多层和高层框架结构设计.ppt

ccNAf 1.11.2vNN1.05 1.1vNN2022-11-2710 计算简图：计算简图：u 杆件以轴线表示；杆件以轴线表示；u 梁的跨度：框架柱轴线距离；梁的跨度：框架柱轴线距离；u 层高：结构层高，底层柱长度从基础承台顶面算起；层高：结构层高，底层柱长度从基础承台顶面算起；注意：注意：建筑标高结构标高装修层高度；建筑标高结构标高装修层高度；u 跨度差小于跨度差小于1010的不等跨框架，近似按照等跨框架计算；的不等跨框架，近似按照等跨框架计算；u 当框架梁的坡度小于当框架梁的坡度小于1/81/8时，可近似按水平梁计算；时，可近似按水平梁计算；u 当梁在端部加腋，当端部高度与跨中高度之比小于当梁在端部加腋，当端部高度与跨中高度之比小于1.61.6或惯或惯性矩之比小于性矩之比小于4 4时，可按等截面梁计算。时，可按等截面梁计算。2022-11-2711计算简化与假设：计算简化与假设：忽略杆件的抗扭转作用忽略杆件的抗扭转作用 空间三向受力的框架节点简化为平面节点，受力状态分为空间三向受力的框架节点简化为平面节点，受力状态分为 刚结节点：现浇钢筋混凝土结构刚结节点：现浇钢筋混凝土结构 铰接节点：装配式框架结构铰接节点：装配式框架结构 半铰接节点：装配式框架结构半铰接节点：装配式框架结构 2022-11-2712结构构件的截面抗弯刚度结构构件的截面抗弯刚度 ：考虑楼板的影响，框架梁的截面抗弯刚度应适当提高考虑楼板的影响，框架梁的截面抗弯刚度应适当提高 现浇钢筋混凝土楼盖：现浇钢筋混凝土楼盖：中框架：中框架：I I2I2I0 0 边框架：边框架：I I1.5I1.5I0 0 装配整体式钢筋混凝土楼盖：装配整体式钢筋混凝土楼盖：中框架：中框架：I I1.5 I1.5 I0 0 边框架：边框架：I I1.2 I1.2 I0 0 装配式钢筋混凝土楼盖：装配式钢筋混凝土楼盖：中框架：中框架：I II I0 0 边框架：边框架：I II I0 0注：注：I I0 0为矩形截面框架梁的截面惯性矩为矩形截面框架梁的截面惯性矩截面形式选取：截面形式选取：框架梁跨中截面：框架梁跨中截面：T T型截面型截面 框架梁支座截面：框架梁支座截面：矩形截面矩形截面 屋面水平投影面上的雪荷载标准值屋面水平投影面上的雪荷载标准值 Sk=rS0 So 基本雪压，平坦地面基本雪压，平坦地面50年一遇最大积雪量；年一遇最大积雪量；r 屋面积雪分布系数，屋面积雪分布系数，So和和r可由可由荷载规范荷载规范查得。查得。空气流动形成的风遇到建筑空气流动形成的风遇到建筑物时，就在建筑物物时，就在建筑物表面产生表面产生压力或吸力压力或吸力，这种风力作用，这种风力作用叫风荷载。叫风荷载。风的大小与风的大小与（1 1）近地风的性质、风速、风向有关）近地风的性质、风速、风向有关（2 2）建筑物所在地的地藐及周围环境）建筑物所在地的地藐及周围环境（3 3）建筑本身的高度、形状以及表面状况有）建筑本身的高度、形状以及表面状况有关关2022-11-27161 1、概念：空气流动形成风（近地风起主要作用）、概念：空气流动形成风（近地风起主要作用）迎风面：压力迎风面：压力 背风面：吸力背风面：吸力 风毁事故：桥梁风毁事故：桥梁 高层高层少，局部破坏多（玻璃）少，局部破坏多（玻璃）高耸高耸有有2 2、随机性、随机性按照统计规律归纳出风荷载标准值计算公式按照统计规律归纳出风荷载标准值计算公式 当计算主要承重结构时当计算主要承重结构时0wWzszkkW：风荷载标准值（风荷载标准值（kN/mkN/m2 2）2022-11-27173 3、风荷载的计算、风荷载的计算 (1)基本风压基本风压空旷平坦地面、距地空旷平坦地面、距地10m10m、5050年一遇、年一遇、10min10min平均最大风速平均最大风速计算。计算。00：空气密度空气密度具体查阅：荷载规范附录具体查阅：荷载规范附录D D，不小于，不小于0.3kN/m0.3kN/m2 2说明：说明：一般高层建筑考虑一般高层建筑考虑5050年一遇，特别重要或者有特殊要求年一遇，特别重要或者有特殊要求的高层建筑考虑的高层建筑考虑100100年一遇年一遇2220001(/)21600kN m2022-11-2718（2 2）风荷载体型系数风荷载体型系数风对建筑表面的作用力并不等于基本风压值，而是随建筑物的风对建筑表面的作用力并不等于基本风压值，而是随建筑物的体型、尺度、表面位置等而改变，其大小由实测或风洞试验确定体型、尺度、表面位置等而改变，其大小由实测或风洞试验确定 =垂直于建筑表面的平均风作用力垂直于建筑表面的平均风作用力/基本风压值基本风压值 ss2022-11-2720压力为正号压力为正号 吸力为负号吸力为负号A A类：类：指近海面、海岛、海岸、湖岸以及沙漠指近海面、海岛、海岸、湖岸以及沙漠B B类：类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区C