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框架结构计算

1.恒荷载作用下内力计算
1.1梯形(三角形)、均布恒荷载作用下简支梁支座剪力和跨中弯矩
(kN)
(kN-m)
式中g 1—梁上均布荷载值(kN/m);
g 2—梁上梯形(三角形)分布荷载值(kN/m)。

各梁内力计算结果如表1.1
表1.1 恒荷载作用下框架梁按简支计算的梁端剪力和跨中弯矩
g 1g 2V A0V B0l M AB0
g 1g 2V B0r M BC06 3.4015.5241.6341.6375.30 2.709.959.597.291~517.5512.64
78.25
78.25127.84
2.70
8.10
8.44
6.33
AB 梁 l =6m a =0.325
层次
BC 梁 l =2.5m a =0.5
1.2恒荷载作用下框架弯矩计算
梯形(三角形)恒荷载化作等效均布荷载
g =g 1+(1-2a 2+a 3)g 2 (kN/m ) 梁端固端弯矩
(kN-m )
梁固端弯矩计算结果如表1.2
表1.2 框架梁恒荷载作用下固端弯矩计算表
g 1g 2g
M g 1g 2g M M m 6 3.40
15.5216.1748.52 2.709.958.92 4.65-2.641~5
17.5512.64
27.95
83.86 2.708.107.76
4.04
-2.29
AB 梁 l =6m a =0.325
BC 梁 l =2.5m a =0.5层次
框架结构利用弯矩二次分配法的计算过程和结果见图1.1。

1.3恒荷载作用下框架剪力计算 梁: (AB 梁);
柱:
式中:V —计算截面剪力(kN ); V 0—梁计算截面在简支条件下剪力(kN ); M l 、M r —分别为AB 梁左右两端弯矩值(kN-m )。

M t 、M b —分别为计算截面所在柱的上下两端弯矩值(kN-m )。

图 1.1 恒荷载作用下弯矩二次分配法计算过程框架各杆件剪力计算结果见表1.3。

表1.3 框架梁柱在恒荷载作用下的杆端剪力值
1.4 恒荷载作用下柱轴力值计算
柱轴力根据上层柱传来轴力、节点两(一)侧梁端剪力、节点集中荷载的和求得。

框架各柱的轴力计算结果如表1.4。

表1.4 恒荷载作用下柱轴力计算结果
1.5控制截面内力调整和计算
对计算简图的计算结果进行处理,包括将梁端弯矩调整计算至柱边缘处,梁端弯矩调幅,根据调幅后的梁端弯矩计算跨中弯矩,本次调整梁端弯矩调幅系数采用0.8,处理结果见表1.5。

表1.5 梁端控制截面弯矩剪力计算结果及弯矩调幅和相应跨中弯矩
2.活荷载作用下内力计算
2.1梯形(三角形)活荷载作用下简支梁支座剪力和跨中弯矩
(kN)
(kN-m)
式中q —梁上梯形(三角形)分布荷载值(kN/m)。

各梁内力计算结果如表2.1
表2.1 活荷载作用下框架梁按简支计算的梁端剪力和跨中弯矩
q V 0M 0q V 0M 067.80
15.8030.16 5.00
3.13 2.601~5
7.80
15.80
30.16
6.25
3.91
3.26
层次AB 梁 l =6m a =0.325
BC 梁 l =2.5m a =0.5
2.2活荷载作用下框架弯矩计算
梁端固端弯矩
(kN-m )
梁固端弯矩计算结果如表2.2
表2.2 框架梁活荷载作用下固端弯矩计算表
q M q M M m 67.8019.26 5.00
1.630.971~5
7.80
19.26
6.25
2.03
1.23
AB 梁 l =6m a =0.5BC 梁 l =2.5m a =0.5
层次
活荷载作用下计算计算各杆件端弯矩需考虑活荷载的不利布置。

