多层框架结构复习

112多层框架构造复习一、砖混构造形式〔把握〕(一)砖混构造建筑物的构造 砖混构造建筑物主要由以下局部构成：1．屋盖(屋顶)：砖混构造建筑物的屋盖是安装在墙体上，起两种作用，一承受屋顶上的荷载，如雪荷载2．砖墙：砖墙按所处位置分为内墙、外墙。外墙与室外接触，受风雨浸蚀，起围护作用。内墙起分隔作用。砖墙又分承重墙和自承重墙。承重墙支撑楼板传递的荷载。钢筋混凝土楼盖板：楼盖板将家具重量、人的重量等楼层荷载传给墙体。楼梯：是楼层间的重要通道。砖根底：砖混构造建筑物的根底多为条形砖根底，担当由墙体下来的荷载，并把荷载传给地基。门窗及其他：组成砖混构造建筑物的还有门、窗、阳台、雨篷、台阶、散水等。(一般只五六层)。(二)砖混构造建筑物的构造特征砖混构造建筑物是由屋盖、墙体、楼板、过梁、砖根底构成的承重构造体系。主要特征是构造荷载是通过屋盖、楼板传到承重墙上，再由承重墙传到根底。其传力方向为板一墙一根底，或为板一梁一墙一根底。因此承重墙砌筑质量的好坏、砌体强度的大小直接关系到砖混构造建筑物的质量和寿命。根底不均匀下沉，承重墙体消灭裂缝，将意味着砖混构造建筑物的整体破坏。二、排架构造建筑物〔把握〕单层工业厂房等，要求室内有一个完整的大空间来满足功能上的需要，常承受柱和屋架构成的排架构造作为其承重骨架。这类建筑物称为排架构造建筑物。(一)排架构造建筑物的构成 排架构造建筑物〔单层厂房〕主要由以下局部组成：1．屋盖：起围护和承重双重作用。包括屋面板、天窗架、屋架等。屋面板安装在天窗架和屋架上，天窗架安装在屋架上，屋架安装在柱顶上。屋面板是厂房上部承重及围护构造，承受屋面雪荷载，并通过屋架、柱向下传递。屋面还起防风、雨和保温作用。天窗的作用是便于厂房通风与采光。2．吊车梁：吊车梁位于吊车轨道下部，支承在牛腿上，承受吊车荷载(起吊重物、吊车运行时的移动集中竖向荷载，及吊车制动时产生的纵和横向水平荷载)并传至柱子，再通过柱子把吊车荷载传到根底。3．柱子：是排架建筑的主要承重构件，它承受屋盖传来的荷载、吊车梁上传来的荷载、墙梁传来的上部墙体重量等荷载以及外墙传来的风荷载。根底：根底由杯形根底和根底梁组成。杯形根底用以支撑柱子和根底梁，并把荷载传给地基。根底梁两端安装在杯形根底上，并把梁上部托着的外墙重量传给杯形根底。支撑：包括屋架支撑、天窗架支撑、柱间支撑。它的主要作用是加强厂房构造的空间刚度和稳定性；同时起传递风荷载和吊车水平荷载的作用，在地震区尚能传递纵向地震作用力。围护构造：主要指外墙，还有与外墙连在一起的抗风柱及外墙的圈梁。墙(纵墙和山墙)：通常为砖砌的自承重墙。砖墙下部支承在根底梁或带形根底上。墙承受风荷载并传给柱子。在某些大型厂房，也有承受预制墙板代替人工砌筑的砖墙。墙 梁：加强厂房的纵向刚度。当为连系梁时，承受外墙重量，并把它传给柱子和根底；当为圈梁时，外墙重量则通过根底梁传给根底。抗 风 柱：承受山墙传来的风荷载，并把它传给屋盖和根底。(二)排架构造建筑物承受的主要荷载及其传递1．排架构造建筑物承受的主要荷载：排架建筑构造在使用和施工期间，承受的主要荷载有以下几种：(1)恒载：如各种构件和墙体的自重，以及管道等生产工艺设备的重量。(2)活荷载：活荷载是作用在厂房构造上的可变荷载，包括：吊车竖向荷载、吊车水平荷载、雪荷载、风荷载和施工荷载等，此外，还3—55是作用于排架构造厂房的主要荷载示意图。2．荷载的传递：单层排架构造建筑物的荷载传递线路如图3—56所示：3．单层排架构造建筑物的构造特征：由以上分析可知，单层排架构造建筑物所承受的各种荷载，根本上都是通过柱子再传递到根底、地基的，因此，柱子是构造中的主要承重构件，它的强度与稳定性是决定寿命的重要因素，而其外墙墙体仅起围护作用。