混凝土框架结构设计
混凝土框架结构设计

混凝土框架结构设计混凝土框架结构设计是指在建筑设计中,使用混凝土材料组成的框架结构。
混凝土框架结构具有承载能力强、抗震性能好、耐久性高等优点,所以在很多建筑中得到广泛应用。
下面将详细介绍混凝土框架结构设计的一些理论基础和应用技巧。
1.结构设计流程(1)确定设计荷载:根据建筑的用途和所在地区的地震、风荷载等情况,确定设计荷载。
(2)选择框架形式:根据建筑的功能、形状和要求,选择适合的框架形式,包括梁柱布置和单跨、多跨结构的选择。
(3)计算和设计框架单元:根据框架结构的力学性能和承载能力要求,计算和设计单元中的梁柱、节点等部分的尺寸、配筋和加固措施。
(4)进行整体稳定性分析:对整体结构进行稳定性分析,包括侧向稳定性和轴向稳定性等。
(5)进行抗震设计:根据结构所在地区的地震烈度和使用功能,进行抗震设计,包括选取抗震等级、配筋率、抗震措施等。
(6)进行验算和绘图:对设计的框架结构进行力学验算,进行绘图和编制设计图纸。
2.设计基本原则在混凝土框架结构设计中,有一些基本原则需要遵循:(1)平衡原则:结构内力处于平衡状态,保证结构的整体稳定性。
(2)合理分布原则:合理分布结构的刚度和强度,使结构各部分的受力更均匀,减小局部破坏的风险。
(3)合理满足使用要求:根据建筑的使用要求,确定结构的承载能力和刚度要求。
(4)经济高效原则:在满足使用要求的前提下,尽可能减小用材量、降低工程造价。
3.设计技巧和注意事项在混凝土框架结构设计过程中,需要注意以下几个技巧和事项:(1)合理选取材料和截面:根据结构的受力情况和要求,合理选取混凝土和钢筋的强度等级,选择适当的截面形式。
(2)合理布置梁柱:在框架结构中,梁柱是承载荷载的关键部分,需要合理布置梁柱的间距和尺寸,保证力的传递和梁柱的稳定。
(3)加强结构节点:结构节点是整体结构中容易发生破坏的地方,需要加强节点的刚度和强度,提高节点的抗震性能。
(4)考虑土壤作用:在混凝土框架结构设计中,需要考虑土壤作用对结构的影响,选择适当的基础形式和承载力计算方法。
混凝土框架结构标准设计

混凝土框架结构标准设计一、前言混凝土框架结构是建筑领域中常见的结构形式之一,它具有强度高、稳定性好、耐久性强等优点。
在进行混凝土框架结构设计时,需要遵守一系列标准和规范,以确保结构的稳定性和安全性。
本文将详细介绍混凝土框架结构的标准设计,包括设计要求、设计原则、设计流程等内容,以帮助工程师们更好地进行混凝土框架结构的设计。
二、设计要求1.强度要求:混凝土框架结构的强度应符合国家相关标准的要求,能够承受正常使用和预期荷载下的力学作用。
2.稳定性要求:混凝土框架结构的稳定性应符合国家相关标准的要求,能够在发生地震、风灾等自然灾害时保持稳定。
3.耐久性要求:混凝土框架结构的耐久性应符合国家相关标准的要求,能够在正常使用寿命内不出现严重损伤和腐蚀。
4.经济性要求:混凝土框架结构的设计应在满足强度、稳定性、耐久性等要求的前提下,尽可能地降低造价和材料费用。
5.美观性要求:混凝土框架结构的设计应考虑建筑美学和城市景观的要求,尽可能地满足建筑的审美需求。
三、设计原则1.结构安全性原则:混凝土框架结构设计应始终以保证结构安全性为首要原则,考虑到各种荷载的作用,合理选择结构形式和尺寸,确保结构能够承受正常使用和预期荷载下的力学作用。
2.经济合理性原则:混凝土框架结构的设计应以经济合理为原则,尽可能地减少结构造价和材料费用,同时保证结构的稳定性和安全性。
3.美观实用原则:混凝土框架结构的设计应以美观实用为原则,考虑到建筑美学和城市景观的要求,同时满足建筑的实用需求。
4.可维护性原则:混凝土框架结构的设计应以可维护性为原则,选择易于维护和保养的材料和结构形式,方便后期维护和修缮。
四、设计流程混凝土框架结构的设计流程包括以下步骤:1.确定结构荷载:根据建筑物的使用功能和场所特点,确定结构的荷载类型和大小。
