4多层框架结构设计.
多层钢筋混凝土框架结构设计实例
多层钢筋混凝土框架结构设计实例
有一栋四层现浇钢筋混凝土框架结构办公楼,结构平面、剖面及各层重力荷载代表值如图所示。框架梁截面尺寸:走道梁(各层)为250mm×400mm;其他梁为:250mm×600mm。柱截面尺寸:500mm ×500mm。混凝土强度等级C30,E c=3.0×104N/mm2。钢筋强度等级:受力纵筋采用HRB400,箍筋采用HPB235。已知:抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度为0.20g,II类场地,设计地震分组为第一组,结构阻尼比为0.05。试进行一榀中间横向框架的抗震设计计算。抗震计算步骤如下:
1.计算地震作用及验算变形(计算简图、计算方法、重力荷载代表
值及地震作用、楼层地震剪力、层间水平位移等);
2.计算地震作用下结构的内力;
3.进行有地震作用参与的最不利内力组合,并调整内力;
4.与无地震作用组合的最不利内力比较,选择两者最不利的内力作
为设计截面的依据;
5.根据调整后的内力设计截面。
以下结合本实例分别叙述各步骤,关于抗震构造措施,可参见建筑抗震设计规范有关内容,本处从略。
1.确定计算简图
本实例框架结构的计算简图如图所示,其符合底部剪力法的适用条件。
2.计算重力荷载代表值
计算重力荷载代表值时,永久荷载取全部,楼面可变荷载取50%,屋面活荷载不考虑。各质点的重力荷载代表值G i 取本层楼面重力荷载代表值及与其相邻上下层间墙(包括门窗)、柱全部重力荷载代表值的一半之和。顶层屋面质点重力荷载代表值仅按屋面及其下层间一半计算,各层重力荷载代表值集中于楼层标高处,其代表值已表示在计算简图中,及计算过程略。 3.计算框架的抗侧移刚度
多层钢筋混凝土框架结构设计实例
多层钢筋混凝土框架结构设计实例.pdf 范本1:
章节标题:摘要
正文:本文档为多层钢筋混凝土框架结构设计实例,主要介绍了该结构的设计方法及相关要素,供相关设计人员参考。
章节标题:引言
正文:本章介绍了本文档的目的和背景,以及多层钢筋混凝土框架结构设计的重要性和应用范围。
章节标题:设计基础
正文:本章介绍了多层钢筋混凝土框架结构设计的基本原理和基础知识,包括材料性能、荷载计算、结构架构等。
章节标题:结构分析
正文:本章主要介绍了多层钢筋混凝土框架结构的静力分析方法和动力分析方法,包括等效静力法、模态叠加法等。
章节标题:结构设计
正文:本章介绍了多层钢筋混凝土框架结构的详细设计过程,包括截面设计、节点设计、筋配设计等。
章节标题:施工要点
正文:本章介绍了多层钢筋混凝土框架结构的施工要点,包括材料选用、施工技术、质量控制等。
章节标题:工程实例
正文:本章将通过一个实际工程案例展示多层钢筋混凝土框架结构的设计过程和施工要点。
章节标题:总结
正文:本章对多层钢筋混凝土框架结构设计进行总结,并提出了进一步的研究和改进方向。
附件:本文档涉及附件,请参阅附件部分。
法律名词及注释:
1. 多层钢筋混凝土框架结构:指由多层钢筋混凝土构件构成的建筑结构形式,具有良好的抗震性能和承载能力。
2. 设计方法:指用于多层钢筋混凝土框架结构设计的理论和工程经验总结而成的方法论,用于指导设计过程和设计结果。
3. 荷载计算:指根据建筑使用性质和设计要求对多层钢筋混凝土框架结构所受到的各种荷载进行计算和分析的过程。
4. 结构架构:指多层钢筋混凝土框架结构的总体布置形式和层间结构组织方式,包括柱、梁、板等构件的位置和尺寸。
四层框架结构多层办公楼建施设计图
《多层框架结构》课件
案例分析
案例结论
案例名称
某大型工业厂房多层框架结构
案例介绍
该大型工业厂房采用多层框架结构,共8层,主要用于工业生产。
案例分析
该案例中,多层框架结构的应用使得工业厂房的结构设计更加灵活,满足了工业生产的特殊需求。同时,框架结构的承载能力较大,能够满足大型工业设备的放置和生产要求。
案例结论
多层框架结构在大型工业厂房中具有广泛的应用前景,能够满足工业生产的特殊需求和大型设备的放置要求。
