第13章多层框架结构.ppt

第13章多层框架结构,多层及高层房屋的结构体系；,本章主要内容,结构的计算简图、荷载确定；,框架的内力计算；,无抗震设防要求时框架结构构件设计；,非抗震设计时框架节点的构造要求,框 架：由梁和柱通过节点连接组成的结构单元。框架结构：整个房屋的骨架均由框架组成，即竖向承重 体系或抗侧力结构体系均为框架。,13.1 多层框架结构的组成与布置13.1.1 多层框架结构的组成,结构组成,钢筋混凝土框架结构：是指由钢筋混凝土横梁、纵梁和柱等构件所组成的结构。墙体不承重，内、外墙只起分隔和围护作用。,多层：,钢筋混凝土框架结构：,多层与高层房屋之间没有明确的界限，我国通常将10层及10层以下的房屋称为多层房屋，10层以上的房屋称为高层房屋。,是指由钢筋混凝土横梁、纵梁和柱等构件所组成的结构。墙体不承重，内、外墙只起分隔和围护作用，见图13.1。,图13.1框架结构图,(a)平面图；(b)-剖面图,分类,地震区：多采用梁、柱、板全现浇或梁柱现浇、板预制 非地震区：可采用梁、柱、板均预制,装配式,现浇式,装配整体式,按施工方法框架可分为现浇式、装配式和装配整体式：,现浇式框架也称全现浇框架，其优点是整体性好，建筑布置灵活，有利于抗震，但工程量大，模板耗费多，工期长。,装配式框架的构件全部为预制，在施工现场进行吊装和连接。其优点是节约模板，缩短工期，有利于施工机械化。,按施工方法框架可分为现浇式、装配式和装配整体式：,装配整体式框架是将预制梁、柱和板现场安装就位后，在构件连接处浇捣混凝土，使之形成整体。其优点是，省去了预埋件，减少了用钢量，整体性比装配式提高，但节点施工复杂。,优点：平面布置灵活 结构自重较轻 计算理论比较成熟 缺点：侧向刚度较小，侧移较大。,框架结构的特点,设计时应控制框架结构的高度和高宽比。,H室外地面到主要屋面高度。,最大适用高度和高宽比,13.1.2 框架结构布置,（1）结构平面布置宜简单、规则和对称。,结构布置原则,（2）建筑平面长宽比不宜过大，L/B宜小于6。,（3）结构的竖向布置要做到刚度均匀而连续，避免刚度突变。,（4）建筑物的高宽比不宜过大，H/B不宜大于5。,（6）在地基可能产生不均匀沉降的部位及有抗震设防要求的房屋，应合理设置沉降缝和防震缝。,（5）房屋的总长度宜控制在最大伸缩缝间距以内，否则需设伸缩缝或采取其它措施，以防止温度应力对结构造成的危害。,框架结构的结构布置,1 柱网布置,1）柱网布置应满足生产工艺的要求2）柱网布置应满足建筑平面布置的要求3）柱网布置要使结构受力合理4）柱网布置应方便施工,框架结构的结构布置,1 柱网布置,工业建筑,民用建筑,（1）工业厂房一般采用6m柱距，跨度则随柱网的布置方式不同分为内廊式和跨度组合式，见图。,柱网尺寸及层高,厂房的层高一般根据车间的工艺设备、管道布置及通风采光等因素决定。常用的底层层高有4.2m、4.5m、4.8m、5.4m、6.0m、7.2m和8.4m。,（2）民用建筑,民用建筑类型较多，功能要求各有不同，柱网及层高变化也较大，尺度一般较工业厂房为小。柱网和层高通常按300mm进级。,图13.3柱网的布置,(a)内廊式；(b)跨度组合式,框架结构是由若干个平面框架通过连系梁的连接而形成的空间结构体系。,2 承重框架的布置,（1）横向框架承重方案,平面框架是基本的承重结构，按其布置方向的不同，框架体系可以分为下列三种：,主要承重框架沿房屋的横向布置，沿房屋的纵向设置板和连系梁，见图13.8(a)。,（2）纵向框架承重方案,（3）纵横向框架混合承重方案,主要承重框架沿房屋的纵向布置。