内力组合计算复习进程
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第7章 框架结构的内力组合§7.1框架结构梁内力组合§7.1.1. 框架结构梁的内力组合在竖向荷载作用下,可以考虑梁端塑性变形内力重分布而对梁端负弯距进行调幅,调幅系数为现浇框架:0.8-0.9,本设计取0.85。
计算结果见表7-1 横梁弯矩调幅。
由于风荷载作用下的组合与考虑地震组合相比,一般较小,对于结构设计不起控制作用,故不考虑。
只考虑以下三种组合形式: 一.由可变荷载效应控制的组合:1.2 1.4QK QK S S S =+ (71)-二.由永久荷载效应控制的组合:1.35 1.40.7QK QK S S S =+⨯⨯ (72)-三.竖向荷载与水平地震作用下的组合:1.2(0.5) 1.3QK QK EK S r S S =+⨯+ (73)-具体组合过程见表7.2,其中弯矩KN.m ,剪力KN ,弯矩的上部受拉为负,剪力的产生顺时针为正。
表7-1 横梁弯矩调幅67686970717273§7.1.2 梁端弯矩控制值梁的支座截面考虑了柱支撑宽度的影响,按支座边缘截面的弯矩计算,即:`/2=-⨯(7-4),M M V b式中:M为梁内力组合表中支座轴线的弯矩值;V为相应的支座剪力;b为相应的柱的宽度;计算结果见表7-3表7-3 梁端弯矩控制值§7.1.3梁端截面组合的剪力设计值调整为防止梁在弯曲屈服前发生剪切破坏,即保证“强剪弱弯”截面设计须对有地震作用的组合剪力设计值按(7-5)进行调整。
()/l rvb b b n GB V M M l V η=-+ (7-5)式中:n l 为梁的净跨;GB V :为梁的重力荷载代表值,按简支梁分析的梁端截面剪力设计值;,l rb bM M :分别为梁左右净截面,逆时针或顺时针方向的弯矩设计值;vb η:为梁端剪力增大系数,对于二级框架取1.2计算结果见表7-4§7.2框架结构柱的内力组合§7.2.1框架结构柱的内力组合柱上端控制值截面在梁底,下端在梁顶,应按轴线计算简图所得的柱端内力值换成控制截面的相应值,此计算为简化起见,采用轴线处内力值。
四、内力组合
1、梁的内力组和合
梁的内力组合按:
① 1.2恒荷载+1.4活荷载;
② 1.2恒荷载+1.4风荷载
③ 1.2恒荷载-1.4风荷载
④ 1.2恒荷载+1.4×0.8×(风荷载+活荷载)
⑤ 1.2恒荷载+1.4×0.8×(活荷载-风荷载)
其中风荷载作用考虑左右2种组合,在表中只用+.-取值
5种不同情况取最大值恒荷载取值见表3-4,活荷载取值见表3-8,风荷载取值见表3-12;注意一:梁端弯矩组合时考虑折减0.8的系数,跨中最大弯矩取调幅后的值,风荷载考虑左右风正负弯矩的影响不进行调幅;
注意二:梁端弯距左正右负,剪力左正右负,风荷载正负无所谓;组合表4-1
2、柱的内力组合
柱的轴力计算:N=P+V,N柱顶=N上柱底+V上层梁,N柱底=N柱顶+P
P为结点集中荷载加柱自重
V为主梁传给柱的剪力
柱A的内力组合: 表4-2
柱B的内力组合:表4-3
柱C的内力组合:表3-4。
内⼒组合及内⼒调整资料7 内⼒组合及内⼒调整7.1内⼒组合各种荷载情况下的框架内⼒求得后,根据最不利⼜是可能的原则进⾏内⼒组合。
当考虑结构塑性内⼒重分布的有利影响时,应在内⼒组合之前对竖向荷载作⽤下的内⼒进⾏增幅。
分别考虑恒荷载和活荷载由可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的组合,并⽐较两种组合的内⼒,取最不利者。
由于构件控制截⾯的内⼒值应取⾃⽀座边缘处,为此,进⾏组合前,应先计算各控制截⾯处的(⽀座边缘处的)内⼒值。
