第十三章 多層框架結(jié)構(gòu)

第十二章多層框架結(jié)構(gòu)一、填空題：［①］1、常用的多、高層建筑結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系、筒體結(jié)構(gòu)體系幾種類型。2、 框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱組成的框架作為豎向承重和抗水平作用的結(jié)構(gòu)體系。3、 框架的結(jié)構(gòu)按施工方法的不同，可分為現(xiàn)澆整體式裝配式裝配整體式三種類型。［②］4、框架結(jié)構(gòu)中，梁的截面慣性矩I應(yīng)根據(jù)梁與板的連接方式而定。對于現(xiàn)澆整體式框架梁，中b框架梁I=2.01 ；邊框架梁I=1.51_。b 0 b 0［②］5、框架結(jié)構(gòu)中，梁的截面慣性矩I應(yīng)根據(jù)梁與板的連接方式而定：對于裝配整體式框架梁，中b框架梁I=1.51；邊框架梁I=1.21_。b 0 b 0［②］6、框架梁、柱的線剛度計(jì)算公式分別為：i=竺、—i=—。bl bh7、多層框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力近似計(jì)算方法有：彎矩分配法分層法迭代法等］8、彎矩二次分配法的三大要素是：彎矩分配系數(shù)因端彎矩傳遞系數(shù)。9、 多層框架在水平荷載作用下內(nèi)力的計(jì)算方法有—反彎點(diǎn)法D值法（修正反彎點(diǎn)法）兩種。10、 框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下，其側(cè)移由剪切變形、彎曲變形兩部分變形組成。二、判斷題：1、 框架結(jié)構(gòu)中，梁的截面慣性矩I應(yīng)根據(jù)梁與板的連接方式而定（丁。b2、 框架結(jié)構(gòu)布置原則中，盡可能增加開間、進(jìn)深的類型，以使結(jié)構(gòu)布置更趨于靈活機(jī)動合理。（X）3、 彎矩二次分配法適用于層數(shù)較少豎向?qū)ΨQ荷載作用的情況（J）。4、 彎矩二次分配法，各桿件的傳遞系數(shù)為丄（X）35、 用分層法計(jì)算豎向荷載作用下的內(nèi)力時，要對線剛度和彎矩傳遞系數(shù)進(jìn)行調(diào)整如下：將各柱乘調(diào)整系數(shù)0.9折減系數(shù)；彎矩傳遞系數(shù)改取為1/3。（X）6、 分層法適用于節(jié)點(diǎn)梁柱線剛度比大于或等于4，結(jié)構(gòu)與豎向荷載沿高度分布比較均勻的多層、高層框架的內(nèi)力計(jì)算。（X）。7、 一般多層框架房屋，其側(cè)移主要是由梁、柱彎曲變形所引起的。柱的軸向變形所引起的側(cè)移值甚微，可忽略不計(jì)。因此，多層框的側(cè)移只需考慮梁、柱的彎曲變形，可用D值法計(jì)算。（?。┤?、選擇題：1、 地震區(qū)的承重框架布置方式宜采用（B）框架。A縱向承重B橫向承重和縱橫向承重C橫向承重D縱橫向承重2、 框架結(jié)構(gòu)中，梁的截面慣性矩I應(yīng)根據(jù)梁與板的連接方式而定。對于現(xiàn)澆整體式框架梁，中框架b梁、邊框架梁的截面慣性矩應(yīng)為（C）。AI=1.51、I=1.21BI=1.21、I=1.01CI=2.01 、I=1.51DI=1.51、b 0 b 0 b 0 b 0 b 0 b 0 b 0I=1.01

