框架结构 (2)ppt课件

本章主要内容#多层框架结构组成、布置#竖向荷载作用下框架内力计算#水平荷载作用下框架内力和侧移计算#内力组合和构件设计,第二章钢筋混凝土框架结构,1,2.1框架结构体系组成与布置,用于多层建筑，高度60米一、多层框架结构组成1、组成：梁、柱、基础,钢筋混凝土框架结构,2,2、节点：梁、柱一般刚性连接；柱与基础一般固接,3,框架结构,刚性填充墙作用,钢筋混凝土框架结构,4,二、分类按材料分类：钢框架钢筋混凝土框架组合结构按施工分类：现浇式装配式装配整体式,5,三、框架结构布置,钢筋混凝土框架结构,6,三、框架结构布置1、柱网布置要求：生产工艺要求：内廊式、等跨式、对称不等跨式,钢筋混凝土框架结构,内廊式,等跨式,对称不等跨式,7,旅馆横向柱列布置,办公楼横向柱列布置,要求：建筑平面布置要求,1、柱网布置,8,要求：使结构受力合理,1、柱网布置,9,要求：使施工方便,1、柱网布置,10,纵向框架和横向框架分别承担作用在各自方向上的水平力竖向荷载则按楼盖结构布置的不同按不同方式传递,2、承重框架布置平面结构：纵向框架横向框架,11,2、承重框架布置按楼板（预制板或现浇板）竖向荷载传递路线不同有三种布置方案：横向框架承重方案纵向框架承重方案纵横向框架承重方案,钢筋混凝土框架结构,12,横向框架承重方案：横向框架主梁承重，纵向连系梁,13,纵向框架承重方案：纵向框架主梁承重，横向连系梁,14,纵横向框架承重方案：纵横向框架主梁承重,15,3、变形缝伸缩缝、沉降缝、抗震缝尽可能三缝合一,钢筋混凝土框架结构,（1）伸缩缝,16,（2）沉降缝,（3）抗震缝,17,3、变形缝,18,四、框架梁、柱截面形状和尺寸1、截面形状梁：矩形、T形、形、花篮形预制板：矩形，T形、花篮形现浇板：T形、形叠合梁：T形、梯形柱：矩形、正方形、圆形、八角形等,19,2、截面尺寸梁A、主梁：梁高：h=(1/81/12)L（L：梁跨度）梁宽：b=(1/21/3)h且b1/2bc且b250mmB、连系梁：梁高：h=(1/121/15)L梁宽：b（1/4）h,钢筋混凝土框架结构,20,初步检查尺寸：A、计算竖向荷载B、将梁作为简支梁，计算支座剪力、跨中弯矩，乘以0.7的系数c、按单筋矩形截面计算纵向受力钢筋配筋率是否合理,2、截面尺寸梁,21,柱：柱高：h=(1/61/12)H（H：层高）柱宽：b=（12/3）hh400mm,b350mm,Ho/h4(Ho：柱净高）按轴压比初步估算柱尺寸：A、按框架柱负荷面积，估算柱轴力，并乘以1.21.4的系数B、按轴压比验算柱截面：AN/（fc）,钢筋混凝土框架结构,2、截面尺寸,22,3、梁截面惯性矩支座截面、跨中截面（考虑现浇楼板作用）,钢筋混凝土框架结构,计算矩形截面梁的惯性矩乘以放大系数,23,2.2多层框架结构内力与侧移计算,横向框架纵向框架纵、横向框架,一、多层框架结构计算简图1、计算单元,24,一、多层框架结构计算简图1、计算单元以横向框架为例：,钢筋混凝土框架结构,25,2、计算简图A、约束条件梁、柱节点：现浇式：刚接装配式：铰接或半铰接装配整体式：刚接支座：柱与基础一般为固定支座B、计算尺寸（跨度和计算高度）梁跨度：取框架柱轴线距离柱计算高度：建筑层高C、截面尺寸及几何参数,钢筋混凝土框架结构,26,（1）框架结构竖向荷载下计算简图：,D、荷载,2、计算简图,27,（2）框架结构水平荷载下计算简图：,D、荷载,2、计算简图,28,2、计算简图,29,多层框架结构内力与侧移计算方法,30,平面框架计算方法？