第十三章多層框架結構

2022-09-02 07:54:03 字數 4673 閱讀 1414

學習目標

通過本章學習應了解框架結構體系選擇方法、結構布置原則及計算簡圖的確定,並應掌握豎向荷載作用下框架內力分析的分層法和二次彎矩分配法,水平力作用下框架內力分析的d值法等內力和變形的近似計算方法。熟悉和領會荷載效應組合的原則、構件截面設計的方法及框架結構的構造要求。

第一節框架結構體系及布置

我國《高層建築混凝土結構技術規程》jgj3一2002把10層及10層以上的房屋定義為高層建築,一般認為10層以下房屋屬於多層建築。

一、框架結構體系

(一)框架結構組成

框架結構是由梁、柱、節點及基礎組成的結構形式,橫樑和立柱通過節點連為一體,形成承重結構,將荷載傳至基礎(圖13-1)。框架可以是等跨或不等跨的,也可以是層高相同或不完全相同的,有時因工藝和使用要求,也可能在某層抽柱或某跨抽梁,形成缺梁缺柱的框架(圖13-1b)。

(二)框架結構型別

1、純(全)框架結構

整個房屋全部採用框架結構的稱為純(全)框架結構。

框架結構根據施工方法的不同可分為整體式、裝配式和裝配整體式三種。

(1)整體式框架又稱全現澆框架,它由現場支模澆注而成,整體性好,抗震能力強。

(2)裝配式框架的梁、柱等構件均為預製,施工時把預製的構件吊裝就位,並通過節點進行連線。

(3)裝配整體式框架兼有整體式和裝配式框架的優點,預製構件在現場吊裝就位後,通過在預製梁上澆注疊合層等措施,便框架連成整體。

2、底層框架結構

底層框架結構房屋是指底層為框架-抗震牆結構(圖13-2),上層為承重的砌體牆和鋼筋混凝土樓板的混合結構房屋。

3、內框架結構

房屋內部由梁、柱組成的框架承重,外部由砌體承重,樓(屋)面荷載由框架與砌體共同承擔(圖13-3)。這種框架稱為半框架或內框架結構。

(三)框架結構布置

按照結構布置不同,框架結構可以分為橫向承重、縱向承重和縱橫雙向承重三種布置方案。

二、變形縫

1、沉降縫

沉降縫是為了避免地基不均勻沉降在房屋構件中引起裂縫而設定的,當房屋因上部荷載不同或因地基存在差異而有可能產生過大的不均勻沉降時,應設沉降縫將建築物從基礎至屋頂全部分開,使得各部分能夠自由沉降,不致在結構中引起過大內力,避免混凝土構件出現裂縫。

房屋擴建時,新建部分與原有建築結合處也需用沉降縫分開,因為原有建築沉降已趨於穩定,

高層建築主體結構與附屬裙房兩者重量懸殊,應設縫分開,高層建築常設地下室,沉降縫的設定會使地下室的構造複雜,施工困難,基礎防水也不容易處理,可採取措施調整各部分沉降差,不留永久沉降縫。

2、伸縮縫

伸縮縫是為了避免溫度應力和混凝土收縮應力便房屋產生裂縫而設定的。

3、防震縫

當房屋平面複雜、立面高差懸殊、各部分質量和剛度截然不同時,在**作用下會產生扭轉振動加重房屋的破壞,或在薄弱部位產生應力集申導致過大變形。為避免上述現象發生,必須設定防震縫,把複雜不規則結構變為若干簡單規則結構。防震縫應有足夠的寬度,以免**作用下相鄰房屋不發生碰撞。

房屋既需設沉降縫又需設伸縮縫時,沉降縫可兼作伸縮縫,兩縫合並設定。對有抗震設防要求的房屋,其沉降縫和伸縮縫均應符合防震縫要求,並盡可能三縫合並設定。

三、框架梁、柱截面尺寸

1、梁、柱截面形式

框架梁的截面形狀在整體式框架中以t形和倒l形為主;在裝配式框架中一般採用矩形,也可做成t形和花籃形;裝配整體式框架中常做成花籃形。

框架柱截面形狀一般為矩形或正方形,也可根據需要做成圓形或其它形狀。

2、梁、柱截面尺寸

(1)梁截面尺寸

框架梁的截面高度可根據梁的跨度、約束條件及荷載大小進行選擇,一般取梁高~,其中為梁的跨度,當框架梁為單跨或荷載較大時取大值,當架梁為多跨或荷載較小時取小值。為防止梁發生剪下破壞,樑高h不宜大於1/4淨跨。框架梁的截面寬度可取~為了使端部節點傳為可靠,梁寬b不宜小於柱寬的1/2,且不應小於250mm。

