大学课件_多层框架结构设计培训讲义第4.1版1.pdf
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1、第第第第4 4章章章章 多层框架结构多层框架结构多层框架结构多层框架结构4.3 4.3 框架结构构件设计框架结构构件设计框架结构构件设计框架结构构件设计4.1 4.1 多层框架结构组成与布置多层框架结构组成与布置多层框架结构组成与布置多层框架结构组成与布置4.2 4.2 框架结构分析框架结构分析框架结构分析框架结构分析4.4 4.4 框架结构基础设计框架结构基础设计框架结构基础设计框架结构基础设计4.1.2 4.1.2 框架结构组成框架结构组成框架结构组成框架结构组成框架设计框架设计框架设计框架设计4.1 4.1 组成与布置组成与布置组成与布置组成与布置4.1.1 4.1.1 框架结构框架结构
2、框架结构框架结构种类种类种类种类4.2 4.2 结构分析结构分析结构分析结构分析4.4 4.4 基础设计基础设计基础设计基础设计4.3 4.3 构件设计构件设计构件设计构件设计4.1.3 4.1.3 框架结构布置框架结构布置框架结构布置框架结构布置4.1.4 4.1.4 截面尺寸估算截面尺寸估算截面尺寸估算截面尺寸估算4.1 4.1 4.1 4.1 多层框架结构组成与布置多层框架结构组成与布置多层框架结构组成与布置多层框架结构组成与布置框架结构是多层房屋的主要结构形式,也是高层建筑的基本结构单元。4.1.1 框架结构种类按所用材料:混凝土框架结构钢框架结构组合框架结构(钢骨混凝土、钢管混凝土)
3、按施工方法:整体式框架(混凝土框架而言)装配式框架装配整体式框架(混凝土框架而言)装配式混凝土框架预制长柱预制主梁预制槽形板预制卡板装配整体式混凝土框架预制短柱迭合梁装配整体式混凝土框架装配整体式混凝土框架预制长柱钢框架铰接连接角钢柱梁1111钢框架刚接T形连接件简单而言:像造汽车、搭积木一样造房子!汽车工程结构标准化部件装配式产品装配专用设备信息化管理工程结构预制装配化是今后发展趋势:多节预制柱南京江宁15层全预制装配框架结构南通海门17层预制装配剪力墙住宅施工预应力混凝土桥梁节段预制拼装技术4.1.2 4.1.2 框架结构组成框架结构组成框架结构组成框架结构组成框架设计框架设计框架设计框架
4、设计4.1 4.1 组成与布置组成与布置组成与布置组成与布置4.1.1 4.1.1 框架结构框架结构框架结构框架结构种类种类种类种类4.2 4.2 结构分析结构分析结构分析结构分析4.4 4.4 基础设计基础设计基础设计基础设计4.3 4.3 构件设计构件设计构件设计构件设计4.1.3 4.1.3 框架结构布置框架结构布置框架结构布置框架结构布置4.1.4 4.1.4 截面尺寸估算截面尺寸估算截面尺寸估算截面尺寸估算框架结构由梁、柱连结而成。梁柱一般为刚接,有时为了方便施工也有做成铰接或半铰接(半刚接的)。4.1.2 框架结构组成柱截面实腹式(矩形、箱形、圆形、I形、H形、L形、T形、十字形等
5、)格构式(对钢结构而言)梁截面实腹式(矩形、箱形、T形、倒 L形、I形、H形、花篮梁等)格构式(对钢结构而言)矩形梁矩形梁箱形梁箱形梁倒倒L形梁形梁T形梁形梁花篮梁花篮梁混凝土梁形式4.1.2 4.1.2 框架结构组成框架结构组成框架结构组成框架结构组成框架设计框架设计框架设计框架设计4.1 4.1 组成与布置组成与布置组成与布置组成与布置4.1.1 4.1.1 框架结构框架结构框架结构框架结构种类种类种类种类4.2 4.2 结构分析结构分析结构分析结构分析4.4 4.4 基础设计基础设计基础设计基础设计4.3 4.3 构件设计构件设计构件设计构件设计4.1.3 4.1.3 框架结构布置框架结
6、构布置框架结构布置框架结构布置4.1.4 4.1.4 截面尺寸估算截面尺寸估算截面尺寸估算截面尺寸估算4.1.3 框架结构布置一、柱网布置一、柱网布置典型的柱网有内廊式、等跨式和不等跨式。内廊式等跨式 满足建筑功能的要求原则 结构受力合理(均匀、对称、对直、贯通,尽量避免缺梁抽柱)方便施工二、承重(竖向荷载)框架的布置二、承重(竖向荷载)框架的布置 横向框架承重方案纵向布置连系梁。横向抗侧刚度大。有利采光和通风。纵向框架承重方案横向布置连系梁。横向抗侧刚度小。有利获得较高净空。纵横向框架承重方案两个方向均有较好的抗侧刚度。框架承重方案与楼盖布置有关框架承重方案与楼盖布置有关单向板楼盖双向板楼盖