b03、 框架結(jié)構(gòu)中，梁的截面慣性矩I應(yīng)根據(jù)梁與板的連接方式而定。對于裝配整體式框架梁，中框架b梁、邊框架梁的截面慣性矩應(yīng)為（A）。AI= 1.51、I= 1.21 BI = 1.21、I= 1.01 CI=2.01 、I=1.51b0b0b0b0b0b04、 彎矩二次分配法，各桿件的傳遞系數(shù)為（A）。A各桿件均取 B首層丄，其它層 C各桿件均取 D首層丄，其它層丄2323235、 用分層法計(jì)算豎向荷載作用下的內(nèi)力時，要對線剛度和彎矩傳遞系數(shù)進(jìn)行調(diào)整如下：將上層各柱乘調(diào)整系數(shù)0.9折減系數(shù)；各柱的彎矩傳遞系數(shù)改取為1/3。（B）A將各柱乘調(diào)整系數(shù)0.9折減系數(shù)；彎矩傳遞系數(shù)改取為1/3。B將上層各柱（底層除外）乘調(diào)整系數(shù)0.9折減系數(shù)；各柱（底層除外）的彎矩傳遞系數(shù)改取為1/3。C將各柱乘調(diào)整系數(shù)0.85折減系數(shù)；各柱的彎矩傳遞系數(shù)改取為1/4。D將各柱乘調(diào)整系數(shù)0.9折減系數(shù),，各柱的彎矩傳遞系數(shù)改取為1/2。6、 分層法適用于節(jié)點(diǎn)梁柱線剛度比大于或等于（A），結(jié)構(gòu)與豎向荷載沿高度分布比較均勻的多層、高層框架的內(nèi)力計(jì)算。A3B4C5D67、 框架結(jié)構(gòu)豎向活荷載最不利布置的下列幾種方法考慮的計(jì)算原則中，（B）有誤。A滿布荷載法B分層組合法C最不利荷載位置法D逐跨施荷法四、簡答題：［①］1、常用的多、高層建筑結(jié)構(gòu)體系有哪幾種？［①］2、什么是框架結(jié)構(gòu)？有何特點(diǎn)？［①］3、框架結(jié)構(gòu)布置原則是什么？［①］4、框架結(jié)構(gòu)的承重方式有哪幾種？特點(diǎn)如何？［②］5、如何估算框架梁、柱截面尺寸？［③］6、在確定框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖時，如何利用結(jié)構(gòu)和荷載的對稱性？［②］7、多層框架結(jié)構(gòu)在荷載作用下（豎向荷載和水平荷載）的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算，采用的方法有哪些？［①］8、多層框架在豎向荷載作用下的計(jì)算方法有哪幾種？［②］9、何謂彎矩二次分配法？如何計(jì)算的？三大要素是什么？［①］10、用彎矩分配法計(jì)算多層框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力時，其三大要素是什么？［②］11、何謂梁、柱轉(zhuǎn)動剛度S?如何計(jì)算？［②］12、用彎矩二次分配法計(jì)算多層框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力時，如何對彎矩進(jìn)行分配？［①］13、用彎矩二次分配法計(jì)算多層框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力時，如何確定傳遞系數(shù)？［②］14、用分層法計(jì)算豎向荷載作用下的內(nèi)力時，各有何基本假定條件？適合什么情況下采用？［②］15、用分層法計(jì)算豎向荷載作用下的內(nèi)力時，為何要對線剛度和彎矩傳遞系數(shù)進(jìn)行調(diào)整？［②］16、什么叫反彎點(diǎn)？反彎點(diǎn)的位置是如何確定的？［②］17、用反彎點(diǎn)法計(jì)算水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力時，有哪些基本假定？［②］18、什么叫柱的抗側(cè)移剛度（抗側(cè)剛度）？如何確定Dij［③］19、什么叫D值法？它對反彎點(diǎn)法修正了什么？［③］20、設(shè)計(jì)規(guī)范對框架結(jié)構(gòu)位（側(cè)）移限值如何？［②］21、在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，為何要對梁端彎矩進(jìn)行調(diào)幅？如何調(diào)幅？［①］22、內(nèi)力組合時，如何考慮框架結(jié)構(gòu)豎向活荷載最不利布置？