高层框架结构设计.ppt

延性框架设计 框架结构的延性 构件和结构屈服后，具有承载能力不降低或基本不降低、且具有塑性变形能力的一种性能 结构延性的作用 结构的延性指标 提高结构延性的措施 结构的延性指标——构件延性比 构件位移延性比 截面曲率延性比 结构的延性指标——结构延性比 结构延性比 地震作用与塑性变形的关系 弹性结构与弹塑性结构的比较 提高结构延性的措施 “强柱弱梁”设计原则——控制塑性铰的位置 “强剪弱弯”设计原则——控制构件的破坏形态 “强节点弱构件”设计原则 “强柱弱梁”设计原则 合理的框架屈服机制 梁比柱的塑性屈服尽可能早发生和多发生 底层柱柱根的塑性铰较晚形成 各层柱子的屈服顺序应错开，不要集中在某一层 延性梁设计（一）：强剪弱弯 梁端设计剪力的规定 注意区别不同抗震等级的规定 延性梁设计（二）：纵筋量与延性 受压区高度 最大受拉钢筋配筋率 最小受压钢筋配筋量 延性梁设计（三）：箍筋与延性 梁端箍筋加密（加密区长度、最大间距、最小直径） 箍筋形式 延性梁设计（四）：剪压比和截面限制要求 无地震作用组合时 有地震作用组合时 延性柱设计（一）:剪跨比与长、短柱 剪跨比 长柱，压弯破坏，延性较好 短柱，剪切破坏，延性较差 极短柱，剪切斜拉破坏，延性极差 延性柱设计（二）:轴压比 延性柱设计（三）:配箍率与箍筋形式 配箍特征值与体积配箍率 箍筋形式与约束作用 延性柱设计（四）:柱的加强部位 调整柱端弯矩，实现强柱弱梁 底层固定端弯矩增大，推迟其屈服 加大角柱设计内力，提高其承载力 延性梁设计（五）：强剪弱弯 柱端设计剪力的规定 注意区别不同抗震等级的规定 延性柱设计（六）：剪压比和截面限制要求 无地震作用组合时 有地震作用组合时 强节点“弱”构件 抗震等级为一、二级时，根据剪力设计值验算框架节点核心区的抗剪承载力 抗震等级为三、四级时，按构造要求配置箍筋 节点区钢筋锚固——非抗震设计 梁下部钢筋伸入支座要求 边梁上部钢筋锚入支座要求 梁上部钢筋与架立钢筋搭接要求 柱顶钢筋要求 节点区钢筋锚固——抗震设计 梁下部钢筋伸入支座要求 边梁上部钢筋锚入支座要求 梁上部钢筋与架立钢筋搭接要求 柱顶钢筋要求 本章小结 竖向荷载下的内力计算方法（分层法） 水平荷载下的内力计算方法（反弯点法、D值法） 水平位移验算方法 延性框架设计要求 屈服机制（强柱弱梁） 破坏模式（强剪弱弯） 梁、柱的其它延性要求 节点设计要求 思考题 （1）高层建筑结构应考虑哪些原则进行设计计算？ （2）高层建筑结构计算如何考虑连梁和地下室顶板刚度？梁、柱、墙的变形？ （3）为什么要考虑重力二阶效应？如何考虑高层建筑结构的重力二阶效应？ （4）如何保证高层框架、剪力墙、框剪结构和筒体结构的稳定性？ （5）作用效应如何组合？ 2.1 顶层开口框架弯矩计算 2.1 顶层开口框架弯矩计算 2.2 中间层开口框架弯矩计算 2.2 中间层开口框架弯矩计算 2.3 底层开口框架弯矩计算 2.3 底层开口框架弯矩计算 2.3 各开口框架弯矩 叠加得到总弯矩 水平荷载下的内力计算方法（反弯点法） 反弯点：M=0，V≠0 框架弯矩图要解决 几个问题： 1、各柱V的大小； 2、柱反弯点的位置； 3、由柱端弯矩求梁端弯矩 柱反弯点的位置与“反弯点法”的假设 反弯点位置与柱上下端的约束条件（转角）有关 “反弯点法”关于反弯点位置的假设：除底层外各层柱端转角相等，底层柱反弯点在2/3层高处，其它层反弯点在1/2层高处 柱抗侧刚度 柱抗侧刚度与柱两端相对线位移与柱两端转角的关系 “反弯点法”中柱抗侧刚度的计算“反弯点法”的假设 柱抗侧刚度：柱顶产生单位位移 所需的水平力（柱的剪力） “反弯点法”关于柱抗侧刚度的假设：假设柱两端转角为0，即认为梁刚度为无穷大 反弯点处剪力的计算（楼层总剪力按抗侧刚度分配给各柱） 基本假定：同层各点侧移相等（楼面刚度无穷大） 框架弯矩的计算 柱端弯矩：柱剪力 X 反弯点至柱端距离 梁端弯矩：根据节点平衡和梁线刚度分配 “反弯点法”总结 计算步骤 1、确定各柱反弯点的位置 2、计算各层、各柱反弯点处的剪力 3、计算柱端弯矩和梁端弯矩 适用范围：梁线刚度/柱线刚度≥3，一般为多层框架 “反弯点法”例题 水平荷载下的内力计算方法（改进的反弯点法—D值法） 反弯点法的缺点 1、柱的反弯点位置是个定值 2、柱的抗侧刚度只与柱的线刚度及层高有关 D值法的改进之处 1、柱的抗侧刚度的修正（考虑梁、柱刚度比） 2、柱的反弯点位置的修正（考虑梁、柱刚度比和上、下层的层高影响） 柱的抗侧刚度的修正 柱抗侧