第13章多层框架结构课件

1、113.1 概述第13章 多层框架本章要求（本章要求（10学时）学时）第第1313章章 多多 层层 框框 架架了解框架结构的特点和适用范围；了解框架结构的特点和适用范围； 熟悉框架结构的布置原则与方法熟悉框架结构的布置原则与方法；掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算方法方法；掌握框架结构的内力组合原则与方法；掌握框架结构的内力组合原则与方法；熟悉框架结构在水平荷载作用下的侧移验算方法；熟悉框架结构在水平荷载作用下的侧移验算方法；熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。213.1 概述第13章 多层框架第第1313章章

2、多多 层层 框框 架架房屋按高度和层数分类房屋按高度和层数分类低层低层12层层310层层10层或檐口高度层或檐口高度28m多层多层高层高层313.1 概述第13章 多层框架中国古代建筑结构中国古代建筑结构墙倒屋不塌墙倒屋不塌框架框架413.1 概述第13章 多层框架第第1313章章 多多 层层 框框 架架一、框架结构组成框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础。13.1 多层框架结构的组成与布置多层框架结构的组成与布置513.1 概述第13章 多层框架一、框架结构组成一、框架结构组成框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁

3、和框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础。立柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础。613.1 概述第13章 多层框架钢钢 框框 架架713.1 概述第13章 多层框架 结构结构轻巧；轻巧； 整体性好；整体性好； 可形成大空间；可形成大空间； 施工方便；施工方便； 较为经济。较为经济。框架结构框架结构813.1 概述第13章 多层框架框架结构框架结构 抵抗水平荷载能力差抵抗水平荷载能力差； 侧向刚度小，侧移大侧向刚度小，侧移大 ； 受地基的不均匀沉降影受地基的不均匀沉降影响大响大 。框架结构受框架结构受力变形动画力变形动

4、画913.1 概述第13章 多层框架n 框架结构种类根据施工方法的不同，分为现浇（整体式）、装配式和装配现浇（整体式）、装配式和装配整体式整体式三种。目前国内外大多采用现浇混凝土框架现浇混凝土框架。二、 框架结构布置柱网布置柱网布置布置原则：（1）应满足生产工艺的要求（2）应满足建筑平面布置的要求（3）使结构受力合理（4）应方便施工1013.1 概述第13章 多层框架好好差差柱网的平面布置柱网的平面布置简单、规则、对称、均匀；避免过大内收和外伸（凹角处应力集中）；质心质心与刚心刚心宜接近，避免平平面不规则结构面不规则结构1113.1 概述第13章 多层框架竖向布置竖向布置好好差差沿高度之刚度、

5、强度、质量分布均匀、连续；避免立面不规则结构。立面不规则结构。1213.1 概述第13章 多层框架1313.1 概述第13章 多层框架柱网布置类型：柱网布置类型： 内廊式柱网内廊式柱网 常为对称三跨(A+B+A)： A边跨跨度(房间进深)：常为6m、6.6 m、6.9m B中间跨为走廊，跨度常为2.4m、2.7m、3.0m 开间方向，柱距为68.4m。 常用于旅馆、办公楼、宿舍、教室、医院等。 等跨式柱网等跨式柱网 进深常为6m、7.5m、9 m、12m，从经济考虑不宜超过9m。 开间方向的柱距常为69m。 适用于超市、厂房、仓库等。1413.1 概述第13章 多层框架1513.1 概述第13

6、章 多层框架 房屋横向刚度大，侧移小；房屋横向刚度大，侧移小； 横梁高度大，室内有效净空小。横梁高度大，室内有效净空小。 非抗震时使用非抗震时使用横向承重横向承重 连系梁截面较小，框架梁截面尺连系梁截面较小，框架梁截面尺寸大，室内有效净空高；寸大，室内有效净空高； 对纵向地基不均匀沉降较有利；对纵向地基不均匀沉降较有利； 房屋横向刚度小，侧移大。房屋横向刚度小，侧移大。纵向承重纵向承重2. 承重框架的布置承重框架的布置（1）横向承重框架）横向承重框架（2）纵向承重框架）纵向承重框架1613.1 概述第13章 多层框架（3）纵横双向承重双向承重双向承重 整体性好，受力好；整体性好，受力好； 适用

7、于整体性要求较高适用于整体性要求较高和楼面荷载较大的情况。和楼面荷载较大的情况。避免设计单跨框架避免设计单跨框架1713.1 概述第13章 多层框架 柱网尺寸框架结构的柱网布置应力求做到简单、规则、整齐，柱网尺小应符合经济原则，尽量符合模数； 梁的经济跨度为梁的经济跨度为69m框架结构的柱网尺寸及层高应根据建筑功能要求、施工条件及材料设备等各方面因素来确定。房屋长度较大时，需考虑设置伸缩缝，以避免温度开裂。因为伸缩缝将房屋上部结构断开，分成独立的结构单元，所以在缝的两侧应各自设置框架。1813.1 概述第13章 多层框架3. 变形缝（1）沉降缝设置沉降缝是为了避免地基不均匀沉降在房屋构件中引起

8、裂缝。房屋扩建时，新建部分与原有建筑结合处也可设置沉降缝分开。沉降缝将建筑物从基础至屋顶全部分开，各部分能够自由沉降。1913.1 概述第13章 多层框架（2）伸缩缝设置伸缩缝是为了避免温度应力和混凝土收缩应力而使房屋产生裂缝。伸缩缝仅将上部结构从基础顶面断开，基础不断开。砼规范钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距（m）附录8结构类别室内或土中露天排架结构装配式10070框架结构装配式7550现浇式5535剪力墙结构装配式6540现浇式4530挡土墙、地下室墙壁等装配式4030现浇式30202013.1 概述第13章 多层框架（3）防震缝当房屋平面复杂、立面高差悬殊、各部分质量和刚度截然不同时，应设置