C类：类：指密集建筑裙的城市市区指密集建筑裙的城市市区D D类：类：指有密集建筑物裙且房屋较高的城市市中心指有密集建筑物裙且房屋较高的城市市中心ABCD2022-11-2723（4 4）风振系数风振系数 (高度高度Z Z处风振系数处风振系数)Z风分为风分为平均风（即稳定风）和脉动风（常称阵风脉动）平均风（即稳定风）和脉动风（常称阵风脉动）平均风平均风静力静力 脉动风脉动风动力动力2022-11-2724 与结构的自振特性有关，（包括自振周期、振型等，与结构的自振特性有关，（包括自振周期、振型等，也与结构的高度有关）也与结构的高度有关）基本自振周期基本自振周期T T1 1 0.25S 0.25S的工程结构，的工程结构，高度大于高度大于30m30m且且高宽高宽比大于比大于1.51.5的高柔房屋，考虑风压脉动对结构发生顺风向风的高柔房屋，考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。风振计算按照随机振动理论进行，结构自振周振的影响。风振计算按照随机振动理论进行，结构自振周期按照结构动力学计算期按照结构动力学计算 一般悬臂型结构（构架、塔架、烟囱等高耸结构），高度一般悬臂型结构（构架、塔架、烟囱等高耸结构），高度大于大于30m30m，高宽比大于，高宽比大于1.51.5且可以忽略扭转影响的高层建筑，且可以忽略扭转影响的高层建筑，按照下式计算：按照下式计算：2022-11-2725 脉动增大系数脉动增大系数 脉动影响系数脉动影响系数 振型系数振型系数 风压高度变化系数风压高度变化系数ZZZZZ12022-11-2726主要与结构的周期、基本风压和地面粗糙程度有关主要与结构的周期、基本风压和地面粗糙程度有关 2022-11-2727振型系数振型系数n可由结构动力计算确定，计算时可仅考虑受力方向基可由结构动力计算确定，计算时可仅考虑受力方向基本振型的影响；本振型的影响；n对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，也可近似采用振型计算点距室外地面高度也可近似采用振型计算点距室外地面高度Z Z与房屋高与房屋高度度H H的比值代替振型系数的比值代替振型系数 Z/HZ/Hn查表查表Z脉动影响系数脉动影响系数n与房屋总高度、粗糙度类别、与房屋总高度、粗糙度类别、H/BH/B有关，查表。有关，查表。2022-11-2728 结构基本自振周期的经验公式结构基本自振周期的经验公式方法一：方法一：钢筋混凝土框架和框剪结构：钢筋混凝土框架和框剪结构：钢筋混凝土剪力墙结构：钢筋混凝土剪力墙结构：H H房屋总高度房屋总高度(m)(m)B B房屋宽度房屋宽度(m)(m)方法二：方法二：框架结构：框架结构：T1（0.080.1）N 框架剪力墙结构：框架剪力墙结构：T1（0.060.08）N 剪力墙结构及筒中筒：剪力墙结构及筒中筒：T10.05N N N房屋层数房屋层数32311053.025.0BHT3103.003.0BHT2022-11-27294 4、总风荷载、总风荷载 总体风荷载是指作用在建筑物上的某个方向上的全总体风荷载是指作用在建筑物上的某个方向上的全部风荷载在结构上产生的合力各个表面承受风力的合力，部风荷载在结构上产生的合力各个表面承受风力的合力，沿高度变化的分布荷载沿高度变化的分布荷载 :建筑物表面法线与风作用方向的夹角建筑物表面法线与风作用方向的夹角 0 0：风力作用方向与建筑表面垂直，风压全部计算风力作用方向与建筑表面垂直，风压全部计算 9090：风力作用方向与建筑表面平行，风压不算风力作用方向与建筑表面平行，风压不算0 90:0 90:风力的分量，注意风力分解时区别风力为风力的分量，注意风力分解时区别风力为压力压力或或吸力吸力)coscos(1110nnSnSZZBB2022-11-2730各个表面承受风力的合力，沿高度变化的分布荷载各个表面承受风力的合力，沿高度变化的分布荷载)coscos(1110nnZnZZBBwinds=+0.8ss=-0.6=-0.6S S 压力为压力为“+”+”拉力为拉力为“”B44=900ss=-0.6=-0.62=900B11=03=00s=-0.5B3B2h=zWZs=+0.82022-11-2731 局部风荷载是指风荷载在建筑物某个局部所产生的外力局部风荷载是指风荷载在建筑物某个局部所产生的外力 风压在建筑物表面是不均匀的，实验表明建筑物表面在风荷风压在建筑物表面是不均匀的，实验表明建筑物表面在风荷载作用下可能形成三个压力区（逆流正压区、逆流负压区、载作用下可能形成三个压力区（逆流正压区、逆流负压区、顺流负压区），其中逆流面角部会形成最高负压区，局部风顺流负压区），其中逆流面角部会形成最高负压区，局部风压可能会大大超过平均风压，在计算局部构件时，应考虑风压可能会大大超过平均风压，在计算局部构件时，应考虑风荷载的局部效应。计算时，用增大风荷载体型系数的方法考荷载的局部效应。