三、框架构造建筑物〔把握〕框架构造建筑物是以柱、梁、板组成的空间构造体系作为骨架的建筑物。(一)框架构造建筑物的构成，由以下局部组成：屋盖与楼板：屋盖在建筑物顶部，既起承受屋面荷载作用，又起防雨雪、保温的围护作用。楼板担当着楼层荷载，并向下传递。框架梁：框架构造的梁，分主梁与次梁，承受楼板、屋面板传来的荷载。框架柱：梁和柱是刚性连接在一起的。梁上荷载由柱传到根底。柱根底：框架构造柱根底多为钢筋混凝土独立根底。框架墙：框架构造的外墙及内墙是用一般砖或轻质砖在柱间砌筑的墙体。这些墙只起围护作用，砖墙的重量通过梁、板传给柱。以梁柱体系为承重骨架的框架构造房屋中，墙体只起围护作用，因此可以形成较大的空间和比较敏捷的平面布置。此外，框架建筑与砖混建筑相比还具有强度大、延性好，能承受较大荷载，抗震力量强等优点，框架构造一般应用于：使用荷载较大，振动较强，设备管道较多的多层工业厂房；(2)要求有较大空间的工业与民用建筑如办公楼、多高层旅馆等；(3)五层及五层以上的多层及高层建筑如高层住宅等；(4)有特别要求的建筑物及大型公共建筑。(二)框架构造建筑物的构造特征框架构造建筑物的特点是：由钢筋混凝土主梁、次梁和柱形成的框架作为建筑物的骨架，梁和柱之间的连接为刚性结点。屋盖、楼板上的荷载通过梁柱传到根底。框架构造建筑物的墙体全部为自承重墙，只起分隔和围护作用，墙体越轻越好。框架构造的房间布置敏捷，不受楼板跨度的限制，因此，这种构造适用于建筑办公楼、商店和轻工业厂房。二、简答题复习1、常用的多、高层建筑构造体系有哪几种？1〕〔〕〕4〕筒体构造体系2、什么是框架构造？有何特点？答：是由梁、柱组成的框架作为竖向承重和抗水平作用的构造体系。主要优点：建筑平面布置敏捷，可形成较大的空间，且在立面处理上，易于表现建筑艺术的要求，因而很适合于多层工业厂房以及民用建筑中的多、高层办公楼、旅馆、医院、学校、商店和住宅等建筑。其缺点是：框架构造在水平荷载作用下则表现出刚度小、水平位移大的特点，故亦称柔性构造。由于它的构件截面小，抗震性能较差，所以高度受限制，非地震区最大高度为60m，地震755m。3、框架构造布置原则是什么？答：构造布置是否合理，对构造的安全性、适用性、经济性影响很大。因此，需依据房屋的高度、荷载状况及建筑的使用要求和造型要求，确定一个合理的构造布置方案。尽可能削减开间、进深的类型；柱网应规章、整齐、间距合理，传力明确；房屋平面宜尽可能规整、均匀对称，体型力求简洁，以使构造受力合理；提高构造总体刚度，减小位移。房屋高宽比不宜过大，一般不超过5；应考虑地基不均匀沉降、温度变化和混凝土收缩等影响。4、框架构造的承重方式有哪几种？特点如何？横向框架承重：横向布置框架承重梁，楼面竖向荷载由横向梁传至柱而在纵向布置连系梁。由于横向框架往往跨数较少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物横向抗侧刚度，对抗震有利。而纵向框架往往仅按构造要求布置较小的连系梁，这也有利于房屋室内的采光和通风。纵向框架承重：在纵向布置承重梁，横向布置连系梁。当为大开间柱网时，可考虑承受此种方案。横向刚度差，对抗震不利。布置时，横向连系梁必需与柱子刚接，且截面不能太小，以保证房屋的横向刚度。对抗震不利，地震区不宜承受。纵横向框架承重：该方案两个方向的梁均要担当楼板的荷传来的竖向荷载，梁的截面均较大，房屋的双向刚度较大。故以下状况下宜承受：①当房屋的尺寸接近于方形；②两个方向柱列数接近时。此时，楼盖承受双向板。此外，对抗震设防有要求的房屋，宜承受此种方案。由于沿房屋两个方向的地震作用大体相等，要求房屋在两个方向都要具有较大的抗侧刚度和抗震承载力。5、如何估算框架梁、柱截面尺寸？〔1〕hh(