9、防震缝。防震缝宽度不得小于70mm，对于框架结构，当高度超过15m时，6-9度相应每增加高度5m、4m、3m、2m缝宽增加20mm，框架-剪结构取其70%，剪力墙结构取其50%。对有抗震设防要求的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应符合防震对有抗震设防要求的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应符合防震缝要求，并尽可能三缝合并设置。缝要求，并尽可能三缝合并设置。21第13章 多层框架13.2 框架结构内力与水平位移的近似计算框架结构内力与水平位移的近似计算结构分析方法：空间、平面（手算）现浇平面框架按弹性理论的近似手算方法：竖向荷载作用下分层法分层法、弯矩二次分配法、迭代法水平荷载作用下反弯点法反弯点法和改进的反弯

10、点法（D值法值法）13.2 内力与水平位移近似计算2213.2 内力与水平位移近似计算第13章 多层框架13.2 框架结构内力与水平位移的近似计算框架结构内力与水平位移的近似计算一、框架结构计算简图1、平面计算单元框架结构是一个由横向框架和纵向框架组成的空间结构。23第13章 多层框架1、平面计算单元实际结构实际结构l01l0213.2 内力与水平位移近似计算计算简图计算简图l01l02楼面标高楼面标高楼面标高楼面标高楼面标高楼面标高楼面标高楼面标高基础顶面标高基础顶面标高屋面标高屋面标高H1H2H3H4H524第13章 多层框架2. 节点框架杆件用其轴线表示，杆件之间的连接用节点表示，杆件长

11、度用节点之间的距离表示。3. 跨度与层高：框架的跨度为框架柱轴线间的距离；框架的层高（除底层柱外）可取各层层高，底层一般自基础顶面至二层楼板顶面，当有整体刚度很大的地下室时，可取至地下室结构的顶部。13.2 内力与水平位移近似计算25第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算楼板类型楼板类型边框架梁边框架梁中框架梁中框架梁现浇楼板现浇楼板I = 1.5I0I = 2.0I0装配整体式楼板装配整体式楼板I = 1.2I0I = 1.5I0装配式楼板装配式楼板I=I0I=I04. 框架梁的截面惯性矩框架梁的截面惯性矩注：注： I0为梁按矩形截面计算的惯性矩，为梁按矩形截面计算的惯性矩， 。

12、30121bhI 26第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算5. 荷载计算荷载计算（1）楼（屋）面活荷载）楼（屋）面活荷载 可考虑楼面活荷载折减可考虑楼面活荷载折减（2）风荷载）风荷载（3）水平地震作用）水平地震作用l底部剪力法：高度不超过底部剪力法：高度不超过40m，且质量和刚度沿高度分，且质量和刚度沿高度分布比较均匀时，可采用布比较均匀时，可采用底部剪力法底部剪力法计算计算l反应谱法（拟静力法）反应谱法（拟静力法）l时程分析法（直接动力法）时程分析法（直接动力法）27第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算二、竖向荷载作用下的分层法二、竖向荷载作用下的分层法1. 计算

13、假定：计算假定：没有水平位移；没有水平位移；忽略侧移忽略侧移某楼层的竖向荷载只对本层框某楼层的竖向荷载只对本层框架梁及其相连的楼层柱产生内力。架梁及其相连的楼层柱产生内力。多层多跨框架多层多跨框架各层竖向荷载作用的开口框架各层竖向荷载作用的开口框架同层同柱同号柱叠加同层同柱同号柱叠加分解分解叠加叠加28第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算2. 开口框架远端支座（固端）的误开口框架远端支座（固端）的误差修正差修正:除底层柱以外的其它各层柱的线除底层柱以外的其它各层柱的线刚度乘以修正系数刚度乘以修正系数0.9，据此来计算，据此来计算节点周围各杆件的弯矩分配系数；节点周围各杆件的弯矩分

14、配系数；线刚度修正线刚度修正传递系数修正传递系数修正考虑除支座外，框架各节点为考虑除支座外，框架各节点为弹性固定，因此底层柱的弯矩传弹性固定，因此底层柱的弯矩传递系数取递系数取1/2，其他各层柱的弯矩，其他各层柱的弯矩传递系数取传递系数取1/3。29第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算关于关于弯矩传递系数：弯矩传递系数：远端固定远端固定传递系数为传递系数为1/2远端滑动远端滑动传递系数为传递系数为 -1远端简支远端简支传递系数为传递系数为 03.分层法的适用范围分层法的适用范围节点梁柱线刚度比节点梁柱线刚度比结构与荷载沿高度分布比较均匀结构与荷载沿高度分布比较均匀3/cbii30

15、第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算4. 4. 计算步骤计算步骤（1 1）画出框架的计算简图；）画出框架的计算简图；（2 2）计算各梁、柱的线刚度）计算各梁、柱的线刚度i（3 3）处理所求的）处理所求的i（4 4）计算各节点的弯矩分配系数，用弯矩分配法）计算各节点的弯矩分配系数，用弯矩分配法从上至下从上至下分分层计算各开口框架的杆端弯矩，由此求得的梁端弯矩即为层计算各开口框架的杆端弯矩，由此求得的梁端弯矩即为其最后弯矩。其最后弯矩。（5 5）每一层）每一层柱柱的最终弯矩需由上、下两层计算所得的弯矩值的最终弯矩需由上、下两层计算所得的弯矩值叠加得到（每一层柱属于上、下两层）。如果需

