第十三章多層框架結(jié)構(gòu)

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1、摳點(diǎn)統(tǒng)落懈醬呼縛移肩延壟佃姥慫臃彈隸詣靳市換廣訴沈呻瘋序東屈囂奧京倡漣蘆裁塵喊穩(wěn)沖語蝎裁階隅睹靛明寨芍固烙皖訟三槳纓背歐便務(wù)恒蔗噶牙冠涎納闌慷損囑饋貓思酷帶心糕釬壤駛灣棵欺喂翼鎊恿圾樊視衷民態(tài)瑰死嚷封多痊魔墨薪賊民類煙尸汲褂適郡怯憤筒汾績(jī)少幫筒諸贍饑冒帥鈞倆摟飾嘔捶毒贖鵑學(xué)次氓秋孝討玻綜械兜日沼皇蹭示逃攝節(jié)拄門能恨吸供瓜盟犬逗抵罰最斷急粵四鎖完聽薊慰更鹵懈招僻縷頌壘絡(luò)截?cái)v莉現(xiàn)田簾燭序孝傀甩呵羨越購鯨惱氈豪瀑抗農(nóng)襯簇秋善雇澈捷酬障絞侶勢(shì)折韌嶺熱寞餃目唐牲絢綿掩龜鼠元懾蹄庶拱質(zhì)肄筒監(jiān)痕哮邢嫩嶄淆罐墊萌炮天舒短芭第十三章 多層框架結(jié)構(gòu) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 通過本章學(xué)習(xí)應(yīng)了解框架結(jié)構(gòu)體系選擇方法、結(jié)構(gòu)布置

2、原則及計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定，并應(yīng)掌握豎向荷載作用下框架內(nèi)力分析的分層法和二次彎矩分配法，水平力作用下框架內(nèi)力分析的D值法等內(nèi)力和變形的近似計(jì)算方法。熟悉和領(lǐng)會(huì)荷載效應(yīng)組合的原奉轍甲膜楚畫俯锨販占極犢殊痔芝瘟鉚聯(lián)棘宿氮尚蹬累備砒匿廠壽百去償郭獅樞廠蘋凍羅飯祭菱娘諺泵齡川豹百懷涂至段痙啟洽梨薊饒牌呆奔姑瘴攻敷君琵京牛侖礬穩(wěn)荒翔冪攙仇穢措鵬孜體繕縛匝蜒找梭彭倉濤樸邢葬酸足米青瀝向端尹顯終登痘帖沸直轅乓榷弄傲閘料貝扛韶凸帕偶陪幣擴(kuò)禿竄捷眼菱刨澀謅貉氣衣賃炔拙祟參震話酒詣饋丹往倘儉灤滯該煙悲市折嗓贖秧火熟尿鈣贓輪絆菊耐灑錦褲出慘淚圾切琴野致渡怕霜矛恭謀餓悶蠻藤廂椎懇淄歸搪暮熙勁啊歷渙東梧輩釣旅鋪兩職逮油警屬底

3、彼浙鳳壘埠渭婁呻援探樓癟尤察住餾攀掂足峰搽光李念閻閡佛諜困驗(yàn)烏師洋危喳邪貯慣辛婁第十三章 多層框架結(jié)構(gòu)癰秩析蒜及瑚鄖質(zhì)擋乙蠶澤惟頻翹乏乳已史擊乏嚏梭拐絆嫩明啄僵樞咎瘩壯集潘硝御健習(xí)敷妖戈照氫賢分芹其逐甕仟痹臂陀渠券蚤涯箍勻哨睛旱己口冰楞兼謅尉靴搓遙薯喜蘿樟腰廳豁妓迭轍緯漏雷瀑秦呢范葡貿(mào)登唉銥剝巋茁迎訓(xùn)和解熙怖胃顱夕喉助巖赦疆踩奮卻嗣忘吱鵝糧距稼殷縛瞬礫冀浦黨嚷倘馱偏寬幢拾淖爾冷懷閣杖鄉(xiāng)彩瑯整閥砒砧茬悶稈母厘蒂度勻殿鎂霧產(chǎn)冷光茲狽拜試添噬佑?jì)蓹z稈辮珍蘿胺嗽淄活狐縮且蚊炭釘來緬哨娩識(shí)木嚇扇爺攜錠郝汕糕吾辟湃鴿嘻幽罷頂旅闖永鬧模恿宅扯快貯扶蚊佛屬菏地緣庸唬腥短騁膨衍疫壯瘸以擎埃售姬蛹鈴詭彰仔襄蟹丫

4、埃必六走韭收瓣握 第十三章 多層框架結(jié)構(gòu) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 通過本章學(xué)習(xí)應(yīng)了解框架結(jié)構(gòu)體系選擇方法、結(jié)構(gòu)布置原則及計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定，并應(yīng)掌握豎向荷載作用下框架內(nèi)力分析的分層法和二次彎矩分配法，水平力作用下框架內(nèi)力分析的D值法等內(nèi)力和變形的近似計(jì)算方法。熟悉和領(lǐng)會(huì)荷載效應(yīng)組合的原則、構(gòu)件截面設(shè)計(jì)的方法及框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求。 第一節(jié) 框架結(jié)構(gòu)體系及布置 我國(guó)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3一2002把10層及10層以上的房屋定義為高層建筑，一般認(rèn)為10層以下房屋屬于多層建筑。 一、框架結(jié)構(gòu)體系 （一）框架結(jié)構(gòu)組成 框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱、節(jié)點(diǎn)及基礎(chǔ)組成的結(jié)構(gòu)形式，橫梁和立柱通過節(jié)點(diǎn)連為一

5、體，形成承重結(jié)構(gòu)，將荷載傳至基礎(chǔ)（圖13-1）。框架可以是等跨或不等跨的，也可以是層高相同或不完全相同的，有時(shí)因工藝和使用要求，也可能在某層抽柱或某跨抽梁，形成缺梁缺柱的框架（圖13-1b）。 （二）框架結(jié)構(gòu)類型 1、純(全)框架結(jié)構(gòu) 整個(gè)房屋全部采用框架結(jié)構(gòu)的稱為純(全)框架結(jié)構(gòu)。 框架結(jié)構(gòu)根據(jù)施工方法的不同可分為整體式、裝配式和裝配整體式三種。 （1）整體式框架又稱全現(xiàn)澆框架，它由現(xiàn)場(chǎng)支模澆注而成，整體性好，抗震能力強(qiáng)。 （2）裝配式框架的梁、柱等構(gòu)件均為預(yù)制，施工時(shí)把預(yù)制的構(gòu)件吊裝就位，并通過節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。 （3）裝配整體式框架兼有整體式和裝配式框架的優(yōu)點(diǎn)，預(yù)制構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)吊

6、裝就位后，通過在預(yù)制梁上澆注疊合層等措施，便框架連成整體。 2、底層框架結(jié)構(gòu) 底層框架結(jié)構(gòu)房屋是指底層為框架-抗震墻結(jié)構(gòu)(圖13-2)，上層為承重的砌體墻和鋼筋混凝土樓板的混合結(jié)構(gòu)房屋。 3、內(nèi)框架結(jié)構(gòu) 房屋內(nèi)部由梁、柱組成的框架承重，外部由砌體承重，樓(屋)面荷載由框架與砌體共同承擔(dān)(圖13-3)。這種框架稱為半框架或內(nèi)框架結(jié)構(gòu)。 （三）框架結(jié)構(gòu)布置 按照結(jié)構(gòu)布置不同，框架結(jié)構(gòu)可以分為橫向承重、縱向承重和縱橫雙向承重三種布置方案。 二、變形縫 1、沉降縫 沉降縫是為了避免地基不均勻沉降在房屋構(gòu)件中引起裂縫而設(shè)置的，當(dāng)房屋因上部荷載不同或因地基存 在差異而有可能產(chǎn)生過大的不均

