多层框架结构设计

1、能力训练能力训练4040作业作业能力训练能力训练4141作业作业能力训练能力训练4242作业作业能力训练能力训练4343作业作业能力训练能力训练4444作业作业模块四模块四结构设计计算结构设计计算理论知识作业理论知识作业1、框架结构由哪几个基本部分组成？框架结构布、框架结构由哪几个基本部分组成？框架结构布置包括哪几部分构件的布置？置包括哪几部分构件的布置？ 2、为什么建筑结构中需要设缝？一般有哪几种缝，为什么建筑结构中需要设缝？一般有哪几种缝，各自设置的目的有何不同？各自设置的目的有何不同？ 答案答案能力训练作业能力训练作业 某百货商场营业厅标准层柱网如图所示，当采用现某百货商场营业厅标准层柱

2、网如图所示，当采用现浇楼盖时，试布置楼盖并判断框架承重方案。（至少画浇楼盖时，试布置楼盖并判断框架承重方案。（至少画出三种）出三种）答案能力训练能力训练40作业解答作业解答答案框架结构由哪几个基本部分组成？框架结构布置包括框架结构由哪几个基本部分组成？框架结构布置包括哪几部分构件的布置？哪几部分构件的布置？答答: 框架结构体系由梁和柱组成，并通过节点连接成整体以框架结构体系由梁和柱组成，并通过节点连接成整体以同时抵抗作用在结构上的竖向及水平荷载。框架结构布置包同时抵抗作用在结构上的竖向及水平荷载。框架结构布置包括总体高宽比，柱网的布置和层高设置和主次梁布置等括总体高宽比，柱网的布置和层高设置和

3、主次梁布置等 。返回为什么建筑结构中需要设缝？一般有哪几种缝，各自为什么建筑结构中需要设缝？一般有哪几种缝，各自设置的目的有何不同？设置的目的有何不同？ 答答:设缝可将结构分成若干平面形状简单、刚度均匀分布的设缝可将结构分成若干平面形状简单、刚度均匀分布的独立结构单元，减轻不利作用的影响、保证结构安全性的需独立结构单元，减轻不利作用的影响、保证结构安全性的需要。主要有沉降缝、温度缝和防震缝。沉降缝是为了避免基要。主要有沉降缝、温度缝和防震缝。沉降缝是为了避免基础不均匀沉降在结构构件中引起过大的内力从而导致混凝土础不均匀沉降在结构构件中引起过大的内力从而导致混凝土开裂而设置的。伸缩缝或温度缝是为

4、了防止温度变化或混凝开裂而设置的。伸缩缝或温度缝是为了防止温度变化或混凝土收缩在结构中产生内力而设置的缝隙。防震缝是把复土收缩在结构中产生内力而设置的缝隙。防震缝是把复杂不规则的结构划分为若干简单规则的单元，防止房屋平面杂不规则的结构划分为若干简单规则的单元，防止房屋平面复杂，质量、刚度差异较大，或有错层时，在地震作用下会复杂，质量、刚度差异较大，或有错层时，在地震作用下会产生扭转振动等不利反应，或在薄弱部位产生应力集中导产生扭转振动等不利反应，或在薄弱部位产生应力集中导致结构破坏。致结构破坏。 返回返回理论知识作业理论知识作业1、 简述用简述用“分层法分层法”求解竖向荷载作用下框架内力求解竖

5、向荷载作用下框架内力时的基本假定，并讨论该方法计算结果与精确解时的基本假定，并讨论该方法计算结果与精确解之间的误差？之间的误差？ 答案能力训练作业能力训练作业 1 北京某办公楼，北京某办公楼，2 层，为现浇钢筋混凝土框架。已知该层，为现浇钢筋混凝土框架。已知该建筑的结构布置如下：底层层高建筑的结构布置如下：底层层高 3.6m，二层层高，二层层高 4.0m；室；室内地面标高：内地面标高：0.00，室外标高：，室外标高：-0.50m，基础顶面标高，基础顶面标高1.40m；梁截面尺寸：；梁截面尺寸：AB 与与 CD 跨梁为跨梁为 250600mm，BC 跨梁为跨梁为250400mm，纵向主梁截面为，