16、要提高精叠加得到（每一层柱属于上、下两层）。如果需要提高精度，可对不平衡弯矩再作一次弯矩分配，但不传递。度，可对不平衡弯矩再作一次弯矩分配，但不传递。31第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算三、水平荷载作用下的反弯点法三、水平荷载作用下的反弯点法适用范围：适用范围：（1）结构比较均匀，层数不多的多层框架；）结构比较均匀，层数不多的多层框架；（2）梁、柱线刚度比）梁、柱线刚度比思路：柱思路：柱V及反弯点位置及反弯点位置 Mc Mb1. 基本假定基本假定（1）确定各柱间的剪力分配时，认为）确定各柱间的剪力分配时，认为 ，各柱上，各柱上下两端均不发生角位移；下两端均不发生角位移；（2）

17、除底层以外的其余各层柱，受力后上下两端的转角相同，）除底层以外的其余各层柱，受力后上下两端的转角相同，即反弯点位于层高的即反弯点位于层高的中点中点；底层柱反弯点位于距支座；底层柱反弯点位于距支座2/3层高处；层高处；（3）不考虑框架梁的轴向变形，同一层各节点水平位移相等。）不考虑框架梁的轴向变形，同一层各节点水平位移相等。梁端弯矩可由节点弯矩平衡条件求出不平衡弯矩，再按节点左梁端弯矩可由节点弯矩平衡条件求出不平衡弯矩，再按节点左右梁的线刚度进行分配。右梁的线刚度进行分配。3/cbiicbii /32第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算33第13章 多层框架13.2 内力与水平位移

18、近似计算 反弯点位置图反弯点位置图34第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算2.同层各柱剪力分配（n层，m-1跨）第j层内力与外力平衡方程：第j层层间水平力：由假定（1）可得第j层第k根柱（两端固定）的侧移刚度忽略梁的轴向变形，则各柱层间侧移相同则有212hiDcjkmkjkjmjkjjVVVVV11jjkjkDVjmkjkjDV1jmkjkjVD11jmkjkjmkjkjkjkViiVDDVjk 11柱等高各层的层间总剪力按各柱侧移刚度在该层侧移刚度所占比例分配到各柱。njiijFVDi2c6iihEI2c6iihEI3c12iiihEID 35第13章 多层框架13.2 内力与

19、水平位移近似计算以三层两跨框架为例，用反弯点法计算水平荷载作用下框以三层两跨框架为例，用反弯点法计算水平荷载作用下框架的内力。架的内力。因此各柱的剪力为：因此各柱的剪力为： 313133332313333333332323313133332310jDFDDDFDVDVDVFVVVX331333FDDVjjjj u 顶顶层层36第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算各柱的剪力为：各柱的剪力为： 2331222FFDDVjjjj u 第二第二层层37第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算u 第一第一层层各柱的剪力为：各柱的剪力为： 12331111FFFDDVjjjj 38

20、第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算3. 3. 框架梁、柱内力框架梁、柱内力（1 1）柱端弯矩）柱端弯矩（2 2）求梁端弯矩）求梁端弯矩平衡条件平衡条件+ +按刚度分配按刚度分配中节点：中节点：2312321111jjkkjktjkjjkkjkbjkhVhVhyVMhVhVyhVM其它层底层其它层底层dcucrblbrbrbdcucrblblblbMMiiiMMMiiiM39第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算c2c1bMMM cbMM 角节点和边节点角节点和边节点仅节点平衡仅节点平衡 40第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算（3）梁端剪力（4）柱的轴

21、力节点左右梁端剪力之和即为柱的层间轴力。lMMVVrblbrblbniriblibikVVN请大家梳理用反弯点法求各内力请大家梳理用反弯点法求各内力的顺序的顺序41第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算 柱的抗侧刚度只考虑了柱的线刚度和柱高，未考虑节点梁柱的抗侧刚度只考虑了柱的线刚度和柱高，未考虑节点梁柱线刚度比的影响；柱线刚度比的影响；梁刚度小时误差大梁刚度小时误差大 认为反弯点的位置是固定不变的，实际上它与梁柱线刚度认为反弯点的位置是固定不变的，实际上它与梁柱线刚度之比、柱的位置、上下层梁的线刚度大小、上下层层高、之比、柱的位置、上下层梁的线刚度大小、上下层层高、框架的总层数等

22、因素有关。框架的总层数等因素有关。四、四、D值法（改进的反弯点法）值法（改进的反弯点法）1. 反弯点法的问题反弯点法的问题2. D值法的思想（与反弯点法相比）：值法的思想（与反弯点法相比）： 相同之处：先确定反弯点位置相同之处：先确定反弯点位置 不同之处：考虑了上述因素的影响，对柱的抗侧刚度和柱不同之处：考虑了上述因素的影响，对柱的抗侧刚度和柱的反弯点位置进行了修正。的反弯点位置进行了修正。 因此，因此，D值法又称为修正的反弯点法，适用于值法又称为修正的反弯点法，适用于的情况。的情况。3/cbii42第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算3. 改进柱的抗侧刚度改进柱的抗侧刚度柱的柱

23、的部位部位及固及固定情定情况况一般层一般层底层，下面固支底层，下面固支底层，下端铰支底层，下端铰支cii215 .0c ii 25 . 0c ii 2c c43212iiiiii c21iiii c21iiii i1i2ici1i2ici3i4i1i2ic3cc12hEIDD式中，式中，c 柱抗侧移刚度修正系数，按下表的公式计算。柱抗侧移刚度修正系数，按下表的公式计算。 ib变大，变大， c 1 43第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算修正的反弯点高度修正的反弯点高度l 柱反弯点位置取决于该柱上下端转角的比值：柱反弯点位置取决于该柱上下端转角的比值： 转角相同转角相同反弯点居中反

