框架结构竖向荷载作用下的内力计算
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第六章竖向荷载(恒载+活载)作用下框架内力计算第一节框架在恒载作用下的内力计算本设计用分层法计算内力,具体步骤如下:①计算各杆件的固端弯矩②计算各节点弯矩分配系数③弯矩分配④调幅并绘弯矩图⑤计算跨中最大弯矩、剪力和轴力并绘图一、恒载作用下固端弯矩计算(一)恒载作用下固端弯矩恒载作用下固端弯矩计算(单位:KN·m) 表6.1弯矩图恒载作用下梁固端弯矩计算统计表6.2(二)计算各节点弯矩分配系数用分层法计算竖向荷载,假定结构无侧移,计算时采用力矩分配法,其计算要点是:①计算各层梁上竖向荷载值和梁的固端弯矩。
②将框架分层,各层梁跨度及柱高与原结构相同,柱端假定为固端。
③计算梁、柱线刚度。
对于柱,假定分层后中间各层柱柱端固定与实际不符,因而,除底层外,上层柱各层线刚度均乘以0.9修正。
有现浇楼面的梁,宜考虑楼板的作用。
每侧可取板厚的6倍作为楼板的有效作用宽度。
设计中,可近似按下式计算梁的截面惯性矩:一边有楼板:I=1.5Ir两边有楼板:I=2.0Ir④计算和确定梁、柱弯矩分配系数和传递系数。
按修正后的刚度计算各结点周围杆件的杆端分配系数。
所有上层柱的传递系数取1/3,底层柱的传递系数取1/2。
⑤按力矩分配法计算单层梁、柱弯矩。
⑥将分层计算得到的、但属于同一层柱的柱端弯矩叠加得到柱的弯矩。
(1)计算梁、柱相对线刚度图6.1 修正后梁柱相对线刚度(2)计算弯矩分配系数结构三层=5.37÷(5.37+1.18)=0.820①梁μB3C3μ=5.37÷(5.37+3.52+1.18)=0.533C3B3=3.52÷(5.37+3.52+1.18)=0.350μC3D3=3.52÷(3.52+1.18)=0.749μD3C3=1.18÷(5.37+1.18)=0.180②柱μB3B2=1.18÷(5.37+3.52+1.18)=0.117μC3C2=1.18÷(3.52+1.18)=0.251μD3D2结构二层①梁μ=5.37÷(1.18+1.18+5.37)=0.695B2C2=5.37÷(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.477μC2B2μ=3.52÷(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.313 C2D2=3.52÷(1.18+1.18+3.52)=0.5986 μD2C2=1.18÷(1.18+1.18+5.37)=0.1525②柱μB2B3μ=1.18÷(1.18+1.18+5.37)=0.1525B2B1=1.18÷(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.105 μC2C3μ=1.18÷(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.105 C2C1=1.18÷(1.18+1.18+3.52)=0.2007 μD2D3μ=1.18÷(1.18+1.18+3.52)=0.2007D2D1结构一层=5.37÷(1.18+1+5.37)=0.711①梁μB1C1=5.37÷(1.18+1+5.37+3.52)=0.485 μC1B1=3.52÷(1.18+1+5.37+3.52)=0.318 μC1D1=3.52÷(1.18+1+3.52)=0.618μD1C1=1.18÷(1.18+1+5.37)=0.156②柱μB1B2=1÷(1.18+1+5.37)=0.133μB1B0=1.18÷(1.18+1+5.37+3.52)=0.107μC1C2=1÷(1.18+1+5.37+3.52)=0.090μC1C0μ=1.18÷(1.18+1+3.52)=0.207D1D2μ=1÷(1.18+1+3.52)=0.175D1D0(三)分层法算恒载作用下弯矩恒载作用下结构三层弯矩分配表6.3B C D上柱偏心弯矩分配系数0固端弯矩分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递合计一次分配14.650 -13.883 226.915 20.861 -251.346 84.509 -112.810 二次分配14.512 -14.512 228.818 21.278 -250.096 105.707 -105.707恒载作用下结构二层弯矩分配表6.40.768 12.717 -28.301↑↑↑B C D偏心弯矩分配系数固端弯矩分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递合计一次分配 6.931 4.431 -4.607 308.811 46.295 47.232 -385.113 169.804 -113.072 -92.837二次分配 5.901 3.401 -9.302 300.595 44.486 45.423 -390.504 