多層框架結構復習

112多層框架構造復習一、磚混構造形式〔把握〕(一)磚混構造建筑物的構造 磚混構造建筑物主要由以下局部構成：1．屋蓋(屋頂)：磚混構造建筑物的屋蓋是安裝在墻體上，起兩種作用，一承受屋頂上的荷載，如雪荷載2．磚墻：磚墻按所處位置分為內墻、外墻。外墻與室外接觸，受風雨浸蝕，起圍護作用。內墻起分隔作用。磚墻又分承重墻和自承重墻。承重墻支撐樓板傳遞的荷載。鋼筋混凝土樓蓋板：樓蓋板將家具重量、人的重量等樓層荷載傳給墻體。樓梯：是樓層間的重要通道。磚根底：磚混構造建筑物的根底多為條形磚根底，擔當由墻體下來的荷載，并把荷載傳給地基。門窗及其他：組成磚混構造建筑物的還有門、窗、陽臺、雨篷、臺階、散水等。(一般只五六層)。(二)磚混構造建筑物的構造特征磚混構造建筑物是由屋蓋、墻體、樓板、過梁、磚根底構成的承重構造體系。主要特征是構造荷載是通過屋蓋、樓板傳到承重墻上，再由承重墻傳到根底。其傳力方向為板一墻一根底，或為板一梁一墻一根底。因此承重墻砌筑質量的好壞、砌體強度的大小直接關系到磚混構造建筑物的質量和壽命。根底不均勻下沉，承重墻體消滅裂縫，將意味著磚混構造建筑物的整體破壞。二、排架構造建筑物〔把握〕單層工業(yè)廠房等，要求室內有一個完整的大空間來滿足功能上的需要，常承受柱和屋架構成的排架構造作為其承重骨架。這類建筑物稱為排架構造建筑物。(一)排架構造建筑物的構成 排架構造建筑物〔單層廠房〕主要由以下局部組成：1．屋蓋：起圍護和承重雙重作用。包括屋面板、天窗架、屋架等。屋面板安裝在天窗架和屋架上，天窗架安裝在屋架上，屋架安裝在柱頂上。屋面板是廠房上部承重及圍護構造，承受屋面雪荷載，并通過屋架、柱向下傳遞。屋面還起防風、雨和保溫作用。天窗的作用是便于廠房通風與采光。2．吊車梁：吊車梁位于吊車軌道下部，支承在牛腿上，承受吊車荷載(起吊重物、吊車運行時的移動集中豎向荷載，及吊車制動時產(chǎn)生的縱和橫向水平荷載)并傳至柱子，再通過柱子把吊車荷載傳到根底。3．柱子：是排架建筑的主要承重構件，它承受屋蓋傳來的荷載、吊車梁上傳來的荷載、墻梁傳來的上部墻體重量等荷載以及外墻傳來的風荷載。根底：根底由杯形根底和根底梁組成。杯形根底用以支撐柱子和根底梁，并把荷載傳給地基。根底梁兩端安裝在杯形根底上，并把梁上部托著的外墻重量傳給杯形根底。支撐：包括屋架支撐、天窗架支撐、柱間支撐。它的主要作用是加強廠房構造的空間剛度和穩(wěn)定性；同時起傳遞風荷載和吊車水平荷載的作用，在地震區(qū)尚能傳遞縱向地震作用力。圍護構造：主要指外墻，還有與外墻連在一起的抗風柱及外墻的圈梁。墻(縱墻和山墻)：通常為磚砌的自承重墻。磚墻下部支承在根底梁或帶形根底上。墻承受風荷載并傳給柱子。在某些大型廠房，也有承受預制墻板代替人工砌筑的磚墻。墻 梁：加強廠房的縱向剛度。當為連系梁時，承受外墻重量，并把它傳給柱子和根底；當為圈梁時，外墻重量則通過根底梁傳給根底?？?風 柱：承受山墻傳來的風荷載，并把它傳給屋蓋和根底。(二)排架構造建筑物承受的主要荷載及其傳遞1．排架構造建筑物承受的主要荷載：排架建筑構造在使用和施工期間，承受的主要荷載有以下幾種：(1)恒載：如各種構件和墻體的自重，以及管道等生產(chǎn)工藝設備的重量。(2)活荷載：活荷載是作用在廠房構造上的可變荷載，包括：吊車豎向荷載、吊車水平荷載、雪荷載、風荷載和施工荷載等，此外，還3—55是作用于排架構造廠房的主要荷載示意圖。2．荷載的傳遞：單層排架構造建筑物的荷載傳遞線路如圖3—56所示：3．單層排架構造建筑物的構造特征：由以上分析可知，單層排架構造建筑物所承受的各種荷載，根本上都是通過柱子再傳遞到根底、地基的，因此，柱子是構造中的主要承重構件，它的強度與穩(wěn)定性是決定壽命的重要因素，而其外墻墻體僅起圍護作用。三、框架構造建筑物〔把握〕框架構造建筑物是以柱、梁、板組成的空間構造體系作為骨架的建筑物。