14.3框架結構構件設計第4章多層框架結構4.1多層框架結構的種類及布置4.2多層框架內力和側移的近似分析4.4多層房屋根底設計?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興24.1.1多層框架結構的種類4.1多層框架結構的種類及布置按所用材料混凝土框架鋼框架組合框架梁組合形式內置型鋼，稱型鋼混凝土鋼梁＋混凝土翼板柱組合形式內置型鋼鋼管內澆注混凝土?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興3框架結構4.1種類與布置4.1.1種類按節(jié)點連接方式鉸接〔排架結構〕剛接〔剛架結構〕灌縫預埋鋼板(a)砼框架鉸接節(jié)點(b)砼框架剛接節(jié)點111—1高強螺栓連接角鋼(c)鋼框架鉸接節(jié)點T形連接件加勁肋(d)鋼框架剛接節(jié)點混凝土框架按施工方法現(xiàn)澆裝配式裝配整體式?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興4疊合梁焊接焊接后加負筋預制柱帶榫頭預制柱疊合梁箍筋后加箍筋后澆砼現(xiàn)澆柱疊合梁鋼模板疊合梁帶空腔預制柱構架式支承加強筋混凝土裝配整體式框架?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興54.1.2框架結構布置框架結構4.1種類與布置4.1.1種類4.1.2布置一、柱網布置原那么：滿足建筑功能要求；結構受力合理；方便施工。工作區(qū)交通區(qū)工作區(qū)內廊式等跨式?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興6框架結構4.1種類與布置4.1.1種類4.1.2布置客房與衛(wèi)生間客房與衛(wèi)生間走道客房客房走道與衛(wèi)生間二、承重框架布置對于多層房屋，豎向荷載是主要荷載，如何承受豎向荷載是結構布置時重點考慮的問題。根據重力荷載的傳遞路徑，框架結構有橫向框架承重，縱向框架承重和縱橫向框架混合承重等三種布置方案。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興7框架結構4.1種類與布置4.1.1種類4.1.2布置縱向框架梁橫向連系梁次梁(b)縱向框架承重縱向連系梁橫向框架梁次梁(a)橫向框架承重縱向框架梁橫向框架梁次梁(c)縱橫向框架承重縱向布置連系梁；橫向抗側剛度大；有利采光和通風。橫向布置連系梁；橫向抗側剛度??；有利獲得較高凈空。兩個方向均有較好的抗側剛度。承重框架的布置與樓蓋的布置方案密切相關。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興8三、框架的規(guī)那么性平面不規(guī)那么框架(a)缺柱(b)缺梁(c)凹凸(a)抽梁(b)抽柱(c)內收(d)外挑(e)錯層豎向不規(guī)則框架?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興94.1.3框架構件選型與截面尺寸估算一、框架柱選型混凝土框架柱常用矩形或正方形，有時因建筑要求做成圓形或八角形；在多層住宅中不希望柱突出墻面，用T形、十字形等異型柱；鋼框架柱最常用的截面有H形和箱形；當要求柱有很大的側向剛度時，可以采用格構式柱；型鋼混凝土柱外形常用矩形，內置型鋼常用的截面有H形、十字形、箱形、圓形等實腹式型鋼以及由角鋼或槽鋼組成的格構式型鋼?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興10框架結構4.1種類與布置4.1.1種類4.1.2布置4.1.3選型二、框架梁選型混凝土框架梁常用的是矩形；在現(xiàn)澆混凝土樓蓋中框架梁呈T形或倒L形；在裝配式樓蓋中框架梁設計成十字形或花籃形；預制板預制板花籃形十字形鋼框架梁最常用截面是H形或工字形，邊梁或較小的梁也有采用槽形；當存在較大扭矩時，箱形截面較為適宜；型鋼混凝土梁內置型鋼常用實腹式H形型鋼以及由角鋼組成的空腹式型鋼。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興11混凝土梁框架結構4.1種類與布置4.1.1種類4.1.2布置4.1.3選型三、構件截面尺寸估算一般情況下，截面高度hb可以取跨度的1/12~1/8；截面寬度bb可以取截面高度的1/3~1/2，且不宜小于200mm。也可根據豎向荷載來確定。首先取Mmax=(0.6-0.8)M0、Vmax=V0，然后驗算以下條件：Mmax≤αsfcbh02Vmax≤0.235fcbh0