计算时，用增大风荷载体型系数的方法考虑局部效应。局部风压体型系数：虑局部效应。局部风压体型系数：正压区：同上取法正压区：同上取法 负压区：负压区：墙面：墙面：-1.0-1.0 墙角边：墙角边：-1.8-1.8 屋面局部部位（周边和屋面坡度大于屋面局部部位（周边和屋面坡度大于10100 0的屋脊部位）：的屋脊部位）：-2.2-2.2 檐口、雨篷、遮阳板等突出构件：檐口、雨篷、遮阳板等突出构件：-2.0-2.0 2022-11-2733分配系数2022-11-2734转动刚度转动刚度对转动的抵抗能力。转动刚度以对转动的抵抗能力。转动刚度以S S表示表示等于杆端产生单位转角时需要施加的力矩。等于杆端产生单位转角时需要施加的力矩。2022-11-2738将多层框架沿高度分解成一层一层的无侧移开口框架，并将多层框架沿高度分解成一层一层的无侧移开口框架，并以每层的梁和与其相连的柱作为该层的计算单元，将柱的以每层的梁和与其相连的柱作为该层的计算单元，将柱的远端假定为固端。远端假定为固端。计算各层梁上的竖向荷载，分别计算各梁的固端弯矩。计算各层梁上的竖向荷载，分别计算各梁的固端弯矩。计算梁柱的线刚度和弯矩分配系数（除底层柱外其他柱的计算梁柱的线刚度和弯矩分配系数（除底层柱外其他柱的线刚度均乘以线刚度均乘以0.90.9）。）。梁和底层柱的远端均按固定支座考虑，传递系数为梁和底层柱的远端均按固定支座考虑，传递系数为1/21/2，其余柱传递系数改为其余柱传递系数改为1/31/3。求得各个楼层单元的内力后，将同时属于上下两层的柱的求得各个楼层单元的内力后，将同时属于上下两层的柱的内力值进行叠加作为原框架结构中的柱内力，而梁只属于内力值进行叠加作为原框架结构中的柱内力，而梁只属于一个楼层，分层计算的内力即为原框架结构中相应梁的内一个楼层，分层计算的内力即为原框架结构中相应梁的内力。梁柱的杆端弯矩求出后，根据各节点的静力平衡条件力。梁柱的杆端弯矩求出后，根据各节点的静力平衡条件可以求出梁的跨中弯矩和剪力以及柱的剪力和轴力。可以求出梁的跨中弯矩和剪力以及柱的剪力和轴力。2022-11-2741最终结果：最终结果：分层计算的梁端弯矩为最终弯矩分层计算的梁端弯矩为最终弯矩 上下层所得同一根柱子内力叠加，得到柱得最终弯矩上下层所得同一根柱子内力叠加，得到柱得最终弯矩 节点会不平衡，误差不大。如误差较大，可将节点不平衡弯节点会不平衡，误差不大。如误差较大，可将节点不平衡弯矩再进行一次分配矩再进行一次分配 根据弯矩根据弯矩M M剪力剪力V V轴力轴力N N 2022-11-27422022-11-27431 1、反弯点法的基本假定、反弯点法的基本假定 水平荷载：水平荷载：风力、地震作用风力、地震作用 条件：条件：梁的线刚度与柱的线刚度比梁的线刚度与柱的线刚度比3 3 假定：假定：(1)(1)梁的刚度无限大；梁的刚度无限大；(2)(2)忽略柱的轴向变形；忽略柱的轴向变形；(3)(3)假定同一楼层中各柱端的侧移相等假定同一楼层中各柱端的侧移相等，节点转角为，节点转角为0 (4)假定上层柱子的反弯点在中点假定上层柱子的反弯点在中点 (5)底层柱子的反弯点在距底端底层柱子的反弯点在距底端2h/3y=2h/3y=h/2yhhh反弯点 yy=h/2PPP解决的问题：解决的问题：1。反弯点的位置。反弯点的位置2。该点的剪力。该点的剪力2022-11-2745 计算方法计算方法2 2、柱剪力与位移的关系、柱剪力与位移的关系 两端无转角、单位水平位移，杆件的杆端剪力方程（柱剪两端无转角、单位水平位移，杆件的杆端剪力方程（柱剪力水平位移）：力水平位移）：212hiVc2221122122121121121212/)(0642624hiVdhihMMVhiiiMhiiiMcccccccc可可求求得得杆杆的的见见剪剪力力为为：假定：2221122122121121121212/)(0642624hiVdhihMMVhiiiMhiiiMcccccccc可可求求得得杆杆的的见见剪剪力力为为：假定：i1i1i1i1i2i2i23i22 21 1icicic3hhh211222022-11-2746 柱抗侧刚度：单位位移下柱的剪力柱抗侧刚度：单位位移下柱的剪力 212hiVdchEJicV V柱剪力柱剪力 柱层间位移柱层间位移h h层高层高EJEJ柱抗弯刚度柱抗弯刚度i ic c柱线刚度柱线刚度2022-11-27473 3、同层各柱剪力的确定、同层各柱剪力的确定 根据假定根据假定3 3：第第j j层第层第I I根柱的剪力及其抗侧刚度根柱的剪力及其抗侧刚度 jjjdV11jijijdVijijdV,第第j j层总剪力层总剪力pjVmjjpjVVVV1212022-11-2748第j层各柱剪力为 pjmiijjjVddV111pjmiijjjVddV122pjmiijijijVddV1212cidh2022-11-2750 根据各柱分配到的剪力及反弯点位置，计算柱端弯矩 上层柱：上下端弯矩相等 