參考答案四、簡答題：1、（1）框架結(jié)構(gòu)體系（2）剪力墻結(jié)構(gòu)體系（3）框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系（4）筒體結(jié)構(gòu)體系2、是由梁、柱組成的框架作為豎向承重和抗水平作用的結(jié)構(gòu)體系。框架結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)：建筑平面布置靈活，可形成較大的空間，且在立面處理上，易于表現(xiàn)建筑藝術(shù)的要求，因而很適合于多層工業(yè)廠房以及民用建筑中的多、高層辦公樓、旅館、醫(yī)院、學(xué)校、商店和住宅等建筑。其缺點(diǎn)是：框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下則表現(xiàn)出剛度小、水平位移大的特點(diǎn)，故亦稱柔性結(jié)構(gòu)。由于它的構(gòu)件截面小，抗震性能較差，所以高度受限制，非地震區(qū)最大高度為60m,地震區(qū)為7度設(shè)防為55m。3、 房屋結(jié)構(gòu)布置是否合理，對結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性影響很大。因此，需根據(jù)房屋的高度、荷載情況及建筑的使用要求和造型要求，確定一個合理的結(jié)構(gòu)布置方案。（1） 盡可能減少開間、進(jìn)深的類型；柱網(wǎng)應(yīng)規(guī)則、整齊、間距合理，傳力明確；（2） 房屋平面宜盡可能規(guī)整、均勻?qū)ΨQ，體型力求簡單，以使結(jié)構(gòu)受力合理；（3） 提高結(jié)構(gòu)總體剛度，減小位移。房屋高寬比不宜過大，一般不超過5；（4） 應(yīng)考慮地基不均勻沉降、溫度變化和混凝土收縮等影響。4、 （1）橫向框架承重橫向布置框架承重梁，樓面豎向荷載由橫向梁傳至柱而在縱向布置連系梁。由于橫向框架往往跨數(shù)較少，主梁沿橫向布置有利于提高建筑物的橫向剛抗側(cè)剛度，對抗震有利。而縱向框架往往僅按構(gòu)造要求布置較小的連系梁，這也有利于房屋室內(nèi)的采光和通風(fēng)。（2）縱向框架承重在縱向布置承重梁，在橫向布置連系梁。當(dāng)為大開間柱網(wǎng)時，可考慮采用此種方案。橫向剛度差，對抗震不利。布置時，橫向連系梁必須與柱子剛接，且截面不能太小，以保證房屋的橫向剛度。對抗震不利，地震區(qū)不宜采用。（3）縱橫向框架承重該方案兩個方向的梁均要承擔(dān)樓板的荷傳來的豎向荷載，梁的截面均較大，房屋的雙向剛度較大。故下列情況下宜采用：當(dāng)房屋的尺寸接近于方形；兩個方向柱列數(shù)接近時。此時，樓蓋采用雙向板。此外，對抗震設(shè)防有要求的房屋，宜采用此種方案。因?yàn)檠胤课輧蓚€方向的地震作用大體相等，要求房屋在兩個方向都要具有較大的抗側(cè)剛度和抗震承載力。5、 （1）梁的截面尺寸梁的截面高度h現(xiàn)澆整體式：h=（ ~ ）11012裝配式：h=（ ~ ）1810梁的截面寬度11 口宀b=（?）h，且宜>200mm23（2）柱的截面尺寸N柱截面尺寸的確定方法，一般是根據(jù)柱的軸向力設(shè)計(jì)估算，建議：—<0.9-0.95Nfcc一般要求柱截面高度不小于400mm,截面寬度不小于300mm。N—軸向力設(shè)計(jì)值，一般民用建筑豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取14~15KN/mm2，初步估算柱截面面積。6、 無論電算還是手算，利用結(jié)構(gòu)和荷載的對稱性確定的計(jì)算簡圖，可使計(jì)算工作量大為減少。因此，