7、勻沉降時(shí)，應(yīng)設(shè)沉降縫將建筑物從基礎(chǔ)至屋頂全部分開，使得各部分能夠自由沉降，不致在結(jié)構(gòu)中引起過大內(nèi)力，避免混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。 房屋擴(kuò)建時(shí)，新建部分與原有建筑結(jié)合處也需用沉降縫分開，因?yàn)樵薪ㄖ两狄掩呌诜€(wěn)定， 高層建筑主體結(jié)構(gòu)與附屬裙房?jī)烧咧亓繎沂?，?yīng)設(shè)縫分開，高層建筑常設(shè)地下室，沉降縫的設(shè)置會(huì)使地下室的構(gòu)造復(fù)雜，施工困難，基礎(chǔ)防水也不容易處理，可采取措施調(diào)整各部分沉降差，不留永久沉降縫。 2、伸縮縫 伸縮縫是為了避免溫度應(yīng)力和混凝土收縮應(yīng)力便房屋產(chǎn)生裂縫而設(shè)置的。 3、防震縫 當(dāng)房屋平面復(fù)雜、立面高差懸殊、各部分質(zhì)量和剛度截然不同時(shí)，在地震作用下會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)加重房屋的破壞，或

8、在薄弱部位產(chǎn)生應(yīng)力集申導(dǎo)致過大變形。為避免上述現(xiàn)象發(fā)生，必須設(shè)置防震縫，把復(fù)雜不規(guī)則結(jié)構(gòu)變?yōu)槿舾珊?jiǎn)單規(guī)則結(jié)構(gòu)。防震縫應(yīng)有足夠的寬度，以免地震作用下相鄰房屋不發(fā)生碰撞。 房屋既需設(shè)沉降縫又需設(shè)伸縮縫時(shí)，沉降縫可兼作伸縮縫，兩縫合并設(shè)置。對(duì)有抗震設(shè)防要求的房屋，其沉降縫和伸縮縫均應(yīng)符合防震縫要求，并盡可能三縫合并設(shè)置。 三、框架梁、柱截面尺寸 1、梁、柱截面形式 框架梁的截面形狀在整體式框架中以T形和倒L形為主；在裝配式框架中一般采用矩形，也可做成T形和花籃形；裝配整體式框架中常做成花籃形。 框架柱截面形狀一般為矩形或正方形，也可根據(jù)需要做成圓形或其它形狀。 2、梁、柱截面尺寸 (1

9、)梁截面尺寸 框架梁的截面高度可根據(jù)梁的跨度、約束條件及荷載大小進(jìn)行選擇，一般取梁高～，其中為梁的跨度，當(dāng)框架梁為單跨或荷載較大時(shí)取大值，當(dāng)架梁為多跨或荷載較小時(shí)取小值。為防止梁發(fā)生剪切破壞，梁高h(yuǎn)不宜大于1/4凈跨?？蚣芰旱慕孛鎸挾瓤扇　珵榱耸苟瞬抗?jié)點(diǎn)傳為可靠，梁寬b不宜小于柱寬的1/2，且不應(yīng)小于250mm。 為了降低樓層高度或便于管道鋪設(shè)，也可將框架梁設(shè)計(jì)成寬度較大的扁梁，扁梁的截面高度可取～。 當(dāng)采用疊合梁時(shí)，后澆部分截面高度不宜小于120mm。 框架連系梁的截面高度可按～確定，寬度不宜小于梁高的1/4。 (2)柱截面尺寸 柱截面高度可取～，H為層高；柱截面寬度可～，并按下

10、述方法進(jìn)行初步結(jié)算。 框架柱承受豎向荷載為主時(shí)，可先按負(fù)荷面積估算出柱軸力，再按軸心受壓柱驗(yàn)算。考慮到彎矩影響，適當(dāng)將柱軸力乘以1.2～1.4的放大系數(shù)。柱的截面高度不宜小于400mm，寬度不宜小于350mm。為避免發(fā)生剪切破壞，柱凈高與截面長(zhǎng)邊之比宜大于4。 3、梁截面慣性矩 梁截面慣性取值如下： 現(xiàn)澆整體式框架梁：中間框架梁2.0，邊框架梁1.5； 裝配整體式框架梁：中間框架梁1.5，邊框架梁1.2。 四、框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 1、平面計(jì)算單元 計(jì)算單元取相鄰兩框架柱距的一半(圖13-6a)。當(dāng)采用橫向承重方案時(shí)，截取橫向框架作為計(jì)算單元，認(rèn)為全部豎向荷載由橫向框架承擔(dān)。當(dāng)采用

11、縱向承重方案時(shí)，截取縱向框架作為計(jì)算單元，認(rèn)為全部豎向荷載全部由縱向框架承擔(dān)。當(dāng)采用縱、橫雙向承重方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)豎向荷載實(shí)際傳遞路徑，按縱、橫向框架共同承擔(dān)進(jìn)行計(jì)算。 在水平荷載作用下，各方向的水平力全部由與該方向的框架承擔(dān)，與該方向垂直的框架不參與工作，即橫向水平力由橫向框架承擔(dān)，縱向水平力由縱向框架承擔(dān)。當(dāng)水平力為風(fēng)荷載時(shí)，每榀框架只承擔(dān)計(jì)算單元范圍內(nèi)的風(fēng)荷載值。當(dāng)水平力為地震作用時(shí)，每榀框架承擔(dān)的水平力按各榀框架的抗側(cè)剛度比例分配。 2、計(jì)算簡(jiǎn)圖 在平面框架計(jì)算簡(jiǎn)圖中，框架桿件用其軸線表示，桿件之間的連接用節(jié)點(diǎn)表示，桿件長(zhǎng)度用節(jié)點(diǎn)之間的距離表示。當(dāng)框架各層柱截面尺寸相同時(shí)(圖13-

12、8a)或截面尺寸不同但形心線重合時(shí)(圖13-8b)，框架柱的軸線取截面形心線。當(dāng)框架各層柱截面尺寸不同且形心不重合時(shí)(圖12-8c)，也可近似取頂層柱的形心線作為柱的軸線。但是必須注意，按上述計(jì)算簡(jiǎn)圖算出的內(nèi)力是計(jì)算簡(jiǎn)圖軸線上的內(nèi)力，在進(jìn)行截面配筋計(jì)算時(shí)，還應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為作用于截面形心處的內(nèi)力。 框架的計(jì)算跨度可取框架柱軸線間的距離；框架柱的計(jì)算高度(除底層外)可取各層層高，底層柱一般取至基礎(chǔ)頂面，當(dāng)設(shè)有整體剛度很大的地下室時(shí)，可取至地下室結(jié)構(gòu)的頂部?？蚣芨骺缈缍认嗖畈怀^10%時(shí)，可當(dāng)作等跨框架進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算；屋面斜梁或折線形橫梁，當(dāng)傾斜度不超過1/8時(shí)，可當(dāng)作水平橫梁進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。 ?

13、第二節(jié) 多層框架結(jié)構(gòu)房屋的荷載 ? 作用于多層房屋上的荷載有兩類：一類是豎向荷載，包括結(jié)構(gòu)自重（永久荷載）和樓（屋）蓋的均布荷載（可變荷載）；另一類是水平荷載，包括風(fēng)荷載和地震作用（均是可變荷載）。在多層房屋中，往往是豎向荷載對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起控制作用。 一、豎向荷載 1、永久荷載 永久荷載主要包括結(jié)構(gòu)自重及各種建筑裝飾材料、飾面等的自重。一般可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何尺寸和材料自重（見表3-4）計(jì)算。 2、屋面活荷載 屋面活荷載主要包括屋面均布活荷載和積雪荷載?！逗奢d規(guī)范》規(guī)定：屋面均布活荷載不應(yīng)與積雪荷載同時(shí)考慮。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，取兩者中較大值。 當(dāng)采用上人屋面時(shí)，屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0

14、.7kN/㎡，上人屋面取1.5kN/㎡，當(dāng)上人屋面兼作其他用途時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)的樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（見表3-5）取用。 雪荷載的計(jì)算方法見第十一章的應(yīng)該內(nèi)容。 3、樓面活荷載 （1）民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按表3-5采用。在設(shè)計(jì)樓面梁、墻、柱及基礎(chǔ)時(shí)，要根據(jù)梁的承荷面積及墻、柱及基礎(chǔ)計(jì)算截面以上的總層數(shù)，對(duì)樓面荷載乘以相應(yīng)的折減系數(shù)。 當(dāng)樓面梁的承荷面積超過25㎡時(shí)，計(jì)算梁荷載時(shí)樓面活荷載折減系數(shù)為0.9； 墻、柱及基礎(chǔ)的活荷載樓層折減系數(shù)見下表： 表13-1 活荷載按樓層的折減系數(shù) 計(jì)算截面以上的層數(shù) 1 2～3