沿房屋的横向设置板和连系梁，见图13.8(b)。,主要承重框架沿房屋的纵、横向布置，见图13.8(c)。,图13.2框架体系的布置,(a)横向布置；(b)纵向布置；(c)纵横双向布置,变形缝分为伸缩缝和沉降缝，在地震设防区还需按建筑抗震设计规范的规定设置防震缝。,3.变形缝的设置,伸缩缝是为了避免温度应力和混凝土收缩应力使房屋产生过大伸缩变形或裂缝而设置的，伸缩缝仅将基础以上的房屋分开。钢筋混凝土框架结构的伸缩缝最大间距见附录8。,沉降缝是为了避免地基不均匀沉降在房屋构件中产生裂缝而设置的，沉降缝必须将房屋连同基础一起分开。,在建筑物的下列部位宜设置沉降缝：土层变化较大处；地基基础处理方法不同处；房屋在高度、重量、刚度有较大变化处；建筑平面的转折处；新建部分与原有建筑的交界处。,沉降缝由于是从基础断开，缝两侧相邻框架的距离可能较大，给使用带来不便，此时可利用挑梁或搁置预制梁、板的方法进行建筑上的闭合处理，见图13.9。,附录8钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距（m),图13.9沉降缝做法,(a)设挑梁（板）；(b)设预制板（梁）,13.2 框架结构内力与水平位移的近似计算方法,承受主要竖向荷载的框架主梁，其截面形式在全现浇的整体式框架中以T形（见图）为多；在装配式框架中可做成矩形、T形、梯形和花篮形（见图）等。,13.2.1.1 截面的形状,13.2.1 梁柱截面的选择,不承受主要竖向荷载的连系梁，其截面形式常用T形、形、矩形、形、L形等，见图。,框架柱的截面形式一般为矩形或正方形。,图框架横梁截面形式,图框架连系梁截面形式,（1）框架梁梁截面尺寸可参考受弯构件来初步确定。梁高hb一般可取(1/101/18)lb(lb为梁的计算跨度）,13.2.1.2 截面尺寸,梁净跨与截面高度之比不宜小于4。,梁的宽度bb=(1/21/3)hb，一般不宜小于200mm。,为了降低楼层高度，可将梁设计成宽度较大而高度较小的扁梁，扁梁的截面高度可按(1/181/15)lb估算。扁梁的截面宽度b（肋宽）与其高度h的比值b/h不宜超过3。,加腋梁,（2）框架柱,柱截面的宽度bc和高度hc一般取（1/151/20)H（层高）。,框架柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm，圆柱截面直经不宜小于350mm，柱截面高宽比不宜大于3。为避免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4，或柱的剪跨比宜大于2。,为了简化计算，作如下规定：,13.2.1.3 梁截面的惯性矩,（1）对现浇楼面的整体框架，中部框架梁I=2I0；边框架梁I=1.5I0。其中I0为矩形截面梁的惯性矩（图(a)。,图框架结构的刚度取值,（2）对做整浇层的装配整体式框架，中部框架梁I=1.5I0；边框架梁I=1.2I0（图(b)。,（3）对装配式楼盖，梁的惯性矩可按本身的截面计算，I=I0（图(c)）。,框架结构是由横向框架和纵向框架组成的空间结构。,13.2.1.4 框架结构的计算简图,计算单元,框架结构的计算简图,一般应按三维空间结构进行分析。对于平面布置较规则的框架结构房屋，通常简化为 若干个横向或纵向平面框架进行分析，每榀平面框 架为一计算单元。,13.2.2 框架结构的计算简图,计算单元,跨度与层高,通常忽略它们之间的空间联系，将空间结构体系简化为横向和纵向平面框架计算，取出单独的一榀框架作为计算单元，该单元承受的荷载如图中阴影部分所示。