综合考虑多种设计目标,如安全性、经济性、环保等,寻求最优的设计方案。
04
多层框架结构的施工方法
确保施工图纸的正确性和完整性,明确设计意图和要求。
施工图纸会审
施工现场调查
施工组织设计
了解施工现场的地形、地貌、交通、水电等条件,为施工组织提供依据。
根据工程规模、特点等因素,制定合理的施工方案、进度计划和资源配置计划。
装饰装修施工
A
B
C
D
05
多层框架结构的案例分析
案例结论
多层框架结构在商业建筑中具有广泛的应用前景,能够满足现代商业建筑的多样化和灵活性需求。
案例名称
某商业大厦多层框架结构
案例介绍
该商业大厦采用多层框架结构,共5层,主要用于商业活动。
案例分析
该案例中,多层框架结构的应用使得建筑平面布局更加灵活,满足了商业需求。同时,框架结构的自重较轻,减少了基础和地基的负担。
框架结构设计课件
4.2.2 § 5.3水平荷载下内力近似计算—反弯点法 §5.3
水平荷载作用作用下框架结构的受力与变形特点 ( 1 )框架梁、柱的弯矩均为线性分布,且每跨梁及每根柱 均有一零弯矩点即反弯点存在; ( 2 )框架每一根柱的总剪力(称层间剪力)及单根柱的剪
力均为常数;
( 3 )若不考虑梁、柱轴向变形及框架侧移的影响,则同层 各框架节点的水平侧移相等;
层高和跨度变化不大,
层数不多时,才可以 应用。
反弯点位置图
第四章 多层框架结构设计 (2)反弯点处的剪力计算
柱的剪力按同层柱的抗侧移刚度之比分配。柱的抗侧移刚度为:
Di
6EIci hi2
Di 12EIci hi3
12EI ci Di 3 hi
Ec I ib l
式中:Ec—— 混凝土弹性模量; I —— 框架梁截面惯性矩,见表1; l —— 框架梁的跨度。
梁截面惯性矩
第四章 多层框架结构设计 表1 框架梁惯性矩取值 楼板类型 现浇楼板 装配整体式楼板 装配式楼板 边框架梁 I=1.5I0 I=1.2I0 I=I0 中框架梁 I=2.0I0 I=1.5I0 I=I0
划分相一致;
满足人防、消防要求,使水、暖、电各专业的
布置能有效地进行;
结构尽可能简单、规则、均匀、对称; 结构的受力要明确; 非承重隔墙宜采用轻质材料; 构件类型、尺寸的规格要尽量减少。
多层框架结构设计
当一根框架梁的各跨跨度相差较大时,这种框架梁各 跨的截面宽度应该相同,以利于梁内上部纵筋的贯通和下 部纵筋的锚固;但梁各跨的截面高度应该取不同值。
bj ≤ bb + bx + x bj ≤ bb + 2x
且应满足bj ≤ bb + 0.5hc,其中hc为柱截面高度。
2)框架柱
柱截面尺寸可直接凭经验确定,也可先根据其所受轴力
按轴心受压构件估算,再乘以适当的放大系数以考虑弯矩的
影响。即
Ac
N
fc N
NFgEn
式中,——考虑地震作用组合后柱的轴向压力增
板或井字梁楼盖。 抗震设计时,不应采用部分由砌体墙承重、部分由框架承
重的混合承重形式。
横向框架梁 板 纵向框架梁
横向框架梁 板 纵向框架梁
框架梁 双向板
框架结构的承重方案
(3)柱网及层高 1)内廊式 2)等跨式
3)对称不等跨式
走廊及卫生间
走廊及卫生间
民用建筑柱网布置
结构布置情况是用图纸来表达的。结构布置图上要 将房屋中每一结构构件的类型、编号、平面和空间的位 置等明确地加以表示,它不但是结构设计人员用以进行 设计计算的依据,而且是施工人员进行施工时必不可少 的。
多层框架建筑结构设计的难度及注意事项
多层框架建筑结构设计的难度及注意事项
框架结构是多层建筑中常见的一种结构形式。在框架结构的设计中,由于设计人员对规范理解及经验的不同,在设计时就会采取不同的方法。本文结合工程实例,对该项目的技术难点进行了剖析,提出了相应的解决措施,并分析了框架结构计算参数的确定和设计过程中的一些注意事项,从而更好的提高多层框架建筑结构设计的质量。
标签:多层框架结构;原则;计算参数
一、工程概况