s對于一級抗震等級取0.22；對二、三級抗震等級取0.29。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興12混凝土柱bc可近似取層高1/18~1/12，hc=(1~2)bc；首先根據負荷面積，估算柱在豎向荷載下的軸力Nc〔可近似取荷載根本組合值12kN/m2~18kN/m2〕；然后取N=(1.2~1.4)Nc，按N=Acfc+ρAcfy〔ρ為配筋率，可取1%〕估算截面面積；對于抗震設防區(qū)，柱的截面面積一般由軸壓比限值控制。對于抗震等級為一、三、三、四級的框架，軸壓比限值分別為0.65、0.75、0.85和0.9，即要求〔抗震等級四級〕〔抗震等級二級〕〔抗震等級一級〕〔抗震等級三級〕?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興13鋼柱估算軸力，乘以1.2~1.3倍按軸心受壓構件估算截面尺寸。①定計算長度、假定長細比λ(60~100)；②計算回轉半徑：ix=lox/λ，iy=loy/λ;③根據近似關系:ix=α1h，iy=α2b

確定截面輪廓高度和寬度；框架結構4.1種類與布置4.1.1種類4.1.2布置4.1.3選型鋼梁鋼梁截面尺寸估算方法可參考第2章。④根據鋼材類別、截面類別和λ查表得穩(wěn)定系數

；

⑤由公式A=N/f

確定截面積A；⑥由A、b、h選擇截面尺寸。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興14(l1+l2)/2橫向框架計算單元(l3+l4)/2縱向框架計算單元4.2.1框架分析模型一、計算單元對于兩個方向正交的多層框架結構，縱橫向可以分別計算；4.2

多層框架結構內力與側移的近似分析l1l2l3l4當結構均勻、荷載均勻時，可以取圖示陰影局部的面積作為縱、橫向的計算單元。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興15二、計算簡圖結構形式柱固接于根底頂面；梁、柱節(jié)點分鉸接和剛接兩種。軸線尺寸跨度：等截面柱，截面形心線；變截面柱，較小局部截面形心。層高：橫梁形心線〔也可取樓板頂面〕截面特征鋼柱、砼柱：EI=EI0；型鋼砼柱：取型鋼和砼抗彎剛度之和梁：考慮樓板的作用。l1l2l3h1h2h3h4框架結構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興16三、荷載豎向荷載永久荷載樓面可變荷載水平荷載風荷載地震作用樓面荷載對于雙向板，短跨方向梁承受三角形分布荷載，長跨方向梁承受梯形分布荷載；對于單向板僅短跨方向的梁承受均布荷載；如果存在次梁，框架梁承受次梁傳來的集中荷載。水平荷載等效為節(jié)點荷載種類?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興17ijklmn4.2.2豎向荷載下的多層剛架的分層法MiMj1/21/2MikMjlMljMki一、根本假定剛架沒有側移；每一層剛架梁上的豎向荷載只對本層梁及與本層梁相連的剛架柱產生彎矩和剪力，忽略對其它各層梁、柱的影響。二、簡化計算模型0.9i0.9i0.9i0.9i0.9i0.9i0.9i0.9i剛度系數：傳遞系數：兩端固支一端固支一端鉸支一端固支一端彈性抗轉iiiiiiii?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興18多層剛架在各層豎向荷載同時作用下的內力，可以分解為一系列開口剛架進行計算。除底層柱子外，其余各層柱的線剛度乘以0.9的折減系數，彎矩傳遞系數取為1/3?？蚣芙Y構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興19三、計算方法用彎矩分配法計算各開口剛架的內力；開口剛架梁的內力即為原剛架相應層的內力；原剛架柱的內力需將相鄰兩個開口剛架中相同柱號的內力疊加；內力疊加后對于不平衡彎矩較大的節(jié)點，可再作一次分配，但不傳遞。梁、柱彎矩框架結構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興20梁剪力框架結構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法lMbrMblVblVbrq?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興21假定梁與柱鉸接，于是柱軸力等于簡支梁的支座反力。柱軸力框架結構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法柱負荷范圍?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興224.2.3水平荷載下多層剛架的反彎點法MABMBA反彎點假定：剛架梁的線剛度相對剛架柱的線剛度為無限大。那么在忽略柱子軸向變形的情況下，節(jié)點的轉角為零。根據轉角位移方程：桿件中點的彎矩為零，稱為反彎點。在工程設計中，底層柱的反彎點取為距根底頂面2/3柱高處；其余各層柱的反彎點取為柱高的中點。一、簡化分析模型框架結構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法ABABhΔuAB?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興23二、計算方法FnFjVj1VjkVjm將剛架在某一層的反彎點處切開根據幾何條件〔忽略梁軸向變形〕求柱剪力根據平衡條件，有框架結構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法FnFjF1Vj1VjkVjm?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興24對于j層第k柱，其層間側移為Δujk