结构荷载包括常规荷载、地震荷载、风荷载、温度荷载、变形荷载等。
2.选择结构形式:根据结构荷载和建筑物的结构特点,选择适合的结构形式,如框架结构、桥式结构、拱形结构等。
论混凝土建筑框架结构的设计

论混凝土建筑框架结构的设计混凝土建筑框架结构是一种常见且重要的建筑结构形式,它在现代建筑中得到了广泛应用。
在建筑设计中,混凝土框架结构的设计至关重要,它直接影响到建筑物的稳定性、安全性和经济性。
本文将从混凝土框架结构设计的原则、方法和发展趋势等方面展开探讨,旨在为相关领域的设计师提供参考和借鉴。
一、混凝土框架结构设计的原则1. 结构安全性原则混凝土框架结构设计的首要原则是保障建筑物的结构安全性。
设计师在进行结构设计时,需要充分考虑建筑物所处的地理环境和气候条件,合理确定设计荷载,并采取适当的措施来增强结构的抗震、抗风等能力,确保建筑物在恶劣条件下也能保持稳定和安全。
2. 结构稳定性原则混凝土框架结构的设计要遵循结构稳定性原则,确保建筑物在使用期内不发生结构失稳或倒塌的危险。
在设计过程中,需要合理选择结构形式和尺寸,采用适当的构造布局和连接方式,以及进行严谨的结构计算和分析,从而确保结构的稳定性。
3. 结构经济性原则在混凝土框架结构设计中,经济性也是一个重要的考虑因素。
设计师需要在保证结构安全和稳定的前提下,尽可能地降低建筑成本,提高建筑物的经济效益。
在材料选择、结构形式设计和施工工艺等方面,应合理控制成本,避免不必要的浪费,提高建筑物的投资回报率。
1. 结构形式选择混凝土框架结构的设计首先需要选择合适的结构形式,包括梁柱结构、框架-墙体结构、独立框架结构等。
在选择结构形式时,需要考虑建筑物的用途、功能需求、结构荷载和地质条件等因素,确定最适合的结构形式。
2. 结构布局设计在确定结构形式后,需要进行结构布局设计,包括确定梁柱的位置、尺寸和布置方式,以及确定墙体或框架的布置方式。
结构布局设计需要充分考虑建筑物的空间布局和功能需求,确保结构布局合理、紧凑、稳定。
3. 结构尺寸设计结构尺寸设计是混凝土框架结构设计的关键环节,它直接关系到结构的承载能力和使用性能。
在进行结构尺寸设计时,需要根据结构计算结果和受力状态,合理确定梁柱截面尺寸、墙体厚度和悬臂梁长度等参数,确保结构的安全性和稳定性。
混凝土结构框架设计

混凝土结构框架设计一、前言混凝土结构框架设计是建筑工程中的重要环节。
为确保建筑工程的安全性和稳定性,需要对混凝土结构进行科学合理的设计。
本文将从以下几个方面进行详细的设计。
二、设计依据混凝土结构框架设计需要遵循以下几个依据:1.《建筑结构设计规范》(GB50010-2010);2.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010);3.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010);4.《建筑水工电气工程施工质量验收标准》(GB50300-2013)。
三、结构类型本设计采用钢筋混凝土框架结构。
框架结构是一种常见的结构形式,具有简单、刚性好、适应性强等优点,适用于多种建筑类型。
四、结构荷载本设计按照《建筑结构设计规范》(GB50010-2010)的要求,对结构荷载进行了计算。
1.自重荷载结构自重荷载的计算按照结构各构件的尺寸、材料密度和构件数量进行计算。
本设计采用的混凝土强度等级为C30,钢筋采用HRB400。
2.活载荷载活载荷载一般包括人员、家具、设备等荷载。
本设计按照《建筑结构设计规范》(GB50010-2010)的规定,对活载荷载进行了计算。
3.风荷载风荷载是指风对建筑物产生的荷载。
本设计按照《建筑结构设计规范》(GB50010-2010)的规定,对风荷载进行了计算。