某建筑群包括三栋7层住宅、6栋2层商业及2层地下室。多层住宅采用混凝土异形柱框架剪力墙结构体系,其中框架部分抗震等级为三级,剪力墙部分抗震等级为二级,2层商业采用框架结构体系,框架抗震等级为三级,多层住宅基础采用筏板桩基,其余部分基础采用承台桩基。本工程设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g,建筑场地类别为Ⅳ类,场地特征周期为0.90s,设计地震分组为一组。
二、项目的技术难点
该项目主要技术难点如下:(一)该项目方案阶段,由于所有住宅下部均有两层商业,建筑商业部分需要较大开间,因此采用了框架结构体系,部分结构框架柱及梁尺寸较大,严重影响上部住宅建筑使用效果。(二)建筑平面不规则,整体呈三折线式,且平面长度过大,不利于抗震。(三)异形柱结构,由于柱截面宽度较小,在计算时,易出现柱节点域抗剪不满足。
三、多层框架建筑结构设计的一些注意事项
(一)调整框架柱配筋的设计分析
为了提高框架结构稳固度,需要对框架柱配筋进行调整。框架柱地震作用下,角柱等位置受到的扭转作用力较强,双向偏心作用下增加了扭转效应,对内力负面影响大,横梁约束效果差、导致框架柱体的受危害程度过高。为此,需要加强不利方向的框架计算处理,提高其横向配筋、纵向配筋的合理控制效果。
4多层框架结构设计
结构设计
构造要求
变形验算
截面设计
内力计算
荷载分析
计算模型 结构布置
内力与位移计算的一般原则
计算的基本假定: 一、高层建筑结构按照弹性方法计算,一般不考虑塑性变形 影响 非抗震设计:在竖向荷载和风荷载作用下,结构构件处 于弹性工作阶段 抗震设计:针对多遇地震作用,结构处于不裂的弹性阶 段 注明:对于弹性计算内力较大的构件,截面配筋困难时,可 以考虑塑性重分布,大震不倒的要求主要靠构造措施保 证
二、荷载分配考虑位移协调条件 高层楼板平面内刚度很大,几乎不变形,同层各构件水平 位移相同,框架结构的各片框架的水平力可以按照抗侧刚 度分配,剪力墙结构中各片剪力墙的水平力大致按照等效 刚度分配 楼板平面外刚度不考虑,要满足楼板刚度无限大的计算假 定,楼面构造要保证楼板刚度无限大——现浇楼盖
底层柱: 上端弯矩 下端弯矩
(3)根据结点平衡计 算梁端弯矩
(4)由梁两端的弯矩,以梁为隔离体根据梁的 平衡条件,可求出梁的剪力。
V
l b
V
r b
M b M l
l
r b
(5)由梁的剪力,根据结点的平衡条件, 自上而下逐层叠加节点左右的两端剪力,即可得到 柱内轴力。
N ik (V
§4.3框架结构内力和侧移计算
力法、位移法、力矩分配法
某四层框架办公楼设计(方案一)【文献综述】
毕业论文文献综述
土木工程
某四层框架办公楼设计(方案一)
改革开放以来,中国经济进入快速发展期,各项建筑事业蓬勃发展。尤其是在08年奥运会和10亚运会在中国举办这一机遇时期,是中国建筑发展的新时期,一系列的新建筑拔地而起。
自20世纪50年代开始,中国的建筑一直是以钢筋混凝土框架结构为主。到了70年代后,高层建筑迅速发展,大量建造的10-30层钢筋混凝土结构的高层建筑。由于建筑高度增加,在框架结构的基础上进行了改进,出现了剪力墙,框筒等新型结构。90年代以后,随着我国经济建设的大发展,建筑的发展又进入一个新时期,不仅建造高度加大,建筑形式新颖,在结构体系和结构材料方面也有很大发展,钢材应用增加,类型更多,设计、制造、施工技术都达到了新的高度。其中混合结构可以发挥各种材料的优点,建造受力性能更为合理,更加经济的高层建筑。但从数量上看,我国的建筑仍然以钢筋混凝土框架结构为主。[1]
本次《某四层框架办公楼设计》,结构型式是钢筋混凝土框架结构,建筑面积约
m,采用桩基础,建筑层数为4层。要求综合考虑结构安全、基地环境、使用功32002
能、材料设备、建筑经济及艺术等问题,根据建筑功能需要,合理地布局,具有良好的卫生条件,并满足保温、隔热、隔声等要求在建筑结构的安全度、防火及疏散、建筑的耐久性和使用寿命满足有关规范的要求,能获得较好的经济效益、社会效益和环境效益,设计并处理好建筑造型、室内装修和室外景观之间的关系,使建筑物做到适用、安全、经济、美观。
