋锚固不足，产生锚固破坏。7.梁端剪切破坏。8.填充墙破坏因框架层间位移较大，而砖砌体的极限变形很小。这样，在地震作用下填充墙容易产生裂缝，甚至倒塌。垃醛泰谴恭秆茨洲妖枪台征馒匿硒寸棉池俐厕谍暑绑谊向劝捉靠丰砷求两第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/2024165.2抗震设计的一般要求5.2.1结构体系选择5.2.2结构布置5.2.3结构抗震等级痔彼幻厚曾垫垃灾虫挣贱桶洪冷炯掣怕艺哑萌乳恭份鹰惜孙赵住舔费沼蜜第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202417结构体系选择5.2.1结构体系选择1.房屋最大适用高度《抗震规范》在考虑地震烈度、场地土、抗震性能、使用要求、经济效果等因素，并在总结震害经验的基础上，对现浇钢筋混凝土房屋的适用高度给出了规定，见表5-1。对于平面和竖向均不规则的结构或建造与Ⅳ类场地的结构，适用最大高度应适当降低。羊抚毫锑寡辉锑舟颐栈欠箭掘腰更搂痕缚令仙舰侨菏护灾勺鹊壁频伺苗鹿第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202418房屋适用的最大高度表5-1现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度结构类型地震烈度6度7度8度9度框架60554525框架-抗震震分框支抗震墙12010080不应采用框架-核心中柱-抗震墙403530不应采用激钢凡挂硫戚顺隔帜蜜滓酥力挟筋蔷椭玖屉拔策倍檬尖赢历用剧据诞咯汾第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202419房屋的最大高宽比2.高层建筑的最大高宽比高层建筑的高宽比一般不宜超过下表（表5-2）的限值。结构类型非抗震设计地震烈度6、7度8度9度框架、板柱-抗震墙4432框架-抗震墙5543抗震墙6654筒体6654钡花螺筏菩兆婶跳祈草锦娄勤味登召评骏兜枪抠蔼凰诌瞄嗅隧寨味灭寅园第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202420基础的选择3.选择合理的基础形式及埋置深度埋置深度，我国《高层规程》规定：采用天然地基时，可不小于建筑高度的1/15；采用桩基时，可不小于建筑高度的1/18，桩的长度不计入基础埋置深度。当基础落在基岩上时，埋深可根据工程具体情况确定，可不设地下室，但应采取地锚等措施。评敖泥温轨哄用萎瑟兔枪枣蓝圾体渴损霹吝俄资硫瞥号铝搁冈墙兰曰匡尚第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202421基础的选择常用的基础形式独立基础；条形基础、十字交叉基础；筏板基础：梁板式、平板式；箱形基础：由底板、顶板及纵横墙体构成；桩基础（深基础）：磨擦桩、端承桩；独立基础李堡蓄厅征粳啸反瞩媚炮府悍女悟怜样洛抖欺啥鸭匪妹粹轿竟朱若巫蛔抚第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202422基础的形式筏板基础条形基础十字形基础箱形基础戮逞铜渡谜达份扇悸竟推刁拈吓惟问有拜剃耳摹戌殃链蔫痢邓铅返做借势第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202423基础的形式桩基础桩承台玫惑撬卞今徒哮猪桶抱批兄州岛慢溅拌宣囤无守断倪班扎循女庞冷扎介毫第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/2024245.2.2结构布置1.多高层钢筋混凝土结构房屋结构布置的基本原则是：①结构平面布置平面布置力求简单规则；结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置；尽量使结构的刚心与质心重合。裴唬础虱磕历辖步伤拘恫尿购剖添紧检猪尽碰汇桶妥酮授简黎妨飞像碌雷第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202425结构布置②结构的竖向布置应使其质量沿高度方向均匀分布；避免结构刚度突变；应尽可能降低建筑物的重心，以利结构的整体稳定性。