下载文档原格式
多层框架结构习题一、填空题1、框架结构是由和连接而成的结构。
2、框架结构伸缩缝与沉缝的宽度一般不小于。
3、框架结构在计算纵向框架和横向框架的内力时，分别按进行计算。
4、框架结构在计算梁的惯性矩时，通常假定截面惯性矩I 沿轴线不变，对装配式楼盖，取I = I 0 ，I 0 为矩形截面梁的截面惯性矩；对现浇楼盖，中框架I = ，边框架I= 。
5、框架柱的反弯点位置取决于该柱上下端的比值。
6、框架柱的反弯点高度一般与、、、等因素有关。
7、框架梁端负弯矩的调幅系数，对于现浇框架可取。
8、用分层法计算框架结构在竖向荷载下的内力时，除底层柱外，其余层柱线刚度乘以，相应传递系数为。
9、框架柱的抗侧移刚度与、、等因素有关。
10、框架在水平荷载下内力的近似计算方法—反弯点法，在确定柱的抗侧移刚度时，假定柱的上下端转角。
11、框架结构在水平荷载下的侧移变形是由和两部分组成的。
12、框架结构在水平荷载下柱子的抗侧移刚度D= ，在一般情况下它比用反弯点法求得的柱抗侧移刚度。
13、多层框架结构总高度受限制的主要原因是。
14、框架结构中框架柱的主要内力为；框架梁的主要内力为。
15、框架结构中“柱抗侧移刚度”定义为。
16、框架结构按施工方法的不同可分为、和。
17、框架结构承重框架的布置方案有、和等三种。
18、框架结构的变形缝有、和三种。
19、伸缩缝的设置，主要与有关。
20、沉降缝的设置，主要与有关。
21、防震缝的设置，注要与有关。
22、框架结构设置伸缩缝的作用是。
23、框架结构设置沉降缝的作用是。
24、框架结构设置防震缝的作用是。
25、在水平荷载的作用下，框架柱的反弯点位置取决于。
26、作用于框架结构上的荷载，可分为和两类。
27、框架结构在竖向荷载作用下的内力常用近似计算方、和等。
28、框架结构在水平荷载作用下的内力与侧移常用近似计算方法有、、等。
29、框架结构D值法中柱的侧移刚度D= ，是考虑对柱侧移刚度的修正系数。
30、框架结构D值法中柱的标准反弯点高度与、、、有关。
水平荷载作用下框架内力的计算——D值法资料讲解D值法是一种常用于计算框架结构在水平荷载作用下的内力的方法。
下面是对D值法进行详细讲解的资料。
一、D值法的基本概念D值法是一种近似计算框架结构内力的方法，其基本思想是通过估算框架结构在水平荷载作用下的刚度来计算内力。
具体而言，D值法通过假设结构刚度的变化与结构的变形呈线性正比关系，将结构的刚度表示为一个D值，再通过对结构的初始刚度和变形的估计，计算出结构在水平荷载作用下的内力。
二、D值的计算步骤（一）计算结构的初始刚度1.根据结构的几何形状和材料特性，计算出结构在初始状态下的刚度矩阵。
2.对刚度矩阵进行变换，得到初始刚度矩阵。
（二）估算结构的变形1.假设结构受到线性弹性变形的影响。
2.估计结构的位移和转角。
（三）计算D值1.根据估算的位移和转角，计算出结构的变形矩阵。
2.根据初始刚度矩阵和变形矩阵，计算出结构的刚度矩阵。
3.将刚度矩阵转化为D值，即刚度指数。
（四）计算内力1.根据D值和水平荷载的大小，计算出结构的内力。
2.对结构的各个部位进行内力平衡计算，得到各个构件的内力。
三、D值法的优缺点D值法在计算框架结构内力时具有一定的优势和局限性。
（一）优点1.简洁易行：D值法不需要进行繁琐的矩阵计算，计算步骤相对简单。
2.适用范围广：D值法适用于一般的框架结构，包括多层和复杂形状的结构。
3.结果可靠：在合理的假设和估计前提下，D值法可以得到较为准确的内力计算结果。
（二）缺点1.假设过于理想化：D值法假设结构的变形与刚度呈线性正比关系，这在实际情况下不一定成立。
2.忽略非线性效应：D值法无法考虑结构中的非线性效应，如材料的非线性和连接件的滑动、屈曲等。
3.精度受限：由于D值法是一种近似计算方法，其精度相对有限，不适用于对结构内力要求较高的情况。
四、D值法的应用领域D值法在实际工程中被广泛应用，特别是在简化计算和快速评估结构内力的情况下。