1~1)l ；装配式：h 1 1)l( ( 1 1b：b(

~ )h，且宜200mm2 3〔2〕柱的截面尺寸：柱截面尺寸一般是依据柱的轴向力设计估算确定，建议：

N 0.9~0.95Nfc400mm300mm。N—轴向力设计值，一般民用建筑竖向荷载标准值可取14~15KN/mm2，初步估算柱截面面积。6、在确定框架构造的计算简图时，如何利用构造和荷载的对称性？答：无论电算还是手算，利用构造和荷载的对称性确定的计算简图，可使计算工作量大为削减。因此，在确定计算简图时，应充分利用构造的对称性。由构造力学知，对称构造在对称荷载作用下，可简化为半边构造：正对称荷载作用下：①奇数跨时但有弯矩和垂直挠度〔位移〕发生，故可简化为如下图的计算简图如图12-1所示。在对称轴上的梁截面设置定向支座，可上下滑动，无支座反力〔剪力为零，但能承受弯矩。图12-1 偶数跨时半边构造计算简图 图12-2 奇数跨时半边构造计算简图此时，中间跨的线刚度或相对线刚度为原来的2倍，由于跨度变为原来的1/2。②偶数跨时：由于构造中的内力和变形均对称，对称截面处不发生任何转和位移，对称截面处相当于固定支座〔中间跨度的线刚度同原来，计算简图如图12-2所示。反对称荷载作用下：其内力和变形具有反对称的性质，对称轴上梁截面不行能消灭弯矩和垂直挠度〔位移〕12-3所示的计算简图。3图12-3 反对称荷载作用下半边构造的简化7、多层框架构造在荷载作用下〔竖向荷载和水平荷载〕的内力和侧移计算，承受的方法有哪些？答：有电算和手算方法，目前多用电算方法。电算利用构造矩阵位移法编程，然后依据框架的计算简图，将框架的几何尺寸、荷载、约束参数输入，则框架的内力、侧移、配筋都可输出，格外便利，各设计部门目前都承受电算方法。手算时引入一些根本假定，承受近似计算方法。由于各种计算方法的计算假定不同，计算结果准确度也有所差异，但一般满足设计所要求的精度。对初学者，利用手算，把握计算根本原理和构造受力特征极为重要。8、多层框架在竖向荷载作用下的计算方法有哪几种？答：多层框架在竖向荷载作用下的内力近似计算方法有：弯矩安排法、分层法、迭代法等。它们由于假定的条件不同，计算精度也不一样，但根本都能满足设计准确度的要求。9、何谓弯矩二次安排法？如何计算的？三大要素是什么？答：弯矩二次安排法是对弯矩安排法的进一步简化。计算假定：无视竖向荷载作用下框架节点侧移；某一节点的不平衡弯矩只对与该节点相交的各杆件远端有影响，而无视对其余各杆件的影响。适用于层数较少的恒荷载状况下。1计算时，先对各节点不平衡弯矩进展第一次安排，并向远端传递〔传递系数为2