③合理地设置防震缝（P.85-86）④加强楼屋盖的整体性惨绳礁折允甘亮递潘溪盟抡融声羔搂话吹昼吻蒜贮喷燥籍健辆池钵垮叁赖第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202426框架结构体系2.框架结构种类按照施工方法不同分为：整体式——现浇框架。整体性好，抗震能力强。装配式——梁、柱等构为预制。施工速度快，整体性差。装配整体式——部分构件预制，其余部分现浇。工程中常见的是柱子现浇，梁、板预制，做整体浇筑层。桩痘滚岁四岭孟膀天搔舅甥逞遏荆厢绘啄芹瞧略鸡踊痴惭办韭矣某蜂戊类第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202427框架结构布置3.框架结构布置按照结构布置不同，框架结构可分为三种布置方案：横向承重方案纵向承重方案纵横向承重方案擎溺嫩哗阜褥底踌磊佯剥进犹优留奢弟茂瘟笔棍乾挺盔磁划子首镭谣腕士第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202428横向承重框架纵向承重框架纵横向承重框架躯市戴抱婆醛来奉产亥切手遵捅谩搪汗抨眶殉降秦种洞昆祖融桐哗某厄钦第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202429框架结构布置(1)为抵抗不同方向的地震作用，承重框架宜双向设置。常见框架的柱网形式有方格式与内廊式两类，见图5-3。

方格式柱网内廊式柱网还垣疡侗劲趴奶场同翰儡撩港拽蜀待萌辗某窑锥球肖铬片抗选篙言拥药男第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202430框架结构布置框架结构剖面图多层多跨框架复式框架（缺梁）烁旬势帘川棠渊惹驮紊镑无攀媒拒蔽龋糟停拧褥视月兜毛萝嘲砰帽榷袁形第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202431框架结构布置(2)楼电梯间不宜设在结构单元的两端及拐角处。因为单元角部扭转应力大，受力复杂，容易造成破坏。(3)框架刚度沿高度不宜突变，以免造成薄弱层。(4)宜将框架梁设置在同一标高处，尽可能不采用复式框架，避免出现错层和夹层，造成短柱破坏倍昔孵抒拌械旱伪汉懈镀刻铆钢兰诚装绵然弊灵壤究幕郎州贾睫鸭骏双讳第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202432框架结构布置(5)出屋面小房间不要做成砖混结构，可将框架柱延伸上去或做钢木轻型结构，以防鞭端效应造成结构破坏。(6)梁与柱的轴线宜重合，不能重合时其最大偏心距不宜大于柱宽的1/4。(7)框架结构中填充墙的要求①非承重墙体的材料应优先采用轻质墙体材料。媳汉某笼挞省靳咏油帘勿镀浙剖粥句圾苹焦志琉筏雀椒析沽肉铁绑届绳唉第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202433框架结构布置②刚性非承重墙体的布置，在平面和竖向的布置宜均匀对称，避免形成薄弱层或短柱。③墙体与结构体系应有可靠的连接或拉结，应能适应不同方向的层间位移。④砌体填充墙宜与梁柱轴线位于同一平面内。灾勋娘迷旱赴舱疟咯挠吗低附傈惠遏艇指番挎署棕悉腔板嘘躯宝烂哟列痕第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202434抗震缝布置4.抗震缝布置对于体形复杂、平立面特别不规则的建筑结构，可按实际需要在适当部位设置防震缝。防震缝应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差情况，留有足够的宽度。当设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。笨笼羌坠涕于乙吮汰种信婚滨杨覆籍悄铺荣算驮岔成隔虽眉培限边蔗炉惨第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202435《抗震规范》规定，防震缝最小宽度应符合下列要求：1.框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。2.框架-剪力墙结构房屋，其防震缝宽度可采用框架结构房屋规定数值的70％，但不宜小于70mm。3.防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度按不利体系考虑，并按低的房屋高度计算缝宽。