多层框架结构毕业设计指导.

多层框架结构毕业设计指导山东建筑大学土木工程学院王欣（副教授国家一级注册结构工程师）E-mail：[e-mail]手机：133351259894、计算单元及计算简图的选取选择具有代表性的一榀框架作为即将进行计算的框架，选取该框架两侧各1/2开间的范围作为计算单元（图）。计算简图：柱取轴线或中心线；梁的跨度－即柱中心间的距离。层高：底层――对于现浇楼板取基础顶面到二层楼板顶面之间的距离；其他层――取层高。横向框架－－选有代表性的一榀；纵向排架－－分别计算则上图中的横向与纵向框架的计算简图为：5.荷载统计包括：①恒载——楼屋面（含梁）的恒荷载（根据建筑设计说明里选用的建筑做法，查《荷载规范》确定面层重量）、柱或墙体的恒荷载；②楼屋面的活荷载（按设计任务书取用）；③风荷载（按设计任务书提出的地点、风压以及《荷载规范》计算）。民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数6．对初步选定的框架梁、柱截面尺寸进行验算1)梁：根据作用在梁上的荷载，计算M、V。斜截面：V≤0.25βcfcbh0；受弯：M≤α1fcbx(h0-x/2)，x＝ξbh0。2)柱：对于内柱：按轴压构件来验算，按负荷面积估算其承担的荷载设计值。用公式N≤0.9φ(fcA+f'yA's)来计算A's，要求As/bh00.025。对于外柱：应考虑到弯矩的影响。风荷载引起的每根柱上的弯矩标准值（粗略计算）：M＝∑Pw（h/2）/n，n为一榀框架柱总数外柱轴向力标准值，按负荷面积估算。计算出设计值，分项系数：活载起控制作用时，恒载――1.2，活载――1.4；恒载起控制作用时，恒载――1.35，活载――1.4*0.7；并适当加大轴向力值，乘以1.2的系数。按对称配筋验算底层柱和顶层柱。7.计算梁柱线刚度：i＝EI/l在框架结构中，现浇层的楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，在计算梁截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩），对中框架梁取I=2.0I0除底层柱外，其它各层柱的线刚度均乘以0.9。I0I0二、框架内力计算、内力组合和梁柱配筋计算竖向荷载作用下，采用分层法计算框架内力；水平荷载作用下，采用修正的反弯点法（D值法）计算框架内力。竖向荷载作用下的分层法1基本假定在竖向荷载下，多层多跨框架的侧移忽略不计；作用在本层粱上的竖向荷载只对本层粱和与本层粱相连的柱有影响，而对其他各层粱和柱的影响忽略不计。12.3框架结构内力及水平位移的近似计算2分层法的计算简图将每层柱的上下端支座简化为固定端。则框架在竖向荷载下的计算简图可简化为：3用分层法计算简图所得内力计算结果的误差分析•误差分析•误差调整措施：⑴除底层柱外，其它各层柱的线刚度均乘以0.9；⑵除底层柱外，其它各层柱的弯矩传递系数均取1/3。4分层法计算结果的处理：⑴分层计算所得的梁端弯矩即为框架梁的最后弯矩；⑵框架柱端弯矩应由相邻两个开口刚架所得的同位置柱端弯矩叠加而得。⑶最后框架节点弯矩不平衡时，可对该结点不平衡弯矩进行一次分配，但不传递。5分层法计算步骤：⑴画出框架计算简图（标准荷载、轴线尺寸、节点编号）；⑵按规定计算梁、柱的线刚度及相对线刚度；⑶除底层柱外，其他各层柱的线刚度应乘以系数0.9；(4)计算各节点处的弯矩分配系数，用弯矩分配法从上至下分层计算各个计算单元的杆端弯矩；(5)叠加有关杆端弯矩，得出最后弯矩图；(6)按静力平衡条件求出框架的其他内力（轴力及剪力图）。