一般框架结构是由楼板、梁、柱及基础4种承重构件组成的,由主梁、柱与基础构成平面框架,各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。文献[5]认为,在合理的高度和层数的情况下,框架结构能够提供较大的建筑空间,其平面布置比较的灵活,可适合多种工艺与使用功能的要求。框架结构是以梁板柱构成建筑物的骨架,传递和支撑建筑物的全部荷载,而墙体仅起分隔室内外空间和维护作用。由于承重结构和维护结构有明确的分工,这就使房间的布置较为方便,空间划分比较灵活,隔墙形状多样,门窗大小和形状可自由多变,这样不经能够适应复杂的建筑功能要求,同时还为丰富建筑空间,充分表达设计意图提供了有利条件。[4]
4框架结构设计计算
3.2 反弯点法计算内力 A. 柱的抗侧刚度计算 由结构力学知,框架柱的剪力为:
V jk
12i jk h
2 j
u j
当 uj=1时,得出的需在柱 12i 顶施加的水平力 D 2 称 h 为柱的抗侧刚度。
25
B. 柱的剪力计算 设框架共有n层,每层有m个柱子,将框架沿第j层各柱 的反弯点处切开,按水平力平衡有:
(7)绘制总弯矩图
图4-6 例题1 框架总弯矩图
用分层法计算下面框架的M图
3 水平荷载下内力近似计算—反弯点法
框架所受的水平荷载主要是 风和地震作用,这些均布都 可以化成作用在框架楼层结 点上的水平集中力,如图所 示。 这时框架侧移是主要的变形 因素。对于层数不多的框架, 柱子轴力较小,截面也较小, 当梁的线刚度ib比柱的线刚 度ic大的多时,采用反弯点 法计算其内力,误差比较小。
2.52 1.26
- 3.192 0.89 6 - 1.0 64
1.26
0.8 3.1 1.0 - 9.66 96 92 64 5.88
0
0
0
0
- - - - - 5.88 2.68 0.89 1.0 9.66 3.192 8 6 64
图4-5 例题1一、二层分框架弯矩图
(6)将属于同一层柱的分层框架柱端弯矩进行叠加;
(1)将框架分层,各层梁跨度及柱高与原结构相同,假定柱远端 为固定端; (2)计算梁柱线刚度,除底层外,其余各层柱线刚度乘以0.9倍的 修正系数;(以消除将柱远端视为固定端所造成的影响); (3)计算和确定梁柱弯矩分配系数µ和传递系数c。梁的弯矩传递 系数C=1/2,底层柱向柱脚的弯矩传递系数取C=1/2,其余各柱 的弯矩传递系数取C=1/3。 (4)计算各层梁上竖向荷载值和梁的固端弯矩; (5)按力矩分配法进行各刚架梁端弯矩的分配和传递; (6)将分层计算得到的、但属于同一层柱的柱端弯矩进行叠加; (7)在各节点内,分配各节点由于叠加弯矩所造成的不平衡弯矩。
四层框架结构教学楼工程施工设计方案
四层框架结构教学楼
施工组织设计
目录
.. .. .. ..
编制说明
第1节编制目的
本施工组织设计系本公司对**基础教学楼的投标文件之一。本施工组织设计体现了本工程施工的总体构思和部署,编制时对项目管理机构设置、劳动力组织、施工进度计划控制、机械设备及周转材料配备、主要分部分项工程施工方法、工程质量控制措施、安全生产保证措施、文明施工及环境保护措施等诸多因素尽可能充分考虑,突出科学性、适用性及针对性。若本公司有幸中标,我们将根据合同要求,结合施工图纸,按照本施工组织设计确定的原则,编制详细、全面的单项施工方案设计及作业指导书,用以指导施工,确保本工程优质、低耗、安全、文明、高速地建成。
第2节编制原则
一、严格遵守现行的相关技术规、施工规程和质量评定与验收标准。
二、坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性与实事相结合。
第3节编制依据
一、根据**基础教学楼的施工图纸及招标文件。
二、施工图答疑和会议纪要的有关条文。
三、遵照中华人民国建设部颁发的现行工程施工验收规和工程质量评定标准及操作规程。
四、省人民政府有关建设工程管理等地方性法律法规。
五、本公司有关质量管理,安全管理,文明施工管理制度。
六、**基础教学楼现场及周边环境实际情况。
.. .. .. ..