191.416 -105.826 -85.591恒载作用下结构一层弯矩分配表6.52.127 9.081 -7.935↑↑↑B C D偏心弯矩分配系数固端弯矩分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递合计一次二次7.030 5.338 -12.368 267.469 35.352 22.097 -324.919 357.349 -46.247 -15.172 -295.930图6.2 弯矩再分配后恒载作用下弯矩图(KN·m)(四)框架梁弯矩塑性调幅为了减少钢筋混凝土框架梁支座处的配筋数量,在竖向荷载作用下可以考虑竖向内力重分布,主要是降低支座负弯矩,以减小支座处的配筋,跨中则应相应增大弯矩。
第6章竖向荷载作用下内力计算§6.1 框架结构的荷载计算§6.1.1.板传荷载计算计算单元见下图所示:因为楼板为整体现浇,本板选用双向板,可沿四角点沿45°线将区格分为小块,每个板上的荷载传给与之相邻的梁,板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。
图6-1 框架结构计算单元图6-2 框架结构计算单元等效荷载一.B ~C, (D ~E)轴间框架梁:屋面板传荷载:恒载:2226.09KN/m 1.5m [1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=17.128KN/m ⨯⨯+⨯活载:2222.0KN/m 1.5m [1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=5.625KN/m ⨯⨯⨯+⨯楼面板传荷载:恒载:2223.83KN/m 1.5m [1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=10.772KN/m ⨯⨯⨯+⨯活载:2222.0KN/m 1.5m [1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=5.625KN/m ⨯⨯⨯+⨯梁自重:3.95KN/mB ~C, (D ~E)轴间框架梁均布荷载为:屋 面 梁:恒载=梁自重+板传荷载=17.128 KN/m+3.95 KN/m=21.103 KN/m活载=板传荷载=5.625 KN/m楼面板传荷载:恒载=梁自重+板传荷载=3.95 KN/m+10.772 KN/m=14.747 KN/m活载=板传荷载=5.625 KN/m二. C ~D 轴间框架梁:屋面板传荷载:恒载:26.09KN/m 1.2m 5/82=9.135KN/m ⨯⨯⨯活载:22.0KN/m 1.5m 5/82=3KN/m ⨯⨯⨯楼面板传荷载:恒载:23.83KN/m 1.25/82=5.745KN/m ⨯⨯⨯活载:22.0KN/m 1.2m 5/82=3.75KN/m ⨯⨯⨯梁自重:3.95KN/mC ~D 轴间框架梁均布荷载为:屋 面 梁:恒载=梁自重+板传荷载=2.349 KN/m+9.135 KN/m=11.484 KN/m活载=板传荷载=3 KN/m楼面板传荷载:恒载=梁自重+板传荷载=2.349 KN/m+5.745KN/m=8.09KN/m活载=板传荷载=3.75 KN/m三.B 轴柱纵向集中荷载计算:顶层柱:女儿墙自重:(做法:墙高900㎜,100㎜的混凝土压顶)330.240.918/25/0.10.24m m kn m KN m m m ⨯⨯+⨯⨯+()1.220.240.5 5.806/m m m KN m ⨯+⨯=顶层柱恒载=女儿墙+梁自重+板传荷载=5.806/6 3.975/(60.6)KN m KN m m m ⨯+⨯-⨯()()2212 1.5/6 1.5/66/42 6.09/ 1.55/832123.247KN m m KN ⎡⎤-⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⎣⎦顶层柱活载=板传荷载=()()222.0/ 1.512 1.5/6 1.5/66/42KN m m ⎡⎤⨯⨯-⨯+⨯⨯+⎣⎦2.0/ 1.55/83219.688KN m m KN ⨯⨯⨯⨯=标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板荷载=7.794/(60.6) 3.975/(60.6) 3.83/ 1.55/832KN m KN m KN m m ⨯-+⨯-+⨯⨯⨯⨯(2.332311.52)61/42 2.3325/61/42KN m ++⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+()()223.83 1.512 1.5/6 1.5/66/42124.172m m KN ⎡⎤⨯⨯-⨯+⨯⨯=⎣⎦标准层柱活载=板传荷载=()()222.0 1.512 1.5/6 1.5/63 2.0 1.55/83219.688m m m m KN ⎡⎤⨯⨯-⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯=⎣⎦基础顶面荷载=底层外纵墙自重+基础自重=9.738/(60.6) 2.5/(60.6)16.085KN m m m KN m m m KN ⨯-+⨯-=四.C 柱纵向集中力计算:顶层柱荷载=梁自重+板传梁荷载=3.975/(90.9) 2.349/(1.20.3) 6.09/ 1.55/832KN m m KN m m KN m m ⨯-+⨯-+⨯⨯⨯⨯ 6.09/ 1.25/8 1.22(2.3323/11.52/)61/42KN m m KN m KN m m +⨯⨯⨯⨯++⨯⨯⨯154.318KN =顶层柱活载=板传荷载=()()222.0 1.512 1.5/6 1.5/63m m ⎡⎤⨯⨯-⨯+⨯+⎣⎦()()222.0 1.212 1.2/6 1.2/63 2.0 1.2m m m m ⎡⎤⨯⨯-⨯+⨯+⨯⎣⎦5/8 1.22 2.0 1.55/83239.272m m KN ⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=标准柱恒载=墙+梁自重+板传荷载=11.52/(30.6)15.12/(30.6)15.12/(30.6)KN m m KN m m KN m m ⨯-+⨯-+⨯-+2.349/(1.20.3)3.975/(60.6) 6.09/ 1.55/832KN m m KN m m KN m m ⨯-+⨯-+⨯⨯⨯⨯+26.09/61/21/2 2.67/ 2.4/26 3.83/36200.173KN m m KN m m KN m m m KN ⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=标准层活载=板传荷载=222.0/36 2.5/ 1.2654KN m m m KN m m m KN ⨯⨯+⨯⨯=基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础自重9.738/(60.6) 2.5/(60.6)66.085KN m m m KN m m m KN ⨯-+⨯-=(3).框架柱自重:柱自重: 底层:1.2×0.6m ×0.6m ×253/KN m ×4.55m=49.14KN其余柱:1.2×0.6m ×0.6m ×253/KN m ×3.6m=38.88KN§6.2恒荷载作用下框架的内力§6.2.1.恒荷载作用下框架的弯矩计算一.恒荷载作用下框架可按下面公式求得:21/12ab M ql =- (61)-21/12ba M ql = (62)-故:2771/1221.03663.09.B C M KN m =-⨯⨯=-7763.09.C B M KN m =2771/1211.4846 5.512.C D M KN m =-⨯⨯=-77 5.512.C D M KN m =2661/1214.747644.241.B C M KN m =-⨯⨯=-6644.241.C B M KN m =2661/128.096 3.883.C D M KN m =-⨯⨯=-66 3.883.D C M KN m =恒荷载作用下框架的受荷简图如图6-3所示:图6-3竖向受荷总图:注:1.图中各值的单位为KN2.图中数值均为标准值3.图中括号数值为活荷载图6-4:恒载作用下的受荷简图(2).根据梁,柱相对线刚度,算出各节点的弯矩分配系数ij μ:/()ij c b i i i μ=∑+∑ (63)-分配系数如图6-5 , 图6-6所示:图6-5 B 柱弯矩各层分配系数简图B 柱:底层:0.801/(0.8010.609 1.0)0.332i ++=下柱=1.0/(0.8010.609 1.0)0.415i ++=上柱=0.609/(0.8010.609 1.0)0.253i ++=左梁=标准层: 1.0/(0.609 1.0 1.0)0.383i ++=上柱=1.0/(0.609 1.0 1.0)0.383i ++=下柱=0.609/(0.609 1.0 1.0)0.234i ++=左梁=顶层: 1.0/(0.609 1.0)0.622i +=下柱=0.609/(0.609 1.0)0.622i +=左梁=图6-6 C 柱弯矩各层分配系数简图C 柱: 0.609/(0.609 1.00.2110.801)0.232i +++=右梁=1.0/(0.609 1.00.2110.801)0.382i +++=上柱= 0.801/(0.609 1.00.2110.801)0.306i +++=下柱=0.211/(0.609 1.00.2110.801)0.081i +++=左梁=标准层: 1.0/(0.609 1.00.2110.801)0.355i +++=下柱=1.0/(0.609 1.00.2110.801)0.355i +++=上柱=0.609/(0.609 1.00.2110.801)0.216i +++=右梁=0.211/(0.609 1.00.2110.801)0.074i +++=左梁=顶层: 1.0/(0.609 1.00.211)0.549i ++=下柱=0.211/(0.609 1.00.211)0.116i ++=左梁=0.609/(0.609 1.00.211)0.335i ++=右梁=三.