24、弯点居中 转角不同转角不同反弯点偏向转角较大一端（约束小）反弯点偏向转角较大一端（约束小）l 影响柱两端转角大小的因素：影响柱两端转角大小的因素：水平荷载的形式水平荷载的形式梁柱线刚度比梁柱线刚度比结构总层数及该柱所在层数结构总层数及该柱所在层数柱上下横梁线刚度比柱上下横梁线刚度比上下层层高变化上下层层高变化注意：当各层框架柱的侧移刚度和各层柱反弯点位置确定以注意：当各层框架柱的侧移刚度和各层柱反弯点位置确定以后，计算步骤与反弯点法一样。后，计算步骤与反弯点法一样。44第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算l 通过通过4个系数体现各因素对反弯点的修正个系数体现各因素对反弯点的修正柱

25、端弯矩柱端弯矩ViViy0标准反弯点高度比（与结构层数标准反弯点高度比（与结构层数n，该柱所在层次，该柱所在层次j，梁柱线刚度比，梁柱线刚度比K及及侧向荷载形式等有关）侧向荷载形式等有关）查附表查附表10-1、2y1上、下层梁刚度比上、下层梁刚度比I及及K值变化的值变化的修正值；修正值；查附表查附表10-3 y2上层层高变化的修正值；上层层高变化的修正值；查附表查附表10-4 y3下层层高变化的修正值。下层层高变化的修正值。查附表查附表10-4 hyVMyhVMiABiBA 1hyyyyyh321045第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算五、框架结构侧移的近似计算控制侧移包括两部

26、分内容：控制顶层最大侧移和控制层间相对位移。总体剪切变形和总体弯曲变形46第13章 多层框架13.2 内力与水平位移近似计算1.由梁柱弯曲变形引起的侧移第i层层间相对侧移：顶点侧移为各层层间侧移之和：2.由柱轴向变形引起的侧移第i层层间相对侧移：顶点侧移：高规规定：对房屋高度大于高规规定：对房屋高度大于5050m m或或高宽比大于高宽比大于4 4的结构，宜考虑柱轴向变的结构，宜考虑柱轴向变形的影响。形的影响。 nFBEAHVN21301iiiikiiDVniiN147第13章 多层框架13.3 多层框架内力组合13.3 多层框架内力组合多层框架内力组合一、控制截面一、控制截面梁控制截面梁控制截

27、面柱控制柱控制截面截面梁：跨中、支座截面梁：跨中、支座截面柱：柱顶、柱底截面柱：柱顶、柱底截面48第13章 多层框架13.3 多层框架内力组合二、二、 荷载效应组合荷载效应组合不考虑抗震设防时，荷载效应组合如下：不考虑抗震设防时，荷载效应组合如下： 当有两个或两个以上可变荷载参与组合且其中包括风荷载时，当有两个或两个以上可变荷载参与组合且其中包括风荷载时，荷载组合系数取荷载组合系数取 ，在其他情况下荷载组合系数均，在其他情况下荷载组合系数均取取 。一般应考虑下列三种荷载组合：一般应考虑下列三种荷载组合：（1）恒载）恒载0.9（活载风载）（活载风载）（2）恒载活载）恒载活载（3）恒载风载）恒载风

28、载 对于高层框架结构，在计算荷载效应组合时应把风荷载作为对于高层框架结构，在计算荷载效应组合时应把风荷载作为主要荷载，其荷载组合值系数主要荷载，其荷载组合值系数 。0 . 1ikQiniQiKGGQCGCS19 . 00 . 149第13章 多层框架13.3 多层框架内力组合内力组合的目的就是要找出框架梁柱控制截面的最不利内力，最不利内力是使截面配筋最大的内力。三、三、 控制截面最不利内力类型控制截面最不利内力类型梁跨中截面：梁跨中截面：+Mmax及相应的及相应的V（正截面设计）（正截面设计）梁支座截面：梁支座截面：-Mmax及相应的及相应的V （正截面设计）（正截面设计） Vmax及相应的及

29、相应的M （ 斜截面设计）斜截面设计）柱柱 截截 面：面：|M|max及相应的及相应的N、V Nmax及相应的及相应的M、V Nmin及相应的及相应的M、V M比较大（不是绝对最大），但比较大（不是绝对最大），但N比较小比较小 或或N比较大（但不是绝对最小或绝对最大）比较大（但不是绝对最小或绝对最大）50第13章 多层框架13.3 多层框架内力组合由图可见：由图可见： 对于大偏压，对于大偏压，M相等或相近时，相等或相近时，N越小越不利；越小越不利； 对于小偏压，对于小偏压，M相等或相近时，相等或相近时，N越大越不利；越大越不利； 无论大小偏压，当无论大小偏压，当N相等或相近时，相等或相近时，M

30、越大越不利。越大越不利。51第13章 多层框架13.3 多层框架内力组合四、竖向活荷载的最不利位置四、竖向活荷载的最不利位置1. 分跨计算组合法分跨计算组合法逐层逐跨布置逐层逐跨布置 n层层m跨框架，有跨框架，有n*m种布置，需计算种布置，需计算n*m次内力次内力计算计算量大量大恒载一次布置恒载一次布置活载分跨布置活载分跨布置52第13章 多层框架13.3 多层框架内力组合四、竖向活荷载的最不利位置四、竖向活荷载的最不利位置1. 分跨计算组合法分跨计算组合法逐层逐跨布置逐层逐跨布置2. 最不利位置法最不利位置法梁跨中梁跨中+Mmax：二次棋盘形布置（：二次棋盘形布置（a）（）（b）梁端梁端 -

