框架設(shè)計練習(xí)題

.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計練習(xí)題答案一、思慮題：1、框架結(jié)構(gòu)定義及優(yōu)點、缺點及其適用圍怎樣？答：框架結(jié)構(gòu)是指由梁柱桿系構(gòu)件組成，能承受豎向和水平荷載作用的承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。優(yōu)點：框架結(jié)構(gòu)平面部署靈便，可依照需要分開成小房間也許改成大房間；結(jié)構(gòu)自重較輕。缺點：框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較小。適用圍：僅適用于房屋高度不大、層數(shù)不多的結(jié)構(gòu)2、框架結(jié)構(gòu)的破壞機理是什么？答：豎向荷載作用下，一般情況，梁端抗彎承載力第一達到其極限承載力，出現(xiàn)塑性鉸地域，相應(yīng)地梁端截面轉(zhuǎn)角位移顯然加大，力向跨中發(fā)生轉(zhuǎn)移，以致跨中彎矩進一步提高，跨中撓曲變形增大，直至破壞。水平荷載作用下，框架柱承受水平剪力和柱端彎矩，并由此產(chǎn)生水平側(cè)移，同時由水平力引起的推翻力矩，使框架的近側(cè)柱拉伸、遠側(cè)柱壓縮，形成框架的整體波折變形，水平力也引起樓層剪力，使梁、柱產(chǎn)生垂直其桿軸線的剪切變形和波折變形，形成框架的整體剪切變形，直至破壞。3、框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)整體部署原則有哪些？答：①柱網(wǎng)應(yīng)規(guī)則、整齊、間距合理，傳力系統(tǒng)合理；減少開間、進深的種類。②房屋平面應(yīng)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)整體剛度，減小位移。房屋高寬比不宜過大；（滿足非抗震設(shè)計時為5；設(shè)防烈度為6度、7度時為4；8度時為3；9度時為2）④應(yīng)試慮地基不均勻沉降、溫度變化和混凝土縮短等影響，設(shè)置必要的變形縫。4、框架結(jié)構(gòu)梁、柱構(gòu)件截面幾何尺寸的初選方法是什么？答：（1）梁梁高：hb(1~1)l梁寬：bb(1~1)hb101823（2）柱：柱截面面積一般依照軸壓比限值NN估計，同時截面的高度、寬度要fcA滿足以下要求：bc、hc(1~1)Hc15205、分層法計算豎向荷載作用下平面框架結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)時的基本假定是什么？答：分層法的基本假定(1)梁上荷載僅在該梁上及與其相連的上基層柱上產(chǎn)生力，在其他層梁及柱上產(chǎn)生的力可忽略不計；（2）豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平位移可忽略不計。6、分層法為什么要將上層柱的線剛度乘以0.9進行折減？傳達系數(shù)為什么要變?yōu)?/3？答：在分層的時候，假定各個張口剛架的上下端均為固定支承，而實質(zhì)上，除基層的下端外，其他各層柱端均有轉(zhuǎn)角產(chǎn)生，即上層的剛架中，其他層對本層剛架拘束作用應(yīng)介于鉸支承與固定支承之間的彈性支承，為了改進由此所引起的誤差，在計算時做以下修正：①除基層以外其他各層柱的線剛度均乘0.9的折減系數(shù)；②除基層以外其他各層柱的彎矩傳達系數(shù)取為1/3.7、分層法的計算步驟？1）計算梁柱的線剛度及相對線剛度；2）將框架計算簡圖分層（分層后的各柱遠端為固定支座），并對除基層柱外的其他各層柱..