6、纵向主梁截面为 250400mm；柱截面；柱截面均为均为400500mm，横向承重方案；，横向承重方案； 能力训练能力训练41作业解答作业解答梁板混凝土强度等级为梁板混凝土强度等级为 C25（Ec2.80MPa），柱混凝土强），柱混凝土强度等级为度等级为 C40（Ec3.25MPa）；楼盖与屋盖板厚均为）；楼盖与屋盖板厚均为 80mm，双向板布置方案（见下图）。楼面除板自重外其它做，双向板布置方案（见下图）。楼面除板自重外其它做法的等效面荷载为法的等效面荷载为 2.0kN/m2，楼面活荷载标准值为，楼面活荷载标准值为2.0kN/m2，屋面除板自重外其它做法的等效面荷载为屋面除板自重外其它做法的

7、等效面荷载为 2.5kN/m2，屋面活，屋面活荷载标准值为荷载标准值为0.5kN/m2。没有女儿墙。图中阴影线代表维护墙。没有女儿墙。图中阴影线代表维护墙或隔断墙，其单位长度的面荷载为或隔断墙，其单位长度的面荷载为 2kN/m2，忽略门窗洞口影，忽略门窗洞口影响，墙按照实体墙计算。忽略楼梯间，按照楼板洞口考虑。混响，墙按照实体墙计算。忽略楼梯间，按照楼板洞口考虑。混凝土容重按凝土容重按 25kN/m3。（。（23分）分） （1） 确定确定轴线横向框架的计算简图，要求在图中标明计算轴线横向框架的计算简图，要求在图中标明计算跨度与计算层高，梁柱杆件的抗弯刚度与线刚度。跨度与计算层高，梁柱杆件的抗弯

8、刚度与线刚度。 （2） 计算并标注该平面框架在恒载作用下的荷载计算简图。计算并标注该平面框架在恒载作用下的荷载计算简图。 （3） 计算并标注该平面框架在活载作用下的荷载计算简图。计算并标注该平面框架在活载作用下的荷载计算简图。 （4） 计算该平面框架在恒载作用下的内力（画出计算该平面框架在恒载作用下的内力（画出M、V、N图）图）（注：（注：2、5、6、8、11轴无隔墙）轴无隔墙）答案简述用简述用“分层法分层法”求解竖向荷载作用下框架内力时的基本求解竖向荷载作用下框架内力时的基本假定，并讨论该方法计算结果与精确解之间的误差？假定，并讨论该方法计算结果与精确解之间的误差？ 返回 答：分层法计算时可

9、做出如下两个简化假定：答：分层法计算时可做出如下两个简化假定： （1）假定在竖向荷载作用下，框架不发生侧移，即不考虑框架）假定在竖向荷载作用下，框架不发生侧移，即不考虑框架侧移对结构内力的影响；侧移对结构内力的影响； （2）假定作用在某一层框架梁上的竖向荷载只对本楼的梁以及）假定作用在某一层框架梁上的竖向荷载只对本楼的梁以及与其相连的框架柱产生作用，而对其他楼层的框架梁、柱都不产与其相连的框架柱产生作用，而对其他楼层的框架梁、柱都不产生影响。生影响。 由于分层计算的模型与实际结构有所不符，因此各层内力叠由于分层计算的模型与实际结构有所不符，因此各层内力叠加后框架节点处的弯矩可能不平衡。通常这种

10、误差不大，可以满加后框架节点处的弯矩可能不平衡。通常这种误差不大，可以满足工程需要。对节点不平衡弯矩比较大的节点，可以将不平衡弯足工程需要。对节点不平衡弯矩比较大的节点，可以将不平衡弯矩根据相邻梁、柱的刚度值再进行一次分配。矩根据相邻梁、柱的刚度值再进行一次分配。 答案理论知识作业理论知识作业1、 简述用简述用“反弯点法反弯点法”求解水平向荷载作用下框架求解水平向荷载作用下框架内力时的基本假定。内力时的基本假定。能力训练作业能力训练作业1、能力训练、能力训练37题，设基本风压题，设基本风压 750N/m2，求，求轴框架在轴框架在风荷载作用下的内力。（用反弯点法）风荷载作用下的内力。（用反弯点法

11、）（已知：（已知： ， 地面粗糙类别为地面粗糙类别为C类）类）01.3,1.0sz答案能力训练能力训练42作业解答作业解答 简述用简述用“反弯点法反弯点法”求解水平向荷载作用下框求解水平向荷载作用下框架内力时的基本假定。架内力时的基本假定。 答：答： 反弯点法在确定框架柱的侧移刚度和进行剪力分反弯点法在确定框架柱的侧移刚度和进行剪力分配时，假定梁柱线刚度比无穷大，框架在水平荷载作配时，假定梁柱线刚度比无穷大，框架在水平荷载作用下只有层间侧移，节点无转角用下只有层间侧移，节点无转角(底层除外底层除外)。返回理论知识作业理论知识作业1、简述反弯点法与修正的反弯点法或、简述反弯点法与修正的反弯点法或