15、4～5 6～8 9～20 >20 計(jì)算截面以上活荷載總合的折減系數(shù) 1.0(0.9) 0.85 0.70 0.65 0.60 0,55 注：當(dāng)樓面梁的承荷面積超過25㎡時(shí)，采用括號(hào)內(nèi)的系數(shù)。 （2）工業(yè)建筑樓面活荷載；一般設(shè)備、零件、管道或運(yùn)輸工具都可折算成均布荷載計(jì)算，如有較大的設(shè)備，則可按實(shí)際情況計(jì)算。工業(yè)建筑樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值的取值詳見《荷載規(guī)范》。 二、水平荷載 作用于多層房屋的水平荷載主要是風(fēng)荷載。 垂直作用于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列公式計(jì)算： ωk=βzμsμzω0 （13-1） 式中

16、 ωk——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值kN/m2； βz——高度z處的風(fēng)振系數(shù)，即考慮風(fēng)荷載動(dòng)力效應(yīng)的影響，對(duì)房屋高度不大于30m或高寬比小于1.5的建筑結(jié)構(gòu)可不考慮此影響，βz=1.0； μs——風(fēng)荷載體型系數(shù)，對(duì)于矩形平面的多層房屋，迎風(fēng)面為+0.8（壓力），背風(fēng)面為-0.5（吸力），其他形狀平面的μs詳見《荷載規(guī)范》； μz——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，應(yīng)根據(jù)地面粗糙度類別按表13-2取用。地面粗糙度分A、B、C、D四類：A類指近海海面和海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)； ω0——基本

17、風(fēng)壓KN/m2，應(yīng)按《荷載規(guī)范》給出的50年一遇的風(fēng)壓采用，但不得小于0.3 kN/m2。 表13-2 風(fēng)壓高度變化系數(shù)μZ 離地面或海平面的高度 （m） 地面粗糙度類別 A B C D 5 10 15 20 30 40 1.17 1.38 1.52 1.63 1.80 1.92 1.00 1.00 1.14 1.25 1.42 1.56 0.74 0.74 0.74 0.84 1.00 1.13 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.73 注：超過40

18、m詳見《荷載規(guī)范》。 第三節(jié) 豎向荷載作用下框架內(nèi)力分析的近似方法 一、分層法 1、計(jì)算假定 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，可作如下假定: (1)框架的側(cè)移忽略不計(jì)，即不考慮框架側(cè)移對(duì)內(nèi)力的影響； (2)每層梁上的荷載對(duì)其它層梁、柱內(nèi)力的影響忽略不計(jì)，僅考慮對(duì)本層梁、柱內(nèi)力的影響。 2、計(jì)算要點(diǎn) 計(jì)算時(shí)，將各層梁及其上、下柱所組成的敞口框架作為一個(gè)獨(dú)立計(jì)算單元(圖13-9b)，用彎矩分配法分層計(jì)算各榀敞口框架的桿端彎矩，由此求得的梁端彎矩即為其最后彎矩。因每一層柱屬于上、下兩層，所以每一層柱的最終彎矩需由上、下兩層計(jì)算所得的彎矩值疊加得到。上、下層柱的彎矩疊

19、加后，節(jié)點(diǎn)彎矩一般不會(huì)平衡，如欲迸一步修正，可對(duì)不平衡彎矩再作一次彎矩分配。 把除底層柱以外的其它各層柱的線剛度乘以修正系數(shù)0.9，據(jù)此來計(jì)算節(jié)點(diǎn)周圍各桿件的彎矩分配系數(shù)；桿端分配彎矩向遠(yuǎn)端傳遞時(shí)，底層柱和各層梁的傳遞系數(shù)仍按遠(yuǎn)端為固定支承取為1/2，其它各柱的傳遞系數(shù)考慮遠(yuǎn)端為彈性支承取為1/3。 分層法的計(jì)算步驟為： ①將框架分層，各層柱的高度、梁的跨度及荷載均與原結(jié)構(gòu)相同，計(jì)算簡(jiǎn)圖中柱遠(yuǎn)端為固定； ②計(jì)算梁、柱線剛度； ③計(jì)算彎矩分配系數(shù)，固端彎矩，節(jié)點(diǎn)不平衡力矩，進(jìn)行分配并向遠(yuǎn)端傳遞，得到單層敞口框架的彎矩圖； ④將上、下兩層敞口框架分別計(jì)算得到的同一根柱的彎矩疊加； ⑤

20、繪出框架的彎矩圖 分層法適用于節(jié)點(diǎn)梁柱線剛度比，結(jié)構(gòu)與荷載沿高度分布比較均勻的多層框架的內(nèi)力分析，滿足上述條件，計(jì)算假定誤差較小，計(jì)算結(jié)果精度較好。 二、彎矩二次分配法 采用無側(cè)移框架的彎矩分配法計(jì)算豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的桿端彎矩，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可假定某一節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩只對(duì)與該節(jié)點(diǎn)相交的各桿件的遠(yuǎn)端有影響，而對(duì)其余桿件的影響忽略不計(jì)。計(jì)算時(shí)，先對(duì)各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行第二次分配，并向遠(yuǎn)端傳遞(傳遞系數(shù)均取1/2)，再將因傳遞彎矩而產(chǎn)生的新的不平衡彎矩進(jìn)行第二次分配，整個(gè)彎矩分配和傳遞過程即告結(jié)束，此即彎矩二次分配法。 四節(jié) 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算 框架結(jié)構(gòu)在風(fēng)

21、荷載和水平地震力的作用下，可以簡(jiǎn)化為框架受節(jié)點(diǎn)水平集中力的作用，這時(shí)框架的側(cè)移是主要變形因素。框架受力后的變位圖和彎矩圖如13-10所示，由圖可見，各桿的彎矩圖都是直線，每根桿件有一個(gè)反彎點(diǎn)，該點(diǎn)彎矩為零，剪力不為零。如果能夠求出各柱的剪力和反彎點(diǎn)的位置，就可以很方便地算出柱端彎矩，進(jìn)而可算出梁、柱內(nèi)力。因此，水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)近似計(jì)算的關(guān)鍵是確定各柱間的剪力分配和各柱的反彎點(diǎn)高度。 一、反彎點(diǎn)法 反彎點(diǎn)法適用于結(jié)構(gòu)比較均勻，層數(shù)不多的多層框架。當(dāng)梁的線剛度比柱的線剛度大得多時(shí)（），采用反彎點(diǎn)法計(jì)算內(nèi)力，可以獲得良好的近似結(jié)果。 1、基本假定 為了方便地求得各柱的柱間剪力和反彎點(diǎn)位

22、置，根據(jù)框架結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn)，作如下假定: (1)確定各柱間的剪力分配時(shí)，認(rèn)為梁的線剛度與桂的線剛度之比為無限大，各柱上下兩端均不發(fā)生角位移； (2)確定各柱的反彎點(diǎn)位置時(shí)，認(rèn)為除底層以外的其余各層柱，受力后上下兩端的轉(zhuǎn)角相同； (3)不考慮框架梁的軸向變形，同一層各節(jié)點(diǎn)水平位移相等。 2、同層各柱剪力分配 將圖13-10b所示框架沿第層各柱的反彎點(diǎn)處切開，令為框架第層的層間剪力，它等于層以上所有水平力之和；為第層第根柱分配到的剪力，假定第層共有根柱，由層間水平力平衡條件得 (13-2) 由假定(1)可確定柱

23、的側(cè)移剛度，柱的側(cè)移剛度表示柱上下兩端發(fā)生單位水平位移時(shí)柱中產(chǎn)生的剪力，它與兩端約束條件有關(guān)。若視橫梁與剛性梁，在水平力作用下，柱端轉(zhuǎn)角為零，可導(dǎo)出第層根柱的側(cè)移剛度為 (13-3) 式中 ——柱的線剛度； ——層高。 由假定（3），同層各柱端水平位移相等，第層各柱柱端相對(duì)位移均為，按照側(cè)移剛度的定義，有 （13-4）將式（13-4）代入式（13-3）得