近似计算方法：竖向荷载作用下内力：分层法、弯矩二次分配法水平荷载作用下内力和侧移：反弯点法、改进反弯点法（D值法）,多层框架结构内力与侧移计算,31,二、竖向荷载作用下框架内力分析的近似方法分层法,1、基本计算假定,（1）在竖向荷载作用下框架侧移忽略不计,32,二、竖向荷载作用下框架内力分析的近似方法分层法,1、基本计算假定（2）某层梁上竖向荷载仅对本楼层以及与本楼层相连的框架柱产生弯矩和剪力,33,二、竖向荷载作用下框架内力分析的近似方法分层法,=,+,34,二、竖向荷载作用下框架内力分析的近似方法分层法,35,二、竖向荷载作用下框架内力分析的近似方法分层法,36,2、计算步骤（1）画出原始计算简图，节点编号，求各杆件线刚度。,37,（2）将原框架分为n个敞口框架。（约束？）,（3）修正柱线刚度？计算各节点各杆端分配系数。,38,（4）求各敞口框架梁固端弯矩。（5）弯矩分配法在节点处进行弯矩分配和传递。（柱传递系数？）求得各敞口框架弯矩图。,39,（6）将分层法所得各敞口框架弯矩图叠加。,40,（6）将分层法所得各敞口框架弯矩图叠加。,41,（7）节点弯矩不平衡，对不平衡弯矩作一次分配,42,二、竖向荷载作用下框架内力分析的近似方法分层法,2、计算步骤（1）画出原始计算简图，节点编号，求各杆件线刚度（2）将原框架分为n个敞口框架（3）计算各节点各杆端分配系数（修正柱线刚度？）（4）求各敞口框架梁固端弯矩（5）弯矩分配法在节点处进行弯矩分配和传递（柱传递系数？）（6）将分层法所得各敞口框架弯矩图叠加。（7）节点弯矩不平衡，对不平衡弯矩作一次分配,43,二、竖向荷载作用下框架内力分析的近似方法分层法,2、计算步骤（8）取各梁柱为隔离体，由平衡关系求梁柱端剪力，作剪力图,44,2、计算步骤（9）取各节点为隔离体，由平衡关系求各柱轴力，作轴力图,45,二、竖向荷载作用下框架内力分析的近似方法分层法,3、对称性的利用,（1）奇数跨（2）偶数跨,46,解：分层法求解步骤如下：（1）将原框架分为3个敞口框架，除底层的各柱线刚度均乘以0.9（i=0.4980.9=0.448)（2）用弯矩分配法计算敞口框架的杆端弯矩，利用对称性取半跨，底层柱弯矩传递系数取1/2，其余柱弯矩传递系数取1/3。,例题,47,分层法弯矩分配（单位：kN/m),(a)顶层,顶层弯矩图（kN/m),48,（3）将分层法所得各敞口框架弯矩图叠加，将节点不平衡弯矩作一次分配。得到最终弯矩图。（4）进一步求得剪力图和轴力图。,例题,求解步骤：,49,三、水平荷载作用下框架内力和侧移的近似计算,？,水平荷载？,思路？,关键问题？,50,三、水平荷载作用下框架内力和侧移的近似计算,水平荷载下柱剪力图,51,思路？,三、水平荷载作用下框架内力和侧移的近似计算,水平荷载下柱弯矩图,关键问题？,52,(一）反弯点法,？,53,(一）反弯点法,1、基本假定（1）求时，假定柱上、下端不发生角位移。,54,（2）求yh时，假定除底层柱外各层柱上、下端转角相等。反弯点高度？,（3）同层各节点水平位移相等。,（4）求时，由节点平衡条件，按节点左右梁线刚度的比例分配。,1、基本假定,55,(一）反弯点法,2、计算步骤（1）画出计算简图，节点编号，求各杆件线刚度（2）求各柱剪力值,剪力分配？,56,2、计算步骤（2）求各柱剪力值,57,柱抗侧刚度为（由假定1）：,（2）求各柱剪力值,58,2、计算步骤（2）求各柱剪力值,剪力分配？,由假定3：,59,（3）求柱中反弯点高度,60,（4）求各柱端弯矩,61,（5）由节点平衡条件求梁端弯矩,62,（6）取各梁柱为隔离体，由平衡关系求梁柱剪力，作剪力图（7）取各节点为隔离体，由平衡关系求各柱轴力，作轴力图,(一）反弯点法,2、计算步骤,63,3、适用范围,层数较少柱线刚度较小、梁线刚度较大梁柱线刚度比大于3,64,（二）改进反弯点法（D值法）,？,为何改进？反弯点法误差？如何改进？