框架结构的内力与位移计算精选文档.ppt
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1、框架结构的内力与位移计算框架结构的内力与位移计算框架结构的内力与位移计算框架结构的内力与位移计算本讲稿第一页,共四十六页1 1框架结构的内力和位移计算框架结构的内力和位移计算CHAPTER FiveCHAPTER Five1.1.计算简图计算简图2.2.竖向荷载内力计算方法竖向荷载内力计算方法分层法分层法 3.3.水平荷载内力计算方法水平荷载内力计算方法反弯点法反弯点法 2 2本讲稿第二页,共四十六页空间结构分析:空间结构分析:TBSATBSA、TATTAT、广厦、广厦平面结构分析:平面结构分析:(1 1)结构力学方法计算:弯矩分配法)结构力学方法计算:弯矩分配法 (2 2)近似计算方法:)近
2、似计算方法:竖向结构计算:分层法竖向结构计算:分层法 水平荷载下平面框架结构分析:水平荷载下平面框架结构分析:反弯点法反弯点法 D D值法值法手手算算优优点点:容容易易理理解解结结构构受受力力性性能能的的基基本本概概念念,掌掌握握结结构构分分析的基本方法析的基本方法手算缺点:繁杂、耗时手算缺点:繁杂、耗时 本讲稿第三页,共四十六页9/20/20229/20/20223 3 5.1 5.1 5.1 5.1计算简图计算简图 一、计算单元的确定一、计算单元的确定 计算简图:计算简图:杆件以轴线表示杆件以轴线表示 梁的跨度:框架柱轴线距离梁的跨度:框架柱轴线距离 层层高高:结结构构层层高高,底底层层柱
3、柱长长度度从从基基础础承承台台顶顶面面算算起起 注意:建筑标高结构标高装修层高度注意:建筑标高结构标高装修层高度 跨跨度度差差小小于于1010的的不不等等跨跨框框架架,近近似似按按照照等等跨跨框框架计算架计算本讲稿第四页,共四十六页9/20/20229/20/20224 4计算简图计算简图计算简图计算简图 忽忽略略框框架架结结构构纵纵向向与与横横向向框框架架之之间间的的空空间间联联系系,忽忽略空间作用略空间作用本讲稿第五页,共四十六页9/20/20229/20/20225 5计算简图计算简图计算简图计算简图 忽忽略略框框架架结结构构纵纵向向与与横横向向框框架架之之间间的的空空间间联联系系,忽忽
4、略略空空间作用间作用本讲稿第六页,共四十六页9/20/20229/20/20226 6计算简化与假设:计算简化与假设:忽略杆件的抗扭转作用忽略杆件的抗扭转作用 空空间间三三向向受受力力的的框框架架节节点点简简化化为为平平面面节节点点,受受力力状状态态分分为为 刚结节点:现浇钢筋混凝土结构刚结节点:现浇钢筋混凝土结构 铰接节点:装配式框架结构铰接节点:装配式框架结构 半铰接节点:装配式框架结构半铰接节点:装配式框架结构 计算简图计算简图计算简图计算简图 本讲稿第七页,共四十六页9/20/20229/20/20227 7二、结构构件的截面抗弯刚度二、结构构件的截面抗弯刚度 考虑楼板的影响,框架梁的
5、截面抗弯刚度应适当提高考虑楼板的影响,框架梁的截面抗弯刚度应适当提高 现浇钢筋混凝土楼盖:现浇钢筋混凝土楼盖:中框架:中框架:I I2I2I0 0 边框架:边框架:I I1.5I1.5I0 0装配整体式钢筋混凝土楼盖:装配整体式钢筋混凝土楼盖:中框架:中框架:I I1.5 I1.5 I0 0 边框架:边框架:I I1.2 I1.2 I0 0装配式钢筋混凝土楼盖:装配式钢筋混凝土楼盖:中框架:中框架:I II I0 0 边框架:边框架:I II I0 0注:注:I I0 0为矩形截面框架梁的截面惯性矩为矩形截面框架梁的截面惯性矩截面形式选取:截面形式选取:框架梁跨中截面:框架梁跨中截面:T T型
6、截面型截面 框架梁支座截面:框架梁支座截面:矩形截面矩形截面 计算简图计算简图计算简图计算简图 本讲稿第八页,共四十六页9/20/20229/20/20228 8 5.2 5.2 5.2 5.2 竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法竖向荷载作用下的近似计算方法分层法分层法 计算假定:计算假定:多多层层多多跨跨框框架架在在一一般般竖竖向向荷荷载载作作用用下下,侧侧移移小小,作作为为无侧移框架按力矩分配法进行内力分析无侧移框架按力矩分配法进行内力分析多层框架简化为单层框架,分层作力矩分配计算多层框架简化为单层框架,分层作力矩分配计算假假定定上上下下柱
