框架设计练习题答案

框架设计练习题答案框架构造设计练习题答案一、思虑题：1、框架构造定义及长处、弊端及其合用范围如何？答：框架构造是指由梁柱杆系构件构成，能承受竖向和水平荷载作用的承重构造系统。长处：框架构造平面部署灵巧，可依据需要分开成小房间或许改成大房间；构造自重较轻。弊端：框架构造侧向刚度较小。合用范围：仅合用于房子高度不大、层数不多的构造2、框架构造的损坏机理是什么？答：竖向荷载作用下，一般状况，梁端抗弯承载力第一达到其极限承载力，出现塑性铰地区，相应地梁端截面转角位移明显加大，内力向跨中发生转移，致使跨中弯矩进一步提升，跨中挠曲变形增大，直至损坏。水平荷载作用下，框架柱承受水平剪力和柱端弯矩，并由此产生水平侧移，同时由水平力惹起的颠覆力矩，使框架的近侧柱拉伸、远侧柱压缩，形成框架的整体曲折变形，水平力也惹起楼层剪力，使梁、柱产生垂直其杆轴线的剪切变形和曲折变形，形成框架的整体剪切变形，直至损坏。3、框架构造构造整体部署原则有哪些？答：①柱网应规则、齐整、间距合理，传力系统合理；减少开间、进深的种类。②房子平面应尽可能规整、平均对称，体型力争简单，以使构造受力合理；③提升构造整体刚度，减小位移。房子高宽比不宜过大；（知足非抗震设计时为5；布防烈度为6度、7度时为4；8度时为3；9度时为2）④应试虑地基不平均沉降、温度变化和混凝土缩短等影响，设置必需的变形缝。4、框架构造梁、柱构件截面几何尺寸的初选方法是什么？答：（1）梁梁高：hb(1~1)l梁宽：(1~1)h1018bb23b（2）柱：柱截面面积一般依据轴压比限值NNfcA估量，同时截面的高度、宽度要知足以下要求：bc、hc(1~1)Hc15205、分层法计算竖向荷载作用下平面框架构造的荷载效应时的基本假设是什么？答：分层法的基本假设(1)梁上荷载仅在该梁上及与其相连的上基层柱上产生内力，在其余层梁及柱上产生的内力可忽视不计；（2）竖向荷载作用下框架构造产生的水平位移可忽视不计。6、分层法为何要将上层柱的线刚度乘以0.9进行折减？传达系数为何要变成1/3？答：在分层的时候，假设各个张口刚架的上下端均为固定支承，而实质上，除基层的下端外，其余各层柱端均有转角产生，即上层的刚架中，其余层对本层刚架拘束作用应介于铰支承与固定支承之间的弹性支承，为了改良由此所惹起的偏差，在计算时做以下修正：①除基层之外其余各层柱的线刚度均乘0.9的折减系数；②除基层之外其余各层柱的弯矩传达系数取为1/3.7、分层法的计算步骤？1）计算梁柱的线刚度及相对线刚度；2）将框架计算简图分层（分层后的各柱远端为固定支座），并对除基层柱外的其余各层柱的线刚度乘0.9折减系数；3）用弯矩分派法计算各层单元的杆端弯矩；4）叠加各层的杆端弯矩，注意梁的弯矩值保持不变，柱的弯矩值为各层单元的柱端弯矩的代数和，叠加后若结点弯矩不均衡，可再进行一次弯矩分派；5）按静力均衡条件计算出框架的剪力和轴力，并绘出内力争。8、反弯点法计算水平荷载作用下平面框架构造的荷载效应时，其基本假设是什么？答：（1）梁的线刚度与柱线刚度之比大于3时，可以为梁刚度为无穷大，柱两头无转角；2）梁、柱轴向变形均可忽视不计，同一层各节点的水平位移相等；确立各柱的反弯点地点时,以为除基层外其余各层柱上下两头的转角同样。9、柱抗侧移刚度的物理意义是什么？答：柱抗侧移刚度指无角位移的两头固定杆件，柱顶产生单位侧移时需的剪力。10、反弯点法计算弯矩时，与框架中节点相连的梁端弯矩计算公式说了然什么？答：反弯点法计算弯矩时，与框架中节点相连的梁端弯矩计算公式说了然梁端弯矩不只与相连的柱端弯矩相关,并且还与该梁的线刚度成正比。11、D值法的基本假设是什么？答：（1）水平荷载作用下，框架构造同层各结点转角位移相等；（2）梁、柱轴向变形均忽视不计。12、柱反弯点高度与哪些要素相关？答：柱反弯点高度与荷载形式、梁柱刚度比、建筑物总层数和柱所在的楼层号相关。13、什么是标准反弯点高比？答：假设框架横梁的线刚度、框架柱的线刚度和层高沿框架高度不变时，反弯点高度与计算柱高度的比值。可依据标准框架总层数n，计算柱所在层数m，梁、柱线刚度比k，以及水平荷载形式由相关表格查得的。14、反弯点法与D值法计算框架构造内力的详细步骤是什么？答：反弯点法计算步骤①计算柱子抗侧移刚度dij或D值；②计算各层总水平剪力Vpj，按柱抗侧移刚度分配计算柱反弯点处的水平剪力Vij；③依据各柱分派到的剪力及反弯点地点，计算柱端弯矩上层柱：上下端弯矩相等Mij上＝Mij下＝Vijhj/2基层柱：上端弯矩Mi1上Vi1h1/3；下端弯矩＝Mi1下＝2Vi1h1/3④依据结点均衡计算梁端弯矩，以下图关于边柱：MbMij上Mij1下关于中柱：设梁的端弯矩与梁的线刚度成正比，则Mb左（Mij上Mij1下）ib左ib左ib右Mb右（Mij上Mij1下）ib右ib左ib右⑤可依据力的均衡原则，由梁两头的弯矩求出lr(MblMbr)梁剪力。VbVvl⑥柱的轴力计算由节点左右梁端剪力之和获得。nNik(ViblVibr)i15、框架构造在水平荷载作用下的侧移是由哪几部分构成的？各如何计算？答：水平侧移由框架梁、柱曲折和剪切变形产生的水平位移MQ和因为框架柱轴向变形产生的水平位移N两部分构成，即＝MQ+N梁、柱曲折变形产生的侧移MQ计算：第i层的层间位移iVpiiDij第i层的水平位移iiikk1极点位移为Nskk1框架柱轴向变形产生的水平位移N：V0H3NEz1Az1B2FN16、什么是控制截面？什么是控制内力？框架梁、柱构造构件的控制截面分别有几个？控制内力各有哪些？答：控制截面就是构件中内力最大的截面。控制内力就是控制截面上的最不利内力。框架梁的控制截面有3个，两头和跨中；框架柱的控制截面有2个，各层柱的上、下两头。控制内力以下表。构件梁柱控制截面梁端跨中柱端+Mmax及相应的N，V最不利内-Mmax-M+Mmax+M力Vmax