,计算简图,用轴线表示框架梁和柱，用节点表示梁与柱之间的连接，用节点间的距离表示梁或柱的长度。,柱（除底层外）的计算高度即为各层层高（当各层 梁截面尺寸相同时）,底层柱的下端，一般取至基础顶面；当地下室整体刚 度很大，且地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上 部结构楼层侧向刚度的2倍时，可取至地下室结构的顶 板处。,框架梁的计算跨度即为框架柱轴线之间的距离,当上、下层柱截面形心轴不重合时，将顶层柱的形心线 作为整个柱子的轴线，,在计算简图中，框架节点为刚接，柱子下端在基础顶面，也按刚接考虑。,杆件用轴线表示，梁柱的连接区用节点表示。等截面轴线取截面形心位置，,当上下柱截面尺寸不同时，则取上层柱形心线作为柱轴线。,多层结构房屋一般受到竖向荷载和水平荷载的作用。,13.2.1.5 框架上的荷载,竖向荷载包括恒荷载、楼层使用活荷载、雪荷载及施工活荷载等。,水平荷载包括风荷载和水平地震作用。,竖向荷载：恒载、楼（屋）面活荷载和雪荷载水平荷载：风荷载、水平地震作用,荷载计算,恒载 恒载的标准值可按设计尺寸与材料自重标准值计算。,楼（屋）面活荷载 作用在多高层框架结构上的楼（屋）面活荷载，可根据 房屋及房间的不同用途按建筑结构荷载规范取用。,风荷载,雪荷载,（1）楼面活荷载的折减,在设计住宅、宿舍、旅馆、办公楼等多层建筑的墙、柱和基础时，由于楼面活荷载在所有各层同时满载的可能性很小，所以作用于楼面上的使用活荷载应乘以表10.1所规定的折减系数。,表10.1楼面活荷载折减系数,Wk:风荷载标准值,z：z高度处风振系数，,s：风荷载体型系数,z：风压高度变化系数,w0：基本风压,（2）风荷载与单层工业厂房类似，作用在多层房屋外墙表面的风荷载标准值wk可按下式计算：,wk=zszw0,竖向荷载作用下框架结构的内力计算,分层法,弯矩二次分配法,结构力学方法（力法、位移法）；迭代法。,13.2.2 竖向荷载作用下的分层法,竖向荷载作用下分层计算示意图,多层多跨框结构在竖向荷载作用下，用位移法或力法等精确方法计算的结果表明，框架的侧移是极小,13.2.2.1 分层法的计算假定,为了简化计算，分层法假定：,（1）结构没有水平位移；（在竖向荷载作用下，框架的侧移可忽略不计）,（2）某楼层的竖向荷载只对本层框架梁及与其相连的楼层柱产生内力。（每层梁上的荷载对其他各层梁、柱内力的影响可忽略不计）,计算步骤与要点,分层（无侧移敞口框架，各柱端均为固定端）计算各敞口框架的杆端弯矩(无侧移框架，弯矩分配法)梁端M：各层计算结果 梁端V、梁跨中M：用静力平衡条件计算,根据上述假定，计算时可将各层梁及其上、下柱作为独立的计算单元分层，即按开口刚架计算，上、下端看成固定端；,各层考虑竖向荷载单独作用，由于每一层柱属于上、下两层，所以柱的弯矩为上、下两层计算弯矩相叠加。,对节点不平衡弯矩，可再作一次分配。,分层法的计算单元,13.3.2.2 计算步骤,（1）画出结构计算简图，并标明荷载及轴线尺寸；,（2）按规定计算梁、柱的线刚度和相对线刚度，除底层柱外，其余各层柱的线刚度遍乘0.9的折减系数；,（3）用弯矩分配法自上而下分层计算各计算单元的杆端弯矩；,（4）除底层外其它各层的弯矩传递系数为1/3，,（4）叠加柱端弯矩，得出最后杆端弯矩。如节点弯矩不平衡值较大，可在节点重新分配一次。,（5）根据静力平衡条件绘出框架的内力图。,【例13.1】图13.11所示一个两层两跨框架，用分层法作框架的弯矩图，括号内数字表示每根杆线刚度的相对值。