的線剛度乘0.9折減系數(shù)；3）用彎矩分配法計算各層單元的桿端彎矩；4）疊加各層的桿端彎矩，注意梁的彎矩值保持不變，柱的彎矩值為各層單元的柱端彎矩的代數(shù)和，疊加后若結(jié)點彎矩不平衡，可再進行一次彎矩分配；5）按靜力平衡條件計算出框架的剪力和軸力，并繪用心求。8、反彎點法計算水平荷載作用下平面框架結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)時，其基本假定是什么？答：（1）梁的線剛度與柱線剛度之比大于3時，能夠為梁剛度為無量大，柱兩端無轉(zhuǎn)角；2）梁、柱軸向變形均可忽略不計，同一層各節(jié)點的水平位移相等；確定各柱的反彎點地址時,認為除基層外其他各層柱上下兩端的轉(zhuǎn)角相同。9、柱抗側(cè)移剛度的物理意義是什么？答：柱抗側(cè)移剛度指無角位移的兩端固定桿件，柱頂產(chǎn)生單位側(cè)移時需的剪力。10、反彎點法計算彎矩時，與框架中節(jié)點相連的梁端彎矩計算公式說了然什么？答：反彎點法計算彎矩時，與框架中節(jié)點相連的梁端彎矩計算公式說了然梁端彎矩不僅與相連的柱端彎矩有關(guān),而且還與該梁的線剛度成正比。11、D值法的基本假定是什么？答：（1）水平荷載作用下，框架結(jié)構(gòu)同層各結(jié)點轉(zhuǎn)角位移相等；（2）梁、柱軸向變形均忽略不計。12、柱反彎點高度與哪些因素有關(guān)？答：柱反彎點高度與荷載形式、梁柱剛度比、建筑物總層數(shù)和柱所在的樓層號有關(guān)。13、什么是標準反彎點高比？答：假定框架橫梁的線剛度、框架柱的線剛度和層高沿框架高度不變時，反彎點高度與計算柱高度的比值?？梢勒諛藴士蚣芸倢訑?shù)n，計算柱所在層數(shù)m，梁、柱線剛度比k，以及水平荷載形式由有關(guān)表格查得的。14、反彎點法與D值法計算框架結(jié)構(gòu)力的詳盡步驟是什么？答：反彎點法計算步驟①計算柱子抗側(cè)移剛度dij或D值；②計算各層總水平剪力Vpj，按柱抗側(cè)移剛度分配計算柱反彎點處的水平剪力Vij；③依照各柱分配到的剪力及反彎點地址，計算柱端彎矩上層柱：上下端彎矩相等M＝Mij下＝Vhj/2ij上ij基層柱：上端彎矩Mi1上＝Vi1h1/3；下端彎矩Mi1下＝2Vi1h1/3④依照結(jié)點平衡計算梁端彎矩，以下列圖對于邊柱：MbMij上Mij1下對于中柱：設(shè)梁的端彎矩與梁的線剛度成正比，則Mb左（Mij上）ib左Mb右（Mij上Mij1下）ib右Mib左ib右ib左ib右⑤可依照力的平衡原則，由梁兩端的彎矩求出梁剪力。VblVvr(MblMbr)l..n⑥柱的軸力計算由節(jié)點左右梁端剪力之和獲取。Nik(ViblVibr)i15、框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移是由哪幾部分組成的？各怎樣計算？答：水平側(cè)移由框架梁、柱波折和剪切變形產(chǎn)生的水平位移MQ和由于框架柱軸向變形產(chǎn)生的水平位移N兩部分組成，即＝MQ+N梁、柱波折變形產(chǎn)生的側(cè)移MQ計算：第i層的層間位移VpiiiDiji第i層的水平位移iikk1Ns極點位移為kk1框架柱軸向變形產(chǎn)生的水平位移N：V0H32FNNEz1Az1B16、什么是控制截面？什么是控制力？框架梁、柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件的控制截面分別有幾個？控制力各有哪些？答：控制截面就是構(gòu)件中力最大的截面。控制力就是控制截面上的最不利力。框架梁的控制截面有3個，兩端和跨中；框架柱的控制截面有2個，各層柱的上、下兩端。控制力以下表。構(gòu)件梁柱控制截面梁端跨中柱端-MmaxMmax+Mmax及相應(yīng)的N，V--Mmax及相應(yīng)的N，V+Mmax最不利力V+MmaxNmax及相應(yīng)的M，VmaxNmin及相應(yīng)的M，V17、梁端彎矩調(diào)幅原因是什么？