框架设计和构造

1、高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 框架内力组合及最不利内力框架内力组合及最不利内力高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 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“可能与可能与最不利最不利”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一、控制截面及最不利内力一、控制截面及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

2、中跨中上下部主筋maxM箍筋maxV下部主筋maxM高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 框架柱框架柱： 上下端上下端maxmaxminmax4)()3()2() 1 (VNMMNMNNM上端或下端：比较小或比较大比较大，）（可能小偏压和相应的和相应的和相应的高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 二、组合前的内力调整二、组合前的内力调整（1 1）将梁柱轴线端内力调）将梁柱轴线端内力调整至构件边缘端（控制整至构件边缘端（控制截面）的内力，当梁柱截面）的内力，当梁柱截面高度较小时，此项截面高度较小时，此项调整可略去（偏安全）调整可略去（偏安全）高层建筑结构高层建筑结

3、构框架设计和构造框架设计和构造 （2 2）竖向荷载（只限于竖向荷载）可考虑梁端出现塑铰产生）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，以减少支座处上部配筋，方便施工处上部配筋，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，对于装配整体式梁取配整体式梁取0.0.7 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

4、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、M高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 三、水平作用方向三、水平作用方向 风和地震作用可能来自正方向，也可能是负方向，两者的风和地震作用可能来自正方向，也可能是负方向，两者的内力大小相等符号相反，所以只需计算其中一个方向的内内力大小相等符号相反，所以只需计算其中一个方向的内力，另一方向的内力冠以相反符合即可力，另一方向的内力冠以相反符合即可四、内力组合四、内力组合、无地震作用效应组合时：、无地震作用效应组合时：wkwwQKQQGKGSSSS 楼面活荷载组合值系数、风荷载组合值系数楼面活荷载

5、组合值系数、风荷载组合值系数 永久荷载效应起控制作用时分别取值：永久荷载效应起控制作用时分别取值：0.70.7、0.00.0 可变荷载效应起控制作用时分别取值：可变荷载效应起控制作用时分别取值：1.01.0、0.60.6或或 0.7(0.9) 0.7(0.9)、1.01.0 对书库、档案库、储藏室、通风机房、电梯机房对书库、档案库、储藏室、通风机房、电梯机房 wQ.高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 荷载分项系数的取值：荷载分项系数的取值： 承载力计算承载力计算(1) (1) 永久荷载分项系数永久荷载分项系数 对结构不利：对结构不利： 可变荷载效应控制的组合：可变荷载效应控制

6、的组合： 1.21.2 永久荷载效应控制的组合：永久荷载效应控制的组合： 1.351.35 对结构有利：对结构有利： 1.01.0(2) (2) 楼面活荷载分项系数楼面活荷载分项系数 1.41.4(3) (3) 风荷载分项系数风荷载分项系数 1.4 1.4 位移计算位移计算以上各分项系数取值为以上各分项系数取值为1.0 1.0 GGGGQW高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 有地震作用效应组合时有地震作用效应组合时wkwwEvkEvEhKEhGEGSSSSS 风荷载的组合值系数风荷载的组合值系数0.2 0.2 w.组合组合说明说明重力荷载及水平地震作用重力荷载及水平地震作用1

7、.21.3重力荷载及竖向地震作用重力荷载及竖向地震作用1.21.39度；水平长度；水平长悬臂悬臂8度、度、9度度重力荷载、水平地震及竖向地重力荷载、水平地震及竖向地震作用震作用1.21.30.59度；水平长度；水平长悬臂悬臂8度、度、9度度重力荷载、水平地震作用及风重力荷载、水平地震作用及风荷载荷载1.21.31.460m以上的高以上的高层建筑层建筑重力荷载、水平地震作用、竖重力荷载、水平地震作用、竖向地震作用及风荷载向地震作用及风荷载1.21.30.51.460m以上的高以上的高层建筑；层建筑；9度度；水平长悬臂；水平长悬臂8度、度、9度度GEhEvW高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框