【解】将第二层各柱线刚度遍乘0.9，分为两层计算，各层计算单元如图13.12和图13.13所示。用弯矩分配法计算各杆端的弯矩，其计算过程见图13.14。最后将图13.14中的各杆端弯矩叠加并绘弯矩图如图13.15所示。,图13.11例13.1计算简图,图13.12例13.1二层计算单元,图13.13例13.1底层计算单元,固端弯矩MAB=ql2/12=2.6*7.52/12=12.188 kNm,先从A、C 节点开始分配，再向B节点传递；12.188*0.668=8.142 kNm,B节点：12.188+4.071-6.795-2.939=6.525 kNm6.525*0.353=2.304 kNm,1.152*0.668=0.768 kNm 1.152*0.3328=0.383 kNm,图13.15M图（单位：kNm),弯矩二次分配法,具体计算步骤：（1）根据各杆件的线刚度计算各节点的杆端弯矩分配系数，并计算竖向荷载作用下各跨梁的固端弯矩。（2）计算框架各节点的不平衡弯矩，并对所有节点的不平衡弯矩同时进行第一次分配（其间不进行弯矩传递）。（3）将所有杆端的分配弯矩同时向其远端传递（对于刚接框架，传递系数均取1/2,弯矩二次分配法,（4）将各节点因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，使各节点处于平衡状态。至此，整个弯矩分配和传递过程即告结束。（5）将各杆端的固端弯矩（fixed-end moment）、分配弯矩和传递弯矩叠加，即得各杆端弯矩。,13.2.3 水平荷载作用下的反弯点法,多层多跨框架所受水平荷载主要是风荷载及水平地震作用。一般可简化为作用在框架节点上的集中荷载，其弯矩图如图13.12 所示。,13.2.3.1 反弯点法基本假定,反弯点法,图13.12水平荷载下的框架弯矩图和变形,它的特点是，各杆的弯矩图都是直线形，每杆都有一个零弯矩点，称为反弯点。框架在水平荷载作用下的变形情况如图13.13所示。,为了简化计算，作如下假定：,（2）在确定各柱的反弯点位置时，假定除底层柱以外的各层柱，受力后上下两端将产生相同的转角。,（1）在进行各柱间的剪力分配时，假定梁与柱的线刚度之比为无穷大，即各柱上下两端的转角为零；,(3)梁端弯矩可由节点弯矩平衡条件求出不平衡弯矩，再按节点左右梁的线刚度进行分配。,（1）反弯点高度的确定 反弯点高度为反弯点至该层柱下端的距离。,13.2.3.2 反弯点法的基本内容,对于底层柱，当柱脚为固定时，柱下端转角为零，上端弯矩比下端弯矩小，反弯点偏离中央而向上移动，通常假定y=2h/3。,对于上层各柱，根据假定各柱的上下端转角相等，此时柱上下端弯矩也相等，因而反弯点在柱中央。,（2）侧移刚度D的确定侧移刚度D表示柱上下两端有单位侧移时在柱中产生的剪力。根据假定（1），梁柱线刚度之比无穷大，则各柱端转角为零，由结构力学的两端无转角但有单位水平位移时杆件的杆端剪力方程，柱的侧移刚度D可写成：,（3）同层各柱剪力的确定 设同层各柱剪力为V1、V2、Vj、，根据层剪力平衡，有V1+V2+Vj+=P可得：,于是有,（4）柱端弯矩的确定 根据各柱分配的剪力及反弯点位置，可确定柱端弯矩。,底层柱：,上端 Mj上=Vjhj/3,下端 Mj下=Vj2hj/3,其它层柱：,上下端Mj上=Mj下=Vjhj/2,（4）梁端弯矩的确定柱端弯矩确定以后，根据节点平衡条件可确定梁的弯矩。,对于边柱节点，有Mb=Mc1+Mc2,对于中柱节点，有Mb1=ib1/(ib1+ib2)(Mc1+Mc2）Mb2=ib2/(ib1+ib2)(Mc1+Mc2),【例13.2】用反弯点法求图13.18所示框架的弯矩图。