(一)框架構造建筑物的構成，由以下局部組成：屋蓋與樓板：屋蓋在建筑物頂部，既起承受屋面荷載作用，又起防雨雪、保溫的圍護作用。樓板擔當著樓層荷載，并向下傳遞?？蚣芰海嚎蚣軜嬙斓牧?，分主梁與次梁，承受樓板、屋面板傳來的荷載?？蚣苤毫汉椭莿傂赃B接在一起的。梁上荷載由柱傳到根底。柱根底：框架構造柱根底多為鋼筋混凝土獨立根底?？蚣軌Γ嚎蚣軜嬙斓耐鈮皟葔κ怯靡话愦u或輕質磚在柱間砌筑的墻體。這些墻只起圍護作用，磚墻的重量通過梁、板傳給柱。以梁柱體系為承重骨架的框架構造房屋中，墻體只起圍護作用，因此可以形成較大的空間和比較敏捷的平面布置。此外，框架建筑與磚混建筑相比還具有強度大、延性好，能承受較大荷載，抗震力量強等優(yōu)點，框架構造一般應用于：使用荷載較大，振動較強，設備管道較多的多層工業(yè)廠房；(2)要求有較大空間的工業(yè)與民用建筑如辦公樓、多高層旅館等；(3)五層及五層以上的多層及高層建筑如高層住宅等；(4)有特別要求的建筑物及大型公共建筑。(二)框架構造建筑物的構造特征框架構造建筑物的特點是：由鋼筋混凝土主梁、次梁和柱形成的框架作為建筑物的骨架，梁和柱之間的連接為剛性結點。屋蓋、樓板上的荷載通過梁柱傳到根底。框架構造建筑物的墻體全部為自承重墻，只起分隔和圍護作用，墻體越輕越好。框架構造的房間布置敏捷，不受樓板跨度的限制，因此，這種構造適用于建筑辦公樓、商店和輕工業(yè)廠房。二、簡答題復習1、常用的多、高層建筑構造體系有哪幾種？1〕〔〕〕4〕筒體構造體系2、什么是框架構造？有何特點？答：是由梁、柱組成的框架作為豎向承重和抗水平作用的構造體系。主要優(yōu)點：建筑平面布置敏捷，可形成較大的空間，且在立面處理上，易于表現(xiàn)建筑藝術的要求，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、學校、商店和住宅等建筑。其缺點是：框架構造在水平荷載作用下則表現(xiàn)出剛度小、水平位移大的特點，故亦稱柔性構造。由于它的構件截面小，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755m。3、框架構造布置原則是什么？答：構造布置是否合理，對構造的安全性、適用性、經(jīng)濟性影響很大。因此，需依據(jù)房屋的高度、荷載狀況及建筑的使用要求和造型要求，確定一個合理的構造布置方案。盡可能削減開間、進深的類型；柱網(wǎng)應規(guī)章、整齊、間距合理，傳力明確；房屋平面宜盡可能規(guī)整、均勻對稱，體型力求簡潔，以使構造受力合理；提高構造總體剛度，減小位移。房屋高寬比不宜過大，一般不超過5；應考慮地基不均勻沉降、溫度變化和混凝土收縮等影響。4、框架構造的承重方式有哪幾種？特點如何？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橫向抗側剛度，對抗震有利。而縱向框架往往僅按構造要求布置較小的連系梁，這也有利于房屋室內的采光和通風?？v向框架承重：在縱向布置承重梁，橫向布置連系梁。當為大開間柱網(wǎng)時，可考慮承受此種方案。橫向剛度差，對抗震不利。布置時，橫向連系梁必需與柱子剛接，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)不宜承受。縱橫向框架承重：該方案兩個方向的梁均要擔當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。故以下狀況下宜承受：①當房屋的尺寸接近于方形；②兩個方向柱列數(shù)接近時。此時，樓蓋承受雙向板。此外，對抗震設防有要求的房屋，宜承受此種方案。由于沿房屋兩個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剛度和抗震承載力。5、如何估算框架梁、柱截面尺寸？〔1〕hh(

