结构力学课件-13.多层框架结构

第13章多层框架结构13.4框架结构构件设计13.1多层框架结构组成与布置13.2框架结构分析13.3框架—支撑结构体系13.5框架结构基础设计2021/10/10星期日113.1.2框架结构组成13.5基础设计框架设计13.1组成与布置13.1.1框架结构种类13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架13.1.3框架结构布置13.1.4截面尺寸估算13.1多层框架结构组成与布置2021/10/10星期日2框架结构是多层房屋的主要结构形式，也是高层建筑的基本结构单元。2021/10/10星期日313.1.1框架结构种类按所用材料：混凝土框架结构钢框架结构组合框架结构（钢骨混凝土、钢管混凝土）按施工方法：整体式框架（混凝土框架而言）装配式框架装配整体式框架（混凝土框架而言）2021/10/10星期日4装配式混凝土框架预制长柱预制主梁预制槽形板预制卡板装配整体式混凝土框架预制短柱迭合梁装配整体式混凝土框架装配整体式混凝土框架预制长柱2021/10/10星期日5钢框架铰接连接角钢柱梁111—1钢框架刚接T形连接件2021/10/10星期日613.1.2框架结构组成框架设计13.1.1框架结构种类13.1.3框架结构布置13.1.4截面尺寸估算13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日7框架结构由梁、柱连结而成。梁柱一般为刚接，有时为了方便施工也有做成铰接或半铰接（半刚接的）。3.1.2框架结构组成2021/10/10星期日8柱截面实腹式（矩形、箱形、圆形、I形、H形、L形、T形、十字形等）格构式（对钢结构而言）梁截面实腹式（矩形、箱形、T形、倒L形、I形、H形、花篮梁等）格构式（对钢结构而言）2021/10/10星期日9矩形梁箱形梁倒L形梁T形梁花篮梁混凝土梁形式2021/10/10星期日1013.1.2框架结构组成框架设计13.1.1框架结构种类13.1.3框架结构布置13.1.4截面尺寸估算13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日113.1.3框架结构布置一、柱网布置典型的柱网有内廊式、等跨式和不等跨式。内廊式等跨式满足建筑功能的要求原则2021/10/10星期日12结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避免缺梁抽柱）2021/10/10星期日13方便施工2021/10/10星期日14二、承重（竖向荷载）框架的布置横向框架承重方案纵向布置连系梁。横向抗侧刚度大。有利采光和通风。纵向框架承重方案横向布置连系梁。横向抗侧刚度小。有利获得较高净空。2021/10/10星期日15纵横向框架承重方案两个方向均有较好的抗侧刚度。框架承重方案与楼盖布置有关单向板楼盖双向板楼盖2021/10/10星期日16等效梁等效梁无梁楼盖密肋楼盖板柱结构2021/10/10星期日17四、变形缝设置三、框架的立面布置规则框架内收外挑复式框架缺梁抽柱错层2021/10/10星期日1813.1.2框架结构组成框架设计13.1.1框架结构种类13.1.3框架结构布置13.1.4截面尺寸估算13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日1913.1.4梁柱截面尺寸的估算混凝土柱根据柱的负荷面积，估算柱在竖向荷载下的轴力混凝土梁梁高h取；梁宽取取按轴压构件估算截面积抗震设计时，取要求满足：（抗震等级三级）（抗震等级二级）（抗震等级一级）2021/10/10星期日20钢柱估算轴力，乘以1.2~1.3倍按轴心受压构件估算截面尺寸。定计算长度、假定长细比（60~100）计算回转半径根据钢材类别、截面类别和根据近似关系、、由A、b、h选择截面尺寸。确定b、h2021/10/10星期日2113.2