1)、在恒载和活载作⽤下,跨间max M 可以近似取跨中的M 代替,在重⼒荷载代表值和⽔平地震作⽤下,跨内最⼤弯矩max M 采⽤解析法计算:先确定跨内最⼤弯矩max M 的位置,再计算该位置处的max M 。
当传到梁上的荷载为均布线荷载或可近似等效为均布线荷载时,按公式7-1计算。
计算⽅式见图7-1、7-2括号内数值,字母C 、D 仅代表公式推导,不代表本设计实际节点标号字母。
2max 182M M M ql +≈-右左且满⾜2max 116M ql = (7-1)式中:q ——作⽤在梁上的恒荷载或活荷载的均布线荷载标准值;M 左、M 右——恒载和活载作⽤下梁左、右端弯矩标准值;l ——梁的计算跨度。
2)、在重⼒荷载代表值和地震作⽤组合时,左震时取梁的隔离体受⼒图,见图7-1所⽰, 调幅前后剪⼒值变化,见图7-2。
图7-1 框架梁内⼒组合图图7-2 调幅前后剪⼒值变化图中:GC M 、GD M ——重⼒荷载作⽤下梁端的弯矩; EC M 、CD M ——⽔平地震作⽤下梁端的弯矩C R 、D R ——竖向荷载与地震荷载共同作⽤下梁端⽀座反⼒。
左端梁⽀座反⼒:()C 1--++;由0M ddx=,可求得跨间max M 的位置为:1C /X R q = ;将1X 代⼊任⼀截⾯x 处的弯矩表达式,可得跨间最⼤弯矩为:弯矩最⼤点位置距左端的距离为1X ,1=/E X R q ;()101X ≤≤;最⼤组合弯矩值:2max 1/2GE EF M qX M M =-+;当10X <或11X >时,表⽰最⼤弯矩发⽣在⽀座处,取1=0X 或1=X l ,最⼤弯矩组合设计值的计算式为:2max C 11/2GE EF M R X qX M M =--+;右震作⽤时,上式中的GE M 、EF M 应该反号。
5.2梁的内力组合首先要确定好构件的控制截面。
对于梁,其控制截面为梁端和跨中;对于柱子,其控制截面在柱底及柱顶。
考虑到对称的因素,每层梁的控制截面只需选取1、2、3、4、5个控制截面柱子选取6、7两个控制截面,具体选取如下:为了使表格制作的更美观简洁,下面将比较繁琐的文字叙述替换成字母:A=1.2*×恒荷载+1.4×活荷载B=1.2×恒载+0.9×1.4×(活荷载+左风荷载)C=1.2×恒载+0.9×1.4×(活荷载+右风荷载)D=1.35×恒载+0.7×1.4×活荷载E=1.2×(恒载+0.5×活载)+1.3×地震作用F=1.2×(恒载+0.5×活载)+1.3×地震作用梁的内力设计值如下表所示:首层梁内力组合(单位:弯矩KN.M,剪力KN)5.3柱的内力组合首层柱内力组合(单位:弯矩KN.M,轴力KN,剪力KN)二层柱内力组合(单位:弯矩KN.M,轴力KN,剪力KN)三层柱内力组合(单位:弯矩KN.M,轴力KN,剪力KN)四层柱内力组合(单位:弯矩KN.M,轴力KN,剪力KN)顶层柱内力组合(单位:弯矩KN.M,轴力KN,剪力KN)5.4 内力最不利组合设计由以上各种内力组合可得各层梁、柱的最大组合内力设计值,如下表:5.5内力调整为了保证框架结构具有满足工程要求的抗震性能,考虑到框架结构强柱弱梁、强剪弱弯、强结点弱构件的抗震设计原则,保证梁端的破坏要先于柱端的破坏,弯曲破坏要先于剪切破坏,构件的破坏要先于节点的破坏,因此应对以上最大内力组合设计值进行调整。
1 首先根据强柱弱梁原则对梁柱端弯矩进行内力调整。
⑴框架柱上、下端的截面弯矩设计值按下式计算:∑∑=b cM M1.1且不应小于由公式算得的Mc 值。
(其中,∑M c 为节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和∑M b 为节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和,当节点左右梁端的弯矩均为负时,绝对值较小的弯矩应取零。