多層和高層框架結(jié)構(gòu)設計-豎向荷載作用ppt課件

1、n2.豎向活載最不利布置豎向活載最不利布置高規(guī)高規(guī)允許當樓面活荷載不大于允許當樓面活荷載不大于4kNm2計時，可不考慮樓面活荷載不利布置計時，可不考慮樓面活荷載不利布置引起的梁彎炬的增大，對多層建筑結(jié)構(gòu)則引起的梁彎炬的增大，對多層建筑結(jié)構(gòu)則應考慮活荷載的最不利布置影響。應考慮活荷載的最不利布置影響。豎向荷載下的內(nèi)力計算豎向荷載下的內(nèi)力計算n2.豎向活載最不利布置豎向活載最不利布置（1 1逐跨布置法逐跨布置法 恒載一次布置，樓屋面活載逐跨單獨作用在各跨上，分別算出內(nèi)力，再對各控制截面組合其可能出現(xiàn)的最大內(nèi)力。計算繁瑣，不適合手算。恒載一次布置恒載一次布置活載分跨布置活載分跨布置（2最不利荷載布置

2、法最不利荷載布置法 恒載一次布置，樓屋面活載根據(jù)影響線，直接確定產(chǎn)生某一指定截面最不利內(nèi)力的活載布置。此法用手算方法進行計算很困難。最不利荷載的布置最不利荷載的布置（3分層布置法或分跨布置法分層布置法或分跨布置法 恒載一次布置，為簡化計算，當活載與恒載的比值不大于3時，可近似將活載一層或一跨做一次布置，分別進行計算，然后進行最不利內(nèi)力組合。qqqqqq分層布置法分層布置法分跨布置法分跨布置法（4滿布荷載法滿布荷載法 當活載與恒載的比值不大于1時，可不考慮活載的最不利布置，把活載同時作用于所有的框架上，這樣求得的支座處的內(nèi)力可直接進行內(nèi)力組合。但求得的梁跨中彎矩應乘以1.11.2的系數(shù)予以增大。

3、2022-1-166 在豎向荷載作用下，多、高層框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)在豎向荷載作用下，多、高層框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可用力法、位移法等結(jié)構(gòu)力學方法計算。工程力可用力法、位移法等結(jié)構(gòu)力學方法計算。工程設計中，如采用手算，可使用分層法、迭代法、設計中，如采用手算，可使用分層法、迭代法、彎矩二次分配法及系數(shù)法等近似方法進行計算。彎矩二次分配法及系數(shù)法等近似方法進行計算。n3.豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法n3.豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法（1分層法分層法應當指出，上述假定中所指的內(nèi)力不包應當指出，上述假定中所指的內(nèi)力不包括柱軸力，因為某層梁上的荷載對下部括柱軸力

4、，因為某層梁上的荷載對下部各層柱的軸力均有較大影響，不能忽略。各層柱的軸力均有較大影響，不能忽略。2022-1-16豎向荷載作用下分層計算示意圖豎向荷載作用下分層計算示意圖+剛度系數(shù)：剛度系數(shù)：傳遞系數(shù)：傳遞系數(shù)：2022-1-163.豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法分層法分層法 計算要點計算要點 (1) 將多層框架沿高度分成若干單層無側(cè)移將多層框架沿高度分成若干單層無側(cè)移的敞口框架，每個敞口框架包括本層梁和的敞口框架，每個敞口框架包括本層梁和與之相連的上、下層柱。梁上作用的荷載、與之相連的上、下層柱。梁上作用的荷載、各層柱高及梁跨度均與原結(jié)構(gòu)相同，構(gòu)件各層柱高及梁跨度

5、均與原結(jié)構(gòu)相同，構(gòu)件剛度可采用彈性剛度。剛度可采用彈性剛度。2022-1-163.豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法分層法分層法 計算要點計算要點 (2) 除底層柱的下端外，其他各柱的除底層柱的下端外，其他各柱的柱端應為彈性約束。為便于計算，均柱端應為彈性約束。為便于計算，均將其處理為固定端。這樣將使柱的彎將其處理為固定端。這樣將使柱的彎曲變形有所減小，為消除這種影響，曲變形有所減小，為消除這種影響，可把除底層柱以外的其它各層柱的線可把除底層柱以外的其它各層柱的線剛度乘以修正系數(shù)剛度乘以修正系數(shù)0.9。 線剛度修正線剛度修正2022-1-163.豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方