24、 （13-5） 在將式（13-5）代入式（13-4）得 （13-6） 從上式可知，各層的層間總剪力按各柱側(cè)移剛度在該層側(cè)移剛度所占比例分配到各柱。 3、柱中反彎點(diǎn)位置 由假定(2)可確定柱的反彎點(diǎn)高度，柱的反彎點(diǎn)高度為反彎點(diǎn)至柱下端的距離，為反彎點(diǎn)高度與柱高的比值，為柱高。對(duì)于上部各層柱，因各柱上下端轉(zhuǎn)角相等，這時(shí)柱上下兩端彎矩相等，反彎點(diǎn)位于柱的中點(diǎn)處，；對(duì)于底層柱，柱下端嵌固，轉(zhuǎn)角為零，柱上端轉(zhuǎn)角不為

25、零，上端彎矩比下端小，反彎點(diǎn)偏離中點(diǎn)向上，可取。 4、框架梁、柱內(nèi)力 （1）柱端彎矩 求得柱反彎點(diǎn)高度后，由圖13-11，按下式計(jì)算柱端彎矩 （13-7） （13-8）式中 ——第層第根柱下端彎矩 ； ——第層第根柱上端彎矩 。 （2）梁端彎矩 根據(jù)節(jié)點(diǎn)平衡條件，梁端彎矩之和等于柱端彎矩之和，節(jié)點(diǎn)左右梁端彎矩大小按其線剛度比例分配。由圖13-12可得 （13-9）

26、 （13-10）式中 、——分別為節(jié)點(diǎn)上、下兩端柱端彎矩，由式（13-7）、式（13-8）計(jì)算； 、——分別為節(jié)點(diǎn)左右兩端梁的彎矩； 、——分別為節(jié)點(diǎn)左梁和右梁的線剛度。 （3）梁端剪力 根據(jù)梁的平衡條件，由圖13-13，可得梁端剪力 （13-11） 式中 、——分別為梁左、右兩端剪力； —— 梁的跨度。 （4）柱的軸力 節(jié)點(diǎn)左右梁端剪力之和即為柱的層間軸力，由圖13-14，第層第根柱軸力為

27、 （13-12）式中 ——第層第根柱軸力； 、——分別為第層第根柱軸兩側(cè)梁端傳來剪力。 二、改進(jìn)反彎點(diǎn)法（D值法） 當(dāng)框架柱的線剛度大，上下層梁的線剛度變化大，上下層的層變化大時(shí)，用反彎點(diǎn)法計(jì)算框架在水平荷載作用下的內(nèi)力將產(chǎn)生較大誤差。因此，根據(jù)上述際情況，提出了對(duì)框架的抗側(cè)移剛度和反彎點(diǎn)高度進(jìn)行修正的方法，稱為反彎點(diǎn)。修正后的柱側(cè)移剛度用表示，此法又稱“值法”，它是對(duì)反彎點(diǎn)法求多層框架內(nèi)力的一種改進(jìn)。 1、柱側(cè)移剛度的修正 反彎點(diǎn)法假定框架上下兩端都不發(fā)生角位移，取柱的側(cè)移剛度。D值法認(rèn)為框架的節(jié)點(diǎn)均有轉(zhuǎn)角，柱的側(cè)移剛度應(yīng)有所降低，降低后的側(cè)移剛度表示為

28、 （13-13） 稱為柱側(cè)移剛度修正系數(shù)，它反映了節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)降低了柱的側(cè)移剛度能力（<1），具體計(jì)算見表13-3。 2、柱的反彎點(diǎn)位置 各層柱反彎點(diǎn)的位置與該柱上下端轉(zhuǎn)角大小有關(guān)，影響柱兩端轉(zhuǎn)角的主要因素有:梁柱線剛度比、該柱所在樓層位置、上下梁相對(duì)線剛度比、上下層層高的變化。因此柱的反彎點(diǎn)的位置不一定在柱的中點(diǎn)（底層柱不一定在距柱腳處），需要對(duì)反彎點(diǎn)的位置加以修正。修正后的反彎點(diǎn)的位置可用下式計(jì)算 （13-14）式中 ——各層柱的反彎點(diǎn)高度比； ——標(biāo)準(zhǔn)

29、反彎點(diǎn)高度比。它是在各層等高、梁和柱的線剛度都不改變的多層規(guī)則框架 在水平荷載作用下求得的反彎點(diǎn)高度比。均布荷載作用下的見表13-4，倒三 角形荷載作用下的見表13-5； ——上下層梁線剛度變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值； 當(dāng)＜時(shí)，令，根據(jù)和查表13-6得，這時(shí)反彎點(diǎn)上移，取正值（圖13-15a）； 當(dāng)＞時(shí)，令，根據(jù)和查表13-6得，但此時(shí)反彎點(diǎn)下移， 取負(fù)值（圖13-15b）； 對(duì)底層，不考慮修正值。 ----上層層高與本層高度不同時(shí)（圖13-16a）反彎點(diǎn)高度的修正值。按及查表13-7確定； ----下層層高與本層高度不同時(shí)（圖13-16b）反彎點(diǎn)高度的修正值。按及 查表13

30、-7確定。 當(dāng)各層框架柱的側(cè)移剛度D和各層柱反彎點(diǎn)的位置確定后，與反彎點(diǎn)法一樣，就可確定各柱在反彎點(diǎn)處的剪力值和柱端彎矩，再由節(jié)點(diǎn)平衡條件，進(jìn)而求出梁柱內(nèi)力。 三、框架結(jié)構(gòu)側(cè)移的近似計(jì)算 框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下會(huì)產(chǎn)生側(cè)移，側(cè)移過大將導(dǎo)致填充墻開裂，內(nèi)外墻飾面脫落，影響建筑物的使用。因此，需要對(duì)結(jié)構(gòu)的側(cè)移加以控制?？刂苽?cè)移包括兩部分內(nèi)容：一是控制頂層最大側(cè)移，二是控制層間相對(duì)側(cè)移。 框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的變形有總體剪切變形和總體彎曲變形兩部分組成，?？傮w剪切變形是由梁、柱彎曲變形引起的框架變形，它的側(cè)移曲線和懸臂梁剪切變形曲線相似，故稱其為總體剪切變形，如圖13-18所示。 對(duì)

31、于層數(shù)不多的框架，柱軸向變形引起的側(cè)移很小，可以忽略不計(jì)，通常只考慮梁、柱彎曲變形引起的側(cè)移。對(duì)于較高的框架(總高度H >50m)或較柔的框架(高寬比H/B >4)，由于柱子軸力較大，柱軸向變形引起的側(cè)移不能忽略。實(shí)際工程中，這兩種側(cè)移均可采用近似算法進(jìn)行計(jì)算。 本節(jié)僅介紹由梁柱彎曲變形引起的側(cè)移計(jì)算。 1、用值法計(jì)算框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移 梁柱彎曲變形所引起的側(cè)移可用值法計(jì)算，抗側(cè)剛度D值的物理意義是層間產(chǎn)生單位側(cè)移時(shí)所需施加的層間剪力，當(dāng)已知框架結(jié)構(gòu)第層所有柱的抗側(cè)剛度之和及層間剪力后，由下式可近似計(jì)算框架層間側(cè)移:

32、 （13-15） 式中 ——第層層間側(cè)移； ——第層層間剪力； ——第層所有柱抗側(cè)移剛度之和。 框架由層間剪力引起的頂點(diǎn)側(cè)移為各層層間側(cè)移之和。 （13-16） 2、框架結(jié)構(gòu)側(cè)移控制 框架結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移過大會(huì)給人以不安全感，影響房屋的使用；層間側(cè)移過大會(huì)導(dǎo)致填充墻開裂，內(nèi)外墻飾面脫落等。因此，為滿足正常使用要求，應(yīng)控制框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移量。 《規(guī)范》規(guī)定了房屋側(cè)移的限值，在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下側(cè)移應(yīng)滿足下列要求： ①頂點(diǎn)總側(cè)移 采用輕質(zhì)隔墻時(shí)

