【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 干個(gè)平面結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系 ， 使這些平面結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下同一樓層處的側(cè)移都相等 (無扭轉(zhuǎn)時(shí) )， 或側(cè)移分布成直線關(guān)系 (有扭轉(zhuǎn)時(shí) ) 。樓板的這種作用稱為 “ 水平位移協(xié)調(diào) “ (注意這些平面結(jié)構(gòu)的豎向變形是獨(dú)立的 ， 互不相關(guān)的 )。 采用基本簡(jiǎn)化假定 (1)及 (2)， 不考慮結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)時(shí) ， 稱為 平面協(xié)同計(jì)算 (此時(shí) ， 正交方向的抗側(cè)單元不參加工作 )。 考慮扭轉(zhuǎn)時(shí)稱為空間協(xié)同計(jì)算 (此時(shí) ， 正交方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)參加抵抗扭矩 )。 另一種變形協(xié)調(diào)的計(jì)算豎向變形協(xié)調(diào) 。 當(dāng)有兩片相互交匯的平面結(jié)構(gòu) (符合基本簡(jiǎn)化假定 (1))， 通過交匯處的柱豎向變形一致而傳遞內(nèi)力 ， 這種計(jì)算稱為豎向變形協(xié)調(diào)的協(xié)同計(jì)算 。 在框筒結(jié)構(gòu)中 ， 當(dāng)樓板較薄 ， 忽略腹板框架 (或翼緣框架 )與樓板大梁的傳力關(guān)系時(shí) ， 往往采用這種方法 。 這種計(jì)算比僅有水平位移協(xié)調(diào)的計(jì)算更符合實(shí)際 ，又簡(jiǎn)化了計(jì)算 。 如果結(jié)構(gòu) 平面布置較復(fù)雜 ， 無法分成單片抗側(cè)力結(jié)構(gòu) ，或當(dāng)筒中筒結(jié)構(gòu)的框筒與內(nèi)筒之間有較大的梁時(shí) ， 需要考慮這些大梁與框筒柱的剛性連接 (傳遞彎矩 )， 每一根柱都需要考慮框架平面內(nèi)與平面外的變形與受力 ， 則此時(shí)結(jié)構(gòu)必須采用完全的三維構(gòu)件計(jì)算 ， 可稱為 (真正的 )空間計(jì)算 。 樓板是保證協(xié)同工作的重要構(gòu)件 ， 當(dāng)采用基本簡(jiǎn)化假定 (2)時(shí) ， 應(yīng)確定樓板在其自身平面內(nèi)確有足夠大的剛度 ，當(dāng)樓板長(zhǎng)寬比較大 ， 或者局部樓板長(zhǎng)寬比較大 ， 局部外伸的樓板較細(xì)長(zhǎng)或樓板開大孔 ， 在水平荷載下樓板會(huì)有較大變形時(shí) ， 則按無限剛性假定計(jì)算所得結(jié)果與實(shí)際情況不符 。這種情況下規(guī)范規(guī)定要 考慮樓板的有限剛性結(jié)構(gòu)分析 。 這種分析會(huì)增加計(jì)算自由度 ， 目前只有很少的程序可做這種計(jì)算 ， 一般情況下是 避免設(shè)計(jì)這種結(jié)構(gòu) ；在框架 剪力墻結(jié)構(gòu)中要 限制剪力墻的間距 ， 就是為了減少樓板的水平變形 。 