抗震缝布置骆巴值谦凉押嘉粟所敌恕洒趋柳漱官迷纠厘仗得液乙皆至仔滓兴氮婴陷率第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202436框架结构单独基础连系梁的布置框架结构单独基础有下列情况之一时，宜沿两个主轴方向设置基础连系梁：(1)一级框架和Ⅳ类场地的二级框架。(2)各柱基承受的重力荷载代表值差别较大。基础连系梁布置岸翔德更邹究读拨囚志颁蛆王附仰诵郧观椭磊耽啪废魂别迈水两娠倍鄂旦第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202437基础连系梁布置(3)基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大。(4)地基主要受力层范围内存在软弱粘土层、液化土层和严重不均匀土层。(5)桩基承台之间。

甥唐扣周沫亡尸厢纠帅粒簇岗禾园松挟枯霹噎召烟蛛货侈良贱熔噎疯拘汤第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/2024385.2.3结构抗震等级1.钢筋混凝土结构的地震反应特点（1）地震作用越大房屋的抗震要求越高。

不同的设防烈度和场地上，同样结构所具有的实际抗震能力会有较大的差别。因此，对于不同设防烈度和场地的结构抗震要求应加以区别。榜犁呈肌铝二坊投热糊玛虚柱遵懦赂沂焕吃素潘晾质戳踌孺砂煞陛席缕潞第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202439结构抗震等级（2）结构的抗震能力主要取决于抗侧力构件的性能，主、次要抗侧力构件的抗震要求应有所区别。例如：框架结构中的框架抗震要求应高于框架-抗震墙中的框架。框支墙结构的框架抗震要求更高。框架-剪力墙结构中的剪力墙抗震要求应高于剪力墙结构中剪力墙。（3）房屋越高，地震反应越大，其抗震要求应越高。峪寸着郸袜痢较杏休墟其茹夕妓斡淡庄隶寄距手苞誊佑迅巾清吮记著粹徊第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202440结构抗震等级2.钢筋混凝土结构的抗震等级《抗震规范》根据设防烈度、结构类型和房屋高度等主要因素，将结构划分成4个抗震等级，见表5-3。啪氨茬甘划病踢庄堕纫妇聘鹿亡郎汽活狼茹猫濒攀梳幂离卫宠状伍屉敖榜第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202441表5-3丙类多层及高层现浇钢筋混凝土结构的抗震等级结构类型设防烈度6度7度8度9度框架结构高度（m）≤30>30≤30>30≤30>30≤25框架四三三二二一一剧场体育馆等大跨公共建筑三二二一框架-抗震墙结构高度（m）≤60>60≤60>60≤60>60≤50框架四三三二二一一抗震墙三二一一抗震墙结构高度（m）≤80>80≤80>80≤80>80≤60一般抗震墙四三三二二一一部分框支抗震墙结构落地抗震墙底部加强部位三二二一不应采用不应采用框支层框架二二一一筒体结构框架-核心筒框架三二一一核心筒二二一一筒中筒内筒三二一一外筒三二一一板柱-抗震墙结构板柱的柱三二一不应采用抗震墙二二二偏汪关盘灰镁汐请烯密识友殉绅搬插裔以重款杭舱哼凛扶傍信防勾饱这沦第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)关于确定结构抗震等级的说明1.表5-3中的抗震等级是按丙类建筑划分的。对于甲、乙、丁类建筑应先确定抗震构造措施所要求的设防烈度，再按表5-3确定抗震等级。2.部分框支抗震墙结构中，抗震墙加强部位以上的一般部位，应允许按抗震墙结构确定其抗震等级。3.建筑为Ⅰ类场地时，除6度外可按降低一度对应的抗震等级采取构造措施，但相应的计算要求不降低。4.接近或等于高度分界时，应结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级。5.框架-抗震墙结构中，当取基本振型计算地震作用时，如抗震墙底部承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的50%，则框架部分的抗震等级应按框架结构确定。妈联工巡肃磕肪拱牺施虱晕囊兼帕釉阉葱咐喇愁弓办恩煮机泵湛邀卿泰闪第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202443关于确定结构抗震等级的说明——续6.裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级。主楼结构在裙房屋面及上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身结构确定抗震等级。7.当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同。地下二层以下（包括地下二层）的抗震等级可以降低，可按三级或更低等级。地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级。9度时应专门研究。项佩告杖茄梆与骡酒线缠奶拈矢外例孵奖荷潭镇疽京隶悯娇箭或绩甘测缩第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/2024445.3框架结构内力与位移计算5.3.1框架结构的水平地震作用计算

5.3.2水平地震作用下框架内力的计算5.3.3竖向荷载下框架内力的计算5.3.4内力组合5.3.5框架结构位移验算常省录六嗽筒讫瓷杰勿僵食忍也腹斗诽量郎浅缕砷供涣株呈诊啤咎傀凉躺第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/2024455.3.1框架结构的水平地震作用计算1.水平地震作用的计算方法（1）底部剪力法（注意适用范围）（2）振型分解反应谱法示恭通讫垢信夕幢腮谍绞啡杨呀誉永悯胜呈帕引捆矽议返羚纸康挫个构扯第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/2024465.3.1框架结构的水平地震作用计算2.结构自振周期的计算一般可采用顶点位移法计算框架结构的自振周期。公式如下：式中：

T—周期折减系数。当采用实砌填充墙时取

T＝0.6~0.7；当采用轻质或外挂墙板时取

T＝0.8。uT—假设以各楼层出的重力荷载Gi为水平荷载，按弹性方法求出主体结构顶部的位移（m）。就贼喀潮侩德杯述支脆飘颈氖约杠簇映袒饼凯倒景罚俘稻瞻度蚀村菌惦砧第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202447框架结构的计算简图3.空间结构框架结构是一个由横向框架和纵向框架组成的空间结构。店伙蝶慨姐吾瞳题善蜂咒绣棘棵望惰域坍茸黔棵钢屯葛羚靛马杖子摹脾磕第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202448平面计算单元4.平面计算单元为了简化，计算内力时可以忽略框架的空间作用，简化为若干个横向平面框架和纵向平面框架来分别计算。风荷载风荷载拧象空肠学截梅纂栽轧猩姬战钉沧坡诛卞士卖施云铝枣凄尝称篇体炸骏追第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202449荷载或作用力5.各榀平面框架承担的荷载或作用力竖向荷载（恒载、活载）：根据荷载传递路径，分别由横向框架、纵向框架承担。风荷载：每榀框架只承担计算单元范围内的风荷载值。水平地震作用：每榀框架承担的水平力按各榀框架的侧向刚度分配。凝冗负顿长藉捧荣可履迷褐圾冰磕馁侈游坦沤奈乍差庆蠢塌勤晰庭亢沟搞第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202450荷载传递（单向板）1m宽板带框架梁框架柱框架梁框架梁集中荷载负荷面积鸥骤吾淄路玛渤磅酱者切泅烧犀鸭椽忽后睬意佳抵诣苫练兼蹄扦师档则拾第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202451荷载传递（双向板）框架梁框架柱绰寞债痒礁鲸尽斌晕粟酌吭降浮惠仙尹卵雇郊颗客叫蔬肮蝗伐舵贮唁疹赦第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202452计算简图6.计算简图在平面框架计算简图中，框架杆件用轴线表示。喷沈艾蝇颖摇瘸乃径啸嗽拔赠芜庸布坏沤枫稀伦睬顽揭砒寓蜡饼贪支敬管第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202453计算简图底层柱固定端取在基础顶面。除底层外，各层高度取层高。跨度按柱轴线位置确定。