高层建筑结构第4章(框架结构设计)课件.ppt
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1、高层建筑结构,讲解:吕辉,Tall buildings structure,第四章 框架结构设计,4-5 梁截面设计及构造,4-1 结构布置和计算简图,4-2 竖向荷载作用下的计算,4-4 构件设计中的重要规定,4-3 水平荷载作用下的计算,4-6 柱截面设计及构造,一.结构布置,沿建筑的两个主轴方向都应设置框架。,抗震设防时或非地震区层数较多时,横向和纵向 均应设计为刚接框架。,抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。高层不得采用。,框架布置首先是柱网布置。柱网尺寸由使用要求 确定,但抗震设防时柱网不宜过大。,当梁、柱中心线的偏心距大于柱宽的/时,可增设梁的水平加腋。,框架梁、柱中心线宜重合。否
2、则计算中应考虑梁 荷载对柱子的偏心影响,可采用梁上挑板方法托墙。,4-1 结构布置和结构简图,抗震设计时,不得采用部分砌体墙承重的混合 形式(楼、电梯间、电梯机房等)。,抗震设计时,楼、电梯间采用混凝土墙时,应 考虑墙与框架的协同工作。,各层柱网尺寸宜相同。,填充墙、隔墙宜采用轻质墙体,并与框架和楼板 拉结可靠。,现浇框架梁、柱、节点混凝土不应低于C30(一级 抗震)、C20(非抗震、二四级抗震)。梁不宜 大于C40,柱不宜大于C60-70。,二.梁截面尺寸的确定和刚度取值,应根据竖向荷载大小、跨度、抗震等级、混凝土强度等级等因素综合确定梁截面尺寸。,hb=(1/10-1/18)lb 400
3、且 1/4 lb0,bb 1/4 hb 且 200,1.刚度和构造要求,2.抗剪要求(剪压比),3.变形要求(延性),无地震组合时,应考虑楼板的翼缘加强作用,将矩形截面惯性矩放大:对现浇楼盖,中框架I=2.0I0;边框架I=1.5I0,有地震组合时,l/h 2.5的梁,有地震组合时,l/h 2.5的梁,无地震组合时,梁端,有地震组合时,一级抗震,二、三级抗震,梁受剪截面限制条件。对延性、耗能能力及保持梁的强度、刚度有明显的影响。,三.柱截面尺寸的确定,矩形柱:bc 250(非抗震设计)、300(抗震设计)圆柱:dc350,剪跨比,1.构造要求,截面高宽比 hc/bc 3,2.轴压比要求,长柱:
4、(c 2)压弯型破坏,斜 截面受剪承载力大于其正截面偏心受压承载力的要求,并且有一定的变形能力。(防止短柱),柱的位移延性比与轴压比的增加而急剧下降。轴压比较小时,柱的轴力小,柱截面受压区高度x小,构件将发生受拉钢筋首先屈服的大偏心受压破坏,破坏时构件有较大的变形。而轴压比较大时破坏时,受拉钢筋(或受压钢筋较小侧的钢筋)并未屈服,构件变形较小。,3.抗剪要求(剪压比):框架柱受剪截面限制条件,无地震组合时,有地震组合时,2 的柱,有地震组合时,2的柱,back,为防止框架柱在侧向力的作用下发生脆性剪切破坏,保证柱内纵筋和箍筋能够有效地发挥作用,必须限制柱受剪截面尺寸不能过小。,手算时采用弯矩分
5、配法或迭代法,当层数较多,各层荷载相近、层高和梁柱截面 变化不大时,可采用分层法,一.计算方法,4-2 竖向荷载作用下的计算,(满跨均布),二.弯矩调幅,三.活荷载布置,back,基本假定忽略竖向荷载作用下框架结构的侧移;每层梁上的荷载只在本层梁及与其相连的上、下层柱产生内力,不在其他层梁和其他层柱 上产生内力。,竖向荷载作用下的内力计算方法分层法(弯矩二次分配法的简化),根据以上假定,多、高层框架可分层作为若干个彼此互不关连的且柱端为完全固定的简单刚架近似计算。简单刚架可用弯矩分配法计算,一般循环2次。,分层法计算示意图,线刚度修正,注意事项:由于除底层外上层各柱的柱端实际为弹性固定,计算简
6、图中假定为完全嵌固,为减少计算误差,除底层柱外,上层各柱的线刚度乘以0.9的修正系数。,考虑除支座外,框架各节点为弹性固定,因此底层柱的弯矩传递系数取1/2,其他各层柱的弯矩传递系数取1/3;,传递系数修正,分层法计算的各梁弯矩为最终弯矩,各柱的最终弯矩为与各柱相连的两层计算弯矩叠加;在内力与位移计算中,所有构件均可采用弹性刚度。,手算时采用 反弯点法 和 D 值法计算内力和位移,一.计算方法,二.水平位移计算,4-3 水平荷载作用下的计算,back,水平荷载作用下的内力近似计算方法,反弯点法,适用于梁柱线刚度比不小于3的框架结构;常用于在初步设计中估算梁和柱在水平荷载作用 下的弯矩值。,误差
7、能满足设计精度要求,(1)反弯点位置 弯矩为零的点(反弯点)的位置按下图取值(以EI梁=为前题)。,反弯点位置图,(2)反弯点处的剪力计算 柱的剪力按同层柱的抗侧移刚度之比分配。柱的抗侧刚度为:,EIci 第i根柱的刚度;hi 第i根柱的柱高。,以三层框架为例,用反弯点法计算水平荷载作用下框架的内力。顶层,因此各柱的剪力为:,F3,第二层,各柱的剪力为:,F2,F3,第一层,各柱的剪力为:,F3,F2,F1,(3)弯矩图绘制 柱端弯矩:已知反弯点处的剪力值便可以求出每一根柱各截面的弯矩。梁端弯矩:分边柱节点和中间柱节点两种情况处理。边节点:,中节点:,D值法,(1)反弯点法的问题,柱的抗侧刚度
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