，相應的剪力可表示為物理條件根據平衡條件、幾何條件和物理條件，可求得ηjk為j層k柱的剪力分配系數；為水平荷載在j層產生的層間剪力。Vjk=Djk×Δujk當桿件兩端沒有轉角，桿件內的剪力為：，抗側剛度Ｄ＝12ic/h2?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興25逐層取脫離體，利用上式求得各柱剪力后，根據各層反彎點位置，可以求出柱上、下端的彎矩底層柱：Vj1VjkVjmVj1hj/2Vj1hj/2Vjkhj/2Vjkhj/2Vjmhj/2Vjmhj/2其余層柱：求柱端彎矩框架結構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興26MctMcbMbrMbl求梁端彎矩求梁端剪力框架結構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法lVbMbrMblVb?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興27三、計算步驟在各層反彎點處切開柱反彎點處的剪力剪力分配柱端彎矩梁端彎矩利用節(jié)點力矩平衡條件梁端剪力柱軸力節(jié)點豎向力平衡條件VlbnVrbnNnkNnkNn-1,kVlb,n-1Vrb,n-1求柱軸力從上到下利用節(jié)點豎向力平衡條件。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興284.2.4水平荷載下多層剛架的修正反彎點法(Ｄ值法)

對于兩端同時存在轉角位移和相對線位移的桿件，其轉角位移方程為：

在反彎點法中，各層柱的反彎點位置是一個定值，各柱的抗側剛度只與柱本身有關。可見反彎點位置與θ

A

、θB

有關；同樣，柱的抗側剛度也與θA

θ

B

有關?？蚣芙Y構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法4.2.4D值法?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興29一、修正抗側剛度柱AB兩端節(jié)點及上下、左右相鄰節(jié)點的轉角全等于θ；柱AB及與其上下相鄰柱的弦轉角均為φ

=Δuj/hj；柱AB及與其上下相鄰柱的線剛度均為ic。假定ΔujφθθθθθθθθBACDEFGHicicici1i2i3i4hjABCDEFGHhji1i2i3i4ic?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興30其中：θ

與φ的關系ΔujφABCDEFGHhjθθθθθθθθ?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興31柱AB剪力：柱AB抗側剛度：

α反映了梁柱線剛度比對柱抗側剛度的影響，它是小于1的一個系數。當K→∞

時，α→1，即為反彎點法采用的抗側剛度?？蚣芙Y構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法4.2.4D值法?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興32二、修正反彎點高度作如下假定：同層各節(jié)點的轉角相等→橫梁反彎點在跨中橫梁中點無豎向位移各柱的反彎點高度與該柱上下端的轉角比值有關。影響轉角的因素有：總層數、柱子所在層、梁柱線剛度比及上下層層高變化。橫梁跨中簡化為可動鉸支座?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興33梁柱線剛度比及層數、層次對反彎點高度的影響

假定梁的線剛度、柱的線剛度和層高沿框架高度不變，按圖示計算簡圖可求出各層柱的反彎點高度y0h

，稱為標準反彎點高度。上下層梁線剛度比對反彎點的影響

當某層柱的上下橫梁剛度不同時，反彎點不同于標準反彎點，修正值用y1h表示。ichicicicichhhhy0hi2i2i2i2i2ichicicicichhhh(y0+y1)hi2i2i2i4i4?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興34層高變化對反彎點高度的影響

上層層高變化，反彎點高度的變化值用y2h表示；下層層高變化，反彎點高度的變化值用y3h表示。頂層柱沒有y2h修正值；底層柱沒有y3h修正值。經過各項修正后，柱反彎點高度：yh=(y0+y1+y2+y3)hici2hi2i2i2icicicichhα2hi2α2h(y0+y2)hici2hi2i2i2icicicicα3hhhi2α3h(y0

