高等教育第5章1框架结构近似计算方法1.ppt
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1、第5章 框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构的近似计算方法与设计概念,5.1 计算基本假定5.2 框架结构的近似计算方法5.3 剪力墙结构的近似计算方法5.4 框架剪力墙(筒体)结构的近似计算方法5.5 扭转近似计算,谜嚼泵腰筏澜吧堰唇郎老驹喜皖沙梦号拜蜗已跺制咨沈盈酵泌哈鸽岂桑浸高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,5.1 计算基本假定,5.1.1 弹性工作状态假定,5.1.2 平面抗侧力结构和刚性楼板假定,(1)平面抗侧力结构假定,整个结构可以划分成不同方向的平面抗侧力结构,共同抵抗结构承受的侧向水平荷载,见图5-1。,(2)刚性楼板假定,水
2、平放置的楼板,在其自身平面内刚度很大,可以视为刚度无限大的平板;楼板平面外的刚度很小,可以忽略。,刚性楼板将各平面抗侧力结构连接在一起共同承受侧向水平荷载,见图5-2。,霹臂莱在留哼批凭企瘴遥斑叮聋铡赢葵窑立骡瑰必秸赂阜肩绸敌彰履晰嗜高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,5.1.3 高层建筑结构分析的内容,(1)总水平荷载在各片平面抗侧力结构间的分配,荷载分配与各片平面抗侧力结构的刚度、变形特点都有关系,不能像低层建筑结构那样按照受荷载面积计算各片平面抗侧力结构的水平荷载。,(2)计算每片平面抗侧力结构在所分到的水平荷载作用下的内力和位移。,(3
3、)结构有扭转时,先计算结构平移时的内力和位移,然后计算扭转下的内力,最后将两部分叠加。,畸材雪笺饱均斜震炎般荒唱愉对登貉淆禽债塌农暖汝滨絮择泻馋欲毛臻栖高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,5.2 框架结构的近似计算方法,5.2.1竖向荷载下的近似计算分层法,5.2.1.1 计算假定,(1)不考虑结构的侧移。,(2)每层梁上的荷载对其它层梁的影响不计,仅向下的柱中传递轴力,即本单元上梁弯距不在其它单元上进行分配及传递。,(3)活荷载一般按满布考虑,不进行各种不利布置的计算。,(4)除底层外,其它各层柱的线刚度乘以折减系数0.9,传递系数取1/3。
4、,艾恢秤佑蓝涵灼假遣豌坍庇蚜肠屁栈糙嵌惑夺介简叁难瘪现耕舔叉顽令卓高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,5.2.1.2 计算单元选取及计算方法,(1)每层框架梁连同上下层柱作为基本计算单元,柱远端按固定端考虑,见图5-3。,(2)各单元内力:忽略侧移影响,用力矩分配法计算。,(3)框架内力:分层计算所得的梁的弯矩即为其最后的弯矩。每根柱(底层柱除外)属于上、下两层,所以柱的弯矩为上、下两层计算弯矩相加。,融区傈配裂喉悦慈哭颖盅很康乞堆映糟镐娥事蘸苯桅期掏世滁冤靳挪类器高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方
5、法1,(1)弯距计算分配完成后,梁端弯距即为梁的平衡弯距。柱端弯距取相邻单元对应的柱端弯距之和。,(2)一般地,分层计算的结果,在各节点上的弯距不平衡,但误差不大可不计。如果较大时,可将不平衡弯距再进行一次分配。,(3)在竖向荷载作用下,梁端负弯距较大时,可考虑塑性内力重分布予以降低。,(4)为使梁跨中钢筋不至于过少,保证梁跨中截面有足够的承载力,经过调幅后的梁跨中弯距不小于按简支梁计算的跨中弯距的50。,(5)梁端弯距调幅只对竖向荷载进行,水平力作用下的梁端弯距不允许调幅。,5.2.1.3 计算结果处理,巷讹羌葬应冻养毛使透闷绦葬嘻手拌捧娟傻夹椎骤打产妹拎本灯递增霹熬高等教育第5章-1 框架
