多层及高层 建筑结构设计ppt课件.ppt
《多层及高层 建筑结构设计ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多层及高层 建筑结构设计ppt课件.ppt(85页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第四节 框架结构的内力与位移计算,框架内力的计算方法有电算和手算两种方式。手算(近似计算方法)有:垂直荷载作用的内力计算-分层法;水平荷载的内力计算-反弯点法;D值法。一、竖向荷载下的内力近似计算分层法:基本假定:(1)忽略各层框架的侧移;,(2)忽略本层荷载对其他各层框架内力的影响。计算中为改善误差假定:(1)除底层外,柱的线刚度折减0.9(当底层为铰接时折减0.75);(2)底层的传递系数为1/2,其他各层传递系数为1/3;注意:,(1)分层法计算的各梁弯矩为最终弯矩,各柱弯矩为与各柱相连的两层计算弯矩叠加。 节点最后不平衡时,可在节点处再做一次分配。,二、水平荷载作用下的内力近似计算 -
2、反弯点法,框架所受的水平荷载主要是风力和地震力,它们都可以化成作用在框架楼层结点处的水平集中力,如图所示。这时框架的侧移是主要的变形因素。对于层数不多的框架,柱子轴力较小,当梁的线刚度比柱的线刚度大得多时,采用反弯点法计其内力,误差较小。,多层多跨框架在水平荷载作用下的弯矩图通常如图所示。它的特点是,各杆的弯矩 图均为直线,每杆均有一零弯矩点,称反弯点,该点有剪力,如图中所示的V1、V2、V3。如果能定出这些V1、V2、V2及其反弯点高度,那么各柱端弯矩就可算出,进而由节点平衡可算出梁端弯矩。反弯点法的主要工作有两个: 1将每层以上的水平荷载按某一比例分配给该层的各柱,求出各柱的剪力。,(1)
3、反弯点位置反弯点高度 为反弯点至柱下端的距离。当梁的线刚度为无限大时,柱两端完全无转角,柱两端弯矩相等,反弯点在柱中点。 对于上层各柱,当梁柱线刚度之比超过3时,柱端的转角很小,反弯点接近中点,可假定它就在中点;对于底层柱,由于底端固定而上端有转角,反弯点向上移,通常假定反弯点在距底端2h/3处。,(2)反弯点处的剪力计算反弯点处弯矩为零,剪力不为零。1)顶层,各柱的剪力为,柱抗侧刚度为使柱顶产生单位位移所需的水平力,按下式计算:,2)第二层沿第二层各柱的反弯点处取脱离体,可得:,3)第一层,(3)框架弯矩,1)先求各柱的弯矩: 将反弯点处剪力乘反弯点到柱顶或柱底的距离,得到柱顶和柱底的弯矩。
4、2) 再由节点弯矩平衡求各梁端弯矩(a)边节点顶部边节点,一般边节点(b)中节点将该节点处柱端不平衡弯矩按梁的相对线刚度进行分配:,由上可见,按反弯点法计算框架内力的步骤为:a:确定各柱反弯点的位置;b:分层取脱离体计算各反弯点处剪力;c:先求柱端弯矩,再由节点平衡求梁端弯矩,当为中间节点时,按梁的相对线刚度分配节点处的柱端不平衡弯矩。反弯点法适用于 的情况。,三、水平荷载作用下的D值法改进的反弯点法,反弯点法在考虑柱侧移刚度D时,假设结点转角为0,亦即横梁的线刚度假设为无穷大。对于层数较多的框架,由于柱轴力大,柱截面也随着增大,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,这样,上述
5、假设将产生较大误差。另外,反弯点法计算反弯点高度时,假设柱上下结点转角相等,这样误差也较大,特别在最上和最下数层。,日本武藤清在分析多层框架的受力特点和变形特点的基础上,对框架在水平荷载作 用下的计算,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值法的计算步骤与反弯点法相同,因而计算简单、实用,精度比反弯点法高,在高层建筑结构设计中得到广泛应用。,D值法也要解决两个主要问题:确定侧移刚度和反弯点高度。(1)修正后的柱侧移刚度D 柱的侧移刚度主要受到柱本身的线刚度ic 影响,还与上、下梁的线刚度及上下柱的高度h有关。计算时对柱的侧移刚度加以修正,则
6、:式中 两端嵌固时柱的侧移刚度的修 正系数。,(2)柱的反弯点高度的修正,当横梁线刚度与柱线刚度之比小于3时,柱的两端转角较大;柱的反弯点位置取决于该柱上下端转角的比值,尤其是最上层和最下几层更是如此。因此柱的反弯点位置不一定在柱的中点(底层柱离柱脚2/3h的高度处)。影响柱两端约束刚度的因素有:,结构总层数和该柱所在楼层;侧向外荷载的形式;梁柱线刚度比;上、下横梁线刚度比;上、下层层高变化以及。反弯点高度:,A标准反弯点高度比y0主要考虑线刚度以及楼层所在位置的影响。假定各层层高相等,各层梁线刚度相等,通过理论推导得出。可根据梁柱的相对线刚度比,框架总层数,柱子所在楼层,荷载作用形式,查表。