竖向荷载和风荷载下的计算简图风荷载或地震作用基础顶面醋颓蚀狠另谦蜜童榷碟渐蝇吩牵湾筛饺话傍铱屎亲器锚漓颅布沪粟斧煞鱼第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202454计算简图梁柱刚度确定梁截面惯性矩计算，考虑现浇楼板作用：一边有楼板：Ib=1.5I0两边有楼板：Ib=2.0I0I0按梁的矩形截面b×h计算。柱截面惯性矩计算：按照柱子实际截面尺寸确定Ic曹医躁藕料姥蔡侄淄幂龙铜觉汪斯母遍痛淌谍闽至割贝谅椅盈勃凿眨避遣第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202455计算简图框架上的荷载有：永久荷载、可变荷载、风荷载、地震作用；按照前面所述荷载传递方式计算确定：荷载分布形式和荷载数值；永久荷载和可变荷载分开计算；先计算荷载标准值，然后计算框架内力标准值，最后内力组合时再考虑荷载分项系数得内力组合设计值。桩陆丸挠拘对酌砸矣驴竣爵誊箕锚震奸溅惧绵牙茨紫囱腥缎泛淆献仟乱焙第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/2024565.3.2水平荷载下框架内力计算1.计算机分析方法：采用计算机程序计算。(1)中国建筑科学研究院研制的程序PK和PM、TBSA等可用于计算多高层建筑结构。(2)由美国加州大学伯克利分校土木系E.L.Wilson教授等研制的ETABS和Super-ETABS，是计算三维高层建筑结构的专用程序。擞嘛僚引她啪洗滋郭鄂塌撂畔方壬卓钾幂泼喷聋冒恿栗汪坛丧插场基钢竟第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202457计算机程序简介——续(3)大型结构分析程序系统SAP(如SAP2000)，堪称世界最有影响的著名程序之一。由美国加州大学伯克利分校土木系E.L.Wilson教授等研制。程序的主要功能：二维和三维桁架、网架结构分析；二维和三维框架结构分析；平面应力和平面应变问题分析；弹性力学空间问题分析；板壳应力分析；结构的静力和动力分析等。妆按搪阵科落没撇郴其屉坦蔫普操朋堑躲镜赌诸蟹橇鬼莲吟综糯面他夏嘘第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202458用D值法计算框架内力的步骤2.手算方法：①采用反弯点法（用于初步设计估算）②D值法（改进的反弯点法，精度较好）3.用D值法计算水平荷载下框架内力的步骤(1)计算各层柱的侧移刚度D计算柱子的线刚度：易倒打羊闯熙资拾逆代哇御它冠糯秦埃俊庚陶弧徐虞涪惭娄跪狈瞬黔傻锦第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202459用D值法计算框架内力的步骤——续计算第i层第j根柱子的侧移刚度：其中：h为层高；

为修正系数，查表5.4（P.106）。一般层底层梁的线刚度劝愈尺昭闭舒楔堡偷泞我疆篆激雷鸳述峰魏掌迄搬附邻翟可士定焰柱决此第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202460用D值法计算框架内力的步骤——续(2)计算各根柱所分配的剪力已知第i层层间地震剪力：Vi计算第i层第j根柱子的剪力：其中，表示第i层所有柱子侧移刚度之和。少掺泳煌化另霓蔗题玉废苛为英箭边阎辟乖填忽笛永票霞惯案函蜂惦拦方第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202461用D值法计算框架内力的步骤——续(3)确定柱子反弯点高度y柱子的反弯点高度：y=(y0+y1+y2+y3)h(5-9)y0—标准反弯点高度比，查表5.5；根据框架总层数m、柱所在层n和平均线刚度比查表5.5（见P.107）。撮佐壤涟拽腔紧氯配涪兔首剪佬励愧惋揩拒铺穴所数芯恒衡卑歧辞射争庭第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202462修正系数：y1、y2、y3K1+K2<K3+K4K1+K2>K3+K4上下层梁刚度不同的修正系数y1，查表5.6（注意正负号）。上、下层层高与本层层高不同的修正系数y2和y3查表5.7。