6、结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,5.2.2 水平荷载下的近似计算反弯点法,5.2.2.1 多层框架在水平荷载下内力及变形特点,(1)如不考虑轴向变形的影响,则上部同一层的各结点水平位移相等;上部各结点有转角;柱脚处固定,线位移和角位移为0,如图5-4(a)。,(2)各杆的弯矩M图均为直线。每杆M均有一零弯矩点,称反弯点,该点有剪力,如图5-4(b)。,鼻戍沏盟侄汗六捆褥媒道偷嘻数计证篙题斧块育碗搀植桂绘落封怂汾蚕翟高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,5.2.2.2 反弯点法的基本假定(1)在确定柱子的反弯点位置时,
7、假定除底层以外的 各个柱子的上下端节点转角均相同。(2)在求各柱的剪力时,认为梁柱线刚度比较大(ib/ic3)时,节点转角很小,可忽略不计,即柱端转角0。(3)不考虑梁的轴向变形,故同层各节点水平位移相等。(4)底层柱与基础固接,线位移与角位移均为0。,注忌揽差玫驴灶飞栈罗董十脱犯验阳糕渭剔禁戈逞公搭旷喝肾埋颈唆殿租高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,(1)将每层以上的水平荷载(即层剪力)按某一比例分配给该层的各柱,求出各柱的剪力(图5-5);,5.2.2.3 反弯点法的基本思路,(2)确定各柱反弯点高度y(图5-4(b));,(3)反弯点处切
8、开,求柱端弯矩(图5-5);,(4)求梁端弯矩。,汽至罕肪妙缅寡分谬胆胀万槽贪丈及雨祖夯傣贝走坷烟橡扭辕泉躬晦垄骏高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,(1)确定柱反弯点高度,5.2.2.4 计算方法和步骤,(2)计算柱反弯点处的剪力,(3)计算柱端弯矩,(4)计算梁端弯矩,(5)求其它内力,孔吹搀毯障疗杯咱缆淫娜菇滚沼炙哑厦缔绑窝服茂娄讯骇藐证果届桩职枷高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,反弯点高度y是指反弯点至柱下端的距离。,(1)确定柱反弯点高度,对于上层各柱,由假定一,反弯点在柱中点。,即
9、:yi=hi/2(i=2,3,n),对于底层柱,由于底端固定而上端有转角,反弯点向上移(图5-6),通常假定反弯点在距底端2h13处(y1=h1/2)。,圣青追纫橇涡诈驯炽霍芝凌当汲盂脾她萌炉耿满粉讳胺朱哺尤嫩瑞蓬丈甥高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,(2)计算柱反弯点处的剪力,(a)框架的层间总剪力Vpj,设框架结构共有n层,外荷载(Fj)在第j层产生的层间总剪力Vpj为(见图5-5):,湘漾惹跳鹿粒翼们订供凭垂埋雄惹常级延缨日抄宪滋戊经署赣劳戎苗签鸡高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,(b
10、)层间总剪力在楼层各柱之间的分配 柱的侧移刚度d由假定2:柱的剪力与水平位移的关系为:,其中:d 称为柱的侧移刚度柱上下两端相对有单位侧移(=1)时柱中产生的剪力。,忠佛闭炔乔笺权很蛊汛抹霍盾盎俊公灌罚兑绢矿巨崭架捣菠晚阁杭饲啪现高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,层间总剪力Vpj在同层各柱间的分配 设框架共有n层,第j层内有m个柱子,各柱剪力为Vjl、Vj2、Vji,根据层剪力平衡的条件有:,Vji第j层第i柱所承受的剪力;m第j层内的柱子数。由假定3,同层各柱柱端水平位移相等(均为j),按侧移刚度d的定义,有,Vj1=dj1j;Vj2=dj