6、法豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法分層法分層法 計算要點計算要點 (3) 如用彎矩分配法計算各敞口框架如用彎矩分配法計算各敞口框架的桿端彎矩，在計算每個節(jié)點周圍各的桿端彎矩，在計算每個節(jié)點周圍各桿件的彎矩分配系數(shù)時，應采用修正桿件的彎矩分配系數(shù)時，應采用修正后的柱線剛度計算；并且底層柱和各后的柱線剛度計算；并且底層柱和各層梁的傳遞系數(shù)均取層梁的傳遞系數(shù)均取1/2，其它各層柱，其它各層柱的傳遞系數(shù)改用的傳遞系數(shù)改用1/3。傳遞系數(shù)修正傳遞系數(shù)修正2022-1-163.豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法分層法分層法 計算要點計算要點 (4) 用無側(cè)移框架的計算方法如彎用無側(cè)移框架

7、的計算方法如彎矩分配法計算各敞口框架的桿端彎矩分配法計算各敞口框架的桿端彎矩，由此所得的梁端彎矩即為其最后矩，由此所得的梁端彎矩即為其最后的彎矩值；因每一柱屬于上、下兩層，的彎矩值；因每一柱屬于上、下兩層，所以每一柱端的最終彎矩值需將上、所以每一柱端的最終彎矩值需將上、下層計算所得的彎矩值相加。下層計算所得的彎矩值相加。2022-1-163.豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法分層法分層法 計算要點計算要點 (5) 在上、下層柱端彎矩值相加后，在上、下層柱端彎矩值相加后，將引起新的節(jié)點不平衡彎矩，如欲進將引起新的節(jié)點不平衡彎矩，如欲進一步修正，可對這些不平衡彎矩在本一步修正

8、，可對這些不平衡彎矩在本節(jié)點再作一次分配，但不再傳遞。節(jié)點再作一次分配，但不再傳遞。2022-1-163.豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法分層法分層法 計算要點計算要點 (6) 在桿端彎矩求出后，可由靜力平在桿端彎矩求出后，可由靜力平衡條件計算梁端剪力及梁跨中彎矩；衡條件計算梁端剪力及梁跨中彎矩；逐層疊加柱上的豎向荷載包括節(jié)點逐層疊加柱上的豎向荷載包括節(jié)點集中力、柱自重等和與之相連的梁集中力、柱自重等和與之相連的梁端剪力，即得柱的軸力。端剪力，即得柱的軸力。2022-1-163.豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法分層法分層法 計算步驟計算步驟畫出分

9、層框架計算簡圖；畫出分層框架計算簡圖；計算框架梁柱線剛度，注意折減系數(shù)計算框架梁柱線剛度，注意折減系數(shù);計算各分層框架梁、柱端彎矩；計算各分層框架梁、柱端彎矩；確定梁、柱端最終彎矩；確定梁、柱端最終彎矩；計算梁跨中彎矩和剪力以及柱的剪力及計算梁跨中彎矩和剪力以及柱的剪力及軸力。軸力。2022-1-16計算例題計算例題3.8 kN/m3.4 kN/m2.8 kN/m右圖括號中為梁、右圖括號中為梁、柱線剛度的相對值柱線剛度的相對值3600440075005600(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.7

10、7)2022-1-16注：內(nèi)力及位移正負號規(guī)定注：內(nèi)力及位移正負號規(guī)定 本章中，桿端彎矩以順時針為正，本章中，桿端彎矩以順時針為正，剪力以使隔離體產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動趨勢為剪力以使隔離體產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動趨勢為正，軸力以受壓為正；桿端轉(zhuǎn)角以順時正，軸力以受壓為正；桿端轉(zhuǎn)角以順時針為正，側(cè)移或相對側(cè)移以向右為正。針為正，側(cè)移或相對側(cè)移以向右為正。2022-1-16VMVNMN內(nèi)力符號規(guī)定內(nèi)力符號規(guī)定位移符號規(guī)定位移符號規(guī)定2022-1-16F頂層計算簡圖頂層計算簡圖(0.94.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.94.21)(0.91.79)3.8

