框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方法与设计概念PPT学习教案.pptx

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1、会计学 1框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方法(fngf)与设计概念第一页，共66页。2.楼面(lu min)刚度无限大假定连结各个抗侧力结构间的楼板(lubn)在自身平面内很大，平面外很小。5.1 计算(j sun)基本假定第1页/共66页第二页，共66页。5.2 5.2 框架结构的近似计算方法 框架结构的近似计算方法(fngf)(fngf)框架结构体系由梁、柱、节点构成承重(chngzhng)结构。节点梁柱第2页/共66页第三页，共66页。框架结构的设计 框架结构的设计(shj)(shj)方 方法：法：在初步设计阶段，为确定结构布置方案、估算(sun)构件截面尺寸，往往需要手算；v电算（

2、实际工程(g ngchng)中常用）v手算（本门课程）在结构设计过程中，往往借助手算校核电算结果；通过手算方法的学习，能够帮助大家建立结构受力性能的基本概念。因此必须了解框架结构的手算方法5.2 框架结构的近似计算方法第3页/共66页第四页，共66页。框架结构设计 框架结构设计(shj)(shj)的内容提要：的内容提要：框架结构的计算简图框架结构的内力、位移计算框架结构的内力组合框架结构的构件设计和构造内容提要确定计算模型计算内力内力组合构件截面设计设计思路5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)第4页/共66页第五页，共66页。框架结构的计算框架结构的计算(j sun)(j sun)简简图

3、图跨度(kud)、层高计算(j sun)单元构件抗弯刚度节点简化荷载5.2 框架结构的近似计算方法第5页/共66页第六页，共66页。一、计算 一、计算(j sun)(j sun)单元的确定 单元的确定5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)框架结构的计算(j sun)简图空间受力体系平面受力体系忽 略扭 转第6页/共66页第七页，共66页。二、节点 二、节点(ji din)(ji din)的简化 的简化框架(kun ji)节点施工(sh gng)方案构造措施刚接节点铰接节点半铰接节点5.2 框架结构的近似计算方法框架结构的计算简图第7页/共66页第八页，共66页。刚接节点 刚接节点(ji(j

4、i din)din)现浇框架(kun ji)节点装配(zhungpi)整体式框架节点5.2 框架结构的近似计算方法框架结构的计算简图第8页/共66页第九页，共66页。铰接 铰接(jioji)(jioji)节 节点 点装配式框架(kun ji)节点半铰接(jioji)节点5.2 框架结构的近似计算方法框架结构的计算简图第9页/共66页第十页，共66页。框框 架架 支支 座座铰支座(zh zu)固定(gdng)支座5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)框架结构的计算简图第10页/共66页第十一页，共66页。三、跨度 三、跨度(kud)(kud)和层高的确定 和层高的确定框架梁跨度 柱轴线距离框

5、架的层高（柱长）建筑层高上、下柱截面(jimin)改变时，以最小截面(jimin)的形心线来确定。底层柱高度(god)从基础顶面算起。5.2 框架结构的近似计算方法框架结构的计算简图第11页/共66页第十二页，共66页。四、构件 四、构件(gujin)(gujin)截面抗弯刚度的计算 截面抗弯刚度的计算正弯矩截面(jimin)（T形）惯性矩放大考虑现浇楼板影响负弯矩截面惯性矩不变边框架L中框架T现浇板5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)框架结构的计算简图第12页/共66页第十三页，共66页。四、构件截面抗弯刚度 四、构件截面抗弯刚度(n d)(n d)的计算 的计算考虑楼板影响正弯矩截面

6、（T形）惯性矩放大负弯矩截面惯性矩不变装配(zhu ngpi)整体式楼板边框架L中框架T5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)框架结构的计算简图第13页/共66页第十四页，共66页。无现浇层装配式楼板(lubn)四、构件截面 四、构件截面(jimin)(jimin)抗弯刚度的计算 抗弯刚度的计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)框架结构的计算简图第14页/共66页第十五页，共66页。荷载效应竖直荷载 水平荷载恒载活载地震力风荷载五、荷载 五、荷载(hzi)(hzi)计算 计算内力 位移5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)框架结构的计算(j sun)简图第15页/共66页第十六