7、柱的的远远端端为为固固定定,实实际际仅仅底底层层柱柱为为固固定定,其其它它柱柱端端均均为为弹弹性性支支座座。修修正正:除除底底层层柱柱外外,各各层层柱线刚度乘以柱线刚度乘以0.90.9,柱的传递系数为,柱的传递系数为1/3 1/3 本讲稿第九页,共四十六页9/20/20229/20/20229 9分层法分层法分层法分层法 首先,将多层框架分解成一层一层的单层框架首先,将多层框架分解成一层一层的单层框架本讲稿第十页,共四十六页9/20/20229/20/20221010分层法分层法分层法分层法 本讲稿第十一页,共四十六页9/20/20229/20/20221111例题:例题:分层法分层法分层法分
8、层法 本讲稿第十二页,共四十六页9/20/20229/20/20221212力学知识回顾力学知识回顾力学知识回顾力学知识回顾 固端弯矩固端弯矩 方向方向+转动刚度转动刚度对转动的抵抗能力。端的转动刚度以对转动的抵抗能力。端的转动刚度以S S表示表示等于杆端产生单位转角时需要施加的力矩。等于杆端产生单位转角时需要施加的力矩。分层法 本讲稿第十三页,共四十六页9/20/20229/20/20221313传递系数传递系数分配系数分层法分层法分层法分层法 本讲稿第十四页,共四十六页9/20/20229/20/20221414计算过程计算过程计算过程计算过程 最终结果:最终结果:分层计算的梁端弯矩为最终
9、弯矩分层计算的梁端弯矩为最终弯矩上下层所得同一根柱子内力叠加,得到柱得最终弯矩上下层所得同一根柱子内力叠加,得到柱得最终弯矩节节点点会会不不平平衡衡,误误差差不不大大。如如误误差差较较大大,可可将将节节点点不不平平衡衡弯弯矩矩再进行一次分配再进行一次分配根据弯矩根据弯矩MM剪力剪力VV轴力轴力N N 分层法 本讲稿第十五页,共四十六页9/20/20229/20/20221515构件弯矩图构件弯矩图构件弯矩图构件弯矩图 分层法 本讲稿第十六页,共四十六页9/20/20229/20/202216163.3 3.3 3.3 3.3 水平荷载作用下内力近似计算方法水平荷载作用下内力近似计算方法水平荷载
10、作用下内力近似计算方法水平荷载作用下内力近似计算方法反弯点法反弯点法 水平荷载:风力、地震作用水平荷载:风力、地震作用条件:梁的线刚度与柱的线刚度比条件:梁的线刚度与柱的线刚度比33假定假定:(1 1)不考虑柱子的轴向变形,同层节点水平位移)不考虑柱子的轴向变形,同层节点水平位移相等,相等,节点整体的转角为节点整体的转角为0 0(2 2)假定上层柱子的反弯点在中点)假定上层柱子的反弯点在中点(3 3)底层柱子的反弯点在距底端)底层柱子的反弯点在距底端2h/32h/3本讲稿第十七页,共四十六页9/20/20229/20/20221717反弯点法反弯点法反弯点法反弯点法 本讲稿第十八页,共四十六页
11、9/20/20229/20/20221818计算思路:计算思路:1.1.反弯点的位置反弯点的位置 2.2.该点的剪力该点的剪力y=2h/3yhhh反弯点反弯点 y=h/2PPP反弯点法反弯点法反弯点法反弯点法 y本讲稿第十九页,共四十六页9/20/20229/20/202219191.1.柱抗侧刚度:柱抗侧刚度:单位位移下柱的剪力单位位移下柱的剪力 VV柱剪力柱剪力 柱层间位移柱层间位移hh层高层高EIEI柱抗弯刚度柱抗弯刚度i ic c柱线刚度柱线刚度反弯点法反弯点法反弯点法反弯点法 本讲稿第二十页,共四十六页9/20/20229/20/202220202 2、剪力的计算、剪力的计算 根据假
12、定根据假定3 3:第第j j层第层第I I根柱的剪力及其抗侧刚度根柱的剪力及其抗侧刚度 第第j j层总剪力层总剪力反弯点法反弯点法反弯点法反弯点法 本讲稿第二十一页,共四十六页9/20/20229/20/20222121第第j j层各柱剪力为层各柱剪力为 反弯点法反弯点法反弯点法反弯点法 本讲稿第二十二页,共四十六页9/20/20229/20/202222223 3、反弯点的确定:、反弯点的确定:反弯点:弯矩为零的点反弯点:弯矩为零的点 柱两端完全无转角,弯矩相等:反弯点为柱中点柱两端完全无转角,弯矩相等:反弯点为柱中点梁的线刚度与柱的线刚度比梁的线刚度与柱的线刚度比33:反弯点近似在中点:反
13、弯点近似在中点底底层层柱柱:底底部部固固定定,上上端端有有转转角角,反反弯弯点点上上移移反反弯弯点点在距柱底在距柱底2h/32h/3处处 4 4、计算柱端弯矩、计算柱端弯矩 反弯点法总结:反弯点法总结:检检验验运运用用反反弯弯点点法法的的条条件件:梁梁的的线线刚刚度度与与柱柱的的线线刚刚度度比比33计算各柱的抗侧刚度计算各柱的抗侧刚度把各层总剪力分配到每个柱把各层总剪力分配到每个柱反弯点法反弯点法反弯点法反弯点法 本讲稿第二十三页,共四十六页9/20/20229/20/20222323根据各柱分配到的剪力及反弯点位置,计算柱端弯矩根据各柱分配到的剪力及反弯点位置,计算柱端弯矩 上层柱:上下端弯
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