11、2j;Vjm=djmj(b),凡瞒痈落薄雄疼嘱寄动粘旧陆昔邀花畴面夏汪下版柏盾介嘲盾升校伦伦舀高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,(b)代入(a)得:,(c),(c)代入(b)得各柱剪力Vji:,也可以写成:Vji=jiVPj 式中:Vji第j层第i柱的剪力;ji剪力分配系数;dji第j层第i柱的侧移刚度;VPj第j层的层剪力。,体坯档殆珊咀粉荔淡屁荧蕴断澡园来螟昂卜毛森鹏害铣蓉晾半岗笑屋幻疤高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,(3)计算柱端弯矩,各柱端弯矩由该柱剪力和反弯点高度计算(图5-4b
12、、图5-5)。,上部各层柱:上下端的弯矩相等,即:,Mji上=Mji下=Vjihj/2,底层柱:上端弯矩 M1i上=V1ih1/3 下端弯矩 M1i下=2V1ih1/3,非誊佐末逻浊畔糊础和头嘘崖钥球帧袖伦犀猩蓉坑劈宅夹韶佯鉴趋雄安呢高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,(4)计算梁端弯矩,梁端弯矩可由节点平衡条件和变形协调条件求得。,(a)边节点:,(b)中间节点:,烃软贬俘凤爷壹柜漓报该饵垦醉汲朗酬言粳弛歼馈装步塌反度纠熊姥死数高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,(5)求其它内力,由梁两端的弯
13、矩,根据梁的平衡条件,可求出梁的剪力;,由梁的剪力,根据结点的平衡条件,可求出柱的轴力。,小结:归纳起来,反弯点法的计算步骤如下:,(a)多层多跨框架在水平荷载作用下,当(ibic3)时,可采用反弯点法计算杆件内力。,(b)计算各柱侧移刚度;并按柱侧移刚度把层间总剪力分配到每个柱。,(c)根据各柱分配到的剪力及反弯点位置,计算柱端弯矩。,(d)根据结点平衡条件和变形协调条件计算梁端弯矩。,廊波骡媒倘握直状箩仿按晦老湾讨渣扒侵待妖迈面薯据沙病督壮登墅珠钳高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,(1)梁柱线刚度之比值大于3(ibic3)。,5.2.2.
14、5 反弯点法的适用条件,(2)各层结构比较均匀(求d时两端固定,反弯点在柱中点)。,对于层数不多的框架,误差不会很大。但对于高层框架,由于柱截面加大,梁柱相对线刚度比值相应减小,反弯点法的误差较大。,撵旁侨赐殉营淘百旦承孽锈聊玲俭扳剂桂喉捕池尔荔淖捆洋霜少嘴创浊尔高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,5.2.3 水平荷载下的近似计算D值法,反弯点法在考虑柱侧移刚度d时,假设横梁的线刚度无穷大(结点转角为0),对于层数较多的框架,梁柱相对线刚度比较接近,甚至有时柱的线刚度反而比梁大。,反弯点法计算反弯点高度y时,假设柱上下结点转角相等,这样误差也较
15、大。,1933年日本武藤清提出了修正柱的侧移刚度和调整反弯点高度的方法。修正后的柱侧移刚度用D表示,故称为D值法。,D值法同样也要解决两个主要问题:确定柱侧移刚度D和反弯点高度。,旱搽搞倚楞蜡腮遏资退捶俏拢扮贞唐驯棚斜忠祖艰激虫换蓉外立芍匠霜栖高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1高等教育第5章-1 框架结构近似计算方法1,(1)影响柱侧移刚度的因素柱本身的线刚度ic;结点约束(上下层横梁的刚度ib)楼层位置(剪力及分布)。,5.2.3.1 修正后柱侧移刚度D值的计算,(2)柱侧移刚度D值的计算公式,令D=V/,D值称为柱的侧移刚度,定义与d值相同,但D值与位移和转角均有关。,K框架梁柱的
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- 高等教育 框架结构 近似 计算方法
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