+y3)h?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興354.2.5剛架結構側移的近似計算及限值Δu1Δuj剛架結構水平荷載下的側移由兩局部組成：梁柱彎曲變形引起的側移和柱軸向變形引起的側移?？蚣芙Y構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法4.2.4D值法4.2.5側移計算uN?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興36一、梁柱彎曲變形引起的側移頂點側移：層間側移：框架結構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法4.2.4D值法4.2.5側移計算二、柱軸向變形引起的側移?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興37水平荷載作用下，外側柱子的軸力大，內側柱子的軸力小。為簡化，忽略內柱的軸力。BHzBHz框架結構4.1種類與布置4.2.1分析模型4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法4.2.4D值法4.2.5側移計算?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興38近似取外側柱軸力：單位力作用下H-zNzNzBHz1y-zNzNzBHzydy水平外荷載作用下?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興39V0是水平外荷載在框架底面產生的總剪力。對于高度不大于50m或高寬比H/B≤4的混凝土剛架辦公樓，柱軸向變形引起的頂點位移約占5%~11%。剛架結構除了要保證梁的撓度不超過規(guī)定值外，尚應驗算結構的側向位移。結構側向位移的驗算包括層間位移和頂點位移，要求分別滿足：三、側移的限值(4-2-14)?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興404.2.6框架分析模型討論框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法4.2.4D值法4.2.5側移計算4.2.6模型討論二、復式框架一、框架側移特性三、框架結構的二階效應——幾何非線性二階效應含義

作用在結構上的重力或構件中的軸壓力在變形后的結構或構件中引起的附加內力和附加變形。二階效應包括受壓構件的撓曲效應〔P-δ效應〕和重力二階效應〔P-Δ效應〕ePP-δ效應δPe?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興41水平荷載下結構產生側移Δ

，將使重力荷載P產生附加內力和變形，這種現(xiàn)象稱為P—Δ效應。PPPPP-δ效應在構件設計時考慮；P—Δ效應在結構分析時考慮?？蚣芙Y構4.1種類與布置4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法4.2.4D值法4.2.5側移計算4.2.6模型討論ΔPP線性分析一階分析非線性分析二階分析?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興42剪切型(節(jié)點轉角為0)結構P—Δ效應的近似計算方法設某層層間剪力為V0、側向剛度為D，那么一階層間位移Δ0=V0/D；V0V0M0M0=V0hj/2Δ0hjM0+NΔ0/2V0V0Δ0NNM0+NΔ0/2柱軸力N由此側移引起的附加柱端力矩:NΔ0/2其等效附加層間剪力:

V1=NΔ0/hjΔ0+Δ1V0+V1M0+NΔ0/2M0+NΔ0/2V0+V1由此新增的層間位移:Δ1=V1/D=Δ0N/

(Dhj)?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興43如此迭代下去，最終的層間位移可以表示為以下無窮級數之和：柱軸力N在此新增層間位移下的柱端附加力矩為NΔ1/2，由此新增的層間位移Δ2=NΔ1/

(Dhj)=Δ0N2/

(Dhj)2；框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法4.2.4D值法4.2.5側移計算4.2.6模型討論

當N/

(Dhj)<1時，上式收斂于：側移增大系數：Δ1=V1/D=Δ0N/

(Dhj)(4.2.16)?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興44鋼框架結構的近似彈性二階分析方法借助一階分析方法，通過側移、彎矩增大系數，考慮二階效應。MⅡ=MⅠb+α2jMⅠs(4.2.17a)

(4.2.17b)MIb——按無側移框架用一階彈性分析方法求得的桿端彎矩；MIs——水平荷載作用下用一階彈性分析方法求得的桿端彎矩；ΔuⅡ=α2jΔujΔuj——水平荷載作用下用一階彈性分析方法求得的層間側移;框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法4.2.4D值法4.2.5側移計算4.2.6模型討論α2j——考慮二階效應第j層各桿件的側移、彎矩增大系數。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興45ΔuJH'nH'jFn+HnFj+HjqnqjH'nH'jhjhnFn+HnFj+Hjqnqj框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法4.2.4D值法4.2.5側移計算4.2.6模型討論Hj——考慮缺陷影響的假想水平力Qj——第J層的總重力荷載設計值；αy——鋼材強度影響系數。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興46混凝土框架結構的近似彈性二階分析方法對未考慮P-Δ效應的一階彈性分析所得的柱、梁端彎矩以及層間位移乘以增大系數ηs式中：Ms——引起結構側移的荷載所產生的一階彈性分析桿端彎矩值；Mns——不引起結構側移荷載產生的一階彈性分析桿端彎矩值；Δ1——一階彈性分析的層間位移。D——所計算樓層的側向剛度；N——所計算樓層各柱軸力之和，N=ΣNi(4.2.18a)(4.2.18b)(4.2.18c)?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興47鋼和混凝土框架結構增大系數的比較框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.2.2分層法4.2.3反彎點法4.2.4D值法4.2.5側移計算4.2.6模型討論?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興48在層高范圍內，框架柱是等截面的，每個截面具有相同的抗力；框架柱的彎矩、軸力沿柱高線性變化〔層高范圍內剪力相等〕，因而上、下端截面為控制截面。4.3.1設計內力4.3多層框架結構構件設計一、控制截面框架梁兩端的剪力和負彎矩最大，跨中正彎矩最大，因而控制截面有三個：左右端截面和跨中截面。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興49ABC1當豎向可變荷載作用下的內力采用分層法計算時，對于梁只需考慮本層可變荷載的最不利布置；對于柱只需考慮相鄰上下層的可變荷載最不利布置；對于柱最大軸力，可根據負荷范圍計算。二、豎向可變荷載的最不利布置利用影響線可確定豎向活荷載的最不利作用位置。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興50內力分析得到的梁端彎矩、剪力是指軸線處的，設計時可取梁端柱邊的彎矩和剪力：三、設計內力的修正b(4.3.1)框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興51四、梁端彎矩調幅當梁端截面首先出現(xiàn)塑性時，將發(fā)生內力重分布；另外，對于裝配式框架和裝配整體式框架，節(jié)點并非完全剛性。為了方便施工，可對豎向荷載下的梁端彎矩進行調幅。調幅系數β