1.结构抗震设计：D值法常用于抗震设计中，通过快速计算内力，进行结构的抗震性能评估。
(1) 侧移刚度
将作用在每个楼层上的总风荷载或总地震力分配到各框架上，假定梁的刚度无限大，柱子两端无转角，有水平位移，求得柱的抗侧移刚度：
d =
V δ=12i C ℎ2 V −柱剪力
δ−柱层间位移
ℎ−柱层高
i c −柱线刚度，i c =EI ℎ，EI 为柱抗弯刚度
(2) 剪力分配
同层中各柱i 所承担剪力V ij 可按抗侧移刚度进行分配。
V ij =d ij ∑d ij
m i=1V pj V pj −第j 层总剪力值
m −第j 层柱的数量
(3) 反弯点高度y j h
梁的线刚度i b 无限大，柱两端完全无转角且弯矩相等时，反弯点在柱中点，y ℎ=12ℎ，当i b /i c ≥3时，底层柱取23ℎ，其他层柱取12ℎ。
(4) 各柱端弯矩值
用分配的剪力和反弯点高度计算柱端弯矩值。
第一层第i 柱：上端弯矩(M i1上
)c =V i1∙ℎ/3
下端弯矩(M i1下
)c =V i1∙2ℎ/3 第j 层第i 柱：则上下弯矩相等，即
(M ij 上)c =(M ij 下
)c =V ij ∙ℎ/2 (5) 根据节点平衡计算梁弯矩
J 层边柱边梁端弯矩
(M j )b =(M j 上)c +(M j+1下
)c J 层中柱的左、右梁端弯矩
(M j 左)b =[(M j 上)c +(M j+1下)c ]i bj 左
i bj 左+i bj 右
(M j 右)b =[(M j 上)c +(M j+1下)c ]i bj 右
i bj 左+i bj 右
(6) 根据力的平衡，由梁两端弯矩求出梁的剪力值。
(7) 计算例题。
第四章建筑抗震概念设计·4.1概念设计的必要性与场地选择本次练习有6题，你已做6题，已提交6题，其中答对5题。
当前页有6题，你已做6题，已提交6题，其中答对5题。
1.选择建筑场地时，应首先知道该场地地质、地形、地貌对建筑抗震是否有利、不利和危险，下列正确叙述是（）A. 坚硬土、液化土、地震时可能发生滑坡的地段分别是对建筑抗震有利、不利和危险的地段；B. 坚硬土、密实均匀的中硬土、液化土分别是对建筑抗震有利、不利和危险的地段；C. 密实均匀的中硬土、软弱土、半填本挖地基分别是对建筑抗震有利、不利和危险的地段；D. 坚硬土、地震时可能发生崩塌部位、地震时可能发生地裂的部位分别是对建筑抗震有利、不利和危险的地段。
答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：A问题解析：2.划分有利、不利、危险地段所考虑的因素有：（）。
A.地质；B.地形；C.地貌；D.场地覆盖层厚度；E.建筑的重要性；F.基础的类型答题： A. B. C. D. >>（已提交）参考答案：ABC问题解析：3.以下是地震危险地段的有（）。
A．断层 B.容易发生山石崩塌的地段C．存在液化的坡地 D.地下煤矿的大面积采空区地段E．河岸答题： A. B. C. D. >>（已提交）参考答案：ABCD问题解析：4.工程抗震问题不能完全依赖于"计算设计"解决，还要依靠“概念设计”。
答题：对. 错. （已提交）参考答案：√问题解析：5.一幢建筑物不宜跨在两类不同的土层上，否则可能危及该建筑物的安全。
答题：对. 错. （已提交）参考答案：√问题解析：6.高层建筑尽量建在基岩或薄土层上，不允许地基持力层内有高压缩性土存在。
答题：对. 错. （已提交）参考答案：√第四章建筑抗震概念设计·4.2建筑的平立面布置本次练习有13题，你已做13题，已提交13题，其中答对12题。
当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对9题。
《高层建筑结构与抗震》辅导材料四框架结构内力与位移计算学习目标1、熟悉框架结构在竖向荷载和水平荷载作用下的弯矩图形、剪力图形和轴力图形；2、熟悉框架结构内力与位移计算的简化假定及计算简图的确定；3、掌握竖向荷载作用下框架内力的计算方法——分层法；4、掌握水平荷载作用下框架内力的计算方法——反弯点法和D值法，掌握框架结构的侧移计算方法。