31、Mmaxqqqqqq分层布置法分层布置法分跨布置法分跨布置法53第13章 多层框架13.3 多层框架内力组合3.3.分层组合法（分层组合法（当活载与恒载的比值不大于当活载与恒载的比值不大于3时）时）（1 1）对于梁，只考虑本层活荷载的不利布置）对于梁，只考虑本层活荷载的不利布置同连续梁同连续梁（2 2）对于柱端弯矩，只考虑相邻上下层的活荷载）对于柱端弯矩，只考虑相邻上下层的活荷载（3 3）对于柱）对于柱N Nmaxmax，考虑该层以上所有层与该柱相邻的梁满布活，考虑该层以上所有层与该柱相邻的梁满布活荷载。荷载。误差处理：不考虑活荷载折减误差处理：不考虑活荷载折减4.4.满布法（满布法（活载与恒

32、载的比值不大于活载与恒载的比值不大于1时时） 对楼面活荷载标准值不超过对楼面活荷载标准值不超过5kN/m5kN/m2 2的一般工业与民用多层的一般工业与民用多层框架结构，满布荷载法的计算精度和安全度可以满足工程设框架结构，满布荷载法的计算精度和安全度可以满足工程设计要求，为安全起见，满布法对计要求，为安全起见，满布法对跨中弯矩跨中弯矩再乘以再乘以1.11.11.21.2的的放大系数。放大系数。注意并非调幅注意并非调幅54第13章 多层框架13.3 多层框架内力组合五、梁端弯矩调幅五、梁端弯矩调幅 在在竖向荷载竖向荷载作用下，可以考虑梁端塑性变形内力重作用下，可以考虑梁端塑性变形内力重分布，减小

33、梁端负弯矩，相应增大梁跨中弯矩。分布，减小梁端负弯矩，相应增大梁跨中弯矩。 调幅后的支座弯矩为：调幅后的支座弯矩为： =M式中式中 梁支座截面调幅后的弯矩；梁支座截面调幅后的弯矩； M 梁支座调幅前按弹性方法计算的弯矩；梁支座调幅前按弹性方法计算的弯矩； 调幅系数，现浇框架：调幅系数，现浇框架：0.80.9， 装配式装配式框架：框架：0.70.8。 MM55第13章 多层框架13.3 多层框架内力组合调幅后的跨中弯矩（静力平衡条件）：调幅后的跨中弯矩（静力平衡条件）： 21RLCMMMMMM MMLMRM 截面设计时，梁跨中正弯矩至少应取按简支梁截面设计时，梁跨中正弯矩至少应取按简支梁计算的跨

34、中弯矩之半。如为均布荷载，则计算的跨中弯矩之半。如为均布荷载，则 2161lqgM 中中 竖向荷载产生的梁的弯矩应先调幅，再与风荷载竖向荷载产生的梁的弯矩应先调幅，再与风荷载和水平地震作用产生的弯矩进行组合。和水平地震作用产生的弯矩进行组合。56第13章 多层框架13.4 无抗震设防框架构件设计13.4 无抗震设防要求时框架结构构件设计无抗震设防要求时框架结构构件设计一、柱的计算长度一、柱的计算长度l0框架结构柱的计算长度注：注：H值底层为基础顶面至二层楼盖顶距离，其余层为上、下值底层为基础顶面至二层楼盖顶距离，其余层为上、下两层楼盖顶面之间的距离。两层楼盖顶面之间的距离。楼盖类型柱的类别l0

35、现浇楼盖底层柱1.0H其余各层柱1.25H装配式楼盖底层柱 1.25H其余各层柱1.5H57第13章 多层框架13.4 无抗震设防框架构件设计二、框架节点构造要求二、框架节点构造要求1. 梁、柱截面尺寸梁、柱截面尺寸（1）梁截面尺寸）梁截面尺寸 且不宜大于且不宜大于（2）柱截面尺寸）柱截面尺寸柱截面高度可取柱截面高度可取 柱截面宽度可取柱截面宽度可取 ，并按下述方法进行初步验算。，并按下述方法进行初步验算。 框架柱承受竖向荷载为主时，可先按负荷面积估算出柱轴框架柱承受竖向荷载为主时，可先按负荷面积估算出柱轴力，再按轴心受压柱验算。考虑到弯矩影响，适当将柱轴力力，再按轴心受压柱验算。考虑到弯矩影

36、响，适当将柱轴力乘以乘以1.21.4的放大系数。的放大系数。 对有抗震设防的框架结构，需要限制柱的轴压比。对有抗震设防的框架结构，需要限制柱的轴压比。 为为柱的轴压比限值柱的轴压比限值。 框架柱截面高度不宜小于框架柱截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于宽度不宜小于350mm。为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4。lh12/18/1hb3/12/1Hh20/115/1hb3/21cfNAnl 4/158第13章 多层框架13.4 无抗震设防框架构件设计2. 混凝土强度等级混凝土强度等级框架的砼强度等级不应低于框架的砼强度等级不应低于C

37、20。节点区砼强度不应低于柱砼节点区砼强度不应低于柱砼强度。梁柱砼强度等级相差不宜大于强度。梁柱砼强度等级相差不宜大于5MPa。后浇节点砼强度后浇节点砼强度宜高于预制柱砼强度宜高于预制柱砼强度5MPa。3.保证节点截面尺寸保证节点截面尺寸4. 节点箍筋节点箍筋梁的箍筋沿梁全长范围内设置，第一排箍筋一般设置在距离梁的箍筋沿梁全长范围内设置，第一排箍筋一般设置在距离节点边缘节点边缘50mm处。梁的配箍率不应小于处。梁的配箍率不应小于 ，箍筋最，箍筋最小直径和最大间距的要求与一般梁相同。小直径和最大间距的要求与一般梁相同。四边有梁的中节点，可只设沿周边的矩形箍筋，不设复合箍四边有梁的中节点，可只设沿