11、kN/m3.4 kN/m底層計算簡圖底層計算簡圖(7.63)(10.21)(0.94.21)(0.91.79)DEGHI2.8 kN/m(0.94.21)2022-1-16計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)節(jié)點節(jié)點 G：GH7.630.6687.630.9 4.21(7.63)(10.21)(0.94.21)(0.91.79)DEGHI(0.94.21)FGD0.9 4.210.3327.630.9 4.21節(jié)點節(jié)點 H：HG7.630.3537.630.9 4.21 10.21HE0.9 4.210.1757.630.9 4.21 10.21HI10.210.4727.630.9 4.

12、21 10.21節(jié)點節(jié)點 I：IH10.210.86410.21 0.9 1.79IF0.9 1.790.13610.210.9 1.792022-1-16計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)節(jié)點節(jié)點 D：DG0.9 4.210.1860.9 4.21 9.537.11DE9.530.4660.9 4.21 9.537.11(0.94.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.94.21)(0.91.79)DA7.110.3480.9 4.21 9.537.112022-1-16計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)節(jié)點節(jié)點 E：ED9.

13、530.3089.530.9 4.21 12.774.84EH0.9 4.210.1239.530.9 4.21 12.774.84(0.94.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.94.21)(0.91.79)EF12.770.4139.530.9 4.21 12.774.84EB4.840.1569.530.9 4.21 12.774.842022-1-16計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)節(jié)點節(jié)點 F：FI0.9 1.790.0890.9 1.79 12.773.64FE12.770.7090.9 1.79 12.773.64(

14、0.94.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.94.21)(0.91.79)FC3.640.2020.9 1.79 12.773.642022-1-16計算桿件固端彎矩：頂層計算桿件固端彎矩：頂層2FGH2.8 7.5kN m13.13kN m12M 2FJK12qlM qJKFJKMFKJMl2FKJ12qlM2FHG2.8 7.5kN m13.13kN m12M2FHI2.8 5.6kN m7.32 kN m12M 2FIH2.8 5.6kN m7.32 kN m12MDEGHIF2.8 kN/m750056002022-1-16計算

15、桿件固端彎矩：底層計算桿件固端彎矩：底層2FDE3.8 7.5kN m17.81kN m12M 2FED3.8 7.5kN m17.81kN m12M2FEF3.4 5.6kN m8.89 kN m12M 2FFE3.4 5.6kN m8.89 kN m12M75005600ABCDEFGHI3.8 kN/m3.4 kN/m2022-1-1629DEGHIF0.332 0.668下柱下柱右梁右梁0.864 0.1360.353 0.175 0.472左梁左梁下柱下柱右梁右梁下柱下柱左梁左梁計算各節(jié)點彎矩：頂計算各節(jié)點彎矩：頂層層-13.1313.13-7.327.328.774.36-1.00

16、-6.324.38-3.16-1.23-2.49-3.32-1.250.410.844.77-4.771.59-1.661.430.230.77-0.77-0.260.420.72-0.20-0.40-0.54-1.4315.05-13.62-0.482022-1-1630計算各節(jié)點彎矩：底計算各節(jié)點彎矩：底層層0.186 0.348 0.466下柱下柱右梁右梁上柱上柱0.308 0.123 0.156 0.413上柱上柱右梁右梁左梁左梁下柱下柱0.709 0.202 0.089下柱下柱上柱上柱左梁左梁-17.8117.81-8.898.896.203.31-3.158.30-0.79-6.3

17、04.15-1.22-3.06-1.55-4.10-1.53-2.050.530.290.716.733.60-10.330.360.191.450.73-0.601.99-0.13-0.3418.92-0.17-0.46-1.35-1.72-15.85-0.863.37ABCDEFGHI-0.70-1.800.41-1.39-0.20-0.451.202022-1-1631ABCEFGHI6.733.374.7715.050.7710.3318.9215.851.9913.621.720.860.701.395.975.191.831.880.870.86D彎彎矩矩圖圖qJKJKMKJM0l