7、B上下横梁线刚度度不同时的修正值y1 当某柱的上梁与下梁的刚度不同时,上下节点的转角也不同,导致反弯点位置的变化。,(a)当 时,取反弯点上移,y1 取正值。(b)当 时,取 反弯点下移, y1取负值。底层柱,无基础梁时,不考虑y1的修正值。,C层高变化的修正值 y1 , y2 当柱的上下层层高变化时,也会应起反弯点位置的移动。令:上层较高,反弯点上移();下层较高,反弯点下移(),【例】某二层框架如图 所示,各杆件的相 对线刚 度 标于杆 件 旁 边 的 括 号内。 要求 用分层法 计算框架弯矩并绘制该框架的弯矩图。【解】该框架可分成两层计算,从上到下分别记为层、层。()第层的计算 计算简图
8、如图所示。根据框架无侧移假定,可用力矩分配法计算各层弯矩。节点、 各杆的弯矩分配系数计算如下:,应当注意,分配系数实际上都是负值。其余分配系数可类似求得。整个计算过程列于表表 第层弯矩分配法计算表,第五节 荷载效应组合,一: 控制截面 框架每一根杆件都有许许多多截面,内力组合只需在每根杆件的几个主要截面进行。这几个主要截面的内力求出后,按此内力进行杆件的配筋便可以保证此杆件有足够的可靠度。这些主要截面称之为杆件的控制截面。 每一根梁一般有三个控制截面:左端支座截面、跨中截面和右端支座截面。 每一根柱一般只有两个控制截面:柱顶截面和柱底截面。,二:非抗震组合时荷载效应组合,1: 组合公式(1)由
9、可变荷载效应控制的组合1) 恒 活;2) 恒 风;3) 恒 0.9( 活 风);式中: 一般取1.2,当对结构有利时取l .0; 一般取1.4;对于一般多层框架结构,第2)项往往不起控制作用。,(2)由永久荷载效应控制的组合,表示为:1.35恒十1.4 活,其中 为荷载组合值系数,除书库、档案库、贮藏室、电梯机房等为0.9外,其余民用建筑为0.7。这种组合对低层框架(如13层)或屋面梁板可能起控制作用,对一般框架往往不起控制作用。,2:控制截面的内力组合值,(1)框架梁 框架梁的控制截面是梁的跨中和梁端支座边缘处,跨中截面的内力组合值为M(同时注意可能出现的一M),梁端截面的内力组合值为一M(
10、同时注意可能出现的M)和V。(2)框架柱 对于采用对称配筋截面的框架柱,应分别考虑如下三种内力组合,即: 和相应的N、V;Nmax和相应阳M、V;N min和相应的M、V;,Vmax及相应的弯矩 M 和轴力 N。 框架内柱(小偏心受压):N越大且M也大时配筋越多,该控制裁面应是最底层截面; 框架外柱(大偏心受压):M越大或N越小都会导致配筋加大,控制截面一般是最下层(M大)或最上层(N小)。,3:活荷载的最不利布置,作用于框架结构上的垂直荷载包括恒荷载和活荷载。 恒载是永久荷载,一旦作用在结构上将不再发生变化,因此只要按照恒载全部作用情形计算出框架内力,然后参与荷载组合即可。 但是活荷载是可变
11、荷载,计算时应考虑其最不利布置。,在用计算机进行计算时。可以将活荷载逐层逐跨单独作用在框架上,求出每种活荷载作用下的框架内力。然后,针对各控制截面最不利内力的几种类型,分别进行组合。手算时,在保证设计精度的前提下,对于活荷载与恒荷载之比不大于3的情况,常采用以下几种方法进行活荷载布置,以简化计算。1)活荷载一次性布置 当活荷载较小时(例如民用建筑楼面活荷载标准值为1.52.OkN/m),或活荷载与恒荷,荷载之比不大于1时,它所产生的内力较小,从而可考虑将各层各跨的活荷载作一次性 布置。并与恒载一起作用计算内力,即不考虑活荷载的最不利布置。但算得的梁跨中弯矩宜乘以l.11.2的增大系数。2)活荷
12、载分层布置 在实际设计时,只要活荷载不是太大(如活荷载设计使与恒荷载设计值之比不大于3时),还可以采用分层布置方法(一层做一层布置)。3) 逐跨布置(电算),4)最不利布置法,4:侧移验算,框架结构的弹性变形验算是指对其在正常使用条件下的侧移进行验算。框架结构的侧移主要是由风荷载和水平地震作用所引起。 框架层间侧移可以按下列公式计算:,5:粱端弯短调幅(人为减小梁端负弯矩),1)使梁首先出现塑性铰;2)减少节点负弯矩筋; 调幅后梁端弯矩可取: MA ,MB梁端最大负弯矩; 为弯矩调幅系数,对于现浇框架,可取0.80.9;,调幅后梁端弯矩满足:MCO跨中最大正弯矩;M按简支梁计算的跨中弯矩值。,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 多层及高层 建筑结构设计ppt课件 多层 高层 建筑结构 设计 ppt 课件
![提示](https://www.31ppt.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1892166.html