可?。含F(xiàn)澆框架0.8~0.9；裝配整體式框架0.7~0.8?？蚣芙Y構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計五、內力組合框架柱屬偏心受力構件，其最不利內力組合與單層排架柱相同。框架梁屬受彎構件，最不利內力組合有：梁端截面的最大彎矩及最大剪力；梁跨中截面的最大彎矩。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興521.2×永久載標準值+1.4×樓面可變載標準值+1.4×風載組合值1.2×重力荷載標準值+1.3×地震作用標準值對抗震設防區(qū)尚需考慮地震作用效應組合六、荷載組合1.2×永久載標準值+1.4風載標準值+1.4×樓面可變載組合值可變荷載控制永久荷載控制框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計1.35永久載標準值+1.4×風載組合值+1.4×樓面可變載組合值?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興53一、框架梁、柱框架梁截面計算內容包括：承載能力極限狀態(tài)的正截面受彎承載力計算和斜截面承載力計算；正常使用極限狀態(tài)的裂縫寬度和撓度驗算。4.3.2混凝土構件設計框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件框架柱截面計算內容包括：承載能力極限狀態(tài)的正截面承載力計算和斜截面承載力計算；正常使用極限狀態(tài)的裂縫寬度。框架柱的斜截面承載力按下式計算：(4.3.4)λ——計算截面的剪跨比，當反彎點在層高范圍內時可以取λ=Hn/(2h0)，其中Hn為柱凈高；1

λ

3。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興54框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件框架柱正截面承載力計算滿足以下情況時，可不考慮撓曲二階效應(P-δ效應):

長細比滿足：lc——構件的計算長度，取偏心受壓構件相應主軸方向上下支撐點之間的距離。設計軸壓比不大于0.9

yyxl0NM2M1VEIcM2——絕對值較大端的桿端彎矩，M1——絕對值較小端的桿端彎矩，反向彎曲時取負。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興55考慮撓曲二階效應后控制截面彎矩設計值：

構件端截面偏心距調節(jié)系數:其中:≥0.7彎矩增大系數:截面曲率修正系數:≤1.0ea——附加偏心距，取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30兩者中的較大值。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興56框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件正截面承載力計算公式：

?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興57框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件二、框架節(jié)點對于非抗震設防區(qū)，節(jié)點承載力可通過構造措施來保證。一般要求節(jié)點混凝土強度：對于現(xiàn)澆框架與柱相同；對于裝配整體式框架比預制構件高一級；節(jié)點內水平箍筋：一般情況同柱：如縱筋搭接頭位于節(jié)點內應符合搭接范圍內的箍筋設置要求；節(jié)點截面尺寸：一般情況與柱相同：對于頂層邊節(jié)點，梁的截面尺寸應滿足：