图中括号内数字为各杆的相对线刚度。,图13.18,【解】（1）计算柱的剪力当同层各柱h相等时，各柱剪力可直接按其线刚度分配。,第3层：P=10kNVAD=10*1.5/(1.5+2+1)=3.33kNVBE=10*2/(1.5+2+1)=4.45kNVCF=10*1/(1.5+2+1)=2.22kN,第2层：P=10+19=29kNVDG=9.67kNVEH=13.89kNVFI=6.44kN,第1层：P=10+19+22=51kN VGJ=17kN VHK=20.4kN VIL=13.6kN,(2)计算柱端弯矩第3层MAD=MDA=6.66kNmMBE=MEB=8.9kNmMCF=MFC=4.44kNm,第2层 MDG=MGD=24.18kNmMEH=MHE=32.23kNmMFI=MIF=16.1kNm,第1层 VGJ=17kN VHK=20.4kN VIL=13.6kN,MGJ=34kNmMJG=68kNmMHK=40.8kNmMKH=81.6kNmMIL=27.2kNmMLI=54.4kNm,(3)根据节点平衡条件算出梁端弯矩,第3层MAB=MAD=6.66kNm MBA=8.9*7.5/(12+7.5)=3.42kNmMBC=8.9*12/(12+7.5)5.48kNm MCB=MCF=4.44kNm,第2层 MDE=6.66+24.18=30.84kNmMED=(8.9+32.23)*10/(10+16)=15.82kNmMEF=25.31kNmMFE=20.54kNm,第1层MGH=MGJ+MGD=34+24.18=58.18 kNmMHG=28.09 kNmMHI=44.94 kNmMIH=MIF+MIL=16.1+27.2=43.3kNm,图13.19 M图（单位：kNm),根据以上结果，画出M图,13.2.4 水平荷载作用下的D值法,反弯点法是梁柱线刚度比大于3时，假定节点转角为零的一种近似计算方法。,“改进反弯点法”或“D值法”：修正框架柱的侧移刚度；调整反弯点高度的方法，D值法：由于修正后的柱侧移刚度用D表示。D值法计算简便，精度比反弯点法高。,如图所示，从框架中任取一柱AB，根据转角位移方程，柱两端剪力为：,13.2.4.1 修正后柱侧移刚度D,根据节点平衡，并化简：,/h,V=(12ic/h2)K/(2+K),2/(K+2),K i/2ic,i i1+i2+i3+i4,c:反映了梁柱的线刚度比值，称为框架柱侧向刚度降低系数,V=K/(K+2)(12ic/h2),=K/(K+2),D,求得c值后，即可求得柱的侧移刚度，,同层各柱的剪力可按下式求得：,表13.1给出了各种情况下的c值计算公式，可直接选用。,当横梁线刚度与柱的线刚度之比不很大时，柱的两端转角相差较大，尤其是最上层和最下几层，其反弯点并不在柱的中央，它取决于柱上下两端转角：当上端转角大于下端转角时，反弯点移向柱上端；反之，则移向柱下端。,13.2.4.2 柱的反弯点高度,各层柱反弯点高度可统一按下式计算：y=yh=(y0+y1+y2+y3)h,（1）标准反弯点高度比 y0,标准反弯点高度比y0主要考虑梁柱线刚度比及结构层数和楼层位置的影响，它可根据梁柱相对线刚度比、框架总层数m、该柱所在层数n、荷载作用形式由附表10查得。,规则框架承受均布水平荷载作用时标准反弯点高度比y0,（2）上下层横梁线刚度不同时的修正值y1,当某层柱的上梁与下梁刚度不同，则柱上下端转角不同，反弯点位置有变化，修正值系数为y1，见图13.18。