7、页，共66页。框架结构内力 框架结构内力(nil)(nil)计算方法（手 计算方法（手算）算）框架结构内力(nil)计算方法竖直(sh zh)荷载水平荷载分层法反弯点法D值法5.2 框架结构的近似计算方法第16页/共66页第十七页，共66页。竖向荷载 竖向荷载(hzi)(hzi)下的近似计算 下的近似计算受力特点(tdin)侧移小可确定竖向荷载作用(zuyng)下框架的受力模型为无侧移刚架。传递少竖向荷载作用在某层梁上时，其只在该层梁和相邻柱中产生较大内力，在其它楼层梁柱产生的内力很小。5.2 框架结构的近似计算方法第17页/共66页第十八页，共66页。简化 简化(jinhu)(jinhu)假

8、定：假定：1）在竖向荷载作用(zuyng)下，不考虑框架的侧移；2）每层梁上的荷载对其他各层梁的影响可忽略不计。简化假定竖向荷载(hzi)下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法第18页/共66页第十九页，共66页。分层法中的弯矩传递 分层法中的弯矩传递(chund)(chund)系数：系数：？计算时，假定上、下柱的远端是固端。实际上，除底层柱底端是固定以外，其他柱端的约束形式都是介于铰支和固端之间的弹性支承，假定带来的误差如何处理？z将上层各柱线刚度乘以0.9的修正系数(xsh)，并将各柱的弯矩传递系数(xsh)修正为1/3。z底层柱底端的(dund)弯矩传递系数(固定支座)0(铰支座)竖

9、向荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法第19页/共66页第二十页，共66页。图示为一两层两跨框架(kun ji)，用分层法作弯矩图，跨号内数字表示梁柱相对线刚度i值。例 例5-1 5-1竖向荷载(hzi)下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)第20页/共66页第二十一页，共66页。第21页/共66页第二十二页，共66页。第22页/共66页第二十三页，共66页。第23页/共66页第二十四页，共66页。水平 水平(shupng)(shupng)荷载下的近似计算 荷载下的近似计算水平荷载作用下框架受力分布特点 柱的剪力在柱高范围内相同 梁、柱的弯矩图呈直线型 梁、柱跨度范围

10、内通常出现反弯点弯矩为05.2 框架结构的近似计算方法(fngf)第24页/共66页第二十五页，共66页。(反弯点法 反弯点法)适用条件：梁柱线刚度之比ib/ic3柱端弯矩反弯点位置反弯点处剪力梁端弯矩梁端剪力 柱轴力水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)第25页/共66页第二十六页，共66页。步骤 步骤(bzhu)1(bzhu)1：柱反弯点高度：柱反弯点高度y y中间(zhngjin)柱：Y=h/2底层(d cn)柱：Y=2h/3柱两端转角相同，故柱端弯矩相同，反弯点在柱中。柱底转角为0，柱顶转角不为0，导致MlMu，反弯点上移。计算步骤水平荷载下的近

11、似计算5.2 框架结构的近似计算方法(反弯点法)第26页/共66页第二十七页，共66页。步骤 步骤(bzhu)2(bzhu)2：柱抗侧刚度：柱抗侧刚度结构力学知识(zh shi)据计算假设：（柱抗侧刚度）水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(反弯点法)第27页/共66页第二十八页，共66页。步骤 步骤3 3：楼层：楼层(lu cn)(lu cn)剪力分配 剪力分配第 j 层第 i 根柱的剪力：水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)(反弯点法)第28页/共66页第二十九页，共66页。步骤 步骤(bzhu)4(bzhu)4：柱端

12、弯矩：柱端弯矩中柱底柱(d zh)水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(反弯点法)第29页/共66页第三十页，共66页。步骤 步骤(bzhu)5(bzhu)5：梁端弯矩：梁端弯矩边柱 中柱边柱中柱边柱、顶层(dn cn)柱如何处理？水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(反弯点法)第30页/共66页第三十一页，共66页。步骤 步骤(bzhu)6(bzhu)6：梁的剪力：梁的剪力弯矩图剪力图水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)(反弯点法)第31页/共66页第三十二页，共66页。步骤 步骤(bzhu