Mmax及相应的maxN，VmaxNmax及相应的M，VNmin及相应的M，V17、梁端弯矩调幅原由是什么？调幅大小有何依照？答：梁弯矩调幅原由是依照框架构造的合理损坏形式，在梁端出现塑性铰是同意的，为了便于浇搗混凝土，也常常希望节点处梁的负钢筋放的少些；而关于装置式和装置整体式框架，节点并不是绝对刚性，梁端实质弯矩将小于其弹性计算值，所以，在进行框架构造设计时，一般均对梁端弯矩进行调幅。调幅大小依照，考虑竖向荷载作用下梁端塑性变形内力重散布，对梁端负弯矩进行调幅，现浇框架调幅系数为0.8～0.9，装置式框架调幅系数为0.7～0.8，梁端负弯矩减少后，应按均衡条件计算调幅后的跨中弯矩，且要求梁跨中正弯矩起码应取按简支梁计算的跨中弯矩的1/2。二、计算题：图示两层两跨框架，试用分别用弯矩分派法和分层法计算框架内力，并分别作出弯矩图。注：括号内数字表示各杆件线刚度的相对值。解：1）计算梁的固端弯矩（列于各分层框图中，以带*号的数值表示）下层上层2）分层计算（每层6分，共12分）3）作弯矩图（单位：kN·m）（6分）用反弯点法计算图示三层框架（层高为3.6m、梁跨为6m）的剪力、弯矩和轴力，并绘出弯矩图，图中括号中的数据为假设弹性模量为单位1时的梁柱线刚度解：1）计算一层各柱的相抗衡侧刚度第一、二层：A柱：DA1＝12iA1/h2柱：DB1＝12iB1/h2120KN(4)(4)(1)(1)(1)100KN(4)(4)(1)(1.5)(1)80KN(5)(5)(1)(1.5)(1)柱：DC1=12iC1/h2DA1+DB1+DC1=123.5/h2第三层：A柱：DA3＝12iA3/h2柱：DB3＝12iB3/h2柱：DC3=12iC3/h2DA3+DB3+DC3=123/h2各层层剪力V1=300KNV2=220KNV3=120KN3)各柱的剪力1300VA1=Vc1=＝85.7KN111.5VB1=1.5300＝128.6KN111.5VA2=Vc21=1220＝62.9KN111.5VB2=1.5220＝94.3KN111.5VA3=Vc3=VB3=40KN4)t各柱端弯矩36MMtC1=85.7×1.27272A1=＝36b102.84KN?mMA1=Mb127.87C1=85.7×113.22169.742.4＝7272185.22127.87205.68KN?mMt102.8154.32B11.2＝154.32KN?m162.03216.02113.22169.74MbB1=128.6×2.4＝162.03308.64KN?mMtMtC2=62.9×1.8ABA2=205.68308.64＝Mb113.22KN?mA2=MbC2=62.9×1.8＝113.22KN?mMtB2=94.3×1.8＝169.74KN?mMbB2=94.3×1.8＝169.74KN?mMtA3=MtC3=MtB3=40×1.8＝72KN?mMbA3=MbC3=MbB3=40×1.8＝72KN?m

7272113.22205.68C5）绘制弯矩图3、以下图钢筋混凝土框架，采纳C25混凝土，其弹性模量为E28106kNm2，各梁的惯性矩均为Ib24.3103m4，各柱的惯性矩均为Ic2.1103m4，求该构造的极点位移。解：1）计算梁、柱线刚度比的线刚度比梁：ibEIbE24.31032.7103El9下柱：ic下EIcE2.11030.35103El6上柱：ic下EIcE2.11030.467103El4.5ibib2.7103E所以可用反弯点因为：ic下0.467103E5.783法（2）计算各柱的侧向刚度D上柱：下柱：

D上12ic上120.467103281067.75103kNmh上24.