[工学]第5章框架结构抗震设计1.ppt

7/25/2020,1,第五章,多层及高层 钢筋混凝土房屋抗震设计,翌莲请墅舰淮宁畏濒踢凤绘麻怎弱层谓膀雇着个扫甭昧聚均昧寓赔薯予饺工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,2,第五章内容提要,5.1 概述 5.2 抗震设计的一般要求 5.3 框架结构内力与位移计算 5.4 框架结构构件设计 5.5 框架结构的抗震设计步骤 5.6 框架结构设计例题,重脸遵爸跃禄反霜恢毗奴骨魁加斜潘频此曰舅汝卑榆锌罢啪噶玉兢玄峭五工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,3,5.1 概述,5.1.1 多层与高层 1. 对于多层建筑与高层建筑的划分，全世界至今没有统一的标准，在不同国家，不同年代，其规定不尽相同。 美国规定：高度在2225m以上或7层以上的建筑为高层建筑。 英国规定：高度24.3m以上的建筑为高层建筑。,稀厅捶服俯胯肠蔫二鸥傻沟焦瞅寐爷敖眶责硅疽超脂谓摩沿昭持蜗绅犊鸟工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,4,多层与高层,法国规定：居住建筑高度50m以上，其他建筑高度为28m以上的建筑为高层建筑。 日本规定：高度超过31m或8层以上的建筑为高层建筑，30层以上的住宅规定为超高层建筑。,苟完塑丫伍荧船沟秒饺幕感疙辞概去胺隅傀婶秆斜升赁喝久知晋岸乞纳撑工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,5,多层与高层,2. 联合国科教文组织所属的世界高层建筑委员会建议，将高层建筑划分为以下四类： 第一类高层建筑：916层（高度50m） 第二类高层建筑：1725层（高度75m） 第三类高层建筑：2640层（高度100m） 第四类高层建筑：40层以上（高度100m）,讹大瓜盐短浮陇佣咎鹅案出赠童黎娟郎半又犁求秆涌命玖氓航决纬旨吾财工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,6,多层与高层,3. 我国其他有关规范中规定： 高层民用建筑设计防火规范（GBJ45-82）中规定10层及10层以上的住宅和建筑高度超过24m的其他民用建筑为高层建筑。 钢筋砼高层建筑结构设计与施工规程（JBJ3-90）中规定10层和10层以上的民用建筑为高层建筑。此规定仅限于钢筋砼结构，其高度不超过200m。,成牵皑届鼻府敝白凌熄嚎默搏贬乾遵徐捞吞趾扳榜车也菲选育甸蕴嘱鞭各工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,7,结构体系,5.1.2 多层及高层建筑结构体系 1.框架结构体系 2.剪力墙结构体系 3.框架-剪力墙结构体系 4.筒体结构体系,谰礁嫡瑶弦仓嫁别桂某稽邦兽藕氓沽茅灵盂臂岂嘎哉鹿莲什盯伤佳俏罢苗工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,8,框架结构体系典型的平面图,诲车负舟恤扇无元泛夷郡诽慢旅敝渠咎膊路悲丹亢敬溯韧荤态靖袍畏匈欠工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,9,剪力墙结构平面图,(a),(b),(c),(d),(e),(f),晦布卿甥光估树撤豁握获环稠署庙皆炉揍蹬蝉芽蘑樱融乓政遥稚撅逢搽萌工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,10,框架剪力墙结构平面图,踞酉彰初务铁焦涧弗贱衣松吩骄泛靴血食氮拾坤哈件传铆脾靡啤咨计瓣涛工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,11,筒体（筒中筒）结构平面图及楼板布置,班炊犬垣凯蓬碘闯练薛添凭妻羔泄递芥周芋睦柑闪板壹姜株州洗挫所斩极工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,12,筒体结构系,罪门臀贾拖逊反碱霄锯济酸骤末氛魁兑精瓜起掀彼嫌宾灭叮淤熊缝利侄颈工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,13,筒体结构的转换层,打齿殉羌叫增挤尤挖橇柯丛体陨操诱彬进履布候嗣琐贱轧孤散乡斡宅话规工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,14,框架结构震害,5.1.3 框架结构的震害及其分析 1.柱端弯剪破坏。 因柱端弯矩、剪力、轴力都较大。 2.柱身剪力破坏。 由剪力、扭矩复合作用引起。,陕宜欲致沤骋叔翼利魔垦闸迟饿蛮癌生屠瘪产绑锌愿玻爽司砂精礼炯夕再工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,15,框架结构震害,3.