38、周边的矩形箍筋，不设复合箍筋。节点范围内的箍筋数量应与柱端相同。筋。节点范围内的箍筋数量应与柱端相同。yVtff /24. 0）（即5.3035. 00ybccsfhbfA59第13章 多层框架13.4 无抗震设防框架构件设计5.梁柱纵筋在节点区的锚固梁柱纵筋在节点区的锚固 见见砼规范砼规范或课本或课本P224-225（1）中间层端节点）中间层端节点（2）中间层中节点）中间层中节点（3）顶层中节点）顶层中节点（4）顶层端节点）顶层端节点6. 上下层柱纵筋连接与搭接上下层柱纵筋连接与搭接7. 框架梁与预制楼板的连接构造框架梁与预制楼板的连接构造60二、构件截面设计1、框架梁框架梁是受弯构件，由内

39、力组合求得控制截面的最不利弯矩和剪力后，按正截面受弯承载力计算方法确定所需要的纵筋数量，按斜截面受剪承载力计算方法确定所需的箍筋数量，再采取相应的构造措施。2、框架柱框架柱是偏心受压构件，通常采用对称配筋，确定柱中纵筋数量时，应从内力组合中找出最不利的内力进行配筋计算。框架柱除进行正截面受压承载力计算外，还应根据内力组合得到的剪力值进行斜截面抗剪承载力计算，确定柱的箍筋配置。武汉工业学院back613、框架柱（1）框架柱截面柱截面高度不宜小于400mm，柱截面宽度不宜小于350mm，柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。（2）框架柱纵向钢筋框架柱的纵向钢筋宜采用对称配筋，框架柱纵向钢筋的最小直径不

40、应小于12mm，全部纵向钢筋的最小配筋率最大配筋率（3）框架柱箍筋箍筋应为封闭式，箍筋间距不应大于400mm，且不应大于柱短边尺寸。4、框架节点（1）现浇框架节点（2）装配式及装配整体式框架节点武汉工业学院back%6 . 0min%5max62第五节 框架结构抗震设计一、抗震设计思想1、三水准的抗震设防要求（1）第一水准：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理可继续使用；（2）第二水准：当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，经过一般修理或不需修理仍可继续使用；（3）第三水准：当遭受到高于本地区抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时，建筑物不

41、致倒塌或发生危及生命的严重破坏。武汉工业学院back632、抗震设计方法（1）第一阶段设计是多遇地震下的承载力验算和弹性变形计算。取第一水准的地震动参数，用弹性方法计算结构的地震作用，然后将地震作用效应和其它荷载效应进行组合，对构件截面进行抗震承载力验算，以满足第一水准的抗震设防要求；对延性结构还要进行弹性变形验算，控制侧向变形，防止结构构件和非结构构件出现较多损坏，满足第二水准的抗震设防要求；再通过合理的结构布置和抗震构造措施，增加结构的耗能能力和变形能力，即认为可以满足第三水准的抗震设防要求。（2）第二阶段设计是罕遇地震下的弹塑性变形验算。 对于特别重要的结构或建筑物的体形和抗侧力构件比较

42、复杂的结构，除进行第一阶段设计外，还要进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算，使得结构的薄弱部位不产生可能导致结构倒塌的过大变形。武汉工业学院back643、建筑物重要性分类建筑抗震设防分类标准GB5022395根据建筑遭受破坏后可能产生的经济损失、社会影响及其在抗震救灾中的作用，将建筑物按重要性分为甲、乙、丙、丁四类。（1）甲类建筑，地震破坏后对社会产生严重影响，对国民经济造成巨大损失或有特殊要求的建筑。如核电站、存放剧毒物品的建筑、中央级电信枢纽。（2）乙类建筑，主要指地震时使用功能不能中断或需要尽快恢复，且地震破坏会造成社会重大影响和国民经济重大损失的建筑。如大中城市的供水、供电、广播、通讯

43、、消防、医疗建筑。（3）丙类建筑，地震破坏后有一般影响及其它不属于甲、乙、丁类的建筑。如量大面广的一般工业与民用建筑。（4）丁类建筑，地震破坏或倒塌不会影响及其它不属于甲、乙、丙类的建筑，且社会影响、经济损失轻微的建筑。如储存物品价值低、人员活动少的单层仓库等建筑。 武汉工业学院back654、抗震设防标准（1）甲类建筑的地震作用，当为68度时应按本地区设防烈度提高一度计算，当为9度时，提高幅度应专门研究。其它各类建筑的地震作用，应按本地区设防烈度计算，但设防烈度为6度时，一般可不进行地震作用计算。（2）当设防烈度为68度时，甲类建筑和乙类建筑应按本地区设防烈度提高一度采取抗震措施，当为9度时

44、，应采取比9度设防更有效的抗震措施；丙类建筑应按本地区设防烈度采取抗震措施；丁类建筑可按本地区设防烈度适当降低抗震措施要求，但设防烈度为6度时不宜降低。 较小的乙类建筑，采用抗震性能较好的结构体系时，可按本地区设防烈度采取抗震措施。 武汉工业学院back66二、地震作用计算1、地震作用地震释放的能量以地震波的形式传到地面，引起地面运动，并带动基础和上部结构一起运动，迫使结构产生振动。振动过程中作用在结构上的惯性力就是“地震荷载”，它使结构产生内力和变形。按照现行国家标准规定，荷载仅指直接作用，地震时结构施加的影响属间接作用，故将结构承受的“地震荷载”称为地震作用。 2、地震作用的计算原则（1）

45、一般情况下，水平地震作用对结构起控制作用，可按建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用主要由该方向抗侧力构件承担；（2）有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15时，应分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用；（3）质量和刚度分布明显不对称的结构，应考虑双向水平地震作用下的扭转影响；（4）9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。 武汉工业学院back673、地震作用的计算方法基于反应谱理论的振型分解反应谱法、底部剪力法，以及直接输入地震波求解的时程分析法。（1）高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法等简化方法；（