学习重点1、竖向荷载作用下框架结构的内力计算；2、水平荷载作用下框架结构的内力及侧移计算。
框架在结构力学中称为刚架，刚架的内力和位移计算方法很多，可分为精确算法和近似算法。
精确法是采用较少的计算假定，较为接近实际情况地考虑建筑结构的内力、位移和外荷载的关系，一般需建立大型的代数方程组，并用电子计算机求解；近似算法对建筑结构引入较多的假定，进行简化计算。
由于近似计算简单、易于掌握，又能反映刚架受力和变形的基本特点，因此近似的计算方法仍为工程师们所常用。
本章内容主要介绍框架结构在荷载作用下内力与位移的近似计算方法。
其中分层法用于框架结构在竖向荷载作用下的内力计算，反弯点法和D值法用于框架结构在水平荷载作用下的内力计算。
既然是近似计算，就需要熟悉框架结构的计算简图和各种计算方法的简化假定。
一、框架结构计算简图的确定一般情况下，框架结构是一个空间受力体系，可以按照第四章所述的平面结构假定的简化原则，忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的抗扭作用，将框架结构简化为沿横方向和纵方向的平面框架，承受竖向荷载和水平荷载，进行内力和位移计算。
结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析，若作用于纵向框架上的荷载各不相同，则必要时应分别进行计算。
框架结构的节点一般总是三向受力的，但当按平面框架进行结构分析时，则节点也相应地简化。
在常见的现浇钢筋混凝土结构中，梁和柱内的纵向受力钢筋都将穿过节点或锚入节点区，这时节点应简化为刚接节点；对于现浇钢筋混凝土柱与基础的连接形式，一般也设计成固定支座，即为刚性连接。
第四章框架结构计算分析与设计一、结构布置框架结构布置主要是确定柱在平面上的排列方式（柱网布置）和选择结构承重方案，这些均必须满足建筑平面及使用要求，同时也须使结构受力合理，施工简单。
1、柱网和层高工业建筑柱网尺寸和层高根据生产工艺要求确定。
常用的柱网有内廊式和等跨式两种。
内廊式的边跨跨度一般为6~8m，中间跨跨度为2~4m。
等跨式的跨度一般为6~12m。
柱距通常为6m，层高为3.6m~5.4m。
民用建筑柱网和层高根据建筑使用功能确定。
目前，住宅、宾馆和办公楼柱网可划分为小柱网和大柱网两类。
小柱网指一个开间为一个柱距，柱距一般为3.3m，3.6m，4.0m等；大柱网指两个开间为一个柱距，柱距通常为 6.0m，6.6m，7.2m，7.5m等。
常用的跨度（房屋进深）有：4.8m，5.4m，6.0m，6.6m，7.2m，7.5m等。
办公楼常采用三跨内廊式、两跨不等跨或多跨等跨框架，如图2.1.1(a),(b),(c)。
采用不等跨时，大跨内宜布置一道纵梁，以承托走道纵墙。
近年来，由于建筑体型的多样化，出现了一些非矩形的平面形状，如图2.1.1(d),(e),(f)所示。
这使柱网布置更复杂一些。
二、框架结构的承重方案1、横向框架承重。
主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置。
由于竖向荷载主要由横向框架承受，横梁截面高度较大，因而有利于增加房屋的横向刚度。
这种承重方案在实际结构中应用较多。
2、纵向框架承重。
主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置[图5.1.2(b)]。
这种方案对于地基较差的狭长房屋较为有利，且因横向只设置截面高度较小的连系梁，有利于楼层净高的有效利用。
但房屋横向刚度较差，实际结构中应用较少。
3、纵、横向框架承重。
房屋的纵、横向都布置承重框架，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖。
当柱网平面为正方形或接近正方形、或当楼盖上有较大活荷载时，多采用这种承重方案。