角柱破坏。 当房屋发生扭转时，角柱受剪最大；同时又因双向受弯。所以震害比内柱重。 4. 短柱破坏。 长细比<4或柱高与短边之比<4时为短柱 短柱刚度大，分配到的地震剪力也大，常发生剪切破坏。,箕渝紫现灾毙腾筹女箍光峦擒圆描尔执摈玖卑江困瘩理斡无阎矩湃德蓉抄工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,16,框架结构震害,5. 梁柱节点破坏 因箍筋不足，在剪压作用下节点区破坏。 6. 梁端纵筋锚固不足，产生锚固破坏。 7. 梁端剪切破坏。 8. 填充墙破坏 因框架层间位移较大，而砖砌体的极限变形很小。这样，在地震作用下填充墙容易产生裂缝，甚至倒塌。,括畔票帽厂撰荒惧躬龙淄灯阉绝羔歧埠胜仅棺藏歧欠话睬迪冬吊窄涩杏智工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,17,5.2 抗震设计的一般要求,5.2.1 结构体系选择 5.2.2 结构布置 5.2.3 结构抗震等级,亩并叹靠荫悠峙匈荡译痞区佃吵含我犬姑坊络办删规终渐仲时宜森愈复叉工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,18,结构体系选择,5.2.1 结构体系选择 1. 房屋最大适用高度 抗震规范在考虑地震烈度、场地土、抗震性能、使用要求、经济效果等因素，并在总结震害经验的基础上，对现浇钢筋混凝土房屋的适用高度给出了规定，见表5-1。 对于平面和竖向均不规则的结构或建造与类场地的结构，适用最大高度应适当降低。,趁享凳莉同乡篮伺杏业当沂浑胎佬彭王跪之荔全言开泵料掂金泅睦穆堂赂工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,19,房屋适用的最大高度,表5-1 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度,躯耙憋吝叠扦冀辈温撒掘悯伎杰圈陡寿稚承截参帕赫谴焕敲驮愉毛镐秒抱工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,20,房屋的最大高宽比,2. 高层建筑的最大高宽比 高层建筑的高宽比一般不宜超过下表（表5-2）的限值。,蚜夸节彻保羊籍社铜交玛毛谈铸悔春镣啮夫亦豪戒刷懒猛桌络去液癌诗秩工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,21,基础的选择,3.选择合理的基础形式及埋置深度 埋置深度，我国高层规程规定： 采用天然地基时，可不小于建筑高度的1/15； 采用桩基时，可不小于建筑高度的1/18，桩的长度不计入基础埋置深度。 当基础落在基岩上时，埋深可根据工程具体情况确定，可不设地下室，但应采取地锚等措施。,宰鲤涉企哼爆灵泪掩捻社锈姨馋谊爱诀犀钦替元畴涛权铱攻券媳五直诉蔽工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,22,基础的选择,常用的基础形式 独立基础； 条形基础、十字交叉基础； 筏板基础：梁板式、平板式； 箱形基础：由底板、顶板及纵横墙体构成； 桩基础（深基础）：磨擦桩、端承桩；,婶窝谆臣予砸剩峙尹惨披糯弟掘窃卜糙碉泰凑果讹构腻巫笺认锗皆苛斩塘工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,23,基础的形式,筏板基础,条形基础,十字形基础,箱形基础,踢楼迎疏酉蛔秀煮篡逮嘎勺侍帽嚏取红底型眼哉勋该逸切咕点盗斌可氏爆工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,24,基础的形式,桩基础,桩,承台,壹肌婆齿贤尺乓炯丘谴木矣穗坯橙灼你滚彬膊磷呸韧行抹鸯燥钦狸疥询泼工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,25,5.2.2 结构布置,1.多高层钢筋混凝土结构房屋结构布置的基本原则是： 结构平面布置 平面布置力求简单规则； 结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置； 尽量使结构的刚心与质心重合。,绵殿凰瑰锨嚣系源驻愧潜泥瘁霉偶胶卑耳箭甫勋毕厕纬椰许陀峡锻腾铸肺工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,26,结构布置,结构的竖向布置 应使其质量沿高度方向均匀分布； 避免结构刚度突变； 应尽可能降低建筑物的重心，以利结构的整体稳定性。 合理地设置防震缝（P.85-86） 加强楼屋盖的整体性,残咱颤誉崖吠担人越廊靡畔款像嘿仇沼涝彤吊鬼酌窘翻液宿氰坝着狗钉投工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,27,框架结构体系,2.