0.35

cfcbbh0≥Asfy

(4.3.5)?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興58ll1≥6lllls≤100(受拉)或200(受壓)≥la≥lab/2≥12d≥la≥12d≥lab/2≥12d≥la≥12d柱縱筋在節(jié)點區(qū)的錨固?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興59梁縱筋在節(jié)點區(qū)的錨固≥la≥0.4lab15d≥la≥5d≥la≥0.4lab15d上部鋼筋錨固框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興60（少于35%的柱外側縱筋）≥1.5lab≥8d≥1.7lab梁上部縱筋與柱外側縱筋在頂層邊節(jié)點的搭接≥la≥la≥la≥0.4lab≥15d≥la≥0.4lab≥15d下部鋼筋錨固柱外側縱筋?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興614.3.3鋼構件設計一、框架梁、柱框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件4.3.3鋼構件當多層框架采用混凝土樓板并與鋼梁有可靠連接時，可不考慮軸力的影響，按受彎構件設計鋼梁；框架梁進行承載能力極限狀態(tài)的強度計算、局部穩(wěn)定計算和正常使用極限狀態(tài)的撓度驗算?？蚣苤磯簭潣嫾?，進行承載能力極限狀態(tài)的強度計算、整體穩(wěn)定計算、局部穩(wěn)定計算；?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興62當采用二階彈性分析方法，且在每層柱節(jié)點加上假想水平力時，框架柱的計算長度系數取1.0。強支撐框架按無側移框架的附表C.3.1確定純框架按一階彈性分析方法時，按有側移框架的附表C.3.2確定支撐框架弱支撐框架按下式確定φ

φ=φ0+(φ1-φ0)Sb/[3(1.2ΣNbj-ΣN0j)]

φ1、φ0分別為按有側移框架和無側移框架計算柱算得的軸壓桿穩(wěn)定系數。(4.3.7)框架柱計算長度與框架類型和內力分析方法有關：?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興63二、框架節(jié)點框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件4.3.3鋼構件框架結構梁與柱剛性連接時，需要進行連接部位在彎矩和剪力作用下的承載力、節(jié)點域抗剪強度和局部穩(wěn)定計算以及梁上下翼緣標高處柱水平加勁肋或隔板的厚度驗算。梁、柱連接部位的承載力計算有精確法和近似法兩種：精確法計算時，梁翼緣連接承擔局部梁端彎矩；梁腹板連接承擔全部梁端剪力和剩余的梁端彎矩。近似法計算時假定梁端彎矩全部由梁翼緣連接承擔；梁腹板連接僅承擔全部梁端剪力，并要求連接強度不小于腹板凈截面受剪承載力的一半或梁端彎矩下的剪力值。１、梁與柱的連接?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興64節(jié)點域計算如不滿足，可將柱腹板在節(jié)點域局部加厚?？辜魪姸扔嬎憔植糠€(wěn)定驗算加勁肋驗算當梁受壓翼緣處柱腹板厚度tcw和梁受拉翼緣處柱翼緣板厚度tcf不能滿足以下條件時，在梁翼緣對應位置應設置柱水平加勁肋，(4.3.8)(4.3.9a)(4.3.9b)(4.3.9c)hcfMb1Mb2hbf節(jié)點域節(jié)點例題?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興65２、柱與柱的拼接柱拼接連接有等強度設計法和實用設計法兩種。等強度設計法按被連接的柱翼緣和腹板凈截面面積的等強條件進行拼接連接的設計實用設計法假定柱翼緣同時承受分擔的軸向壓力Nf〔Nf=NAf/A〕和繞強軸的全部彎矩M，而腹板同時承受分擔的軸向壓力Nw〔Nw=NAw/A〕和全部剪力V；軸向壓力Nf和彎矩M共同作用下，柱單側翼緣連接所需的高強度螺栓數目為，(4.3.10a)軸向壓力Nw和剪力V的共同作用下，柱腹板連接所需的高強度螺栓數目為，(4.3.10b)?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興66框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件4.3.3鋼構件3、梁與梁的拼接有三種接頭形式：翼緣和腹板均采用全焊透焊縫連接；翼緣采用全焊透焊縫連接，腹板采用摩擦型高強螺栓連接；翼緣和腹板均采用摩擦型高強螺栓連接。梁拼接節(jié)點的計算與梁柱節(jié)點類似，也有精確法和近似法兩種。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興674.3.4型鋼混凝土構件設計框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件4.3.3鋼構件4.3.4型鋼混凝土構件一、框架梁１、正截面受彎承載力bhAsAs'as'δ1h0Aaf

'aa'h0Aafδ2h0破壞形態(tài)實驗說明：型鋼砼梁破壞形態(tài)以型鋼下翼緣到達屈服、型鋼上翼緣以上砼突然壓碎為標志；截面砼、鋼筋和型鋼的應變根本保持平面。與鋼筋混凝土梁類似。根本假定截面應變保持平面；不考慮受拉混凝土的作用；受壓混凝土極限壓應變取0.003，相應的最大應力取fc。鋼筋和型鋼的應力取

