多层和高层框架结构设计-竖向荷载作

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1、2.竖向活载最不利布置《高规》允许当楼面活荷载不大于4kN／m2计时，可不考虑楼面活荷载不利布置引起的梁弯炬的增大，对多层建筑结构则应考虑活荷载的最不利布置影响。竖向荷载下的内力计算2.竖向活载最不利布置（1）逐跨布置法恒载一次布置，楼屋面活载逐跨单独作用在各跨上，分别算出内力，再对各控制截面组合其可能出现的最大内力。计算繁琐，不适合手算。恒载一次布置活载分跨布置（2）最不利荷载布置法恒载一次布置，楼屋面活载根据影响线，直接确定产生某一指定截面最不利内力的活载布置。此法用手算方法进行计算很困难。最不利荷载的布置（3）分层布置法或分跨

2、布置法恒载一次布置，为简化计算，当活载与恒载的比值不大于3时，可近似将活载一层或一跨做一次布置，分别进行计算，然后进行最不利内力组合。qqqqqq分层布置法分跨布置法（4）满布荷载法当活载与恒载的比值不大于1时，可不考虑活载的最不利布置，把活载同时作用于所有的框架上，这样求得的支座处的内力可直接进行内力组合。但求得的梁跨中弯矩应乘以1.1~1.2的系数予以增大。2021/8/256在竖向荷载作用下，多、高层框架结构的内力可用力法、位移法等结构力学方法计算。工程设计中，如采用手算，可使用分层法、迭代法、弯矩二次分配法及系数法等近似方法

3、进行计算。3.竖向荷载作用下的内力计算方法3.竖向荷载作用下的内力计算方法（1）分层法①基本假定忽略竖向荷载作用下框架结构的侧移；每层梁上的荷载只在本层梁及与其相连的上、下层柱产生内力，不在其他层梁和其他层柱上产生内力。应当指出，上述假定中所指的内力不包括柱轴力，因为某层梁上的荷载对下部各层柱的轴力均有较大影响，不能忽略。2021/8/25竖向荷载作用下分层计算示意图≈+++刚度系数：传递系数：2021/8/253.竖向荷载作用下的内力计算方法分层法计算要点(1)将多层框架沿高度分成若干单层无侧移的敞口框架，每个敞口框架包括本层梁和

4、与之相连的上、下层柱。梁上作用的荷载、各层柱高及梁跨度均与原结构相同，构件刚度可采用弹性刚度。2021/8/253.竖向荷载作用下的内力计算方法分层法计算要点(2)除底层柱的下端外，其他各柱的柱端应为弹性约束。为便于计算，均将其处理为固定端。这样将使柱的弯曲变形有所减小，为消除这种影响，可把除底层柱以外的其它各层柱的线刚度乘以修正系数0.9。线刚度修正2021/8/253.竖向荷载作用下的内力计算方法分层法计算要点(3)如用弯矩分配法计算各敞口框架的杆端弯矩，在计算每个节点周围各杆件的弯矩分配系数时，应采用修正后的柱线刚度计算；并且

5、底层柱和各层梁的传递系数均取1/2，其它各层柱的传递系数改用1/3。传递系数修正2021/8/253.竖向荷载作用下的内力计算方法分层法计算要点(4)用无侧移框架的计算方法（如弯矩分配法）计算各敞口框架的杆端弯矩，由此所得的梁端弯矩即为其最后的弯矩值；因每一柱属于上、下两层，所以每一柱端的最终弯矩值需将上、下层计算所得的弯矩值相加。2021/8/253.竖向荷载作用下的内力计算方法分层法计算要点(5)在上、下层柱端弯矩值相加后，将引起新的节点不平衡弯矩，如欲进一步修正，可对这些不平衡弯矩在本节点再作一次分配，但不再传递。2021/8

6、/253.竖向荷载作用下的内力计算方法分层法计算要点(6)在杆端弯矩求出后，可由静力平衡条件计算梁端剪力及梁跨中弯矩；逐层叠加柱上的竖向荷载（包括节点集中力、柱自重等）和与之相连的梁端剪力，即得柱的轴力。2021/8/253.竖向荷载作用下的内力计算方法分层法计算步骤画出分层框架计算简图；计算框架梁柱线刚度，注意折减系数;计算各分层框架梁、柱端弯矩；确定梁、柱端最终弯矩；计算梁跨中弯矩和剪力以及柱的剪力及轴力。2021/8/25计算例题3.8kN/m3.4kN/m2.8kN/m右图括号中为梁、柱线刚度的相对值360044007500

7、5600(4.21)(7.11)(7.63)(10.21)(4.21)(1.79)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)2021/8/25注：内力及位移正负号规定本章中，杆端弯矩以顺时针为正，剪力以使隔离体产生顺时针转动趋势为正，轴力以受压为正；杆端转角以顺时针为正，侧移或相对侧移以向右为正。2021/8/25内力符号规定位移符号规定2021/8/25F顶层计算简图(0.9×4.21)(7.11)(4.84)(3.64)ABCDEFGHI(9.53)(12.77)(0.9×4.21)(0.9×1.79)

8、3.8kN/m3.4kN/m底层计算简图(7.63)(10.21)(0.9×4.21)(0.9×1.79)DEGHI2.8kN/m(0.9×4.21)2021/8/25计算节点弯矩分配系数节点G：(7.63)(10.21)(0.9×4