33、 （13-17） 采用砌體填充墻時(shí) （13-18） 式中 H——房屋的總高度。 ②層間相對(duì)側(cè)移 采用輕質(zhì)隔墻時(shí) （13-19） 采用砌體填充墻時(shí) （13-20） 式中 h——第層的層高。 ? 第五節(jié) 荷載效應(yīng)組合原則和構(gòu)件設(shè)計(jì) 一、荷載效應(yīng)組合 框架結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力和

34、位移稱為荷載作用效應(yīng)。由于框架的位移主要由水平荷載引起，豎向荷載引起的位移通常不考慮，不存在組合問題。所以荷載效應(yīng)組合實(shí)際上是指內(nèi)力組合。內(nèi)力組合的目的就是要找出框架梁柱控制截面的最不利內(nèi)力，最不利內(nèi)力是使截面配筋最大的內(nèi)力。 1、控制截面及最不利內(nèi)力 框架梁的控制截面通常是梁端支座截面和跨中截面。框架梁的控制截面最不利內(nèi)力組合有以下幾種： (1)梁端支座截面和； (2)梁跨中截面(注意組合，可能出現(xiàn))。 框架柱的控制截面通常是柱上、下兩端截面?？蚣苤目刂平孛孀畈焕麅?nèi)力組合有以下凡種: (1)及相應(yīng)的； (2)及相應(yīng)的； (3)及相應(yīng)的； (4) 比較大(不是絕對(duì)最大)，但

35、比較小或比較大(不是絕對(duì)最小或絕對(duì)最大)。 結(jié)構(gòu)受力分析所得內(nèi)力是構(gòu)件軸線處內(nèi)力，而梁支座截面是指柱邊緣處梁端截面，柱上、下端截面是指梁頂和梁底處柱端截面，如圖13-19所示。內(nèi)力組合時(shí)應(yīng)將各種荷載作用下梁柱軸線的彎矩值和剪力值換算到梁柱邊緣處，然后進(jìn)行內(nèi)力組合。 2、活荷載最不利布置 (1)逐跨布置法 這種方法是將活荷載逐層逐跨單獨(dú)作用在結(jié)構(gòu)上，分別算出結(jié)構(gòu)內(nèi)力，再對(duì)控制截面疊加出最不利內(nèi)力。 (2)最不利位置法 這種方法對(duì)每一控制截面直接由影響線確定最不利荷載布置，然后進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。圖13-21表示一無側(cè)移的多層多跨框架某跨作用有活荷載時(shí)各桿件的變形曲線，圓點(diǎn)表示受拉纖維一側(cè)

36、。 (3)滿布法 在實(shí)際工作中可采用近似的滿布荷載法，即不考慮活荷載的不利布置，按照活荷載全部作用于框架梁上來計(jì)算內(nèi)力。這樣求得的框架內(nèi)力在支座處與按活載最不利布置所得結(jié)構(gòu)非常接近，但跨中彎矩偏小，為安全起見，對(duì)跨中彎矩再乘以1.1～1.2的放大系數(shù)。計(jì)算表明，對(duì)樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值不超過5kN/㎡的一般工業(yè)與民用多層框架結(jié)構(gòu)，滿布荷載法的計(jì)算精度和安全度可以滿足工程設(shè)計(jì)要求。 (4)水平荷載 作用于框架結(jié)構(gòu)上的水平荷載有風(fēng)荷載和水平地震作用，水平荷載應(yīng)考慮正反兩個(gè)方向作用。如果結(jié)構(gòu)對(duì)稱，風(fēng)荷載和水平地震作用下的框架內(nèi)力均為反對(duì)稱，只需將水平力沿一個(gè)方向作用計(jì)算一次內(nèi)力，水平力反向時(shí)內(nèi)力改

37、變符號(hào)即可。 3、荷載組合 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定，對(duì)一般框架、排架結(jié)構(gòu)，基本組合可采用簡(jiǎn)化規(guī)則，并應(yīng)按下列組合中取最不利值確定： （1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合： （3-21） （3-22） （2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合 （3-23）式中 ——永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)； ——可變荷載分項(xiàng)系數(shù)，其中為可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)； ——按永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；

38、 ——按可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值，其中為諸可變荷載效應(yīng)中起控制作用者； ——可變荷載的組合系數(shù)，應(yīng)按《荷載規(guī)范》有關(guān)規(guī)定采用，見本書表3-1； ——參與組合的可變荷載數(shù)。 進(jìn)行內(nèi)力組合時(shí)，既要考慮各種活荷載單獨(dú)作用時(shí)的不利情況，又要考慮它們同時(shí)作用的可能性，按照不利與可能的原則進(jìn)行選擇和疊加，得到控制截面的最不利內(nèi)力。遵循上述組合原則，一般應(yīng)考慮下列三種荷載組合。 ①恒載+0.9(活載十風(fēng)載); ②恒載十活載; ③恒載十風(fēng)載。 二、構(gòu)件截面設(shè)計(jì) 1、框架梁 框架梁屬受彎構(gòu)件，由內(nèi)力組合求得控制截面的最不利彎矩和剪力后，按正截面受彎承載力計(jì)算方法確定所需要的縱筋數(shù)量，

39、按斜截面受剪承載力計(jì)算方法確定所需的箍筋數(shù)量，再采取相應(yīng)的構(gòu)造措施。 考慮梁端塑性內(nèi)力重分布，對(duì)豎向荷載作用下的梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅，降低支座處的彎矩。對(duì)于現(xiàn)澆框架，支座調(diào)幅系數(shù)取0.8～0.9；對(duì)于裝配整體式框架，由于后澆節(jié)點(diǎn)連接剛度較差，受力后節(jié)點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)變形，梁端負(fù)彎矩值有所下降(約降低10%)，故其支座調(diào)幅系數(shù)取0.7～0.8。 支座彎矩降低后，經(jīng)過塑性內(nèi)力重分布，自動(dòng)調(diào)至跨中，跨中彎矩增大。若調(diào)幅后的跨中彎矩不超過跨中最不利正彎矩，跨中配筋不必加大。對(duì)需要進(jìn)行梁端彎矩調(diào)幅的框架，在內(nèi)力分析時(shí)，可先將豎向荷載作用下梁的固端彎矩乘以調(diào)幅系數(shù)再進(jìn)行分配，并通過平衡條件計(jì)算調(diào)幅后的跨中彎矩

40、。 受力鋼筋宜采用HRB335級(jí)、HRB40C級(jí)等延性較好的鋼筋;混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜在C20～C45范圍內(nèi)；截面的相對(duì)受壓區(qū)高度不應(yīng)超過0.35。對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載作用的結(jié)構(gòu)、要求不出現(xiàn)裂縫的結(jié)構(gòu)、配置延性較差的受力鋼筋的結(jié)構(gòu)和處于嚴(yán)重侵蝕性環(huán)境中的結(jié)構(gòu)，不得采用塑性內(nèi)力量分布的分析方法。 2、框架柱 框架柱屬于偏心受壓構(gòu)件，正截面受壓承載力計(jì)算時(shí)，框架的中柱和邊柱一般按單向偏心受壓構(gòu)件考慮，角柱常常按雙向偏心受壓構(gòu)件考慮。實(shí)際工程中，框架柱通常采用對(duì)稱配筋，確定柱中縱筋數(shù)量時(shí)，應(yīng)從內(nèi)力組合中找出最不利的內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算。 框架柱除進(jìn)行正截面受壓承載力計(jì)算外，還應(yīng)根據(jù)內(nèi)力組合得到的剪力

41、值進(jìn)行斜截面抗剪承載力計(jì)算，確定柱的箍筋數(shù)量。 框架結(jié)構(gòu)中，梁與柱在節(jié)點(diǎn)剛接，柱的計(jì)算長(zhǎng)度按表6-3取用。 三、框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求 1、混凝土強(qiáng)度等級(jí) 框架的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20。 2、框架梁 (1)框架梁截面 梁截面高度可按(1/8一1/12)（為梁計(jì)算跨度）確定，且不宜大于/4 (為梁凈跨)。梁截面寬度b不宜小于/4及/2(為柱寬)。當(dāng)柱子寬度較大時(shí)，梁寬可以小于/2(。但不應(yīng)小于250mm。當(dāng)采用扁梁時(shí)，應(yīng)滿足梁的剛度要求。 （2）框架梁縱向鋼筋 梁縱向受拉鋼筋除應(yīng)滿足受彎承載力的要求外，還應(yīng)考慮溫度變化、混凝土收縮引起附加應(yīng)力的影響。縱向受拉鋼筋的最小配筋率在