=E，但不大于強度設計值；?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興68根本公式截面幾何尺寸bhδ1h0AsA'sAafA'af

aa'as'h0δ2h0截面應變分布εcuxa簡化：受壓砼應力采用等效矩形分布，等效壓區(qū)高度取實際高度的

1倍；鋼腹板的軸向合力用Naw表示；對受拉鋼筋和受拉翼緣合力點的力矩用Maw表示。截面應力分布MufyAsfaAaff'y

A's

f'aA'af

fcf'afa等效應力分布MufyAsfaAaffy'As'fa'Aaf'α1fc

Nawx?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興69等效應力分布MufyAsfaAaffy'As'fa'Aaf'α1fc

Nawx(4.3.11)(4.3.12)適用條件：(4.3.14a)x≤ξbh0

(4.3.14b)x≥a'a+tf

(4.3.14c)?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興70xafa'faδ1h0δ2h0如果xa>δ

1h0，或x/

1>δ1h0：xa<δ

2h0，或x/

1<δ

2h0，說明中心軸位于腹板之間。型鋼腹板應力的簡化fa'fa型鋼腹板的軸向合力：Naw=[(xa-δ1h0)-(δ2h0-xa)]twfa

Naw=[2ξ/

1-(δ1+δ2)]twh0fa

(4.3.13a)型鋼腹板軸向合力對受拉鋼筋和型鋼受拉翼緣合力點的力矩：(4.3.13b)?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興712、斜截面承載力破壞形態(tài)型鋼砼梁斜截面破壞形式主要有兩種：剪壓破壞和斜壓破壞。前者通過承載力計算來保證；后者可通過截面控制條件來防止。簡化假定型鋼砼梁斜截面承載力取鋼筋砼局部的承載力與型鋼局部的承載力之和；型鋼局部僅考慮腹板局部作用，并假定腹板全截面處于純剪狀態(tài)框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件4.3.3鋼構件4.3.4型鋼混凝土構件與普通鋼筋混凝土構件相比，增加了型鋼；型鋼局部對受剪承載力的奉獻主要是型鋼腹板局部的受剪承載力。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興72計算公式tw——型鋼腹板厚度；hw——型鋼腹板高度；鋼材的屈服剪應力集中載下λ計算截面剪跨比，1.4≤λ≤3。截面限制條件框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件4.3.3鋼構件4.3.4型鋼混凝土構件(4.3.16)(4.3.17)?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興733、變形計算長期剛度：Mk——按荷載效應的標準組合計算的彎矩值；Mq——按荷載效應的準永久組合計算的彎矩值；θ—考慮荷載長期效應組合對撓度增加的影響系數：其中：(4.3.18)當ρs'＝０，θ＝2.0；當ρs'＝ρs，θ＝1.6框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件4.3.3鋼構件4.3.4型鋼混凝土構件?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興744、裂縫寬度計算將型鋼受拉翼緣和局部腹板按受拉鋼筋對待，采用鋼筋混凝土構件的裂縫計算公式。bh1/4hh0hwbfh0sh0fh0wkhwtf框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件4.3.3鋼構件4.3.4型鋼混凝土構件?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興75二、框架柱1、正截面承載力〔采用與受彎構件類似的截面應力圖形〕NuσsAsσaAaff'yA'sf'aA'afα1fc

Nawxhδ1h0AsA'sAafAaf'aa'as'h0δ2h0aaase框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件4.3.3鋼構件4.3.4型鋼混凝土構件(4.3.21)(4.3.22)?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興76當x≤ξbh0，屬大偏壓，取σs=fy；σa=fa其中e=ei+h/2-a；ei=e0+ea；e0=M/N；ea=max{20mm,h/30}當x>ξbh0，屬小偏壓，取?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興77xxafa'δ1h0δ2h0