第4节拟采用的技术规与标准
一、针对本工程的土建施工部分,包括房建工程的地基与基础、主体结构、楼面与地面、门窗、装饰、屋面工程等一切与此有关的施工作业,其采用的技术规及标准如下:
《建筑地基基础工程施工质量验收规》 GB50202-2002
《砌体工程施工质量验收规》 GB50203-2002
多层和高层框架结构设计
缺点:横向刚度较差。
总评:实际中应用较少。
2019/9/18
22
3.2 框架结构设计
② 结构布置
B. 平面框架承重方案
c. 双向框架承重方案
布置:在房屋的两个
方向均布置承重主框
架,楼(屋)面板上
的荷载有两个方向梁
2019/9/18
3
3.1 框架结构概述
① 概念 框架结构是指由横梁和立柱作为主
要承重构件而组成的结构体系。其中,
梁和柱的连接节点全部或大部分为刚接。
2019/9/18
4
3.1 框架结构概述
2019/9/18
5
3.1 框架结构概述
2019/9/18
6
3.1 框架结构概述
2019/9/18
7
3.1 框架结构概述
2019/9/18
43
3.2 框架结构设计
③ 构件选型及截面尺寸确定
B. 截面尺寸估算
b. 框架梁
右图各项尺寸应满足的要
求详见教材第184页。
2019/9/18
44
3.2 框架结构设计
③ 构件选型及截面尺寸确定
B. 截面尺寸估算
c. 框架柱
多层建筑中,框架柱的截面尺寸可按下式估算:
多层框架结构部分转换设计
多层框架结构部分转换设计
摘要:随着社会经济的不断发展,为建筑业发展创造了机遇,建筑作为凝固的音乐,在艺术形式和使用功能上发生了较大的改变,为此建筑结构为了实现建筑的美,结构形式多样性也发生了较大的变化,各式各样的建筑不断出现,以多层、高层建筑为主。在多层建筑中,建筑立面造型的多样性使得多层框架结构中的大跨度、转换等越来越多,多层框架结构部分转换是重要的组成部分,文章重点对多层框架结构部分转换设计原则和方式进行了分析,以供参考。
关键词:多层;框架;结构;转换层;设计
1.工程简述
贵州省遵义市某地区博物馆,单体建筑面积为:9208 m2米,地上二层(地下两层)为半敞开式地下室,单体地上平面尺寸为59.4mx39.0m,层高分别为:4.2m、6.0m、6.0m、6.0m,结构设计使用年限为50年,建筑结构安全等级为二级。抗震设防烈度为6度(0.05g)设计地震分组为第一组,抗震设防类别为标准设防类(丙类),场地类别为Ⅱ类,特征周期为0.35s。单体建筑剖面示意如下图:
1.多层框架结构部分转换设计
2.1结构布置
在多层公共建筑中,建筑为了取得较大空间,满足建筑立面变化要求,导致部分竖向抗侧力构件不能连续贯通需通过设置转换梁进行转换,在此项
目中,建筑为满足其立面的变化要求,建筑采取阶梯式的收进,故而在结构方案
上采取了部分托柱转换的框架结构体系。规范对于转换柱、转换梁的要求较高。
因此,在结构方案中结合上下层关系综合考虑柱网,力求简单均衡,规则对称,
避免多次转换,导致传力路径复杂。为了传力路径直接,尽可能使转换梁的中心
第4章 多层框架结构
4.1.2
框架结构的分类
根据施工方法分类:现浇整体式、装配式和装配整体式。
现浇框架:全部在现场浇注,整体性好,抗震性能好。其缺 点是现场施工的工作量大,工期长,并需要大量的模板。
装配式框架:梁、柱、楼板均为预制,然后通过焊接拼装连 接成整体。现场施工速度快,但需要大量的运输和吊装工作。 这种结构整体性差,抗震性差,不宜在地震区应用。 装配整体式框架:梁、板、柱均为预制,在吊装就位后,先 焊接和绑扎节点区钢筋,通过现浇混凝土形成框架节点并使构 件连成整体。这种结构具有良好的整体性和抗震性,又可采用 预制构件,兼有现浇式框架和装配式框架的优点。缺点是现场 浇注混凝土的施工较为复杂。
1.反弯点法
作用于框架结构上的水平荷载主要是风荷载和地震 作用,荷载计算时一般均将其化为节点集中荷载。 因无节间荷载,梁、柱的弯矩图都是直线形,仅有 一个反弯点(弯矩为零的截面)。 只要能确定各柱的剪力和反弯点的位置,就可求得 各柱的弯矩,进而由节点平衡条件求得梁端弯矩及整个 框架的内力。 因此,框架结构在水平荷载作用下内力计算的主要 任务是:(1)确定各柱中反弯点的位置; (2)确定各柱的剪力。
4.5.2 内力换算 在框架梁、柱端部截面配筋计算时,应采用梁、 柱端部控制截面的内力,而不是轴线处的内力。
