框架结构设计系列06：框架水平荷载作用下的受力分析

水平荷载指的是物体受水平方向的作用力。建筑中最常见的是风荷载，还有地震荷载等。

反弯点

反弯点法是指水平荷载为主时，框架分析得到的弯矩图里，框架柱脚弯矩和柱顶的弯矩符号是相反的（弯矩转动方向相同），弯矩一正一负变号的零点位置叫反弯点，反弯点一般位于柱中点附近，其具体位置取决于上下两端梁、柱线刚度比。我们可以想象一下，当上下两端梁柱线刚度为无穷大时，柱两端转角为0，在水平力作用下，两端产生相对位移，则反弯点位于中点位置；假设下端梁刚度减小时，对柱的约束没有那么强了，则会出现一定的转角，则反弯点下移，极限状态为下端铰结，此时反弯点就位于底端；当上下端梁的刚度均不是无穷大时，反弯点偏向于梁刚度小的一端。

由于反弯点出现在柱中间位置，所有杆件的最大弯矩均出现在杆件两端，又因为柱配筋全长采用通长配筋，所以必然端部截面先破坏形成塑性铰，因此端部位置箍筋需要加密。

水平荷载作用下的弯矩及变形

如下图所示，在水平力F的作用下，柱的底部外侧受拉，顶部的内侧受拉；梁的左端底部受拉，右侧梁顶受拉。（粗线表示受拉侧）。

理解此弯矩图时，首先在水平力的作用下，底部固定，顶部发生水平侧移，借鉴之前文章从变形角度来理解和分析，首先柱子底部固定，故而在水平推力下，柱子底部左侧受拉，而我们分析柱顶的时候，根据相对运动的原理，我们可以认为柱子顶部不动，底部向左移动，则柱子顶部右侧受拉。

框架结构变形图

如下图所示，框架结构在顶部集中力作用下各层层间变形相同，故而为剪切型变形。在水平力及风荷载作用下，从上到下荷载累积，框架结构的位移底层最大，从而影响了框架结构的很多性能（如：不能做很高、填充墙在地震时底层破坏最严重等）。

但是大家要注意，框架这种整体上的剪切变形反应是由框架梁柱局部的弯曲变形导致的（由于梁柱杆件长度远大于宽度，则杆件本身的剪切变形可以忽略不计）。

框架结构杆件本身的轴向拉压变形产生框架整体上的弯曲变形，这也容易理解，左右两端的柱子一个拉长一个压短，中间的柱子长度不变，则整体变形就像一根梁发生弯曲时的变形类似。

理解了框架受力时的变形特点，再加上剪力墙的变形特点，在未来我们就可以理解框架-剪力墙结构的变形特点了。

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