底层柱：上端弯矩：下端弯矩：2/jmmmhVMM下上3/111hVM上3/2111hVM下 根据结点平衡计算梁端弯矩 边柱 中柱 下上1mmmMMM左右左下上左）bbbmmmiiiMMM1(左右右下上右）bbbmmmiiiMMM1(梁的弯矩根据接点平衡 梁的弯矩刚度分配2022-11-2752 水平荷载：水平荷载：风力、地震作用风力、地震作用 条件：条件：考虑梁的线刚度与柱的线刚度比不满足考虑梁的线刚度与柱的线刚度比不满足33条件的情条件的情况（梁柱线刚度比较小，结点转角较大）况（梁柱线刚度比较小，结点转角较大）假定：假定：（1 1）平面结构假定；）平面结构假定；（2 2）忽略柱的轴向变形；）忽略柱的轴向变形；（3 3）D D值法考虑了结点转角，假定同层结点转角相等值法考虑了结点转角，假定同层结点转角相等2022-11-2753 计算方法计算方法1 1、柱的抗侧移刚度、柱的抗侧移刚度D D值值修正抗侧刚度的计算修正抗侧刚度的计算 水平荷载作用下，框架不仅有侧移，且各结点有转角，设杆水平荷载作用下，框架不仅有侧移，且各结点有转角，设杆端有相对位移端有相对位移 ，转角，转角 、，转角位移方程为：，转角位移方程为：12)(612212hihiVcc2022-11-2754 令令 （D D值的物理意义同值的物理意义同d d相同相同单位位移下柱的剪力）单位位移下柱的剪力）D D值计算假定：值计算假定：（1 1）各层层高相等；）各层层高相等；（2 2）各层梁柱节点转角相等；）各层梁柱节点转角相等；（3 3）各层层间位移相等）各层层间位移相等VD 2022-11-2755取中间节点i为隔离体，由平衡条件 可得 0M0)66()24()24()2244(21hiiiicchkhiiic22/)(2221代入转角位移方程代入转角位移方程 i1i1i1i1i2i2i23i22 21 1icicic3hhh211222022-11-2756 令令K K 为梁柱刚度比为梁柱刚度比 柱刚度修正系数（表示梁柱线刚度比对柱刚度的影响）柱刚度修正系数（表示梁柱线刚度比对柱刚度的影响）kkhikhihiVDccc212222612222kk2212hiDc2022-11-2757 梁柱刚度比梁柱刚度比K Kciiiiik24321kk2ciiik221kk25.0楼楼层层简图简图K K一一般般柱柱边边柱柱底底层层柱柱固固结结2022-11-2758由假定由假定3 3同一层各柱底侧移相等同一层各柱底侧移相等 pjmiijijijVDDV12 2、确定柱反弯点高度、确定柱反弯点高度（1）主要因素：柱上下端的约束条件）主要因素：柱上下端的约束条件 两端约束相等：反弯点位于中点两端约束相等：反弯点位于中点 约束刚度不等：反弯点移向约束较弱的一端约束刚度不等：反弯点移向约束较弱的一端 一端铰结：反弯点与铰结端重合一端铰结：反弯点与铰结端重合2022-11-2759（2）影响柱端约束刚度的主要因素：影响柱端约束刚度的主要因素：结构总层数、该层所在的位置结构总层数、该层所在的位置 梁柱线刚度比梁柱线刚度比 荷载形式荷载形式 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2022-11-2760（3）计算方法计算方法 标准反弯点高度比标准反弯点高度比：（反弯点到柱下端距离与（反弯点到柱下端距离与柱全高的比值）柱全高的比值）条件条件：同层高、同跨度、各层梁和柱线刚度不变，在水：同层高、同跨度、各层梁和柱线刚度不变，在水平荷载作用下求得的反弯点高度比。平荷载作用下求得的反弯点高度比。查表查表：根据不同荷载查不同表，由总层数：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K K标准反弯点高度比标准反弯点高度比 nynyPPhPPhhhhh均布荷载均布荷载倒三角形荷载倒三角形荷载y反弯点 2022-11-2761上下梁刚度变化时的反弯点高上下梁刚度变化时的反弯点高度比修正值度比修正值 当当 时，时，令令 ，由由 、K K表表y y1 1，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 、K K表表y y1 1，取负值，取负值，反弯点向下移反弯点向下移 说明：底层柱，不考虑说明：底层柱，不考虑y y1 1修正修正1y4321iiii)/()(43211iiii14321iiii)/()(21431iiii1的修正第层，不考虑反弯点上移，当反弯点下移，当1143211432114321143210)/()(,0)/()(,yyiiiiiiiiyiiiiiiii2022-11-2762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y y2 2 2y222令上层层高令上层层高/本层层高本层层高h h上上/h/h 11y y2 2为正值，反弯点上移为正值，反弯点上移 