【正文】 取有代表性的框架作為計算單元，寬度取相鄰開間一半；縱向框架上的荷載等，往往各不相同，有中列柱和邊列柱的差別。 ? 因此，本章將重點介紹現(xiàn)澆平面框架結(jié)構(gòu)按彈性理論進行計算的方法 。結(jié)構(gòu)分析時，有按空間結(jié)構(gòu)分析和簡化成平面結(jié)構(gòu)分析兩種方法。 各種程序的結(jié)構(gòu)分析大多采用 桿件有限元方法 ，有少數(shù)采用有限條方法或其它方法 。 ? 后處理 — 輸出計算結(jié)果 ， 截面配筋及超筋 、 超軸壓比等信息 。 程序計算的基本方法 計算高層建筑結(jié)構(gòu)的程序很多 ， 國內(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) 。 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)進行： ? 聯(lián)肢剪力墻中連梁的調(diào)幅 ， 采用方法 (1)或方法 (2)進行 。 調(diào)幅 (調(diào)整 )的多少可由設(shè)計人員根據(jù)需要確定和控制 ，但是規(guī)范對各種調(diào)幅有限制 ， 也就是規(guī)定了內(nèi)力的最低值 。 降低了內(nèi)力的部位就會早出裂縫 ， 或早進入屈服 ， 調(diào)幅愈大 ， 裂縫出現(xiàn)愈早 。 在某些情況下 ， 構(gòu)件很容易開裂 (有時出現(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 。 在彈性計算中都采用材料的彈性模量 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 ， 只計算腹板的剪切變形 (矩形截面 A為全截面 )。 在手算中 ， 為了簡化 ， 經(jīng)常忽略某一項或兩項 。 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 。 基本簡化假定 (2)的實質(zhì)是在同一層樓板上的所有節(jié)點間水平距離不變 ， 也就是說 梁沒有軸向變形 。 一個構(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。 構(gòu)件的剛度及構(gòu)件變形影響因素 我國規(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 。 這種分析會增加計算的自由度 ， 目前只有很少的程序可做這種計算 ， 一般情況下是 避免設(shè)計成這種結(jié)構(gòu)的 ；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 。 樓板是保證協(xié)同工作的重要構(gòu)件 ， 當(dāng)采用基本簡化假定 (2)時 ， 應(yīng)確定樓板在其自身平面內(nèi)確有足夠大的剛度 ， 當(dāng)樓板長寬比較大 ， 或者局部樓板長寬比較大 ， 局部外伸的樓板較細長或樓板開大孔 ， 在水平荷載下樓板會有較大變形時 ， 則按無限剛性假定計算所得結(jié)果與實際情況不符 。 這種計算比僅有水平位移協(xié)調(diào)的計算更符合實際 ， 又簡化了計算 。 當(dāng)有兩片相互交匯的平面結(jié)構(gòu) (符合基本簡化假定 (1))， 通過交匯處的柱豎向變形一致而傳遞內(nèi)力 ， 這種計算稱為豎向變形協(xié)調(diào)的協(xié)同計算 。 考慮扭轉(zhuǎn)時稱為 空間協(xié)同計算 (此時 ， 正交方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)參加抵抗扭矩 )。 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)的豎向變形是獨立的 ， 互不相關(guān)的 )。 基本簡化假定 (2)樓板平面內(nèi)無限剛性假定 在大多數(shù)情況下 ， 都可假定樓板在其 自身平面內(nèi)無限剛性 ，不能變形 ， 而在平面外則剛度為零 (以下簡稱基本簡化假定(2))。 因此桿件每一個結(jié)點具有三個自由度 (在二維平面中 ， 以下簡稱基本簡化假定 (1))。 但是 ， 經(jīng)常將結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)分析 ， 平面結(jié)構(gòu)是一種簡化假定 ， 假定結(jié)構(gòu)只能在它自身平面內(nèi)具有有限剛度 ， 例如平面框架 、 剪力墻 、 只能抵抗平面內(nèi)的作用力 。 