4豎向荷載作用下框架內力計算

2021-03-04 01:22:59 字數 4289 閱讀 8411

豎向荷載作用下,一般選取平面結構單元,按平面計算簡圖進行內力分析,根據結構布置和樓面荷載分布情況,本設計取6軸線橫向框架進行計算,本設計中所有板均為

雙向板,為了簡化計算,對板下部斜向塑性絞線與板邊的夾角可近似取45°角,由於框架柱的間距不相等,通過主梁和次梁對板的劃分不同,計算單元寬度應按照各個板的實際傳荷情況而確定,如圖4-1。圖中橫向陰影所示荷載傳給橫樑,縱向陰影所示荷載傳給縱樑。

圖4-1 標準層橫向框架計算單元

由於本設計次梁較多,在計算框架梁上荷載時應該先計算次梁自重和次梁傳遞的荷載,再將次梁自重和次梁傳遞的荷載,次梁傳給主梁的荷載可近似地看成乙個集中力,因此在框架節點處還應作用有集中力矩。

1、5或7軸線次梁上線荷載

1)ab跨的次梁上的荷載分布如圖4-2所示。

圖4-1 ab跨的次梁上的荷載分布

次梁自重:;

根據《實用建築結構靜力計算手冊》(第二版),對於雙向板樓面荷載傳遞按45°塑性絞線方向分為三角形荷載和梯形荷載,三角形荷載和梯形荷載均折算成等效均布面荷載。

三角形荷載:,梯形荷載:,其中,。

對於bc跨中有三角形荷載和梯形荷載同時在同一跨中出現,按理應該按照結構力學的方法進行求解,但為了簡化計算,本設計中的三角形荷載和梯形荷載按上述方法計算,且按上述方法計算的荷載也能滿足工程精度要求。;;

;;2)bc跨的次梁上的荷載分布如圖4-2所示。

圖4-2 bc跨的次梁上的荷載分布;;

;;;;

;3)cd跨的次梁上的荷載分布如圖4-3所示。

圖4-2 cd跨的次梁上的荷載分布;;

;。2、衛生間小次梁上線荷載

小次梁(橫樑)自重: ;;

;;;;

;;;。

對於衛生間小次梁(縱樑)應折算成集中荷載,作用在小次梁(縱樑)與框架梁相交部位。

3、次梁傳給主梁的荷載轉化成集中力;;

;。。恆荷載作用下各層框架梁上的荷載分布情況,如圖4-4所示。

圖4-4 恆荷載作用下各層框架梁上的荷載分布

對於主梁,主梁板傳荷載與次梁板傳荷載相同,只是梁自重有所差別,故根據次梁的板傳荷載計算可知主梁的恆荷載。

主梁自重:

;各跨主梁線荷載:;;

根據表2-2可知,將主、次梁的梁間荷載疊加到主梁或框架柱上,以集中力的形式來計算橫向框架。主、次梁隔牆上的荷載為:

;;;;

;;;;;;。

將次梁所有荷載以及主梁上的梁間荷載通過集中力的形式傳遞給框架柱或者主梁上。 ;;

;;。屋面層無衛生間小次梁,除衛生間外,其餘部位板傳荷方式相同。屋面層橫向框架計算單元如圖4-5所示。

圖4-5 屋頂層橫向框架計算單元

ab跨:;;;

;bc、cd跨:;;;

;次梁傳給主梁的荷載轉化成集中力;;

;對於屋頂層主梁,屋頂層主梁板傳荷載與屋頂層次梁板傳荷載相同,只是梁自重有所差別,故根據次梁的板傳荷載計算可知主梁的恆荷載。

主梁自重:

;各跨主梁線荷載:

ab跨:;;;

;bc、cd跨:;;;

;對於屋頂層女兒牆,將女兒牆重力荷載作為集中力的形式附加到主梁上,再由主梁傳遞給框架柱,對於本設計而言,在所取計算單元內的女兒牆都應該將女兒牆重力荷載作為集中力的形式附加到主梁上,本設計所取一榀框架為y軸方向框架,所以,附加到主梁上的女兒牆為縱樑上的女兒牆縱牆。

