多層框架結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)課件

1、多層框架結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)多層框架結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)山東建筑大學(xué)土木工程學(xué)院山東建筑大學(xué)土木工程學(xué)院 王欣王欣（副教授（副教授 國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師）國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師）E-mail： 手手 機(jī)機(jī)： 133351259894、計(jì)算單元及計(jì)算簡(jiǎn)圖的選取、計(jì)算單元及計(jì)算簡(jiǎn)圖的選取選擇具有代表性的一榀框架作為即將進(jìn)行計(jì)算的框架，選取該框架兩側(cè)各1/2開(kāi)間的范圍作為計(jì)算單元（圖）。計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖：柱取軸線或中心線；梁的跨度即柱：柱取軸線或中心線；梁的跨度即柱中心間的距離。中心間的距離。層高層高：底層：底層對(duì)于現(xiàn)澆樓板取基礎(chǔ)頂面到二層對(duì)于現(xiàn)澆樓板取基礎(chǔ)頂面到二層樓板頂面之間的距離；樓板頂面之間的距離

2、； 其他層其他層取層高。取層高。 橫向框架橫向框架 選有代表性的一榀；選有代表性的一榀；縱向排架縱向排架 分別計(jì)算分別計(jì)算則上圖中的橫向與縱向框架的計(jì)算簡(jiǎn)圖為：5.荷載統(tǒng)計(jì)荷載統(tǒng)計(jì)包括：包括：恒載恒載樓屋面（含梁）的恒荷載（根據(jù)建樓屋面（含梁）的恒荷載（根據(jù)建筑設(shè)計(jì)說(shuō)明里選用的建筑做法，查筑設(shè)計(jì)說(shuō)明里選用的建筑做法，查荷載規(guī)范荷載規(guī)范確定確定面層重量）、柱或墻體的恒荷載；面層重量）、柱或墻體的恒荷載；樓屋面的活荷載樓屋面的活荷載（按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)取用）；（按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)取用）； 風(fēng)荷載風(fēng)荷載（按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提出的地點(diǎn)、風(fēng)壓以及（按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提出的地點(diǎn)、風(fēng)壓以及荷載規(guī)范荷載規(guī)范計(jì)算）。計(jì)算）。 民用建筑

3、樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)6對(duì)初步選定的框架梁、柱截面尺對(duì)初步選定的框架梁、柱截面尺寸進(jìn)行驗(yàn)算寸進(jìn)行驗(yàn)算1)梁：梁：根據(jù)作用在梁上的荷載，計(jì)算M、V。斜截面：V0.25cfcbh0；受彎：M1fcbx(h0-x/2)，xbh0。 2)柱：柱： 對(duì)于內(nèi)柱內(nèi)柱：按軸壓構(gòu)件軸壓構(gòu)件來(lái)驗(yàn)算，按負(fù)荷面積估算其承擔(dān)的荷載設(shè)計(jì)值。用公式N0.9(fcA+fyAs)來(lái)計(jì)算As，要求As/bh00.025。 對(duì)于外柱：應(yīng)考慮到彎矩的影響。對(duì)于外柱：應(yīng)考慮到彎矩的影響。風(fēng)荷載引起的每根柱上的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值（粗略計(jì)算）：MPw（h/2

4、）/n，n為一榀框架柱總數(shù)外柱軸向力標(biāo)準(zhǔn)值，按負(fù)荷面積估算。計(jì)算出設(shè)計(jì)值，分項(xiàng)系數(shù)：活載起控制作用時(shí)，恒載1.2，活載1.4；恒載起控制作用時(shí)，恒載1.35，活載1.4*0.7；并適當(dāng)加大軸向力值，乘以1.2的系數(shù)。按對(duì)稱配筋驗(yàn)算底層柱和頂層柱。按對(duì)稱配筋驗(yàn)算底層柱和頂層柱。 7.計(jì)算梁柱線剛度：iEI/l 在框架結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)澆層的樓面可以作為梁的有效在框架結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)澆層的樓面可以作為梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，在計(jì)算梁截面慣性矩時(shí)，翼緣，增大梁的有效剛度，在計(jì)算梁截面慣性矩時(shí)，對(duì)現(xiàn)澆樓面的邊框架梁取對(duì)現(xiàn)澆樓面的邊框架梁取I I=1.5I I0（I I0為梁的截面慣性為梁的截面慣性矩），對(duì)中