恒荷载作用下的弯矩剪力计算,根据简图(6-4)梁:A M 0∑= 21/2.0A B B M M ql Q l ---=/1/2B A B Q M M l ql =--B M 0∑= 21/2.0A B A M M ql Q l -+-=/1/2A A B Q M M l ql =-+ (6-4)柱:C M 0∑= .0C D D M M Q h ---=()/D C D Q M M h =-+D M 0∑= .0C D C M M Q h ---=()/C C D Q M M h =-+ (6-5)四.恒荷载作用下的边跨框架的轴力计算,包括连梁传来的荷载及柱自重.7123.24721.1036/2186.556N KN =+⨯=67124.17214.7476/238.88393.849N N KN =++⨯+=56124.17214.7476/238.88601.142N N KN =++⨯+=45124.17214.7476/238.88808.435N N KN =++⨯+=34124.17214.7476/238.881015.728N N KN =++⨯+=23124.17214.7476/238.881223.021N N KN =++⨯+=12124.17214.7476/238.881382.487N N KN =++⨯+=恒荷载作用下的中跨框架的轴力计算:7154.31811.484 2.4/2168.099N KN =+⨯=67200.1738.09 2.4/238.88416.88N N KN =++⨯+=56200.1738.09 2.4/238.88665.621N N KN =++⨯+=45200.1738.09 2.4/238.88808.435N N KN =++⨯+=34200.1738.09 2.4/238.881015.728N N KN =++⨯+=23200.1738.09 2.4/238.881223.021N N KN =++⨯+=12200.1738.09 2.4/238.881382.487N N KN=++⨯+=图6-5 恒荷载作用下的计算简图五.弯矩分配及传递弯矩二次分配法比分层法作了更进一步的简化。
4_竖向荷载作用下框架内力计算在结构设计过程中,框架结构是一种常见的结构形式。
在实际工程中,框架结构会受到各种荷载的作用。
竖向荷载是一种重要的荷载形式,常见的竖向荷载包括自重、活荷载和附加荷载等。
在框架结构内力计算中,需要首先确定结构的几何特征,包括框架的截面形状、材料参数和受力情况等。
然后根据几何特征和力学原理,分析结构的受力平衡和变形情况,最终得到内力的计算结果。
下面将以一个简单的框架结构为例,介绍竖向荷载作用下框架内力计算的基本步骤。
1.框架结构的受力分析首先,需要绘制框架的受力图。
在竖向荷载作用下,框架的受力主要包括竖向荷载的作用力、支座反力和框架内部的轴力、剪力和弯矩等。
通过受力分析,可以将框架结构简化为若干个矩形梁和柱,以便进行进一步的计算。
2.框架结构的力学模型化将框架结构进行力学模型化,即将结构划分为若干个杆件和节点,并确定节点的受力情况。
杆件的长度、截面形状和材料参数等需要根据实际情况进行设定,以便计算杆件的受力。
3.杆件的受力计算根据竖向荷载作用下杆件的受力平衡和变形情况,可以得到杆件的轴力、剪力和弯矩等。
对于轴力,可以利用静力平衡原理进行计算。
对于剪力和弯矩,可以根据杆件的受力分布和形状进行计算,常用的方法包括截面法和弯矩传递法等。
4.框架结构的内力计算根据杆件的受力计算结果,可以得到框架结构内各个节点的内力情况。
根据节点的受力平衡条件,可以计算出节点上的轴力、剪力和弯矩等。
此外,还需要考虑支座反力的作用,以及与其他荷载(如横向荷载)的叠加效应。
5.内力的承载能力和设计校核根据内力计算结果,可以对框架结构的承载能力进行评估和校核。
根据设计规范和材料参数,结合强度和稳定性要求,进行构件的截面尺寸校核。
如果结构的承载能力满足要求,则结构设计合理;否则,需要进行后续的调整和优化。
总的来说,竖向荷载作用下框架内力计算是结构设计中的重要环节。
通过合理的受力分析和计算,能够得到准确的内力计算结果,从而为结构设计和施工提供科学的依据。
框架结构竖向荷载作用下的内力计算框架结构是由梁柱等构件组成的,在受到竖向荷载作用下,会引起构件内力的产生。
了解框架结构竖向荷载作用下的内力计算对于结构的设计和分析非常重要。
下面将详细介绍框架结构竖向荷载作用下的内力计算方法。
首先,通过建立结构模型来描述框架结构。
结构模型中包括构件、节点和连接关系。
构件可以是梁或柱,节点是构件之间的连接点,连接关系表示构件之间的刚性约束。
在竖向荷载作用下,框架结构的内力主要有两种情况:梁内力和柱内力。
1.梁内力计算:在竖向荷载作用下,梁会产生弯矩和剪力。