4.地震荷载地震荷载是指地震对建筑物产生的荷载。
本设计按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的规定,对地震荷载进行了计算。
五、结构分析本设计采用ANSYS有限元软件进行结构分析。
结构分析包括静力分析和动力分析两种。
1.静力分析静力分析是指在静止状态下对结构进行分析。
本设计采用静力分析,计算结构的受力情况、变形情况等。
2.动力分析动力分析是指在动态状态下对结构进行分析。
本设计采用动力分析,计算结构在地震或风荷载作用下的响应情况。
六、结构设计1.基础设计本设计采用钢筋混凝土桩基础。
根据地质勘察结果,确定桩的直径、长度和间距。
混凝土板框架结构设计标准

混凝土板框架结构设计标准一、前言混凝土板框架结构是一种常见的建筑结构形式,其具有承载能力强、耐久性好、施工方便等优点,被广泛应用于居住建筑、商业建筑、公共建筑等领域。
为保障混凝土板框架结构的安全可靠性,制定一套全面的具体的详细的标准是必要的。
本文将从结构设计的角度出发,对混凝土板框架结构的设计标准进行详细阐述,旨在为建筑设计师和施工人员提供指导。
二、设计载荷混凝土板框架结构的设计应根据其承受的外部荷载和内部荷载确定结构的尺寸、形式和材料。
外部荷载包括自重、活荷载和风荷载等,内部荷载包括水平荷载、竖向荷载和温度荷载等。
1、自重混凝土板框架结构的自重应按国家规定的密度计算,一般取24kN/m³。
混凝土板框架结构的活荷载应根据建筑用途和规模确定,一般参考国家规范《建筑荷载规范》。
3、风荷载混凝土板框架结构的风荷载应根据国家规范《建筑结构荷载标准》计算,考虑风速、地形、建筑高度等因素。
对于超高层建筑,应进行风洞试验,确定设计风速和风荷载。
4、水平荷载混凝土板框架结构在地震等自然灾害中承受的水平荷载应根据国家规范《建筑抗震设计规范》计算确定。
对于地震烈度较高的地区,应根据当地烈度等级确定设计抗震烈度。
5、竖向荷载混凝土板框架结构的竖向荷载包括建筑本身的重量、设备荷载和人员荷载等。
建筑本身的重量应按照规范计算,设备荷载和人员荷载应根据实际情况确定。
混凝土板框架结构在温度变化时会发生热胀冷缩,产生一定的荷载。
设计时应根据规范计算。
三、结构设计混凝土板框架结构的设计应满足以下要求:1、满足强度和稳定性要求混凝土板框架结构应满足强度和稳定性要求,确保在荷载作用下不发生破坏和失稳。
设计时应采用合理的截面尺寸和钢筋配筋,确保结构的承载能力和变形能力。
2、满足刚度和振动要求混凝土板框架结构应满足刚度和振动要求,确保在使用过程中不产生过大的变形和振动。
设计时应合理选择刚度系数和振动频率,采用减震措施,如阻尼器、减震器等。
混凝土框架结构设计要点

混凝土框架结构设计要点混凝土框架结构是建筑设计中常见的一种结构形式,其具有承载力强、抗震性能好、施工工艺简单等特点,因此在建筑设计中应用广泛。
在进行混凝土框架结构设计时,需要考虑许多因素,包括结构的承载能力、抗震性能、施工工艺等。
下面我们将介绍混凝土框架结构设计的要点。
1. 结构的承载能力混凝土框架结构的主要作用是承载建筑的重量和外部载荷,因此在设计时需要充分考虑结构的承载能力。
首先要确定建筑的荷载,包括自重荷载、活载和风载等,然后根据这些荷载确定结构的尺寸和材料。
结构的承载能力主要与混凝土的强度、配筋和构件的尺寸等有关,因此在设计时需要根据建筑的具体情况确定这些参数。
2. 结构的抗震性能混凝土框架结构在设计时需要考虑其抗震性能,以保证在地震发生时建筑能够安全稳固。
在进行抗震设计时,需要根据建筑所处的地震烈度区和场地条件确定结构的设计地震加速度,然后根据这一设计地震加速度确定结构的抗震设防烈度。
在具体设计时,需要考虑结构的层间位移、变形能力和节点的抗震性能等,以保证结构在地震时能够发挥其应有的抗震性能。
3. 结构的施工工艺在混凝土框架结构的设计中,施工工艺是一个重要的考虑因素。