1~1)l ；裝配式：h 1 1)l( ( 1 1b：b(

~ )h，且宜200mm2 3〔2〕柱的截面尺寸：柱截面尺寸一般是依據(jù)柱的軸向力設計估算確定，建議：

N 0.9~0.95Nfc400mm300mm。N—軸向力設計值，一般民用建筑豎向荷載標準值可取14~15KN/mm2，初步估算柱截面面積。6、在確定框架構造的計算簡圖時，如何利用構造和荷載的對稱性？答：無論電算還是手算，利用構造和荷載的對稱性確定的計算簡圖，可使計算工作量大為削減。因此，在確定計算簡圖時，應充分利用構造的對稱性。由構造力學知，對稱構造在對稱荷載作用下，可簡化為半邊構造：正對稱荷載作用下：①奇數(shù)跨時但有彎矩和垂直撓度〔位移〕發(fā)生，故可簡化為如下圖的計算簡圖如圖12-1所示。在對稱軸上的梁截面設置定向支座，可上下滑動，無支座反力〔剪力為零，但能承受彎矩。圖12-1 偶數(shù)跨時半邊構造計算簡圖 圖12-2 奇數(shù)跨時半邊構造計算簡圖此時，中間跨的線剛度或相對線剛度為原來的2倍，由于跨度變?yōu)樵瓉淼?/2。②偶數(shù)跨時：由于構造中的內力和變形均對稱，對稱截面處不發(fā)生任何轉和位移，對稱截面處相當于固定支座〔中間跨度的線剛度同原來，計算簡圖如圖12-2所示。反對稱荷載作用下：其內力和變形具有反對稱的性質，對稱軸上梁截面不行能消滅彎矩和垂直撓度〔位移〕12-3所示的計算簡圖。3圖12-3 反對稱荷載作用下半邊構造的簡化7、多層框架構造在荷載作用下〔豎向荷載和水平荷載〕的內力和側移計算，承受的方法有哪些？答：有電算和手算方法，目前多用電算方法。電算利用構造矩陣位移法編程，然后依據(jù)框架的計算簡圖，將框架的幾何尺寸、荷載、約束參數(shù)輸入，則框架的內力、側移、配筋都可輸出，格外便利，各設計部門目前都承受電算方法。手算時引入一些根本假定，承受近似計算方法。由于各種計算方法的計算假定不同，計算結果準確度也有所差異，但一般滿足設計所要求的精度。對初學者，利用手算，把握計算根本原理和構造受力特征極為重要。8、多層框架在豎向荷載作用下的計算方法有哪幾種？答：多層框架在豎向荷載作用下的內力近似計算方法有：彎矩安排法、分層法、迭代法等。它們由于假定的條件不同，計算精度也不一樣，但根本都能滿足設計準確度的要求。9、何謂彎矩二次安排法？如何計算的？三大要素是什么？答：彎矩二次安排法是對彎矩安排法的進一步簡化。計算假定：無視豎向荷載作用下框架節(jié)點側移；某一節(jié)點的不平衡彎矩只對與該節(jié)點相交的各桿件遠端有影響，而無視對其余各桿件的影響。適用于層數(shù)較少的恒荷載狀況下。1計算時，先對各節(jié)點不平衡彎矩進展第一次安排，并向遠端傳遞〔傳遞系數(shù)為2