所以,必须先求出构件端部控制截面的内力。
4.5.3 内力组合
1. 组合目的
多层框架结构cad设计施工图纸
多层框架结构办公楼毕业设计(手算)
本科生 (设计)
独创性声明
本人郑重声明:所呈交的毕业设计是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外,设计中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在设计中作了明确的说明并表示了
谢意。
学生签名:
年月日
授权声明
本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业设计的规定,即:有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计的复印件和磁盘,允许毕业设计被查阅和借阅。本人授权许昌学院可以将毕业设计的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编设计。
本人设计中有原创性数据需要保密的部分为:无
学生签名:
年月日
指导教师签名:
年月日
摘要
本设计为某办公楼设计(二),采用现浇框架结构。在建筑设计完成之后进行结构设计。在建筑设计时先进行建筑方案设计,在建筑方案通过后进行建筑施工图的绘制。完成建筑施工图绘制之后,根据建筑施工图确定结构布置方案,在确定框架布局后,选取横向一榀框架作为代表进行计算,本设计以7轴线为代表进行计算。
在进行结构设计时,先对水平地震荷载和风荷载、竖向恒荷载和活荷载进行内力计算,水平地震荷载和风荷载的内力计算采用D值法计算,竖向的恒荷载和活荷载的内力计算采用分层法进行计算。在计算出各种内力之后,然后进行内力组合,内力组合时要考虑地震的作用,之后找出最不利的内力组合,选取最安全的结果计算配筋,设计时先算上部结构,再进行下部基础设计。最后进行施工图的绘制。
施工的绘制要依据混凝土制图规范和混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
平面外的 刚度很小, 可忽略
可以抵抗在本身平面内 的侧向力
➢ 计算图形的简化
简化计算方法或手算:高层建筑可以划分为若干平面结构
(1)总水平荷载在各片平面抗侧 力结构间的分配按刚度和变形分 配
(2)计算每片平面抗侧力结构分 到的水平作用下的内力和位移
二、计算简图 计算简图是由计算模型及其作用在其中的荷载共同构成的。框架结构
说明:底层柱不考虑y3修正
柱反弯点高度比:
y y0 y1 y2 y3
修正反弯点法——D值法
倒三角形荷载
<b>上下梁刚度变化时的反弯点 高度比修正值
y1
当 i1 i2 i3 i4 时,
令 1 (i1 i2 ) /(i3 i4 ) ,
由 1、K——表y1,取正值,
反弯点向上移
当 i1 i2 i3 i4 时,
令 1 (i3 ,i4 ) /(i1 i2 )
由 1 、K——表y1,取负值,
12ic h2
(1
h
)
c
12ic h2
D
1 2 3
c
1
h
1
i1
i2
i3
2 i4
c
1
h
M1 0
4(i1
i2
ic
ic
)
2(i1
i2
ic
ic
)
6(ic
ic
)
h
0
M2 0
4(i3
i4
ic
ic )
2(i3
i4
ic
ic )
6(ic
ic )
h
0
h
24ic
24ic ic
6(i1 i2 i3 i4 ) 24ic 24ib 24ic ib ic
例题:用分层法计算下图所示框架的弯矩图,括号内的
数字表示每根杆件的线刚度 i=EI/L
4.36 0.41 4.77
-13.13 8.77 -1.24 0.83
-4.77
1.59
13.13
→
4.38
-7.32 -3.16
←
7.32 -6.32
-1.0
← →
-2.48 0.42 -0.40
-1.23 -0.20
反弯点计算方法
<a> 标准反弯点高度比:y0(反弯点到柱下端距离与柱全
高的比值)
条件:同层高、同跨度、各层梁和柱线刚度不变,在水平 荷载作用下求得的反弯点高度比。
查表:根据不同荷载查不同表,由总层数n、该层在位置j、
梁柱线刚度比K——标准反弯点高度比 y0
P
P
wenku.baidu.com
P
P
y
hh h hh h
反弯点
均布荷载
反弯点向下移
当i1 i2 i3 i4 , 1 (i1 i2 ) /(i3 i4 )