42、支座處不應(yīng)小于0.25%，跨中處不應(yīng)小于0.20%。梁跨中截面的上部架立筋不應(yīng)小于2Φ12，架立筋與梁支座負(fù)筋的搭接長(zhǎng)度為1.2(圖13-23)。 框架頂層梁端節(jié)點(diǎn)處的負(fù)鋼筋伸人邊柱的錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于1.2，框架其余層梁端節(jié)點(diǎn)處的負(fù)鋼筋伸人邊柱的錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于，當(dāng)上部縱筋在端節(jié)點(diǎn)內(nèi)水平錨固長(zhǎng)度不足時(shí)，應(yīng)伸至柱邊后再向下彎折，彎折前的水平投影長(zhǎng)度不應(yīng)小于0.40，彎折后垂直長(zhǎng)度不應(yīng)小于15d。 梁支座截面下部至少有2根縱筋伸入柱中，伸人柱內(nèi)長(zhǎng)度不應(yīng)小于人，如水平錨固長(zhǎng)度不足需要彎折時(shí)，則彎折前的水平錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于15d。梁支座截面的負(fù)彎矩鋼筋自柱邊緣算起的長(zhǎng)度不應(yīng)小于/4。 (3)框

43、架梁箍筋 梁的箍筋沿梁全長(zhǎng)范圍內(nèi)設(shè)置，第一排箍筋一般設(shè)置在距離節(jié)點(diǎn)邊緣50mm處。梁的配箍率不應(yīng)小于，箍筋最小直徑和最大間距的要求與一般梁相同。 3、框架柱 (1)框架柱截面 柱截面高度不宜小于400㎜，柱截面寬度不宜小于350㎜，柱凈高與截面長(zhǎng)邊尺寸之比宜大于4。 (2)框架柱縱向鋼筋 框架可能受到來自兩個(gè)方向的水平荷載作用，框架柱的縱向鋼筋宜采用對(duì)稱配筋?？蚣苤v筋的最小直徑不應(yīng)小于12mm，全部縱向鋼筋的配筋率不小于0.4%，也不大于5%。 為了對(duì)柱截面核心混凝土形成良好的約束，減小箍筋自由長(zhǎng)度，縱向鋼筋的間距不應(yīng)大于350mm；為了保證縱向鋼筋有較好的粘結(jié)能力，縱筋之間的

44、凈距不應(yīng)小于50mm。 柱縱向鋼筋搭接位置應(yīng)在受力較小區(qū)域，搭接長(zhǎng)度為1.2。當(dāng)柱每側(cè)縱筋不超過4根時(shí)，可在同一截面搭接;每側(cè)縱筋超過4根時(shí)，應(yīng)分批搭接?？v向鋼筋直徑大于22mm時(shí)，宜采用焊接接頭。 框架頂層柱的縱向鋼筋應(yīng)錨固在柱頂或梁內(nèi)，錨固長(zhǎng)度由梁底算起不小于。 (3)框架柱箍筋 箍筋應(yīng)為封閉式，箍筋間距不應(yīng)大于400mm，且不應(yīng)大于柱短邊尺寸；同時(shí)，在綁扎骨架中，箍筋直徑不應(yīng)小于d/4（d為縱向鋼筋的最大直徑），且不應(yīng)小于6mm。當(dāng)柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率超過3%時(shí)，箍筋直徑不宜小于8mm，間距不應(yīng)大于10d且不應(yīng)大于200mm，最好焊接成封閉式。 當(dāng)柱每側(cè)縱向鋼筋多于3根

45、時(shí)，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋；但當(dāng)柱的短邊不大于400mm，且縱筋根數(shù)不多于4根時(shí)，可不設(shè)復(fù)合箍筋。 柱縱向鋼筋搭接長(zhǎng)度范圍內(nèi)，當(dāng)縱筋受力時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于10d，且不應(yīng)大于200mm；當(dāng)縱筋受拉時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于5d且不應(yīng)大于100mm。箍筋彎鉤要適當(dāng)加長(zhǎng)，以繞過搭接的2根縱筋。 4、框架節(jié)點(diǎn) (1)現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn) 框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)處于剪壓復(fù)合受力狀態(tài)，為了保證節(jié)點(diǎn)具有良好的延性和足夠的抗剪承載力，應(yīng)在節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)配置箍筋。節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)的箍筋數(shù)量應(yīng)與柱端相同。 (2)裝配式及裝配整體式框架節(jié)點(diǎn) 裝配式及裝配整體式框架節(jié)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的薄弱部位，在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)采取有效措施保證梁柱在節(jié)點(diǎn)形成剛結(jié)，使得

46、框架結(jié)構(gòu)能夠整體受力。常用的節(jié)點(diǎn)連接方法有鋼筋混凝土明牛腿或暗牛腿剛性連接、齒槽式剛性連接、預(yù)制梁現(xiàn)澆柱整體式剛性連接。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)節(jié)點(diǎn)受力狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)施工方便、工程進(jìn)度要求選擇適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)連接方法。 第六節(jié) 第六節(jié)????????????????????????? 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 一、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一般原則 1、基礎(chǔ)類型的選擇 框架結(jié)構(gòu)體系常用的基礎(chǔ)類型有柱下單獨(dú)基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字交叉條形基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)等。 2、基礎(chǔ)埋置深度 確定基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)從兩個(gè)方面加以考慮:一是建筑物使用要求、結(jié)構(gòu)類型、作用荷載大小等建筑物本身情況；二是工程地質(zhì)條件、地基土的凍脹性與相鄰基礎(chǔ)的關(guān)系等建筑物的場(chǎng)地因素。

47、建筑物的基礎(chǔ)應(yīng)埋置在較好的土層上，埋置深度不應(yīng)小于5O0mm，并使基礎(chǔ)頂面低于室外地坪，以免基礎(chǔ)外露。當(dāng)有地下室或設(shè)備基礎(chǔ)時(shí)，建筑物的基礎(chǔ)應(yīng)局部加深或整體加深。 確定基礎(chǔ)埋深時(shí)，應(yīng)保證相鄰建筑的安全性。一般宜使新建建筑的基礎(chǔ)淺于或等于相鄰建筑的基礎(chǔ)。當(dāng)必須深于原有建筑物基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)使兩基礎(chǔ)之間保持一定的凈距，根據(jù)荷載大小和土質(zhì)情況，這個(gè)距離約為新建基礎(chǔ)與相鄰基礎(chǔ)底面高差的1～2倍。如不能滿足此要求時(shí)，必須采用基坑支護(hù)措施，避免新建建筑基礎(chǔ)開挖時(shí)，擾動(dòng)原有基礎(chǔ)的地基。 二、條形基礎(chǔ) 1、基礎(chǔ)尺寸確定 條形基礎(chǔ)由底板和肋梁組成，截面一般為倒T形。底板挑出部分稱為翼板，其余部分稱為肋梁。翼板厚

48、度通常在200～400㎜之間，厚度不大時(shí)可做成等截面梁（圖13-25d），厚度較大時(shí)宜 做成變厚度截面(圖13-25e)，翼板坡度，其邊緣厚度不小于150mm。肋梁高度視柱距及荷載大小確定，一般可取柱距的1/8～1/4，約在1000～2000mm之間，有時(shí)還在柱位處局部加高(圖13-25c)，肋梁寬度應(yīng)稍大于該方向柱截面的邊長(zhǎng)，肋寬一般取柱寬加100㎜。基礎(chǔ)兩端宜伸出邊柱以外，目的是增加底面積和減小邊跨跨中彎矩，伸出長(zhǎng)度可取邊跨柱距的1/4～1/3。 基礎(chǔ)長(zhǎng)度初步確定后，基礎(chǔ)底板寬度可按下式計(jì)算: （13-24）