為了降低樓層高度或便於管道鋪設,也可將框架梁設計成寬度較大的扁梁,扁梁的截面高度可取~。

當採用疊合梁時,後澆部分截面高度不宜小於120mm。

框架連繫梁的截面高度可按~確定,寬度不宜小於樑高的1/4。

(2)柱截面尺寸

柱截面高度可取~,h為層高;柱截面寬度可~,並按下述方法進行初步結算。

框架柱承受豎向荷載為主時,可先按負荷面積估算出柱軸力,再按軸心受壓柱驗算。考慮到彎矩影響,適當將柱軸力乘以1.2~1.

4的放大係數。柱的截面高度不宜小於400mm,寬度不宜小於350mm。為避免發生剪下破壞,柱淨高與截面長邊之比宜大於4。

3、梁截面慣性矩

梁截面慣性取值如下:

現澆整體式框架梁:中間框架梁2.0,邊框架梁1.5;

裝配整體式框架梁:中間框架梁1.5,邊框架梁1.2。

四、框架結構計算簡圖

1、平面計算單元

計算單元取相鄰兩框架柱距的一半(圖13-6a)。當採用橫向承重方案時,擷取橫向框架作為計算單元,認為全部豎向荷載由橫向框架承擔。當採用縱向承重方案時,擷取縱向框架作為計算單元,認為全部豎向荷載全部由縱向框架承擔。

當採用縱、橫雙向承重方案時,應根據豎向荷載實際傳遞路徑,按縱、橫向框架共同承擔進行計算。

在水平荷載作用下,各方向的水平力全部由與該方向的框架承擔,與該方向垂直的框架不參與工作,即橫向水平力由橫向框架承擔,縱向水平力由縱向框架承擔。當水平力為風荷載時,每榀框架只承擔計算單元範圍內的風荷載值。當水平力為**作用時,每榀框架承擔的水平力按各榀框架的抗側剛度比例分配。

2、計算簡圖

在平面框架計算簡圖中,框架桿件用其軸線表示,桿件之間的連線用節點表示,桿件長度用節點之間的距離表示。當框架各層柱截面尺寸相同時(圖13-8a)或截面尺寸不同但形心線重合時(圖13-8b),框架柱的軸線取截面形心線。當框架各層柱截面尺寸不同且形心不重合時(圖12-8c),也可近似取頂層柱的形心線作為柱的軸線。

但是必須注意,按上述計算簡圖算出的內力是計算簡圖軸線上的內力,在進行截面配筋計算時,還應將其轉化為作用於截面形心處的內力。

框架的計算跨度可取框架柱軸線間的距離;框架柱的計算高度(除底層外)可取各層層高,底層柱一般取至基礎頂面,當設有整體剛度很大的地下室時,可取至地下室結構的頂部。框架各跨跨度相差不超過10%時,可當作等跨框架進行內力計算;屋面斜樑或折線形橫樑,當傾斜度不超過1/8時,可當作水平橫樑進行內力計算。

第二節多層框架結構房屋的荷載

作用於多層房屋上的荷載有兩類:一類是豎向荷載,包括結構自重(永久荷載)和樓(屋)蓋的均布荷載(可變荷載);另一類是水平荷載,包括風荷載和**作用(均是可變荷載)。在多層房屋中,往往是豎向荷載對結構設計起控制作用。