5、框架梁取矩），對(duì)中框架梁取I I=2.0I I0 除底層柱外，其它各層柱的線剛度均乘以除底層柱外，其它各層柱的線剛度均乘以0.9。 I0I0二、框架內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力組合和梁二、框架內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力組合和梁柱配筋計(jì)算柱配筋計(jì)算 豎向荷載豎向荷載作用下，采用分層法分層法計(jì)算框架內(nèi)力； 水平荷載水平荷載作用下，采用修正的反彎點(diǎn)法（修正的反彎點(diǎn)法（D值值法）法）計(jì)算框架內(nèi)力。豎向荷載作用下的分層法豎向荷載作用下的分層法1基本假定基本假定v在豎向荷載下，多層多跨框架的側(cè)移忽在豎向荷載下，多層多跨框架的側(cè)移忽略不計(jì)；略不計(jì)；v作用在本層粱上的豎向荷載只對(duì)本層粱作用在本層粱上的豎向荷載只對(duì)本層粱和與本層粱相連的

6、柱有影響，而對(duì)其他和與本層粱相連的柱有影響，而對(duì)其他各層粱和柱的影響忽略不計(jì)。各層粱和柱的影響忽略不計(jì)。12.3 框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力及水平位移的近似計(jì)算2 分層法的計(jì)算簡(jiǎn)圖分層法的計(jì)算簡(jiǎn)圖將每層柱的上下端支座簡(jiǎn)化為固定端。將每層柱的上下端支座簡(jiǎn)化為固定端。則框架在豎向荷載下的計(jì)算簡(jiǎn)圖可簡(jiǎn)化為：則框架在豎向荷載下的計(jì)算簡(jiǎn)圖可簡(jiǎn)化為：3 用分層法計(jì)算簡(jiǎn)圖所得內(nèi)力計(jì)算結(jié)果的誤差分析用分層法計(jì)算簡(jiǎn)圖所得內(nèi)力計(jì)算結(jié)果的誤差分析誤差分析誤差分析誤差調(diào)整措施：誤差調(diào)整措施：除底層柱外，其它各層柱的線剛度均乘以0.9；除底層柱外，其它各層柱的彎矩傳遞系數(shù)均取1/3。4 分層法計(jì)算結(jié)果的處理分層法計(jì)算結(jié)果的處理：分層

7、計(jì)算所得的梁端彎矩即為框架梁的最后彎矩；框架柱端彎矩應(yīng)由相鄰兩個(gè)開(kāi)口剛架所得的同位置 柱端彎矩疊加柱端彎矩疊加而得。最后框架節(jié)點(diǎn)彎矩不平衡時(shí)，可對(duì)該結(jié)點(diǎn)不平衡彎 矩進(jìn)行一次分配，但不傳遞。5 分層法計(jì)算步驟分層法計(jì)算步驟：畫(huà)出框架計(jì)算簡(jiǎn)圖（標(biāo)準(zhǔn)荷載、軸線尺寸、節(jié)點(diǎn)編號(hào)）；按規(guī)定計(jì)算梁、柱的線剛度及相對(duì)線剛度；除底層柱外，其他各層柱的線剛度應(yīng)乘以系數(shù)0.9；(4)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)處的彎矩分配系數(shù)，用彎矩分配法從上至下分層計(jì)算各個(gè)計(jì)算單元的桿端彎矩；(5)疊加有關(guān)桿端彎矩，得出最后彎矩圖；(6)按靜力平衡條件求出框架的其他內(nèi)力（軸力及剪力圖）。水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法1節(jié)點(diǎn)作用水

8、平集中力時(shí)框架的受力特點(diǎn)： 各桿件的彎矩圖都是直線； 各桿件上的彎矩均有一個(gè)零彎矩點(diǎn)反彎點(diǎn)。2反彎點(diǎn)法的要點(diǎn)基本假定基本假定在進(jìn)行各柱剪力分配時(shí)，認(rèn)為梁與柱的線剛度之比為無(wú)限大；柱的反彎點(diǎn)高度：認(rèn)為除底層柱以外，其余各層柱的反彎點(diǎn)均在柱的中點(diǎn)。底層柱在距支座 2/3層高處。梁的彎矩可由節(jié)點(diǎn)平衡條件求出。3 同層各柱剪力Vji的求法取j層反彎點(diǎn)以上部分為隔離體,由力的平衡得：njiijFV njijkjnjkjjVVVVV1由結(jié)力知：j212uhiVjjkjk212hi兩端固定柱的抗側(cè)移剛度。側(cè)向剛度的物理意義可得，j層各柱頂?shù)奈灰?為：將此式代入上式，j樓層中任意柱k在層間剪力Vj中分配到的剪