框架结构内力与侧移的近似计算方法13.2.2分层法框架设计13.2.1分析模型13.2.3反弯点法13.2.4修正反弯点法13.2.5侧移计算13.2.6二阶效应13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日22纵向框架横向框架13.2.1框架分析模型一、计算单元满足结构均匀、荷载均匀，可用平面框架代替空间框架。对横向和纵向分别取图示计算单元作为分析的对象。2021/10/10星期日23二、结构形式、轴线尺寸及截面特征结构形式：梁柱刚接，柱固接于基础顶面。轴线尺寸跨度：等截面柱，截面形心线；变截面柱，较小部分截面形心。层高：横梁形心线（也可取楼板顶面）截面特征钢柱、砼柱：钢骨砼柱：取钢骨和砼抗弯刚度之和2021/10/10星期日24问：钢骨和砼抗弯刚度之和与组合截面的抗弯刚度是否相同？按组合截面计算抗弯刚度的前提是什么？什么情况下两者相同？2021/10/10星期日25对于砼梁整体式楼盖梁：考虑楼板的作用。中框架边框架装配整体式楼盖中框架边框架装配式楼盖对于钢梁，当采用砼楼板时中框架乘1.5，边框架乘1.2；S1Snbc1bc2b0bcehc对于钢骨砼梁取两者抗弯刚度之和。也可按组合截面的惯性矩取2021/10/10星期日26三、荷载竖向荷载自重楼面活荷载水平荷载风荷载地震作用楼面荷载对于双向板，短跨方向梁承受三角形分布荷载，长跨方向梁承受梯形分布荷载；对于单向板则仅短跨方向的梁承受均布荷载；如果存在次梁，框架梁承受次梁传来的集中荷载。水平荷载简化为节点荷载2021/10/10星期日2713.2.2分层法框架设计13.2.1分析模型13.2.3反弯点法13.2.4修正反弯点法13.2.5侧移计算13.2.6二阶效应13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日28ijklmn13.2.2竖向荷载下的分层法MiMj1/21/2MikMjlMljMki一、基本假定框架没有侧移；每一层框架梁上的竖向荷载只对本层的梁及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，忽略对其它各层梁、柱的影响。二、简化计算模型iiiiiiii0.9i0.9i0.9i0.9i0.9i0.9i0.9i0.9i刚度系数：传递系数：两端固定一端固定一端铰接一端固定一端弹簧铰2021/10/10星期日29多层框架在各层竖向荷载同时作用下的内力，可以分解为一系列开口框架进行计算。除底层柱子外，其余各层柱的线刚度乘以0.9的折减系数，弯矩传递系数取为1/3。2021/10/10星期日30三、计算方法用弯矩分配法计算各开口框架的内力；开口框架梁的内力即为原框架相应层的内力；原框架柱的内力需将相邻两个开口框架中相同柱号的内力叠加；内力叠加后对于不平衡弯矩较大的节点，可再作一次分配，但不传递。梁柱弯距2021/10/10星期日31lMbrMblVblVbrq梁剪力2021/10/10星期日32假定梁与柱铰接，于是柱轴力等于简支梁的支座反力。柱轴力2021/10/10星期日3313.2.2分层法框架设计13.2.1分析模型13.2.3反弯点法13.2.4修正反弯点法13.2.5侧移计算13.2.6二阶效应13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日3413.2.3水平荷载下的反弯点法ABABhΔuAB假定：框架梁的线刚度相对框架柱的线刚度为无限大。则在忽略柱子轴向变形的情况下，节点的转角为零。MABMBA反弯点根据转角位移方程：杆件中点的弯矩为零，称为反弯点。在工程设计中，底层柱的反弯点取为距基础顶面2/3柱高处；其余各层柱的反弯点取为柱高的中点。一、简化分析模型2021/10/10星期日35二、计算方法FnFjVj1VjkVjmFnFjF1Vj1VjkVjm将框架在某一层的反弯点切开。根据几何条件（忽略梁轴向变形）求柱剪力根据平衡条件，有2021/10/10星期日36当杆件两端发生单位侧移时，杆件内的剪力称为抗侧刚度，用表示。