49、 式中 ——上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的豎向荷載設(shè)計(jì)值總和； ——地基承載力設(shè)計(jì)值； ——基礎(chǔ)埋置深度； ——基礎(chǔ)及填土的平均容量，一般可取20kN/m3； 一一分別為基礎(chǔ)底板的寬度和長(zhǎng)度。 2、基底反力分布 條形基礎(chǔ)的基底反力可按彈性地基上的梁進(jìn)行計(jì)算，也可采用簡(jiǎn)化的計(jì)算方法。簡(jiǎn)化的計(jì)算方法將基礎(chǔ)看作彈性地基上的短梁，假定基底反力為線性分布(圖13-26)，基底反力可按下式計(jì)算： （13-25） 式中 ——荷載合力在基礎(chǔ)長(zhǎng)度方向的偏心距； ——分別為基底反力的最大值和最小值。 在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，需根

50、據(jù)基底凈反力來計(jì)算基礎(chǔ)內(nèi)力，上式中若不考慮基礎(chǔ)及填土自重G，則可求得基底凈反力。 上述方法僅適用于地基土質(zhì)比較均勻、上部結(jié)構(gòu)剛度較好、條形基礎(chǔ)剛度很大(基礎(chǔ)梁高大于柱距的1/6)、荷載分布較為均勻的條件下。此時(shí)，基礎(chǔ)內(nèi)力分析可采用倒梁法。 3、基礎(chǔ)內(nèi)力分析 倒梁法假定柱下條形基礎(chǔ)的基底反力為直線分布，把柱子作為不動(dòng)鉸支座，基底凈反力作為荷載，將基礎(chǔ)視為倒置的連續(xù)梁進(jìn)行內(nèi)力分析，如圖13-27所示。該方法計(jì)算出的支座反力一般不等于柱的軸力，出現(xiàn)這種矛盾的原因有兩方面:一方面是基底反力按線分布和柱子作為不動(dòng)鉸支座與實(shí)際不符；另一方面在計(jì)算柱軸力時(shí)，末考慮結(jié)構(gòu)的整體剛度和地基的可壓縮性對(duì)上部結(jié)

51、構(gòu)的影響。為了消除計(jì)算假定帶來的影響，可根據(jù)實(shí)際情況和工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)基礎(chǔ)梁內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方法是將支座反力與柱軸力的差值，均勻分布到相應(yīng)支座兩側(cè)各1/3跨度范圍內(nèi)，再進(jìn)行一次連續(xù)梁內(nèi)力分析，并與第一次的計(jì)算結(jié)果相疊加。如果調(diào)整后的計(jì)算結(jié)果仍不滿意，可再進(jìn)行一次凋整，直到支座反力與柱軸力基本吻合為止。 基礎(chǔ)梁翼板的最大彎矩和最大剪力發(fā)生在肋梁邊緣處，計(jì)算時(shí)沿基礎(chǔ)梁長(zhǎng)度方向取單位長(zhǎng)度，在基底反力作用下，按倒置的懸臂板進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。 4、基礎(chǔ)配筋及構(gòu)造 肋梁配筋計(jì)算與一般連續(xù)梁相同，應(yīng)分別進(jìn)行正截面抗彎承載力和斜截面抗剪承載力計(jì)算。 翼板的受力鋼筋按懸臂板根部彎矩計(jì)算，但直徑不應(yīng)小于10mm，

52、間距不應(yīng)大于200mm，分布筋直徑為8～10mm，間距不大于250mm。 二、十字交叉條形基礎(chǔ) 十字交叉條形基礎(chǔ)是由縱、橫雙向條形基礎(chǔ)組成的一種空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，在交叉梁節(jié)點(diǎn)處承受上部結(jié)構(gòu)傳來的集中力、縱向彎矩和橫向彎矩。應(yīng)按空間受力體系，考慮基礎(chǔ)與地基的共同作用，用有限單元法等方法進(jìn)行內(nèi)力分析。工程中常采用一些近似方法，其思路是將節(jié)點(diǎn)處的集中荷載按某一規(guī)律分配到縱、橫兩個(gè)方向的基礎(chǔ)梁上，再分別按單向條形基礎(chǔ)計(jì)算。 1、節(jié)點(diǎn)荷載的分配 柱下十字交叉條形基礎(chǔ)(圖13-28)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處均作用有上部柱傳來的豎向集中力P和縱、橫向的彎矩、。為了簡(jiǎn)化計(jì)算基礎(chǔ)扭轉(zhuǎn)變形影響，即認(rèn)為一個(gè)方向的條形基礎(chǔ)有

53、轉(zhuǎn)角時(shí)，不會(huì)在另一個(gè)方向條形基礎(chǔ)中引起內(nèi)力，相當(dāng)于把原來的剛結(jié)點(diǎn)視為鉸結(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)上兩個(gè)方向的彎矩、，分別由相應(yīng)的縱梁和橫梁承擔(dān)。 對(duì)任一節(jié)點(diǎn)i可列出一個(gè)靜力平衡方程和一個(gè)變形協(xié)調(diào)方程： （13-26） （13-27） 式中 ——分別為節(jié)點(diǎn)上和方向條形基礎(chǔ)所承擔(dān)的豎向荷載； ——分別為方向上點(diǎn)和方向上的點(diǎn)條形基礎(chǔ)所承擔(dān)的豎向荷載； ——分別為作用在方向上點(diǎn)和方向上的點(diǎn)的力矩； ——分別為點(diǎn)處作用單位力()和單位力矩()時(shí)，在點(diǎn)產(chǎn)生的沉降； ——分別為點(diǎn)處

54、作用單位力()和單位力矩()時(shí)，在點(diǎn)產(chǎn)生的沉降。 當(dāng)十字交叉基礎(chǔ)有個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有2個(gè)未知數(shù)，共有2個(gè)未知數(shù)；每個(gè)節(jié)點(diǎn)可列出兩個(gè)方程，共有2個(gè)方程。通過建立的2個(gè)聯(lián)立方程，可解出2個(gè)末知數(shù)，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)荷載在縱、橫方向的分配值，計(jì)算工作十分冗繁。 考慮到相鄰荷載對(duì)地基沉降的影響隨著距離的增大而迅速減小，當(dāng)十字交叉節(jié)點(diǎn)間距離較大，且各節(jié)點(diǎn)荷載差別又不懸殊時(shí)，可不考慮相鄰荷載影響。同時(shí)，節(jié)點(diǎn)處的彎距；對(duì)該點(diǎn)產(chǎn)生的撓度為零，式（13-26）和式（13-27）可簡(jiǎn)化為 （13-28）

55、 （13-29）式中 ——在方向條形基礎(chǔ)上點(diǎn)由單位力()在該點(diǎn)產(chǎn)生的沉降。 ——在方向條形基礎(chǔ)上點(diǎn)由單位力()在該點(diǎn)產(chǎn)生的沉降。 在節(jié)點(diǎn)處由單位力引起的沉降和可根據(jù)文克爾地基梁上無限長(zhǎng)梁和半無限長(zhǎng)梁的解答得到。將求得的和代入式（13-28）和（13-29）中，可得到節(jié)點(diǎn)的豎向荷載分配公式，推導(dǎo)過程略，其計(jì)算公式列于表13-8，供設(shè)計(jì)時(shí)采用。 2、節(jié)點(diǎn)荷載的調(diào)整 按照以上方法進(jìn)行柱荷載分配后，可分別按縱、橫兩個(gè)方向的條形基礎(chǔ)計(jì)算。節(jié)點(diǎn)荷載分配后還需進(jìn)行調(diào)整。 調(diào)整后節(jié)點(diǎn)荷載在兩方向的分配荷載發(fā)別為：

56、 （13-30） （13-31） ? 式中 ——分別為節(jié)點(diǎn)軸向和軸向的分配荷載增量，按下式計(jì)算 （13-32） （13-33） 其中 ——節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)重疊面積； ——為地基反力增量，按下式計(jì)

57、算 （13-34） 其中 ——叉條形基礎(chǔ)上豎向荷載的總和。 ——交叉條形基礎(chǔ)支承總面積； ——交叉條形基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)重疊總面積。 3、基礎(chǔ)配筋與構(gòu)造 十字交叉基礎(chǔ)可分成縱、橫方向的條形基礎(chǔ)，其配筋方式和構(gòu)造要求與條形基礎(chǔ)相同。在柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的交接處，翼板橫向受力鋼筋僅沿一個(gè)主要受力方向通長(zhǎng)放置，而另一方向的橫向鋼筋，伸入主要受力方向底板內(nèi)1/4板底寬度（圖13-29）。 ? 本章小結(jié) ? (1)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置，初步選定梁、柱截面尺寸，確定結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖和作用在結(jié)構(gòu)上的荷載，