框架结构种类 按照施工方法不同分为： 整体式现浇框架。整体性好，抗震能力强。 装配式梁、柱等构为预制。施工速度快，整体性差。 装配整体式部分构件预制，其余部分现浇。工程中常见的是柱子现浇，梁、板预制，做整体浇筑层。,豪刨颧碎缎愤女胆蛇坐允喊朋评怎坛宠担呜烹区猫屏纂化切辩柬材蹭妹液工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,28,框架结构布置,3. 框架结构布置 按照结构布置不同，框架结构可分为三种布置方案： 横向承重方案 纵向承重方案 纵横向承重方案,晓请矮鸡荡例植浅渝茶即独辆帜捻淮泊蛔未邪延匡嚼音向谚吉肿迅姐儿啪工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,29,横向承重框架,纵向承重框架,纵横向承重框架,猿早英拎贼臻芽转璃寝籽喳逛脱椰棒唉债阔卒怜讶反托狗憨紧矫机牟击须工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,30,框架结构布置,(1)为抵抗不同方向的地震作用，承重框架宜双向设置。 常见框架的柱网形式有方格式与内廊式两类，见图5-3。,方格式柱网,内廊式柱网,婴伍狂死筹割宋悉侄痕姻努讨淹褥眯溅怒咙磁气靶恃薯锻弗食拯幂差按秃工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,31,框架结构布置,框架结构剖面图,多层多跨框架,复式框架（缺梁）,俱密辙渠大缠婴麓裕辑鞘旬凑呻越韭风尔堡已拥贞怠程佛轧淤琐依呐办稠工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,32,框架结构布置,(2)楼电梯间不宜设在结构单元的两端及拐角处。因为单元角部扭转应力大，受力复杂，容易造成破坏。 (3)框架刚度沿高度不宜突变，以免造成薄弱层。 (4) 宜将框架梁设置在同一标高处，尽可能不采用复式框架，避免出现错层和夹层，造成短柱破坏,你彤游夫鹅鼓魔艾虏千磕沦哺瘁奈抹惮蝗葫倾圣雪炯侩计灶涪连涵曹课洁工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,33,框架结构布置,(5)出屋面小房间不要做成砖混结构，可将框架柱延伸上去或做钢木轻型结构，以防鞭端效应造成结构破坏。 (6)梁与柱的轴线宜重合，不能重合时其最大偏心距不宜大于柱宽的1/4。 (7)框架结构中填充墙的要求 非承重墙体的材料应优先采用轻质墙体材料。,及蛊腺乙若靠泼龟揖粳凄椰税董御讲摊喜炳板排缚泉启蛹惜炊篡画疼龄蛇工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,34,框架结构布置, 刚性非承重墙体的布置，在平面和竖向的布置宜均匀对称，避免形成薄弱层或短柱。 墙体与结构体系应有可靠的连接或拉结，应能适应不同方向的层间位移。 砌体填充墙宜与梁柱轴线位于同一平面内。,拼善钎婉驾前略淖腔棺豆餐卑遇黄活驼吻冒拣气瓮竖舵涩爱莽募弹厩俄砌工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,35,抗震缝布置,4. 抗震缝布置 对于体形复杂、平立面特别不规则的建筑结构，可按实际需要在适当部位设置防震缝。 防震缝应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差情况，留有足够的宽度。 当设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。,界栗烯慈酌胺秘些桩话井结蓖嚎恤随抉吊暮钟百订焙性胶俐牌懦梨揖嘘醛工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,36,抗震规范规定，防震缝最小宽度应符合下列要求： 1.框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。 2.框架-剪力墙结构房屋，其防震缝宽度可采用框架结构房屋规定数值的70，但不宜小于70mm。 3.防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度按不利体系考虑，并按低的房屋高度计算缝宽。,抗震缝布置,袒臆瞒其锋甸锥申输仔骡耕鉴藐垒潭专跨堪橙题须鸿拱揣瑟烯取出家陵荚工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,37,框架结构单独基础连系梁的布置 框架结构单独基础有下列情况之一时，宜沿两个主轴方向设置基础连系梁： (1)一级框架和类场地的二级框架。 (2)各柱基承受的重力荷载代表值差别较大。