11y y2 2为负值，反弯点下移为负值，反弯点下移 说明：顶层柱不考虑说明：顶层柱不考虑y y2 2修正修正 2022-11-2763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y y3 3 令下层层高令下层层高/本层层高本层层高h h上上/h/h y y3 3 1 1y y3 3为负值，反弯点下移为负值，反弯点下移 11y y3 3为正值，反弯点上移为正值，反弯点上移 说明：底层柱不考虑说明：底层柱不考虑y y2 2修正修正 柱反弯点高度比：柱反弯点高度比：333321yyyyyn梁端梁端跨中跨中柱端柱端柱端柱端2022-11-2765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“可能与最可能与最不利不利”的原则进行内力组合的原则进行内力组合目的：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 构件截面设计是以控制截面上的最不利内力为依据的构件截面设计是以控制截面上的最不利内力为依据的框架梁框架梁：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maxM2022-11-2766框架柱框架柱：上下端上下端maxminmaxmax(1),(2),(3)(),4MN VNM VNMVMNV和相应的和相应的和相应的可能小偏压（）比较大，比较小或比较大上端或下端：2022-11-2768 梁端指柱边，柱端指梁底和梁顶，将梁柱轴线端内力调整梁端指柱边，柱端指梁底和梁顶，将梁柱轴线端内力调整至构件边缘端（控制截面）的内力，当梁柱截面高度较小至构件边缘端（控制截面）的内力，当梁柱截面高度较小时，此项调整可略去（偏安全）时，此项调整可略去（偏安全）2022-11-2769竖向荷载（只限于竖向荷载）可考虑梁端出现塑铰产生的塑性竖向荷载（只限于竖向荷载）可考虑梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布。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0.70.70.80.8支座弯矩确定后，为了安全，跨中弯矩必须满足两个要求支座弯矩确定后，为了安全，跨中弯矩必须满足两个要求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、M2022-11-2770梁柱弯曲变形产生的侧移梁柱弯曲变形产生的侧移(1)(1)剪切型变形剪切型变形 (2)(2)弯曲型变形弯曲型变形柱轴向变形产生的侧移柱轴向变形产生的侧移悬臂柱悬臂柱剪切变形剪切变形悬臂柱悬臂柱弯曲变形弯曲变形框架总变形梁柱弯曲变形侧移柱轴向变形侧移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，特点：底层层间侧移最大，向上逐渐减小向上逐渐减小特点：顶层层间侧移最大，特点：顶层层间侧移最大，向下逐渐减小向下逐渐减小2022-11-27711 1、梁柱弯曲变形产生的侧移、梁柱弯曲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，可得层间侧移公式：单位层间侧移所需的层剪力，可得层间侧移公式：ijpjMjDV顶点侧移公式：所有层层间侧移之总和顶点侧移公式：所有层层间侧移之总和 njMjMn12022-11-27722 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增加，柱轴向变形产生的侧移占的比例增大，不容忽视随着高层框架的高度增加，柱轴向变形产生的侧移占的比例增大，不容忽视水平荷载作用下，只考虑两根边柱轴力（一拉一压）水平荷载作用下，只考虑两根边柱轴力（一拉一压）M(z)M(z)上部水平荷载对坐标上部水平荷载对坐标Z Z力矩总和力矩总和 B B两边柱轴线间的距离两边柱轴线间的距离BzMN)(任意水平荷载下柱轴向变形产生的第任意水平荷载下柱轴向变形产生的第j j层处侧移层处侧移把框架连续化，根据单位荷载法：把框架连续化，根据单位荷载法：NjjHNjdzEANN0)/(2BzHNj/)(N Nq q（z z）对坐标）对坐标z z处的力矩处的力矩M M（z z）引起的边柱轴力）引起的边柱轴力 为单位集中力作用在为单位集中力作用在j j处时在边柱产生的轴力处时在边柱产生的轴力H Hj jj j层楼板距底面高度层楼板距底面高度N2022-11-2773积分后得到计算公式：积分后得到计算公式：nNjFAEBHV底230V V0 0基底剪力（水平荷载的总和）基底剪力（水平荷载的总和）F Fn n系数，根据不同荷载形式查图系数，根据不同荷载形式查图层间变形：层间变形：NjNjNj1说明：说明：框架总变形梁柱弯曲变形侧移柱轴向变形侧移，框架变形仍以剪切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，底层层间侧移较大型为主，底层层间侧移较大柱柱端端底层柱底截底层柱底截面面2022-11-2775 为实现强柱弱梁的设计概念调整为实现强柱弱梁的设计概念调整，抗震设计时，一、二、三级框架，抗震设计时，一、二、三级框架的梁、柱的节点处，除顶层和柱轴压比小于的梁、柱的节点处，除顶层和柱轴压比小于0.150.15者外，柱端弯矩设计值者外，柱端弯矩设计值应按下式调整，四级框架可直接取考虑地震作用组合的弯矩值。