将框架结构划分为平面框架后, 按照楼板的支承方式计算由楼盖传到框架上的荷载, 即按照 框架的承荷面积计算竖向荷载。 图 24-4(a)所示为框架上的可能出现的竖向荷载形式, 可能 是均布荷载, 或者是三角形或梯形分布荷载, 如有次梁, 则还有集中荷载。 在柱上作用的集 中力是另一方向的梁传来的荷截, 当这个集中力作用在柱截面重心轴上时, 只产生柱轴力。 多层多跨框架在一般竖向荷载作用下侧移是很小的, 可按照无侧移框架的计算方法进行内力
将框架结构划分为平面框架后, 按照楼板的支承方式计算由楼盖传到框架上的荷载, 即按照
框架的承荷面积计算竖向荷载。 图 24-4(a)所示为框架上的可能出现的竖向荷载形式, 可能
是均布荷载, 或者是三角形或梯形分布荷载, 如有次梁, 则还有集中荷载。 在柱上作用的集
中力是另一方向的梁传来的荷截, 当这个集中力作用在柱截面重心轴上时, 只产生柱轴力。
多层多跨框架在一般竖向荷载作用下侧移是很小的, 可按照无侧移框架的计算方法进行内力
分析。 由影响线理论及精确分析可知, 各层荷载对其他层杆件的内力影响不大。 因此, 可将
多层框架简化为多个单层框架, 并且用力矩分配法求解杆件内力, 这种分层计算法是一种近
似的内力计算法。 如图 24-4(a)所示的三层框架分成如图 24-4(b)所示的三个单层框架分别计
算。 分层计算所得的梁弯矩即为最终弯矩; 每一根柱都同时属于上、 下两层, 必须将上、 下
两层所得的同一根柱子的内力叠加, 才能得到该柱的最终内力。
用力矩分配法计算各单层框架内力的要点如下, 具体计算见例 24-1。
(1)框架分层后, 各层柱高及梁跨度均与原结构相同, 把柱的远端假定为固端。
图 24-4 竖向荷载下分层计算简图
(2)各层梁上竖向荷载与原结构相同, 计算竖向荷载在梁端的固端弯矩。
(3)计算梁柱线刚度及弯矩分配系数。
梁柱的线刚度分别为 分别为梁、 柱截面惯性矩, 分
别为梁跨度与层高。
计算梁截面的惯性矩时, 应考虑楼板的影响, 现浇楼板的有效作用宽度可取楼板厚度的 6
倍(梁每侧), 设计时也可按下式近似计算有现浇楼板的梁截面惯性矩:
式中, l1为由矩形截面计算得到的截面惯性矩。
除底层柱外, 其他各层柱端并非固定端, 分层计算时假定它为固端, 因而除底层柱以外的其
他柱子的线刚度乘以 0.9 修正系数(底层柱不修正), 在计算每个节点周围各杆件为刚度分配
系数时, 用修正以后的柱线刚度计算。
(4)计算传递系数。
底层柱和各层梁的传递系数都取 1/2; 而上层各柱对柱远端的传递, 由于将非固端假定为固
端, 传递系数改用 1/3。
(5)分别用力矩分配法计算得到各层内力后, 将上下两层分别计算得到的同一根柱的内力叠
加。 这样得到的结点上的弯矩可能不平衡, 但误差不会很大。 如果要求更精确一些, 可将结
点不平衡弯矩再进行一次分配。
【例 24-1】 某七层办公楼为框架结构, 其柱网布置及梁柱尺寸见图 24-5。 各层梁、 柱截面
尺寸均相同。 ②~⑦轴竖向荷载见表 24-1。 框架各层层高及混凝土强度等级见表 24-2。
图 24-5 柱网布置及梁柱尺寸
本例题计算该结构②~⑦轴框架在恒载作用下的内力。使用荷载及考虑地震时的重力荷载作
用下内力计算方法相同。
竖向 荷载表中房间的恒载为 (7 层)及 (1~6 层), 使用荷载为
(6~7 层), 及 (1~5 层), 屋面使用荷载为 。 框架梁承受
3.8m 宽楼板传来的荷载和梁上隔断砖墙荷载。 屋顶层以上在③~⑥轴及 A~C 轴之间有局
部突出的一层楼, 该部分为房间。 所以表内所列屋顶层也有房间的使用荷载, 它代表③~⑥
轴间 A~C 梁承受的楼面荷载, 其余部分的梁都按屋面荷载计算。
表 24-1 竖向荷载
表 24-2 梁、 柱线刚度计算
解梁、 柱线刚度计算见表 24-2。 恒载数值及固端弯矩分别示于图 24-6(a)、 (b)。 由于对称, 取
计算简图如图 24-6(c)。 图中柱线刚度已经过修正。 固端弯矩值边跨为 , 中跨两端
分别取。
用分层法计算内力, 见图 24-7。
最后弯矩图, 剪力图及柱轴力见图 24-8。 为了简化计算(结果误差不大), 梁剪力值取 ,
L为净跨。
图 24-6 恒载数值、 固端弯矩及计算简图
图 24-7 分层法计算内力(一)
图 24-7 分层法计算内力(二)
图 24-8 弯矩图, 剪力图及柱轴力
(a)弯矩图; (b)剪力、 轴力图( )中为柱轴力
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