多層和高層框架結構設計-資料下載頁

　　

【正文】 204 0.152 0.351 ()Fj k j k j k jjM M M? ??? ? ???????? 2022/2/4 130 框架結構設計 0.322 0.232 0.425 0.173 循環迭代計算 0.229 0.204 0.152 0.351 2022/2/4 131 框架結構設計 0.322 0.232 0.425 0.173 循環迭代計算 0.229 0.204 0.152 0.351 2Fjk jk jk k jM M M M??? ? ? =2*+ =+2*+ 2022/2/4 132 框架結構設計 A B C E F G H I D 彎矩圖 2022/2/4 133 框架結構設計 彎矩圖：分層法 彎矩圖：彎矩二次分配法 2022/2/4 134 框架結構設計 彎矩圖：彎矩二次分配法 彎矩圖：迭代法 2022/2/4 135 框架結構設計 ④ 內力分析 E. 內力計算 a. 豎向荷載作用下 h) 系數法 采用上述三種方法時 ， 需首先確定梁 、 柱截面尺寸 ， 計算過程也較為繁復 。 系數法是一種更簡單的方法 ， 只要給出荷載 、 框架梁的計算跨度和支承情況 ， 就可很方便地計算出框架梁 、 柱各控制截面內力 。 相應的彎矩和剪力系數見教材第194頁 。 2022/2/4 136 框架結構設計 ④ 內力分析 E. 內力計算 a. 豎向荷載作用下 h) 系數法 當框架結構滿足下列條件時 ， 可按系數法計算： ? 結構不少于兩跨 ， 兩個相鄰跨的跨長相差不超過短跨跨長的 20%； ? 荷載均勻布置 ， 且活載與恒載的比值不大于 3； ? 框架梁截面為矩形 。 2022/2/4 137 框架結構設計 ④ 內力分析 E. 內力計算 a. 豎向荷載作用下 i) 四種方法的比較 ? 分層法 、 彎矩二次分配法 、 彎矩迭代法和系數法均可求無側移框架的內力 ， 彎矩迭代法和系數法尚可求有側移框架的內力 ； ? 每次運算時 ， 彎矩二次分配法計算的是桿端彎矩的 增量值 ， 而彎矩迭代法計算的則是桿端彎矩的全量值 ； 2022/2/4 138 框架結構設計 ④ 內力分析 E. 內力計算 a. 豎向荷載作用下 i) 四種方法的比較 ? 系數法可在截面尺寸未知情況下得到桿件內力； ? 當梁線剛度較柱的線剛度大很多時 ， 分層框架計算結果較符合實際 。 分層法只有當框架層數較多 ，且中間若干分層框架相同時 ， 應用起來才比較簡便 。 若分層框架的數目與整個框架的層數相近 ，采用彎矩二次分配法更加簡便 。 2022/2/4 139 框架結構設計 課后作業一： 結構概況： 某四層現澆整體式框架結構 ， 柱截面尺寸均為 400mm 400mm， 樓層梁和頂層梁截面尺寸均為 250mm 600mm， 走道梁截面尺寸均為 250mm 450mm， 混凝土強度等級 C30。 2022/2/4 140 框架結構設計 3900 4200 6000 A B C E F M N O 6000 D P G H I J K L 3000 R S T Q 3900 3900 kN/m kN/m kN/m kN/m 2022/2/4 141 框架結構設計 要求： 分別采用 分層法 、 彎矩二次分配法 、彎矩迭代法 和 系數法 計算以下框架結構的內力 （ 包括：梁的彎矩和剪力 ， 柱的軸力 、彎矩和剪力 ） ， 并繪制相應的內力圖 。 2022/2/4 142 框架結構設計 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 a) 受力與變形特點 ? 框架梁 、 柱的彎矩均為 線性分布 ， 且每跨梁和每根柱均有 一零彎矩點 即 反彎點存在 ； ? 框架每一層柱的 總剪力 （ 層間剪力 ） 及 單根柱 的剪力均為常數 ； 2022/2/4 143 框架結構設計 水平荷載作用下的彎矩圖 2022/2/4 144 框架結構設計 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 a) 受力與變形特點 ? 若不考慮梁 、 柱軸向變形對框架側移的影響 ， 則同層各節點的水平側移相等 ； ? 除底層柱底為固定端外 ， 其余桿端或節點既有水平側移又有轉角變形 ， 節點轉角隨梁柱線剛度比的增大而減小 。 2022/2/4 145 框架結構設計 水平荷載作用下的變形圖 2022/2/4 146 框架結構設計 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 b) 計算策略 根據受力和變形特點 ， 即 各層柱的層間剪力為定值 和 柱彎矩圖為直線且存在反彎點 ， 若能得到 各柱的剪力 并進一步確定 反彎點的位置 ， 則桿件的內力即可根據平衡條件求得 。 2022/2/4 147 框架結構設計 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 c) 反彎點法 ? 基本假定 (1)進行柱的剪力分配時 ， 假定框架梁的線剛度為無窮大 ， 即各柱端的轉角為零 ， 只發生水平側移； (2)在確定框架柱的反彎點位置時 ， 假定除底層柱外 ，其余柱的上下端轉角相等 。 