为计算梁的最大跨中正弯矩,分别考虑图2.1所示的活荷载布置1和图2.2所示的活荷载布置2,利用弯矩二次分配法进行计算。

计算过程、结果如图2.3和图2.4所示。

为计算梁端最大负弯矩,近似按满布活荷载进行。

计算过程、结果如图2.5所示。

图2.1 活荷载布置1 图2.2活荷载布置2
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
图2.3 活荷载布置1时弯矩二次分配法计算过程
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
图2.4 活荷载布置2时弯矩二次分配法计算过程
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
分配系数
固端弯矩
分配弯矩
传递弯矩
分配弯矩
图2.5 满布活荷载时弯矩二次分配法计算过程
2.3活荷载作用下框架剪力计算
柱:
式中:V—计算截面剪力(kN);V0—梁计算截面在简支条件下剪力(kN);
M l、M r—分别为AB梁左右两端弯矩值(kN-m)。

M t、M b—分别为计算截面所在柱的上下两端弯矩值(kN-m)。

框架各杆件剪力计算结果见表2.3。

表2.3 框架梁柱在活荷载作用下剪力计算结果
2.4 活荷载作用下柱轴力值计算
柱轴力根据上层柱传来轴力、节点两(一)侧梁端剪力、节点集中荷载的和求得。

由表2.3很明显看出,柱轴力在各层各跨满布活荷载时为最大值。

因此求柱轴力时只考虑满布活荷载的情况。

框架各柱的轴力计算结果如表2.4。

注意在活荷载作用下要考虑按照荷载规范的规定对不同楼层柱的计算轴力进行折减(相当于对活荷载标准值进行折减,因为荷载和内力为线性关系)。

表2.4 活荷载作用下柱轴力计算结果
2.5控制截面内力调整和计算
对计算简图的计算结果进行处理,包括将梁端弯矩调整计算至柱边缘处,梁端弯矩调幅(注意弯矩调幅是针对最大负弯矩调幅,不属于最大负弯矩的情况不允许调幅),根据调幅后的梁端弯矩计算跨中弯矩,本次调整梁端弯矩调幅系数采用0.8,处理结果见表2.5。

表2.5梁端控制截面弯矩剪力计算结果及弯矩调幅和相应跨中弯矩
3.风荷载作用下内力框架结构分析
3.1框架结构侧向刚度计算
各层柱侧向刚度计算结果见表3.1。

3.2框架结构侧移计算
由于该房屋的高宽比较小(H/B=20.3/14.5=1.4),故可以不考虑柱轴向变形产生的侧移。

框架侧移计算结果列于表3.2。

可见,各层的层间侧移角均小于1/550,满足要求。

表3.2 层间剪力及侧移计算
3.2框架结构风荷载作用下内力计算
风荷载作用下各层框架柱端弯矩计算结果如表3.3所示。

表3.3 风荷载作用下各层框架柱端弯矩(kN-m)计算
注:表中剪力V的单位为kN;弯矩M的单位为kN-m。

梁端弯矩由柱端弯矩按照节点力矩平衡条件或力矩分配方法求得,然后由平衡条件求出梁剪力及柱轴力,计算过程见表3.4。

表3.4 风荷载作用梁端端弯矩、剪力及柱轴力计算
注:1. 表中剪力和轴力的单位为kN;弯矩的单位为kN-m;梁跨度的单位为m;
2. 括号中数据为柱边缘处的弯矩值。

梁端控制截面在竖向荷载及风荷载作用下的梁端弯矩、剪力共同列于。

表3.5 梁控制截面内力标准值
4.内力组合
框架各层梁控制截面的内力组合考虑4种组合,取各种组合的最大值(绝对值)作为该截面的设计内力,组合结果见表4.1。

其中梁端弯矩设计值采用绿色单元格中的数据;跨中弯矩设计值采用红色单元格中的数据;梁端剪力采用浅蓝色单元格中的数据。

表4.1 梁控制截面内力组合值
-36.10 -22.80。

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