,根据 1和K值由附表10-3查得y1,底层柱不考虑y1，即y10,上、下横梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值 y1,，反弯点上移，y1为正,，反弯点下移，y1为负,取,当,当,取,图13.18 横梁刚度变化对反弯点位置的影响,上下层横梁线刚度比的修正值y1,（3）上下层层高变化时的修正值y2、y3,当柱所在楼层的上下楼层层高有变化时，反弯点也将偏移标准反弯点位置，见图13.18。,顶层柱不考虑y2，即y20,底层柱不考虑y3，即y30,上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值,反弯点上移，y2为正,反弯点下移，y2为负,反弯点下移，y3为负,反弯点上移，y3为正,图13.18 层高变化对反弯点位置的影响,令上层层高h上与本层层高h之比为2，即2=h上/h。由2和K从附表13-4查得修正值y2。,上下层高变化对y0的修正值y2和y3,柱的反弯点高度,各层柱反弯点高度可统一按下式计算：y=yh=(y0+y1+y2+y3)h,框架各柱的反弯点高度比y可用下式表示为：,y=y0+y1+y2+y3,反弯点高度比,y0 标准反弯点高度比 y1 上、下横梁线刚度变化时反弯点高度比的修正 y2和y3 上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值,D值法的计算要点,计算框架结构各层层间剪力 对框架每一层，计算各柱的侧向刚度 计算每个柱所分配的剪力 确定每个柱的反弯点高度比y 计算柱上、下端的弯矩 根据节点平衡条件，计算梁端弯矩 根据梁端弯矩，由平衡条件计算梁端剪力，再进而计算 柱轴力。,柱端弯矩的确定 根据各柱分配的剪力及反弯点位置，可确定柱端弯矩。,各层柱：,下端 Mj下=Vjyhj,上端 Mj上=Vj(1-y)hj,梁端弯矩的确定柱端弯矩确定以后，根据节点平衡条件可确定梁的弯矩。,对于边柱节点，有Mb=Mc1+Mc2,对于中柱节点，有Mb1=ib1/(ib1+ib2)(Mc1+Mc2）Mb2=ib2/(ib1+ib2)(Mc1+Mc2),【例13.3】用D值法求图13.23所示框架的弯矩图，图中括号内数字为各杆的相对线刚度。,【解】（1）求各柱所分配的剪力值V(kN)。计算过程及结果如表13.7所示。,图13.23 例13.3,第三层,P=10kN,第二层,P=10+19=29kN,第一层,P=10+19+22=51kN,(2)求各柱反弯点高度(m)。,第三层 m=3 n=3 h=4m,第二层 m=3 n=3 h=5m,第一层 m=3 n=3 h=6m,(4)根据节点平衡条件求梁端弯矩(5)绘弯矩图如图13.24所示。,(3)根据剪力和反弯点高度求柱端弯矩柱上端弯矩 M上=V（h-y)柱下端弯矩 M下=Vy,图13.24 M图（单位：kNm),13.2.5 框架结构水平位移计算及限值,框架的侧移主要是由水平荷载引起，对两部分侧移加以限制：一是顶层最大位移，若过大会影响正常使用；二是层间相对侧移，过大会使填充墙出现裂缝。,框架结构在水平荷载作用下的侧移，可以看做是梁柱弯曲变形（图13.19）和柱的轴向变形（图13.19）所引起的侧移的叠加。,图13.19 框架在水平荷载作用下的变形,(a)梁柱弯曲变形；(b)柱的轴向变形,框架结构侧移,梁、柱弯曲变形引起的侧移,柱轴向变形引起的侧移,前者是由水平荷载产生的层间剪力引起的，其侧移 曲线与等截面剪切悬臂柱的剪切变形曲线相似，曲 线凹向结构的竖轴，层间相对侧移是下大上小，称 这种变形为框架结构的总体剪切变形；后者主要是由水平荷载产生的倾覆力矩引起的，侧 移曲线凸向结构竖轴，其层间相对侧移下小上大，故称为框架结构的总体弯曲变形。