应按下式调整，四级框架可直接取考虑地震作用组合的弯矩值。9 9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合 节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值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例进行分配之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进行分配 节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值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，绝对值较之和，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、1.11.1bCCMMCMbMC1.2CbuaMM2022-11-2776抗震设计的框架柱端部截面剪力设计值，按强剪弱弯调整抗震设计的框架柱端部截面剪力设计值，按强剪弱弯调整，一、二、三级框架按下式计算，四级可直接取考虑地震作一、二、三级框架按下式计算，四级可直接取考虑地震作用组合的剪力计算值。用组合的剪力计算值。9 9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合nbCtCvcHMMV/)(分别为柱上下端顺时针或逆时针方向截面组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合的弯矩设计值 柱端剪力增大系数，一、二、三分别取柱端剪力增大系数，一、二、三分别取1.41.4、1.21.2、1.11.1bCtCMM、1.2()/tbcuacuanVMMHvc2022-11-27782 2、截面尺寸校核、截面尺寸校核 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)cccbhfN025.0bhfVcc)15.0(10bhfVccRE)20.0(10bhfVccRE剪跨比（剪跨比（）不大于）不大于2的柱的柱2022-11-2780 混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不大于大于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；当混凝土强度等级在；当混凝土强度等级在C50C50和和C80C80之间时可按之间时可按线性内插取用线性内插取用 矩形截面的宽度，矩形截面的宽度，T T形截面、形截面、I I形截面的腹形截面的腹板宽度板宽度 梁柱截面计算方向有效高度梁柱截面计算方向有效高度 框架柱的剪跨比可按下式计算框架柱的剪跨比可按下式计算Cb0h0CCMV h2022-11-2782（1 1）、柱斜截面承载力计算公式）、柱斜截面承载力计算公式 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(100NhsAfbhfVVsvyvtREcsccccAfNAfN3.03.0，2022-11-2783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)1svcstyvREAVVfbhfhNs2022-11-2784（2 2）、柱的箍筋构造要求）、柱的箍筋构造要求柱箍筋加密区范围：柱箍筋加密区范围：底层柱的上端和其他各层柱的两侧，应取矩形截面柱之长底层柱的上端和其他各层柱的两侧，应取矩形截面柱之长边尺寸（或圆形截面柱之直径）、柱净高之边尺寸（或圆形截面柱之直径）、柱净高之1/61/6和和500mm500mm三三者之最大值范围者之最大值范围 底层柱刚性地面上下各底层柱刚性地面上下各500mm500mm范围范围 底层柱柱根以上底层柱柱根以上1/31/3柱净高的范围柱净高的范围 剪跨比不大于剪跨比不大于2 2的柱全高范围的柱全高范围 一级及二级框架角柱的全高范围一级及二级框架角柱的全高范围加密区的箍筋间距和直径：见书加密区的箍筋间距和直径：见书2022-11-2785柱箍筋加密区的体积配箍率柱箍筋加密区的体积配箍率 