高层建筑结构,框架结构的内力和位移计算

第五章

框架结构的内力和位移计算

空间结构分析：PKPM、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： <a>竖向结构计算：分层法 <b>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、耗时高层建筑结构——框架结构内力位移计算

梁柱截面尺寸的估算 取 N (1.2 ~ 1.4) Nc

混凝土柱

根据柱的负荷面积，估算柱在竖向荷载下的轴力 N c 按轴压构件估算截面积 Ac

抗震设计时，取 N (1.1 ~ 1.2) Nc

0.9 (抗震等级三级) 要求满足： N 0.8 (抗震等级二级) Ac f c 0.7 (抗震等级一级)

混凝土梁梁高h取(1/10 ~ 1/18)l ;梁宽取 (1 / 2 ~ 1 / 3)h高层建筑结构——框架结构内力位移计算

§ 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

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§ 5.1 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

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§ 5.1计算简图二、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： 截面形式选取： 中框架：I=1.5 I0 框架梁跨中截面： 边框架：I=1.2 I0 T型截面 装配式钢筋混凝土楼盖： 框架梁支座截面： 中框架：I=I0 矩形截面 边框架：I=I0 注：I0为矩形截面框架梁的截面惯性矩高层建筑结构——框架结构内力位移计算

§ 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，作为无侧 移框架按力矩分配法进行内力分析 每层梁上的荷载对其它层梁的影响可忽略不计，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1/3高层建筑结构——框架结构内力位移计算

§ 5.2 竖向荷载作用下内力近似计算方法——分层法分层法计算步骤：1.首先，将多层框架分解成一层一 层的单层框架

2.用弯矩分配法计算各开口框架的内力； 3.开口框架梁的内力即为原框架相应层的内力；原框架柱的内 力需将相邻两

个开口框架中相同柱号的内力叠加； 4.内力叠加后对于不平衡弯矩较大的节点，可再作一次分配， 但不传递。高层建筑结构——框架结构内力位移计算

§ 5.2 分层法-力学知识回顾 转动刚度——对转动的抵抗能力。杆端的转动刚度以S表示，指杆端产生单位转角时需要施加的力矩。

固端弯矩

方向 +

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§ 5.2 分层法-力学知识回顾 传递系数

分配系数

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§5.2 分层法-弯矩图

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§ 5.2 分层法-计算过程

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，得到柱的最终弯矩 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高层建筑结构——框架结构内力位移计算

柱轴力N由其上柱传来的竖向荷载和本层梁的剪力平衡求得。高层建筑结构——框架结构内力位移计算

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