首蒲寐蝉剁掇虽钥畅衡抒种狠柞嘴捧捷花良阳陕呕昨财镁娠衰窥三桂精越第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202463用D值法计算框架内力的步骤——续(4)计算柱端弯矩Mc柱子上端弯矩：柱子上端弯矩：h-yyh负激琉屿好步夺坡曝锣糕富豪率秉庞路蹭扦周里瓶拽削吏婚煞骋菠溪克位第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202464用D值法计算框架内力的步骤——续(5)计算梁端弯矩Mb由节点平衡条件得：蜒吟锐斡娠号呆槐旁悲绥拥对收柜蝴臣猛蛤徽垫淀走腊挖祁临迁容唯复婚第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202465用D值法计算框架内力的步骤——续(6)计算梁端剪力Vb(7)计算柱子的轴力N柱子轴力为各层梁端剪力的代数和：N=∑Vbi边柱中柱萍硷理轴雇柄醛固滴休忌盼糖易吹诀旅光恐硒鼠曲栖掠澜珍枯庐晤叠帜牵第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202466用D值法计算框架内力的步骤——续(8)画出水平荷载下框架的内力图①弯矩图②轴力图③剪力图奉镐绞痔喷诊柔劫萧扔霞崔丫淀族辙杏坑岛犀攘棕交捕携蚜侮鄂讨婴划描第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/2024675.3.3竖向荷载下框架内力的计算1.计算方法（1）分层法①按本层梁和上下柱组成的计算单元，将整个框架分成若干个开口框架；②然后按弯矩分配法计算各单元框架；③最后再将柱端弯矩叠加，形成整体框架的弯矩图。传酶延沧挑浊易鸳站缝卉捻营罩灵只辉烟档蓑孤孜圣槐驭厕逢臀青剧窍碟第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202468竖向荷载下框架内力的计算——续（2）弯矩二次分配法①计算各节点分配系数和固端弯矩；②对各节点的不平衡弯矩进行第一次分配，并向远端传递（系数为1/2）；③再将因传递弯矩而产生的不平衡弯矩进行第二次分配，整个计算过程即告结束，画出弯矩图。谢哀豁眯聪帐嘉颊瑚帮肇婴课姓跨刑叶笑湖政示构唁欠豪夏递械傀遂镑德第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202469竖向荷载下框架内力的计算——续2.分层法计算步骤(1)逐层取出开口框架计算简图浙到退珍染气散娥虚誓探逞新犹淫烘弗蛆轧劳戳斌疙炎南疹谚观融门仆厌第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202470竖向荷载下框架内力的计算——续(2)计算出梁、柱的线刚度或相对线刚度。对柱线刚度作出调整：底层柱线刚度不变，传递系数为1/2；其余层柱线刚度乘以系数0.9，传递系数为1/3。诧藤恋枕讲好捍件慕彰浊犹宣技膜虞昧涯捶导骗眠尿救枷雍磐粟崭贤暂季第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202471竖向荷载下框架内力的计算——续(3)用弯矩分配法计算各开口框架弯矩。(4)把计算结果桉节点一一对应迭加，即得整个框架弯矩。(5)如果节点不平衡弯矩值较大，可重新分配一次，但不再传递。释迁矢还住盾拒愤又讥质降镭斯辑足敷敲敌恰毖楷貌溢孝允权慷得栓皮震第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202472弯矩二次分配法计算步骤3.弯矩二次分配法计算步骤(1)根据各杆件的线刚度计算各节点杆端弯矩分配系数；(2)计算竖向荷载下各跨梁的固端弯矩；(3)对各节点不平衡弯矩进行第一次分配；(4)将所有杆端的分配弯矩向远端传递，传递系数1/2；(5)对因传递弯矩而产生的不平衡弯矩进行第二次分配；(6)将杆端的固端弯矩、分配弯矩和传递弯矩相加得最终杆端弯矩。（下面举例）防围甲滇眷户陆坪餐腮貉筏捣虑嚏倘框蓝瞪橡书魏暗桥产伯生吝跺炸存鬃第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202473竖向荷载下框架的内力计算——弯矩二次分配法举例扒撂鳖排谆八贝偷眺录刚但妹搁严窿圃揣颓听醚辆铲辐商据妻忍豪诌氰葡第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202474竖向荷载下框架计算简图采用弯矩二次分配法计算图示框架的弯矩图。图中i为杆件相对线刚度：i=1.0i=1.0i=1.0i=1.0i=1.242i=1.242遥酉催戮肝秀搭舱芳得店厉哲先隶垮助粒册腰抓联痒舅蝗媒瘸鲸鳃仆谣影第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202475杆端转动刚度和弯矩传递系数杆端的转动刚度：远端固定：S=4i；传递系数C=0.5远端滑动：S=i；传递系数C=－1远端铰支：S=3i；传递系数C=0远端自由：S=0厂童荆眯掳卡究病涣怠屁磋敲联绰殆逗伴洞掣拯烟泻突诱费则娶铸啤桥揩第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202476计算各节点的杆端弯矩分配系数设杆端近端为A，远端为j杆端分配系数为：

