第三章多层框架结构设计课件.ppt

,本章重点,了解框架结构的特点和适用范围；熟悉框架结构的布置原则与方法；掌握框架结构在竖向和水平荷载作用下的内力计算方法；掌握框架结构的内力组合原则与方法；熟悉框架结构在水平荷载作用下的侧移验 算方法；熟悉梁、柱的配筋计算和构造要求。,第三章 多层框架结构设计,3.1.1 结构布置,第三章 多层框架结构设计,在竖向荷载和水平荷载共同作用下，框架结构各构件都将产生内力和变形。框架结构的侧移一般由两部分组成：由水平力引起的楼层剪力使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的整体剪切变形us（shear deformation）；由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩），形成框架结构的整体弯曲变形ub（bending deformation）。当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。（框架结构的变形型式为剪切型）,框架结构的受力特点,第三章 多层框架结构设计,框架结构的侧移,第三章 多层框架结构设计,优点 结构轻巧；整体性好；可形成大空间；施工方便；较为经济。,框架结构的优缺点,第三章 多层框架结构设计,缺点抵抗水平荷载能力差；侧向刚度小，侧移大；受地基的不均匀沉降影响大。,第三章 多层框架结构设计,框架结构房屋的最大适用高度和最大高宽比,第三章 多层框架结构设计,结构布置的一般原则,满足使用要求，并尽可能与建筑的平、立剖面划分相一致；满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进行；结构尽可能简单、规则、均匀、对称；结构的受力要明确；非承重隔墙宜采用轻质材料；构件类型、尺寸的规格要尽量减少。,第三章 多层框架结构设计,平面布置,第三章 多层框架结构设计,竖向布置,妥善地处理温度、地基不均匀沉降 以及地震等因素 对建筑的影响；施工简便；经济合理。,第三章 多层框架结构设计,结构布置的方法,框架结构布置主要是确定柱在平面上的排列方式（柱网布置）和选择结构承重方案，这些均必须满足建筑平面及使用要求，同时也须使结构受力合理，施工简单。,框架结构的承重方案 1）横向框架承重。主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置。2）纵向框架承重。主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置。3）纵、横向框架承重。房屋的纵、横向都布置承重框架，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖。,第三章 多层框架结构设计,横向布置,第三章 多层框架结构设计,第三章 多层框架结构设计,第三章 多层框架结构设计,1.框架梁,框架梁截面尺寸估算,l0 梁的计算跨度；hb 梁的截面高度；bb 梁的截面宽度。,一般情况下：,梁净跨与截面高度之比不宜小于4,梁的截面宽度不宜小于200mm,为了防止梁发生剪切脆性破坏，hb不宜大于1/4净跨。,为了保证梁的侧向稳定性，梁截面的高宽比（hb/bb）不宜大于4。,梁净跨与截面高度之比不宜小于4,梁的截面宽度不宜小于200mm,3.1.2 框架结构梁柱截面尺寸及计算简图,第三章 多层框架结构设计,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(1/251/18)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。,第三章 多层框架结构设计,框架梁线刚度,第三章 多层框架结构设计,表1 框架梁惯性矩取值,注：I0为梁按矩形截面计算的惯性矩，。,第三章 多层框架结构设计,梁截面惯性矩 在结构内力与位移计算中，与梁一起现浇的楼板可作为框架梁的翼缘，每一侧翼缘的有效宽度可取至板厚的6倍；装配整体式楼面视其整体性可取等于或小于6倍；无现浇面层的装配式楼面，楼板的作用不予考虑。设计中，为简化计算，也可按下式近似确定梁截面惯性矩I：,第三章 多层框架结构设计,多层建筑：,hi 第i层层高；hc 柱截面高度；bc 柱截面宽度。