規(guī)程中對結(jié)構(gòu)計算作了如下的一些基本假定 ， 不同的方法采用的假定會有所不同 ， 應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計要求選用符合實際的假定與方法 。 在需要時 ， 再進行時程分析 。 cVcf0hb、RE?c?c?c? 如果不滿足上述公式時 ， 應(yīng)增大柱截面或提高混凝土強度等級 。 ?0h 柱的剪跨比宜大于 2， 以避免產(chǎn)生剪切破壞 ， 在設(shè)計中 ，樓梯間 、 設(shè)備層等部位難以避免短柱時 ， 除應(yīng)驗算柱的受剪承載力以外 ， 還應(yīng)采取措施提高其延性和抗剪能力 。 cAfN???cfVNVN/ccA N f? 框架柱剪跨比可按下式計算： )/( 0VhM??式中： — 框架柱的剪跨比 ?？紤]彎矩影響時： N＝（ ～ ) , 在抗震設(shè)計時： ? 軸壓比的概念： N柱軸壓力； A柱的全截面面積； 柱的軸壓比，框架抗震等級分別為一、二、三、四級時，分別取 、 、 ； 混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值。 式中： — 受拉鋼筋的強度設(shè)計值； — 鋼筋的彈性模量； — 梁的截面有效高度； — 混凝土受壓區(qū)高度； — 混凝土強度影響系數(shù) 。 bVcf0hb、RE?c? 為了使框架梁具有較好的變形能力 ， 梁端的受壓區(qū)高度應(yīng)滿足以下要求： ????????0 0hxhxhx bb二、三級有地震組合時，一級無地震組合時 ? 式中 — 相對界限受壓區(qū)高度 b?syhEfhx0 0 3 11??? ?? 如果梁的受壓區(qū) x不滿足公式的要求時 ， 應(yīng)增大梁的截面尺寸 。 框架梁應(yīng)具有足夠的抗剪承載力 。 此時框架梁的慣性矩可按下表取值 。 裝配整體疊合梁的預(yù)制部分混凝土強度等級不宜低于 C30。梁的混凝土強度等級不宜大于 C40。 式中 — 加腋梁中間部分截面的線剛度 — 等效剛度系數(shù) 。 這種加腋梁在進行框架的內(nèi)力和位移計算時 ， 可采用等效線剛度代替變截面加腋梁的實際線剛度 。 在計算梁的撓度時 ， 可以扣除梁的合理起拱值 ， 對現(xiàn)澆梁板 ， 宜考慮梁受壓翼緣的有利影響 。 加腋梁 梁截面慣性矩 采用扁梁時 ， 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 ， 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： cb bb 2?bcb hbb ??dhb 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 。 多層框架結(jié)構(gòu) 為了降低樓層高度，可將梁設(shè)計成寬 度較大而高度較小的 扁梁，扁梁的截面高 度可按 (1/18~1/15)lb 估算。 當(dāng)采用扁梁時， h=(1/151/18)L 采用迭合梁時，后澆部分截面高度不宜小于 120mm； 當(dāng)梁截面滿足以上要求時，一般可不進行撓度驗算。對于普通鋼筋混凝土梁，首先要滿足豎向荷載下的變形要求。 對不承受豎向荷載的聯(lián)系梁，常用截面有 T型、倒 T型、 L型、倒 L型、矩形、槽型等。 當(dāng)某樓層高度不等形成錯層時 ， 或上部樓層某些框架柱取消形成不規(guī)則框架時 ， 應(yīng)視不規(guī)則程度采取措施加強樓層 ， 如加厚樓板 、 增加邊梁配筋 。 8. 框架沿高度方向各層平面柱網(wǎng)尺寸宜相同 。 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 。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，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，但是內(nèi)力及位移分析仍應(yīng)按框架 剪力墻結(jié)構(gòu)進行，否則對剪力墻不利。 某新建 6層框架底層 該 框架底層柱端破壞 ? 框架結(jié)構(gòu)的破壞 框架結(jié)構(gòu)底部一、二層若無填充墻時（如自行車 庫），出現(xiàn)底層柱側(cè)移情形，底層柱端節(jié)點塑性破壞。 