反弯点下移, y1 0
当i1 i2 i3 i4 , 1 (i1 i2 ) /(i3 i4 )
反弯点上移, y1 0
第层,不考虑
y1的修正
说明:底层柱,不考虑y1修正
<c1>上下层高度变化时的反弯点高度比修正值 y2
3)计算各层梁上竖向荷载值和梁固端弯矩
4)计算和确定梁、柱分配系数和传递系数 开口框架的支座设为固定端与实际不符。为消除由此带来的误差, 除底层外,其它各层柱的线刚度均乘以 0.9,并取柱的弯矩传递系 数为1/3。
5)分层后,各开口框架的内力可由弯矩分配法计算。 最终弯矩取法为: 框架梁的最终弯矩即为各开口框架算得的弯矩; 框架柱的弯矩,由上下两相邻开口框架同一柱的弯矩叠加而得。 6)最后算得的各梁柱弯矩在节点处一般不平衡,但误差不大。 如有需要,可将节点不平衡弯矩再分配一次。
120KN
(4)
(4)
(1)
(1)
(1)
100KN
(4)
(4)
(1)
(1.5)
(1)
80KN
(5)
(5)
(1)
(1.5)
(1)
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。
(一)水平荷载下的近似计算——反弯点法
1基本假定:
P
楼板平面内刚度无限大
1)梁的线刚度比柱的线刚
度大得多时,即 ib / ic 3 可近似认为结点无转角
P
P
V1
V2
h 2)如不考虑轴向变 形的影响,由楼板 刚性假设,则同一
h 层的各结点水平位 移相等
h
同层柱端水平位移相同
EI ic h
侧移刚度d的物理意义是柱上下两端相对有单位侧移时柱 中产生的剪力。 柱的反弯点高度位于距柱底1/2处
框架结构的主梁截面高度
hb
(1 10
~
118)lb
ln 4 hb
且不宜大于1/4净跨;
h 4 且不小于400mm
b
截面宽度不宜小于1/4hb,
且不宜小于200mm。
2 梁的抗弯刚度
梁应考虑楼板的作用,当采用现浇楼盖时楼板可作为 框架的翼缘,按T形截面计算其惯性矩。 1)翼缘有效宽度为梁每侧6倍板厚,然后按T型或倒L型计 算惯性矩。 2)工程中为简化计算,可按下式计算梁的惯性矩:
因此:各层层间位移相等;各层梁、柱转角 相等。
柱侧移刚度D的确定 上部各层柱 基本假定
1)柱12以及与柱12相邻各端的转角均为
2)柱12以及与柱12上下相邻两柱的线刚度均为 ic
3
柱12的变形=
θ3
ic
h
侧移引起+结点转角引起
i1
2
θ2
ic
i3
1
θ1
ic
i2 i4
h
h
V
12ic h2
12ic h
矩形柱 抗震≥300mm
园形直径≥350mm
矩形截面长短边之比不宜超过3。 柱净高与截面长边之比宜大于4。高规要求剪跨比 M 2
Vh0
M
V H0 2
H0
2
Vh0 Vh0 2h0
近似取 H0 4 h
在初步设计时,柱截面尺寸可按轴压比确定。
∵轴压比为 N
fcAc
0.65 (一级) 0.75 (二级) 0.85 (三级) 1.0(四级或非抗震)
§4.3框架结构内力和侧移计算
力法、位移法、力矩分配法
一、框架在竖向荷载作用下的近似计算方法──分层法
1 基本假定: 1)框架在竖向荷载作用下,结点侧移忽略不计; 2)每层梁上的荷载对其他各层梁内力的影响忽略不计。
2 计算要点:
1)将框架分层,各层梁跨度和柱高与原结构相同,柱端假定为固结
2)计算梁、柱线刚度
注明:对于弹性计算内力较大的构件,截面配筋困难时,可 以考虑塑性重分布,大震不倒的要求主要靠构造措施保 证
二、荷载分配考虑位移协调条件
➢ 高层楼板平面内刚度很大,几乎不变形,同层各构件水平 位移相同,框架结构的各片框架的水平力可以按照抗侧刚 度分配,剪力墙结构中各片剪力墙的水平力大致按照等效 刚度分配
及位移的计算,但对平面布置比较规则,柱距及跨度相差不多的框架结构, 计算中可将空间框架简化为平面框架,在各榀框架中,选出一榀或几榀有 代表性的平面框架作为计算单元,每榀框架按其负荷面积 承担荷载。
计算软件: PK TAT SATWE SAP2000 ANSYS ETABS
在自身平面内的刚度很大
平面外刚度很小,可以忽略
ib
1 4
(i1
i2
i3
i4 )
与柱相连的梁平均线刚度
K为标准框架梁柱的刚度比; 值表示梁柱刚度比对柱侧移刚 度的影响。当K值无限大时,所得D值与d值相等;当K值较小 时, <1,D值小于d值,因此,称为柱侧移刚度修正系数.