,框架柱的截面边长不宜小于250 mm，抗震时不宜小于300mm，圆柱的截面直径不宜小于350 mm，剪跨比宜大于2,截面的高宽比不宜大于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,第三章 多层框架结构设计,高层建筑：,N=（1.11.2）Nv,N 柱中轴向力。Nv 柱支承的楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴向 力设计值。可近似将楼面板沿柱轴线之间的中 线划分，恒载和活载的分项系数均取1.25，或 近似取1214 kN/m2进行计算。fc 混凝土轴心抗压强度设计值。,第三章 多层框架结构设计,Ec 混凝土弹性模量；I 框架柱截面惯性矩。,框架柱线刚度,第三章 多层框架结构设计,3.框架计算简图,框架结构的计算单元及计算模型,第三章 多层框架结构设计,计算单元的选取,第三章 多层框架结构设计,第三章 多层框架结构设计,变截面柱或者具有悬挑部分时框架结构的计算简图,第三章 多层框架结构设计,3.2,框架内力分析,2.竖向荷载作用下框架结构的受力特点,1）竖向荷载作用下，框架结构的侧移较小，若不计侧移，即按照无侧移计算，对框架结构的内力影响不大；2）当整个框架仅在某一层横梁上受有竖向荷载时，则直接承受荷载的框架梁及与之相连的上下层框架柱端的弯矩较大，其他各层梁柱的弯矩均很小，且距离直接承受荷载的框架梁越远，框架梁柱的弯矩越小。,1.竖向荷载作用下框架结构的内力计算方法,3.2.1竖向荷载作用下内力近似计算分层法,第三章 多层框架结构设计,3.分层法的基本假定及计算简图,在竖向荷载作用下，框架结构的侧移忽略不计，则按节点无侧移进行内力计算；每层梁上的荷载只在本层梁及与其相连的上、下层柱产生弯矩，不在其余层梁和其余层柱上产生弯矩。,根据以上假定，多、高层框架可分层作为若干个彼此互不关联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。,第三章 多层框架结构设计,第三章 多层框架结构设计,第三章 多层框架结构设计,第三章 多层框架结构设计,（3）如用弯矩分配法计算各敞口框架的杆端弯矩，在计算每个节点周围各杆件的弯矩分配系数时，应采用修正后的柱线刚度计算；并且底层柱和各层梁的传递系数均取1/2，其他各层柱的传递系数改用1/3。,第三章 多层框架结构设计,5.分层法的计算步骤,（1）画出分层框架计算简图。（2）计算框架梁柱的线刚度，注意除底层柱外的其余各层柱线刚度应乘以折减系数0.9。（3）用无侧移框架的计算方法（如弯矩分配法）计算各敞口框架的杆端弯矩。（4）确定框架的梁、柱端最终弯矩：框架梁端弯矩和底层柱端弯矩即为其最后的弯矩值；而其余各层柱属于上、下两层，所以每一柱端的最终弯矩值需将上、下层计算所得的弯矩值相加。在上、下层柱端弯矩值相加后，将引起新的节点不平衡弯矩，如果其值偏大，可将这些节点不平衡弯矩反号后在近端再作一次弯矩分配，此时除对底层各柱支承端外，其余梁柱均不作传递。（5）在杆端弯矩求出后，可用静力平衡条件计算梁端剪力及梁跨中弯矩；由逐层叠加柱上的竖向荷载（包括节点集中力、柱自重等）和与之相连的梁端剪力，即得柱的轴力。,第三章 多层框架结构设计,6.有关分层法计算竖向荷载作用下框架内力的两个问题思考,（1）在用分层法分析竖向荷载作用下的框架内力时，框架梁与框架柱的内力分别主要由什么荷载产生？（2）框架梁线刚度与框架柱线刚度的比值大小对分层法的计算结果有何影响？,第三章 多层框架结构设计,（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）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。,例题、计算步骤,【例3.1】如下图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】（1）画出结构计算简图（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,例3.1底层计算单元,例3.1底层计算单元,（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,1/3,1/3,1/3,1/2,1/2,1/2,M图（单位：kNm),（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。