9、力Vjk為：jujjjk2j12VuihjmkjkjkjkViiV1j212uhiVjjkjk（1）柱端彎矩：各柱反彎點(diǎn)處剪力求得后，剪力乘以反彎點(diǎn)距柱上端、下端截面的距離，便可求得柱上下截面彎矩，即底層柱其它層4框架梁柱彎矩計(jì)算3111hVMktkc32111hVMkbkc211jjkbkctkchVMM（2）梁端彎矩）梁端彎矩：可由節(jié)點(diǎn)平衡求得：反彎點(diǎn)法的適用條件：框架節(jié)點(diǎn)梁柱線剛度之比3時(shí)。()lllubbcclrbbiMMMii)(lcucrblbrbrbMMiiiM節(jié)點(diǎn)右側(cè)的梁端彎矩節(jié)點(diǎn)右側(cè)的梁的線剛度節(jié)點(diǎn)左側(cè)的梁的線剛度節(jié)點(diǎn)左側(cè)的梁端彎矩節(jié)點(diǎn)上下端柱彎矩v(3) 梁端剪力v根據(jù)梁的

10、平衡條件求出.lMMVVrblbrvlb)(4) 柱的軸力結(jié)點(diǎn)左右梁端剪力之和求出:niriblibikVVN)(反彎點(diǎn)法的適用條件：反彎點(diǎn)法的適用條件：框架節(jié)點(diǎn)梁柱線剛度之框架節(jié)點(diǎn)梁柱線剛度之比比3時(shí)。時(shí)。水平荷載下的水平荷載下的D值法值法1D值法的引入值法的引入： 當(dāng)梁柱的線剛度之比不滿足3時(shí)，反彎點(diǎn)法的梁柱線剛度比為無(wú)窮大的假設(shè)，將引起較大的計(jì)算誤差，以至于工程設(shè)計(jì)結(jié)果不能接受。故引入改進(jìn)反彎點(diǎn)法（又稱為D值法）。計(jì)算誤差表現(xiàn)在：柱的側(cè)向剛度按兩端固定柱計(jì)算不準(zhǔn)確，不能將梁視為柱的不動(dòng)鉸支座；柱的反彎點(diǎn)位置將受到與之相關(guān)的上下梁、上下層的影響，不能簡(jiǎn)單認(rèn)為在柱的中央。修正柱的側(cè)修正柱的側(cè)

11、移剛度，將移剛度，將212hi*記作D修正反彎點(diǎn)高度修正反彎點(diǎn)高度liiiMBAAB624ABMAB21266lililiVBAliiiMABBA6242 改進(jìn)后的柱側(cè)移剛度D D當(dāng)梁柱的線剛度比無(wú)窮大時(shí)，當(dāng)梁柱的線剛度比無(wú)窮大時(shí)，=1.0。212jchi*D =柱的側(cè)移剛度修正系數(shù)，反映梁柱的側(cè)移剛度修正系數(shù)，反映梁柱線剛度比對(duì)側(cè)移剛度的影響，柱線剛度比對(duì)側(cè)移剛度的影響，計(jì)算見(jiàn)下表。計(jì)算見(jiàn)下表。3 修正后的柱反彎點(diǎn)高度柱的反彎點(diǎn)位置：取決于該柱上下兩端轉(zhuǎn)角的比值。 反彎點(diǎn)偏向轉(zhuǎn)角較大的一端。影響柱兩端轉(zhuǎn)角的主要因素： 梁柱線剛度比；柱與上下梁的線剛度比；上層層高的變化；下層層高的變化等。修正后的反彎點(diǎn)高度按下式計(jì)算：修正后的反彎點(diǎn)高度按下式計(jì)算：yh = (y0+y1+y2+y3)hy反彎點(diǎn)高度比；y0 標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比，由附表7-1、7-2查得；y1 上下橫梁線剛度不同對(duì)反彎點(diǎn)高度的修正系數(shù)；y2 y3 上層、下層層高變化對(duì)反彎點(diǎn)高度的修正系數(shù)。D值法的計(jì)算步驟和計(jì)算內(nèi)容與反彎點(diǎn)法相同?？蚣芙Y(jié)構(gòu)側(cè)移計(jì)算及限制框架結(jié)構(gòu)側(cè)移計(jì)算及限制1側(cè)移的近似計(jì)算 用層間位移與層間剪力的關(guān)系可得： j層的層間位移 為：ju框架頂端總水平位移 u 為：m1kjkjjVDun1jjuu層數(shù)剪切型變形剪切型變形彎曲型變形彎曲型變形主要由梁柱的