根据梁的基本理论,可以得出计算弯矩和剪力的公式。
-弯矩计算:弯矩是由竖向荷载作用在梁上引起的。
根据弯矩的定义,弯矩M等于施加在梁上的力乘以力臂。
当梁需要承受重力荷载时,弯矩的计算公式为M=w*l^2/8,其中w为荷载大小,l为梁的跨度。
-剪力计算:剪力是由竖向荷载作用在梁上引起的。
根据剪力的定义,剪力V等于施加在梁上的力。
当梁需要承受重力荷载时,剪力的计算公式为V=w*l/2,其中w为荷载大小,l为梁的跨度。
2.柱内力计算:在竖向荷载作用下,柱会产生压力和拉力。
根据柱的基本理论,可以得出计算压力和拉力的公式。
-压力计算:压力是由竖向荷载作用在柱上引起的。
根据力学平衡原理,压力P等于施加在柱上的荷载之和。
当柱需要承受多个重力荷载时,压力的计算公式为P=∑w,其中w为荷载大小。
-拉力计算:拉力是由竖向荷载作用在柱上引起的。
和压力类似,拉力T等于施加在柱上的荷载之和。
在实际计算过程中,需要考虑梁和柱的截面形状和材料性质,以及节点和连接部位的刚性约束等因素。
同时,还需要考虑结构的整体平衡条件和节点处的力的平衡条件。
在计算过程中,可以使用静力平衡原理和弹性力学理论来进行分析。
通过平衡方程和应变-位移关系等基本原理,可以建立结构方程组,并通过求解方程组得到内力的值。
总结起来,框架结构竖向荷载作用下的内力计算是一个复杂的过程,需要考虑多个因素和使用多种方法。
第七章 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算7.1 计算单元取3轴线横向框架进行计算,计算单元宽度为7.5m ,如图所示,由于房间内直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示,计算单元内的其余楼面荷载则通过纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架,作用于各节点上。
7.2 荷载计算节点集中荷载1P : 边纵梁传来:(a)屋面自重(三角形部分):N k 78.56298.423.3.26.3=⨯⨯⨯(b)边纵梁自重: 5.709⨯6.0=43.73kN 女儿墙自重: kN 87.330.6312.3=⨯合计: 1P = 154.32kN节点集中荷载2P :纵梁传来(a )屋面自重(三角形部分):KN 12.27298.40.326.3=⨯⨯⨯(b )走道屋面板自重0.5⨯(6.0+6.0-3)⨯1.5⨯4.98=58.79KN纵梁自重: 5.709⨯6.0=43.73kN合计: 2P = 170.55kN对于1~4层,计算的方法基本与第五层相同,计算过程如下: 1 5.709/q kN m =1q '=3.46/kN/mm KN q /99.103.333.32=⨯= m KN q /99.74.233.32=⨯=节点集中荷载1P :纵梁自重: 5.709⨯6.0=43.73kN外墙自重:()88.76KN 68.37.03.3225.00.6=⨯-⨯⨯-)( 来纵梁传楼面自重(三角形部分): (0.5 3.60.5 3.6 3.33)221.58kN ⨯⨯⨯⨯⨯= 扣窗面积墙重加窗重: 2 2.4 2.0 3.682 2.1631.01kN -⨯⨯⨯+⨯=-合计: 174.24kN节点集中荷载2P :纵梁自重: 5.709⨯7.2=41.10kN 内墙自重: 71.50kN 纵梁传来(a)楼面自重(三角形部分):()KN5.0=⨯0.3⨯⨯5.0⨯⨯66.233.3780.3(b)走道楼面板自重(梯形部分)()KN⨯5.0=⨯5.7⨯+-48.9333.30.38.15.7扣窗面积墙重加窗重: 2.412 3.6820.4816.10kN-⨯⨯⨯+⨯=-合计: 152.58kN 7.2.2活荷载计算:活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图:合计: 7.99KNP:节点集中荷载2屋面活载(三角形部分):2⨯(0.5⨯3.0⨯0.5⨯3.0⨯0.5)=2.72KN走道传来屋面荷载(梯形部分): ()KN 05.45.05.14.20.60.621=⨯⨯-+合计: 12.04KN 对于1~4层,m KN /6.60.30.2q 2=⨯= m KN q /64.25.2'2=⨯= 节点集中荷载1P : 楼面活载(三角形部分):2⨯(0.5⨯3.30.5⨯3.3⨯2)=10.89KN合计: 31.97KN中节点集中荷载2P : 楼面活载(三角形部分):2⨯(0.5⨯3.30.5⨯3.3⨯2)=10.89KN走道传来屋面荷载(梯形部分):()KN 25.205.25.14.20.60.621=⨯⨯-+ 纵梁传来的屋面活载(梯形部分):()KN 08.2128.10.35.75.75.0=⨯⨯-+⨯ 合计: 52.22KN7.2.3.屋面雪荷载标准值:同理,在屋面雪荷载作用下KN/m 16.10.335.0q 2=⨯= m KN q /84.04.235.0'2=⨯=节点集中荷载1P : 屋面雪载(三角形部分):2⨯(0.5⨯3.3⨯0.5⨯3.3⨯0.35)=2.08KN纵梁传来的屋面雪载(梯形部分)()KN 69.335.08.16.35.75.75.0=⨯⨯-+⨯ 合计: 5.77KN中节点集中荷载2P : 屋面雪载(三角形部分):2⨯(0.5⨯3.3⨯0.5⨯3.3⨯0.35)=2.08KN走道传来屋面雪载(梯形部分): ()KN 835.235.05.14.25.75.721=⨯⨯-+纵梁传来的屋面雪载(梯形部分): 3.97KN 合计: 8.72KN 1~4层,雪荷载作用下的节点集中力同屋面活荷载作用下的。