如果杆件两端没有转角，杆件内的剪力为：抗侧刚度为：对于j层第k柱，其侧移为，相应的剪力可表示为（物理条件）根据平衡条件、几何条件和物理条件，可求得为j层k柱的剪力分配系数；为水平荷载在j层产生的层间剪力。2021/10/10星期日37逐层取脱离体，利用上式求得各柱剪力后，根据各层反弯点位置，可以求出柱上、下端的弯矩底层柱：Vj1VjkVjmVj1hj/2Vj1hj/2Vjkhj/2Vjkhj/2Vjmhj/2Vjmhj/2其余层柱：求柱端弯矩2021/10/10星期日38MctMcbMbrMbl求梁端弯矩lVbMbrMblVb求梁端剪力VlbnVrbnNnkNnkNn-1,kVlb,n-1Vrb,n-1求柱轴力从上到下利用节点竖向力平衡条件。2021/10/10星期日39三、计算步骤在各层反弯点处切开柱反弯点处的剪力剪力分配柱端弯矩梁端弯矩利用节点力矩平衡条件梁端剪力柱轴力节点竖向力平衡条件2021/10/10星期日403.2.2分层法框架设计3.2.1分析模型3.2.3反弯点法3.2.4修正反弯点法3.2.5侧移计算3.2.6二阶效应13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日4113.2.4水平荷载下的修正反弯点法对于两端同时存在转角位移和相对线位移的杆件，其转角位移方程可以为：在反弯点法中，各层柱的反弯点位置是一个定值，各柱的抗侧刚度只与柱本身有关。可见反弯点位置与有关；同样，柱的抗侧刚度也与有关。2021/10/10星期日42一、修正抗侧刚度BACDEFGHicicici1i2i3i4hjθθθθθΔujθθφABCDEFGHhj假定：柱AB两端节点及上下、左右相邻节点的转角全等于；柱AB及与其上下相邻柱的弦转角均为；柱AB及与其上下相邻柱的线刚度均为。2021/10/10星期日43其中：2021/10/10星期日44柱AB剪力：柱AB抗侧刚度：反映了梁柱线刚度比对柱抗侧刚度的影响，它是小于1的一个系数。当时，，即为反弯点法采用的抗侧刚度。2021/10/10星期日45二、修正反弯点高度作如下假定：同层各节点的转角相等；横梁中点无竖向位移。各柱的反弯点高度与该柱上下端的转角比值有关。影响转角的因素有：层数、柱子所在层次、梁柱线刚度比及上下层层高变化。2021/10/10星期日46梁柱线刚度比及层数、层次对反弯点高度的影响ichicicicichhhhy0hi2i2i2i2i2假定梁的线刚度、柱的线刚度和层高沿框架高度不变，按图示计算简图可求出各层柱的反弯点高度，称为标准反弯点高度。ichicicicichhhhi2i2i2i4i4(y0

+y1)h上下层线刚度比对反弯点的影响当某层柱的上下横梁刚度不同时，反弯点不同于标准反弯点，修正值用表示。2021/10/10星期日47ici2hi2i2i2icicicichhα2hi2α2h(y0+y2)hici2hi2i2i2icicicicα3hhhi2α3h(y0+y3)h层高变化对反弯点高度的影响上层层高变化，反弯点高度的变化值用表示；下层层高变化，反弯点高度的变化值用表示。顶层柱没有修正值；底层柱没有修正值。经过各项修正后，柱反弯点高度：2021/10/10星期日4813.2.2分层法框架设计13.2.1分析模型13.2.3反弯点法13.2.4修正反弯点法13.2.5侧移计算13.2.6二阶效应13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日4913.2.5水平荷载下的侧移计算及限值Δu1ΔujuN框架结构水平荷载下的侧移由两部分组成：梁柱弯曲变形引起的侧移和柱轴向变形引起的侧移。2021/10/10星期日50一、梁柱弯曲变形引起的侧移顶点侧移：层间侧移：对于规则框架，各层柱的抗侧刚度大致相等，而层间剪力自上向下逐层增加，因而层间侧移自上向下逐层增加，整个结构的变形曲线类似悬臂构件剪切变形引起的位移曲线，故称为“剪切型”。框架结构2021/10/10星期日51二、柱轴向变形引起的侧移水平荷载作用下，外侧柱子的轴力大，内侧柱子的轴力小。