Nawfafa'當x/1>δ1h0、x/1<δ2h0，中和軸在型鋼腹板內，按前面的式〔4.3.13a〕、〔4.3.13b〕計算；當x/

1>δ2h0時，中和軸在型鋼腹板外，(4.3.24a)(4.3.24b)框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件4.3.3鋼構件4.3.4型鋼混凝土構件78框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.3.1設計內力4.3構件設計4.3.2混凝土構件4.3.3鋼構件4.3.4型鋼混凝土構件斜截面限制條件同型鋼混凝土梁。2、斜截面承載力λ:框架柱計算剪跨比，可取，N：框架柱軸力設計值，當時，取三、框架節(jié)點?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興79柱內型鋼梁內型鋼柱縱筋梁縱筋箍筋貫穿孔水平加勁肋柱箍筋梁箍筋?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興804.4.1根底類型及其選型4.4多層房屋根底設計柱下獨立基礎墻下條形基礎柱下條形基礎十字形基礎梁板式筏形基礎平板式筏形基礎樁基礎一、根底類型箱形基礎?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興81框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.4.1種類與選型4.3構件設計4.4根底設計二、根底選型考慮因素工程地質情況上部結構情況現(xiàn)場施工條件(土的承載力、壓縮性能和土層的均勻性)(荷載大小、對不均勻沉降的敏感程度)(場地大小、設備進出、技術水平)不同根底類型的承載能力大小獨立根底條形根底筏形根底<<不同根底類型抵抗不均勻沉降的能力大小獨立根底條形根底梁板式筏形根底<<箱形根底<?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興824.4.2根底分析模型根底別離模型。必須滿足上部結構與根底、根底與地基之間的力的平衡和變形協(xié)調條件?？蚣芙Y構4.1種類與布置4.2結構分析4.4.1種類與選型4.3構件設計4.4根底設計4.4.2分析模型一、根底分析模型的種類地基、根底和上部結構的整體模型?？梢钥紤]地基變形〔不均勻沉降〕對上部結構的影響；以及上部結構剛度對地基附加應力和變形的影響。地基和根底的組合模型?？梢钥紤]根底剛度對地基附加應力和變形的影響；以及地基變形對根底內力的影響。根底處于上部結構和地基的之間，根底的受力性能既與上部結構有關，又受到地基的影響。?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興83二、地基模型文克勒地基模型地基上任一點所受的壓力強度p與該點的地基沉降s成正比，k稱為基床系數。某點沉降與其他點上作用的壓力無關，可以將地基看成一個個獨立的土柱，類似一根根彈簧，該模型又稱為彈簧地基模型。按照這一模型，地基沉降只發(fā)生在基地范圍內，附加應力不會擴散。比較適用土層厚度不超過梁或板的短邊寬度一半的薄壓縮層地基。框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.4.1種類與選型4.3構件設計4.4根底設計4.4.2分析模型p＝ks?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興84半空間地基模型彈性半空間外表作用豎向集中荷載P時，任一點地基外表的沉降可表示為該模型的擴散范圍往往超過實際情況。壓縮層地基模型

該模型能較好地反映地基土擴散應力和應變的能力，容易考慮到土層沿深度和平面上的變化及非勻質性?？蚣芙Y構4.1種類與布置4.2結構分析4.4.1種類與選型4.3構件設計4.4根底設計4.4.2分析模型(布辛奈斯克解)?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興85(a)整體模型剛性根底文克勒地基柱抗彎剛度為0pmaxpmin(b)地基的剝離上部結構剛性上部結構柔性三、根底別離模型——文克勒地基上的剛性根底模型剛性根底的含義？上部結構剛性的含義？上部結構柔性的含義？pmaxpmin(c)上部結構的剝離pmaxpmin(d)倒梁法模型pmaxpmin(e)靜力法模型與上部結構模型柱底固接相對應?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興86四、地基、根底組合模型——文克勒地基上的彈性根底模型無限長根底梁中點受集中力框架結構4.1種類與布置4.2結構分析4.4.1種類與選型4.3構件設計4.4根底設計4.4.2分析模型其中xsP0p彈性梁的撓度曲線微分方程：截面彎矩與分布荷載的關系：〔4.4.1〕上式的解〔4.4.2〕?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興87由于對稱，x=0處，撓度曲線的斜率為零，即x→∞、s→0C1=C2=0x=0處截面剪力等于地基總反力的一半-P0/2(4.4.3)集中力作用點的沉降：?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興88llP0xsC2=1-C4；C3=1+C1；α=sinλl、β=cosλl、γ=eλl

地基線反力p=Bks

取根底梁半長l=6m、寬度B=2.5m、基床系數k=4000kN/m3，根底梁抗彎剛度分別取EI1=1.7×106kN·m2、EI2=0.85×106kN·m2、EI3=3.4×106kN·m2、EI4=6.8×106kN·m2，那么λ1=0.1958m-1、λ2=0.2328m-1、λ3=0.1646m-1、λ4=0.1385m-1有限長根底梁中點受集中力?建筑結構設計?課件2024版.東南大學邱洪興89剛性根底梁根底梁剛度越大、基底反力越均勻，當根底梁剛度趨于無限大，即根底為