12、D值法的区值法的区别与联系？别与联系？ 2、具有相同截面的边柱和中柱的、具有相同截面的边柱和中柱的D值是否相同值是否相同?具具有相同截面的上层柱和底层柱的有相同截面的上层柱和底层柱的D值是否相同值是否相同?为什么为什么? 答案答案能力训练作业能力训练作业1、能力训练、能力训练37题，设基本风压题，设基本风压 750N/m2，求，求轴框架在轴框架在风荷载作用下的内力。（用风荷载作用下的内力。（用D值法）值法）（已知：（已知： ， 地面粗糙类别为地面粗糙类别为C类）类）01.3,1.0sz答案能力训练能力训练43作业解答作业解答 答：答：反弯点法在确定框架柱的侧移刚度和进行剪力分配时，反弯点法在确

13、定框架柱的侧移刚度和进行剪力分配时，假定梁柱的线刚度之比为无限大；在确定柱的反弯点高度假定梁柱的线刚度之比为无限大；在确定柱的反弯点高度时，又假定柱的上下端约束条件完全相同。时，又假定柱的上下端约束条件完全相同。D 值法的柱侧值法的柱侧移刚度不仅与柱本身的线刚度和层高有关，同时也受上下移刚度不仅与柱本身的线刚度和层高有关，同时也受上下框架梁线刚度的影响。柱的反弯点高度也不取为固定值，框架梁线刚度的影响。柱的反弯点高度也不取为固定值，而随框架柱的位置、上下层高比值以及上下框架梁线刚度而随框架柱的位置、上下层高比值以及上下框架梁线刚度比值等条件的不通而发生变化。比值等条件的不通而发生变化。 简述反

14、弯点法与修正的反弯点法或简述反弯点法与修正的反弯点法或D值法的区值法的区别与联系？别与联系？ 返回具有相同截面的边柱和中柱的具有相同截面的边柱和中柱的D值是否相同值是否相同?具有相同具有相同截面的上层柱和底层柱的截面的上层柱和底层柱的D值是否相同值是否相同?为什么为什么? 答：答：具有相同截面的边柱和中柱的具有相同截面的边柱和中柱的D值不相同，因为边柱值不相同，因为边柱节点只有一根梁约束，中柱节点有两根梁约束，所以它们节点只有一根梁约束，中柱节点有两根梁约束，所以它们的的D值不同。值不同。具有相同截面的上层柱和底层柱的具有相同截面的上层柱和底层柱的D值也不相同，因为值也不相同，因为底层柱的底端

15、固定，如果与上层柱层高相同，柱截面相同，底层柱的底端固定，如果与上层柱层高相同，柱截面相同，则底层柱的则底层柱的D值要大。值要大。返回理论知识作业理论知识作业1、框架结构在水平荷载作用下的总体剪切变形和、框架结构在水平荷载作用下的总体剪切变形和总弯曲变形分别是如何导致的？对总弯曲变形分别是如何导致的？对般框架结般框架结构考虑哪一种变形的影响构考虑哪一种变形的影响? 答案能力训练作业能力训练作业1、阅读、阅读混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范 GB 50010-2002中中10.2 梁、梁、10.3柱、柱、10.4梁柱节点并说说其的构造要求。梁柱节点并说说其的构造要求。能力训练能力训练44作业

16、解答作业解答框架结构在水平荷载作用下的总体剪切变形和总框架结构在水平荷载作用下的总体剪切变形和总弯曲变形分别是如何导致的？对弯曲变形分别是如何导致的？对般框架结构考虑般框架结构考虑哪一种变形的影响哪一种变形的影响?答：答：总体剪切变形是由梁、柱弯曲变形导致的框架变总体剪切变形是由梁、柱弯曲变形导致的框架变形。总体弯曲变形则是由框架两侧边柱中轴力引起的柱形。总体弯曲变形则是由框架两侧边柱中轴力引起的柱伸长和缩短所导致的框架变形。对一般框架只考虑总体伸长和缩短所导致的框架变形。对一般框架只考虑总体剪切变形。剪切变形。返回1） 轴线横向框架的计算简图轴线横向框架的计算简图7.2m7.2m3m4.0m