为了简化，忽略内柱的轴力。近似取外侧柱轴力为：BzH1BzH1BH-zNN在高度z处BzH12021/10/10星期日52是水平外荷载在框架底面产生的总剪力。对于高度不大于50m或高宽比H/B≥4的钢筋混凝土框架办公楼，柱轴向变形引起的顶点位移越占框架梁柱弯曲变形引起的顶点侧移的5%~11%。2021/10/10星期日53框架结构除了要保证梁的挠度不超过规定值外，尚应验算结构的侧向位移。结构侧向位移的验算包括层间位移和顶点位移，要求分别满足：三、侧移的限值2021/10/10星期日543.2.2分层法3.5基础设计框架设计3.1组成与布置3.2.1分析模型3.2结构分析3.4构件设计3.3支撑框架3.2.3反弯点法3.2.4修正反弯点法3.2.5侧移计算3.2.6二阶效应2021/10/10星期日553.2.6框架结构的效应结构的内力分析一般不考虑变形对几何尺寸的影响。对于图示框架，水平荷载下的侧移将使竖向荷载P产生附加内力和变形，这种现象称为效应。ΔPP由于效应是在一阶侧移基础上产生的，所以又称为二阶效应，相应的结构分析称为二阶分析。二阶分析属非线性分析，相当复杂，目前采用柱计算长度的方法近似考虑二阶效应。2021/10/10星期日563.3钢框架—支撑结构体系13.3.2结构分析框架设计13.3.1结构布置13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日5713.3.1框架—支撑结构的布置在框架结构体系中的部分框架柱之间设置竖向支撑。支撑既可以每层设置，也可以穿越数层设置。随着房屋高度的增加，水平荷载越来越成为控制荷载。为了提高框架的侧向刚度，设置支撑，构成框架——支撑结构体系。2021/10/10星期日58一、中心支撑中心支撑是支撑斜杆、梁、柱汇交于一点，或两根斜杆与梁、柱汇交于一点，无偏心距。2021/10/10星期日59中心支撑在风荷载作用下，具有较大的侧向刚度，对减少结构的水平位移和改善结构的内力分布很有效。但在水平地震作用下，中心支撑容易产生侧向屈曲。在往复的水平地震作用下，斜杆会从受压的压屈状态变为受拉状态，这将对结构产生冲击性作用力，使支撑及其节点和相邻构件产生很大的附加应力。因此，中心支撑对高烈度地震区不利。2021/10/10星期日60二、偏心支撑偏心支撑斜杆和梁柱的交点有偏心。每一根斜杆的两端，至少有一端与梁或柱之间构成耗能梁段。在罕遇地震作用下，使耗能梁段屈服在先，从而保护支撑斜杆不屈服或屈服在后。2021/10/10星期日6113.3.2结构分析框架设计13.3.1结构布置13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日62410B=h46210h10P=13=1PP=142P1=1233422132Hh6h3102h1图图V4M10h3211h6h3h一、单榀竖向悬臂桁架的内力分析1.水平荷载下13.3.2框架—支撑结构分析2021/10/10星期日632021/10/10星期日642021/10/10星期日652.竖向荷载下当左右弦杆节点处作用竖向荷载时，由于弦杆的变形（轴向），其他杆件也将产生内力。横杆：它是对左右节点传递水平力的杆件，内力值与支撑类型有关，单斜杆支撑桁架中的横杆轴力最大；斜杆：它是直接传递水平剪力的杆件，其内力值基本上与楼层水平剪力成正比，和斜杆的数量成反比，也与支撑的倾角有关；弦杆：它是承担倾覆力矩的直接杆件，内力值与倾覆力矩成正比，与桁架宽度成反比。2021/10/10星期日66二、框架—支撑结构的变形特征46210P=13=1PP=142P1=1233422132631021324P=112121123210211.支撑结构的侧向变形曲线223P=11112012210000021P=10010000000000122P=100120101000002021/10/10星期日67由结构力学公式，顶点位移假定所有杆件的截面尺寸相同同理高度2021/10/10星期日68支撑框架楼板刚杆框架桁架（支撑结构）框架—支撑结构高度2021/10/10星期日69三、框架—支撑结构的内力分配框架—支撑体系中的水平剪力由框架和支撑桁架共同承担。