46、2）不符合上述情况的多层和高层房屋宜采用振型分解反应谱法，（3）特别不规则的建筑、甲类建筑和表3.8所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行补充计算。武汉工业学院back684、重力荷载代表值建筑抗震设计规范取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和作为抗震设计的重力荷载代表值。可变荷载根据地震时的遇合概率取用不同的组合系数，如表3.9所示。重力荷载代表值适用于计算地震作用以及与地震作用相遇的其它重力荷载。武汉工业学院back695、结构抗震等级混凝土结构房屋的抗震要求，不仅与建筑重要性和地震烈度有关，而且与建筑结构的抗震能力有关，结构抗震能力又与房屋高度和结构类型、主要抗侧力构件还是

47、次要抗侧力构件等直接相关。建筑抗震设计规范根据建筑物重要性、设防烈度、结构类型和房屋高度等因素，将其抗震要求以抗震 等级表示，抗震等级分为四级，见表3.10和续表3.10 ，一级抗震要求最高，四级抗震要求最低，对于不同抗震等级的建筑物采取不同的计算方法和构造要求，以利于做到经济合理的设计。 武汉工业学院back70三、荷载效应组合1、结构构件荷载效应基本组合 结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪 力设计值； 重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2，当重力荷载效应对 构件承载能力有利时，不应大于 1.0； 分别为水平、竖向地震作用分项系数，应按表3.11；武汉工业学院backwk

48、wwEvkEvEhkEhGEGSSSSSSGEvEh,71 风荷载分项系数，应采用1.4。 重力荷载代表值，有吊车时，尚应包括悬吊物重力标准值； 水平地震作用标准值的效应； 竖向地震作用标准值的效应； 风荷载标准值； 风荷载组合值系数，一般结构可不考虑，较高的高层建筑 可采用0.2。武汉工业学院backwGESEhkSEvkSwkSw722、承载力抗震调整系数 结构构件承载力设计值，应按现行有关规范计算； 承载力抗震调整系数，除以后有关章节另有规定外，应按 表3.12采用。抗震规范通过承载力抗震调整系数来反映标准值和设计值之间的差异。这个差异对不同的材料，不同构件以及不同构件的荷载效应比值均不

49、相同，表3.12分别给出了钢筋混凝土结构的承载力抗震调整系数的值。武汉工业学院backRERS/RRE733、框架结构构件荷载效应组合在框架抗震设计时，一般应考虑两种基本组合。（1）、地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合框架结构考虑地震作用时，除高层建筑须考虑风荷载以外，一般不考虑风荷载与地震作用的组合，框架结构一般也不考虑竖向地震作用。当只考虑水平地震作用与重力荷载代表值的组合时：（2）、永久荷载与可变荷载的荷载效应组合 无地震作用时，考虑全部竖向荷载作用的荷载效应组合： 武汉工业学院backREEhkGERSSS3 . 12 . 1RQCGCSkQkG4 . 12 . 174四、框架结构

50、构件截面抗震设计框架结构体系是由梁、柱通过节点连接而成，抗震结构构件应具备必要的强度、适当的刚度、良好的延性和可靠的连接，并应注意强度、刚度和延性之间的合理匹配。1、框架梁（1）、正截面受弯承载力验算考虑地震作用组合的框架梁，其正截面受弯承载力可按非抗震设计的承载力计算公式计算，但应考虑承载力抗震调整系数，受弯梁取考虑受压钢筋作用的梁端混凝土受压区高度应符合下列要求：一级抗震等级二、三级抗震等级且纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。武汉工业学院back75.0REhx25.0hx35.075（2）、斜截面受剪承载力验算、梁端剪力设计值确定 强剪弱弯 梁端剪力调整，9度设防烈度、一级抗震等级的

51、框架结构：其它情况：一级抗震等级二级抗震等级三级抗震等级武汉工业学院backGbnrbualbuabVlMMV1 . 1GbnrblbbVlMMV3 . 1GbnrblbbVlMMV2 . 1GbnrblbbVlMMV1 . 176 框架梁左、右端考虑承载力抗震调整系数的正截面 受弯承载力值；应分别按顺时针和逆时针方向进行计算，并取其较大值。每端的弯矩值可按非抗震设计正截面受弯承载力有关公式计算，但在计算中应将纵向受拉钢筋的强度设计值以强度标准值代替，并取实配的纵向钢筋截面面积，不等式改为等式，并在等式右边除以梁的正截面承载力抗震调整系数。 考虑地震组合的框架梁左、右端弯矩设计值， 与 之和，

52、应分别按顺时针方向和逆时 针方向进行计算，并取其较大值； 考虑地震作用组合时的重力荷载代表值产生的剪力设计值 ， 可按简支梁计算确定； 梁的净跨。武汉工业学院backrbualbuaMM,rblbMM ,lbMrbMGbVnl77、截面尺寸限制框架梁受剪截面应符合下列条件：跨高比不小于2.5的框架梁：跨高比小于2.5的框架梁： 混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不超过C50时，取 ；混凝土强度等级为C80时，取 ，其 间按线性内插法取用。 承载力抗震调整系数，受剪取为0.85。武汉工业学院back020. 01bhfVccREb015. 01bhfVccREbc0 . 1c8 . 0cRE7

53、8、斜截面受剪承载力验算矩形、T形和I形截面的一般框架梁：对集中荷载作用下的框架梁（包括有多种荷载、且其中集中荷载对节点边缘产生的剪力值占总剪力值的75以上的情况）： 武汉工业学院back0025. 142. 01hSAfbhfVsvyvtREb00105. 11hSAfbhfVsvyvtREb792、框架柱 框架柱设计中应遵循“强柱弱梁”的原则，避免或推迟柱端出现塑性铰；还应满足“强剪弱弯”的要求，防止过早发生剪切破坏；为提高框架柱的延性，还应控制柱的轴压比不要太大。（1）、正截面承载力验算考虑地震作用组合的框架柱，其正截面受压、受拉承载力可按非抗震设计的承载力计算公式计算，均应考虑相应的承