slllshshv21sh箍筋单肢面积箍筋单肢面积 shl箍筋总长箍筋总长21ll、箍筋包围的混凝土核心面积的两个边长箍筋包围的混凝土核心面积的两个边长箍筋间距箍筋间距yvcvvff/cyvvvff含箍特征值含箍特征值sscyvvvff2022-11-2789二、框架梁截面设计要点及构造二、框架梁截面设计要点及构造1 1、内力设计值调整、内力设计值调整框架梁强剪弱弯调整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度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合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矩设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，绝对计值。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、1.11.1 梁的净跨梁的净跨 考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下，按简支梁考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下，按简支梁 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、VbnlGbV2022-11-2790 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2.5的梁及剪跨比大于的梁及剪跨比大于2的柱的柱2 2、梁截面尺寸限制条件、梁截面尺寸限制条件 无地震作用组合时无地震作用组合时025.0bhfVcc)2.0(10bhfVccRE 跨高比不大于跨高比不大于2.5的梁及剪跨比大于的梁及剪跨比大于2的柱的柱)15.0(10bhfVccRE2022-11-2791 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Cb0h2022-11-2793抗震设计时，梁端纵向受拉钢筋配筋率不应大于抗震设计时，梁端纵向受拉钢筋配筋率不应大于2.5%2.5%。纵向受拉钢筋的最小配筋率，非抗震设计时不应小纵向受拉钢筋的最小配筋率，非抗震设计时不应小于于0.20.2和和 二者的较大值；抗震设计时，不应小于二者的较大值；抗震设计时，不应小于规范规定数值（见下表）规范规定数值（见下表）ytff/452022-11-27945 5、梁的箍筋计算及构造、梁的箍筋计算及构造（1 1）、梁斜截面承载力计算公式）、梁斜截面承载力计算公式 无地震作用组合时无地震作用组合时0025.17.0hsAfbhfVVsvyvtcs)175.1(00hsAfbhfVVsvyvtcs 无地震作用组合，以集中荷载为主的梁无地震作用组合，以集中荷载为主的梁2022-11-2795 地震作用组合时地震作用组合时 地震作用组合，以集中荷载为主的梁地震作用组合，以集中荷载为主的梁)25.142.0(100hsAfbhfVVsvyvtREcs)105.1(100hsAfbhfVVsvyvtREcs2022-11-2796框架梁的面积配箍率框架梁的面积配箍率 一级一级 二级二级 三、四级三、四级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为梁宽为梁宽说明：说明：箍筋加密区长度箍筋加密区长度:(:(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倍箍筋直径的较大值倍箍筋直径的较大值，二、三级，二、三级 250mm250mm和和2020倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm300mm箍筋应有箍筋应有1351350 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倍箍筋直径和倍箍筋直径和75mm75mm的的较大值较大值5002 和bh5005.1和bh0.3 00.2 80.2 6ts vy vts vy vts vy vffffff2022-11-2797需要抗震验算：需要抗震验算：一、二级框架的节点核心区一、二级框架的节点核心区不需要抗震验算不需要抗震验算 三、四级框架节点和各抗震等级的顶层端节点核心区三、四级框架节点和各抗震等级的顶层端节点核心区 梁柱阶段主要压力和剪力梁柱阶段主要压力和剪力 在剪压作用下出现裂缝在剪压作用下出现裂缝 节点上半部，取隔体节点上半部，取隔体 ()btjyk syk scVf A f A