但是，两者沿房屋高度所承担的剪力值比例是可变的。一般情况下，在结构的中下层部位，支撑桁架将承担大部分总剪力，甚至达到90％以上，而框架部分仅承担不足10％的总剪力。在结构的顶部几层，框架除将承担全部剪力外，还将承担支撑桁架给予框架的反向剪力，但在这些部位框架承担的剪力一般仍小于30％的底部总剪力。2021/10/10星期日7013.4.2砼构件设计框架设计13.4.1设计内力13.4.3钢构件设计13.4.4钢骨砼构件设计3.4框架结构构件设计13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日71在层高范围内，框架柱是等截面的，每个截面具有相同的抗力；框架柱的弯矩、轴力沿柱高为线性变化（层高范围内剪力相等），因而上、下端截面为控制截面。框架梁两端的剪力和负弯矩最大，跨中正弯矩最大，因而控制截面有三个：左右端截面和跨中截面。13.4.1设计内力一、控制截面二、内力组合框架柱属偏心受力构件，其最不利内力组合与单层排架柱相同。框架梁属受弯构件，最不利内力组合有：梁端截面的最大弯矩及最大剪力；梁跨中截面的最大弯矩。2021/10/10星期日72仅考虑荷载效应最大的一项可变荷载，以标准值为代表值所有可变荷载以组合值为代表值，简化组合系数取0.90三、荷载效应组合框架结构一般由可变荷载效应控制,基本组合可采用简化规则：1.2恒载标准值+1.4楼面活荷载标准值1.2恒载标准值+1.4风荷载标准值1.2恒载标准值+1.4(0.9楼面活荷载标准值+0.9风荷载标准值）1.2重力荷载标准值+1.3地震作用标准值对抗震设防区尚需考虑地震作用效应组合2021/10/10星期日73四、竖向活荷载的最不利作用位置利用影响线可确定竖向活荷载的最不利作用位置。ABC12021/10/10星期日74当竖向活荷载作用下的内力采用分层法计算时，对于梁端弯矩只需考虑本层活荷载的最不利布置；对于柱端弯矩只需考虑相邻上下层的活荷载最不利布置；对于柱最大轴力，可根据负荷范围计算。五、梁端弯矩调幅前面介绍的框架结构分析采用的是弹性理论，并且假定梁柱节点是完全刚性的。实际上，当梁端截面首先出现塑性时，将发生内力重分布；另外，对于装配式框架和装配整体式框架，节点并非完全刚性。为了方便施工，可对竖向荷载下的梁端弯矩进行调幅。调幅系数可取：现浇框架0.1~0.2；装配整体式框架0.2~0.3。2021/10/10星期日75内力分析得到的梁端弯矩、剪力是指轴线处的，设计时可取梁端柱边的弯矩和剪力：六、设计内力的修正均布荷载集中荷载b2021/10/10星期日7613.4.2砼构件设计框架设计13.4.1设计内力13.4.3钢构件设计13.4.4钢骨砼构件设计13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日7713.4.2混凝土框架构件设计一、柱的计算长度现浇楼盖底层柱段其余各层装配楼盖底层柱段其余各层一般刚接框架：无侧移框架：具有非轻质填充墙且梁柱刚接，框架为三跨或三跨以上，或两跨但框架总宽度不小于总高度的1/3。2021/10/10星期日78二、砼框架梁柱节点中间层边节点中间层中节点2021/10/10星期日79顶层中节点顶层边节点（不少于65%的柱筋）角筋2021/10/10星期日80三、迭合梁设计1.概述在预制砼构件上再现浇一层砼形成共同工作的整体构件组成：预制部分和后浇迭合层施工方法：预制部分吊装就位后浇迭合层分类：一阶段受力迭合构件预制部分设有支撑，待后浇层达到设计强度后才撤去。二阶段受力迭合构件预制部分不设支撑，因而在浇筑迭合层时就承受施工荷载，以后又和迭合层一起承受使用荷载。2021/10/10星期日812.受力特点bhh1h10h0bh0施工阶段作用M1CB使用阶段作用M2CBA2021/10/10星期日82可见：，叠合梁在施工阶段的钢筋应变、挠度、裂缝宽度大于相同条件的整浇梁；在分析开裂截面的应力时通常略去受拉砼的作用。