《混凝土框架结构设计》课件.ppt

*************************************框架结构的抗倾覆验算倾覆力矩计算水平地震作用下产生的倾覆力矩为：Mov=ΣFihi其中：Fi为第i层水平地震作用力；hi为第i层距结构底部的高度。倾覆力矩主要由风荷载或地震作用产生，高层和超高层框架结构尤需关注。抗倾覆力矩计算结构的抗倾覆力矩主要来源于：结构自重产生的稳定力矩基础埋深提供的土侧阻力矩桩基础提供的抗拔力矩抗倾覆安全系数K=Mres/Mov，一般不小于1.5。框架结构的抗倾覆验算是确保结构整体稳定性的重要环节。对于高层框架结构，抗倾覆验算尤为重要，应充分考虑风荷载和地震作用产生的倾覆力矩。当验算结果不满足要求时，可采取以下措施增强抗倾覆能力：增加结构自重，尤其是底部区域；加大基础埋深；采用抗拔桩；设置地下室增加埋深；扩大基础尺寸等。框架-剪力墙结构的设计要点受力特点分析框架-剪力墙结构兼有框架变形特性和剪力墙变形特性，竖向荷载主要由框架承担，水平荷载由框架和剪力墙共同承担刚度分配优化合理确定框架和剪力墙的刚度比例，使两者在水平荷载作用下能有效协同工作，通常剪力墙承担70%-80%的水平力抗震性能设计确保框架和剪力墙在罕遇地震下的屈服机制协调，避免某一部分过早失效导致结构整体性能下降剪力滞后效应处理考虑框架和剪力墙变形模式的差异，采取适当措施减小剪力滞后效应，如设置连梁、增强框架柱刚度等框架-剪力墙结构是中高层建筑中常用的结构形式，其将框架的延性和剪力墙的刚度优势结合，能有效抵抗水平荷载。设计中需注意控制框架和剪力墙的内力分配，特别是在楼层较高时，上部剪力墙承担的水平力比例会降低，而框架的贡献增加，这种上弱下强的特性应在设计中予以考虑。框架-剪力墙连接处的构造细节尤为重要，需确保有效的力传递；剪力墙的布置应考虑平面布局的均衡性，避免因刚度不对称导致的扭转效应；对于超高层建筑，可考虑采用框架-核心筒或筒中筒结构形式，进一步提高整体抗侧性能。高层框架结构的设计特点刚度控制侧向刚度成为控制性因素需采用加大柱截面或增设剪力墙等措施控制顶点位移一般不超过高度的1/500严格控制各层刚度分布，避免软弱层抗风设计风荷载成为主要水平荷载需考虑风振效应和涡激共振可能需设置阻尼器或调谐质量阻尼器风洞试验验证空气动力性能施工影响考虑施工过程中的结构性能采用高性能混凝土减小构件尺寸考虑施工顺序对内力分布的影响采用预制构件提高施工效率高层框架结构设计中，刚度控制、风荷载影响和舒适度要求成为决定性因素。纯框架结构一般适用于20层以下的建筑，再高则需结合剪力墙或其他抗侧力构件。设计中应特别注意结构的周期和阻尼特性，控制风振和地震作用下的加速度反应，确保使用舒适度。高层框架结构还应特别关注基础设计，包括差异沉降控制和整体稳定性验算；给排水、消防、电梯等设备系统对结构布置的影响；外幕墙与主体结构的变形协调等。先进的结构分析方法如非线性分析、风振分析和施工阶段分析在高层框架结构设计中显得尤为重要。框架结构的温度应力分析温度作用来源环境温度变化（季节变化、昼夜温差）；混凝土水化热；使用过程中的温度变化（空调、供暖系统）；阳光直射引起的温度梯度温度应力影响温度变形受约束产生应力；可能导致混凝土开裂；影响结构长期性能；对大跨度或长度超过40m的结构影响显著控制措施设置温度伸缩缝；控制混凝土浇筑温度；采用后浇带技术；选用低收缩混凝土；设置适当的构造钢筋计算方法考虑温度变化范围（一般±20℃）；考虑温度梯度效应；计算热胀系数（混凝土约为1×10-5/℃）；分析温度变形的约束效应温度应力是框架结构设计中不可忽视的因素，特别是对于大跨度、大尺寸的结构。温度效应可分为均匀温度变化和温度梯度两类，前者导致整体伸缩，后者引起构件弯曲变形。温度应力计算一般采用荷载效应组合中的准永久值组合进行验算，确保结构在正常使用状态下不产生有害裂缝。框架结构的收缩与徐变效应收缩特性混凝土硬化过程中的体积减小，主要包括干燥收缩和自收缩干燥收缩与环境湿度、构件尺寸有关自收缩与水灰比、水泥用量有关收缩应变一般为(2~6)×10-4徐变特性混凝土在长期荷载作用下的变形随时间增长与混凝土强度、荷载水平相关环境湿度、构件尺寸影响显著徐变系数一般为1.5~3.0结构影响收缩徐变对结构的主要影响增加结构长期变形引起预应力损失导致约束应力和开裂影响结构内力重分布控制措施减小收缩徐变影响的设计措施合理选择混凝土配合比设置后浇带和伸缩缝分段施工，错开浇筑时间设置适当的构造钢筋收缩和徐变是混凝土材料的固