,5.579,5.3,5.3,5.3,水平荷载作用作用下框架结构的受力与变形特点（1）框架梁、柱的弯矩均为线性分布，且每跨梁及每根柱均有一零弯矩点即反弯点存在；（2）框架每一根柱的总剪力（称层间剪力）及单根柱的剪力均为常数；（3）若不考虑梁、柱轴向变形及框架侧移的影响，则同层各框架节点的水平侧移相等；（4）除底层柱底为固端外，其余杆端（或节点）既有水平侧移又有转角变形，节点转角随梁柱线刚度比的增大而减小。,3.2.2水平荷载下内力近似计算反弯点法,第三章 多层框架结构设计,5.3,5.3,5.3,水平荷载作用下框架结构的内力和侧移可用结构力学方法计算，常用的近似算法有反弯点法、D值法和迭代法等。,反弯点法,基本原理：反弯点法的基本概念：水平荷载的作用可以简化为框架受节点水平集中作用，如求出各柱反弯点出的剪力及反弯点位置，即可得到框架柱端内力，这种方法即反弯点法。适用于梁柱线刚度比不小于3的框架结构；（K=ib/ic3）常用于初步设计中估算梁和柱在水平荷载作用下的弯矩值。,第三章 多层框架结构设计,基本假定：在进行各柱间的剪力分配时，认为梁与柱的刚度比为无限大，同层柱端的侧移相等。（该假定只有在梁柱线刚度比大于等于5或大于等于3时才成立）在确定各柱的反弯点位置时，认为除底层柱以外的其余各层柱受力后上下两端的转角相等；梁端弯矩可由节点平衡条件根据梁的线刚度比例求出。,第三章 多层框架结构设计,（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=为前提）。,左图反弯点高度为定值的假定，当框架结构布置比较规则均匀、层高和跨度变化不大，层数不多时，才可以应用。,第三章 多层框架结构设计,（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。柱的抗侧移刚度为：,EIci 第i根柱的刚度；hi 第i根柱的柱高。,第三章 多层框架结构设计,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：,第三章 多层框架结构设计,第二层,各柱的剪力为：,第三章 多层框架结构设计,第一层,各柱的剪力为：,第三章 多层框架结构设计,（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：,第三章 多层框架结构设计,中节点：,第三章 多层框架结构设计,【例3.2】用反弯点法求下图所示框架的弯矩图。图中括号内数字为各杆的相对线刚度。,【解】（1）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（符号说明：剪力、弯矩均以顺时针方向为正）P=10kN VAD=1.510/（1.5+2+1）=3.33kN VBE=4.45kN VCF=2.22kN第2层：第1层：P=10+19=29kN P=10+19+22=51kN VDG=9.67kN VGJ=17kN VEH=12.89kN VHK=20.4kN VFI=6.44kN VIL=13.6kN,(2)计算柱端弯矩第3层 第2层MAD=MDA=6.66kNm MDG=MGD=24.18kNm MBE=MEB=8.9kNm MEH=MHE=32.23kNm MCF=MFC=4.44kNm MFI=MIF=16.1kNm 第1层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 第2层 MAB=MAD=6.66kNm MDE=30.84kNm MBA=3.42kNm MED=15.82kNm MBC=5.48kNm MEF=25.31kNm MCB=MCF=4.44kNm MFE=20.54kNm 第1层MGH=58.18kNm MHG=28.09kNmMHI=44.94kNmMIH=MIF+MIL=16.1+27.2=43.3kNm根据以上结果，画出M图如图12.19所示。,（1）反弯点法的优点与存在问题,柱的抗侧刚度只考虑了柱的线刚度和柱高，未考虑节点梁柱线刚度比的影响；认为反弯点的位置是固定不变的，实际上它与梁柱线刚度之比、柱的位置、上下层梁的线刚度大小、上下层层高、框架的总层数等因素有关。,1）反弯点法存在的优点,2）反弯点法存在的问题,概念简单，思路清晰，应用方便。