多层框架结构设计

多层框架结构设计第一页，共三十六页，编辑于2023年，星期日理论知识作业1、框架结构由哪几个基本部分组成？框架结构布置包括哪几部分构件的布置？

2、为什么建筑结构中需要设缝？一般有哪几种缝，各自设置的目的有何不同？答案目录答案能力训练作业某百货商场营业厅标准层柱网如图所示，当采用现浇楼盖时，试布置楼盖并判断框架承重方案。（至少画出三种）答案能力训练40作业解答第二页，共三十六页，编辑于2023年，星期日答案第三页，共三十六页，编辑于2023年，星期日框架结构由哪几个基本部分组成？框架结构布置包括哪几部分构件的布置？答:

框架结构体系由梁和柱组成，并通过节点连接成整体以同时抵抗作用在结构上的竖向及水平荷载。框架结构布置包括总体高宽比，柱网的布置和层高设置和主次梁布置等。返回第四页，共三十六页，编辑于2023年，星期日为什么建筑结构中需要设缝？一般有哪几种缝，各自设置的目的有何不同？

答:设缝可将结构分成若干平面形状简单、刚度均匀分布的独立结构单元，减轻不利作用的影响、保证结构安全性的需要。主要有沉降缝、温度缝和防震缝。沉降缝是为了避免基础不均匀沉降在结构构件中引起过大的内力从而导致混凝土开裂而设置的。伸缩缝或温度缝是为了防止温度变化或混凝土收缩在结构中产生内力而设置的缝隙。防震缝是把复杂不规则的结构划分为若干简单规则的单元，防止房屋平面复杂，质量、刚度差异较大，或有错层时，在地震作用下会产生扭转振动等不利反应，或在薄弱部位产生应力集中导致结构破坏。返回第五页，共三十六页，编辑于2023年，星期日返回第六页，共三十六页，编辑于2023年，星期日理论知识作业1、简述用“分层法”求解竖向荷载作用下框架内力时的基本假定，并讨论该方法计算结果与精确解之间的误差？答案目录能力训练作业

1北京某办公楼，2层，为现浇钢筋混凝土框架。已知该建筑的结构布置如下：底层层高3.6m，二层层高4.0m；室内地面标高：±0.00，室外标高：-0.50m，基础顶面标高－1.40m；梁截面尺寸：AB与CD跨梁为250×600mm，BC跨梁为250×400mm，纵向主梁截面为250×400mm；柱截面均为400×500mm，横向承重方案；

能力训练41作业解答第七页，共三十六页，编辑于2023年，星期日梁板混凝土强度等级为C25（Ec＝2.80×MPa），柱混凝土强度等级为C40（Ec＝3.25×MPa）；楼盖与屋盖板厚均为80mm，双向板布置方案（见下图）。楼面除板自重外其它做法的等效面荷载为2.0kN/m2，楼面活荷载标准值为2.0kN/m2，屋面除板自重外其它做法的等效面荷载为2.5kN/m2，屋面活荷载标准值为0.5kN/m2。没有女儿墙。图中阴影线代表维护墙或隔断墙，其单位长度的面荷载为2kN/m2，忽略门窗洞口影响，墙按照实体墙计算。忽略楼梯间，按照楼板洞口考虑。混凝土容重按25kN/m3。（23分）（1）确定④轴线横向框架的计算简图，要求在图中标明计算跨度与计算层高，梁柱杆件的抗弯刚度与线刚度。（2）计算并标注该平面框架在恒载作用下的荷载计算简图。（3）计算并标注该平面框架在活载作用下的荷载计算简图。（4）计算该平面框架在恒载作用下的内力（画出M、V、N图）（注：2、5、6、8、11轴无隔墙）第八页，共三十六页，编辑于2023年，星期日答案第九页，共三十六页，编辑于2023年，星期日简述用“分层法”求解竖向荷载作用下框架内力时的基本假定，并讨论该方法计算结果与精确解之间的误差？