两点修正,65,1、修正的柱侧移刚度D,（二）D值法,柱侧移刚度的修正系数,66,水平力作用下，假定：柱AB及其上下相邻柱线刚度均为ic；柱AB及其上下相邻柱层间位移均为；柱AB及其相邻各杆件节点转角均为；与柱AB相交横梁线刚度为i1i2i3i4。,（1）取标准层中间柱AB来分析，求D,67,（1）取标准层中间柱AB来分析，求D,68,（2）底层柱JK来分析，求D,69,（二）D值法,2、修正的柱反弯点高度反弯点偏向转角大的柱端影响因素：侧向外荷载形式梁柱线刚度比结构总层数该柱所在层次柱上下梁线刚度比上、下层层高变化,70,（二）D值法,2、修正的柱反弯点高度（1）标准反弯点高度比,（2）上下梁线刚度比变化,（3）上、下层层高变化,查附录11,71,（二）D值法,D值法计算步骤？,72,（二）D值法,73,（三）水平荷载作用下框架侧移的近似计算,74,（三）水平荷载作用下框架侧移的近似计算,（1）总体剪切变形：由梁、柱弯曲变形引起,（2）总体弯曲变形：由框架柱轴向变形引起,一般不考虑轴向变形引起的侧移,75,（三）水平荷载作用下框架侧移的近似计算,1、侧移的近似计算只考虑梁柱弯曲变形引起的侧移,层间水平位移自顶层向下逐层递增顶层总位移？,层间水平位移,76,（三）水平荷载作用下框架侧移的近似计算,2、弹性层间位移角（多遇地震）的限值,77,1、控制截面（1）梁：梁端支座截面梁跨中截面,（2）柱：柱上端截面柱下端截面,四、框架内力组合,78,2、荷载效应组合,四、框架内力组合,例如：按承载能力极限状态设计时：,79,（1）梁：梁端支座截面：梁跨中截面：,（2）柱：柱上、下端截面：,四、框架内力组合,3、最不利内力组合,80,4、竖向活荷载最不利布置（1）逐层逐跨布置法（2）最不利荷载布置法（3）分层组合法（4）满布法：跨中弯矩乘以1.11.2的系数,四、框架内力组合,81,5、梁端弯矩调幅,四、框架内力组合,目的：控制塑性铰出现位置，形成强柱弱梁；节点处施工方便；装配式或装配整体式框架：梁端实际弯矩小于弹性计算值。措施：减小竖向荷载作用下梁端负弯矩：,82,注意问题：梁端支座负弯矩减小，内力重分布，跨中弯矩增加；只对竖向荷载作用下弯矩调幅（水平荷载作用弯矩不参与）；弯矩调幅在内力组合之前进行。,5、梁端弯矩调幅,四、框架内力组合,83,1、梁受弯构件截面尺寸材料：钢筋、混凝土2、柱偏心受压构件截面尺寸材料：钢筋（纵筋对称配筋）、混凝土柱计算长度：现浇楼盖、装配式楼盖,五、框架结构构件设计,84,柱计算长度,五、框架结构构件设计,85,柱计算长度,五、框架结构构件设计,86,3、框架节点的构造要求要求：（1）安全可靠、经济合理且便于施工（2）节点区材料强度：不低于柱子的混凝土强度等级（3）截面尺寸：尺寸过小而负筋配筋过高，发生核芯区混凝土斜向压碎相对受压区高度：,五、框架结构构件设计,87,（4）箍筋：250mm且满足柱端箍筋要求；纵筋搭接范围内，10d且200mm,五、框架结构构件设计,3、框架节点的构造要求节点区破坏由于剪、压能力不足出现斜裂缝或掎压破碎要求：,88,上部纵向受力钢筋应贯穿节点。伸向跨中的截断位置根据梁端负弯矩确定。,(5)梁纵筋在节点区的锚固,五、框架结构构件设计,3、框架节点的构造要求,89,下部纵向受力钢筋可在节点处截断，满足锚固长度要求；也可在节点外梁内弯矩较小部位搭接。,(5)梁纵筋在节点区的锚固,3、框架节点的构造要求,五、框架结构构件设计,90,纵向受力钢筋应贯穿节点，在层高中间弯矩较小部位搭接。顶层柱纵筋在梁中锚固，满足锚固长度要求；柱外侧纵筋最好弯入梁内作为梁上部纵筋。,3、框架节点的构造要求,(6)柱纵筋在节点区的锚固,五、框架结构构件设计,91,五、框架结构构件