,1）反弯点法存在的优点,2）反弯点法存在的问题,3.2.3 水平荷载下近似计算D值法,第三章 多层框架结构设计,（2）D值法的基本思想,与反弯点法相比：相同之处 先确定反弯点位置不同之处 考虑了上述因素的影响，对柱的抗侧刚度和柱的反弯点位置进行了修正。,因此，D值法又称为修正的反弯点法，适用于梁柱线刚度比小于3的情况。,第三章 多层框架结构设计,（3）柱的抗侧刚度,式中，c 柱抗侧移刚度修正系数，按下表的公式计算。,第三章 多层框架结构设计,（4）修正的反弯点高度,式中 y0规则框架的标准反弯点高度比；y1因上、下层梁刚度比变化的修值；y2因上层层高变化的修正值；y3因下层层高变化的修正值。,第三章 多层框架结构设计,框架在水平荷载作用下的侧移（lateral displacement）由梁柱弯曲变形（flexural deformation）和柱的轴向变形（axial deformation）产生。前者是由水平荷载产生的层间剪力引起的，后者主要是由水平荷载产生的倾覆力矩引起的。一般情况下，可只考虑由于梁柱弯曲变形产生的侧移。,框架剪切型变形,（1）梁、柱弯曲变形引起的侧移,第三章 多层框架结构设计,（2）柱轴向变形引起的侧移,第三章 多层框架结构设计,侧移值的计算,框架层间侧移,j层侧移,第j层的总剪力,第j层各柱侧向总刚度,第三章 多层框架结构设计,框架结构侧移值的水平侧移的控制,框架结构的侧向刚度过小，水平位移过大，将影响正常使用；侧向刚度过大，水平位移过小，虽满足使用要求，但不满足经济性要求。因此，框架结构的侧向刚度宜合适，一般以使结构满足层间位移限值为宜。,框架结构层间弹性位移验算的目的：在正常使用条件下，限制结构层间位移的主要目的有以下两个方面：（1）保证主结构基本处于弹性受力状态，对钢筋混凝土结构来讲，首先要避免混凝土墙或柱出现裂缝；同时，将混凝土梁等楼面构件的裂缝数量、宽度和高度限制在规范允许的范围之内；（2）保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显损伤。,第三章 多层框架结构设计,限制框架结构层间弹性位移的具体措施：我国高层规程规定，按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比u/h宜小于其限值u/h，即：u/h表示层间位移角限值，对框架结构取1/550；h为层高。,由于变形验算属正常使用极限状态的验算，所以计算u时，各作用分项系数均应采用1.0，混凝土结构构件的截面刚度可采用弹性刚度。另外，楼层层间最大位移u以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。,u/h u/h,第三章 多层框架结构设计,3.4,框架结构荷载效应组合及最不利内力,第三章 多层框架结构设计,（2）由永久荷载效应控制的组合,2.有地震作用时的荷载效应组合（多层框架结构）,相应的组合工况：,第三章 多层框架结构设计,3.竖向活荷载的最不利布置,第三章 多层框架结构设计,现浇楼盖荷载传递示意图,第三章 多层框架结构设计,第三章 多层框架结构设计,（2）最不利荷载布置法,恒载一次布置，楼屋面活载根据影响线，直接确定产生某一指定截面最不利内力的活载布置。此法用手算方法进行计算很困难。,第三章 多层框架结构设计,（3）分层布置法或分跨布置法,恒载一次布置，为简化计算，当活载设计值与恒载设计值的比值不大于3时，可近似将活载一层或一跨做一次布置，分别进行计算，然后进行最不利内力组合。,第三章 多层框架结构设计,（4）满布荷载法,当活载与恒载的比值不大于1时，可不考虑活载的最不利布置，把活载同时作用于所有的框架上，这样求得的支座处的内力可直接进行内力组合。但求得的梁跨中弯矩应乘以1.11.2的系数予以增大。,第三章 多层框架结构设计,第三章 多层框架结构设计,梁端的控制截面,梁端破坏时，破坏截面位于柱的边缘处，梁端的控制截面在柱边，应以柱边的弯矩和剪力值作为配筋计算的内力值：,第三章 多层框架结构设计,由图可见：对于大偏压，M相等或相近时，N越小越不利；对于小偏压，M相等或相近时，N越大越不利；无论大小偏压，当N相等或相近时，M越大越不利。