，再将因传递弯矩产生的不平衡弯矩进展其次次安排，整个弯矩安排和传递过程即告完毕。10、用弯矩安排法计算多层框架在竖向荷载作用下的内力时，其三大要素是什么？答：三大要素为：弯矩安排系数；因端弯矩；传递系数。1、何谓梁、柱转动刚度S？如何计算？〔〕称为转动刚度，是表示杆端抵抗转动力量的物理量；〔2〕确定方法：与杆件的线刚度和两端支座的支承条件有关，构造力学中给出：S 4i①两端为固定端时：

S 3i12答：作用于某节点的S力矩，按汇交于该节点各杆的转动刚度的比例安排给各杆端〔近端，用来表示。即： iRiR SiR13、用弯矩二次安排法计算多层框架在竖向荷载作用下的内力时，如何确定传递系数？〕1/2〕一端固定，一端铰支为〔〕-。14、用分层法计算竖向荷载作用下的内力时，各有何根本假定条件？适合什么状况下承受？〔划整为零〕45竖向荷载作用下的框架内力的方法。根本假定：在竖向荷载作用下的多层框架，用力学准确解法结果说明，不仅框架节点的侧移值很小，而且每层横梁上的荷载对上下各层的影响也很小。为进一步简化，可假定：①在竖向荷载作用下，节点的侧移可以无视；②每层横梁上的荷载对其他层横梁的内力影响很小，也可以无视。适用范围：适用于节点梁柱线刚度比大于或等于3的内力计算。15、用分层法计算竖向荷载作用下的内力时，为何要对线刚度和弯矩传递系数进展调整？答：由于实际的框架柱，除底层根底处为固定外，其余各柱端因有节点转角，实际为弹性约束。所以，在分层计算时，须做如下调整：将上层各柱〔底层除外〕的线刚度予以调整，乘调整系数0.9折减系数，以削减计算误差；各柱〔底层柱除外〕的弯矩传递系数改取为1/3。分层后的各简洁刚架一般也用弯矩二次安排法计算。16〔1〕作用于多层框架上的水平荷载主要有风载及地震荷载〔二者不同时考虑，取大者。为简化计算，一般将其化为节点集中荷载，如下图。因节间无荷载，所以梁、柱的弯矩图都是直线形，都有一个弯矩为零〔0〕的点，称反弯点。适用于各层构造比较均匀〔各层层高变化不大，梁的线刚度变化不大、节点梁柱线刚度比较i大〔b〕的多层框架，否则误差较大。ic17答：根本假定：为了便于求得柱反弯点的位置和该点的剪力，作如下假定：将水平荷载化为节点水平集中的荷载；不考虑框架横梁的轴向变形，不考虑节点转角，认为梁、柱线刚度比

ib很大；ic框架底层各柱反弯点在距柱底2/3高度处，上层各柱的反弯点位置在层高的1/2处；梁端弯矩可由节点平衡条件求出。18、什么叫柱的抗侧移刚度〔抗侧刚度〕？如何确定Dij？答：依据计算假定〔2〕可得，同层各柱顶的侧移相等，则各柱剪力与柱的抗侧刚度Dij成正比。柱的抗侧刚度Dij的概念：是表示柱顶产生单位水平侧移〔1〕时，在该柱柱顶所需施加的水平集中力，用Dij表示。柱的抗侧刚度确实定：由构造力学知：

12EID cij h3ij

12i ijh2ij19、什么叫D值法？它对反弯点法修正了什么？D点法。考虑了框架节点转动对柱的抗侧刚度和反弯点位置的影响。12i各柱抗侧刚度D值的修正：D ijh2ijhh各柱反弯点高度修正：

( )h0 1 2 320、设计标准对框架构造位〔侧〕移限值如何？答：房屋在水平风力或地震作用下，侧移过大，人的感觉就不舒适；层间位移过大，会影响建筑装饰并层致填充墙开裂。因此，为满足正常使用要求，应掌握框架构造的位移。层间位移与层高之比： 承受轻质隔墙时：hii承受砌体填充墙时：hii

14501500 1顶点位移与总高之比：承受轻质隔墙时： H 550 1承受砌体填充墙时： H 65021、在进展框架构造设计时，为何要对梁端弯矩进展调幅？如何调幅？〔1〕调幅缘由