8、架设计和构造 （恒荷载起控制，无风恒荷载起控制，无风）（活活荷载起控制，有风荷载起控制，有风） （风风荷载起控制，有风荷载起控制，有风） （地震作用地震作用起控制起控制）QKGKSSS4 . 17 . 035. 1WKQKGKSSSS4 . 16 . 04 . 10 . 12 . 1QKWKGKSSSS4 . 17 . 04 . 10 . 12 . 1EHKGESSS3 . 12 . 1高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 一、延性的概念一、延性的概念 延性是指结构或构件能维持承载能力而又具有较大的塑性延性是指结构或构件能维持承载能力而又具有较大的塑性变形能力的性能，一般用延性

9、比表示延性的大小变形能力的性能，一般用延性比表示延性的大小 延性比定义：延性比定义： 结构或构件屈服时的位移结构或构件屈服时的位移 承载力降低（降低承载力降低（降低10102020）时的极限位移）时的极限位移yu /yu顶点位移顶点位移y u延性结构荷载延性结构荷载位移关系位移关系maxpupyp高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 在在“小震不坏、中震可修、大震不倒小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计原则下，地震区的的抗震设计原则下，地震区的结构都应该设计成延性结构。即在中等地震下，允许结构某些部位出结构都应该设计成延性结构。即在中等地震下，允许结构某些部位出现塑性铰。只

10、要进行合理的延性结构设计，结构可以通过塑性变形消现塑性铰。只要进行合理的延性结构设计，结构可以通过塑性变形消耗地震能量，做到耗地震能量，做到“大震不倒大震不倒”（而不是靠承载力抵抗大震）（而不是靠承载力抵抗大震）高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 1 1、延性结构设计原则、延性结构设计原则（1 1）强柱弱梁（或强墙弱连梁）强柱弱梁（或强墙弱连梁） 要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁端出现，尽要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁端出现，尽量避免或减少柱子中的塑性铰量避免或减少柱子中的塑性铰（2 2）强剪弱弯）强剪弱弯（3 3）强节点、强锚固）强节点、强锚固2 2、保证

11、延性的抗震措施、保证延性的抗震措施（1 1）先划分抗震等级（分四个等级）先划分抗震等级（分四个等级）（2 2）根据抗震等级，按延性设计原则控制根据抗震等级，按延性设计原则控制计算：内力调整计算：内力调整构造：截面尺寸、主筋、箍筋、锚固等要求构造：截面尺寸、主筋、箍筋、锚固等要求高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 结构设计除应满足刚度、强度、整体稳定性要求外，地震结构设计除应满足刚度、强度、整体稳定性要求外，地震区的结构尚应满足延性和薄弱层弹塑性变形限制的要求区的结构尚应满足延性和薄弱层弹塑性变形限制的要求1 1、弹性（正常使用条件下）侧移变形验算（刚度要求）、弹性（正常使用条

12、件下）侧移变形验算（刚度要求） 在结构体系、结构布置、构件截面尺寸等初步确定，以及在结构体系、结构布置、构件截面尺寸等初步确定，以及荷载计算完毕之后，即可进行风荷载及水平地震作用下的荷载计算完毕之后，即可进行风荷载及水平地震作用下的弹性侧移变形验算，验算如不满足要求，就要改变构件截弹性侧移变形验算，验算如不满足要求，就要改变构件截面尺寸，甚至改变结构体系和结构布置面尺寸，甚至改变结构体系和结构布置弹性侧移验算表达式为弹性侧移验算表达式为HH/hh/ 结构的顶点水平位移及层间相对变形结构的顶点水平位移及层间相对变形 结构的总高度及层高结构的总高度及层高、hH、高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构

13、造框架设计和构造 2 2、稳定和抗倾覆验算、稳定和抗倾覆验算 对高宽比对高宽比H/BH/B满足要求的高层结构，整体稳定和抗倾覆一满足要求的高层结构，整体稳定和抗倾覆一般可以满足要求，很少进行验算般可以满足要求，很少进行验算3 3、截面承载力验算（强度要求）、截面承载力验算（强度要求） 框架在四种荷载下的内力求出之后进行截面承载力验算框架在四种荷载下的内力求出之后进行截面承载力验算 无地震作用组合：无地震作用组合： 有地震作用组合：有地震作用组合：4 4、罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算、罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算REEERSRS/0高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造