,最不利内力确定,第三章 多层框架结构设计,最不利内力类型,梁跨中截面：+Mmax及相应的V（正截面设计）梁支座截面：-Mmax及相应的V（正截面设计）Vmax及相应的M（斜截面设计）柱 截 面：+Mmax及相应的N、V-Mmax及相应的N、V Nmax及相应的M、V Nmin及相应的M、V Vmax及相应的M、N,计算柱正截面受压承载力，以确定纵向受力钢筋数量,计算斜截面受剪承载力，以确定箍筋数量,第三章 多层框架结构设计,3.4.3 竖向荷载下框架梁端弯矩的调幅,在竖向荷载作用下，可以考虑梁端塑性变形内力重分布，减小梁端负弯矩，相应增大梁跨中弯矩。调幅后的支座弯矩为：=M式中 梁支座截面调幅后的弯矩；M 梁支座调幅前按弹性方法计算的弯矩；调幅系数，现浇框架：0.80.9；装配式框 架：0.70.8。注意：水平荷载作用下产生的弯矩不参与调幅，故弯矩调幅在内力组合之前进行。,第三章 多层框架结构设计,第三章 多层框架结构设计,5.6,5.6,5.6,1.三水准两阶段设计方法的简单介绍抗震设防目标：“小震不坏、中震可修、大震不倒”两阶段设计方法：第一阶段主要是进行多遇地震作用下的承载力验算和弹性变形验算；第二阶段是验算罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。2.框架抗震概念设计（1）延性的概念（2）四强四弱的提法（3）限制柱的轴压比,第三章 多层框架结构设计,柱的配筋计算中（注意最不利内力的选取），需要确定柱的计算长度l0。混凝土结构设计规范规定，l0可按下列规定确定：1）一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，各层柱的计算长度l0按规范规定取用。2）当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上时，框架柱的计算长度l0可按下列两个公式计算，并取其中的较小值：,3.具体构件设计要求（1）框架柱,第三章 多层框架结构设计,（2）框架梁 为了避免梁支座处抵抗负弯矩的钢筋过分拥挤，以及在抗震结构中形成梁铰破坏机构增加结构的延性，可以考虑框架梁端塑性变形内力重分布，对竖向荷载作用下梁端负弯矩进行调幅。对现浇框架梁，梁端负弯矩调幅系数可取0.80.9；对于装配整体式框架梁，由于梁柱节点处钢筋焊接、锚固、接缝不密实等原因，受力后节点各杆件产生相对角变，其节点的整体性不如现浇框架，故其梁端负弯矩调幅系数可取0.70.8。框架梁端截面负弯矩调幅后，梁跨中截面弯矩应按平衡条件相应增大。截面设计时，框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中截面弯矩设计值的50%。应先对竖向荷载作用下的框架梁弯矩进行调幅，再与水平荷载产生的框架梁弯矩进行组合。,第三章 多层框架结构设计,4.相关构造要求（1）框架柱,柱箍筋形式示例,第三章 多层框架结构设计,4.相关构造要求（2）框架梁,1）梁纵向钢筋的构造要求梁纵向受拉钢筋的数量除按计算确定外，还必须考虑温度、收缩应力所需要的钢筋数量，以防止梁发生脆性破坏和控制裂缝宽度。纵向受拉钢筋的最小配筋百分率和最大配筋率要求。沿梁全长顶面和底面应至少各配置两根纵向钢筋，钢筋的直径不应小于12mm。框架梁的纵向钢筋不应与箍筋、拉筋及预埋件等焊接。,2）梁箍筋的构造要求 应沿框架梁全长设置箍筋。箍筋的直径、间距及配筋率等要求与一般梁的相同。,第三章 多层框架结构设计,4.相关构造要求（3）框架梁柱节点,1）现浇梁柱节点梁柱节点处于剪压复合受力状态，为保证节点具有足够的受剪承载力，防止节点产生剪切脆性破坏，必须在节点内配置足够数量的水平箍筋。节点内的箍筋除应符合上述框架柱箍筋的构造要求外，其箍筋间距不宜大于250mm；对四边有梁与之相连的节点，可仅沿节点周边设置矩形箍筋。2）装配整体式梁柱节点装配整体式框架的节点设计是这种结构设计的关键环节。设计时应保证节点的整体性；应进行施工阶段和使用阶段的承载力计算；在保证结构整体受力性能的前提下，连接形式力求简单，传力直接，受力明确；应安装方便，误差易于调整，并且安装后能较早承受荷载，以便于上部结构的继续施工。,第三章 多层框架结构设计,4.相关构造要求（4）钢筋的连接与锚固,框架梁、柱的纵向钢筋在框架节点区的锚固要求,第三章 多层框架结构设计,3.5 多层框架柱基础 多层框架房屋的基础按构造型式可分为以下几类：(1)单独基础：是独立的块状形式，常用断面形式有踏步形、锥形、杯形。适用于框架层数不多，地基土均匀且柱距较大的情况。(2)条形基础：基础是连续带形，也称带形基础。