依據表2-2的計算結果,屋面層的女兒牆縱牆總重為:,縱牆總長度為:,則女兒牆的線荷載為:。

傳遞到ab跨主梁女兒牆集中力:

;傳遞到cd跨主梁女兒牆集中力:;;

。將所有恆荷載計算結果彙總,見表4-1。

表4-1 橫向框架恆載彙總表

說明:對於底層的梁間荷載,本設計在基礎梁上附加,上部結構不再做處理。

1、5或7軸線次梁上線荷載

1)ab跨的次梁;;

;;2)bc跨的次梁;;

;;;;

;3)cd跨的次梁;;

;。2、衛生間小次梁上線荷載

小次梁自重: ;;

;;;;

;;;。

對於衛生間小次梁(縱樑)應折算成集中荷載,作用在小次梁(縱樑)與框架梁相交部位。

3、次梁傳給主梁的荷載轉化成集中力;;

;。。對於主梁,主梁板傳荷載與次梁板傳荷載相同,只是梁自重有所差別,故根據次梁的板傳荷載計算可知主梁的活荷載。

主梁自重:

;各跨主梁線荷載:;;

屋面層無衛生間小次梁,除衛生間外,其餘部位板傳荷方式相同。

ab跨:;;;

;bc、cd跨:;;;

;次梁傳給主梁的荷載轉化成集中力;;

;對於屋頂層主梁,屋頂層主梁板傳荷載與屋頂層次梁板傳荷載相同,只是梁自重有所差別,故根據次梁的板傳荷載計算可知主梁的活荷載。

主梁自重:

;各跨主梁線荷載:

ab跨:;;;

;bc、cd跨:;;;

;將所有活荷載計算結果彙總,見表4-2。

表4-2 橫向框架活載彙總表。

多高、層框架結構在進行內力計算時,可採用二次彎矩分配法計算梁、柱端彎矩。計算時要注意確定梁的固端彎矩,並通過結構力學知識計算出各節點桿件的彎矩分配係數;對節點不平衡力矩進行第一次分配時,將各節點的不平衡力矩乘以該節點各桿件的彎矩分配係數,以此將各桿件的力矩分配到各桿件杆端,並在分配後的各桿件杆端彎矩前加負號,即:「反號分配」;第一次分配彎矩結束後,再將杆端杆端分配彎矩向各桿件遠端傳遞,兩端固結時,傳遞係數為,一端固結另一端是滑動支座時,傳遞係數為;對節點不平衡力矩進行第二次分配時,將桿件每一端各彎矩代數和相加,即為該桿件杆端的最終彎矩。

框架在恆、活荷載作用下計算簡圖,見圖4-6和圖4-7。

圖4-6框架在恆荷載作用下計算簡圖

圖4-7 框架在活荷載作用下計算簡圖

樑端剪力通過梁上豎向荷載引起的剪力和樑端彎矩引起的剪力相疊加而得,柱軸力可由樑端剪力和節點集中力相疊加得到,在計算柱底軸力還應該考慮柱的自重。框架結構的內力與位移可按彈性方法計算,框架梁等構件可考慮區域性塑性變形引起的內力重分布,本設計採用二次彎矩分配法計算。因此,除底層外,其餘各層柱的線剛度應乘以0.