,框架结构的剪切型变形,框架结构的弯曲型变形,侧移刚度的物理意义是柱两端产生单位层间侧移所需的层剪力。当已知框架结构某一层所有柱的侧移刚度D值和层剪力后，按照侧移刚度的定义，可得第j层框架的层间相对侧移uj应为框架顶点的总侧移应为各层层间相对侧移之和，即,13.2.5.1 用D值法计算框架的侧移,在水平荷载作用下框架结构层间相对侧移u的限值要求是：,13.2.5.2 侧移限值,(1)高度不大于150m的框架结构uh/550,(2)高度等于或大于250m的框架结构uh/500,(3)高度在150250m之间的框架结构按uh/550 uh/500 线性插入,13.3 框架的内力组合,框架梁：其控制截面通常是两个支座截面及跨中截面。梁支座截面是最大负弯矩及最大剪力作用的截面，在水平荷载作用下可能出现正弯矩；而跨中控制截面常常是最大正弯矩作用的截面。,13.3.1 控制截面,在组合前应经过换算求得柱边截面的弯矩和剪力，见图13.20。,柱的控制截面为柱的上、下两个端截面。,内力组合前应将各种荷载作用下柱轴线处梁的弯矩值换算到柱边缘处。,梁端的控制截面,图13.20 梁端控制截面弯矩及剪力,13.3.2 荷载效应组合,荷载效应组合,框架结构在各种荷载作用下的荷载效应（内力、位移等）确定之后，必须进行荷载效应组合，才能求得框架梁、柱各控制截面的最不利内力。,柱的最不利内力可归纳为以下三种类型：（1）|M|max及相应的N、V。（2）Nmax及相应的M、V。（3）Nmin及相应的M、V。,13.3.3 最不利内力组合,最不利内力组合,及相应的,及相应的,及相应的,及相应的,13.3.4 竖向活荷载的最不利布置,作用于框架结构上的竖向荷载包括恒荷载和活荷载。恒荷载是长期作用在结构上的荷载，任何时候必须全部考虑。在计算内力时，恒荷载必须满布，如图13.27。,活荷载却不同应该由最不利布置方式计算内力，以求得截面最不利内力。,可以不考虑活荷载不利布置，与恒荷载一样均按满布方式计算内力，对梁跨中弯矩乘以1.11.2系数予以增大。,活荷载的不利布置,楼面活荷载是随机作用于结构上的竖向荷载，设计中，一般按下述方法确定框架结构楼面活荷载的最不利布置。,分层组合法,最不利荷载位置法,分跨计算组合法,布置方法,满布荷载法,图13.27 永久荷载分布,活荷载最不利荷载布置法,满布荷载法,可以不考虑活荷载不利布置，与恒荷载一样均按满布方式计算内力，对梁跨中弯矩乘以1.11.2系数予以增大。,13.3.5 梁端弯矩调幅,只对竖向荷载作用下的内力进行调幅,调幅系数取0.70.8,调幅在内力组合前进行,13.3.6 风荷载的布置,风荷载可能沿某方向的正、反两个方向作用。在对称结构中，只需进行一次内力计算，荷载在反向作用时，内力改变符号即可，如图13.28所示。,图13.28 风荷载作用弯矩图,13.3.7 荷载组合,应按荷载规范的规定，根据各种荷载的特点取相应的组合系数，将某些荷载值适当降低。对于非地震区的多层框架，有下列荷载组合形式：,（1）恒载+活荷载；（2）恒载+风荷载；（3）恒载+0.9(活荷载+风荷载）。,13.4 框架梁及柱的截面配筋,（1）框架梁设计,梁一般按受弯构件进行配筋计算；包括正截面抗弯和斜截面抗剪配筋；纵向受拉钢筋应满足配筋率及裂缝宽度的要求；纵筋的弯起和截断位置，应根据弯矩包络图确定。,（2）框架柱设计,框架柱属偏心受压构件，一般采用对称配筋；中间轴线上的框架柱，按单向偏心受压考虑；边柱按双向偏心受压考虑；框架平面外尚按轴心受压构件验算。