第五章框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算

1、第五章框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算1框架結(jié)構(gòu)計算簡圖是如何確定的？答：框架結(jié)構(gòu)計算簡圖的確定：一般情況下，框架結(jié)構(gòu)忽略結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，忽略各構(gòu)件的抗扭作用，將框架結(jié)構(gòu)簡化為沿橫方向和縱方向的平面框架，承受豎向荷載和水平荷載，進行內(nèi)力和位移計算。結(jié)構(gòu)設(shè)計時一般取中間有代表性的一榀橫向框架進行分析，若作用于縱向框架上的荷載各不相同，則必要時應(yīng)分別進行計算?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的節(jié)點在常見的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，梁和柱內(nèi)的縱向受力鋼筋都將穿過節(jié)點

2、或錨入節(jié)點區(qū)，這時節(jié)點應(yīng)簡化為剛接節(jié)點；對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱與基礎(chǔ)的連接形式，一般也設(shè)計成固定支座，即為剛性連接。作用于框架結(jié)構(gòu)上的荷載有豎向荷載和水平荷載兩種。豎向荷載包括結(jié)構(gòu)自重及樓（屋）面活荷載，一般為分布荷載，有時也有集中荷載。水平荷載包括風荷載和水平地震作用，一般均簡化成節(jié)點水平集中力。2框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的內(nèi)力計算采用什么方法？其基本假定與計算步驟如何？答：框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的內(nèi)力計算采用分層法。分層法的基本假定

3、：（1）在豎向荷載作用下，不考慮框架的側(cè)移；（2）每層梁上的荷載對其他各層梁的影響可忽略不計。分層法的計算步驟：（1）計算單元的確定根據(jù)計算假定，計算時先將各層梁及其上下柱所組成的框架作為一個獨立的計算單元，而按無側(cè)移的框架進行計算（上下柱的遠端均假設(shè)為固定端）。（2）各桿件彎矩的計算一般用結(jié)構(gòu)力學中的彎矩分配法，分別計算每個單層框架中梁與柱的彎矩。在用彎矩分配法計算各桿件的彎矩之前，應(yīng)先計算各桿件在節(jié)點處的彎矩分配系數(shù)及傳遞系數(shù)。對底

4、層基礎(chǔ)處，可按原結(jié)構(gòu)確定其支座形式，若為固定支座，傳遞系數(shù)為12；若為鉸支座，傳遞系數(shù)為0。至于其余柱端，在分層計算時，假定上下柱的遠端為固定端，而實際上，上下柱端在荷載作用下會產(chǎn)生一定轉(zhuǎn)角，是彈性約束端。對這一問題，可在計算分配系數(shù)時，用調(diào)整柱的線剛度來考慮支座轉(zhuǎn)動影響。因此，對這類柱子的線剛度應(yīng)乘一個折減系數(shù)0.9，相應(yīng)的傳遞系數(shù)為13。（3）彎矩匯總分層計算所得的梁的彎矩即為最后的彎矩，由于每一層柱屬于上、下兩層，因此每一根柱的彎

5、矩需由上、下兩層計算所得的彎矩值疊加得到。（4）不平衡彎矩的再分配疊加后的彎矩圖為原框架的近似彎矩圖，由于柱為上、下兩層之和，因此疊加后的彎矩圖往往在框架節(jié)點處不平衡，一般相差很小，若欲進一步修正，則可將這些不平衡力矩再進行一次彎矩分配。3框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的內(nèi)力計算方法主要有哪兩種？著兩種計算方法有什么區(qū)別？答：框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的內(nèi)力計算方法主要反彎點法和D值法。這兩種計算方法的計算步驟相同，只是在確定各柱間剪力的分配比

6、和確定各柱的反彎點的位置時有所區(qū)別。??右左右下上右bbbccbiiiMMM????式中，、分別為左邊梁和右邊梁的線剛度。左bi右bi（6）其他內(nèi)力的計算進一步，還可根據(jù)力的平衡條件，由梁兩端的彎矩求出梁的剪力；由梁的剪力，根據(jù)節(jié)點的平衡條件，可求出柱的軸力。綜上所述，反彎點法的要點，一是確定反彎點高度，一是確定剪力分配系數(shù)。ij?5反彎點法有何缺點？為什么？答：反彎點法缺點如下：（1）柱的抗側(cè)剛度只與柱的線剛度及層高有關(guān)。（2）柱的反

7、彎點位置是個定值。因為：反彎點法在計算柱的抗側(cè)剛度時，假定梁柱之間的線剛度比為無窮大。反彎點法計算反彎點高度y時，假設(shè)柱上下節(jié)點轉(zhuǎn)角相等。6D值法相對于反彎點法，主要從哪兩個方面做了修正？具體有何修正？答：D值法相對于反彎點法，主要從以下兩個方面做了修正：修正柱的側(cè)移剛度和調(diào)整反彎點高度。（1）修正柱的側(cè)移剛度節(jié)點轉(zhuǎn)動影響柱的抗側(cè)剛度，故柱的側(cè)移剛度不但與往本身的線剛度和層高有關(guān)，而且還與梁的線剛度有關(guān)?？紤]柱端的約束條件的影響，修正后

8、的柱側(cè)移剛度D用下式計算：（X6）212hiDc??式中，為與梁、柱線剛度有關(guān)的修正系數(shù)，教材表X1給出了各種情況下值的計算公式。??由表X1中的公式可以看到，梁、柱線剛度的比值愈大，值也愈大。當梁、柱線剛度比值為時，??=1，這時D值等于反彎點法中采用的側(cè)移剛度d。?（2）修正反彎點的高度各層柱的反彎點位置與柱兩端的約束條件或框架在節(jié)點水平荷載作用下，該柱上、下端的轉(zhuǎn)角大小有關(guān)。影響柱兩端轉(zhuǎn)角大小的因素（影響柱反彎點位置的因素）主要有

9、三個：①該層所在的樓層位置，及梁、柱線剛度比；②上、下橫梁相對線剛度比值；③上、下層層高的變化。在D值法中，通過力學分析求出標準情況下的標準反彎點剛度比（即反彎點到柱下端距離與柱全0y高的比值），再根據(jù)上、下梁線剛度比值及上、下層層高變化，對進行調(diào)整。因此，可以把反彎點位置0y用下式表達：（X8）??hyyyyyh?????3210式中，y為反彎點距柱下端的高度與柱全高的比值（簡稱反彎點高度比），y1為考慮上、下橫梁線剛度不相等時引入的