當(dāng)樓板變形情況不嚴(yán)重時(shí)可在按剛性樓板計(jì)算的基礎(chǔ)上對(duì)內(nèi)力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整 ， 并采取相應(yīng)構(gòu)造措施 。 構(gòu)件的剛度及構(gòu)件變形影響因素 我國(guó)規(guī)范規(guī)定在風(fēng)荷載及地震作用下 (小震 )， 結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài) ， 因而除少量情況外 ， 構(gòu)件均采用彈性剛度 。構(gòu)件變形包括三種 ， 相應(yīng)有三種剛度 （ 軸向 、 彎曲及剪切 ） ， 結(jié)構(gòu)分析時(shí)計(jì)入那些剛度涉及對(duì)構(gòu)件變形所做的計(jì)算假定 。 一個(gè)構(gòu)件應(yīng)有軸向 、 彎曲及剪切變形 ， 相應(yīng)的剛度為EA、 EI及 GA。 一般情況下梁 、 柱構(gòu)件的彎曲變形都是基本變形 ， 抗彎剛度 EI必須考慮；在高度較小的多層結(jié)構(gòu)中 ，柱軸向變形小 ， 可忽略 ， 因而視 EA為無限大 ， 計(jì)算中不考慮；在高度較大時(shí)忽略柱軸向變形會(huì)造成較大的誤差；規(guī)范規(guī)定在高度超過 50m、 以及高寬比大于 4的結(jié)構(gòu)中 ， 宜考慮柱軸向變形影響 ， 長(zhǎng)細(xì)比 l／ h大于 4的構(gòu)件中剪切變形都忽略 ， GA無限大 。 基本簡(jiǎn)化假定 (2)的實(shí)質(zhì)是在同一層樓板上的所有節(jié)點(diǎn)間水平距離不變 ， 也就是說 梁沒有軸向變形 。 實(shí)際上梁的軸向力很小 ， 設(shè)計(jì)時(shí)被忽略而作為受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)足夠精確 。 支撐只考慮軸向變形而只有軸向剛度 EA， 其他變形一般都忽略 。 在程序計(jì)算中 ， 除了忽略梁軸向變形外 ， 構(gòu)件中的其他變形都考慮 ， 計(jì)算精度較高 。 在手算中 ， 為了簡(jiǎn)化 ， 經(jīng)常忽略某一項(xiàng)或兩項(xiàng) 。 在下面的各種結(jié)構(gòu)計(jì)算方法中再分別介紹 。 在彈性計(jì)算中都采用材料模量 E及剪切模量 G(混凝土的G=)， I為截面的慣性矩；但要注意軸向剛度 EA中的 A是取構(gòu)件全截面 ， 而剪切剛度 GA中的 A則只取腹板面積 ，這是由于在 I形或 T 形截面中 ， 翼緣的剪應(yīng)變很小而被忽略了 ， 只計(jì)算腹板的剪切變形 (矩形截面 A為全截面 )。 第五節(jié) 塑性內(nèi)力重分布 在超靜定結(jié)構(gòu)中 ， 構(gòu)件的內(nèi)力與剛度大小有關(guān) 。 在某些情況下 ， 構(gòu)件很容易開裂 (有時(shí)出現(xiàn)塑性鉸 )， 開裂后剛度降低 ， 該桿件的內(nèi)力分配比例減小 ， 另一些構(gòu)件內(nèi)力增大 ， 這種現(xiàn)象稱為塑性內(nèi)力重分配 。 考慮塑性內(nèi)力重分配 ，設(shè)計(jì)時(shí)的內(nèi)力調(diào)整有兩種： 調(diào)幅 一方面是為了使計(jì)算較為符合實(shí)際 ， 另一方面也是利用這種性質(zhì) ， 使某個(gè)部位降低內(nèi)力 ， 減少配筋 ， 可采用“ 調(diào)幅 ” 方法調(diào)整內(nèi)力 ， 一些構(gòu)件內(nèi)力降低 ， 另一些構(gòu)件內(nèi)力增大 。 降低了內(nèi)力的部位就會(huì)早出裂縫 ， 或早進(jìn)入屈服 ， 調(diào)幅愈大 ， 裂縫出得愈早 。 