返回答：分层法计算时可做出如下两个简化假定：（1）假定在竖向荷载作用下，框架不发生侧移，即不考虑框架侧移对结构内力的影响；（2）假定作用在某一层框架梁上的竖向荷载只对本楼的梁以及与其相连的框架柱产生作用，而对其他楼层的框架梁、柱都不产生影响。由于分层计算的模型与实际结构有所不符，因此各层内力叠加后框架节点处的弯矩可能不平衡。通常这种误差不大，可以满足工程需要。对节点不平衡弯矩比较大的节点，可以将不平衡弯矩根据相邻梁、柱的刚度值再进行一次分配。第十页，共三十六页，编辑于2023年，星期日答案目录理论知识作业1、简述用“反弯点法”求解水平向荷载作用下框架内力时的基本假定。能力训练作业1、能力训练37题，设基本风压750N/m2，求④轴框架在风荷载作用下的内力。（用反弯点法）（已知：，地面粗糙类别为C类）答案能力训练42作业解答第十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期日简述用“反弯点法”求解水平向荷载作用下框架内力时的基本假定。答：反弯点法在确定框架柱的侧移刚度和进行剪力分配时，假定梁柱线刚度比无穷大，框架在水平荷载作用下只有层间侧移，节点无转角(底层除外)。返回第十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期日理论知识作业1、简述反弯点法与修正的反弯点法或D值法的区别与联系？2、具有相同截面的边柱和中柱的D值是否相同?具有相同截面的上层柱和底层柱的D值是否相同?为什么?答案目录答案能力训练作业1、能力训练37题，设基本风压750N/m2，求④轴框架在风荷载作用下的内力。（用D值法）（已知：，地面粗糙类别为C类）答案能力训练43作业解答第十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期日答：反弯点法在确定框架柱的侧移刚度和进行剪力分配时，假定梁柱的线刚度之比为无限大；在确定柱的反弯点高度时，又假定柱的上下端约束条件完全相同。D值法的柱侧移刚度不仅与柱本身的线刚度和层高有关，同时也受上下框架梁线刚度的影响。柱的反弯点高度也不取为固定值，而随框架柱的位置、上下层高比值以及上下框架梁线刚度比值等条件的不通而发生变化。简述反弯点法与修正的反弯点法或D值法的区别与联系？

返回第十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期日具有相同截面的边柱和中柱的D值是否相同?具有相同截面的上层柱和底层柱的D值是否相同?为什么?

答：具有相同截面的边柱和中柱的D值不相同，因为边柱节点只有一根梁约束，中柱节点有两根梁约束，所以它们的D值不同。

具有相同截面的上层柱和底层柱的D值也不相同，因为底层柱的底端固定，如果与上层柱层高相同，柱截面相同，则底层柱的D值要大。返回第十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期日理论知识作业1、框架结构在水平荷载作用下的总体剪切变形和总弯曲变形分别是如何导致的？对—般框架结构考虑哪一种变形的影响?

答案目录能力训练作业1、阅读《混凝土结构设计规范GB50010-2002》中『10.2

梁、10.3柱、10.4梁柱节点』并说说其的构造要求。能力训练44作业解答第十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期日框架结构在水平荷载作用下的总体剪切变形和总弯曲变形分别是如何导致的？对—般框架结构考虑哪一种变形的影响?

答：总体剪切变形是由梁、柱弯曲变形导致的框架变形。总体弯曲变形则是由框架两侧边柱中轴力引起的柱伸长和缩短所导致的框架变形。对一般框架只考虑总体剪切变形。返回第十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期日1）④轴线横向框架的计算简图7.2m7.2m3m4.0m5.0mA2A1AB2B1BC2C1CD2D1D1.291.291.291.290.920.921.251.251.251.251111ib=2EIb/Lic=EIc/h参考解答第十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期日2）④轴线横向框架在恒荷载作用下的计算简图7.2m7.2m3m4.0m5.0m19.9519.9513.524.9517.752.512按单向板考虑9920KN25KN23.17523.17534.9234.9247.5247.523.753.7513.510.5510.552.512按双向板考虑23.5823.5820KN25KN37.7637.7647.8838.5239.657.616.216.214.47.22.52.5第十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期日3）④轴线横向框架在活荷载作用下的计算简图7.2m7.2m3m4.0m5.0m1.81.81.57.23.66按单向板考虑1.5751.5756.36.31.56按双向板考虑1.621.623.1953.1956.483.249.5412.781.81.87.23.6第二十页，共三十六页，编辑于2023年，星期日4）④轴线横向框架在恒荷载作用下的内力计算7.2m7.2m3m4.0m5.0m19.9519.9513.524.9517.752.512按单向板考虑9920KN25KN23.17523.17534.9234.9247.5247.5219.9519.9524.9517.75109920KN25KN23.17523.17534.9234.9247.5247.522.510.94第二十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期日第二层的计算简图19.9519.9510.947.2m7.2m3m4.0m1.291.290.921.251.251.251.25分配系数：节点A:uAB=1.29/1.25x0.9+1.29=0.53

uAA1=1-0.53=0.47节点B:uBA=1.29/1.25x0.9+1.29+0.92=0.39

uBC=0.92/1.25x0.9+1.29+0.92=0.28uBB1=1-0.39-0.28=0.33固端弯矩MAB=-MBA=-19.95x7.22/12=-86.18KN.mMBC=-MCB

-10.94x32/12=-8.2KN.mA1AB1BC1CD1D第二十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期日第二层的分配过程A1AB1C1D1D下柱右梁0.470.53BC左梁下柱右梁0.390.330.28－86.1886.18-8.2左梁下柱0.530.47左梁下柱右梁0.280.330.398.2-86.18

