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时间：2019-07-09
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1、高层建筑结构设计主讲人：谢孝副教授后勤工程学院建筑工程系结构教研室电话:68598194移动:13808350830CHAPTERFive1框架结构的内力和位移计算CHAPTERFive1.计算简图2.竖向荷载内力计算方法——分层法3.水平荷载内力计算方法—反弯点法2空间结构分析：TBSA、TAT、广厦平面结构分析：（1）结构力学方法计算：弯矩分配法（2）近似计算方法：竖向结构计算：分层法水平荷载下平面框架结构分析：反弯点法D值法手算优点：容易理解结构受力性能的基本概念，掌握结构分析的基本方法手算缺点：繁杂、耗时7/25/2021
2、3§5.1计算简图一、计算单元的确定计算简图：◆杆件以轴线表示◆梁的跨度：框架柱轴线距离◆层高：结构层高，底层柱长度从基础承台顶面算起◆注意：建筑标高－结构标高＝装修层高度跨度差小于10％的不等跨框架，近似按照等跨框架计算7/25/20214计算简图◆忽略框架结构纵向与横向框架之间的空间联系，忽略空间作用7/25/20215计算简图◆忽略框架结构纵向与横向框架之间的空间联系，忽略空间作用7/25/20216计算简化与假设：◆忽略杆件的抗扭转作用◆空间三向受力的框架节点简化为平面节点，受力状态分为★刚结节点：现浇钢筋混凝土结构★铰接节点：装配式
3、框架结构★半铰接节点：装配式框架结构计算简图7/25/20217二、结构构件的截面抗弯刚度考虑楼板的影响，框架梁的截面抗弯刚度应适当提高现浇钢筋混凝土楼盖：中框架：I＝2I0边框架：I＝1.5I0装配整体式钢筋混凝土楼盖：中框架：I＝1.5I0边框架：I＝1.2I0装配式钢筋混凝土楼盖：中框架：I＝I0边框架：I＝I0注：I0为矩形截面框架梁的截面惯性矩截面形式选取：框架梁跨中截面：T型截面框架梁支座截面：矩形截面计算简图7/25/20218§5.2竖向荷载作用下的近似计算方法——分层法计算假定：多层多跨框架在一般竖向荷载作用下，侧移小，作为
4、无侧移框架按力矩分配法进行内力分析多层框架简化为单层框架，分层作力矩分配计算假定上下柱的远端为固定，实际仅底层柱为固定，其它柱端均为弹性支座。修正：除底层柱外，各层柱线刚度乘以0.9，柱的传递系数为1/37/25/20219分层法首先，将多层框架分解成一层一层的单层框架7/25/202110分层法7/25/202111例题：分层法7/25/202112力学知识回顾固端弯矩方向+转动刚度——对转动的抵抗能力。端的转动刚度以S表示等于杆端产生单位转角时需要施加的力矩。分层法7/25/202113传递系数分配系数分层法7/25/202114计算过程
5、最终结果：分层计算的梁端弯矩为最终弯矩上下层所得同一根柱子内力叠加，得到柱得最终弯矩节点会不平衡，误差不大。如误差较大，可将节点不平衡弯矩再进行一次分配根据弯矩M——剪力V——轴力N分层法7/25/202115构件弯矩图分层法7/25/202116§3.3水平荷载作用下内力近似计算方法—反弯点法水平荷载：风力、地震作用条件：梁的线刚度与柱的线刚度比≥3假定:（1）不考虑柱子的轴向变形，同层节点水平位移相等，节点整体的转角为0（2）假定上层柱子的反弯点在中点（3）底层柱子的反弯点在距底端2h/37/25/202117反弯点法7/25/20211
6、8计算思路：1.反弯点的位置2.该点的剪力y=2h/3yhhh反弯点y=h/2PPP反弯点法y7/25/2021191.柱抗侧刚度：单位位移下柱的剪力V——柱剪力——柱层间位移h——层高EI——柱抗弯刚度ic——柱线刚度反弯点法7/25/2021202、剪力的计算根据假定3：——第j层第I根柱的剪力及其抗侧刚度第j层总剪力反弯点法7/25/202121第j层各柱剪力为反弯点法7/25/2021223、反弯点的确定：反弯点：弯矩为零的点柱两端完全无转角，弯矩相等：反弯点为柱中点梁的线刚度与柱的线刚度比≥3：反弯点近似在中点底层柱：底部固定，上
7、端有转角，反弯点上移——反弯点在距柱底2h/3处4、计算柱端弯矩反弯点法总结：检验运用反弯点法的条件：梁的线刚度与柱的线刚度比≥3计算各柱的抗侧刚度把各层总剪力分配到每个柱反弯点法7/25/202123根据各柱分配到的剪力及反弯点位置，计算柱端弯矩上层柱：上下端弯矩相等底层柱：上端弯矩：下端弯矩：根据结点平衡计算梁端弯矩边柱中柱反弯点法7/25/202124§5.4水平荷载作用下内力近似计算方法—D值法水平荷载：风力、地震作用条件：考虑梁的线刚度与柱的线刚度比不满足≥3条件的情况（梁柱线刚度比较小，结点转角较大）假定：（1）平面结构假定；（2
8、）忽略柱的轴向变形；（3）D值法考虑了结点转角，假定同层结点转角相等7/25/202125D值法计算方法1、D值——修正抗侧刚度的计算水平荷载作用下，框架不仅有侧移
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