影响柱端约束刚度的主要因素:
结构总层数、该层所在的位置 梁柱线刚度比 荷载形式 上层与下层梁刚度比 上、下层层高刚度比
令上层层高/本层层高=h上/h= 2 2>1——y2为正值,反弯点上移 2 <1——y2为负值,反弯点下移
说明:顶层柱不考虑y2修正
<c2>上下层高度变化时的反弯点高度比修正值y3
令下层层高/本层层高=h上/h= 3——y3 3 >1——y3为负值,反弯点下移 3<1——y3为正值,反弯点上移
§4框架结构设计
结构设计
构造要求 变形验算 截面设计 内力计算 荷载分析 计算模型 结构布置
内力与位移计算的一般原则
计算的基本假定:
一、高层建筑结构按照弹性方法计算,一般不考虑塑性变形 影响
➢ 非抗震设计:在竖向荷载和风荷载作用下,结构构件处 于弹性工作阶段
➢ 抗震设计:针对多遇地震作用,结构处于不裂的弹性阶 段
V lb
V rb
M lb
l
M
r b
(5)由梁的剪力,根据结点的平衡条件, 自上而下逐层叠加节点左右的两端剪力,即可得到
柱内轴力。
n
Nik
(V
l ib
V
r ib
)
i
习题:用反弯点法计算图所示的三层等跨框架(层高 为3.6m,跨度为5m)的剪力和弯矩,并绘出弯矩图,图 中括号中的数据为假定弹性模量为单位1时的梁柱线刚 度。
∴
Ac
N
fc
N (1.1 ~ 1.2)N v (一~三级) 轴力设计值 N (1.05 ~ 1.1)N v (四级或非抗震)
Nv ──框架在竖向荷载作用下的轴力估算值。 N v 柱支撑的楼板面积×楼层数×(12~14)×1.25
轴压比限值
§4.2计算单元及计算简图
一、计算单元 框架结构为空间结构,应取整体结构为计算单元,按空间框架进行内力
➢ 楼板平面外刚度不考虑,要满足楼板刚度无限大的计算假 定,楼面构造要保证楼板刚度无限大——现浇楼盖
✓ 一片框架或剪力墙在自身平面内刚度很大,可以抵抗在本 身平面内的侧向力;
✓ 而在平面外的刚度很小,可忽略,即垂直该平面的方向不 能抵抗侧向力
✓ ——整个结构可分不同方向的平面抗侧力结构,共同抵抗 结构承受的水平荷载
✓ 刚性楼板将各平面抗侧力结构连接在一起共同承受水平荷 载
§4.1框架结构布置
一、 结构布置 柱网布置和框架梁布置 1 柱网布置
柱网尺寸不宜大于10mx10m 抗震设防时不宜考虑单跨框架
2 框架梁布置
双向承重:由于高层建筑纵横两个方向都承受较大水平力, 因此,在纵横两个方向都应按框架设计。
二、 框架梁、柱截面尺寸估算 1 框架梁截面尺寸估算
的计算模型是由梁柱的截面几何轴线确定的,框架柱在其顶面按固结考虑。
1当上下柱截面发生改变时,取截面小的形心线进行分析
2当框架梁的坡度 i 1/ 8 时,可近似按水平梁计算
3当梁跨度相差小于10%时, 可近似按等跨计算
4框架梁为有加腋的变截面梁时, 如Iend/Imid<4或hend/hmid < 1.6时, 可不考虑加腋的 影响。 Iend 和hend为加腋最高截面 的惯性矩和梁高 Imid 和hmid为跨中等截面的 惯性矩和梁高
楼板类型 现浇楼板 装配整体式楼板 装配式楼板
边框架梁 I=1.5I0 I=1.2I0 I=I0
中间框架梁 I=2.0I0 I=1.5I0 I=I0
I0── 梁矩形部分的惯性矩。
3 框架柱截面尺寸估算
框架柱宜采用正方形或接近正方形的矩形,两个主轴方向的刚度相
差不宜过多。
框架柱的截面边长
非抗震≥250mm
反弯点在距底端2/3h处。
反弯点法的计算步骤:(梁柱线刚度之比值大于3)
(1)计算各柱侧移刚度、把该层总剪力分配到每个柱。
(2)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:上下端弯矩相等
底层柱: 上端弯矩 下端弯矩
(3)根据结点平衡计 算梁端弯矩
(4)由梁两端的弯矩,以梁为隔离体根据梁的 平衡条件,可求出梁的剪力。
(二)水平荷载作用下的改进反弯点法——D值法
(梁柱线刚度比较小)
梁柱线刚度之比值小于3
柱的反弯点高度随梁柱线 刚度比、该柱所在楼层位 置、上下层梁线刚度比、 上下层层高不同而不同
D 12ic
h2
——侧移刚度影响系数
水平荷载作用下的改进反弯点法——D值法
假定: 1、上下层高相等 2、各跨相等 3、各层梁柱的线刚度不改变
-3.32 0.72 -0.54
→
-1.66
0.23
←
1.43 -0.77
0.77
15.05 -1.43 -13.62
-0.48
-0.26
二、 水平荷载下的近似计算
➢ 水平荷载:风荷载、地震作用
框架弯矩图是直线分布的 每根柱都有一个零弯矩点,称为反弯点 求内力的关键: 1反弯点的位置
2柱的剪力
VP
Vp
d1 d2 ....
di
Vi
di di
VP
uiVP
ui为剪力分配系数; di为第j层第i根柱的侧移刚度,
di 为第j层各柱侧移刚度的总和;
Vp为第j层的层剪力,即第j层以上所有本层荷载总和; Vi为第j层第i根柱的剪力。
梁的弯矩根 据结点平衡
梁的弯矩刚度 分配
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
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。
优点: 1、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。 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。