17、5.0mA A2 2A A1 1A AB B2 2B B1 1B BC C2 2C C1 1C CD D2 2D D1 1D D1.291.291.291.290.920.921.251.251.251.251111ib=2EIb/Lic=EIc/h参考解答参考解答2） 轴线横向框架在恒荷载作用下的计算简图轴线横向框架在恒荷载作用下的计算简图7.2m7.2m3m4.0m5.0m19.9519.9513.524.9517.752.512按单向板按单向板考虑考虑9920KN25KN23.17523.17534.9234.9247.5247.523.753.7513.510.5510.552.512

18、按双向板按双向板考虑考虑23.5823.5820KN25KN37.7637.7647.8838.5239.657.616.216.214.47.22.52.53） 轴线横向框架在活荷载作用下的计算简图轴线横向框架在活荷载作用下的计算简图7.2m7.2m3m4.0m5.0m1.81.81.57.23.66按单向板按单向板考虑考虑1.5751.5756.36.31.56按双向板按双向板考虑考虑1.621.623.1953.1956.483.249.5412.781.81.87.23.64） 轴线横向框架在恒荷载作用下的内力计算轴线横向框架在恒荷载作用下的内力计算7.2m7.2m3m4.0m5.0m

19、19.9519.9513.524.9517.752.512按单向板按单向板考虑考虑9920KN25KN23.17523.17534.9234.9247.5247.5219.9519.9524.9517.75109920KN25KN23.17523.17534.9234.9247.5247.522.510.94第二层的计算简图第二层的计算简图19.9519.9510.947.2m7.2m3m4.0m1.291.290.921.251.251.251.25分配系数：分配系数： 节点A: uAB=1.29/1.25x0.9+1.29=0.53 uAA1= 1-0.53=0.47 节点B: uBA=1

20、.29/1.25x0.9+1.29+0.92=0.39 uBC= 0.92 /1.25x0.9+1.29+0.92=0.28 uBB1= 1-0.39-0.28=0.33固端弯矩固端弯矩MAB=- MBA=-19.95x7.22/12=-86.18KN.mMBC= -MCB -10.94x32/12 =-8.2KN.mA A1 1A AB B1 1B BC C1 1C CD D1 1D D第二层的分配过程第二层的分配过程A A1 1A AB B1 1C C1 1D D1 1D D下柱 右梁 0.47 0.53B BC C左梁 下柱 右梁 0.39 0.33 0.28 86.18 86.18 -

21、8.2 左梁 下柱 0.53 0.47左梁 下柱 右梁 0.28 0.33 0.398.2 -86.18 86.18 -30.4 -25.7 -21.88 15.247.65 53.7321.88 25.7 30.4 15.2-53.73 -47.6526.87 10.94 -10.94 -26.87 -14.75-12.48 -10.57 10.57 12.48 14.75 7.387.383.49 3.89-3.89 -3.4951.14 -51.1467.9 -38.18 -29.71 29.71 38.18 -67.9 51.14 -51.1417.05-12.7312.73-17.0

22、5第一层的计算简图第一层的计算简图24.9517.75107.2m7.2m3m4.0m5.0m1.291.290.921.251.251.251.251111A A2 2A A1 1A AB B2 2B B1 1B BC C2 2C C1 1C CD D2 2D D1 1D D分配系数：分配系数： 节点A1: uA1B1=1.29/1.25x0.9+1.29+1=0.38 uA1A=1.25X0.9/1.25x0.9+1.29+1=0.33 uA1A2= 1-0.38-0.33=0.29 节点B1: uB1A1=1.29/1.25x0.9+1.29+0.92+1=0.3uB1C1= 0.92

23、/1.25x0.9+1.29+0.92+1=0.21uB1B= 1.25x0.9/1.25x0.9+1.29+0.92+1=0.26 uB1B2= 1-0.3-0.21-0.26=0.23固端弯矩固端弯矩MA1B1=- MB1A1=-24.95x7.22/12=-107.78KN.mMB1C1= -MC1B1 -10 x32/12 =-7.5KN.mMC1D1=- MD1C1=-17.75x7.22/12=-76.68KN.m第一层的分配过程第一层的分配过程A A2 2A A1 1A AB B2 2B B1 1B BC C2 2C C1 1C CD D2 2D D1 1D D上柱 下柱 右梁

24、0.33 0.29 0.38左梁 上柱 下柱 右梁 0.3 0.26 0.23 0.21左梁 下柱 上柱 0.38 0.29 0.33左梁 上柱 下柱 右梁 0.21 0.23 0.26 0.3 107.78 107.78 -7.57.5 -76.6876.68-30.1 -26.1 -23.1 -20.9814.53 15.9 18 20.75 15 40.52 35.61 46.65 10.38 -33.1 -25.2 -28.76 23.33 7.27-10.49 -16.55 -9.18 -7.96 -7.04 -6.425.68 6.22 7.03 8.11 -4.6 5.19 1.