調(diào)整內(nèi)力 考慮到在地震作用下 ， 某些部位先屈服 ，則未屈服部位必然內(nèi)力增大 ， 為了后者的安全 ，有意加大其內(nèi)力 ， 但前者內(nèi)力并不減少 。 調(diào)幅 (調(diào)整 )的多少可由設(shè)計(jì)人員根據(jù)需要確定和控制 ， 但是規(guī)范對(duì)各種調(diào)幅有限制 ， 也就是規(guī)定了內(nèi)力的最低值 。 兩類調(diào)幅 (調(diào)整 )的方法： (1)用彈性計(jì)算所得到的內(nèi)力乘以系數(shù) (大于 1或小于 )， (2)在計(jì)算時(shí)降低桿件剛度 ， 計(jì)算時(shí)構(gòu)件剛度記降低愈多 ， 內(nèi)力愈小 。 在 《 高規(guī) 》 中規(guī)定的調(diào)幅有下列幾處 : 框架梁 (連續(xù)梁 )在豎向荷載下的調(diào)幅 ， 采用方法 (1)進(jìn)行： 框架 剪力墻結(jié)構(gòu)中框架的內(nèi)力調(diào)整 ， 采用方法 (1)進(jìn)行： 框架 剪力墻結(jié)構(gòu)中框架與剪力墻之間的聯(lián)系梁的調(diào)幅 ， 采用方法 (2)進(jìn)行： 聯(lián)肢剪力墻中連梁的調(diào)幅 ， 采用方法 (1)或方法 (2)進(jìn)行 。 第六節(jié) 分析方法 規(guī)范規(guī)定在進(jìn)行內(nèi)力及位移分析時(shí)可以采用較為精確的程序計(jì)算方法 ， 也可以采用近似的簡(jiǎn)化計(jì)算方法 。 程序計(jì)算的基本方法 計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)的程序很多 ， 國(guó)內(nèi)程序都有下列幾部分： 前處理 — 圖形輸入原始數(shù)據(jù)及選擇參數(shù) 。 計(jì)算部分 — 動(dòng)力特性 、 及內(nèi)力分析 、 內(nèi)力組合及截面計(jì)算 、彈性時(shí)程分析 。 后處理 — 輸出計(jì)算結(jié)果 ， 截面配筋及超筋 、 超軸壓比等信息 。 有些設(shè)計(jì)也引入了國(guó)外計(jì)算程序 ,但是由于規(guī)范不同 ，主要用國(guó)外程序進(jìn)行動(dòng)力特性 、 位移及內(nèi)力計(jì)算 ， 作為一種復(fù)核的手段 。 各種程序的結(jié)構(gòu)分析都采用 桿件有限元方法 ， 有少數(shù)采用有限條方法或線法 。 第四章 框架結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 框架結(jié)構(gòu)的布置 1． 框架結(jié)構(gòu)只能承受自身平面內(nèi)的水平力 ， 因此沿建筑的兩個(gè)主軸方向都應(yīng)設(shè)置框架 。 2． 有抗震設(shè)防的框架結(jié)構(gòu) ， 或非地震區(qū)層數(shù)較多的房屋框架結(jié)構(gòu) ， 橫向和縱向均應(yīng)設(shè)計(jì)為剛接框架 。 設(shè)計(jì)成雙向梁柱抗側(cè)力體系 。 主體結(jié)構(gòu)除個(gè)別部位外 ， 不應(yīng)采用鉸接 ?？拐鹪O(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)不宜采用單跨框架 。 梁柱剛接可增大結(jié)構(gòu)的剛度和整體性 。 3． 布置框架時(shí) ， 首先要確定柱網(wǎng)尺寸 。 