建筑结构（第2版）（下册）10.2计算简图与荷载的简化.ppt

课题1 荷载的简化与计算 1.平面计算单元的选取 框架结构是由横向框架和纵向框架组成的空间结构。 　　为了简化计算，通常忽略它们之间的空间联系，而将空间结构体系简化为横向和纵向平面框架计算，并取出单独的一榀框架作为计算单元，该单元承受的荷载如图10.1中阴影部分所示。 　　 图10.1　框架的计算单元 在垂直荷载作用下，当采用横向承重框架方案时，截取横向框架作为计算单元，认为全部竖向荷载由横向框架承担。当采用纵向承重框架方案时，截取纵向框架作为计算单元，认为全部竖向荷载由纵向框架承担。采用纵、横双向承重框架方案时，应根据垂直荷载实际传递路径，按纵、横向框架共同承担进行计算。 在水平荷载作用下，各方向的水平力全部由与该方向平行的框架承担，与该方向垂直的框架不参与工作，即横向水平力由横向框架承担，纵向水平力由纵向框架承担。当水平力是风荷载时，每榀框架只承担计算单元范围内的风荷载值。当水平力是地震作用时，每榀框架承担的水平力按各榀框架的抗侧刚度比例分配。 2. 计算模型的确定 在计算简图中(图10.2)，框架节点多为刚接，柱子下端在基础顶面，也按刚接考虑。杆件用轴线表示，梁柱的连接区用节点表示。等截面轴线取截面形心位置（图10.3(a)、(b)），当上下柱截面尺寸不同时，则取上层柱形心线作为柱轴线（图10.3(c)）。 斜梁或折线形横梁当其倾斜度不超过L/8时，可简化为水平横梁进行内力计算。 图10.2 框架计算模型 图10.3　框架柱轴线位置 (a) (b) (c) 3. 荷载的简化 作用在框架结构上的荷载分为垂直荷载和水平荷载。垂直荷载包括结构自重、楼面活荷载、雪荷载等，一般为分布荷载和集中荷载。水平荷载包括风荷载及水平地震作用，一般简化为作用在框架节点上的水平集中力。 (1)作用在框架梁上的集中荷载位置允许移动不超过梁计算跨度的l/20。 (2)计算次梁传给框架主梁的荷载时，允许不考虑次梁的连续性，即按各跨均在支座处间断的简支次梁来计算传至主梁的集中荷载。 (3)作用在框架上的次要荷载可简化为与主要荷载相同的荷载形式，但应对结构的主要受力部位保持内力等效。 (4)由于作用在房屋楼面上的活荷载不可能同时以规范所给的标准值满布于结构上，所以在结构设计时考虑楼面活荷载折减。 ①设计楼面梁时，当其负荷面积大于25m2时，折减系数为0.9。 ②设计墙、柱、基础时，按计算截面上楼层数取不同的折减系数，如表10-1所示。 墙、柱、基础计算截面以上的层数 1 2~3 4~5 6~8 9~20 ＞20 计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数 1.00(0.90) 0.85 0.70 0.65 0.60 0.55 表10-1 活荷载按楼层的折减系数 (5)框架上作用的风荷载。在内力分析时，可以将沿框架柱的分布荷载简化成框架节点上的水平集中力Fi，如图10.4所示。 (6)多层框架结构，当高度不超过40m，且质量和刚度沿高度分布比较均匀时，可采用底部剪力法计算水平地震作用。 (a)框架上作用的风荷载；(b)简化为节点集中力 图10.4 多层框架风荷载的简化 4. 节点的简化 框架节点一般是三向受力的，但当按平面框架进行结构分析时，节点应作相应的简化。框架节点可简化为刚接节点、铰接节点和半铰节点，具体视施工方案和构造措施而定。 对现浇式钢筋混凝土框架结构，梁与柱的连接点可简化为刚节点，如图10.5所示。 装配式框架结构，梁与柱的连接点简化为铰节点，如图10.6所示。 装配整体式框架中，梁与柱的连接点也可简化为刚性节点。但是这种节点的刚性较现浇式框架差，节点处梁端的实际负弯矩要小于计算值。 钢筋混凝土框架支座可分为固定支座和铰支座。当为现浇钢筋混凝土柱时，一般设计成固定支座{见图10.7（a）}；当为预制杯形基础时，则应视构造措施不同分别简化为固定支座{见图10.7（b）}和铰支座{见图10.7（c）}。