在设计时需要考虑结构的施工性能,包括模板的支撑、混凝土的浇筑、配筋的绑扎等。
同时还需要考虑结构在施工过程中可能出现的问题,如裂缝、变形等,以保证结构能够顺利施工并保持良好的质量。
4. 结构的耐久性混凝土框架结构在设计时需要考虑其耐久性,以确保结构能够在长期使用中保持良好的性能。
在考虑结构的耐久性时,需要考虑混凝土的抗渗性、耐久性及结构的防水、保温等措施,以保证结构能够抵御外界环境的侵蚀。
5. 结构的节能性在当今节能环保的理念下,混凝土框架结构的设计也需要考虑其节能性。
在设计时需要考虑结构的隔热、保温等措施,以减少建筑的能耗,并提高建筑的节能性能。
混凝土框架结构在设计时需要考虑许多因素,包括结构的承载能力、抗震性能、施工工艺、耐久性和节能性。
混凝土框架结构设计要点

混凝土框架结构设计要点
混凝土框架结构是指由混凝土构件组成的整体结构。
它具有承载能力强、刚度高、耐
久性好等优点,是现代建筑中常用的结构形式。
混凝土框架结构设计的要点包括梁柱布置、梁柱大小、梁柱连结、梁柱配筋等方面。
下面将逐一介绍这些要点。
梁柱布置是混凝土框架结构设计的第一步。
在确定梁柱布置时,要考虑到结构的力学
性能、居住空间的功能性以及施工的方便性等因素。
通常情况下,梁柱的布置应保证结构
具有足够的强度和刚度,且能满足使用要求。
一般来说,梁柱的布置应尽量均匀分布,以
保证结构的整体稳定性。
梁柱大小是混凝土框架结构设计的关键。
在确定梁柱大小时,要考虑到结构所承受的
载荷、梁柱的截面形状以及使用要求等因素。
一般来说,梁柱的断面尺寸应保证足够的强
度和刚度,且满足使用要求。
还需要考虑到梁柱对空间的占用,尽量减小其断面尺寸,以
提高使用空间的效率。
梁柱配筋是混凝土框架结构设计的核心内容。
在进行梁柱配筋时,需要根据结构的受
力情况和设计要求确定布置方式和配筋量。
一般来说,梁柱的配筋应满足强度和刚度的要求,并保证钢筋与混凝土之间的良好粘结。
还需要注意梁柱配筋的细节处理,例如采用倒钩、灵活安装等方式,以提高配筋的连接性能。
混凝土框架结构设计步骤

混凝土框架结构设计步骤确定结构方案与结构布置1.结构选型是否选用框架结构应先进行比较。
根据何广乾的模糊评判法,砼结构8~18层首选框剪结构,住宅、旅馆则首选剪力墙。
对于不需要电梯的多层采用框架较多。
2.平面布置注意L,l,l,B的关系。
3.竖向布置注意高宽比、最大高度(分A、B两大类,B类计算和构造有更严格的要求),力求规则,侧向刚度沿竖向均匀变化。
4.三缝的设置按规范要求设置,尽量做到免缝或三缝合一。
5.基础选型对于高层不宜选用独立基础。
但根据国勤兄的经验,对于小高层当地基承载力标准值300kpa以上时可以考虑用独基。
6.楼屋盖选型高层最好选用现浇楼盖1)梁板式最多的一种形式。
有时门厅,会议厅可布置成井式楼盖,其平面长宽比不宜大于1.5,井式梁间距为2.5~3.3m,且周边梁的刚度强度应加强。
采用扁梁高度宜为1/15~1/18跨度,宽度不超过柱宽50,最好不超过柱宽。
2)密肋梁方形柱网或接近方形,跨度大且梁高受限时常采用。
肋梁间距1~1.5m,肋高为跨度的1/30~1/20,肋宽150~200mm。
3)无梁楼盖地震区不宜单独使用,如使用应注意可靠的抗震措施,如增加剪力墙或支撑。
4)无粘结预应力现浇楼板一般跨度大于6m,板厚减薄降低层高,在高层中应用有一定技术经济优势。
在地震区应注意防止钢筋端头锚固失效。
5)其他二.初步确定梁柱截面尺寸及材料强度等级1.柱截面初定分抗震和非抗震两种情况。
对于非抗震,按照轴心受压初定截面。
对于抗震,Ac=N/(aXfc) N=BXFXGeXn B=1.3(边柱),1.2(等跨中柱),1.25(不等跨中柱)Ge=12~15kN/m2 a为轴压比fc为砼抗压强度设计值F为每层从属面积n为层数。