框架結(jié)構(gòu)中有填充墻時 ， 填充墻在平面和豎向的布置 ，宜均勻?qū)ΨQ ， 一 、 二級抗震的框架 ， 宜采用輕質(zhì)填充墻 ， 或與框架柔性連接的墻板 ， 二級且層數(shù)不超過五層 、 三級且層數(shù)不超過八層 、 四級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) 。 bj ≤ bb + bx bj ≤ bb + bx + x bj ≤ bb + 2x 5. 框架結(jié)構(gòu)按抗震設(shè)計時 ， 不得采用部分由砌體墻承重之混合形式 。 試驗表明，此法能明顯改善梁柱節(jié)承受反復(fù)荷載的性能。 多層框架結(jié)構(gòu) 梁端水平加腋處平面圖 在框架結(jié)構(gòu)布置中，梁、柱軸線宜重合，如梁須偏心放置時，梁、柱中心 線之間的偏心距不宜大于柱截面在該方面寬度的 1/4。 當(dāng)為 8度抗震設(shè)防時 ， 如偏心距大于該方向柱寬的 1/4時 ， 可采取增設(shè)梁的水平加腋等措施 。 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 。 4. 框架梁 、 柱中心線宜重合 。 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 。 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 ， 因此抗震的鋼筋混凝土框架柱網(wǎng)一般不宜超過 6～ 8m。 梁柱剛接可增大結(jié)構(gòu)的剛度和整體性 。 主體結(jié)構(gòu)除個別部位外 ， 不應(yīng)采用鉸接 。 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)計為剛接框架 。 多層框架結(jié)構(gòu) 2 結(jié)構(gòu)布置 （ structural configuration） 框架結(jié)構(gòu)布置主要是確定柱在平面上的排列方式（柱網(wǎng)布置）和選擇結(jié)構(gòu)承重方案，這些均必須滿足建筑平面及使用要求，同時也須使結(jié)構(gòu)受力合理，施工簡單。 框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小，水平荷載作用下側(cè)移較大，有時會影響 正常使用；如果框架結(jié)構(gòu)房屋的高寬比較大，則水平荷載作用下的側(cè)移 也較大，而且引起的傾覆作用也較嚴重。 當(dāng)框架結(jié)構(gòu)房屋的層數(shù)不多時，其側(cè)移主要表現(xiàn)為整體剪切變形，整體彎曲變形的影響很小。先按軸壓估計柱的截面尺寸，在乘以 ~ 多層框架結(jié)構(gòu) （ 1）框架結(jié)構(gòu)的受力特點 在豎向荷載和水平荷載作用下，框架結(jié)構(gòu)各構(gòu)件將產(chǎn)生內(nèi)力和變形。 ? 防震縫 的設(shè)置主要與建筑平面形狀、高差、剛度、質(zhì)量分布等有關(guān)，防震縫的設(shè)置，應(yīng)使結(jié)構(gòu)單元簡單、規(guī)則，剛度和質(zhì)量分布均勻，避免地震作用的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時為避免地震時各單元之間發(fā)生相互碰撞，防震縫寬度應(yīng)滿足規(guī)范要求。 ? 沉降縫 的設(shè)置主要與基礎(chǔ)受到的上部荷載及場地的地質(zhì)條件有關(guān)。 當(dāng)結(jié)構(gòu)不同部位荷載差異較大地基土壓縮性有顯著差異 沉降縫 當(dāng)平面形狀復(fù)雜、高度方向有高差、質(zhì)量分布不均勻 抗震縫 當(dāng)房屋過長或過寬時 伸縮縫 變形逢的設(shè)置 縫寬 ?50mm 縫寬 ?70mm ? 在建筑物的下列部位宜設(shè)置沉降縫： ? ① 土層變化較大處； ? ② 地基基礎(chǔ)處理方法不同處； ? ③ 房屋在高度、重量、剛度有較大變化處； ? ④ 建筑平面的轉(zhuǎn)折處； ? ⑤ ? 沉降縫由于是從基礎(chǔ)斷開，縫兩側(cè)相鄰框架的距離可能較大，給使用帶來不便，此時可利用挑梁或擱置預(yù)制梁、板的方法進行建筑上 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距（ m) 環(huán)境條件 框架類別 室內(nèi)或土中