建筑結(jié)構(gòu)——多層框架結(jié)構(gòu)習(xí)題-文庫吧
2025-07-26 18:40 本頁面
【正文】 因而很適合于多層工業(yè)廠房以及民用建筑中的多、高層辦公樓、旅館、醫(yī)院、學(xué)校、商店和住宅等建筑。其缺點(diǎn)是：框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下則表現(xiàn)出剛度小、水平位移大的特點(diǎn)，故亦稱柔性結(jié)構(gòu)。由于它的構(gòu)件截面小，抗震性能較差，所以高度受限制，非地震區(qū)最大高度為60m，地震區(qū)為7度設(shè)防為55m。房屋結(jié)構(gòu)布置是否合理，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性影響很大。因此，需根據(jù)房屋的高度、荷載情況及建筑的使用要求和造型要求，確定一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)布置方案。 （1）盡可能減少開間、進(jìn)深的類型；柱網(wǎng)應(yīng)規(guī)則、整齊、間距合理，傳力明確； （2）房屋平面宜盡可能規(guī)整、均勻?qū)ΨQ，體型力求簡(jiǎn)單，以使結(jié)構(gòu)受力合理； （3）提高結(jié)構(gòu)總體剛度，減小位移。房屋高寬比不宜過大，一般不超過5；（4）應(yīng)考慮地基不均勻沉降、溫度變化和混凝土收縮等影響。（1）橫向框架承重橫向布置框架承重梁，樓面豎向荷載由橫向梁傳至柱而在縱向布置連系梁。由于橫向框架往往跨數(shù)較少，主梁沿橫向布置有利于提高建筑物的橫向剛抗側(cè)剛度，對(duì)抗震有利。而縱向框架往往僅按構(gòu)造要求布置較小的連系梁，這也有利于房屋室內(nèi)的采光和通風(fēng)。（2）縱向框架承重在縱向布置承重梁，在橫向布置連系梁。當(dāng)為大開間柱網(wǎng)時(shí)，可考慮采用此種方案。橫向剛度差，對(duì)抗震不利。布置時(shí)，橫向連系梁必須與柱子剛接，且截面不能太小，以保證房屋的橫向剛度。對(duì)抗震不利，地震區(qū)不宜采用。（3）縱橫向框架承重該方案兩個(gè)方向的梁均要承擔(dān)樓板的荷傳來的豎向荷載，梁的截面均較大，房屋的雙向剛度較大。故下列情況下宜采用：①當(dāng)房屋的尺寸接近于方形；②兩個(gè)方向柱列數(shù)接近時(shí)。此時(shí)，樓蓋采用雙向板。此外，對(duì)抗震設(shè)防有要求的房屋，宜采用此種方案。因?yàn)檠胤课輧蓚€(gè)方向的地震作用大體相等，要求房屋在兩個(gè)方向都要具有較大的抗側(cè)剛度和抗震承載力。（1）梁的截面尺寸①梁的截面高度h現(xiàn)澆整體式： 裝配式： ②梁的截面寬度，且宜（2）柱的截面尺寸柱截面尺寸的確定方法，一般是根據(jù)柱的軸向力設(shè)計(jì)估算，建議： 一般要求柱截面高度不小于400mm，截面寬度不小于300mm。N—軸向力設(shè)計(jì)值，一般民用建筑豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取14~15，初步估算柱截面面積。無論電算還是手算，利用結(jié)構(gòu)和荷載的對(duì)稱性確定的計(jì)算簡(jiǎn)圖，可使計(jì)算工作量大為減少。因此，在確定計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，應(yīng)充分利用結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。由結(jié)構(gòu)力學(xué)知，對(duì)稱結(jié)構(gòu)在對(duì)稱荷載作用下，可簡(jiǎn)化為半邊結(jié)構(gòu)：（1）正對(duì)稱荷載作用下：①奇數(shù)跨時(shí)：由于結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力和變形均勻?qū)ΨQ，位于對(duì)稱軸截面上的梁跨中截面的剪力只能為零，但有彎矩和垂直撓度（位移）發(fā)生，故可簡(jiǎn)化為如圖所示的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖121所示。在對(duì)稱軸上的梁截面設(shè)置定向支座，可上下滑動(dòng)，無支座反力（剪力為零），但能承受彎矩。 圖121 偶數(shù)跨時(shí)半邊結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖 122 奇數(shù)跨時(shí)半邊結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 此時(shí)，中間跨的線剛度或相對(duì)線剛度為原來的2倍，因?yàn)榭缍茸優(yōu)樵瓉淼?/2。 ②偶數(shù)跨時(shí)：由于結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力和變形均對(duì)稱，對(duì)稱截面處不發(fā)生任何轉(zhuǎn)和位移，對(duì)稱截面處相當(dāng)于固定支座（中間跨度的線剛度同原來），計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖122所示。（2）反對(duì)稱荷載作用下：其內(nèi)力和變形具有反對(duì)稱的性質(zhì)，對(duì)稱軸上梁截面不可能出現(xiàn)彎矩和垂直撓度（位移）故可簡(jiǎn)化為如圖123所示的計(jì)算簡(jiǎn)圖。圖123 反對(duì)稱荷載作用下半邊結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化有電算和手算方法，目前多采用電算方法。電算利用結(jié)構(gòu)矩陣位移法編程，然后根據(jù)框架的計(jì)算簡(jiǎn)圖，將框架的幾何尺寸、荷載、約束參數(shù)輸入，則框架的內(nèi)力、側(cè)移、配筋都可輸出，非常方便，各設(shè)計(jì)部門目前都采用電算方法。手算時(shí)引入一些基本假定，采用近似計(jì)算方法。由于各種計(jì)算方法的計(jì)算假定不同，計(jì)算結(jié)果精確度也有所差異，但一般滿足設(shè)計(jì)所要求的精度。對(duì)初學(xué)者來說，利用手算，掌握計(jì)算基本原理和結(jié)構(gòu)受力特征是極為重要的。多層框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力近似計(jì)算方法有：彎矩分配法、分層法、迭代法等。它們由于假定的條件不同，計(jì)算精度也不一樣，但基本都能滿足設(shè)計(jì)精確度的要求。彎矩二次分配法是對(duì)彎矩分配法的進(jìn)一步簡(jiǎn)化。計(jì)算假定：（1）忽略豎向荷載作用下框架節(jié)點(diǎn)側(cè)移；（2）某一節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩只對(duì)與該節(jié)點(diǎn)相交的各桿件的遠(yuǎn)端有影響，而對(duì)其余各桿件的影響忽略不計(jì)。適用于層數(shù)較少的恒荷載情況下。計(jì)算時(shí)，先對(duì)各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行第一次分配，并向遠(yuǎn)端傳遞（傳遞系數(shù)為），再將因傳遞彎矩產(chǎn)生新的不平衡彎矩進(jìn)行第二次分配，整個(gè)彎矩分配和傳遞過程即告結(jié)束。三大要素為：彎矩分配系數(shù)；因端彎矩；傳遞系數(shù)。1（1）轉(zhuǎn)動(dòng)剛度：使近端轉(zhuǎn)動(dòng)單位轉(zhuǎn)角時(shí)所需施加的力矩，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，是表示桿端抵抗轉(zhuǎn)動(dòng)能力的物理量；（2）確定方法：與桿件的線剛度和兩端支座的支承條件有關(guān)，結(jié)構(gòu)力學(xué)中給出：①兩端為固定端時(shí)：②一端固定，一端滑動(dòng)時(shí)：③一端固定，一端鉸支桿時(shí)：1作用于某節(jié)點(diǎn)的力矩，將按匯交于該節(jié)點(diǎn)各桿的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的比例分配給各桿端（近端），用來表示。即： 1（1）兩端固定為：1/2；（2）一端固定，一端鉸支為0；（3）一端固定，一端滑動(dòng)：1。1將多層框架要分解成若干個(gè)彼此互不關(guān)連的、且柱端為固端的簡(jiǎn)單剛架來近似計(jì)算（劃整為零）豎向荷載作用下的框架內(nèi)力的方法。（1）基本假定：在豎向荷載作用下的多層框架，用力學(xué)精確解法結(jié)果表明，不僅框架節(jié)點(diǎn)的側(cè)移值很小，而且每層橫梁上的荷載對(duì)上下各層的影響也很小。為進(jìn)一步簡(jiǎn)化，可假定：①在豎向荷載作用下，節(jié)點(diǎn)的側(cè)移可以忽略；②每層橫梁上的荷載對(duì)其他層橫梁的內(nèi)力影響很小，也可以忽略。（2）適用范圍：適用于節(jié)點(diǎn)梁柱線剛度比大于或等于3，結(jié)構(gòu)與豎向荷載沿高度分布比較均勻的多層、高層框架的內(nèi)力計(jì)算。1由于實(shí)際的框架柱，除底層基礎(chǔ)處為固定外，其余各柱端因有節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角，實(shí)際為彈性約束。所以，在分層計(jì)算時(shí)，須做如下調(diào)整：（1）將上層各柱（底層除外）的線剛度
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