框架柱上下截面高度不同时,每次缩小100~150为宜。
为方便尺寸标注修改,边柱一般以墙中心线为轴线收缩,中柱两边收缩。
柱截面与标号的变化宜错开。
2.梁截面初定梁高为跨度的1/8~1/14,梁宽通常为1/2~1/3梁高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第13章钢筋混凝土框架结构§13.1 框架结构体系及布置*多层及高层建筑的范围:(1)《高层建筑混凝土结构技术规程》(高规)JGJ3-2002、J186-2002适用于10层及10层以上或高度超过28m的建筑;(2)多层及高层建筑的大致范围:多层建筑:2-8(10)层;(>8层需电梯、消防等要求)高层建筑:>8(10)层;习惯上,对其中8(10)-18层的建筑又称为小髙层建筑,18-40层的建筑称为高层建筑,>40层的建筑称为超高层建筑。
*多层及高层建筑常用的结构体系:框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构、框架-筒体结构等。
*框架结构的特点:建筑平面布置灵活,立面处理容易,可适应不同房屋造型;但侧移刚度相对较小,房屋高度不宜过高。
13.1.1 框架结构体系1.框架结构组成由梁、柱、节点及基础组成,节点构造十分重要。
2.框架结构种类(P150)按施工方法的不同可分为:现浇整体式、装配式、装配整体式。
现浇框架是指梁、柱、楼盖均为钢筋砼现场浇注的,故整体性强、抗震性能好。
缺点:工作量大、需大量的模板。
装配式框架是指…装配整体式框架是指…13.1.2框架结构布置1.柱网布置(1)柱网布置应满足生产工艺的要求(2)柱网布置应满足建筑平面的要求(3)柱网布置要使结构受力合理(4)柱网布置应方便施工2.承重框架的布置为计算分析方便起见,可把实际框架结构看成纵、横两个方向的平面框架。
纵向框架和横向框架分别承受各自方向上的水平力,而竖向荷载则以楼盖结构布置方式的不同而按不同的方式传递。
一般应在承受较大竖向荷载的方向布置框架承重梁.(1)横向框架承重方案主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度.(2)纵向框架承重方案可利用纵向框架的刚度来调整房屋的不均匀沉降.缺点是房屋的横向抗侧刚度较差.(3)纵横双向框架承重方案当楼面上作用有较大荷载或楼面有较大开洞时采用.3.变形缝的设置(P155-156)变形缝是沉降缝、伸缩缝和防震缝的总称.伸缩缝的设置,主要与结构的长度有关,防止热胀冷缩.见《混凝土结构设计规范》或附录8。
沉缩缝的设置,主要与基础受到的上部荷载及场地的地质条件有关.沉降缝处的基础应断开.沉降缝与伸缩缝的宽度一般不宜小于50mm.防震缝的设置主要与建筑平面形状、高差、刚度、质量分布等因素有关。
防震缝的设置应使各结构单元简单、规则、和质量分布均匀,以防地震作用下的扭转效应.防震缝的宽度不得小于70mm.在非地震区的沉降缝,可兼作伸缩缝. 在地震区的伸缩缝或沉降缝应符合防震缝的要求.§13.2框架结构内力与水平位移的近似计算方法13.2.1 框架结构计算简图框架结构是一个空间受力体系,如图(b)所示.结构分析时有按空间结构分析和简化成平面结构分析两种方法.空间结构分析常根据结构力学位移法的基本原理编制电算程序计算.但为计算方便,也可近似的简化为平面结构,用手算的分析方法.平面结构分析方法虽然计算精度较差,但概念明确,能够直观地反应框架结构的受力特点.1.平面计算单元2.节点(计算简图) 当按平面框架结构分析时,节点可简化为“刚接节点”。
3.跨度与层高框架梁的跨度可取柱子轴线之间的距离,当上下层柱截面尺寸有变化时,一般以最小截面的形心线来确定.框架柱的层高即框架柱的长度,可取本层楼面至上层楼面的高度,但底层的层高则应取基础顶面到二层楼板顶面之间的距离.当框架梁是有支托的加腋梁时,若I I m <4或hh m <1.6,则可以不考虑支托的影响,简化为无支托的等截面梁。