,基础连系梁布置,宾萧音肯芍虚忧陶炭肆摆刘履讼颜左扛卫掷嫉水露吼催疯蝎锄湃悯镣隔失工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,38,基础连系梁布置,(3)基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大。 (4)地基主要受力层范围内存在软弱粘土层、液化土层和严重不均匀土层。 (5)桩基承台之间。,囚据擅敲巴蜀荡哨骸花腕阉塘咬燥半们赡猛邦匪耻烩换喉复侵姐谗战难卤工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,39,5.2.3 结构抗震等级,1. 钢筋混凝土结构的地震反应特点 （1）地震作用越大房屋的抗震要求越高。 不同的设防烈度和场地上，同样结构所具有的实际抗震能力会有较大的差别。因此，对于不同设防烈度和场地的结构抗震要求应加以区别。,买惧聘惦资曰洗盯沧歇伸拂铲秸配歼左渡皆蹋是腑圣震西锅堂胚噬售宰汉工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,40,结构抗震等级,（2）结构的抗震能力主要取决于抗侧力构件的性能，主、次要抗侧力构件的抗震要求应有所区别。 例如：框架结构中的框架抗震要求应高于框架-抗震墙中的框架。框支墙结构的框架抗震要求更高。框架-剪力墙结构中的剪力墙抗震要求应高于剪力墙结构中剪力墙。 （3）房屋越高，地震反应越大，其抗震要求应越高。,捣获卞搜谊恋铅海巴羡门舟肯熙营畅儿浊通肖广缠湛迟奋人宪翔秽略株设工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,41,结构抗震等级,2. 钢筋混凝土结构的抗震等级 抗震规范根据设防烈度、结构类型和房屋高度等主要因素，将结构划分成4个抗震等级，见表5-3。,死草愁圾淑块迹甩蜡谈棉谎抖锭裙蔡辰嘿菏怕踞悉骸粮着淀才唬痹民蚀记工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,表5-3 丙类多层及高层现浇钢筋混凝土结构的抗震等级,琐刷惟宣擅与夜函霄吵垂泪岸柒粥水灸玖既闽劝封梦蛾焕茶惮蝗摹霸弄苞工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,43,关于确定结构抗震等级的说明,1. 表5-3中的抗震等级是按丙类建筑划分的。对于甲、乙、丁类建筑应先确定抗震构造措施所要求的设防烈度，再按表5-3确定抗震等级。 2. 部分框支抗震墙结构中，抗震墙加强部位以上的一般部位，应允许按抗震墙结构确定其抗震等级。 3. 建筑为类场地时，除6度外可按降低一度对应的抗震等级采取构造措施，但相应的计算要求不降低。 4. 接近或等于高度分界时，应结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级。 5. 框架-抗震墙结构中，当取基本振型计算地震作用时，如抗震墙底部承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的50%，则框架部分的抗震等级应按框架结构确定。,随老遇衙帘曲层酚查儡萨案厨呀励肯抖扮侧优免禁目眷型描堂界捅葵惨中工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,44,关于确定结构抗震等级的说明续,6. 裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级。主楼结构在裙房屋面及上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身结构确定抗震等级。 7. 当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同。地下二层以下（包括地下二层）的抗震等级可以降低，可按三级或更低等级。地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级。9度时应专门研究。,溪橡怂屡印钓铅涕扦您鳞想庸棒圾见惋渡判陈砖逾故哆论浚薄脖件质磷代工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,45,5.3 框架结构内力与位移计算,5.3.1 框架结构的水平地震作用计算 5.3.2 水平地震作用下框架内力的计算 5.3.3 竖向荷载下框架内力的计算 5.3.4 内力组合 5.3.5 框架结构位移验算,吮惰蛹龚债樟酮剖绰吝偶真锡丛胚杖昨哎黄委拷臭蹭链烈建邓琅谷昨封呕工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,46,5.3.1 框架结构的水平地震作用计算,1.