在確定計(jì)算簡圖時，應(yīng)充分利用結(jié)構(gòu)的對稱性。由結(jié)構(gòu)力學(xué)知，對稱結(jié)構(gòu)在對稱荷載作用下，可簡化為半邊結(jié)構(gòu)：（1）正對稱荷載作用下：①奇數(shù)跨時：由于結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力和變形均勻?qū)ΨQ，位于對稱軸截面上的梁跨中截面的剪力只能為零,但有彎矩和垂直撓度（位移）發(fā)生，故可簡化為如圖所示的計(jì)算簡圖如圖12-1所示。在對稱軸上的梁截面設(shè)置定向支座，可上下滑動，無支座反力（剪力為零），但能承受彎矩。ITfJIBITfJIB圖12-1偶數(shù)跨時半邊結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖 圖12-2奇數(shù)跨時半邊結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖此時，中間跨的線剛度或相對線剛度為原來的2倍，因?yàn)榭缍茸優(yōu)樵瓉淼?/2。②偶數(shù)跨時：由于結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力和變形均對稱，對稱截面處不發(fā)生任何轉(zhuǎn)和位移，對稱截面處相當(dāng)于固定支座（中間跨度的線剛度同原來），計(jì)算簡圖如圖12-2所示。（2）反對稱荷載作用下：其內(nèi)力和變形具有反對稱的性質(zhì)，對稱軸上梁截面不可能出現(xiàn)彎矩和垂直撓度（位移）故可簡化為如圖12-3所示的計(jì)算簡圖。圖12-3反對稱荷載作用下半邊結(jié)構(gòu)的簡化7、 有電算和手算方法，目前多采用電算方法。電算利用結(jié)構(gòu)矩陣位移法編程，然后根據(jù)框架的計(jì)算簡圖，將框架的幾何尺寸、荷載、約束參數(shù)輸入則框架的內(nèi)力、側(cè)移、配筋都可輸出，非常方便，各設(shè)計(jì)部門目前都采用電算方法。手算時引入一些基本假定，采用近似計(jì)算方法。由于各種計(jì)算方法的計(jì)算假定不同，計(jì)算結(jié)果精確度也有所差異，但一般滿足設(shè)計(jì)所要求的精度。對初學(xué)者來說，利用手算，掌握計(jì)算基本原理和結(jié)構(gòu)受力特征是極為重要的。8、 多層框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力近似計(jì)算方法有：彎矩分配法、分層法、迭代法等。它們由于假定的條件不同，計(jì)算精度也不一樣，但基本都能滿足設(shè)計(jì)精確度的要求。9、 彎矩二次分配法是對彎矩分配法的進(jìn)一步簡化。計(jì)算假定：（1）忽略豎向荷載作用下框架節(jié)點(diǎn)側(cè)移；（2）某一節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩只對與該節(jié)點(diǎn)相交的各桿件的遠(yuǎn)端有影響，而對其余各桿件的影響忽略不計(jì)。適用于層數(shù)較少的恒荷載情況下。計(jì)算時，先對各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行第一次分配，并向遠(yuǎn)端傳遞（傳遞系數(shù)為1）,再將因傳遞彎矩2產(chǎn)生新的不平衡彎矩進(jìn)行第二次分配，整個彎矩分配和傳遞過程即告結(jié)束。10、 三大要素為：彎矩分配系數(shù)；因端彎矩；傳遞系數(shù)。11、 （1）轉(zhuǎn)動剛度：使近端轉(zhuǎn)動單位轉(zhuǎn)角時所需施加的力矩，稱為轉(zhuǎn)動剛度，是表示桿端抵抗轉(zhuǎn)動能力的物理量；（2）確定方法：與桿件的線剛度和兩端支座的支承條件有關(guān)，結(jié)構(gòu)力學(xué)中給出：兩端為固定端時：S=4i一端固定，一端滑動時：S=i一端固定，一端鉸支桿時：S=3i12、 作用于某節(jié)點(diǎn)的力矩，將按匯交于該節(jié)點(diǎn)各桿的轉(zhuǎn)動剛度的比例分配給各桿端（近端），用卩來S表示。即：u=iRiR工SiR13、 （1）兩端固定為：1/2；（2） 一端固定，一端鉸支為0；（3） 一端固定，一端滑動：-1。