高层建筑结构4框架结构设计

1、p退出本章退出本章 分层法 近似法 反弯点法 D值法 力矩分配法力矩分配法 渐近法渐近法 迭代法迭代法 无剪力分配法无剪力分配法 力法力法 精确法精确法 位移法位移法 框架结构内力与框架结构内力与 位移的计算方法位移的计算方法 3/ cb ii 框架在水平力作用下的弯矩图 框架在水平力作用下的变形 y=2h/3 y=h/2 y h h h 反弯点 y y=h/2 F F F 2 12 h iV d c jmjjFj VVVV 21 Fj m k jk jk jk V i i V 1 111 3 1 hVM k t kc 111 3 2 hVM k b kc jjk b cjk t cjk hV

2、MM 2 1 t c b cb MMM r b l b l b d c u c l b ii i MMM ）( r b l b r b d c u c r b ii i MMM ）( 27008100 37kN 3300 3900 3300 74kN 80.7kN D E H G F M C B AI J L 0.80.80.6 0.70.90.9 1.5 0.6 0.70.9 1.7 0.8 1.0 2.4 1.2 kNVCD77.1137 9 . 06 . 07 . 0 7 . 0 kNVBC08.31)7437( 9 . 09 . 07 . 0 7 . 0 kNVGH09.1037 9

3、. 06 . 07 . 0 6 . 0 kNVLM14.1537 9 . 06 . 07 . 0 9 . 0 kNVFG96.39)7437( 9 . 09 . 07 . 0 9 . 0 kNVJL96.39)7437( 9 . 09 . 07 . 0 9 . 0 kNVAB28.52)7 .807437( 8 . 08 . 06 . 0 6 . 0 kNVEF71.69)7 .807437( 8 . 08 . 06 . 0 8 . 0 kNVIJ71.69)7 .807437( 8 . 08 . 06 . 0 8 . 0 mkNMM DCCD .42.19 2 3 . 3 77.11 mkN

4、MM HGGH .65.16 2 3 . 3 09.10 mkNMM MLLM .98.24 2 3 . 3 14.15 mkNMM CBBC .28.51 2 3 . 3 08.31 mkNMM GFFG .93.65 2 3 . 3 96.39 mkNMM LJJL .93.65 2 3 . 3 96.39 mkNMAB.921359 . 3 3 2 28.52. mkNMBA.96.679 . 3 3 1 28.52 mkNMEF.24.1819 . 3 3 2 71.69 mkNMFE.62.909 . 3 3 1 71.69 mkNMIJ.24.1819 . 3 3 2 71.69m

5、kNMJI.62.909 . 3 3 1 71.69 mkNMM DCDH .42.19 mkNM HD .86.1065.16 8 . 05 . 1 5 . 1 mkNM HM .79. 565.16 8 . 05 . 1 8 . 0 mkNMM MLMH .98.24 mkNMMM CBCDCG .70.7028.5142.19 mkNM GC .99.51)93.6565.16( 0 . 17 . 1 7 . 1 mkNM GL .59.30)93.6565.16( 0 . 17 . 1 0 . 1 mkNMMM LJLMLG .91.9093.6598.24 mkNMMM BABCBF

6、 .24.11996.6728.51 mkNM FB .37.104)62.9093.65( 2 . 14 . 2 4 . 2 mkNM FJ .18.52)62.9093.65( 2 . 14 . 2 2 . 1 mkNMMM JIJLJF .55.15662.9093.65 (4）绘制各标杆件的弯矩图）绘制各标杆件的弯矩图 2 12 h i D c c i iiii k 2 4321 k k 2 c i ii k 21 k k 2 5 . 0 楼 层 简图k k 一 般 柱 边 柱 底 层 柱 固 结 Fjm k jk jk jk V D D V 1 标准反弯点高度（梁柱线 刚度比、总层数

7、、层次、 侧向荷载形式） 上、下层梁柱线刚度不同 时的反弯点高度修正值 上层层高与本层不同时 的反弯点高度修正值 下层层高与本层不同时 的反弯点高度修正值 3210 yyyyy 1、用、用D值法计算下图所示框架结构的内力，并画出结构的弯值法计算下图所示框架结构的内力，并画出结构的弯 矩图。图中给出了水平力以及各杆件线刚度的相对值。（矩图。图中给出了水平力以及各杆件线刚度的相对值。（ 提示：反弯点位置可按反弯点法确定）提示：反弯点位置可按反弯点法确定） 梁柱弯曲变形产生的侧移 (1)剪切型变形 (2)弯曲型变形 柱轴向变形产生的侧移 悬臂柱 剪切变形 悬臂柱 弯曲变形 框架总变形梁柱弯曲变形侧移

8、柱轴向变形侧移 特点：底层层间侧移最大， 向上逐渐减小 特点：顶层层间侧移最大， 向下逐渐减小 m k jk Fj j D V u 1 n j j uu 1 梁端控制截面弯矩及剪力 BOB AOA MM MM 在框架结构抗震设计中，一般要求结构呈现强柱在框架结构抗震设计中，一般要求结构呈现强柱 弱梁、强剪弱弯的受力性能。在强柱弱梁结构中，主弱梁、强剪弱弯的受力性能。在强柱弱梁结构中，主 要由梁构件的延性来提供框架结构的延性。影响框架要由梁构件的延性来提供框架结构的延性。影响框架 延性及耗能能力影响因素很多。主要有以下几个方面。延性及耗能能力影响因素很多。主要有以下几个方面。 梁跨中截面受压区高