水平地震作用的计算方法 （1）底部剪力法（注意适用范围） （2）振型分解反应谱法,敢绢逞躲腔环弗甩器础金河嫩旭狂邹雾室沮傣聚抿栋烦往竟朴置猴纪探煎工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,47,5.3.1 框架结构的水平地震作用计算,2.结构自振周期的计算 一般可采用顶点位移法计算框架结构的自振周期。公式如下： 式中：T 周期折减系数。当采用实砌填充墙时取T 0.60.7；当采用轻质或外挂墙板时取T 0.8。 uT假设以各楼层出的重力荷载Gi为水平荷载，按弹性方法求出主体结构顶部的位移（m）。,钾闷堪贴洗赦厩玖临堤娩吹壹阂惠甫艰谱岁兄谷旅痈榜曼豹否关潞农员莎工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,48,框架结构的计算简图,3.空间结构 框架结构是一个由横向框架和纵向框架组成的空间结构。,白控谊兽现抚虹稼磺部泉犹披辞哄师谓究胰邹寄稼莎藉著邢纯碰索掺使喀工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,49,平面计算单元,4.平面计算单元 为了简化，计算内力时可以忽略框架的空间作用，简化为若干个横向平面,框架和纵向平面框架来分别计算。,风荷载,风荷载,辕贱傀万烂岸虾涯赡驴瞻账翁生精哎追涛夷晋幅宠冀慈翅辜楔靛葛拂倦募工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,50,荷载或作用力,5.各榀平面框架承担的荷载或作用力 竖向荷载（恒载、活载）：根据荷载传递路径，分别由横向框架、纵向框架承担。 风荷载：每榀框架只承担计算单元范围内的风荷载值。 水平地震作用：每榀框架承担的水平力按各榀框架的侧向刚度分配。,近阂坡暮毕谍潮堤酱亦义滚袋骸啡桥陵览操义洱航寨嗓啼前疹邻土镭承弛工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,51,荷载传递（单向板）,早沤戊梨江聂鸣贮降煌亚纶眷茹泛赊暂砍攘货火须加惦可后纲涡击整枫浓工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,52,荷载传递（双向板）,框架梁,框架柱,民纂砰峻掌服沁豁薯借拌两殷葬靠特绘继萍官埠枕灵在拳荒筷插泪诌亦勤工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,53,计算简图,6.计算简图 在平面框架计算简图中，框架杆件用轴线表示。,素笋撅耗其随衍萤纸补笨感首搀贾推士达偿闺喻羞晨娱畜苏壤锹坎冯吓薄工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,54,计算简图,底层柱固定端取在基础顶面。 除底层外，各层高度取层高。 跨度按柱轴线位置确定。,竖向荷载和风荷载下的计算简图,风荷载 或 地震作用,基础顶面,旨残膜镑埠楷挠览嘶菜硬侠舞卖宜跋异遂浩洪议睦炙佯像聪假措逆捂黔操工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,55,计算简图,梁柱刚度确定 梁截面惯性矩计算，考虑现浇楼板作用： 一边有楼板：Ib=1.5I0 两边有楼板：Ib=2.0I0 I0按梁的矩形截面bh计算。 柱截面惯性矩计算： 按照柱子实际截面尺寸确定 Ic,呼轰亿郴凹仟怂炯折逮叫逗缩夹梢峰迢钵斧装晤茫埃触咎喧哀鸿听柄甲晌工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,56,计算简图,框架上的荷载有： 永久荷载、可变荷载、风荷载、地震作用； 按照前面所述荷载传递方式计算确定：荷载分布形式和荷载数值； 永久荷载和可变荷载分开计算； 先计算荷载标准值，然后计算框架内力标准值，最后内力组合时再考虑荷载分项系数得内力组合设计值。,瞅筷考稠声寡爱恨瞎挡谭梯式镜菠也贰债衫狮尽建焰椭团钉了务剁胆镇拓工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,57,5.3.2 水平荷载下框架内力计算,1.计算机分析方法：采用计算机程序计算。 (1)中国建筑科学研究院研制的程序PK和PM、 TBSA等可用于计算多高层建筑结构。 (2)由美国加州大学伯克利分校土木系E. L. Wilson教授等研制的ETABS和Super-ETABS，是计算三维高层建筑结构的专用程序。,菠舰斧疤圈秀在绪齐冕语玩龚罪钢敌烘半厘沮锯僚骚赵沾漠睛谭回檄诞氦工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,58,计算机程序简介续,(3)大型结构分析程序系统SAP(如SAP2000)，堪称世界最有影响的著名程序之一。 由美国加州大学伯克利分校土木系E. L. Wilson教授等研制。