式中,m I 、m h 分别是支托端最高截面的惯性矩和高度,而I 、h 则是跨中截面的惯性矩和高度。
4.构件截面弯曲刚度的计算(1)梁、柱截面形状(2)梁、柱截面尺寸①梁截面尺寸(主要考虑跨高比的影响)②柱截面尺寸(主要考虑层髙、竖向荷载、及轴压比的影响)轴压比: Af N c =λ 轴压比限值:(3)梁截面惯性矩(考虑楼板参加工作的影响)在计算框架梁截面惯性矩I 时应考虑到楼板的影响。
在框架梁两端节点附近,梁承受负弯矩,顶部的楼板受拉,楼板对梁的截面弯曲刚度影响较小;而在框架梁的跨中,梁承受正弯矩,楼板处于受压区形成T 形截面梁,楼板对梁的截面弯曲刚度影响较大。
为方便设计,假定梁的截面惯矩I 沿轴线不变,对现浇楼盖,中框架取I =20I ,边框架取I =1.50I ;对装配整体式楼盖,中框架取I =1.50I 。
,边框架取I =1.20I ;这里0I 为矩形截面梁的截面惯性矩。
对装配式楼盖,则按梁的实际截面计算I 。
5.荷载计算作用于框架结构上的荷载有竖向荷载和水平荷载两种。
竖向荷载包括结构自重及楼(屋)面活荷载,一般为分布荷载,有时也有集中荷载。
水平荷载包括风荷载和水平地震作用,一般均简化成作用于框架节点的水平集中力。
(1)楼(屋)面活荷载多、高层建筑中的楼面活荷载,不可能以荷载规范所给的标准值同时满布在所有的楼面上,所以在结构设计时可考虑楼面活荷载折减。
对于住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园的楼面梁,当其负荷面积大于25m 2时,折减系数为0.9。
对于墙、柱、基础,则需根据计算截面以上楼层数的多少取不同的折减系数,如表13-1所示。
(2)风荷载风荷载的计算方法与单层厂房相同,风载体型系数s μ可按《建筑结构荷载规范》GBJ50009—2001取用。
(3)水平地震作用多层框架结构,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。
13.2.2 竖向荷载作用下的分层法多层多跨框架在竖向荷载作用下的侧移是不大的,可近似地按无侧移框架进行分析;而且当某层梁上作用有竖向荷载时,在该层梁及相邻柱子中产生较大内力,而对其相邻楼层的梁、柱中内力的影响,已经不大了。
因此:1.计算假定(P158-159)(1)多层多跨框架在竖向荷载作用下的侧移,可忽略不计;(2)在进行竖向荷载作用下的内力分析时,可假定作用在某一层框架梁上的竖向荷载只对本楼层的梁以及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力,而对其他楼层的框架梁和隔层的框架柱都不产生弯矩和剪力。
2.计算要点①用弯矩分配法计算弯矩。
按照叠加原理,求得的梁端弯矩即为最后弯矩,柱的弯矩由上、下层计算的弯矩叠加得到;②除底层以外的其它各层柱的线刚度乘以修正系数0.9,据此计算节点周围各杆件的弯矩分配系数;③底层柱和各层梁的传递系数取1/2,其它各柱的传递系数取1/3;④梁跨中弯矩、梁端剪力、柱轴力由静力平衡条件求出。
⑤由分层法计算所得的框架节点处的弯矩之和常常不等于零。
这是由于分层计算单元与实际结构不符所带来的误差。
若欲提高精度,可对节点,特别是边节,不平衡弯矩再作一次分配,予以修正。
分层法适用于节点梁、柱线刚度比3/≥∑∑c b i i ,结构与荷载沿高度分布比较均匀的多层框架的内力分析。
*[例见§13.6]P192-198*弯矩二次分配法(1)计算假定:某一节点的不平衡弯矩只对与该节点相交的各杆件的远端有影响,而对其余杆件的影响忽略不计。