2022/2/4 148 框架結構設計 F1 F2 Fi Fn 水平荷載作用下的變形圖：反彎點法 h 1 h 2 h i h n 1i? 2i? ij? im?2022/2/4 149 框架結構設計 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 c) 反彎點法 ? 柱剪力計算 求解策略： 根據 受力平衡條件 及 柱頂側移相等條件 即可求得各柱的剪力 。 2022/2/4 150 框架結構設計 Fi Fn Vi1 Vim Vi2 Vij F1 F2 h 1 h 2 h i h n 2022/2/4 151 框架結構設計 Fi Fn Vi1 Vim Vi2 Vij 12i n i i ij imF F V V V V? ? ? ? ? ? ?受力平衡條件 柱端相對側移相等條件 12i i i j i m i? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1i? 2i? ij? im?2022/2/4 152 框架結構設計 柱中剪力與側移的關系 0212 ijij i ij iiVDh? ? ? ?ij柱兩端發生單位相對側移時所需要的剪力值 ， 即為此柱的抗側移剛度 。 2022/2/4 153 框架結構設計 0ij ij iVD??12i n i i ij imF F V V V V? ? ? ? ? ? ?? ?001iji j i n i j imijjDV F F VD??? ? ? ??? ? 01mi i n ijjF F D?? ? ? ? ?剪力分配系數 第 i 層柱的總剪力 2022/2/4 154 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 c) 反彎點法 ? 柱的反彎點位置 (1) 一般層柱 4 2 64 2 6A B i i i iB A i i i iM i i i hM i i i h????? ? ? ??? ? ? ? ??i?A B 4 2 64 2 6A B A BB A B AM i i i lM i i i l????? ? ? ??? ? ? ? ??A B B AMM? 框架結構設計 i?i?A Bh i h i/2 M圖 A B 2022/2/4 155 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 c) 反彎點法 ? 柱的反彎點位置 (2) 底層柱 4626A B i i iB A i i iM i i hM i i h??? ? ??? ? ? ??i?A B 4 2 64 2 6A B A BB A B AM i i i lM i i i l????? ? ? ??? ? ? ? ??A B B AMM? 框架結構設計 i?A Bh i ≈2h i/3 M圖 A B 2022/2/4 156 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 c) 反彎點法 ? 柱的反彎點位置 由上述討論可知： 對底層柱 ， 反彎點取在距柱底 2/3柱高處；對其余層柱 ， 反彎點則位于柱高的中點 。 框架結構設計 2022/2/4 157 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 c) 反彎點法 ? 柱端彎矩 框架結構設計 12tbi j i j i j iM M V h??一般層柱： tijMbijMh i ijVijVijVbijMh i/2 ijV2022/2/4 158 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 c) 反彎點法 ? 柱端彎矩 框架結構設計 1 1 1 1223btj j jM M V h??底層柱： tijMbijMh 1 ijVijVijVbijM2h1/3 ijV2022/2/4 159 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 c) 反彎點法 ? 梁端彎矩 框架結構設計 bMcM頂層邊節點 bM2cM1cM其余層邊節點 中間節點 ? ?? ?11 1 21222 1 212bb c cbbbb c cbbiM M MiiiM M Mii??????2bM1cM2cM1bM1bi 2bi2022/2/4 160 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 c) 反彎點法 ? 梁的剪力 框架結構設計 b l b rbMMVl??bVbVbrMblMl2022/2/4 161 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 c) 反彎點法 ? 柱的軸力 框架結構設計 Fi Fn Ni1 Vi1 Nij Vij 邊柱 中柱 2022/2/4 162 ④ 內力分析 E. 內力計算 b. 水平荷載作用下 c) 反彎點法 ? 適用范圍 在確定柱的剪力時 ， 假定框架梁的線剛度為無窮大 ， 實際中 ， 當框架節點處的梁 、 柱線剛度比 ib/ic≥3， 才可認為此假定成立 。 而反彎點高度為定值的假定