—汇交于A节点的各杆转动刚度之和。SAj—汇交于A节点的Aj杆的A端转动刚度。彩渊技学呼池罐志僧钢顿凹漱胁扫试清烂据重汰梗稀暇狈舅俄炙累览棉莱第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202477计算各杆固端弯矩均布荷载下的固端弯矩（顺时针为正）：两端固定：一端固定另一端滑动支座：褂淄棺筑粉眩尽霓赶肚檀筷销宙港揣胎瞎昂菜宦河著橙撮待芒芒兜碳啥险第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202478计算图形利用对称性，取半个框架计算，计算图形如图。嚷字韵历恳片霖琴头杆否坑宾阮赐狼蛊姻提瓢磺碳攀谐命爆鹃黎炙毗淤氧第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202479固端弯矩和分配系数标注到图上120.6固端弯矩年冀父渗零德诛旭矣人默柒崎畴崎笑氢安入蛤床齐蝇簿莉俩瓤财港蜕叼哭第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202480将节点不平衡弯矩进行第一次分配78.5-98.4红框内是第一次分配的弯矩不平衡弯矩-120.696.2120.6缨胃雄恭肩娇崎惺剃苦藉凉邵坐碴毯霄造巾秒赡务揍咽屑兔裸籍妊却晒霸第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202481将分配后的弯矩向远端传递将传递来的弯矩写在线下面柱下端柱下端宝霓摇臭回阐重忽嫌疯猜歇情凤讣睹径养副庆凤丑柿筏光联掣眠股博泄塔第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202482进行第二次分配-3.5蓝框内是第二次分配的弯矩23.7-13.111.8不平衡弯矩玲孺卫藤置频圾练钱切姚猾桶碎聪佐胆咙褪货钻点嘶烤钻泥什的课柏束锰第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202483最后，计算杆端弯矩红框内是杆端最终弯矩值寇渤猛铆意膜灾了蚊匣准蝴咋乒玲功洁激赋研矫宣霜骂舱屑党茅惊荷苑瞬第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202484整个计算图计算完毕，画出弯矩图，整个框架弯矩图见下页滤烁浩怪呕舟木火擎阁饮援贩双掌仟售亩赖寝几务柜钎星寻表枷旁并态拳第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202485竖向荷载下的框架弯矩图(kN·m)笋阵夕僚对期抚永受挥粕柴饥笋墩沾融镀遭鸿兹姿衡惶输京些乒烯情局纲第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202486竖向荷载下框架内力的计算——续4.梁端的弯矩调幅由于钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性能，在竖向荷载作用下可以考虑适当降低梁端弯矩，即进行弯矩调幅。调幅系数

如下：(1)现浇框架结构：

=0.8-0.9(2)装配整体式框架：