框架的抗側(cè)剛度除了與柱斷面尺寸有關(guān)外 ， 梁的斷面尺寸對(duì)抗側(cè)剛度影響很大 ， 但是由于抗震結(jié)構(gòu)的延性框架要求 ， 抗震框架的梁不宜太強(qiáng) ， 因此抗震的鋼筋混凝土框架柱網(wǎng)一般不宜超過 6～ 8m。 大柱網(wǎng)適用于建筑平面要求有較大空間的房屋 ， 但將增大梁柱的截面尺寸 。 小柱網(wǎng)梁柱截面尺寸小 ， 適用于飯店 、辦公樓 、 醫(yī)院病房樓等分隔墻體較多的建筑 。 在有抗震設(shè)防的框架房屋中 ， 過大的柱網(wǎng)將給實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁及延性框架增加一定困難 。 4. 框架梁 、 柱中心線宜重合 。 當(dāng)梁柱中心線不能重合時(shí) ，在計(jì)算中應(yīng)考慮梁荷載對(duì)柱子的偏心影響 。 為承托隔墻而又要盡量減少梁軸線與柱軸線的偏心距 ， 可采用梁上 挑板承托墻體 的處理方法 。 梁 、 柱中心線之間的偏心距不宜大于柱截面在該寬度的 1/4。 當(dāng)為 8度抗震設(shè)防時(shí) ， 如偏心距大于該方向柱寬的 1/4時(shí) ， 可采取增設(shè)梁的水平加腋等措施 。 設(shè)置水平加腋后 ， 仍須考慮梁荷載對(duì)柱子的偏心影響 。 5. 框架結(jié)構(gòu)按抗震設(shè)計(jì)時(shí) ， 不得采用部分由砌體墻承重之混合形式 。 框架結(jié)構(gòu)中的樓 、 電梯及局部突出屋頂?shù)碾娞輽C(jī)房 、 樓梯間 、 水箱間等 ， 應(yīng)采用框架承重 ， 不應(yīng)采用砌體墻承重 。 框架結(jié)構(gòu)中有填充墻時(shí) ， 填充墻在平面和豎向的布置 ， 宜均勻?qū)ΨQ ， 一 、 二級(jí)抗震的框架 ， 宜采用輕質(zhì)填充墻 ， 或與框架柔性連接的墻板 ， 二級(jí)且層數(shù)不超過五層 、 三級(jí)且層數(shù)不超過八層 、 四級(jí)框架等情況才可考慮粘土磚填充墻的抗側(cè)力作用 ， 但粘土磚填充墻應(yīng)符合下列要求： 避免形成上 、 下層剛度變化過大； 避免形成短柱 減少因抗側(cè)剛度偏心所造成的扭轉(zhuǎn) 。 抗震設(shè)計(jì)時(shí) ， 填充墻及隔墻應(yīng)注意與框架及樓板拉結(jié) ， 并注意填充墻及隔墻自身的穩(wěn)定性； 框架 剪力墻的布置要求 。 6. 抗震設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)中，當(dāng)樓、電梯間采用鋼筋混凝土墻時(shí)，結(jié)構(gòu)分析計(jì)算中，應(yīng)考慮該剪力墻與框架的協(xié)同工作。如果在框架結(jié)構(gòu)中布置了少量剪力墻 (例如樓梯間 )，而剪力墻的抵抗彎矩少于總傾覆力矩的 50%時(shí)，則規(guī)范要求該結(jié)構(gòu)按框架結(jié)構(gòu)確定構(gòu)件的抗震等級(jí)，但是內(nèi)力及位移分析仍應(yīng)按框架 剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行，否則對(duì)剪力墻不利。如因樓、電梯間位置較偏 等原因，不宜作為剪力墻考慮時(shí)，可采取將此種剪力墻減薄、開豎縫、開結(jié)構(gòu)洞、配置少量單排鋼筋等 方法，以減少墻的作用，此時(shí)與墻相連的柱子，配筋宜適當(dāng)增加。 7. 框架按支承樓板方式 ， 可分為橫向承重框架 、 縱向承重框架和雙向承重框架 。 