，再將因傳遞彎矩產(chǎn)生的不平衡彎矩進展其次次安排，整個彎矩安排和傳遞過程即告完畢。10、用彎矩安排法計算多層框架在豎向荷載作用下的內力時，其三大要素是什么？答：三大要素為：彎矩安排系數(shù)；因端彎矩；傳遞系數(shù)。1、何謂梁、柱轉動剛度S？如何計算？〔〕稱為轉動剛度，是表示桿端抵抗轉動力量的物理量；〔2〕確定方法：與桿件的線剛度和兩端支座的支承條件有關，構造力學中給出：S 4i①兩端為固定端時：

S 3i12答：作用于某節(jié)點的S力矩，按匯交于該節(jié)點各桿的轉動剛度的比例安排給各桿端〔近端，用來表示。即： iRiR SiR13、用彎矩二次安排法計算多層框架在豎向荷載作用下的內力時，如何確定傳遞系數(shù)？〕1/2〕一端固定，一端鉸支為〔〕-。14、用分層法計算豎向荷載作用下的內力時，各有何根本假定條件？適合什么狀況下承受？〔劃整為零〕45豎向荷載作用下的框架內力的方法。根本假定：在豎向荷載作用下的多層框架，用力學準確解法結果說明，不僅框架節(jié)點的側移值很小，而且每層橫梁上的荷載對上下各層的影響也很小。為進一步簡化，可假定：①在豎向荷載作用下，節(jié)點的側移可以無視；②每層橫梁上的荷載對其他層橫梁的內力影響很小，也可以無視。適用范圍：適用于節(jié)點梁柱線剛度比大于或等于3的內力計算。15、用分層法計算豎向荷載作用下的內力時，為何要對線剛度和彎矩傳遞系數(shù)進展調整？答：由于實際的框架柱，除底層根底處為固定外，其余各柱端因有節(jié)點轉角，實際為彈性約束。所以，在分層計算時，須做如下調整：將上層各柱〔底層除外〕的線剛度予以調整，乘調整系數(shù)0.9折減系數(shù)，以削減計算誤差；各柱〔底層柱除外〕的彎矩傳遞系數(shù)改取為1/3。分層后的各簡潔剛架一般也用彎矩二次安排法計算。16〔1〕作用于多層框架上的水平荷載主要有風載及地震荷載〔二者不同時考慮，取大者。為簡化計算，一般將其化為節(jié)點集中荷載，如下圖。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，稱反彎點。適用于各層構造比較均勻〔各層層高變化不大，梁的線剛度變化不大、節(jié)點梁柱線剛度比較i大〔b〕的多層框架，否則誤差較大。ic17答：根本假定：為了便于求得柱反彎點的位置和該點的剪力，作如下假定：將水平荷載化為節(jié)點水平集中的荷載；不考慮框架橫梁的軸向變形，不考慮節(jié)點轉角，認為梁、柱線剛度比

ib很大；ic框架底層各柱反彎點在距柱底2/3高度處，上層各柱的反彎點位置在層高的1/2處；梁端彎矩可由節(jié)點平衡條件求出。18、什么叫柱的抗側移剛度〔抗側剛度〕？如何確定Dij？答：依據(jù)計算假定〔2〕可得，同層各柱頂?shù)膫纫葡嗟?，則各柱剪力與柱的抗側剛度Dij成正比。柱的抗側剛度Dij的概念：是表示柱頂產(chǎn)生單位水平側移〔1〕時，在該柱柱頂所需施加的水平集中力，用Dij表示。柱的抗側剛度確實定：由構造力學知：

12EID cij h3ij

12i ijh2ij19、什么叫D值法？它對反彎點法修正了什么？D點法?？紤]了框架節(jié)點轉動對柱的抗側剛度和反彎點位置的影響。12i各柱抗側剛度D值的修正：D ijh2ijhh各柱反彎點高度修正：

( )h0 1 2 320、設計標準對框架構造位〔側〕移限值如何？答：房屋在水平風力或地震作用下，側移過大，人的感覺就不舒適；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，應掌握框架構造的位移。層間位移與層高之比： 承受輕質隔墻時：hii承受砌體填充墻時：hii

14501500 1頂點位移與總高之比：承受輕質隔墻時： H 550 1承受砌體填充墻時： H 65021、在進展框架構造設計時，為何要對梁端彎矩進展調幅？如何調幅？〔1〕調幅緣由