調(diào)幅大小有何依照？答：梁彎矩調(diào)幅原因是依照框架結(jié)構(gòu)的合理破壞形式，在梁端出現(xiàn)塑性鉸是贊同的，為了便于澆搗混凝土，也經(jīng)常希望節(jié)點處梁的負鋼筋放的少些；而對于裝置式和裝置整體式框架，節(jié)點其實不是絕對剛性，梁端實質(zhì)彎矩將小于其彈性計算值，因此，在進行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一般均對梁端彎矩進行調(diào)幅。調(diào)幅大小依照，考慮豎向荷載作用下梁端塑性變形力重分布，對梁端負彎矩進行調(diào)幅，現(xiàn)澆框架調(diào)幅系數(shù)為0.8～0.9，裝置式框架調(diào)幅系數(shù)為0.7～0.8，梁端負彎矩減少后，應(yīng)按平衡條件計算調(diào)幅后的跨中彎矩，且要求梁跨中正彎矩最少應(yīng)取按簡支梁計算的跨中彎矩的1/2。二、計算題：圖示兩層兩跨框架，試用分別用彎矩分配法和分層法計算框架力，并分別作出彎矩圖。注：括號數(shù)字表示各桿件線剛度的相對值。..解：1）計算梁的固端彎矩（列于各分層框圖中，以帶*號的數(shù)值表示）基層上層（2）分層計算（每層6分，共12分）..（3）作彎矩圖（單位：kN·m）（6分）用反彎點法計算圖示三層框架（層高為3.6m、梁跨為6m）的剪力、彎矩和軸力，并繪出彎矩圖，圖中括號中的數(shù)據(jù)為假定彈性模量為單位1時的梁柱線剛度解：1）計算一層各柱的相抗衡側(cè)剛度2柱：DB1＝12iB1/h2C柱：DC1=12iC1/h22DA1+DB1+DC1=123.5/h2第三層：A柱：DA3＝12iA3/h柱：DB3＝12iB3/h2柱：DC3=12iC3/h2120KN(1)DA3+DB3+DC3=123/h2100KN2)各層層剪力V1=300KNV2=220KN(1)V3=120KN80KN各柱的剪力VA1=Vc1=130011＝85.7KN(1)1.5VB11.5300＝128.6KN=11.51VA2=Vc21=122011＝62.9KN1.5VB21.5220＝94.3KN72=11.51VA3=Vc3=VB3=40KN各柱端彎矩tt113.22MA1=MC1=85.7×1.2＝102.84KN?m72bb185.22MA1=MC1=85.7×2.4＝205.68KN?mtMB1=128.6×1.2＝154.32KN?mb102.8M=128.6×2.4＝308.64KN?mB1113.22216.02.A205.68

(4)(4)(1)(4)(4)(1.5)(5)(5)(1.5)367236127.87169.747272127.87162.03154.32162.03205.68308.64

(1)(1)(1)72C.tt×1.8＝113.22KN?mMA2=MC2=62.9bb×1.8＝113.22KN?mMA2=MC2=62.9tMB2=94.3×1.8＝169.74KN?mbMB2=94.3×1.8＝169.74KN?mttt×1.8＝72KN?mMA3=MC3=MB3=40bbbMA3=MC3=MB3=40×1.8＝72KN?m5）繪制彎矩圖3、以下列圖鋼筋混凝土框架，采用C25混凝土，其彈性模量為E28106kNm2，各梁的慣性矩均為Ib24.3103m4，各柱的慣性矩均為Ic2.1103m4，求該結(jié)構(gòu)的極點位移。解：（1）計算梁、柱線剛度比的線剛度比梁：ibEIbE24.31032.7103El9下柱：ic下EIcE2.11030.35103El6上柱：ic下EIcE2.11030.467103El4.5ibib2.7103E5.783因此可用反彎點法由于：ic下0.467103Eic上（2）計算各柱的側(cè)向剛度D上柱：D上12ic上120.467103281063kNmh上24.527.7510下柱：