第六章框架在竖向荷载作用下的内力分析(采用弯矩二次分配法)6.1 计算方法和荷载传递路线1. 计算方法框架结构在竖向荷载作用下的内力计算采用力矩分配法,因为框架结构对称,荷载对称;又属于奇数跨,故在对称轴上梁的截面只有竖向位移(沿对称轴方向)没有转角。
对称截面可取为滑动端。
弯矩二次分配法是一种近似计算方法,即将各节点的不平衡弯矩同时作分配和传递,并以两次分配为限。
(取一榀横向框架)2. 荷载传递路线2700对于边跨板,为7.2 m×4.5m,由于7.2/4.5<3.0 所以按双向板计算对于中跨板,为 4.5m×2. 7m,由于 4.5/2.7 〈3.0 所以按双向板计算6.2 竖向荷载计算5.2.1 A-B(C-D) 轴间框架梁板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。
1. 屋面板传载恒载: 5.0 ×4.5/2 ×(1-2 ×0.312+0.313) ×2=18.85kN/m活载:0.5 ×4.5/2 ×(1-2 ×0.312+0.313) ×2=1.89kN/m2. 楼面板传荷载恒载: 3.99 ×4.5/2 ×(1-2 × 0.31 2+0.31 3) ×2=15.08kN/m活载: 2.0 ×4.5/2 ×(1-2 ×0.312+0.313) ×2=7.56kN/m3. 梁自重: 5.46 kN/mA-B(C-D) 轴间框架梁均布荷载为:屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载=5.46 kN/m+18.85 kN/m=24.31 kN/m 活载=板传荷载=1.89 kN/m楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载=5.46 kN/m+15.08 kN/m=20.54 kN/m 活载=板传荷载=7.56 kN/m5.2.2 B-C 轴间框架梁1. 屋面板传载恒载: 5.0 ×2.4/2 ×5/8 ×2=8.44kN/m活载:0.5 ×2.7/2 ×5/8 ×2=0.84kN/m2. 楼面板传荷载恒载: 3.99 ×2.7/2 ×5/8 ×2=6.73kN/m活载: 2.0 ×2.7/2 ×5/8 ×2=4.22kN/m3. 梁自重: 3.9kN/mB-C 轴间框架梁均布荷载为:屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载=3.9 kN/m+8.44kN/m=12.34kN/m 活载=板传荷载=0.84kN/m楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载=3.9 kN/m+6.73kN/m=10.63kN/m 活载=板传荷载=4.22kN/m6.3 框架计算简图g=24.31KN/m g=12.34KN/m g=24.31KN/m(q=1.89KN/m)2700框架计算简图6.4. 梁固端弯矩梁端弯矩以绕杆端顺时针为正,反之为负。
第6章竖向荷载作用下内力计算§框架结构的荷载计算§6.1.1.板传荷载计算计算单元见下图所示:因为楼板为整体现浇,本板选用双向板,可沿四角点沿45°线将区格分为小块,每个板上的荷载传给与之相邻的梁,板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。
图6-1 框架结构计算单元图6-2 框架结构计算单元等效荷载一.B ~C, (D ~E)轴间框架梁:屋面板传荷载:恒载:2226.09KN/m 1.5m [1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=17.128KN/m ⨯⨯+⨯活载:2222.0KN/m 1.5m [1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=5.625KN/m ⨯⨯⨯+⨯楼面板传荷载:恒载:2223.83KN/m 1.5m [1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=10.772KN/m ⨯⨯⨯+⨯活载:2222.0KN/m 1.5m [1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=5.625KN/m ⨯⨯⨯+⨯梁自重:mB ~C, (D ~E)轴间框架梁均布荷载为:屋 