7、无梁楼盖无梁楼盖密肋楼盖板柱结构密肋楼盖板柱结构等效梁等效梁四、变形缝设置四、变形缝设置三、框架的立面布置三、框架的立面布置规则框架内收外挑复式框架缺梁抽柱错层4.1.2 4.1.2 框架结构组成框架结构组成框架结构组成框架结构组成框架设计框架设计框架设计框架设计4.1 4.1 组成与布置组成与布置组成与布置组成与布置4.1.1 4.1.1 框架结构框架结构框架结构框架结构种类种类种类种类4.2 4.2 结构分析结构分析结构分析结构分析4.4 4.4 基础设计基础设计基础设计基础设计4.3 4.3 构件设计构件设计构件设计构件设计4.1.3 4.1.3 框架结构布置框架结构布置框架结构布置框架
8、结构布置4.1.4 4.1.4 截面尺寸估算截面尺寸估算截面尺寸估算截面尺寸估算4.1.4 梁柱截面尺寸的估算 混凝土柱混凝土柱根据柱的负荷面积,估算柱在竖向荷载下的轴力cN取cNN)4.12.1(=按轴压构件估算截面积cA要求满足:要求满足:混凝土梁混凝土梁梁高h取l)18/110/1(;梁宽取h)3/12/1(65.075.085.0ccfAN(抗震等级三级)(抗震等级二级)(抗震等级一级)钢柱钢柱估算轴力,乘以1.21.3倍按轴心受压构件估算截面尺寸。定计算长度、假定长细比(50100)计算回转半径根据钢材类别、截面类别和)/(fNA=根据近似关系/0 xxli=/0yyli=、hix1
9、=biy2=、由A、b、h选择截面尺寸。确定b、h4 4 4 4.2.2.2.2 框架结构内力与侧移的近似计算方法框架结构内力与侧移的近似计算方法框架结构内力与侧移的近似计算方法框架结构内力与侧移的近似计算方法4.2.2 4.2.2 分层法分层法分层法分层法框架设计框架设计框架设计框架设计4.1 4.1 组成与布置组成与布置组成与布置组成与布置4.2.1 4.2.1 分析模型分析模型分析模型分析模型4.2 4.2 结构分析结构分析结构分析结构分析4.4 4.4 基础设计基础设计基础设计基础设计4.3 4.3 构件设计构件设计构件设计构件设计4.2.3 4.2.3 反弯点法反弯点法反弯点法反弯点
10、法4.2.4 4.2.4 修正反弯点法修正反弯点法修正反弯点法修正反弯点法4.2.5 4.2.5 侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算4.2.6 4.2.6 二阶效应二阶效应二阶效应二阶效应纵向框架横向框架4.2.1 框架分析模型一、计算单元一、计算单元满足结构均匀、荷载均匀,可用平面框架代替空间框架。对横向和纵向分别取图示计算单元作为分析的对象。二、结构形式、轴线尺寸及截面特征二、结构形式、轴线尺寸及截面特征 结构形式:梁柱刚接,柱固接于基础顶面。1l2l3l1h2h3h4h 轴线尺寸跨度:等截面柱,截面形心线;变截面柱,较小部分截面形心。层高:横梁形心线(也可取楼板顶面)截面特征钢柱、砼柱:0
11、EIEI=钢骨砼柱:取钢骨和砼抗弯刚度之和对于砼梁整体式楼盖梁:考虑楼板的作用。中框架02EIEI=边框架05.1 EIEI=装配整体式楼盖中框架05.1 EIEI=边框架02.1 EIEI=装配式楼盖00.1 EIEI=对于钢梁,当采用砼楼板时中框架乘1.5,边框架乘1.2;S1Snbc1bc2b0bcehc对于钢骨砼梁取两者抗弯刚度之和。也可按组合截面的惯性矩取三、荷载三、荷载竖向荷载自重楼面活荷载水平荷载风荷载地震作用 楼面荷载对于双向板双向板,短跨方向梁承受三角形分布荷载,长跨方向梁承受梯形分布荷载;对于单向板单向板则仅短跨方向的梁承受均布荷载;如果存在次梁次梁,框架梁承受次梁传来的集
12、中荷载。水平荷载简化为节点荷载近似解析法分层法反弯点法力法位移法4.2.2 4.2.2 分层法分层法分层法分层法框架设计框架设计框架设计框架设计4.1 4.1 组成与布置组成与布置组成与布置组成与布置4.2.1 4.2.1 分析模型分析模型分析模型分析模型4.2 4.2 结构分析结构分析结构分析结构分析4.4 4.4 基础设计基础设计基础设计基础设计4.3 4.3 构件设计构件设计构件设计构件设计4.2.3 4.2.3 反弯点法反弯点法反弯点法反弯点法4.2.4 4.2.4 修正反弯点法修正反弯点法修正反弯点法修正反弯点法4.2.5 4.2.5 侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算4.2.6 4.