25、52 1.33 1.75 -1.97 -1.5 -1.7242.04 36.94 -78.98 18.47 14.01 91.83 -34.06 -30.14 -27.63 -15.07 -11.3517.22 22.12 25.03 -64.37 12.52 7.3757.18 -26.7 -30.48-13.35 -10.16A A1 1A AB B1 1B BC C1 1C CD D1 1D D51.1451.1451.1451.1417.0517.0567.967.938.1838.1829.7129.7112.7312.73A A2 2A A1 1A AB B2 2B B1 1B B

26、C C2 2C C1 1C CD D2 2D D1 1D D42.0442.0478.9878.9836.9436.9418.4718.4714.0114.0191.8391.8334.0634.0630.1430.1415.0715.0711.3511.3527.6327.63 17.2217.2222.1222.1225.0325.0364.3764.3712.5212.527.377.3757.1857.1826.726.730.4830.4810.1610.1613.3513.35A A1 1A AB B1 1B BC C1 1C CD D1 1D DD D2 2C C2 2B B2

27、2A A2 259.0959.0918.4718.4778.9878.9891.8391.8349.5349.5346.7946.7927.6327.6330.1430.1415.0715.0751.1451.1467.967.929.7129.7165.1565.1536.9436.9445.5545.5517.2217.2225.0325.0329.7129.7112.5212.5264.3764.3734.8534.8567.967.961.361.326.726.747.5347.5313.3513.3557.1857.1851.1451.14A A1 1A AB B1 1B BC C

28、1 1C CD D1 1D DD D2 2C C2 2B B2 2A A2 253.4653.4618.4718.4785.4685.4695.6595.6545.7845.7843.4943.4924.9524.9527.2127.2115.0315.0358.5758.5772.3372.33 26.5426.5458.5758.57323243.1243.1214.5514.5521.7321.7327.6527.6512.5212.5268.268.231.9231.9270.7870.7856.5256.5221.7621.7641.8741.8713.3513.3563.6363.

29、6356.5256.5253.4653.4618.4718.4785.4685.4695.6595.6545.7845.7843.4943.4924.9524.9527.2127.2115.0315.0358.5758.5772.7372.7326.5426.5458.5758.573232最后的弯矩图最后的弯矩图43.1243.1214.5514.5521.7321.7327.6527.6568.268.231.9231.9212.5212.5270.7870.7841.8741.8713.3513.3556.5256.5263.6363.6356.5256.5221.7621.7668.9

30、568.9564.7264.7212.2312.23282810.110.1最后的剪力图最后的剪力图696914.1214.1264.764.760.160.185.185.182.182.116.6516.658.348.3458.858.822.322.38.458.4518.7618.766.856.8524.624.67.027.0273.7273.72235.74235.74最后的轴力图最后的轴力图93.7293.72210.74210.7473.773.7187.42187.42212.42212.42104.36104.36298.63298.63124.36124.36273.

31、63273.63106.3106.3126.3126.3267.26267.2693.793.7242.26242.26结束结束返回1） 轴线横向框架的计算简图轴线横向框架的计算简图7.2m7.2m3m4.0m5.0mA A2 2A A1 1A AB B2 2B B1 1B BC C2 2C C1 1C CD D2 2D D1 1D D1.291.291.291.290.920.921.251.251.251.251111ib=2EIb/Lic=EIc/h参考解答参考解答7.2m7.2m3m4.0m4.1mA A2 2A A1 1A AB B2 2B B1 1B BC C2 2C C1 1C

32、CD D2 2D D1 1D D1.291.291.291.290.920.921.251.251.251.251111F F2=2=5.2KN5.2KNF F1 1=10.52KN=10.52KN(1)(1)计算风荷载计算风荷载 F2=0.75X1.3X0.74X1.0X2X3.6=5.2KNF1=0.75X1.3X0.74X1.0X(2+2.05)X3.6=10.52KN7.2m7.2m3m4.0m4.1mA A2 2A A1 1A AB B2 2B B1 1B BC C2 2C C1 1C CD D2 2D D1 1D D1.291.291.291.290.920.921.251.251.251.251111F F2=2=5.2KN5.2KNF F1 1=10.52KN=10