8-5.2框架受水平荷載Hppt課件

1、第七講的主要問題第七講的主要問題1 1、框架構(gòu)造、剪力墻構(gòu)造手算法的根本原理是什么？其根本、框架構(gòu)造、剪力墻構(gòu)造手算法的根本原理是什么？其根本假定有哪些？假定有哪些？2 2、分層法用于框架構(gòu)造在豎向荷載作用下的整體計(jì)算方法時(shí)，、分層法用于框架構(gòu)造在豎向荷載作用下的整體計(jì)算方法時(shí)，要用哪些參數(shù)？這些參數(shù)的取值如何？要用哪些參數(shù)？這些參數(shù)的取值如何？3、試畫圖示框架構(gòu)造在圖示荷載作用、試畫圖示框架構(gòu)造在圖示荷載作用下的彎矩內(nèi)力圖形定性。下的彎矩內(nèi)力圖形定性。程度荷載在抗側(cè)力構(gòu)件中的分布程度荷載在抗側(cè)力構(gòu)件中的分布 各片抗側(cè)力構(gòu)造按其抗側(cè)剛度的大小分擔(dān)構(gòu)造的總程度荷載；第第8 8講講 5.2.2 5

2、.2.2 程度荷載下的近似計(jì)算程度荷載下的近似計(jì)算DD值法或反彎點(diǎn)法值法或反彎點(diǎn)法 各抗側(cè)構(gòu)件在樓面處，變形協(xié)調(diào)不思索改動(dòng)影響時(shí)，同一層樓面處各點(diǎn)的位移一致； 構(gòu)造的總變形是平移與改動(dòng)的疊加效應(yīng)構(gòu)造的總變形是平移與改動(dòng)的疊加效應(yīng) 分別計(jì)算各片抗側(cè)力構(gòu)造在平移與改動(dòng)作用時(shí)的的內(nèi)力與位移，最分別計(jì)算各片抗側(cè)力構(gòu)造在平移與改動(dòng)作用時(shí)的的內(nèi)力與位移，最后疊加其效應(yīng)計(jì)算值。后疊加其效應(yīng)計(jì)算值?？箓?cè)力構(gòu)造的內(nèi)力與位移抗側(cè)力構(gòu)造的內(nèi)力與位移 各抗側(cè)力構(gòu)造在本身平面內(nèi)承當(dāng)程度力并產(chǎn)生變形；對(duì)比較規(guī)那么的、層數(shù)不多的框架構(gòu)造，當(dāng)柱軸向變形對(duì)內(nèi)力及位移影響不大時(shí)，可采用D值法或反彎點(diǎn)法計(jì)算程度荷載作用下的框架內(nèi)力

3、及位移。其圖形大致如下 1.柱抗側(cè)剛度D值(d值)和剪力分配(一)1)梁剛度無限大時(shí)，柱端近似固結(jié), 層間位移為 時(shí)：icihiv212；其中，)(2hEIicc其中，其中，hh層高；層高； ic ic柱線剛度，柱線剛度，EIcEIc柱的抗彎剛度柱的抗彎剛度. .i i層柱頂剪力：層柱頂剪力：i i層柱頂?shù)目箓?cè)剛度層柱頂?shù)目箓?cè)剛度212hivdciiii2)2)梁相對(duì)柱的剛度較小時(shí)，每根柱在各層的結(jié)點(diǎn)有轉(zhuǎn)角梁相對(duì)柱的剛度較小時(shí)，每根柱在各層的結(jié)點(diǎn)有轉(zhuǎn)角, , 且同且同一層處各結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角相等，那么柱頂結(jié)點(diǎn)下側(cè)剪力：一層處各結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角相等，那么柱頂結(jié)點(diǎn)下側(cè)剪力：icicidhiv2125-4是思索結(jié)點(diǎn)

4、隨梁端轉(zhuǎn)動(dòng)引起柱剛度減弱 Didi Didi，梁相對(duì)柱的剛度較小時(shí)，梁相對(duì)柱的剛度較小時(shí)，DiDi較小。較小。愈小，柱的抗側(cè)剛度愈小，柱的抗側(cè)剛度DiDi愈小。愈小。kkhikhihiVDccc212222612222)(612212hihiVcc; 2 kk令212 hiDc則：5-51)框架柱的剛度修正系數(shù)框架柱的剛度修正系數(shù)值及其計(jì)算公式值及其計(jì)算公式cibjiiK普通樓層底樓層cicicici1i2i3i4i2i4i031ii、2i2iciiiiiK24321KK2KK25 . 0ciiiK21邊柱中取同一層內(nèi)各柱剪力按同一層內(nèi)各柱剪力按( (抗側(cè)抗側(cè)) )剛度分配剛度分配D值法即按D

