框架结构在水平荷载下的计算 反弯点法和D值法
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•反弯点法得到的D值和D值法的D值得物理意义是什么?有何区别?分别在什么情况下使用?D值都是指柱子的抗侧移刚度,反弯点法中D值是指直接有结构力学确定的柱子的刚度,而D值法中的D 值是指经过梁柱线刚度的比值修正过的,也就是在前者的基础上乘了一个修正系数(当然,这个修正系数由梁柱线刚度的比决定)。
其实反弯点法等于是d值法的一个特殊情况只是在计算层间位移的地方计算不同如果你发现的话反弯点法柱的弯矩为0的地方一般为1/3柱高的位置,便于计算而d值法的话就比较麻烦要计算弯矩分配情况明白吗?柱的抗侧移刚度不但与柱的线刚度和层高有关,而且还与梁的线刚度有关,另外,柱的反弯点高度也与梁柱线刚度比、上下层横梁的线刚度比,上下层层高的变化等因素有关。
日本武藤清教授在分析了上述影响因素的基础上,对反弯点法中柱的抗侧移刚度和反弯点高度进行了修正。
修正后,柱的抗侧移刚度以D表示,故此法又称“D值法”,也称为修正反弯点法。
D值法有四项假定:1.假定计算目标柱及与其上下相邻柱的线刚度均为ic2.假定计算目标柱及与其上下相邻柱的层间水平位移均为Δμ3.假定计算目标柱两端节点及与其上下左右相邻的各个节点的转角均为θ4.假定与目标柱相交的横梁的线刚度分别为i1,i2,i3,i4反弯点法适用于梁柱线刚度比大于3的情况,它不考虑由于层高的变化及梁柱截面尺寸的变化对反弯点高度的影响。
而D值法考虑了以上因素的影响并对反弯点高度进行修正。
2.D值的物理意义是什么?影响因素有哪些?具有相同截面的边柱和中柱的D值是否相同?具有相同截面及柱高的上层柱与底层柱的D值是否相同(假定混凝土弹性模量相同)?3.物理意义:对反弯点法中柱的侧向刚度和反弯点高度的计算方法做了改进。
4.影响因素:具有相同截面的边住和中柱的D值不相同,因为边柱只有一根梁约束,中柱有两根梁约束;、具有相同截面及柱高的上层柱与底层柱的D值不相同,因为底层柱底端固定。
D值法中D值不但与柱刚度有关,而且跟与柱相连接的梁刚度也有关系。
1.高层建筑有哪些常用结构体系?试述每种结构体系的优缺点。
1) 框架结构优点:平面布置灵活,可提供较大的室内空间。
缺点:抗侧移刚度较小,主要用在层数不多、水平荷载较小的情况。
2) 剪力墙结构优点:抗侧移刚度较大,可承受较大的水平荷载。
用于层数较多,水平荷载较大的情况。
缺点:墙体多,难于布置面积较大的房间,主要用于住宅、公寓、旅馆等对室内面积要求不大的建筑物。
3) 框架-剪力墙结构优点:综合了框架和剪力墙结构的优点,既具有较大的抗水平力能力,又可提供较大的室内空间和较灵活的平面布置。
4) 筒体结构优点:具有更大的抗侧移刚度。
缺点:框筒体系在水平荷载下外框筒的剪力滞后效应较大,结构的潜能和空间效应发挥较差。
2.高层建筑的结构平面布置原则?结构平面形状宜简单、规则,质量、刚度和承载力分布宜均匀。
不应采用严重不规则的平面布置。
否则会产生过大的偏心,导致扭转过大。
3.分别叙述何时需设防震缝、伸缩缝和沉降缝?缝宽如何确定?伸缩缝:高层建筑结构未采取可靠的构造或施工措施来防止建筑物在温度变化过程中产生的温度应力时,需设伸缩缝。
沉降缝:在高层建筑中,当建筑物相邻部位层数或荷载相差悬殊或地基土层压缩性变化过大,从而造成较大差异沉降时,宜设沉降缝将结构划分为独立单元。
防震缝:当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时,宜设防震缝将其划分为较简单的几个结构单元。
伸缩缝宽度由线膨胀系数经计算求得。
沉降缝宽度由沉降转角计算后,建筑顶部不接触求得。
防震缝的最小宽度是根据地震中缝两侧的房屋不发生碰撞的条件确定的。
框架,当H≤15m时,δ=100mm设防烈度为6 7 8 9度H每增加5m 4m 3m 2m防震缝宽度增加20mm框架--剪力墙,缝宽为框架的70%,剪力墙,缝宽为框架的50%,缝宽均应≥100mm两侧房屋高度不同时,按较低的房屋高度确定;当两侧结构体系不同时,按不利的不利体系确定。
需抗震设防的建筑,其伸缩缝、沉降缝宽度应按防震缝宽度确定。
框架结构简化计算
框架结构计算简图
杆件——用轴线表示
节点——刚接节点
层高
底层柱:基础顶面到一层梁顶其它层柱:各层梁顶之间距离跨度——柱轴线间距
框架结构在恒载作用下内力
图
--
框架结构在水平载作用下
在水平载作用下-D值法D值法——修正反弯点法