把上部各榀框架连成整体,使其不均匀沉降减少。,(3)十字形基础：纵横两个方向的条形基础即连成十字性基础。即不但在各片框架方向，而且在另一方向也布置成条形，使两个方向的框架都连成整体。(4)片筏基础 建筑物的基础由整片的钢筋混凝土板组成，板直接由地基土承担，称为片筏基础。分为平板式和肋梁式两种。平板式是一大片厚达13米的平板，肋梁式似一倒置的肋梁楼盖。(5)箱形基础 当上部建筑物为荷载大、对地基不均匀沉降要求严格的高层建筑、重型建筑以及软弱土地基上多层建筑。为增加基础刚度，将地下室的底板、顶板和墙整体浇成箱子状的基础，称为箱形基础。(6)桩基础当浅层地基上不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础，桩基应用最为广泛。,小 结,（1）框架结构是多、高层建筑的一种主要结构形式。结构设计时，需首先进行结构布置和拟定梁、柱截面尺寸，确定结构计算简图。（2）设计框架结构房屋的梁、柱和基础时，应将楼面活荷载乘以折减系数，以考虑活荷载满布在各层楼面上的可能性程度。计算作用在框架结构房屋上的风荷载时，对主要承重结构和围护结构应分别计算。（3）竖向荷载作用下框架结构的内力可用分层法、弯矩二次分配法和系数法等近似方法计算。（4）水平荷载作用下框架结构内力可用D值法、反弯点法等近似方法计算，其中D值法的计算精度较高。,第三章 多层框架结构设计,（5）D值是框架结构层间柱产生单位相对侧移所需施加的水平剪力，可用于框架结构的侧移计算和各柱间的剪力分配。D值是在考虑框架梁为有限刚度、梁柱节点有转动的前提下得到的，故比较接近实际情况。（6）在水平荷载作用下，框架结构各层产生层间剪力和倾覆力矩。层间剪力使梁、柱产生弯曲变形，引起的框架结构侧移曲线具有整体剪切型变形特点；倾覆力矩使框架柱（尤其是边柱）产生轴向拉、压变形，引起的框架结构侧移曲线具有整体弯曲型变形特点。,第三章 多层框架结构设计,3.11 设计例题,本例题基本按教材讲述，本课件只给出提纲和要点。设计题：p.192 解一、荷载标准值计算（一）恒荷载标准值Gk：1.屋面 2.91的来由：p.193上。250.03=0.75 19 40.120.120.18=0.20 200.035=0.70 90.14=1.26 合计：2.91 p.194，恒荷载总计3项，屋面：41.81kN/m 楼面：33.29kN/m 外纵墙：10.81kN/m 框架梁自重已计入屋面或楼面荷载。,（一）恒荷载作用下的内力 分层法：一端固定、另端定向梁的杆端弯矩。1.顶层单元图13-36的演示：各杆线刚度；分配系数（注意柱的系数0.9）；固端弯矩；节点不平衡弯矩；从节点A4开始的弯矩分配过程；最后结果（b）图（跨中弯矩的计算）。2.中间层单元 3.底层单元 要点：各层算的时候各自独立。4.叠加成框架内力图（部分原始叠加结果用红笔写在括号中），节点弯矩不平衡，有一个再分配的过程。图13-40是精确的弯矩分配法结果，以资比较。（二）活荷载作用下的内力分跨布置 这里的弯矩分配法是精确的，不是分层法。还可用叠代法。剪力的计算举例。,（三）风荷载作用下的框架内力D值法 楼层风荷载的计算。1.各柱剪力V：表13-5、13-6，参考课件p.40，注意在计算V时每层共有4根柱，这里不能用半框架。2.求反弯点高度，查表计算，m为总层数，n为柱所在层次。2为上、下层层高比。3.框架内力计算 五、风荷载作用下的侧移计算 表13-8中的计算问题 a.的计算,以数据16681为例，计算式应该是：（1.15+1.01）23282052550012/51002=16681。这里Ec的取值是25500，但按照规范的公式：Ec=105/（2.2+34.7/fcu，k）=Ec=105/（2.2+34.7/25）=18231。？b.第1层的计算有误。,六、荷载组合和内力组合 三种组合：恒荷载+活荷载；恒荷载+风荷载；恒荷载+0.9（活荷载+风荷载）。（一）横梁内力组合 当作分跨布置的简化后，框架横梁的情况与连续梁相同。活荷载布置的三种情形：图13-45 MA 表13-9：注意与主控内力的同号叠加。MAK 表13-13：注意控制截面在支座边缘。（二）柱内力组合 考虑原则：内柱由小偏心受压控制，控制截面为最下层柱的柱跟（Nmax）；外柱控制截面为最上层（Nmin）和底层（Mmax）。实际处理：底层一种配筋，二、三、四层一种配筋。以下略。,