14、 设计步骤设计步骤1 1、框架梁的截面尺寸、框架梁的截面尺寸 主梁截面高度主梁截面高度 bblh)181101(：主梁计算跨度：主梁计算跨度bl4/0bhlmmb2004/bhb结构设计步骤汇总结构设计步骤汇总：步骤一：结构布置步骤一：结构布置步骤二：截面初选步骤二：截面初选2 2、框架柱的截面尺寸、框架柱的截面尺寸 矩形截面柱的边长，非抗震设计不宜小于矩形截面柱的边长，非抗震设计不宜小于250250mmmm，抗震设抗震设计不宜小于计不宜小于300300mmmm，圆柱截面直径不宜小于圆柱截面直径不宜小于350350mmmm高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 轴压比轴压比 框架

15、柱的轴压比限值框架柱的轴压比限值 ( (影响柱影响柱承载力和延性的参数承载力和延性的参数) )cccbhfN N N高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 轴压比限值轴压比限值 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) )cccbhfN结构类型抗震等级一二三框架0.70.80.9框架剪力墙、板柱剪力墙、框架核心筒，筒中筒0.750.850.95部分框支剪力墙0.60.7高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 步骤三、四步骤三、四步骤三步骤三：汇集荷载及荷载计算汇集荷载及荷载计算 竖向恒荷载竖向恒荷载 竖向活荷载竖

16、向活荷载 水平风荷载水平风荷载 地震作用地震作用步骤四步骤四：内力计算内力计算 竖向恒荷载作用下内力计算竖向恒荷载作用下内力计算 竖向活荷载作用下内力计算竖向活荷载作用下内力计算 水平风荷载作用下内力计算水平风荷载作用下内力计算 地震作用下内力计算地震作用下内力计算NVM高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 步骤五八步骤五八步骤六步骤六：控制截面及控制截面内力调整控制截面及控制截面内力调整 梁柱轴线端内力调整至构件边缘端梁柱轴线端内力调整至构件边缘端 竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布步骤七步骤七：内力组合、确定最不利内力内力组合、

17、确定最不利内力步骤八步骤八：截面尺寸验算截面尺寸验算1 1、框架梁受剪截面应符合下列要求、框架梁受剪截面应符合下列要求无地震作用组合时无地震作用组合时025. 0bhfVcc步骤五步骤五：侧移验算侧移验算 侧移不满足要求回到步骤一侧移不满足要求回到步骤一高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 截面尺寸验算截面尺寸验算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2.52.5的梁及剪跨比大于的梁及剪跨比大于2 2的柱的柱)2 . 0(10bhfVccRE 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

18、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 跨高比不大于跨高比不大于2.52.5的梁及剪跨比大于的梁及剪跨比大于2 2的柱的柱)15. 0(10bhfVccRECb0h高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 截面尺寸验算截面尺寸验算2 2、框架柱截面应符合下列要求、框架柱截面应符合下列要求 柱剪跨比不宜

19、小于柱剪跨比不宜小于2 2 柱截面高宽比不宜大于柱截面高宽比不宜大于3 3剪跨比剪跨比影响钢筋混凝土柱破坏形态的重要参数影响钢筋混凝土柱破坏形态的重要参数ccchHVhVHVhM22/00 长柱，发生弯曲破坏长柱，发生弯曲破坏 短柱，发生剪切破坏短柱，发生剪切破坏 极短柱，发生剪切斜拉破坏极短柱，发生剪切斜拉破坏225 . 1注意：轴压比和剪跨比是影响柱延性的重要参数注意：轴压比和剪跨比是影响柱延性的重要参数高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 延性设计调整延性设计调整步骤九步骤九：延性设计调整延性设计调整1 1、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

20、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

21、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 、VbnlGbV高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 延性设计调整延性设计调整2 2、强柱弱梁调整、强柱弱梁调整（适用于一、二、三级框架）（适用于一、二、三级框架）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

22、分配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，绝对值较小的弯矩取为零为负弯矩时，绝对值较小的弯矩取为零 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、1.11.1bCCMMbuCMM2 . 1CMbMC高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 延性设计调整延性设计调整3 3、框架柱强剪弱弯调整、框架柱强剪弱弯调整（适用于一、二、三级框架）（适用于一、二、三级框架）9