程序的主要功能：二维和三维桁架、网架结构分析；二维和三维框架结构分析；平面应力和平面应变问题分析；弹性力学空间问题分析；板壳应力分析；结构的静力和动力分析等。,跃帘娶酿留急柯窗瞪政猖档伴庙盏露僚驴砷征诉滔陀样泌般饭左返讹拟哟工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,59,用D值法计算框架内力的步骤,2.手算方法： 采用反弯点法（用于初步设计估算） D值法（改进的反弯点法，精度较好） 3.用D值法计算水平荷载下框架内力的步骤 (1)计算各层柱的侧移刚度D 计算柱子的线刚度：,扩汀雨怕芒慌卉梦照祭歌辈烙登全俐涡齿巷变齿贡肿稍瓦愈恐宗苍锹涩兔工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,60,用D值法计算框架内力的步骤续,计算第i层第j根柱子的侧移刚度： 其中：h为层高；为修正系数，查表5.4（P.106）。,一般层,底层,梁的线刚度,冉申骑霜馁褐硼革迂竖杆瘸氖聘光产择七烛遵阻灵既吹借娄码弹松含菏翼工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,61,用D值法计算框架内力的步骤续,(2) 计算各根柱所分配的剪力 已知第i层层间地震剪力：Vi 计算第i层第j根柱子的剪力： 其中， 表示第i层所有柱子侧移刚度之和。,偶枢徽尧氰秩梆萤铰晕耿毛糖仔闰捎哲梗蜕砧铀骡墟讹挪霄拿茄险煮抢厘工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,62,用D值法计算框架内力的步骤续,(3)确定柱子反弯点高度y 柱子的反弯点高度： y=(y0+y1+y2+y3)h (5-9) y0 标准反弯点高度比，查表5.5； 根据框架总层数m、柱所在层n和平均线刚度比 查表5.5（见P.107）。,瓷履锐锦蜡顷旗稽函灼冲白卞共娄吩卞悄洪贯阳寐戊政湖壬浸膳吏襟莎撩工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,63,修正系数：y1 、y2 、y3,K1+K2<K3+K4,K1+K2K3+K4,上下层梁刚度不同的修正系数 y1，查表5.6（注意正负号）。,上、下层层高与本层层高不同的修正系数y2 和y3查表5.7。,芝物各涛跃瞥惯懈隙酝羚袱吵帜谅扁连垮鲍狭画膜了电敞城裹缘唁停湛敝工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,64,用D值法计算框架内力的步骤续,(4)计算柱端弯矩Mc 柱子上端弯矩： 柱子上端弯矩：,h-y,y,h,后同花高轮方拱溶驳济狠峦钒涌剧历躇显挞摸尤洲馅纵传皱边价拦斋阁尖工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,65,用D值法计算框架内力的步骤续,(5)计算梁端弯矩Mb 由节点平衡条件得：,抖附喀预徒蔑隧俗烦父线丈莎凳趁稀锤谜类互辐奏吠召屏寓圣韵魂识酝漳工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,66,用D值法计算框架内力的步骤续,(6)计算梁端剪力Vb (7)计算柱子的轴力N 柱子轴力为各层梁端剪力的代数和： N=Vbi,边柱,中柱,奈淌籍堆园拆舜拱赣渔陵晶浸很唉典棕封蜗簧非次爪些判澳却真递纯釉娘工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,67,用D值法计算框架内力的步骤续,(8)画出水平荷载下框架的内力图 弯矩图 轴力图 剪力图,崩姚霸厘菏疲黍澈栋承茶措颂篇窥跑院赁歌昌澈疮肾彻祁朵痢匣抚菊准浇工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,68,5.3.3 竖向荷载下框架内力的计算,1.计算方法 （1）分层法 按本层梁和上下柱组成的计算单元，将整个框架分成若干个开口框架； 然后按弯矩分配法计算各单元框架； 最后再将柱端弯矩叠加，形成整体框架的弯矩图。,曾磁廊睬倡狸甥蛾烤耪蓄扶冒廉垦瓣枕衡厢旬午壤恰晒载哆详抹偷怨昨白工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,69,竖向荷载下框架内力的计算续,（2）弯矩二次分配法 计算各节点分配系数和固端弯矩； 对各节点的不平衡弯矩进行第一次分配，并向远端传递（系数为1/2）； 再将因传递弯矩而产生的不平衡弯矩进行第二次分配，整个计算过程即告结束，画出弯矩图。,篡杨趟邹门膝格嘉陌鸽搅隘急种献叼庭裹额盘韧放咨音郧皖说硅柔挠娜怎工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,70,竖向荷载下框架内力的计算续,2.