ABC区域尽管在M2作用下是拉应变，但实际上是在抵消M1作用下的压应变，这一附加拉力不应忽略，其值用表示；由于的存在，2021/10/10星期日83即叠合构件的钢筋应力、挠度和裂缝宽度大于相同条件的整浇梁，这种现象称钢筋应力超前；整浇梁——迭合梁即叠合构件压区边缘的砼应变小于对应的整浇梁，这种现象称砼应变滞后。3.破坏特征基本同整浇梁。纵向钢筋屈服后继续加载，当压区边缘砼应变达到极限压应变时，构件破坏。2021/10/10星期日844.设计方法施工阶段（第一阶段）按简支构件计算预制部分的受弯和受剪承载力。荷载：自重和施工荷载。使用阶段（第二阶段）承载能力极限状态正常使用极限状态正截面承载力斜截面承载力叠合面受剪承载力裂缝宽度（抗裂，对预应力叠合构件）计算挠度计算2021/10/10星期日85混凝土强度取值：抗弯计算：正弯矩取叠合层强度；负弯矩取预制部分强度。抗剪计算：取预制部分和叠合层两者强度的较小值。叠合面受剪承载力应满足：一阶段荷载和二阶段增加的荷载下的钢筋应力应分别计算。2021/10/10星期日8613.4.2砼构件设计框架设计13.4.1设计内力13.4.3钢构件设计13.4.4钢骨砼构件设计13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日87yyxy1yyxxxxxyyy1yxxxxyyyyy1yxy1xyxxxxyyy1yy113.4.3钢框架构件设计一、截面选型2021/10/10星期日88二、强度计算—轴向力设计值；—主轴平面的设计弯矩最大值；—截面塑性发展系数；构件直接承受动力荷载时取1.0，疲劳验算时宜取1.0计算内容承载能力极限状态正常使用极限状态（刚度验算）强度计算稳定计算整体稳定局部稳定2021/10/10星期日89三、整体稳定验算单向实腹压弯构件平面内稳定—弯矩作用平面轴压稳定系数—构件范围内设计弯矩最大值；—考虑材料强度分项系数的欧拉临界力，—材料强度分项系数，对Q235钢取1.087；Q345、Q390、Q420取1.111；—等效弯矩系数，按下列规定取值：2021/10/10星期日90无侧移框架柱和两端支承构件：为端弯矩，使构件产生同向曲率（无反弯点）时取正号；使构件产生反向曲率（有反弯点）时取负号，。其余情况取1.0。对于受压翼缘受到加强的的单轴对称截面，尚应满足下列公式—较小翼缘的毛截面抵抗矩2021/10/10星期日91单向实腹压弯构件平面外稳定—弯矩作用平面外的轴压稳定系数，对T型截面应考虑扭转效应，采用换算长细比确定；—均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数；—调整系数，箱形截面取0.7，其他截面取1.0；—等效弯矩系数，按下列规定确定：平面外有支承，构件段无横向荷载作用平面外有支承，构件段有横向荷载作用，端弯矩使构件产生反向曲率时，其余情况，2021/10/10星期日92格构式压弯构件弯矩绕虚轴作用时的稳定弯矩作用平面内由换算长细比确定。弯矩作用平面外的整体稳定性可不计算，但需计算分肢的稳定性，分肢的轴力按桁架弦杆计算。格构式压弯构件弯矩绕实轴作用时的稳定弯矩作用平面内和平面外的整体稳定计算均与实腹压弯构件相同，注意在计算平面外整体稳定性时，长细比用换算长细比。2021/10/10星期日93实腹式双向压弯构件的整体稳定格构式双向压弯构件的整体稳定按整体计算按分肢计算在作用下，按桁架弦杆计算轴力，按截面矩分配。2021/10/10星期日94四、局部稳定验算翼缘工字形截面箱形截面腹板工字形截面箱形截面上两式右边乘0.8T形截面2021/10/10星期日95五、刚度验算腹板承担全部剪力，翼缘和腹板共同承担弯矩。简化计算：弯矩全部由翼缘承担，剪力全部由腹板承担。对接焊缝六、节点设计梁与梁的拼接连接角焊缝高强螺栓2021/10/10星期日96柱与柱的拼接连接加劲板腹板和翼缘均为双剪连接腹板双剪、翼缘单剪连接坡口对接焊缝连接2021/10/10星期日97等强设计法：实用设计法：柱翼缘同时承担轴向压力和绕强轴的全部弯矩M；腹板同时承担轴向压力和全部剪力V，其中轴力按面积分配。