,13.5 现浇框架的一般构造,现浇框架的连接主要是指梁与柱及柱与柱之间的配筋构造。,13.5.1 连接构造,图13.29表示顶层屋面梁与边柱的刚性连接。图13.30表示楼面梁与边柱的连接。图13.31表示楼面梁与中柱的连接。,（1）梁与柱连接,现浇框架的梁柱节点，一般做成刚性节点。,纵筋的接头,1、一般构造要求,柱上下柱连接上下柱的钢筋的连接宜采用焊接，也可采用搭接。,当柱每边钢筋不多于4根时，可在一个水平面上接头；当柱每边钢筋为58根时，可在两个水平面上接头；当柱每边钢筋为912根时，可在三个水平面上接头，见图13.32。,下柱伸入上柱搭接钢筋的根数及直径应满足上柱要求。如图13.33。,图13.32 上下柱钢筋接头,（a)每边钢筋4根；（b)每边钢筋58根；(c)每边钢筋912根,上下柱截面不等时的钢筋接头,(a)b/a1/6时；(b)b/a1/6且h2.5m时；(c)b/a1/6且h2.5m时,2、节点构造,梁下部纵筋伸入中间节点锚固：计算不利用其强度时：伸入节点las12d。计算充分利用抗拉强度时，锚固在节点内：直线锚固：la；弯折锚固：水平段0.4la，竖直段上弯15d；节点外搭接：节点外M较小处设接头 ll la。充分利用抗压强度时，节点直线锚固：0.7la。,中间层中间节点,柱纵筋应贯穿中间节点。,2、节点构造,柱纵筋应贯穿中间节点,2、节点构造,中间层中间节点,当上、下柱筋直径或根数不同时，连接构造如图,2、节点构造,梁上部纵筋在端节点锚固：直线锚固：la，且伸过柱中心线5d。弯折锚固：伸至节点对边并向下弯折，弯前水平段0.4 la，弯后垂直段长度15d。,梁下部纵筋：锚固要求同中间层中间节点。,柱纵筋同中间层中间节点。,图13.30 楼面梁与边柱现浇节点,2、节点构造,直线锚固：la，且必须伸至柱顶；,柱内纵筋应伸入顶层中间节点并在梁中锚固。,弯折锚固1：柱筋伸至柱顶向节点内弯折，弯折前垂直段长度0.5 la，弯折后水平段长度12d；,框架梁纵筋同中间层中间节点,弯折锚固2：当顶层有现浇板h80mm且C20时，可向外弯入框架梁和现浇板内，弯折后水平段长度12d。,2、节点构造,顶层端节点,柱内侧纵筋伸入节点锚固-同顶层中间节点。,梁下部纵筋伸入节点锚固-同中间层中间节点。,柱外侧纵筋与梁上部纵筋在节点内搭接连接。,图13.29 顶层梁与柱现浇节点,柱顶搭接,梁侧搭接,伸入梁内柱筋截面积柱外侧纵筋的65%。,当梁上部纵筋1.2时，弯入柱外侧的梁上部纵筋宜分两批截断，断点距离20d。,2、节点构造,节点箍筋设置,作用：约束柱筋和节点核芯区混凝土。,构造：同柱中，但间距200mm。,中间节点（四边均有梁）可只设沿周边矩形箍筋，即不设复合箍筋。顶层端节点采用柱顶外侧直线搭接时 应符合纵筋ll内箍筋的构造要求。,五、现浇框架抗震构造措施,1、结构抗震等级,划分依据：设防烈度、结构类型和房屋高度。,划分等级：一、二、三、四级，其中一级抗震要求最高。,6度：H 30 m 四级，H 30 m 三级7度：H 30 m 三级，H 30 m 二级8度：H 30 m 二级，H 30 m 一级9度：H 25 m 一级,划分界限,13.4.2 一般要求,（1）钢筋混凝土框架的混凝土强度等级一般不低于C20，纵向受力钢筋宜采用HRB335和HRB400钢筋。,（2）框架梁柱截面尺寸除满足承载力要求外，还应保证结构有足够的整体刚性。,（3）框架梁柱应分别满足受弯构件和受压构件的各种构造要求。,（4）框架柱一般采用对称配筋，配筋率应满足规范要求。,