一、豎向荷載

1、永久荷載

永久荷載主要包括結構自重及各種建築裝飾材料、飾面等的自重。一般可按結構構件的幾何尺寸和材料自重(見表3-4)計算。

2、屋面活荷載

屋面活荷載主要包括屋面均布活荷載和積雪荷載。《荷載規範》規定:屋面均布活荷載不應與積雪荷載同時考慮。設計計算時,取兩者中較大值。

當採用上人屋面時,屋面均布活荷載標準值取0.7kn/㎡,上人屋面取1.5kn/㎡,當上人屋面兼作其他用途時,應按相應的樓面活荷載標準值(見表3-5)取用。

雪荷載的計算方法見第十一章的應該內容。

3、樓面活荷載

(1)民用建築樓面均布活荷載標準值按表3-5採用。在設計樓面梁、牆、柱及基礎時,要根據梁的承荷面積及牆、柱及基礎計算截面以上的總層數,對樓面荷載乘以相應的折減係數。

當樓面梁的承荷面積超過25㎡時,計算梁荷載時樓面活荷載折減係數為0.9;

牆、柱及基礎的活荷載樓層折減係數見下表:

表13-1活荷載按樓層的折減係數

注:當樓面梁的承荷面積超過25㎡時,採用括號內的係數。

(2)工業建築樓面活荷載;一般裝置、零件、管道或運輸工具都可折算成均布荷載計算,如有較大的裝置,則可按實際情況計算。工業建築樓面活荷載標準值的取值詳見《荷載規範》。

二、水平荷載

作用於多層房屋的水平荷載主要是風荷載。

垂直作用於建築物表面上的風荷載標準值應按下列公式計算:

ωk=βzμsμzω013-1)

式中 ωk——風荷載標準值kn/m2;

βz——高度z處的風振係數,即考慮風荷載動力效應的影響,對房屋高度不大於30m或高寬比小於1.5的建築結構可不考慮此影響,βz=1.0;

μs——風荷載體型係數,對於矩形平面的多層房屋,迎風面為+0.8(壓力),背風面為-0.5(吸力),其他形狀平面的μs詳見《荷載規範》;

μz——風壓高度變化係數,應根據地面粗糙度類別按表13-2取用。地面粗糙度分a、b、c、d四類:a類指近海海面和海岸、湖岸及沙漠地區;b類指田野、鄉村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉鎮和城市郊區;c類指有密集建築群的城市市區;d類指有密集建築群且房屋較高的城市市區;

ω0——基本風壓kn/m2,應按《荷載規範》給出的50年一遇的風壓採用,但不得小於0.3 kn/m2。

表13-2風壓高度變化係數μz

注:超過40m詳見《荷載規範》。

第三節豎向荷載作用下框架內力分析的近似方法

一、分層法

1、計算假定

為了簡化計算,對豎向荷載作用下框架結構的內力分析,可作如下假定:

(1)框架的側移忽略不計,即不考慮框架側移對內力的影響;

(2)每層梁上的荷載對其它層梁、柱內力的影響忽略不計,僅考慮對本層梁、柱內力的影響。

2、計算要點

計算時,將各層梁及其上、下柱所組成的敞口框架作為乙個獨立計算單元(圖13-9b),用彎矩分配法分層計算各榀敞口框架的杆端彎矩,由此求得的樑端彎矩即為其最後彎矩。因每一層柱屬於上、下兩層,所以每一層柱的最終彎矩需由上、下兩層計算所得的彎矩值疊加得到。上、下層柱的彎矩疊加後,節點彎矩一般不會平衡,如欲迸一步修正,可對不平衡彎矩再作一次彎矩分配。

第十三章實數

一 算術平方根 一般地,如果乙個正數的平方根等於,即,那麼這個正數叫做的算術平方根。的算術平方根記為,讀作 根號 叫做被開方數。規定 0的算術平方根是0 二 平方根 一般地,如果乙個數的平方等於,那麼這個數叫做的平方根或二次方根。三 歸納 正數有兩個平方根,它們互為相關數 0的平方根是0 負數沒有平...

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7 fscanf函式的一般呼叫形式是 a fscanf fp,格式字串,輸出表列 b fscanf 格式字串,輸出表列,fp c fscanf 格式字串,檔案指標,輸出表列 d fscanf 檔案指標,格式字串,輸入表列 8 若呼叫fputc函式輸出字元成功,則返回值是 a eof b 1 c 0 ...

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