23、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/ )(nbcutcuHMM/ )(2 . 1 分别为柱上下端顺时针或逆时针方向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截面组合的弯矩设计值bCtCMM 、4 4、构造要求、构造要求抗震设计时，一、二、三级框架结构的抗震设计时，一、二、三级框架结构的底层柱底截面底层柱底截面的弯矩的弯矩设计值，应分别采用考虑地震作用组合的弯矩值与增大系数设计值，应分别采用考虑地震作用组合的弯矩值与增大系数1.51.5、1.251.25和和 1.151.15的乘积。的乘积。高层建筑结构高层建筑结构框架设

24、计和构造框架设计和构造 抗弯承载力计算抗弯承载力计算步骤十步骤十：抗弯承载力计算抗弯承载力计算sycsycsyAfbhfAfbxfAf011ahAfbhfahAfxhbxfMMsycsycu02010015 . 0121 1、框架梁抗弯承载力计算、框架梁抗弯承载力计算 无地震作用组合时无地震作用组合时 由矩形截面受弯极限状态平衡条件可以得到由矩形截面受弯极限状态平衡条件可以得到高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 抗弯承载力计算抗弯承载力计算步骤十步骤十：抗弯承载力计算抗弯承载力计算 地震作用组合时地震作用组合时 sycsycsyAfbhfAfbxfAf011ahAfbhfah

25、AfxhbxfMMsycsycuRERE02010015 . 01121抗震设计时梁两端受压区高度限制具体要求如下：一级抗震一级抗震 X X0.25h0.25h0 0b b0 0 ， AsAsAsAs0.50.5；二、三级抗震二、三级抗震 X X0.35h0.35h0 0b b0 0， AsAsAsAs0.3 0.3 高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 抗弯承载力计算抗弯承载力计算步骤十步骤十：抗弯承载力计算抗弯承载力计算2 2、框架柱抗弯承载力计算、框架柱抗弯承载力计算 无地震作用组合时无地震作用组合时 假定大偏心)() 2/(1)() 2/(00110011ahAfxhx

26、bfNebfNxahAfxhxbfNebfNxcSycccrEccrEcSyccccc有地震作用组合)() 2/(1)() 2/(00110011ahAfxhxbfNebfNxahAfxhxbfNebfNxcSycccrEccrEcSyccccc有地震作用组合 地震作用组合时地震作用组合时 高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 抗剪承载力计算抗剪承载力计算步骤十一步骤十一：抗剪承载力计算抗剪承载力计算1 1、框架梁抗剪承载力计算、框架梁抗剪承载力计算 无地震作用组合时无地震作用组合时0025. 17 . 0hsAfbhfVVsvyvtcs)175. 1(00hsAfbhfVVs

27、vyvtcs 集中荷载为主的梁集中荷载为主的梁高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 抗剪承载力计算抗剪承载力计算步骤十一步骤十一：抗剪承载力计算抗剪承载力计算1 1、框架梁抗剪承载力计算、框架梁抗剪承载力计算 地震作用组合时地震作用组合时 集中荷载为主的梁集中荷载为主的梁)25. 142. 0(100hsAfbhfVVsvyvtREcs)105. 1(100hsAfbhfVVsvyvtREcs高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 抗剪承载力计算抗剪承载力计算步骤十一步骤十一：抗剪承载力计算抗剪承载力计算2 2、框架柱抗剪承载力计算、框架柱抗剪承载力计算 无地震作

28、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，高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 抗剪承载力计算抗剪承载力计算步骤十一步骤十一：抗剪承载力计算抗剪承载力计算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)02. 0175. 1(00NhsAfbhfVVsvyvtcs)02. 0105. 1(100NhsAfbhfVVsvyvtREcs高层建筑结构高层建筑结构框

29、架设计和构造框架设计和构造 步骤十二步骤十二：构造要求构造要求1 1、框架梁设计应符合下列要求、框架梁设计应符合下列要求（1 1）纵向受拉钢筋的最小配筋率，非抗震设计时不应小于）纵向受拉钢筋的最小配筋率，非抗震设计时不应小于0.20.2和和 二者的较大值；抗震设计时，不应小于规二者的较大值；抗震设计时，不应小于规范规定数值范规定数值ytff /45高层建筑结构高层建筑结构框架设计和构造框架设计和构造 （2 2）框架梁的面积配箍率）框架梁的面积配箍率SbAnssv AsAs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为为梁宽梁宽说明：说明： 箍筋加密区长度箍筋