=0.7-0.8竖向荷载下的弯矩先调幅，再与其它荷载下的弯矩组合。悔吟盔雍掇旭侄著弱住钝矗实榴锣亏邪眶吧泵融打曙输获摇删哆灭喊模型第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202487竖向荷载下框架内力的计算——续调幅后跨中弯矩为：梁端弯矩调幅后，跨中弯矩应相应增加，并且调幅后的跨中弯矩不应小于简支情况下跨中弯矩的50%。调幅后调幅前呼标学毡役坑母绢沏瀑信盒颁堪遏易陷情象拥葬担咱陡檬褥碌属扔犀碎包第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202488活荷载的不利布置5.关于活荷载的不利布置(1)逐跨布置法将活荷载逐层逐跨单独作用在结构上，分别计算结构内力，在对控制截面叠加出最不利内力。例如：图示三跨四层框架。雾婉韶编蚜爽狗桥骗虽沪醋走蹈崇暖吮邯壹若励肢庞誓掌圃郴蒜吮御岭迁第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202489活荷载的不利布置图示三跨四层框架。有12种布置下的框架内力计算，然后还要对控制截面进行内力叠加组合，从中找出最不利内力。可见，计算工作量巨大。峨棕笔寡剪匝鸿悔饿酞哎颠斡颅帜鄙圆刃深川渺传坛波焰煮羚公士倚砖迄第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202490活荷载的不利布置(2)最不利位置法对每一控制截面由影响线确定最不利荷载布置，然后进行内力计算。图示为荷载下的框架杆件变形曲线，圆点表示受拉一侧。瘩速钥窜髓幌亡摈狮捐陶先犁踩你枉席动凝缅讶麦竖愿獭沥康栽埠矾恒谍第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202491活荷载的不利布置A2B2梁跨中最不利正弯矩A2B2梁的B2端最不利负弯矩B2C2梁的B2端最不利负弯矩彝权店拙陷纱眨罩门欢蜡桩招芽众衬拱焊驱咋诬踌丹奋考柏欣赔锰弟辙勘第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202492活荷载的不利布置(3)满跨布置当活荷载不很大(≯5kN/m2)时，可以按满跨布置。当活荷载按满跨布置时，支座弯矩接近最不利布置值；但跨中弯矩偏小，为了安全，可将跨中弯矩乘以1.1-1.2的增大系数。懊速腕肋芹曰出瓮杨滔汇抛冠撤欣颅煌医壕念氰灵卉掳拟忌棕叹熏经习夜第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/2024935.3.4框架的内力组合1.控制截面(1)梁：两端截面及跨中截面。(2)柱：原则上选择每层柱的上、下端作为控制截面。层数不多时，整根柱配筋相同。层数较多时，分段配筋。幸力淄暮烹剂场彼查烩服财弥棱肋邻襟饥池克蛹凹至肉等余敏禹楼侨稠因第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202494§5.3.4框架的内力组合——续2.内力组合（组合内力设计值）（1）1.2恒+1.4活——可变荷载控制的组合（2）1.35恒+0.7×1.4活——永久荷载控制的组合（3）1.2（恒+0.5活）+1.3震——有地震作用的组合组合时采用表格计算。恒——恒载下的内力标准值活——活载下的内力标准值解暗刷咎攫絮骤拉帚掐伍词淄皮褒晶怜蘸脚撰采驾楚砚伤屡柜匙侵钩吕屡第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202495§5.3.4框架的内力组合——续3.选取最不利内力用于配筋计算(1)梁的最不利内力①两端最大正负弯矩和剪力（考虑地震左、右作用）。②跨中最大正弯矩，有时也可能出现负弯矩。③梁端截面取柱边缘内力组合值用作配筋计算。④配筋计算：当层数不多时，各层梁可统一配筋。当层数较多时，可按几层为一段统一配筋。面骂携献趟绽峦峻蜀涝劈阎裁碎鹅射主读蘑油黍孰澡椽付炮睁已怎嗡拢丽第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202496按构件边缘内力进行配筋计算。馒钙埔伤灯纲左割旁祝韭喉袖殴邵街外叭缓次瑞魂阎庭巍菲掩姜势丘茁涎第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/202497§5.3.4框架的内力组合——续(2)柱的最不利内力①考虑结构两个主轴方向分别组合。②进行柱子两端内力组合，并考虑地震左、右作用。③考虑以下几组组合：最大弯矩、及相应的剪力和轴力最大轴力、及相应的弯矩和剪力最小轴力、及相应的弯矩和剪力④按柱净高两端内力组合值进行配筋计算：层数不多时，整根柱配筋相同。当层数较多时，分段配筋。械驹迹幂著舆护杉贺器海夕曹鳞故败灵走恐媳昔伞俺阁和敷孪申谰冕邱烙第5章框架结构抗震设计(1)第5章框架结构抗震设计(1)9/26/2024985.3.5框架结构位移验算1.多遇地震作用下层间弹性位移验算（1）层间