面 梁:恒载=梁自重+板传荷载= KN/m+ KN/m= KN/m活载=板传荷载= KN/m楼面板传荷载:恒载=梁自重+板传荷载= KN/m+ KN/m= KN/m活载=板传荷载= KN/m二. C ~D 轴间框架梁:屋面板传荷载:恒载:26.09KN/m 1.2m 5/82=9.135KN/m ⨯⨯⨯活载:22.0KN/m 1.5m 5/82=3KN/m ⨯⨯⨯楼面板传荷载:恒载:23.83KN/m 1.25/82=5.745KN/m ⨯⨯⨯活载:22.0KN/m 1.2m 5/82=3.75KN/m ⨯⨯⨯梁自重:mC ~D 轴间框架梁均布荷载为:屋 面 梁:恒载=梁自重+板传荷载= KN/m+ KN/m= KN/m活载=板传荷载=3 KN/m楼面板传荷载:恒载=梁自重+板传荷载= KN/m+m=m活载=板传荷载= KN/m三.B 轴柱纵向集中荷载计算:顶层柱:女儿墙自重:(做法:墙高900㎜,100㎜的混凝土压顶)330.240.918/25/0.10.24m m kn m KN m m m ⨯⨯+⨯⨯+()1.220.240.5 5.806/m m m KN m ⨯+⨯=顶层柱恒载=女儿墙+梁自重+板传荷载=5.806/6 3.975/(60.6)KN m KN m m m ⨯+⨯-⨯()()2212 1.5/6 1.5/66/42 6.09/ 1.55/832123.247KN m m KN ⎡⎤-⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⎣⎦顶层柱活载=板传荷载=()()222.0/ 1.512 1.5/6 1.5/66/42KN m m ⎡⎤⨯⨯-⨯+⨯⨯+⎣⎦2.0/ 1.55/83219.688KN m m KN ⨯⨯⨯⨯=标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板荷载=7.794/(60.6) 3.975/(60.6) 3.83/ 1.55/832KN m KN m KN m m ⨯-+⨯-+⨯⨯⨯⨯ (2.332311.52)61/42 2.3325/61/42KN m ++⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+()()223.83 1.512 1.5/6 1.5/66/42124.172m m KN ⎡⎤⨯⨯-⨯+⨯⨯=⎣⎦标准层柱活载=板传荷载=()()222.0 1.512 1.5/6 1.5/63 2.0 1.55/83219.688m m m m KN ⎡⎤⨯⨯-⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯=⎣⎦基础顶面荷载=底层外纵墙自重+基础自重=9.738/(60.6) 2.5/(60.6)16.085KN m m m KN m m m KN ⨯-+⨯-=四.C 柱纵向集中力计算:顶层柱荷载=梁自重+板传梁荷载=3.975/(90.9) 2.349/(1.20.3) 6.09/ 1.55/832KN m m KN m m KN m m ⨯-+⨯-+⨯⨯⨯⨯ 6.09/ 1.25/8 1.22(2.3323/11.52/)61/42KN m m KN m KN m m +⨯⨯⨯⨯++⨯⨯⨯154.318KN =顶层柱活载=板传荷载=()()222.0 1.512 1.5/6 1.5/63m m ⎡⎤⨯⨯-⨯+⨯+⎣⎦()()222.0 1.212 1.2/6 1.2/63 2.0 1.2m m m m ⎡⎤⨯⨯-⨯+⨯+⨯⎣⎦5/8 1.22 2.0 1.55/83239.272m m KN ⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=标准柱恒载=墙+梁自重+板传荷载=11.52/(30.6)15.12/(30.6)15.12/(30.6)KN m m KN m m KN m m ⨯-+⨯-+⨯-+2.349/(1.20.3)3.975/(60.6) 6.09/ 1.55/832KN m m KN m m KN m m ⨯-+⨯-+⨯⨯⨯⨯+26.09/61/21/2 2.67/ 2.4/26 3.83/36200.173KN m m KN m m KN m m m KN ⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=标准层活载=板传荷载=222.0/36 2.5/ 1.2654KN m m m KN m m m KN ⨯⨯+⨯⨯=基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础自重9.738/(60.6) 2.5/(60.6)66.085KN m m m KN m m m KN ⨯-+⨯-=(3).框架柱自重:柱自重: 底层:×0.6m ×0.6m ×253/KN m ×4.55m=其余柱:×0.6m ×0.6m ×253/KN m ×3.6m=§恒荷载作用下框架的内力§6.2.1.