54、载力抗震调整系数。（2）、弯矩设计值调整由于框架柱的延性通常比梁的延性小，一旦在框架柱上形成塑性铰，就会产生很大的层间侧移，直接危及结构的竖向承载能力。因此，在框架设计中，可以有目的地增大柱端弯矩设计值，体现“强柱弱梁”的原则，使得框架结构在水平地震作用下梁端先出现塑性铰。 武汉工业学院back80、节点上、下柱端的弯矩设计值柱端弯矩调整，9度设防烈度、一级抗震等级的框架结构：且不应小于按一级抗震等级公式求得的 值。一级抗震等级二级抗震等级 三级抗震等级对框架顶层和轴压比小于0.15的柱，以及四级抗震等级时，柱端弯矩设计值可直接取地震作用组合下的弯矩设计值。武汉工业学院backbuacMM2

55、. 1cMbcMM4 . 1bcMM2 . 1bcMM1 . 181 考虑抗震等级的节点上、下柱端的弯矩设计值之和； 同一节点左、右梁端按逆时针或顺时针方向组合的考虑 承载力抗震调整系数的正截面受弯承载力值之和； 同一节点左、右梁端按逆时针或顺时针方向考虑地震作 用组合的弯矩设计值之和。当节点左、右梁端均为负弯 矩时，绝对值较小一端的弯矩取零。、节点上、下柱端的轴向压力设计值，取地震作用组合下各自的轴向力设计值。、框架结构底层柱柱底的抗弯能力也应适当提高，对于一、二级抗震等级的框架结构底层柱下端截面的弯矩设计值，应乘以增大系数1.5。武汉工业学院backcMbuaMbM82（3）、 剪力设计值

56、调整柱端剪力调整，9度设防烈度、一级抗震等级的框架结构：且不应小于按一级抗震等级公式求得的 值。一级抗震等级二级抗震等级 三级抗震等级注意：一、二级抗震等级的框架结构的角柱的弯矩、剪力设计值宜在调整后的弯矩、剪力设计值基础上，再乘以增大系数1.3。 武汉工业学院backnbcuatcuacHMMV2 . 1cVnbctccHMMV4 . 1nbctccHMMV2 . 1nbctccHMMV1 . 183（4）、受剪截面尺寸限制限制柱的剪压比，其实质也就是从受剪的要求限制构件最小截面尺寸。框架柱的受剪截面应符合下列条件：剪跨比大于2：剪跨比不大于2：（5）、斜截面受剪承载力验算当框架柱出现拉力：

57、武汉工业学院back02 . 01bhfVccREc015. 01bhfVccREcNhSAfbhfVsvyvcREc056. 0105. 1100NhSAfbhfVsvyvtREc2 . 0105. 110084（6）、轴压比限制抗震设计中的轴压比是指柱组合轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土的轴心受压强度设计值乘积的比值，即 。 柱的轴压比是影响柱破坏形态和变形能力的重要因素。试验表明，轴压比越大，柱的变形能力越小；在高轴压比条件下，多配箍筋不能有效改善柱的延性。因此，必须限制柱的轴压比。3、 框架节点框架节点是结构抗震的薄弱部位，在水平地震力作用下，框架节点受到梁、柱传来的弯矩、剪力和轴力

58、作用，节点核芯区处于复杂应力状态。地震时，一且节点发生破坏，难以修复和加固，因此应根据“强节点”的设计要求，使得节点核芯区的承载力强于与之相连的杆件的承载力。 武汉工业学院backAfNc/85五、框架结构抗震构造措施1、材料（1）、混凝土有抗震设防要求的混凝土结构的混凝土强度等级应符合下列要求：设防烈度为9度时，混凝土强度等级不宜超过C60；设防烈度为8度时，混凝土强度等级不宜超过C70。当按一级的抗震等级设计时，混凝土强度等级不应低于C30；当按二、三级抗震等级设计时，混凝土强度等级不应低于C20。（2）、钢筋结构构件中应采用延性较好的钢筋，普通纵向受力钢筋宜采用HRB400、HRB335

59、级热轧钢筋，箍筋宜选用HRB335、HRB400、HRB235级热轧钢筋。在施工中，不宜任意采用较高强度等级的钢筋来代替原设计中的纵向受力钢筋，以免降低构件延性。武汉工业学院back862、框架梁（1）、截面尺寸梁的截面宽度不宜小于200mm，且不宜小于柱宽的一半，梁的截面高宽比不宜大于4；梁计算跨度与截面高度之比(跨高比)不宜小于5。（2）、梁纵向钢筋的配置在框架结构中，主要依靠梁端塑性铰的形成来保证结构的延性。 梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5，且考虑受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一般不应大于0.25，二、三级不应大于0.35。抗震设计梁的纵向受拉钢筋的最小配筋率较非

60、抗震设计梁有所提高，应满足表3.13的要求。武汉工业学院back87（3）、 梁内纵筋锚固在反复地震作用下，钢筋与混凝土之间粘结作用较单调加载时有所降低。因此，框架结构的抗震设计应比非抗震设计有更为严格的锚固长度和搭接长度。纵向钢筋的最小锚固长度：一、二级抗震等级三级抗震等级四级抗震等级 纵向受拉钢筋的锚固长度，取非抗震的锚固长度。当采用搭接接头时，其搭接长度式中 受拉钢筋搭接长度修正系数。武汉工业学院backaaEll15. 1aaEll05. 1aaEll0 . 1aElEllal88（4）、梁内箍筋梁端箍筋的加密区长度、箍筋最大间距和箍筋最小直径，按表3.14的规定。当梁端纵向受拉钢筋配