注册结构基础讲义 - 钢筋混凝土结构(2)

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③跨高比In/h<2.5的连梁,在距连梁底边0.2~0.6h范围内,应设置配筋率小于0.25%的水平分布筋。

(2)抗震设计时,连梁纵向钢筋的锚固、箍筋及水平分布筋的设置应符合下列要求: ①连梁上、下水平纵向钢筋伸入墙内的长度应≥IaE,并且伸人墙内长度不应小于600mm; ②连梁沿梁全长箍筋的构造要求应按有关规定对框架梁箍筋加密区的要求进行配置; ③顶层连梁锚入墙体内的纵向钢筋长度范围内的箍筋设置及对跨高比In/h<2.5的连梁,距梁底0.2~0.6h范围内水平分布筋的设置要求同非抗震设计。 (四)框架.剪力墙结构设计 1.框架-剪力墙结构的计算 1)框架-剪力墙结构计算的基本原则

在水平荷载作用下,剪力墙呈弯曲变形,其曲线向下弯,顶端斜率最大;而框架呈剪切变形,其曲线向上弯,底部的斜率最大。当框架与剪力墙通过刚性楼板连接而相互作用、共同作用时,结构产生不同于框架和剪力墙的变形,其变形曲线在下部主要呈弯曲形,而上部主要呈剪切形。由于这一变形协调作用,框架和剪力墙的荷载和剪力分配沿高度在不断调整。因此,框架.剪力墙结构的计算中应考虑剪力墙和框架两种类型结构的不同受力特点,按协同工作条件进行内力、位移分析,不宜将楼层剪力简单地按某一比例在框架和剪力墙之间分配。

框架结构中设置了电梯井、楼梯井或其他剪力墙型的抗侧力结构后,应按框架-剪力墙结构计算。

2)框架-剪力墙结构的计算方法 (1)简化的计算方法

框架-剪力墙结构在竖向荷载作用下的内力,按各自柱距面积或间距范围内的荷载计算,其计算方法与框架结构、剪力墙结构相同。

在水平荷载作用下手算的近似计算方法,是把各榀剪力墙和框架视作只能在其自身平面内受力的竖向平面结构,并且由它们共同承担水平荷载。分析时将结构用一个均匀的连续模型代替,其所有的框架和剪力墙具有共同的变形曲线,为此,采用下列假定: ①在整个高度上,框架和剪力墙的几何和力学特性不变。 ②剪力墙可由一个受弯悬臂构件代替,即仅产生弯曲变形。 ③框架可由一个连续的受剪悬臂构件代替,即仅产生剪切变形。

④连接杆件可由水平刚性连接介质代替,它仅传递水平力并且使受弯和受剪悬臂构件的变形协调。

根据上述基本假定,将结构单元内所有框架合并为总框架,所有剪力墙合并为总剪力墙。总框架与总剪力墙的刚度分别为各类构件单元刚度之和。通过解微分方程求出剪力墙(也就是框架)的侧移曲线,进而求得总剪力墙和总框架的内力及荷载,然后按各榀框架的等效抗侧刚度对总框架的剪力进行分配。同样,按各片剪力墙的等效刚度比例将总剪力墙的弯矩和剪力分配到每片剪力墙上。最后,进行单片框架和剪力墙计算。 具体的计算公式和图表可见有关参考文献。 (2)框架-剪力墙结构刚度特征系数

在上述确定框架一剪力墙结构中剪力墙的数量时和进行总剪力墙和总框架的荷载分配时都要引用结构刚度特征系数λ。λ的表达式如下:

上式可以看出,λ是与剪力墙和框架刚度有关的一个参数,而框架-剪力墙结构变形曲线的形状是无量纲参数λ的函数,λ是代表框架-剪力墙的结构特性。 (4)框架剪力的调整

在地震作用下,结构进入弹塑性状态后会产生内力重分布,框架承受的地震力会增加。因此,抗震设计时,框架-剪力墙结构计算所得的框架各层总剪力Vf (即各框架柱剪力之和),应按下列方法调整。为保证框架的安全,采用计算机计算时这项调整也必须进行。 ①规则建筑中的楼层按下列方法调整框架总剪力。

②当屋面突出部分也采用框架.剪力墙结构时,突出部分框架的总剪力取本层框架部分计算值的1.5倍。

③按振型分解反应谱法计算时,调整在振型组合之后进行。

④各层框架总剪力调整后,按调整前后的比例调整各柱和梁的剪力和端部弯矩,柱轴向力不调整。

2.框架-剪力墙结构的截面设计

框架-剪力墙结构中有框架及剪力墙两类构件,其截面设计方法分别与框架结构和剪力墙结构相同。框架。剪力墙结构中的剪力墙往往与梁柱连在一起,形成带边框剪力墙。 周边有梁柱的现浇剪力墙,当剪力墙与梁柱有可靠连接时,其截面设计应采用一般剪力墙结构的截面设计方法,其主要竖向受力钢筋应配置在柱截面内。梁与墙为整体现浇时,不必对梁进行专门的截面设计,其钢筋可按构造要求配置。 1)截面尺寸要求

①梁的截面宽度bb≥2bw,截面高度bb≥3bw,bw为剪力墙厚度;②边柱的截面宽度bc≥2.5 bw,截面高度hc≥bc;

① 剪力墙的厚度bc≥160mm,且不小于墙净高的1/20。剪力墙中线与墙端边柱中线宜重合,防止偏心;

④剪力墙周边仅有柱而无梁时,则应设置暗梁。

非抗震设计时:剪力墙水平和竖向分布钢筋配筋率均不应小于0.2%,直径不应小于φ8,且应双排配置。

抗震设计时:剪力墙水平和竖向分布钢筋配筋率均不应小于0.25%,直径不应小于φ8,间距不应大于300mm,且应双排配置。 (五)框筒结构设计

框筒与筒中筒结构应该按照空间结构分析其内力与位移。精确的空间计算工作量大,在工程应用时都要作一些简化。由于简化的方法和程度不同,框筒和筒中筒结构的计算方法种类繁多,各有特点,下面介绍一些常见的方法。 1)空间杆件有限元矩阵位移法

将框筒的梁柱简化为带刚域杆件,按空间杆系方法求解,每个结点有6个自由度。将稿筒视为薄壁杆件,外筒与内筒通过楼板连接协同工作。通常假定楼板为平面内无限刚性板,忽略其平面外刚度,楼板的作用只是保证内外筒县有相同的水平位移,而楼板与简之间无弯矩传递关系。 2)等效连续体法

将框筒的四片框架用四片等效均匀的正交异性平板代替,形成一个等效实腹筒,求出平板内的双向应力后再回复到梁柱内力。内筒为实腹筒体,与外筒协调工作。通常通过弹性力学方法得到函数解,也可通过程序计算,程序较小。 3)有限条分法

将外筒及内筒均沿高度划分成竖向条带,条带的应力分布用函数形式表示,条带连接线上的位移为未知函数,通过求解位移函数得到应力。这种方法比平面有限元方法大大减少了未知量,适于在较规则的高层建筑结构的空间分析中采用。外筒与内筒也通过无限刚性楼板连接协同工作。 4)按平面结构方法分析

矩形平面的框筒结构在水平荷载作用下的分析可简化为等效平面结构,然后按平面结构方法计算。这样可利用平面框架分析程序,比较方便。常用简化方法有以下两种。

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