13、)7(bzhu)7：柱的轴力：柱的轴力j层柱的轴力第j层柱轴力等于(dngy)其上层梁左右剪力和结力知识(zh shi)j层梁施加给j层柱的轴力水平荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(反弯点法)第32页/共66页第三十三页，共66页。例题 例题(lt)(lt)水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)(反弯点法)第33页/共66页第三十四页，共66页。第34页/共66页第三十五页，共66页。第35页/共66页第三十六页，共66页。问题(wnt)1、随着框架层数的增加，框架柱的截面尺寸和框架梁截面尺寸逐渐接近，当梁、柱线刚度之比小于3时，柱端转角变

14、形(bin xng)较大而不可忽略，反弯点法的计算误差过大；2、随着框架房屋(fngw)层数的增加，尤其在顶层和底层，反弯点位置将出现较大的误差梁、柱线刚度之比大于3，认为结点转角为0的一种近似算法。反弯点法：水平荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法第36页/共66页第三十七页，共66页。(修正 修正(xizhng)(xizhng)反弯点法 反弯点法D D值 值法 法)水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)D值法：由日本武藤清教授提出来，用修正柱的抗侧移刚度和调整反弯点高度的方法计算水平荷载下框架的内力，修正后的抗侧刚度用D表示，称为D值法。1

15、、计算步骤与反弯点法相同，计算简便实用。2、计算精度比反弯点法高。优点：缺点：1、忽略柱的轴向变形，随结构高度增大，误差增大。2、非规则框架中使用效果不好。第37页/共66页第三十八页，共66页。柱抗侧刚度(n d)反弯点高度(god)D D值法与反弯点法的区别 值法与反弯点法的区别(qbi)(qbi)D值法的计算步骤：1.确定柱侧移刚度D值，按照反弯点法计算各柱剪力2.确定柱反弯点高度，求出各杆端弯矩(修正反弯点法D值法)水平荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法第38页/共66页第三十九页，共66页。1.1.柱侧移刚度 柱侧移刚度(n d)D(n d)D值的计算 值的计算 与梁、柱

16、线刚度(n d)有关的修正系数 第 j 层第 i 根柱的剪力：(修正(xizhng)反弯点法D值法)水平荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法第39页/共66页第四十页，共66页。影响柱两端转角大小的主要因素：1）结构总层数及该层所在位置；2）梁柱线刚度(n d)比；3）荷载形式；4）上下层梁线刚度(n d)比值；5）上下层层高比。2.2.各层柱的反弯点位置 各层柱的反弯点位置(wi zhi)(wi zhi)根据(gnj)结构力学的相关知识可知，影响柱反弯点高度的主要因素是柱两端弯矩的大小，而柱两端弯矩的大小又由柱两端转角决定。(修正反弯点法D值法)水平荷载下的近似计算5.2 框架结构

17、的近似计算方法第40页/共66页第四十一页，共66页。yh=(y0+y1+y2+y3)hy1 考虑上、下横梁(hn lin)线刚度不相等时，引入的修正值h 该柱的高度(god)（层高）y2、y3 考虑上层、下层层(cn cn)高变化时，引入的修正值y 0 柱标准反弯点高度比与外荷载形状、总层数m、该层所在楼层位置n以及梁柱线刚度比有关。反弯点位置的表达式：反弯点位置的表达式：y 反弯点高度比反弯点距柱下端的高度与柱全高的比值(修正反弯点法D值法)水平荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法第41页/共66页第四十二页，共66页。第42页/共66页第四十三页，共66页。第43页/共66页第

18、四十四页，共66页。第44页/共66页第四十五页，共66页。下图为3层框架结构的平面及剖面图。图（b）给出了楼层高处(o ch)的总水平力及各杆线刚度相对值。要求用D值法分析内力。例 例5-2 5-2(修正(xizhng)反弯点法D值法)水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法第45页/共66页第四十六页，共66页。各层柱 各层柱D D值及每根柱分配 值及每根柱分配(fnpi)(fnpi)到的剪力 到的剪力10根边柱和5根中柱第46页/共66页第四十七页，共66页。(修正(xizhng)反弯点法D值法)水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法