13、2.6 二阶效应二阶效应二阶效应二阶效应基本假定2:每一层框架梁上的竖向荷载只对本层梁及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力,忽略对其它各层梁、柱的影响。基本假定1:框架没有侧移;kijo一、基本假定有转动位移弹簧抗转支座无水平位移无竖向位移不动铰支座二、简化计算模型:边界模拟3i3i3i3i3i3i3i3i4i4i4i4i4i4i4i4i铰接刚接弹簧铰刚度系数0.9x4i传递系数1/33.6i3.6i3.6i3.6i3.6i3.6i3.6i3.6i刚度系数3i (0.75x4i)传递系数0刚度系数4i (1x4i)传递系数1/2二、简化计算模型:系数修正多层框架在各层竖向荷载同时作用下的内力,
14、可以分解为一系列开口框架进行计算。除底层柱子外,其余各层柱的线刚度乘以0.9的折减系数,弯矩传递系数取为1/3。原框架简化后的开口框架?用弯矩分配法计算各开口框架的内力;?开口框架梁的内力即为原框架相应层的内力;原框架柱的内力需将相邻两个开口框架中相同柱号的内力叠加;?内力叠加后对于不平衡弯矩较大的节点,可再作一次分配,但不传递。?梁柱弯矩梁柱弯矩简化后的开口框架原框架弯矩图三、计算方法lMbrMblVblVbrqlMMqlVlbrbrb+=2lMMqlVlbrblb=2?梁剪力梁剪力假定梁与柱铰接,于是柱轴力等于简支梁的支座反力。?柱轴力柱轴力?某些情况,如梁的线刚度相对柱的线刚度大许多,开
15、口框架可以进一步简化?求解一个6次方程的工作量远远大于求解6个一次方程工作量?标准层思考:为什么能大大简化?所有标准层只需计算一个开口框架?一四层规则框架,按相同的平面布置增加1层,由分层法的概念可知,在竖向荷载作用下,底层的(A)梁、柱的内力基本不变(B)梁、柱的弯矩、剪力大致成线性增加(C)梁的内力基本不变,柱的内力大致成线性增加(D)梁、柱的弯矩、剪力基本不变,柱的轴力大致成线性增加4.2.2 4.2.2 分层法分层法分层法分层法框架设计框架设计框架设计框架设计4.1 4.1 组成与布置组成与布置组成与布置组成与布置4.2.1 4.2.1 分析模型分析模型分析模型分析模型4.2 4.2
16、结构分析结构分析结构分析结构分析4.4 4.4 基础设计基础设计基础设计基础设计4.3 4.3 构件设计构件设计构件设计构件设计4.2.3 4.2.3 反弯点法反弯点法反弯点法反弯点法4.2.4 4.2.4 修正反弯点法修正反弯点法修正反弯点法修正反弯点法4.2.5 4.2.5 侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算4.2.6 4.2.6 二阶效应二阶效应二阶效应二阶效应4.2.3 水平荷载下的反弯点法ABABhuAB假定假定:框架梁的线刚度相对框架柱的线刚度为无限大。框架梁的线刚度相对框架柱的线刚度为无限大。则在忽略柱子轴向变形的情况下,节点的转角为零。则在忽略柱子轴向变形的情况下,节点的转角为零
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- 大学 课件 多层 框架结构 设计 培训 讲义 4.1
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