柱单侧翼缘连接所需高强螺栓数目腹板连接所需高强螺栓数目按连接柱的翼缘和腹板净截面面积的等强度进行连接设计。2021/10/10星期日98柱与梁的连接分铰接连接、半刚性连接和刚性连接。刚性连接的精确计算法：腹板承担全部剪力，翼缘和腹板共同承担弯矩。刚性连接的常用计算法：梁端弯矩全部由翼缘承担；梁端剪力全部由腹板承担，腹板与柱的连接强度尚应不小于腹板净截面面积抗剪承载力的1/2或梁端弯矩下的剪力值。钢框架刚接T形连接件连接角钢柱梁2021/10/10星期日99柱脚柱脚分铰接和刚接，刚接柱脚有露出式、埋入式和包脚式三种。露出式柱脚的传力路线柱端内力靴梁底板和锚栓基础露出式柱脚的设计内容包括：靴梁、底板和锚栓。底板底板宽度根据构造确定，长度根据砼抗压承载力确定，底板厚度按底板最大弯矩确定2021/10/10星期日100锚栓则需要的锚栓总有效面积为：当底板与砼基础之间出现拉应力时，拉力全部由锚栓承担。对压力合力点取矩，得到锚栓的总拉力：2021/10/10星期日10113.4.2砼构件设计框架设计13.4.1设计内力13.4.3钢构件设计13.4.4钢骨砼构件设计13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日1023.4.4钢骨砼构件设计钢骨砼构件是以型钢为骨架，周围配以钢筋，浇筑砼后，钢骨与外包钢筋混凝土成为一体的组合构件。一、特点与砼构件相比可以减小截面尺寸；比砼构件的延性好；钢骨可以承受施工荷载，减少脚手架；与钢结构相比可以提高防火和防锈性能；提高钢件的稳定性；费用高于砼构件，低于钢构件。2021/10/10星期日103二、计算原则由于钢骨与砼之间的粘结强度比钢筋与砼之间的粘结强度低，在接近极限荷载时，钢骨与砼之间将产生相对滑移，变形的平截面假定不再成立。内力分析时，钢骨砼构件的刚度取钢骨部分的刚度和钢筋砼部分的刚度之和；承载力计算时，钢骨砼构件的承载力取钢骨部分和钢筋砼部分之和。2021/10/10星期日104三、钢骨砼梁设计正截面承载力其中斜截面承载力其中钢骨部分的受剪承载力：无地震作用组合时有地震作用组合时其中钢筋砼部分的受剪承载力同一般钢筋砼梁。2021/10/10星期日105受剪截面尺寸要求无地震作用时有地震作用时钢筋砼部分承受的剪力尚应满足：无地震作用时有地震作用时2021/10/10星期日106变形计算短期刚度长期刚度考虑砼徐变和收缩对钢筋混凝土部分抗弯刚度的影响，取近似取2021/10/10星期日107裂缝宽度计算其中钢筋应力按钢筋砼部分承担的弯矩计算，将钢骨砼构件的钢筋砼部分视作钢筋混凝土梁，并将钢骨受拉翼缘作为受拉钢筋。2021/10/10星期日108四、钢骨砼柱设计1.正截面承载力轴心受压偏心受力通过调节钢骨与钢筋混凝土部分分担的比例可以使构件的承载力达到最大，或在相同内力下材料使用最省。当设计内力包含地震作用时，上述公式右边除以抗震承载力调整系数。2021/10/10星期日109钢筋砼NU~MU曲线钢骨NU~MU曲线大偏压小偏压偏拉2021/10/10星期日110第一种分配方法当钢骨部分仅承担弯矩,剩余部分弯矩和所有轴力由钢筋砼承担，即2021/10/10星期日111当钢筋砼部分仅承担轴力,剩余部分轴力和所有弯矩由钢骨承担，即当钢筋砼部分仅承担轴力,剩余部分轴力和所有弯矩由钢骨承担，即2021/10/10星期日112第二种分配方法当钢筋砼部分仅承担弯矩,剩余部分弯矩和所有轴力由钢骨承担，即2021/10/10星期日113当钢骨部分仅承担轴力,剩余部分轴力和所有弯矩由钢筋砼承担，即当钢骨部分仅承担轴力,剩余部分轴力和所有弯矩由钢筋砼承担，即2021/10/10星期日1142.斜截面承载力钢骨部分承载力无地震作用组合时有地震作用组合时2021/10/10星期日115钢筋砼部分承载力：无地震作用有地震作用框架柱计算剪跨比其中2021/10/10星期日1163.