VbcrblbbctcbcchHMMhHMMV)1()1(0000bcbbrblbcbcbbrblbjhHahahMMhHahahMMV)()(ahMMAfAfborblbtsykbsyk规范计算公式为：规范计算公式为：（1 1）、）、设防烈度为设防烈度为9 9度的结构以及一级抗震等级的框架结构度的结构以及一级抗震等级的框架结构 001.15()(1)lrbuabuabjbcbMMhaVhaHh（2 2）、其他情况）、其他情况)1)(00bcbbrblbjbjhHahahMMV式中式中V Vj j梁柱节点核心区组合的剪力设计值；梁柱节点核心区组合的剪力设计值；h hb0b0梁截面的有效高度，节点两侧梁截面高度不等时可采用平均值；梁截面的有效高度，节点两侧梁截面高度不等时可采用平均值；aa梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离 2022-11-27103节点区设计剪力节点区设计剪力)1(00bCsbsbbjbjhHahahMV 梁截面的有效高度梁截面的有效高度 梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离 柱的计算高度，可采用节点上下柱反弯点之间的距离柱的计算高度，可采用节点上下柱反弯点之间的距离 节点左右梁端逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和节点左右梁端逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和，一级节点左右梁端弯矩均为负值时绝对值较小弯矩应取零，一级节点左右梁端弯矩均为负值时绝对值较小弯矩应取零 节点剪力增大系数，一级取节点剪力增大系数，一级取1.351.35，二级取，二级取1.21.20bhsaCHbMjb（1 1）、）、当验算方向的梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的时，可采当验算方向的梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的时，可采用该侧柱截面宽度；当小于柱截面宽度的用该侧柱截面宽度；当小于柱截面宽度的1/21/2时，可采用下列二者的较小时，可采用下列二者的较小值：值：cbjhbb5.0 和和 cjbb 式中式中 b bj j一节点核心区的截面有效计算宽度；一节点核心区的截面有效计算宽度；b bb b梁截面宽度；梁截面宽度；h hc c验算方向的柱截面高度；验算方向的柱截面高度；b bc c验算方向的柱截面宽度。验算方向的柱截面宽度。（2 2）、当梁、柱的中线不重合且偏心距不大于柱宽的）、当梁、柱的中线不重合且偏心距不大于柱宽的l l4 4时，时，可采用上公式和下式计算结果的较小值。可采用上公式和下式计算结果的较小值。ehbbbccbj25.0)(5.0式中式中e e梁与柱中线偏心距。梁与柱中线偏心距。3、核心区截面尺寸限制条件：)30.0(1jjccjREjhbfV 4、核心区截面受剪承载力验算 （l l）、）、设防烈度为设防烈度为9 9度时度时 )9.0(1sahAfhbfVsbosvjyvjjtjREj（2 2）、）、其他情况其他情况)5.01.1(1sahAfbbNhbfVsbosvjyvcjjjjtjREj2022-11-27106 对应于组合剪力设计值的上柱组合轴向力设计值，当对应于组合剪力设计值的上柱组合轴向力设计值，当N N为压力时，不应大于柱的截面面积和混凝土轴心抗压强度为压力时，不应大于柱的截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的设计值乘积的5050，当，当N N为拉力时，应取为零为拉力时，应取为零 核心区计算宽度范围内验算方向同一截面各肢箍筋的全核心区计算宽度范围内验算方向同一截面各肢箍筋的全部截面面积部截面面积 混凝土轴心抗拉强度设计值混凝土轴心抗拉强度设计值 箍筋的抗拉强度设计值箍筋的抗拉强度设计值 箍筋间距箍筋间距)05.01.1(10sahAfbbNhbfVsbsvjyvcjjjjtjREjSsvjAtfyvfN2022-11-27107 两高相差不大于主梁高度的两高相差不大于主梁高度的1/41/4，梁宽不小于柱宽，梁宽不小于柱宽1/21/2时时取取1.51.5；9 9度取度取1.251.25；其他取；其他取1.01.0 节点核心区水平截面高度，采用验算方向的柱截面高度节点核心区水平截面高度，采用验算方向的柱截面高度 节点核心区水平截面宽度：节点核心区水平截面宽度：)05.01.1(10sahAfbbNhbfVsbsvjyvcjjjjtjREjjbjcjcbbbbb取,2/二者较小值和取ccbjcbbhbbbb5.0,2/jh 节点核心区同一截面箍筋各肢总面积节点核心区同一截面箍筋各肢总面积 承载力抗震调整系数，取承载力抗震调整系数，取0.850.85svjARE