分层法计算步骤 (1)逐层取出开口框架计算简图,郭集衫解辱夫钝恶沪誓芽堆型咎肌直苹丹典褐偿给懊渠妮故斡馋想蒋最口工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,71,竖向荷载下框架内力的计算续,(2)计算出梁、柱的线刚度或相对线刚度。 对柱线刚度作出调整： 底层柱线刚度不变，传递系数为1/2； 其余层柱线刚度乘以系数0.9，传递系数为1/3。,息俭颅套溪浑吹盟勇者我溃阜沽精谴守怠蹭排者蛇够献霍慧凿一群识用膏工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,72,竖向荷载下框架内力的计算续,(3)用弯矩分配法计算各开口框架弯矩。 (4)把计算结果桉节点一一对应迭加，即得整个框架弯矩。 (5)如果节点不平衡弯矩值较大，可重新分配一次，但不再传递。,抹涤诚刊颜酮诣嚣赁参腰基婉侩布谜曼动豆碾矛下足鲤娩隙煎延媳械迟秤工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,73,弯矩二次分配法计算步骤,3.弯矩二次分配法计算步骤 (1)根据各杆件的线刚度计算各节点杆端弯矩分配系数； (2)计算竖向荷载下各跨梁的固端弯矩； (3)对各节点不平衡弯矩进行第一次分配； (4)将所有杆端的分配弯矩向远端传递，传递系数1/2； (5)对因传递弯矩而产生的不平衡弯矩进行第二次分配； (6)将杆端的固端弯矩、分配弯矩和传递弯矩相加得最终杆端弯矩。 （下面举例）,脖术擒喜豆揍辐铸抡祭墓瑰帝军禄缩胺混承桂召偿瞳津疙卧昏膘征吸红万工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,74,竖向荷载下框架的内力计算,弯矩二次分配法举例,譬所砂愈继旷烦祝幌屋漠裙赶冶秃黔掖棉榔攻枕癸井儒真涕暴饺檬彤讳弗工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,75,竖向荷载下框架计算简图,采用弯矩二次分配法计算图示框架的弯矩图。 图中i为杆件相对线刚度：,i=1.0,i=1.0,i=1.0,i=1.0,i=1.242,i=1.242,庸包炭润恒蹄蚤缨耶埂旗酬姚伏施蔚炔摘崔摆殿睦寇你培寒贸猫贩催盾覆工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,76,杆端转动刚度和弯矩传递系数,杆端的转动刚度： 远端固定：S=4i ；传递系数C=0.5 远端滑动：S=i ； 传递系数C=1 远端铰支：S=3i ；传递系数C=0 远端自由：S=0,障冲徐盏第渔荤婪盘窿雄腿舔泽坡孪瓤矿抨渔苔膀兼仙羊瘁返究吾胞缨书工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,77,计算各节点的杆端弯矩分配系数,设杆端近端为A，远端为j 杆端分配系数为： 汇交于A节点的各杆转动刚度之和。 SAj 汇交于A节点的Aj杆的A端转动刚度。,的袋疽涕倾虹锐袋澄贬龟记支瘩硒肄糠跳身辰读次遮迢钎悠饼琶层盎鲤宗工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,78,计算各杆固端弯矩,均布荷载下的固端弯矩（顺时针为正）： 两端固定： 一端固定另一端滑动支座：,眼久蛋焦梨孽暑铝匠哄碧汕塘吟徐泳教煽郝吻疼缀螺烁灌盏呛扰柞孰记纶工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,79,计算图形,利用对称性，取半个框架计算，计算图形如图。,汛糯翻除榴叭吕枝少爽亦通夜浇听醇赌粮澄搏曲箱翰赞字碘涂捅峦诀想凰工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,80,固端弯矩和分配系数标注到图上,120.6,固端弯矩,五供糟职抛坯英羞结华哑起晒羡弹茧世忠疹图升动项惶殊偏貌攘肚螺樟蹦工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,81,将节点不平衡弯矩进行第一次分配,78.5,-98.4,红框内是第一次分配的弯矩,不平衡弯矩,-120.6,96.2,120.6,虹赫奔桃铡埋骨岔捉稚浅嘉疼居精炯针婴棋烂芝肺嚏磋据授举惜灵讶圆额工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,82,将分配后的弯矩向远端传递,将传递来的弯矩写在线下面,柱下端,柱下端,刹允蘑狗在掠绊吸内蜂羚粤钻庆札岭恿岩燕估廊惕倒臂榜跃浊眶赫玲郎谨工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,83,进行第二次分配,-3.5,蓝框内是第二次分配的弯矩,23.7,-13.1,11.8,不平衡弯矩,多舌指碉抉迹卑告宵膝铂纤助汉拐渣酬翘让疏泰之绰血姐运杉谣映挞醉庆工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,84,最后，计算杆端弯矩,红框内是杆端最终弯矩值,樟展歧登激烬遁节疮找商诫赵魄受像茂戈乐咆葡第煮痈要宇乍锻爱剑蜂歪工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,85,整个计算图,计算完毕，画出弯矩图，整个框架弯矩图见下页,和芒猎吩壤之戒薛士耪旺杖租魏剐礼嗡轿狂欣月肛础祷己抉凡站脓扁西极工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,86,竖向荷载下的框架弯矩图 (kNm),摘矿韭隧拇誓屠箭俏贮墩手盲湛熏讫博省裙扎怯近胖频违椿掷置令坷缆酌工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,87,竖向荷载下框架内力的计算续,4. 梁端的弯矩调幅 由于钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性能，在竖向荷载作用下可以考虑适当降低梁端弯矩，即进行弯矩调幅。调幅系数 如下： (1)现浇框架结构： =0.8-0.9 (2)装配整体式框架： =0.7-0.8 竖向荷载下的弯矩先调幅，再与其它荷载下的弯矩组合。,蛇睫式究恰扣糕兵娩脐盎变导顷幼欧批津辊攀书铁掷跺纤毅洗久哨琶特窿工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,88,竖向荷载下框架内力的计算续,调幅后跨中弯矩为： 梁端弯矩调幅后，跨中弯矩应相应增加，并且调幅后的跨中弯矩不应小于简支情况下跨中弯矩的50%。,铆埠颈酥冬锤屁坞雕浊填铝躯观勘台姐马呼沮位胚超险彦阁洽贿隋饲乍服工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,89,活荷载的不利布置,5. 关于活荷载的不利布置 (1)逐跨布置法 将活荷载逐层逐跨单独作用在结构上，分别计算结构内力，在对控制截面叠加出最不利内力。 例如：图示三跨四层框架。,溃则鳃墓媚松魂禾哆陷逐镁另翟跟梳吃害根拄耕看金旷碌够辉痹刨岭旋灿工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,90,活荷载的不利布置,图示三跨四层框架。 有12种布置下的框架内力计算，然后还要对控制截面进行内力叠加组合，从中找出最不利内力。 可见，计算工作量巨大。,烃芥牟憾条窿录自炼昌膛坑你刨陌捕责昧妮炕症桥触掣神矩渊锌琼鬼蔬逃工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,91,活荷载的不利布置,(2)最不利位置法 对每一控制截面由影响线确定最不利荷载布置，然后进行内力计算。 图示为荷载下的框架杆件变形曲线，圆点表示受拉一侧。,汛驰宪畴谊扁小捞然州型碱卑歪乐杉护契滞漫现同爆呢胯纺台土雍芹优净工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,92,活荷载的不利布置,A2B2梁跨中最不利正弯矩,A2B2梁的B2端最不利负弯矩,B2C2梁的B2端最不利负弯矩,舵篱裂寞邀叶统霄莎晦扛堑坏搬宇磁匪纸嚏厄梗佩感肉冕宙充增挡玫念骸工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,93,活荷载的不利布置,(3)满跨布置 当活荷载不很大(5kN/m2)时，可以按满跨布置。 当活荷载按满跨布置时，支座弯矩接近最不利布置值；但跨中弯矩偏小，为了安全，可将跨中弯矩乘以1.1-1.2的增大系数。,椅被雇孵灼懒恬半染烦颐晃痞兑壶救斡渝驴拢莽瓦荚芳丰瘸扫滴吩捅歼骚工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,94,5.3.4 框架的内力组合,1.控制截面 (1)梁：两端截面及跨中截面。 (2)柱：原则上选择每层柱的上、下端作为控制截面。 层数不多时，整根柱配筋相同。 层数较多时，分段配筋。,昌潜缀蓟驯剃邵丁因阶集厢颗坯腔田拎蔷症减坷咎久抑垮际讥亡个县团苏工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,95, 5.3.4 框架的内力组合续,2.内力组合（组合内力设计值） （1）1.2恒+1.4活 可变荷载控制的组合 （2）1.35恒+0.71.4活 永久荷载控制的组合 （3）1.2（恒+0.5活）+1.3震 有地震作用的组合 组合时采用表格计算。 恒恒载下的内力标准值 活活载下的内力标准值,买禁瘪憋剖庚芯迹劈朋趾呐蔗触逛洱孰跋磅乓宋域验呆情碴鸯炔菌崩威蕊工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,96, 5.3.4