9、度限制为梁跨中截面受压区高度限制为: 框架梁的纵向受拉钢筋的配筋率不应大于框架梁的纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。 0 hx 2 . 梁的斜截面受剪承载力计算梁的斜截面受剪承载力计算 为保证框架梁在地震作用下呈梁铰型延性机构，减少为保证框架梁在地震作用下呈梁铰型延性机构，减少 梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏的可能性，梁端的斜截面梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏的可能性，梁端的斜截面 受剪承载力应高于正截面受弯承载力，即应将框架梁设计受剪承载力应高于正截面受弯承载力，即应将框架梁设计 成为成为“强剪弱弯强剪弱弯”型构件。型构件。 为实现为实现“强剪弱弯强剪弱弯”的设计目标，梁端剪力设计值应的设计

10、目标，梁端剪力设计值应 根据梁端弯矩进行调整。抗震设计时，框架梁端部截面组根据梁端弯矩进行调整。抗震设计时，框架梁端部截面组 合的剪力设计值，一、二、三级应按下列公式计算；四级合的剪力设计值，一、二、三级应按下列公式计算；四级 时可直接取地震作用组合的剪力计算值。时可直接取地震作用组合的剪力计算值。 梁端剪力计算 一、二、三级应按下列公式计算：一、二、三级应按下列公式计算： 9度抗震设计的结构和一级框架尚应符合下列条件：度抗震设计的结构和一级框架尚应符合下列条件： Gb n r b l b Vb V l MM V Gb n r bua l bua V l MM V 1 . 1 1 . 1 ,

11、2 . 1 , 3 . 1 vb 梁剪力增大系数 REsyksbua ahfAM/ )( 0 00 25. 17 . 0h s A fbhfV sv yvt b )25. 142. 0( 1 00 h s A fbhfV sv yvt RE b 当梁跨高比大于当梁跨高比大于2.5时时 当梁跨高比不大于当梁跨高比不大于2.5时时 0 25. 0bhfV cc b )20. 0( 1 0 bhfV cc RE b )15. 0( 1 0 bhfV cc RE b 3 . 0/ ss AA 5 . 0/ ss AA 一级抗震: 二、三级抗震: c n c h H Vh M 2 cc fA N n N

12、 N 箍筋的无支撑长度 节点弯矩平衡条件 bcc MM 1 . 1 , 2 . 1 , 4 . 1 c 柱端弯矩增大系数 buac MM2 . 1 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: n b c t c Vc c H MM V n b cua t cua c H MM V 2 . 1 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. 0 1 75. 1 ( 00 Nh s A fbhfV sv yvtc )056. 0 1 05. 1 ( 1 00 Nh s A fbhfV sv yvt RE c cccc AfNAfN3.

13、03.0， Nh s A fbhfV sv yvtc 2 . 0 1 75. 1 00 )2 . 0 1 05. 1 ( 1 00 Nh s A fbhfV sv yvt RE c 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 有拉力情况下：有拉力情况下： 剪跨比大于剪跨比大于2的柱的柱: 剪跨比不大于剪跨比不大于2的柱的柱: 0 25. 0bhfV cc c )20. 0( 1 0 bhfV cc RE c )15. 0( 1 0 bhfV cc RE c 箍筋应为封闭式，其末端应做成箍筋应为封闭式，其末端应做成135度弯钩且弯钩末端平直度弯钩且弯钩末端平直 段长度不应小于

14、段长度不应小于10倍的箍筋直径，且不应小于倍的箍筋直径，且不应小于75mm。 箍筋加密区的箍筋肢距，一级不宜大于箍筋加密区的箍筋肢距，一级不宜大于200mm，二、三级，二、三级 不宜大于不宜大于250mm和和20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 300mm。 柱非加密区的箍筋，其体积配箍率不宜小于加密区的一半；柱非加密区的箍筋，其体积配箍率不宜小于加密区的一半； 其箍筋间距，不应大于加密区箍筋间距的其箍筋间距，不应大于加密区箍筋间距的2倍，且一、二级不倍，且一、二级不 应大于应大于10倍纵向钢筋直径，三、四级不应大于倍纵向钢筋直径，三、四级不应大于15倍纵向钢筋

15、倍纵向钢筋 直径。直径。 yvcvv ff / 周边箍筋应为封闭式。周边箍筋应为封闭式。 箍筋间距不应大于箍筋间距不应大于400mm，且不应大于构件截面的短边尺寸，且不应大于构件截面的短边尺寸 和最小纵向受力钢筋直径的和最小纵向受力钢筋直径的15倍。倍。 箍筋直径不应小于最大纵向钢筋直径的箍筋直径不应小于最大纵向钢筋直径的14，且不应小于，且不应小于 6mm。 当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过3时，箍筋直径不应时，箍筋直径不应 小于小于8mm，箍筋间距不应大于最小纵向钢筋直径的，箍筋间距不应大于最小纵向钢筋直径的10倍，且不倍，且不 应大于应大于200mm；箍筋末端应做成；箍筋末端应做成135度弯钩且弯钩末端平直段长度弯钩且弯钩末端平直段长 度不应小于度不应小于10倍箍筋直径。倍箍筋直径。 当柱每边纵筋多于当柱每边纵筋多于3根时，应设置复合箍筋根时，应设置复合箍筋(可采用拉筋可采用拉筋)。 柱内纵向钢筋采用搭接做法时，搭接长度范围内箍筋直径不应柱内纵向钢筋采用搭接做法时，搭接长度范围内箍筋直径不应 小于搭接钢筋较大直径的小于搭接钢筋较大直径的0.25倍；在纵向受拉钢筋的搭接长度范倍；在纵向受拉钢筋的搭接长度范 围内的箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的围内的箍筋间距不应大于搭接钢筋