以上是将框架结构视为竖向承重结构（verticalload-reitingtructure）来讨论其承重方案的。
第四章 水平荷载作用下的框架内力分析
4.1梁的线刚度：在计算梁的线刚度时，考虑楼板对梁刚度有利影响,认为翼
缘参加工作,为简化计算，先按矩形截面计算惯性矩，然后乘以一个增大系数。
现浇钢筋砼梁：边框架梁=1.5I 0
中框架梁=2I 0
柱、梁均采用Ｃ30混凝土 ，ＥC 3.0×107 kN/m²
I 0=1/12×bh 3(m 4) K B 单位：KNm 框架梁线刚度计算
4.2 框架柱侧移刚度计算
1.柱线刚度：
柱采用C30混凝土，27/100.3m kN E c ⨯=，首层高度4.43m,2-5层3.6m ； 柱截面：各层600 mm ×600mm 则 I 0=1/12×bh 3=10.8×10-3m 4; K C =EI/h 2.柱的侧移刚度D ：
一般层： K =
c b K K 2∑ K
K
+=2α D=2
12h K c α 首层： K =c b K K ∑ K
K ++=25.0α D=212h K c α
层间侧移刚度的验算
∑D 1/∑D 2 =1139440/1327489=0.86﹥0.7 满足要求
4.3.3水平地震作用分析（底部剪力法）
本框架结构符合底部剪力法的适用范围，故采用底部剪力法计算水平地震作用。
1. 框架自振周期计算:
用能量法计算。
用能量法计算1T 的数据过程及其结果见表
表5 用能量法计算1T 的数据
s G G T i
i
i i 39.00889.065.02221=⨯⨯=∆
∆=∑∑ψ
2. 考虑七度设防：а
max
=0.08
考虑I 组类别 Ⅱ类场地土 Tg=0.35 S
因为T 1=0.39<1.4T g =0.49 S 所以考虑顶部附加水平地震作用
底部剪力为：а1=(Tg/T1)0.9
×а
max
=(0.35/0.39)0.9
×0.08=0.073
F Ek =а1×
G eq =0.073×0.85×47968.26=2976.43 kN 由公式 F i =(G i
H i /ΣG j H j ) ×F Ek ×(1-δn ) 横向框架顶点位移计算
剪力分布图：
3600
F 2
F 1
4430
3600
F 5
F 4
F 33600
3600
22797.9
2291.9
1607.3
744.1
3036.0
4.3.4.验算框架层间弹性位移角
1.
对于钢筋砼框架结构[Δθe ]=1/550, Δθ e <[Δθe ] 所以满足规范规定的层间弹性位移的要求。
2.楼层地震剪力的验算
《抗震规范》要求：∑=>n
i k k ik G V λ
因基本周期小于3.5s ，查《抗震规范》表得016.0=λ
验算过程及其结果见表7。
表7 楼层地震剪力验算
4.3.5水平地震作用下框架柱剪力和弯矩计算（D 值法：取横向中框架计算）
1.柱剪力 V ik =D/ΣD ×Vi ，
柱弯矩 M 下=V ik ×Yi ，M 上=V ik ×（1-Yi ）×hi 2.反弯点高度h ’=(y 0+y 1+y 2+y 3) ×h y=y 0+y 1+y 2+y 3
h ’——反弯点到柱下端质点的距离，即反弯点高度 y 0——标准反弯点高度比
y 1——为上、下层梁线刚度比变化修正值 y 2——为上层层高变化修正值 y 3——为下层层高修正值
根据框架总层数m,该柱所在层数n 和梁柱线刚度比值K 确定， 并由内插法根据K 值确定。
3.边柱弯矩计算
计算过程 （1）i ik V D D
V ∑
=
（2）yh V M ik =下; （3）h y V M ik )1(-=上
4.3.6地震作用下框架梁端剪力和柱轴力标准植
计算过程：根据节点平衡由柱端弯矩求得梁轴线处弯矩
ΣMc= M 右+ M 左= M 上+ M 下
2111K K K +=
μ； 2
12
2K K K +=μ
M 右(左梁)= μ1Mc M 左(右梁)= μ2Mc
求得 边跨 μ1=1 μ2=1
中跨 μ1=0.531 μ2=0.469。
