Transcript 砼第13章

13.1 结构体系及布置
高层建筑：8层及8层以上的房屋；
多层建筑：一般认为8层以下的建筑为多层建筑。
多层、高层结构体系一般采用框架、框架剪力墙、剪力
墙和筒体结构等。
13.1.1 框架结构体系
13.1.1.1 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。
13.1.1.2 框架结构的种类
按照施工方法划分:
整体式、装配整体式和装配式三种。
13.1.1.3 框架结构的布置
按照承重方案的不同划分为三种: 横向承重、纵向
承重和纵横向双向承重。
13.1.3 框架梁柱截面尺寸
13.1.3.1 梁柱截面形状
13.1.3.2 梁柱截面尺寸
(1) 梁截面尺寸
一般尺寸: h=(1/8-1/13)L, L为梁的跨度；
悬臂梁： h=(1/6-1/8)L. h不易大于净跨的四分之一；
截面宽度：b=(1/2-1/3)h, 且不宜小于0.5柱宽, 且不应小于250mm
当采用扁梁时，h=(1/15-1/18)L
当采用迭合梁时，后浇部分截面高度不宜小于130毫米；
（2）柱截面尺寸
柱截面高度h=(1/15-1/20)H, H为层高；
柱截面宽度b=(1-2/3)h;
N
h=(1/8-1/13)L

应注意的问题：
Afc
• 轴压比的概念：
N-柱轴压力；A-柱的全截面面积； -柱的轴压比；
f -混凝土轴心抗压强度设计值。
• 柱的截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm;
c
类别
框架柱
表13.1 柱轴压比限值
抗震等级
一
二
三
0.7
0.8
0.9
13.1.4 框架结构计算简图
13.1.4.1 平面计算单元
将框架结构的空间形式,简化成平面形式,如图
13.1.4.2 计算简图
• 框架杆件用其轴线表示; 杆件之间用节点表示;
杆件长度用节点之间的距离表示.
• 计算跨度取框架之间轴线距离;
• 柱的计算高度可以取层高, 底层柱一般渠道基
础顶面的距离;
• 跨度相差不超过10%时,按等跨计算内力;
• 屋面斜梁坡度不超过1/8时,按水平梁计算.
13.2 竖向荷载作用下框架分析的近似计算方法
13.2.1 分层法
13.2.1.1 计算假定
(1) 框架的侧移和侧移力矩忽略不计;
(2) 每层梁荷载对其它层梁和柱的影响忽略不计.
13.2.1.2 计算要点
柱的侧移刚度乘以0.9; 传递系数为1/3;
分层法的适用条件:
分层法适用于节点梁柱线刚度比 i / i  3
13.2.2 弯矩二次分配法
• 是一种计算竖向荷载作用下框架结构内力的一
种近似方法;
• 假定节点的不平衡弯矩值对于该节点相交的各
杆件的远端有影响,对其余各杆件的影响忽略不
计;
• 先对各节点的不平衡弯矩进行第一次分配,并向
远端传递(传递系数为1/2);
• 在将传递弯矩产生的新的不平衡弯矩进行第二
次分配, 整个弯矩分配和传递结束.
b
c
13.3 水平荷载作用下框架结构内力和位移计算
框架结构在水平荷载作用下的内力计算有两种近似计算
方法: 反弯点法和修正反弯点法(D值法).
13.3.1 反弯点法
使用条件: 结构比较均匀,层数不多, 梁的线刚度ib比柱的
线刚度ic大较多时。
13.3.1.1 基本假定
(1)在剪力分配时, 认为梁的线刚度与柱的线刚度之比为
无限大,两端无转角;
(2) 确定各柱的反弯点位置时,认为除底层外其余各层柱
上下两端的转角相同;
(3) 不考虑柱的轴向变形,同一层各节点的水平位移相等.
13.3.1.2 同层柱的剪力分配
柱的侧移刚度:
第i层的总剪力:
Vik  dik i
d ik 
m
V
k 1
ik
i 
12ic
h2
 Vi
1
Vi
m
d
k 1
ik
Vik 
d ik
Vi
m
d
k 1
ik
13.3.1.4 柱中反弯点的位置
• 对于上柱，反弯点的位置位于柱的中点；
• 对于下柱，反弯点的位置位于柱距上部2/3h处。
13.3.1.5 框架梁柱内力计算
柱的内力根据柱间剪力和反弯点的位置确定, 梁端
弯矩由平衡条件求出.
h
d
y
M ik  Vik yh
h
(1)柱端弯矩:
M iku  Vik (1  y)h
下
(2)梁端弯矩:
l
i
M bl  (M cu  M cd ) l b r
ib  ib
r
i
M br  (M cu  M cd ) l b r
ib  ib
(3) 梁端剪力
根据梁的平衡条件求出.
l
r
(
M

M
l
r
b
b)
Vb  Vv 
l
(4) 柱的轴力
n
结点左右梁端剪力之和求出:
N ik   (Vibl  Vibr )
i
13.3.2 改进反弯点法
• 两点改进: 柱的侧移刚度和柱反弯点的位置;
13.3.2.1 柱的侧移刚度 D   12ic
c
h2
13.3.2.2 柱反弯点的位置
yh  ( y0  y1  y2  y3 )h
(1) 标准反弯点高度比y0
(2) 上下层梁线刚度比变化时反弯点高度比修正
系数y1
(3) 上下层高变化时反弯点高度比修正系数y2, y3
13.3.3 框架结构侧移近似计算
框架结构在水平荷载作用下的变形由总体剪切变
形和总体弯曲变形两部分组成。
• 总体剪切变形是由梁柱弯曲变形应起的框架变形；
由于它的侧移曲线和悬臂梁的剪切变形曲线曲线相
似，称为剪切变形。总体弯曲变形是由框架两侧柱
的轴向变形导致的框架变形，它的侧移曲线与悬臂
梁的弯曲变形相似，称为弯曲变形。
• 对于层数不多的框架结构，只考虑剪切变形；对于
较高的框架（H>50米）或较柔的框架(H/B>4),考虑
框架的弯曲变形.
13.3.3.1 由梁柱弯曲变形引起的侧移
第i层的相对侧移
和顶点位移：
Vi
i 
 Dik
m
v   i
i 1
13.3.3.2 由柱轴向变形引起的侧移
轴力是使柱产生轴向变形, 两边受力较大, 中柱受
力较小,可以忽略不计. 边柱产生的轴力为
M ( z)
N 
B
框架顶点的最大水平位移为:
N  
H
0
NN
dz
EA