18、lVrV梁端剪力的計算梁端剪力的計算qJJKMxMxlVxV梁跨中彎矩的計算梁跨中彎矩的計算uNlNlVrV柱軸力的計算柱軸力的計算JKKJMJKMuVlV0h柱剪力的計算柱剪力的計算2022-1-163.豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法彎矩二次分配法彎矩二次分配法基本假定基本假定 (1) 不考慮框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移對其內(nèi)力不考慮框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移對其內(nèi)力的影響；的影響； (2) 每層梁上的荷載僅對本層梁及其每層梁上的荷載僅對本層梁及其上、下柱的上、下柱的 內(nèi)力產(chǎn)生影響，對內(nèi)力產(chǎn)生影響，對其它各層梁、柱內(nèi)力的影其它各層梁、柱內(nèi)力的影 響可響可忽略不計。忽略不計。 上述假定中所指的

19、內(nèi)力同樣不包上述假定中所指的內(nèi)力同樣不包括柱軸力。括柱軸力。2022-1-163.豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法彎矩二次分配法彎矩二次分配法 計算步驟計算步驟 (1) 計算各節(jié)點彎矩分配系數(shù)；計算各節(jié)點彎矩分配系數(shù)； (2) 計算框架梁的固端彎矩；計算框架梁的固端彎矩； (3) 計算各節(jié)點不平衡彎矩，并對所計算各節(jié)點不平衡彎矩，并對所有節(jié)點的不有節(jié)點的不 平衡彎矩同時進行第平衡彎矩同時進行第一次分配其間不進行一次分配其間不進行 彎矩傳遞彎矩傳遞)；2022-1-163.豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法豎向荷載作用下的內(nèi)力計算方法彎矩二次分配法彎矩二次分配法 計算步驟計算步

20、驟(4)將所有桿端的分配彎矩同時向?qū)⑺袟U端的分配彎矩同時向其遠端傳遞對于剛接其遠端傳遞對于剛接框架，傳遞框架，傳遞系數(shù)均取系數(shù)均取1/2）;(5)將各節(jié)點因傳遞彎矩而產(chǎn)生的將各節(jié)點因傳遞彎矩而產(chǎn)生的新的不平衡彎矩進行第新的不平衡彎矩進行第二次分配，二次分配，使各節(jié)點處于平衡狀態(tài)使各節(jié)點處于平衡狀態(tài); (6) 將各桿端的固端彎矩、分配彎矩將各桿端的固端彎矩、分配彎矩和傳遞彎矩疊加，即和傳遞彎矩疊加，即得各桿端彎得各桿端彎矩。矩。2022-1-16計算例題計算例題3.8 kN/m3.4 kN/m2.8 kN/m右圖括號中為梁、右圖括號中為梁、柱線剛度的相對值柱線剛度的相對值36004400750

21、05600(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022-1-16計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)節(jié)點節(jié)點 G：GH7.630.6447.634.21GD4.210.3567.634.21節(jié)點節(jié)點 I：IH10.210.85110.21 1.79IF1.790.14910.21 1.79(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2022-1-16節(jié)點節(jié)點 H：(4.21)(7.11)(

22、7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)HG7.630.3467.634.21 10.21HE4.210.1917.634.21 10.21HI10.210.4637.634.21 10.212022-1-16節(jié)點節(jié)點 D：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)DG4.210.2024.21 9.537.11DE9.530.4574.21 9.537.11DA7.110.3414.21 9.537.112022-1-

23、16節(jié)點節(jié)點 E：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)ED9.530.3049.534.21 12.774.84EH4.210.1349.534.21 12.774.84EF12.770.4079.534.21 12.774.84EB4.840.1559.534.21 12.774.842022-1-16節(jié)點節(jié)點 F：(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)FI1.790.0981.79 12.773.64FE12.770.7021.79 12.773.64FC3.640.2001.79 12.773.642022-1-16計算框架梁固端彎矩計算框架梁固端彎矩2FGH2.8 7.5kN m13.13kN m12M 2FHG2.8 7.5kN m13.13kN m12M2FHI2.8 5.6kN m7.32 kN m12M 2FIH2.8 5.6kN m7.32 kN m12M3.8 kN/m3.4 kN/m2.8 kN/m75005600ABCDEFGHI2022-1-162FDE3.8 7.5