19、(fngf)反弯点高度比第47页/共66页第四十八页，共66页。柱反弯点位置 柱反弯点位置(wi zhi)(wi zhi)、柱端弯矩、梁端弯矩、柱端弯矩、梁端弯矩 第48页/共66页第四十九页，共66页。框架(kun ji)侧移主要由水平荷载引起，规范对层间位移以及顶点位移的大小限制。一、前言(qin yn)越到底层，相邻(xin ln)两点变形越大越到底层，相邻两点变形越小5.2 框架结构的近似计算方法水平荷载作用下侧移的近似计算 水平荷载作用下侧移的近似计算第49页/共66页第五十页，共66页。一、前言 一、前言(qin(qin yn)yn)5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)水平(

20、shupng)荷载作用下侧移的近似计算第50页/共66页第五十一页，共66页。一、前言 一、前言(qin yn)(qin yn)剪切型变形 弯曲型变形 空腹悬臂柱5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)水平荷载(hzi)作用下侧移的近似计算第51页/共66页第五十二页，共66页。框架柱轴向变形引起的侧移 框架梁柱弯曲变形引起的侧移对房屋(fngw)高度H不大于50m或房屋(fngw)的高宽比H/B大于4的结构，N=(5%11%)MV，此时N可忽略不计。框架在水平荷载(hzi)下总侧移，可近似地看作是由梁柱弯曲变形和柱的轴向变形引起侧移的叠加：结论 结论(jiln)(jiln)5.2 框架结构

21、的近似计算方法 水平荷载作用下侧移的近似计算第52页/共66页第五十三页，共66页。二、梁、柱弯曲变形 二、梁、柱弯曲变形(bin xng)(bin xng)产生的侧移 产生的侧移 其中，第i层柱层间相对侧移：第i层各柱侧移刚度之和 第i层的楼层剪力等于第i层以上所有水平力之和5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)水平荷载(hzi)作用下侧移的近似计算第53页/共66页第五十四页，共66页。THE END第54页/共66页第五十五页，共66页。装配整体式框架装配整体式框架(kun ji)(kun ji)节点节点5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)框架结构的计算(j sun)简图第55

22、页/共66页第五十六页，共66页。框架框架(kun(kun ji)ji)梁跨度梁跨度三、跨度(kud)和层高的确定5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)框架结构的计算简图第56页/共66页第五十七页，共66页。四、构件截面 四、构件截面(jimin)(jimin)抗弯刚度的计算 抗弯刚度的计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)框架结构的计算(j sun)简图第57页/共66页第五十八页，共66页。柱端弯矩 柱端弯矩(反弯点法)水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)第58页/共66页第五十九页，共66页。节点 节点(ji(ji din)din)

23、弯矩 弯矩(反弯点法)水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)第59页/共66页第六十页，共66页。水平 水平(shupng)(shupng)荷载作用下框架 荷载作用下框架弯矩图 弯矩图(反弯点法)水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)第60页/共66页第六十一页，共66页。柱抗侧刚度 柱抗侧刚度(n d)(n d)(反弯点法)水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)第61页/共66页第六十二页，共66页。楼层 楼层(lu cn(lu cn)剪力分配 剪力分配现浇楼板平面内刚度无

24、穷大柱层间位移相同剪力按刚度分配水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)(反弯点法)第62页/共66页第六十三页，共66页。柱轴力计算 柱轴力计算(j(j sun)sun)(反弯点法)水平(shupng)荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法(fngf)第63页/共66页第六十四页，共66页。与 与K K值的计算 值的计算(j sun)(j sun)当梁、柱线刚度(n d)比值K时，1，此时D值等于反弯点法中采用的侧移刚度(n d)d(修正(xizhng)反弯点法D值法)水平荷载下的近似计算5.2 框架结构的近似计算方法第64页/共66页第六十五页，共66页。层间位移(wiy)：当层间位移过大，将导致框架填充墙等非结构(jigu)构件开裂或损坏，因此必须控制。总位移(wiy)：当总位移过大，将导致框架结构房屋使用舒适度的降低，因此必须控制。控制层间位移和顶点总位移的意义？控制层间位移和顶点总位移的意义？5.2 框架结构的近似计算方法 水平荷载作用下侧移的近似计算第65页/共66页第六十六页，共66页。