9的修正係數,且其傳遞係數由1/2改為1/3。各梁彎矩為最終彎矩,各柱的最終彎矩為與各柱相連的兩層計算彎矩疊加。為了便於計算,杆端彎矩相對於杆端而言,規定順時針方向為正,反之為負。

根據表1-5、表1-6可知梁柱線剛度,再按上述方式對非底層柱進行修正,見表4-3所示。

表4-3 梁梁線剛度及柱線剛度修正

1、標準層恆載作用下樑端彎矩:;;

2、屋面層恆載作用下樑端彎矩:;;

3、標準層活載作用下樑端彎矩:;;

4、屋面層活載作用下樑端彎矩:;;

對於bc跨中轉化得來的均布荷載,由於均布荷載值不相同,本應用結構力學的方法,用彎矩疊加法進行疊加轉換。

1、標準層恆載:

左梯形荷載轉化成的均布荷載為:

右梯形荷載轉化成的均布荷載為:

主梁自重轉化的均布荷載:

2、屋面層恆載轉化的均布荷載為:

3、標準層活載:

左梯形荷載轉化成的均布荷載為:

右梯形荷載轉化成的均布荷載為:

4、屋面層活載轉化的均布荷載為:

利用結構力學的知識,將bc跨上的受荷情況進行推導,推導出bc跨固端彎矩的計算公式,計算簡圖如圖4-5所示:

圖4-8 bc跨上的受荷情況推導簡圖

;;;;

力法方程:

;。1、標準層恆載作用下樑端彎矩:

;;;。

梁自重轉化的均佈線荷載產生的樑端彎矩:;;

;;2、屋面層恆載作用下樑端彎矩:;;

3、標準層活載作用下樑端彎矩:

;;;。

梁自重轉化的均佈線荷載產生的樑端彎矩:;。

4、屋面層活載作用下樑端彎矩:;。

1、標準層恆載作用下樑端彎矩:;;

2、屋面層恆載作用下樑端彎矩:;;

3、標準層活載作用下樑端彎矩:;;

4、屋面層活載作用下樑端彎矩:;;

一榀框架各層節點的分配係數計算過程見表4-4。

表4-4 一榀框架各層節點的線剛度()及分配係數

本設計以恆載作用下屋面層為例,屋面層的受荷簡圖見圖4-9。

圖4-9屋面層受荷簡圖

;;;;;。

根據《混凝土結構設計規範》(gb 50010-2010)第5.4.3條規定:

鋼筋混凝土梁支座或節點邊緣截面的負彎矩調幅幅度不宜大於25%;彎矩調整後的樑端截面相對受壓區高度不應超過0.35,且不宜小於0.10,鋼筋混凝土板的負彎矩調幅幅度不宜大於20%。

為了便於施工以及提高框架結構的延性,通常對豎向荷載作用下的樑端負彎矩進行調幅,現澆框架結構調幅係數取0.8~0.9,本次設計樑端彎矩調幅係數取為0.

85。在計算恆荷載作用下頂層第一次分配時(順時針方向為正),先將i、j、k、l四個節點加上約束。

豎向荷載作用下框架結構的內力計算

取 軸線橫向框架進行計算,由於房間內布置有次梁,結合計算簡圖得大多都是單向板.故屋面和樓面荷載通過次梁和縱向框架梁以集中力的形式傳給橫向框架使用於各節點上。由於縱向框架梁的中心線與柱的中心線不重合,因此在框架節點上還作用有集中力矩。1 屋面框架節點集中荷載標準值 a軸節點 邊柱縱自重 5.17 8....

7豎向荷載作用下框架的內力分析

1 關於分層法 1 基本原理 假定作用在某一層框架梁上的荷載 豎向的 只對本樓層的梁及與本層梁相連的框架柱產生彎矩和剪力,而對其他樓層的框架梁及隔層的框架柱都不產生彎矩和剪力。2 修正 由於除底層外,其餘各層柱端並非如該方法所假設的完全固端 有轉角產生 對此應做以下修正 a 除底層以外的其他各層柱的...

第五章豎向荷載作用下內力計算

梁的固端彎矩依據以下公式 圖3 1計算簡圖 公式5 1 公式5 2 集中荷載偏心引起的固端彎矩構成節點不平衡彎矩公式5 3 因此,公式5 4 框架梁彎矩計算採用彎矩二次分配法,根據梁柱的相對剛度,可計算出各個節點的彎矩分配係數,式中ic ib分別是節點處柱和梁的線剛度。頂層 a柱節點處 b柱節點處 ...