截面限值钢筋砼部分承担的剪力尚应满足钢筋框架柱的截面限值条件，即无地震作用有地震作用剪压比限值无地震作用有地震作用轴压比限值n——轴压力限值系数。2021/10/10星期日117五、钢骨砼梁柱节点钢骨砼梁、钢骨砼柱节点钢筋砼梁、钢骨砼柱节点搭接焊接2021/10/10星期日118钢骨砼柱、钢筋砼柱连接栓钉过滤层AA柱钢骨钢骨混凝土柱钢筋混凝土柱H柱全高箍筋加密Hh2200mm1A--A2021/10/10星期日119hs过度层钢柱钢骨混凝土(0.4-0.6)(EI)s+(EI)EICRS(EI)sCRSBB2hAAA-A钢骨砼柱、钢柱连接B-B钢骨拼接2021/10/10星期日12013.5.2分析模型框架设计13.5.1基础类型13.5.3条基设计13.5.4十字基础设计13.5.5片筏基础设计13.5框架结构基础设计13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日12113.5.1基础类型及其选型柱下条形基础柱下独立基础2021/10/10星期日122十字形基础2021/10/10星期日123片筏基础梁板式片筏基础2021/10/10星期日124片筏基础平板式片筏基础2021/10/10星期日125桩基础桩预制桩灌注桩机械打桩振动打桩静力压桩钻孔扩底桩人工挖孔桩沉管灌注桩2021/10/10星期日126单桩承台双桩承台三桩承台2021/10/10星期日12713.5.2分析模型框架设计13.5.1基础类型13.5.3条基设计13.5.4十字基础设计13.5.5片筏基础设计13.5基础设计13.1组成与布置13.2结构分析13.4构件设计13.3支撑框架2021/10/10星期日12813.5.2基础分析模型上部结构、基础和地基是一个整体。为了减少计算工作量，简化分析模型常将上部结构与地基基础分开分析；任何一种分析模型都必须满足上部结构与基础、基础与地基之间的力的平衡和变形协调条件；基础受到来自上部结构的荷载和地基反力，前者通过上部结构内力分析得到，后者涉及地基模型。2021/10/10星期日129一、地基模型文克勒地基模型地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降s成正比，称为基床系数某点沉降与其他点上作用的压力无关，可以将地基看成一个个独立的土柱，类似一根根弹簧，该模型又称为弹簧地基模型。按照这一模型，地基沉降只发生在基地范围内，附加应力不会扩散。比较适用土层厚度不超过梁或板的短边宽度一半的薄压缩层地基。2021/10/10星期日130半空间地基模型弹性半空间表面作用竖向集中荷载P时，任一点地基表面的沉降可表示为该模型的扩散范围往往超过实际情况。压缩层地基模型该模型能较好地反映地基土扩散应力和应变的能力，容易考虑到土层沿深度和平面上的变化及非匀质性。2021/10/10星期日131二、基础模型刚性基础模型假定：基础刚度无限大基础沉降线性分布地基沉降线性分布基础与地基之间需保持变形协调基础受荷后仅发生刚体位移地基反力线性分布根据文克勒地基模型求出地基反力根据静力平衡条件2021/10/10星期日132倒梁法模型上部结构刚度很大静力法模型上部结构刚度很小2021/10/10星期日133弹性基础模型1.地基系数法根据基础梁的挠度等于地基沉降以及地基沉降与基底反力之间的关系建立基础梁的弹性挠曲线微分方程；基础梁挠度微分方程为P0wpx其中2021/10/10星期日134求解微分方程，利用边界条件确定积分常数；求得基础梁的挠度后，利用挠度与截面弯矩、剪力的关系，得到基础梁截面内力。集中力P0作用于无限长梁时，作用点的沉降为：2021/10/10星期日1352.链杆法将梁底接触面等分成若干个段落，每个段落的中点设置一根链杆，段落范围内基底反力的合力用链杆的内力代替；将链杆内力作为未知数，用结构力学方法求解。3.有限差分法是用差分方程代替微分方程的一种数值分析方法，可以用来分析板式基础。2021/10/10星期日13613.5.2分析模型框架设计13.5.1基础类型13.5.3条基设计13.5.4十字基础设计13.5.5片筏基础设计