在水平载作用下内力图
-
++-
控制截面
控制截面:结构构件中需要按其内力进行配筋计算的截面
框架梁最不利内力组合
+Mmax:确定梁端底部纵筋
-Mmax:确定梁端顶部纵筋
Vmax:确定箍筋及弯起钢筋
+Mmax:确定梁下部纵筋
-Mmax:确定跨中可能的顶部纵筋
跨中纵筋跨中纵筋支座负筋
支座箍筋跨中可能负筋
│Mmax│及相应的N 、V
Nmin 及相应的M 、V Nmax 及相应的M 、V 可能大偏压
可能小偏压框架柱最不利内力组合。
框架结构在水平荷载下的计算反弯点法和D值法一、计算反弯点法计算反弯点法是一种经验法,适用于刚度较高的结构。
它基于结构中存在的反弯点,即曲率为零的点。
通过计算这些反弯点的位置和力矩,可以得到结构的内力和变形。
计算反弯点法的计算步骤如下:1.给定结构的几何形状和边界条件,例如梁的长度、剪力边界条件等。
2.根据结构的几何形状和边界条件,计算结构的弹性曲线。
可以使用一般的弹性理论或其他适用的方法。
3.计算结构中的反弯点位置和力矩。
反弯点的位置可以通过求解结构的弹性曲线方程来获得,反弯点处的曲率为零。
力矩可以通过将荷载施加于结构上的每个部分和弹性曲线求解得到。
4.根据反弯点的位置和力矩,计算结构的内力和变形。
内力可以通过结构的受力平衡方程求解,变形可以通过结构的弹性曲线方程求解。
优点:1.相对简单易懂,不需要复杂的计算方法和软件。
缺点:1.只适用于刚度较高的结构,无法适用于柔性结构。
2.需要手工计算,计算过程繁琐。
3.无法考虑非线性和动力特性。
二、D值法D值法是一种常用的结构计算方法,适用于不同刚度的结构。
它基于结构的刚度和刚度分布,通过计算结构的刚度矩阵和荷载向量,得到结构的内力和变形。
D值法的计算步骤如下:1.给定结构的几何形状和边界条件,例如梁的长度、材料性质等。
2.根据结构的几何形状和边界条件,建立结构的刚度矩阵。
刚度矩阵可以通过结构的几何形状和材料性质计算得到。
3.根据结构的荷载,建立荷载向量。
荷载向量可以通过结构的荷载形式和大小计算得到。
4.解结构的内力和变形。
通过求解结构的刚度矩阵和荷载向量的乘积,可以得到结构的位移向量。
通过位移向量和刚度矩阵的乘积,可以得到结构的内力向量。
优点:1.适用于不同刚度的结构,可以考虑结构的非线性和动力特性。
2.可以使用计算软件进行计算,提高计算效率和准确性。
缺点:1.较为复杂,需要掌握结构力学理论和计算方法。
2.计算过程较为繁琐,需要较长的计算时间。
总结:计算反弯点法和D值法是两种常用的框架结构计算方法。
框架结构在水平荷载下的计算反弯点法和D值法资料在设计建筑结构时,考虑到水平荷载对结构的影响是必不可少的。
在这方面,反弯点方法和D值方法是两种常用的计算方法,用来评估结构的抗水平力能力。
以下是关于反弯点方法和D值方法的详细介绍和计算过程。
一、反弯点方法:反弯点方法主要用于根据结构的初始刚度和变形来计算结构的抗震性能。
它是根据结构的能量耗散特性进行设计的一种方法。
1.计算反弯点:反弯点是指结构能耗散能力较好的位置。
通常是选取结构中变形较大的地方。
计算反弯点的步骤如下:(1)计算结构的间距比:间距比可以用来确定结构变形的程度,即结构的柔性程度。
计算公式为间距比=(L1+L2)/(L1×L2),其中L1和L2是连续两个支点的间距。
(2)设计抗震体系:根据建筑物所在区域的地震烈度和结构类型,选择相应的抗震体系,如剪力墙、框架等。
(3)计算形位系数:形位系数是根据结构所在的地震烈度区域和抗震体系的性能要求确定的。
它可以用来计算反弯点的位置。
2.计算抗水平力:根据结构的刚度和变形,计算结构能够承受的最大水平力。
计算公式为:抗水平力=抗震能力系数×初始刚度×底面剪力。
3.设计结构:根据计算得到的抗水平力,选择合适的结构材料和截面尺寸,进行详细设计。
二、D值法:D值法是一种比较简单的计算方法,它是根据结构的刚度、质量和周期来评估结构的抗水平力能力的。
1.计算刚度:根据结构的材料和截面尺寸,计算结构的刚度。
刚度可以通过计算结构的弹性刚度来得到。
2.计算周期:根据结构的自振频率来计算结构的周期。
结构的周期是结构的重要参数,通常用于反应结构的动力特性。
3.计算质量:根据结构的质量和材料密度,计算结构的质量。
4.计算D值:D值是结构的抗震性能指标,可以用来评估结构的抗水平力能力。
计算公式为:D值=刚度×周期/质量。
D值越大,结构的抗水平力能力越强。
5.设计结构:根据计算得到的D值,选择合适的结构材料和截面尺寸,进行详细设计。