5、值大小分配框架剪力的方法。框架程度總剪力Vpi可以直接按抗側(cè)剛度分配到柱。這與將Vpi先分配到每片框架，再分配到各柱的傳統(tǒng)做法在計(jì)算方面結(jié)果是一致的。 梁比柱的抗彎剛度大很多工程中以為，ib/ic3-5時(shí)，剛度修正系數(shù)1，Didi，這種直接用dic替代Dic的方法稱為(柱的)反彎點(diǎn)法。 框架平面內(nèi)各柱側(cè)移相等，框架平面內(nèi)各柱側(cè)移相等，i=i,j=i,k,i=i,j=i,k, 同一層內(nèi)各柱剪力按剛度分配，第同一層內(nèi)各柱剪力按剛度分配，第i i 層層 j j 柱所分配得的計(jì)算剪力：柱所分配得的計(jì)算剪力： D值法是普統(tǒng)統(tǒng)用的方法；值法是普統(tǒng)統(tǒng)用的方法； 反彎點(diǎn)法是反彎點(diǎn)法是D值法在值法在ib/ic3

6、-5時(shí)的特例，僅在層數(shù)較少的多層框架中適用。時(shí)的特例，僅在層數(shù)較少的多層框架中適用。PiijijijVDDVVpi為平面框架第i層總剪力； Di,j為第i層第j根柱的抗側(cè)剛度；(5-6) 2 2柱反彎點(diǎn)位置柱反彎點(diǎn)位置 反彎點(diǎn)反彎點(diǎn)桿件橫截面上彎矩發(fā)生反向桿件橫截面上彎矩發(fā)生反向( (方向改動(dòng)方向改動(dòng)) )的位置，也既反彎點(diǎn)的位置，也既反彎點(diǎn)截面處彎矩為零。截面處彎矩為零。 假設(shè)柱僅有程度剪力Vij作用，記反彎點(diǎn)至底柱端的間隔為hw， 那么柱底端彎矩 Mij=Vij*hw ； 柱頂端彎矩 Mij=Vij*(h-hw) 柱反彎點(diǎn)的位置與柱端轉(zhuǎn)角柱反彎點(diǎn)的位置與柱端轉(zhuǎn)角( (柱端約束柱端約束) )

7、有有關(guān)。通常柱上下端固定剛度大時(shí)，反彎點(diǎn)關(guān)。通常柱上下端固定剛度大時(shí)，反彎點(diǎn)在柱中點(diǎn)，在柱中點(diǎn)， ； 一側(cè)剛度變化時(shí)，柱反彎點(diǎn)總向約束較小一側(cè)剛度變化時(shí)，柱反彎點(diǎn)總向約束較小端接近，端接近， 鉸接端點(diǎn)就是反彎點(diǎn)鉸接端點(diǎn)就是反彎點(diǎn) ；,hhywh hijVhy. )1 (ijVhy, 5 . 0y1/2h2/3h1 反彎點(diǎn)法計(jì)算反彎點(diǎn)法計(jì)算設(shè): 上部各層柱子反彎點(diǎn)在柱中點(diǎn)，即 ； 底層柱的反彎點(diǎn)設(shè)在2/3h1(h1為底層柱高)，即 。 5 . 0y3 2y D值法計(jì)算值法計(jì)算1)按荷載方式、總層數(shù)n及層位置k確定規(guī)范反彎點(diǎn)高度比 y0 (或yn)； 2)按上、下層梁剛度比(ibib-1)、梁柱線

8、剛度比ib/ic，i的大小調(diào)整y1 ；3) 按上、下層層高比hu/h或hl/h的大小調(diào)整y2、y3 。4反彎點(diǎn)高度比 y=y0+y1+y2+y3 (y1、y2、y3為正時(shí)上移，y1、y2、y3為負(fù)時(shí)，下移，)5反彎點(diǎn)距柱下端間隔為y*h 思索柱兩端約束剛度的變化：參考中冊) 思索柱兩端受梁的剛性約束強(qiáng)，柱端無轉(zhuǎn)角D值法與反彎點(diǎn)法的異同值法與反彎點(diǎn)法的異同 反彎點(diǎn)法、D值法均按樓層中各柱的Dij值權(quán)重比分配層剪力： D值法是普統(tǒng)統(tǒng)用的方法， D值法思索了框架梁端的轉(zhuǎn)角影響，柱反彎點(diǎn)位置隨相鄰梁、柱剛度較弱的方向偏移； 反彎點(diǎn)法是D值法在 ib/ic3-5 時(shí)的特例，可以估定固定的反彎點(diǎn)位置，忽略