恒荷载作用下框架的弯矩计算一.恒荷载作用下框架可按下面公式求得:21/12ab M ql =- (61)-21/12ba M ql = (62)-故:2771/1221.03663.09.B C M KN m =-⨯⨯=-7763.09.C B M KN m =2771/1211.4846 5.512.C D M KN m =-⨯⨯=-77 5.512.C D M KN m =2661/1214.747644.241.B C M KN m =-⨯⨯=-6644.241.C B M KN m =2661/128.096 3.883.C D M KN m =-⨯⨯=-66 3.883.D C M KN m =恒荷载作用下框架的受荷简图如图6-3所示:图6-3竖向受荷总图:注:1.图中各值的单位为KN2.图中数值均为标准值3.图中括号数值为活荷载图6-4:恒载作用下的受荷简图(2).根据梁,柱相对线刚度,算出各节点的弯矩分配系数ij μ:/()ij c b i i i μ=∑+∑ (63)-分配系数如图6-5 , 图6-6所示:图6-5 B 柱弯矩各层分配系数简图B 柱:底层:0.801/(0.8010.609 1.0)0.332i ++=下柱=1.0/(0.8010.609 1.0)0.415i ++=上柱=0.609/(0.8010.609 1.0)0.253i ++=左梁=标准层: 1.0/(0.609 1.0 1.0)0.383i ++=上柱=1.0/(0.609 1.0 1.0)0.383i ++=下柱=0.609/(0.609 1.0 1.0)0.234i ++=左梁=顶层: 1.0/(0.609 1.0)0.622i +=下柱=0.609/(0.609 1.0)0.622i +=左梁=图6-6 C 柱弯矩各层分配系数简图C 柱: 0.609/(0.609 1.00.2110.801)0.232i +++=右梁=1.0/(0.609 1.00.2110.801)0.382i +++=上柱= 0.801/(0.609 1.00.2110.801)0.306i +++=下柱=0.211/(0.609 1.00.2110.801)0.081i +++=左梁=标准层: 1.0/(0.609 1.00.2110.801)0.355i +++=下柱=1.0/(0.609 1.00.2110.801)0.355i +++=上柱=0.609/(0.609 1.00.2110.801)0.216i +++=右梁=0.211/(0.609 1.00.2110.801)0.074i +++=左梁=顶层: 1.0/(0.609 1.00.211)0.549i ++=下柱=0.211/(0.609 1.00.211)0.116i ++=左梁=0.609/(0.609 1.00.211)0.335i ++=右梁=三.恒荷载作用下的弯矩剪力计算,根据简图(6-4)梁:A M 0∑= 21/2.0A B B M M ql Q l ---=/1/2B A B Q M M l ql =--B M 0∑= 21/2.0A B A M M ql Q l -+-=/1/2A A B Q M M l ql =-+ (6-4) 柱:C M 0∑= .0C D D M M Q h ---=()/D C D Q M M h =-+D M 0∑= .0C D C M M Q h ---=()/C C D Q M M h =-+ (6-5)四.恒荷载作用下的边跨框架的轴力计算,包括连梁传来的荷载及柱自重.7123.24721.1036/2186.556N KN =+⨯=67124.17214.7476/238.88393.849N N KN =++⨯+=56124.17214.7476/238.88601.142N N KN =++⨯+=45124.17214.7476/238.88808.435N N KN =++⨯+=34124.17214.7476/238.881015.728N N KN =++⨯+=23124.17214.7476/238.881223.021N N KN =++⨯+=12124.17214.7476/238.881382.487N N KN =++⨯+=恒荷载作用下的中跨框架的轴力计算:7154.31811.484 2.4/2168.099N KN =+⨯=67200.1738.09 2.4/238.88416.88N N KN =++⨯+=56200.1738.09 2.4/238.88665.621N N KN =++⨯+=45200.1738.09 2.4/238.88808.435N N KN =++⨯+=34200.1738.09 2.4/238.881015.728N N KN =++⨯+=23200.1738.09 2.4/238.881223.021N N KN =++⨯+=12200.1738.09 2.4/238.881382.487N N KN=++⨯+=图6-5 恒荷载作用下的计算简图五.弯矩分配及传递弯矩二次分配法比分层法作了更进一步的简化。