86.18-30.4-25.7-21.88－15.247.6553.7321.8825.730.415.2-53.73-47.6526.8710.94-10.94-26.87-14.75-12.48-10.5710.5712.4814.75－7.387.383.493.89-3.89-3.4951.14-51.1467.9-38.18-29.7129.7138.18-67.951.14-51.1417.05-12.7312.73-17.05第二十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期日第一层的计算简图24.9517.75107.2m7.2m3m4.0m5.0m1.291.290.921.251.251.251.251111A2A1AB2B1BC2C1CD2D1D分配系数：节点A1:uA1B1=1.29/1.25x0.9+1.29+1=0.38uA1A=1.25X0.9/1.25x0.9+1.29+1=0.33

uA1A2=1-0.38-0.33=0.29节点B1:uB1A1=1.29/1.25x0.9+1.29+0.92+1=0.3uB1C1=0.92/1.25x0.9+1.29+0.92+1=0.21uB1B=1.25x0.9/1.25x0.9+1.29+0.92+1=0.26

uB1B2=1-0.3-0.21-0.26=0.23固端弯矩MA1B1=-MB1A1=-24.95x7.22/12=-107.78KN.mMB1C1=-MC1B1

-10x32/12=-7.5KN.mMC1D1=-MD1C1=-17.75x7.22/12=-76.68KN.m第二十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期日第一层的分配过程A2A1AB2B1BC2C1CD2D1D上柱下柱右梁0.330.290.38左梁上柱下柱右梁0.30.260.230.21左梁下柱上柱0.380.290.33左梁上柱下柱右梁0.210.230.260.3－107.78107.78-7.57.5-76.6876.68-30.1-26.1-23.1-20.9814.5315.91820.75－1540.5235.6146.6510.38-33.1-25.2-28.7623.337.27-10.49-16.55-9.18-7.96-7.04-6.425.686.227.038.11

-4.65.191.521.331.75-1.97-1.5-1.7242.0436.94-78.9818.4714.0191.83-34.06-30.14-27.63-15.07-11.3517.2222.1225.03-64.3712.527.3757.18-26.7-30.48-13.35-10.16第二十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期日A1AB1BC1CD1D51.1451.1417.0567.938.1829.7112.73A2A1AB2B1BC2C1CD2D1D42.0478.9836.9418.4714.0191.8334.0630.1415.0711.3527.6317.2222.1225.0364.3712.527.3757.1826.730.4810.1613.35A1AB1BC1CD1DD2C2B2A259.0918.4778.9891.8349.5346.7927.6330.1415.0751.1467.929.7165.1536.9445.5517.2225.0329.7112.5264.3734.8567.961.326.747.5313.3557.1851.14A1AB1BC1CD1DD2C2B2A253.4618.4785.4695.6545.7843.4924.9527.2115.0358.5772.3326.5458.573243.1214.5521.7327.6512.5268.231.9270.7856.5221.7641.8713.3563.6356.52第二十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期日53.4618.4785.4695.6545.7843.4924.9527.2115.0358.5772.7326.5458.5732最后的弯矩图43.1214.5521.7327.6568.231.9212.5270.7841.8713.3556.5263.6356.5221.76第二十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期日68.9564.7212.232810.1最后的剪力图6914.1264.760.185.182.116.658.3458.822.38.4518.766.8524.67.02第二十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期日73.72235.74最后的轴力图93.72210.7473.7187.42212.42104.36298.63124.36273.63106.3126.3267.2693.7242.26结束返回第二十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期日1）④轴线横向框架的计算简图7.2m7.2m3m4.0m5.0mA2A1AB2B1BC2C1CD2D1D1.291.291.291.290.920.921.251.251.251.251111ib=2EIb/Lic=EIc/h参考解答第三十页，共三十六页，编辑于2023年，星期日7.2m7.2m3m4.0m4.1mA2A1AB2B1BC2C1CD2D1D1.291.291.291.290.920.921.251.251.251.251111F2=5.2KNF1=10.52KN(1)计算风荷载F2=0.75X1.3X0.74X1.0X2X3.6=5.2KNF1=0.75X1.3X0.74X1.0X(2+2.05)X3.6=10.52KN第三十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期日7.2m7.2m3m4.0m4.1mA2A1AB2B1BC2C1CD2D1D1.291.291.291.290.920.921.251.251.251.251111F2=5.2KNF1=10.52KN(2)计算层间剪力：V1=5.2+10.52=15.72KNV2=5.2KN(3)按刚度分配柱剪力：因为Vij=DijVj/∑Dij

而Dij=12ici/hj2，由于同一层柱的iij相同、hij相同，所以V11=V21=

V31=15.72/4=3.93KNV12=V22=