9、了框架梁端轉(zhuǎn)角的影響，僅適用于層數(shù)較少的多層框架中。 從框架構(gòu)造的彎矩內(nèi)力分布規(guī)律看，每根柱子都有反彎點(diǎn)，底層柱的軸力、剪力和彎矩最大，自下向上減?。涣粢?，當(dāng)柱剛度比梁剛度大很多時(shí)，柱子能夠沒有反彎點(diǎn)(計(jì)算反彎點(diǎn)高度比大于1.0)。PiijijijVDDV3. D3. D値法計(jì)算步驟及內(nèi)力計(jì)算方法値法計(jì)算步驟及內(nèi)力計(jì)算方法( (只思索構(gòu)造平移只思索構(gòu)造平移) ) )(, 1bjitijrblbrbrbiMMiiiM, )(, 1bjitijrblblblbiMMiiiMPiijijijVDDV212hidcij2)算各梁線剛度ibi、柱的線剛度ici(思索現(xiàn)澆板的剛度很大)；1)算各層的總層剪

10、力Vi(1，n)，并假定Vi作用在構(gòu)造剛度中心處；3)算各柱抗推剛度 Dij= di ； 4)算層總剪力在各柱間的分配：5)按荷載方式、層高變化等，確定柱反彎點(diǎn)高度系數(shù)y；6)根據(jù)各柱分配到的剪力及反彎點(diǎn)位置yh，計(jì)算第i層第j柱柱端彎矩；柱上端：柱上端： Mijt=VijMijt=Vij* *h h* *(1-y) (1-y) ， 柱下端柱下端: Mijb=Vij: Mijb=Vij* *h h* *y (5-7)y (5-7)7)根據(jù)結(jié)點(diǎn)平衡，由柱端彎矩計(jì)算梁端彎矩；8)由力的平衡，梁端彎矩和該梁上的豎向荷載求梁跨中各截面的彎矩和剪力。邊跨梁左Mb= Mijt + M i+1,j b (5

11、-8)中跨梁右(5-9)剪切型側(cè)移彎曲型側(cè)移作業(yè)： 圖示三層框架，各梁線剛度、各柱D值見圖示。試用反彎點(diǎn)法計(jì)算程度荷載作用下的框架內(nèi)力;畫框架彎矩圖;計(jì)算各樓層的層間位移值i及絕對(duì)位移值i。例題5-2: 用D值法分析圖示構(gòu)造的內(nèi)力。構(gòu)造所受總程度力為P，單榀框架梁、柱的線剛度見圖上示。55.2.3 程度荷載作用下側(cè)移的近似計(jì)算 程度荷載作用下懸臂柱的總變形程度荷載作用下懸臂柱的總變形= =剪切型變形剪切型變形 + + 彎曲型變形。彎曲型變形。 剪切型變形曲線 下凹； 主要由剪切力引起，剪力引起梁柱彎曲及相應(yīng)的側(cè)移，此側(cè)移曲線為剪切型變形曲線；層間側(cè)移自上而下逐層隨剪切力而增大。 彎曲型變形曲線

12、上凸。 主要由豎軸向變形引起，柱軸力引起柱軸向變形及相應(yīng)的二次彎矩(M N=N*)、側(cè)移，此側(cè)移曲線為彎曲型變形曲線。層間側(cè)移自上而下逐層隨減小。 框架構(gòu)造中變形曲線的主要特點(diǎn) 多層以剪切型為主、彎曲型隨層數(shù)增多而顯著 層數(shù)不多的框架中，柱軸向變形很小，框架的彎曲型變形很小，可以忽略。所以，普通只需計(jì)算剪切型變形。 隨框架層數(shù)的增多，柱軸力的加大，柱軸向變形引起的彎曲型側(cè)移不再可以忽略，但在與剪切型疊加后，總側(cè)移曲線仍以剪切型變形為主。1.梁、柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移計(jì)算(剪切型側(cè)移) 設(shè)第i層構(gòu)造的層間變形為iM，當(dāng)柱總數(shù)為S時(shí)： sjijipMiDV1/iiMiMi1niMiMn1 當(dāng)各層的D值接近時(shí)，層間變形由底層向上逐漸減小Vpi逐漸減小，所以，變形曲線為“剪切型。 第i層側(cè)移為(5-11) 建筑頂點(diǎn)側(cè)移為(共n層(5-12)2柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移計(jì)算(彎曲型變形) 在程度荷載作用下，假定僅在邊柱中有不平衡軸力，且柱截面由底到頂為線性變化，那么各樓層處由柱軸向變形產(chǎn)生的彎曲型變形N近似為： 第i層彎曲型變形 iN=V0H3n/(EA1B2) Fn (513) 第i層彎曲型層間變形 iN=iN-Ni-1 514 H、B分別為建筑物總高度、構(gòu)造寬度(即框架邊柱之間間隔)； V0底層總剪力； E、A1分別為混凝土彈性模量、框架底層柱截面面積； n根據(jù)不同荷載方式計(jì)算的位