(2)计算步骤:① 先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配,并向远端传递(传递系数均取1/2);② 再将因传递弯矩产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配。
13.2.3 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算—反弯点法*计算的关键:确定各柱间的剪力分配,确定各柱反弯点高度。
适用条件:结构比较均匀、层数不多,3/>c b i i 的多层框架。
1.水平荷载作用下框架结构的受力特点(1)水平荷载作用,可简化为作用于框架节点上的水平力。
(2)在节点水平力作用下定性的弯矩图如图(b )所示,各杆的弯矩图都呈直线形,且一般都有一个反弯点。
(M=0,相当于“铰”)(3)忽略梁的轴向变形,故同一层内的各节点具有相同的侧向位移,同一层内的各柱具有相同的层间位移。
2.基本假定(P160(1)-(3))(1)求各个柱的剪力时,假定各柱上下端都不发生角位移,即认为梁的线刚度与柱的线刚度之比为无限大;(2)在确定柱的反弯点位置时,假定除底层柱以外,其余各层柱的上、下端节点转角均相同,即除底层柱外,其余各层框架柱的反弯点位于层高的中点;对于底层柱,则假定其反弯点位于距支座2/3层高处。
(3)梁端弯矩可由节点弯矩平衡条件求出不平衡弯矩,再按节点左右梁的线刚度进行分配。
3.同层各柱剪力分配设结构共有n 层,每层有m 个柱子(见图13-14),将框架沿第j 层各柱的反弯点处切开取隔离体,则切开处只有剪力和轴力。
按水平力的平衡条件有:∑==n j i i j F V∑==++++=mk jk jm jk j j V V V V V 11 (13-1)由假定1知,水平力作用下,j 楼层框架k 柱的变形如图13-15所示。
由结构力学(当杆端有相对位移但无转角时,根据转角位移方程)可知,框架柱内的剪力为:2''12,jjk jk j jk jk h i D D V =∆=μ (13-2) 式中:jk i -第j 层第k 柱的线刚度;j h -第j 层柱子高度;j μ∆-框架第j 层的层间侧向位移;'jk D -第j 层第k 柱的侧向刚度。
对于图13—15所示的柱,其侧向刚度2'12h i D c =称为两端固定柱的侧向刚度,它表示要使两端固定的等截面柱,在上、下端产生单位相对水平位移时,需要在柱顶施加的水平力。
将式(13-2)代人式(13-1),并注意到如忽略梁的轴向变形,则j 层的各柱具有相同的层间侧向位移j μ∆,∑==∆m k jjk j j h i V 1212μ 则j 层中任一柱k 在层间剪力j V 中分配到的剪力 j m k jkjkjk V ii V ∑==1 (13-3) *各层的层间总剪力按各柱侧移刚度所占比例分配到各柱。
4.柱中反弯点位置由假定(2)知:(1) 上部各层柱位于h 21处(反弯点高度系数21=y ); (2) 底层柱位于h 32处(反弯点高度系数32=y )。
5.框架梁柱内力(1) 柱端弯矩柱上(顶)端弯矩: h y V M jk t cjk )1(-=柱下(低)端弯矩: h y V M jk b cjk = (2) 梁端弯矩梁端弯矩之和等于柱端弯矩之和,节点左右梁端弯矩大小按其线刚度之比分配(13-5式)。
(3)梁端剪力以各个梁为隔离体,由平衡条件便的梁的剪力.(4)梁端轴力均可由平衡条件求出。
13.2.3 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算—D 值法(改进反弯点法)*反弯点法存在的问题(P162-163):*改进要点:①修正侧移刚度;②调整反弯点位置。
1.柱侧移刚度的修正j jk jk V D μ∆= (13-6) *框架结构在荷载作用下各节点均有转角,使柱的侧移刚度有所降低,用侧移刚度系数c α进行修正。