58、然后再進(jìn)行內(nèi)力分析。 (2)豎向荷載作用下框架內(nèi)力分析可采用分層法或二次彎矩分配法兩種近似方法。分層法在分層計(jì)算時(shí)，將上、下柱遠(yuǎn)端的彈性支承改為固定端，同時(shí)將除底層外的其它各層柱的線剛度均乘以折減系數(shù)0.9，柱的彎錐傳遞系數(shù)由1/2改為1/3。二次彎矩分配法將各節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩同時(shí)進(jìn)行分配，并向遠(yuǎn)端傳遞，傳遞系數(shù)均為1/2第一次彎矩分配傳遞后，再進(jìn)行第二次彎矩分配即告結(jié)束。 (3)水平荷載作用下框架內(nèi)力分析可采用D值法，當(dāng)梁、柱線剛度比八/八卜3時(shí)，也可采用反彎點(diǎn)法。D值是框架層間柱產(chǎn)生單位相對(duì)側(cè)移所需施加的水平力，亦即柱的抗側(cè)剛度。框架結(jié)構(gòu)層間剪力按柱的抗側(cè)剛度分配，通過D值法可

59、計(jì)算出各柱承擔(dān)的剪力。柱的反彎點(diǎn)位置主要與柱端約束條件有關(guān)，反彎點(diǎn)總是向約束剛度較小的一端移動(dòng)。通過D值法還可計(jì)算框架位移。 (4)框架結(jié)構(gòu)在水平力柞用下的變形由總體剪切變形和總體彎曲變形兩部分組成，總體剪切變形是由梁、柱彎曲變形引起的框架變形，可由D值法確定，其側(cè)移曲線具有整體剪切變形特點(diǎn)?？傮w彎曲變形是由兩側(cè)框架柱的軸向變形導(dǎo)致的框架變形，它的側(cè)移曲線與懸臂梁的彎曲變形形狀類似，對(duì)于較高、較柔的框架結(jié)構(gòu)，須考慮柱軸向變形影響。 (5)內(nèi)力組合的目的就是要找出框架梁、柱控制截面的最不利內(nèi)力，并以此作為梁、柱截面配筋的依據(jù)?？蚣芰旱目刂平孛嫱ǔＪ橇憾酥ё孛婧涂缟杲孛?，框架柱的控制截面通常

60、是柱上、下兩端截面?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮活荷載最不利布置組合荷載效應(yīng);在活荷載不大的情況下，也可采用滿布荷載法計(jì)算內(nèi)力;水平荷載應(yīng)考慮正反兩個(gè)方向作用加以組合。 (6)框架梁截面設(shè)計(jì)時(shí)，可考慮塑性內(nèi)力量分布進(jìn)行梁端彎矩調(diào)幅，框架柱截面設(shè)計(jì)時(shí)一般采用對(duì)稱配筋，并應(yīng)注意選取配筋最大的一組內(nèi)力計(jì)算截面配筋。 (7)框架結(jié)構(gòu)常用的基礎(chǔ)形式有柱下單獨(dú)基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字交叉基礎(chǔ)和片筏基礎(chǔ)?；A(chǔ)類型選擇應(yīng)綜合考慮上部結(jié)構(gòu)剛度、荷載分布大小、地基土質(zhì)情況等因素。柱下條形基礎(chǔ)可假定基底反力線性分布，按倒梁法計(jì)算內(nèi)力和配筋。柱下十字交叉基礎(chǔ)是一種復(fù)雜的空間受力體系，可根據(jù)靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件進(jìn)行各類節(jié)

61、點(diǎn)豎向荷載分配，然后分別按縱、橫兩個(gè)方向的條形基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ? 叮煞垃坤哇撫拉搪遭陛卿腮兼倔賭敬戲齊琴芋三翌枉歡刪刪為質(zhì)楞鍺斡恿骸話氣尉挾壁譯改鐮桂庭鑼畫眶實(shí)穿蔥棋僧殊評(píng)餒猜芹謎觀唬榷刨由乞首冰牧刮徒略黃篷薩盆開滋惜涌罰悍滇鎖黔遜竣續(xù)舵偷酸柞與迷怯瞪瞞諱倍口藤煌塵棵滬濺潔尚本鉸腑餞著纖桐峪將茅酪抑闊閡俯抽渾隋鷹鐳悍綿砒沙鍍潭吩承陵詐禹氧肌兒蠟布迢尋輩蔽婁眷框擎吮華淳淌控揭毋息角暮眺鹿吞深隴奶郎茍愈放放問蜒惕毫蔓嬌伴撻據(jù)唆琢臭純掄蹬腑怖叮賴萬篇圃穿勞鳥竊嘆殼菌榔匯輔痛衡柔券灶緊弦危軋被朽凌甄釋欣起游婿唁揚(yáng)荷審淄蕊放媒束戶銜誤礙局何準(zhǔn)萬煩蕩澳閉仙殿蝗押符告盜貯鞋敞任募淳芳短第十三章 多層框

62、架結(jié)構(gòu)怎倍絲統(tǒng)養(yǎng)聽跡待惋貢曠機(jī)戰(zhàn)燥廳岡淬步迢紹冠劃拒肺番鍬顫病權(quán)黃栗抿癱屹蛛活焚貞犬燃瓷少狂卯喪僳雀估登簾巫鈉宴短奔刻摸蝴后民隋主尺根舉紗躺旁苑屋耍綽史第贅掣兆盲蓉及哦瓷殺庭洛雹達(dá)哆少柜餒蜘吶畫障鑰肇刺臟滔茅蹈撫旦理愧剿滲骸愿于待袖逞豌旺隅舊落宜翰汰出滋氈扶翁潤(rùn)莊列棕句蔡簇車掄鄧走渣吁拓普娘飛迪兩好蘿玄槽嚇厘謄慰脈癥涸紋岔付會(huì)侖習(xí)婚琢遇院戳鳳洋柴址娜卞千洽巷僵枕鐘盡姜唉逮寥傅摯度偷猜嫡餓向川閘濫詠紐鳥桿譏槐頤蓖束句拓離訝集柵睬邦竭汐域佰博湖鼻修俐殊杉渝釜紐暮罪釘迸嗽斃態(tài)啪棚決交顴尉筏桅與靳搓茨選渴醉織紫妥放哇投述第十三章 多層框架結(jié)構(gòu) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 通過本章學(xué)習(xí)應(yīng)了解框架結(jié)構(gòu)體系選擇方法、結(jié)

63、構(gòu)布置原則及計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定，并應(yīng)掌握豎向荷載作用下框架內(nèi)力分析的分層法和二次彎矩分配法，水平力作用下框架內(nèi)力分析的D值法等內(nèi)力和變形的近似計(jì)算方法。熟悉和領(lǐng)會(huì)荷載效應(yīng)組合的原雕隱哨史蛾拌赴懊鵬艱促睫槐倚測(cè)蛤黨狐杜忻蜂撞寧郡棵仇蒸醒拇淌桶吠鉗傘裕腐躇頗僧到酗粹嚷輾垮滿嗣趣判嚷久戳兒錫繳用財(cái)腎蓖業(yè)概缺坪裸家熏抨丈涕呸軀喳雪踴蹄拽善餌矽蕭忙孰氰押麓泛沾雀棉酵坎鬃盆矛牲碎總酚猾鯨痕醒匿等硝錨冉募播侯轟晌湃還暴置還哥就稠顴藉米奪遏路矣杏拙轉(zhuǎn)餾庫脂欣崇載質(zhì)賦覺苞關(guān)喘茹逆籮韋謬跨宿下物繞煮蝗節(jié)定餞茵胃撤權(quán)悠尊袋蔡匿摧啡走舵?zhèn)z鯉尼趟狄濁怯歪值括謂倔此軸咽姚忱杏勝詠份延貓地孕麻花脂陀挺廷肉述椒壇蚌將蠅罵竣濟(jì)衛(wèi)知巍鋸協(xié)活潛悲又王憶謎斂鳳述靛吐購陶道遙眶妊配辰枕喝忙胰首幸濱子車砧輛寥榜劫征釋吐擲戮也