框架结构近似计算方法教学提纲.pptVIP

贵州大学职业技术学院 建筑工程系 沈汝伟;第 5 章 框架结构的近似计算方法; 框架结构设计计算程序 （手算）;　　框架结构房屋是空间结构体系，一般应按三维空间结构进行分析。但对于平面布置较规则的框架结构房屋，为了简化计算，通常将实际的空间结构简化为若干个横向或纵向平面框架进行分析，每榀平面框 架为一计算单元。 　为简化计算，可假定： 1、每榀框架结构仅在其自身平面内提供抗侧移刚度，平面外的抗侧移刚度忽略不计； 2、平面楼盖在其自身平面内刚度无限大； 3、框架结构在使用荷载作用下材料均处于线弹性阶段。;框架结构的计算简图;　框架结构的承重方案;框架结构计算简图;　　在框架结构的计算简图中，梁、柱用其轴线表示，梁与柱之间的连接用节点表示，梁或柱的长度用节点间的距离表示，由图可见，框架柱轴线之间的距离即为框架梁的计算跨度；框架柱的计算高度应为各横梁形心轴线间的距离，当各层梁截面尺寸相同时，除底层外，柱的计算高度即为各层层高。对于梁、柱、板均为现浇的情况，梁截面的形心线可近似取至板底。对于底层柱的下端，一般取至基础顶面；当设有整体刚度很大的地下室；且地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍时，可取至地下室结构的顶板处。;　　在实际工程中，框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度变化。当上层柱截面尺寸减小但其形心轴仍与下层柱的形心轴重合时，其计算简图与各层柱截面不变时的相同。当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴也不重合时，一般采取近似方法，即将顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线，但是必须注意，在框架结构的内力和变形分析中，各层梁的计算跨度及线刚度仍应按实际情况取；另外，尚应考虑上、下层柱轴线不重合，由上层柱传来的轴力在变截面处所产生的力矩。此力矩应视为外荷载，与其他竖向荷载一起进行框架内力分析。 ;变截面柱框架结构的计算简图;5.2.1 　竖向荷载作用下框架结构内力的近似计算; 在进行框架的内力和位移计算时，现浇楼板、上有现浇叠合层的预制楼板和楼板虽无现浇叠合层但为拉开预制板板缝且有配筋的装配整体叠合梁，均可考虑梁的翼缘作用。增大梁的惯性矩。此时框架梁的惯性矩可按下表取值。 ;　竖向荷载作用下分层计算示意图;　　（2）除底层柱的下端外，其他各柱的柱端应为弹性约束。为便于计算，均将其处理为固定端。这样将使柱的弯曲变形有所减小，为消除这种影响，可把除底层柱以外的其他各层柱的线刚度乘以修正系数0.9。 　　;　　（3）用无侧移框架的计算方法（如弯矩分配法）计算各敞口框架的杆端弯矩，由此所得的梁端弯矩即为其最后的弯矩值；因每一柱属于上、下两层，所以每一柱端的最终弯矩值需将上、下层计算所得的弯矩值相加。在上、下层柱端弯矩值相加后，将引起新的节点不平衡弯矩，如欲进一步修正，可对这些不平衡弯矩再作一次弯矩分配。 　　 如用弯矩分配法计算各敞口框架的杆端弯矩，在计算每个节点周围各杆件的弯矩分配系数时，应采用修正后的柱线刚度计算；并且底层柱和各层梁的传递系数均取1/2，其他各层柱的传递系数改用1/3。 　　（4）在杆端弯矩求出后，可用静力平衡条件计算梁端剪力及梁跨中弯矩；由逐层叠加柱上的竖向荷载（包括节点集中力、柱自重等）和与之相连的梁端剪力，即得柱的轴力。;　　;　　水平荷载作用下框架结构的内力和侧移可用结构力学方法计算，常用的近似算法有迭代法、反弯点法、D值法和门架法等。;　框架第2层脱离体图;　框架柱侧向刚度计算公式;　　　　称为柱的侧向刚度修正系数，它反映了节点转动降低了柱的侧向刚度，而节点转动的大小则取决于梁对节点转动的约束程度。　　　，　　　这表明梁线刚度越大，对节点的约束能力越强，节点转动越小，柱的侧向刚度越大。 现讨论底层柱的D值。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 同理，当底层柱的下端为铰接时，可得 　　　　　　　　　　　　 ;　底层柱D值计算图式;;柱高不等及有夹层的柱 ;柱的反弯点高度yh;（1）标准反弯点高度比yn。 yn是指规则框架的反弯点高度比。;;　梁刚度变化时反弯点的修正;;3　反弯点法;　　同样，因柱的上、下端都不转动，故除底层柱外，其他各层柱的反 弯点均在柱中点（h/2）；底层柱由于实际是下端固定，柱上端的约束刚 度相对较小，因此反弯点向上移动，一般取离柱下端2/3柱高处为反弯点 位置，即取yh=;构件设计中的一些重要规定 ;3、在高层建筑框架结构中，当竖向活荷载与永久荷载之比小于0.5时，可不考虑活荷载的不利布置。在竖向活荷载大于4KN/m2(如书库、仓库等)时，宜考虑活荷载不利布置引起的梁弯矩的增大。 4、风荷载及水平地震作用时，应按两个主轴方向作用分别进行内力和位移计算，每个方向水平力必须考