14、 將多層框架要分解成若干個彼此互不關(guān)連的、且柱端為固端的簡單剛架來近似計(jì)算（劃整為零）豎向荷載作用下的框架內(nèi)力的方法。（1）基本假定：在豎向荷載作用下的多層框架，用力學(xué)精確解法結(jié)果表明，不僅框架節(jié)點(diǎn)的側(cè)移值很小，而且每層橫梁上的荷載對上下各層的影響也很小。為進(jìn)一步簡化，可假定：在豎向荷載作用下，節(jié)點(diǎn)的側(cè)移可以忽略；每層橫梁上的荷載對其他層橫梁的內(nèi)力影響很小，也可以忽略。（2）適用范圍：適用于節(jié)點(diǎn)梁柱線剛度比大于或等于3，結(jié)構(gòu)與豎向荷載沿高度分布比較均勻的多層、高層框架的內(nèi)力計(jì)算。15、 由于實(shí)際的框架柱，除底層基礎(chǔ)處為固定外，其余各柱端因有節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角，實(shí)際為彈性約束。所以，在分層計(jì)算時，須做如下調(diào)整：（1） 將上層各柱（底層除外）的線剛度予以調(diào)整，乘調(diào)整系數(shù)0.9折減系數(shù)，以減少計(jì)算誤差；（2） 各柱（底層柱除外）的彎矩傳遞系數(shù)改取為1/3。分層后的各簡單剛架一般也用彎矩二次分配法計(jì)算。16、 （1）作用于多層框架上的水平荷載主要有風(fēng)載及地震荷載（二者不同時考慮，取大者）。為簡化計(jì)算，一般將其化為節(jié)點(diǎn)集中荷載，如圖所示。因節(jié)間無荷載，所以梁、柱的彎矩圖都是直線形，都有一個彎矩為零（0）的點(diǎn)，稱反彎點(diǎn)。（2）適用于各層結(jié)構(gòu)比較均勻（各層層高變化不大，梁的線剛度變化不大）、節(jié)點(diǎn)梁柱線剛度比較大（倬）的多層框架，否則誤差較大。ic17、 基本假定：為了便于求得柱反彎點(diǎn)的位置和該點(diǎn)的剪力，作如下假定：（1）將水平荷載化為節(jié)點(diǎn)水平集中的荷載；（2）不考慮框架橫梁的軸向變形，不考慮節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角，認(rèn)為梁、柱線剛度比倬很大；ic3） 框架底層各柱反彎點(diǎn)在距柱底2/3高度處，上層各柱的反彎點(diǎn)位置在層高的1/2處4） 梁端彎矩可由節(jié)點(diǎn)平衡條件求出。18、 根據(jù)計(jì)算假定（2）可得，同層各柱頂?shù)膫?cè)移相等，則各柱剪力與柱的抗側(cè)剛度?？诔烧?。（1） 柱的抗側(cè)剛度Dij的概念：是表示柱頂產(chǎn)生單位水平側(cè)移（A=1）時，在該柱柱頂所需施加的水平集中力，用Dij表示。（2） 柱的抗側(cè)剛度的確定：由結(jié)構(gòu)力學(xué)知：12EI 12iD= L=——jijh3h2ij ij19、 當(dāng)框架柱的線剛度較大；上、下層層高變化大；上、下層梁線剛度變化較大時，用反彎點(diǎn)法計(jì)算將會產(chǎn)生較大的誤差，因而提出了D值法，即修正反彎點(diǎn)法?？紤]了框架節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動對柱的抗側(cè)剛度和反彎點(diǎn)位置的影響。12i（1） 各柱抗側(cè)剛度D值的修正：D=ajh2ij（2） 各柱反彎點(diǎn)高度修正：yh=（y+y+y+y）h012320、 房屋在水平風(fēng)力或地震作用下，側(cè)移過大，人的感覺就不舒服；層間位移過大，會影響建筑裝飾并層致填充墻開裂。因此，為滿足正常使用要求，應(yīng)控制框架結(jié)構(gòu)的位移。（1）層間位移與層高之比：采用輕質(zhì)隔墻時：Ay1

rY采用輕質(zhì)隔墻時：h 450i采用砌體填充墻時：Ay1采用砌體填充墻時：曠Yh 500i2）頂點(diǎn)位移與總高之比：采用輕質(zhì)隔墻時：—Y丄H550采用砌體填充墻時，yY1H