水平荷载作用下的反弯点法1节点作用水平集中力时框架的受力特点：各杆件的弯矩图都是直线；各杆件上的弯矩均有一个零弯矩点——反弯点。2反弯点法的要点⑴基本假定①在进行各柱剪力分配时，认为梁与柱的线刚度之比为无限大；①柱的反弯点高度：认为除底层柱以外，其余各层柱的反弯点均在柱的中点。底层柱在距支座2/3层高处。③梁的弯矩可由节点平衡条件求出。3同层各柱剪力Vji的求法取j层反弯点以上部分为隔离体,由力的平衡得：njiijFVnjijkjnjkjjVVVVV1由结力知：j212uhiVjjkjk△212hi－－两端固定柱的抗侧移刚度。侧向刚度的物理意义可得，j层各柱顶的位移为：将此式代入上式，j楼层中任意柱k在层间剪力Vj中分配到的剪力Vjk为：jujjjk2j12Vuih△jmkjkjkjkViiV1j212uhiVjjkjk△•（1）柱端弯矩：各柱反弯点处剪力求得后，剪力乘以反弯点距柱上端、下端截面的距离，便可求得柱上下截面弯矩，即底层柱其它层4框架梁柱弯矩计算3111hVMktkc32111hVMkbkc211jjkbkctkchVMM•（2）梁端弯矩：可由节点平衡求得：反弯点法的适用条件：框架节点梁柱线刚度之比≥3时。()lllubbcclrbbiMMMii)(lcucrblbrbrbMMiiiM节点右侧的梁端弯矩节点右侧的梁的线刚度节点左侧的梁的线刚度节点左侧的梁端弯矩节点上下端柱弯矩(3)梁端剪力根据梁的平衡条件求出.lMMVVrblbrvlb)((4)柱的轴力结点左右梁端剪力之和求出:niriblibikVVN)(反弯点法的适用条件：框架节点梁柱线刚度之比≥3时。水平荷载下的D值法1D值法的引入：当梁柱的线刚度之比不满足≥3时，反弯点法的梁柱线刚度比为无穷大的假设，将引起较大的计算误差，以至于工程设计结果不能接受。故引入改进反弯点法（又称为D值法）。计算误差表现在：⑴柱的侧向刚度按两端固定柱计算不准确，不能将梁视为柱的不动铰支座；⑵柱的反弯点位置将受到与之相关的上下梁、上下层的影响，不能简单认为在柱的中央。修正柱的侧移刚度，将212hi*α记作D修正反弯点高度liiiMBAAB624ABMAB21266lililiVBAliiiMABBA6242改进后的柱侧移刚度D当梁柱的线刚度比无穷大时，α=1.0。212jchi*αD=柱的侧移刚度修正系数，反映梁柱线刚度比对侧移刚度的影响，计算见下表。3修正后的柱反弯点高度•柱的反弯点位置：取决于该柱上下两端转角的比值。反弯点偏向转角较大的一端。•影响柱两端转角的主要因素：梁柱线刚度比；柱与上下梁的线刚度比；上层层高的变化；下层层高的变化等。修正后的反弯点高度按下式计算：yh=(y0+y1+y2+y3)hy－反弯点高度比；y0－标准反弯点高度比，由附表7-1、7-2查得；y1－上下横梁线刚度不同对反弯点高度的修正系数；y2y3－上层、下层层高变化对反弯点高度的修正系数。D值法的计算步骤和计算内容与反弯点法相同。框架结构侧移计算及限制1侧移的近似计算用层间位移与层间剪力的关系可得：j层的层间位移为：ju框架顶端总水平位移u为：m1kjkjjVDu△n1jjuu△层数剪切型变形弯曲型变形主要由梁柱的弯曲变形造成的类似于悬臂柱的剪切变形主要由柱的轴向变形造成的类似于悬臂柱的弯曲变形多层框架以剪切型变形为主应满足规范要求：huhujjHuHu注：对多层框架当（1）式满足时，（2）式一般均能满足《规范》要求，可不必验算。（1）（2）过大可能导致填充构件的开裂