但是就抗風(fēng)荷載和地震作用而言 ，無論橫向承重還是縱向承重 ， 框架都是抗側(cè)力結(jié)構(gòu) 。 8. 框架沿高度方向各層平面柱網(wǎng)尺寸宜相同 。 柱子截面變化時(shí) ， 盡可能使軸線不變 ， 或上下僅有較小的偏心 。 當(dāng)某樓層高度不等形成錯(cuò)層時(shí) ， 或上部樓層某些框架柱取消形成不規(guī)則框架時(shí) ， 應(yīng)視不規(guī)則程度采取措施加強(qiáng)樓層 ， 如加厚樓板 、 增加邊梁配筋 。 第二節(jié) 梁截面尺寸的確定及其剛度取值 、 跨度、 抗震設(shè)防烈度 、 混凝土強(qiáng)度等諸多因素綜合考慮確定。 2. 在 一 般 荷 載 情 況 下 ， 框架梁截面高度可按(1/10~1/18)梁跨度 ， 且不小于 400mm,也不宜大于 1/4凈跨 ， 梁的寬度不宜小于 1/4梁高 ， 且不應(yīng)小于 200mm。 為了降低樓層高度 ， 或便于通風(fēng)管道等通行 ， 必要時(shí)可設(shè)計(jì)成寬度較大的扁梁 。 此時(shí)應(yīng)根據(jù)荷載及跨度情況 ， 滿足梁的撓度限值 ， 扁梁截面高度可取 (1/15~1/18)梁跨度 。 ， 樓板應(yīng)現(xiàn)澆 ， 梁中線宜與柱中線重合；當(dāng)梁寬大于柱寬時(shí) ， 扁梁應(yīng)雙向布置；扁梁的截面尺寸應(yīng)符合下列要求 ， 并應(yīng)滿足撓度和裂縫寬度的規(guī)定： (632) (633) (634) cb bb 2? bcb hbb ?? dh b 16? 式中 — 柱截面寬度 ， 圓形截面取柱直徑的 ； 、 — 分別為梁截面寬度和高度； — 柱縱筋直徑 。 cbbbhd ， 除驗(yàn)算其承載力外 ， 尚應(yīng)注意滿足 剛度及剪壓比 的要求 。 在計(jì)算梁的撓度時(shí) ， 可以扣除梁的合理起拱值 ， 對(duì)現(xiàn)澆梁板 ， 宜考慮梁受壓翼緣的有利影響 。 ， 節(jié)省材料和有利建筑空間 ， 可將梁設(shè)計(jì)成加腋形式 。 這種加腋梁在進(jìn)行框架的內(nèi)力和位移計(jì)算時(shí) ， 可采用等效線剛度代替變截面加腋梁的實(shí)際線剛度 。 當(dāng)梁兩端加腋對(duì)稱時(shí) ， 其等效線剛度為： (635) bb KK ??39。 式中 — 加腋梁中間部分截面的線剛度 — 等效剛度系數(shù) ， 查表 。 bK? 按等效線剛度電算輸出的跨中 ， 支座縱向鋼筋及支座邊按剪力所需箍筋是不真實(shí)的 。 應(yīng)根據(jù)內(nèi)力手算確定配筋 。 ， 當(dāng)抗震等級(jí)為一級(jí)時(shí) ，不應(yīng)低于 C30， 當(dāng)二 、 三 、 四級(jí)及非抗震設(shè)計(jì)時(shí) ， 不應(yīng)低于C20。 梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜大于 C40。 當(dāng)梁柱的混凝土強(qiáng)度不同時(shí) ， 應(yīng)先澆灌梁柱節(jié)點(diǎn)高等級(jí)混凝土 ， 并在梁上留坡槎 。 裝配整體疊合梁的預(yù)制部分混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于 C30。 ， 現(xiàn)澆樓板 、 上有現(xiàn)澆疊合層的預(yù)制樓板和樓板雖無現(xiàn)澆疊合層但為拉開預(yù)制板板縫且有配筋的裝配整體疊合梁 ， 均可考慮梁的翼緣作用 。 增大梁的慣性矩 。 此時(shí)框架梁的慣性矩可按下表取值 。