框架設(shè)計(jì)練習(xí)題答案

bbbb框結(jié)設(shè)練題案一、思考題：1、框架結(jié)構(gòu)定義及優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)其適用范圍如何答：框架結(jié)構(gòu)是指由梁柱桿系構(gòu)構(gòu)成，能承受豎向和水平荷載作用的承重結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)點(diǎn)框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活可根據(jù)需要分隔成小房間或者改成大房間結(jié)構(gòu)自重較輕。缺點(diǎn)：框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較小。適用范圍：僅適用于房屋高度不、層數(shù)不多的結(jié)構(gòu)2、框架結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理是什么答豎向荷載作用下一般情況端抗彎承載力首先達(dá)到其極限承載力出現(xiàn)塑性鉸區(qū)域，相應(yīng)地梁端截面轉(zhuǎn)角位移顯著加內(nèi)向跨中發(fā)生轉(zhuǎn)移導(dǎo)跨中彎矩進(jìn)一步提高跨中撓曲變形增大直至破壞。水平載作用下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(shí)由水平力引起的覆力矩，使框架的近側(cè)柱拉伸遠(yuǎn)側(cè)柱壓縮，形成框架的整體彎曲變形平力也引起樓剪力梁產(chǎn)生垂直其桿軸線的剪切變形和彎曲變形，形成框架的整體剪切變形，直至壞。3、框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)整體布置原則哪些答：①柱網(wǎng)應(yīng)規(guī)則、整齊、間距理，傳力體系合理；減少開間、進(jìn)深的類型。房屋平面應(yīng)盡可能規(guī)整、均勻?qū)?，體型力求簡單，以使結(jié)構(gòu)受力合理；提高結(jié)構(gòu)總體剛度，減小位移。屋高寬比不宜過大非震設(shè)計(jì)時(shí)為5；設(shè)防烈度為6度、7度時(shí)為4；8度時(shí)3；9時(shí)為2應(yīng)考慮地基不均勻沉降、溫度變和混凝土收縮等影響，設(shè)置必要的變形縫。4、框架結(jié)構(gòu)梁、柱構(gòu)件截面幾尺寸的初選方法是什么答）梁

梁高：

hb

11l梁寬：)101823（2）柱：柱截面面積一般根軸壓比限值1~)Hb、滿足以下要求：ccc1520

N

NfAc

估算，同時(shí)截面的高度、寬度要5、分層法計(jì)算豎向荷載作用下面框架結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)時(shí)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下層柱上產(chǎn)生內(nèi)力他層梁及柱上產(chǎn)生的內(nèi)力可忽略不計(jì)；（2）豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)生的水平位移可忽略不計(jì)。6、分層法為什么要將上層柱的剛度乘以進(jìn)行折減傳遞系數(shù)為什么要變?yōu)?/3答在分層的時(shí)候假定各個(gè)開剛架的上下端均為固定支承實(shí)際上除底層的下端外，其他各層柱端均有轉(zhuǎn)角產(chǎn)生即層的剛架中其它層對本層剛架約束作用應(yīng)介于鉸支承與固定支承之間的彈性支承為了善由此所引起的誤差在計(jì)算時(shí)做以下修正①除底層以外其他各層柱的線剛度均乘的折系數(shù)；②除底層以外其他各層柱的彎矩傳遞系數(shù)取為1/3.7、分層法的計(jì)算步驟計(jì)算梁柱的線剛度及相對線剛度將框架計(jì)算簡圖分（分層后的柱遠(yuǎn)端為固定支座對除底層柱外的其它各層柱的線剛度乘折減系數(shù)；用彎矩分配法計(jì)算各層單元的桿彎矩；疊加各層的桿端彎矩，注意梁的矩值保持不變，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(diǎn)彎矩不衡，可再進(jìn)行一次彎矩分配；按靜力平衡條件計(jì)算出框架的剪和軸力，并繪出內(nèi)力圖。8、反彎點(diǎn)法計(jì)算水平荷載作用平面框架結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)時(shí)，其基本假定是什么答）梁的線剛度與柱線剛度比大于3，可認(rèn)為梁剛度為無限大，柱兩端無轉(zhuǎn)角；（2）梁、柱軸向變形均可忽略計(jì)，同一層各節(jié)點(diǎn)的水平位移相等；(3)確定各柱的反彎點(diǎn)位置時(shí),認(rèn)為除底層外其余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么答：柱抗側(cè)移剛度指無角位移的端固定桿件，柱頂產(chǎn)生單位側(cè)移時(shí)需的剪力。10、反彎點(diǎn)法計(jì)算彎矩時(shí)，與框中節(jié)點(diǎn)相連的梁端彎矩計(jì)算公式說明了什么答反彎點(diǎn)法計(jì)算彎矩時(shí)與框中節(jié)點(diǎn)相連的梁端彎矩計(jì)算公式說明了梁端彎矩不但與相連的柱端彎矩有關(guān),而且還與該的線剛度成正比。ijijijijlr11、D值法的基本假定是什么答）水平荷載作用下，框架構(gòu)同層各結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角位移相等；（2）梁、柱軸向變形均忽略不。12、柱反彎點(diǎn)高度與哪些因素有答：柱反彎點(diǎn)高度與荷載形式、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(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高比答假定框架橫梁的線剛度框柱的線剛度和層高沿框架高度不變時(shí)反彎點(diǎn)高度與計(jì)算柱高度的比值?？筛鶕?jù)標(biāo)準(zhǔn)框架層數(shù)，計(jì)算柱所在層數(shù)，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(diǎn)法與D值法計(jì)算框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的具體步驟是什么答：反彎點(diǎn)法計(jì)算步驟①計(jì)算柱子抗側(cè)移剛度d或D值ij②計(jì)算各層總水平剪力

V

pj

，按柱抗側(cè)移剛度分配計(jì)算柱反點(diǎn)處的水平剪Vij

；③根據(jù)各柱分配到的剪力及反彎位置，計(jì)算柱端彎矩上層柱：上下端彎矩相等

M/ijij下ijj底層柱：上端彎矩

＝/i上i1

；下端彎矩

＝h/i下i④根據(jù)結(jié)點(diǎn)平衡計(jì)算梁端彎矩，圖所示對于邊柱：

MMb

ij

M

ij對于中柱：設(shè)梁的端彎矩與梁的剛度成正比，則

b

ij上

M

i）b左ibb右

b

ij上

M

i）b右ibb⑤可根據(jù)力的平衡原則，由梁兩的彎矩求出梁剪力。Vb

(lr)bl⑥柱的軸力計(jì)算由節(jié)點(diǎn)左右梁端力之和得到。

nN(lib

r

)i15、框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下側(cè)移是由哪幾部分組成的各怎樣計(jì)算答：水平側(cè)移

由框架梁、柱彎曲和剪切變形產(chǎn)的水平位移

MQ

和由于框架柱軸向變形產(chǎn)生的水平位移兩部分組成，即

MQ

+

梁、柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移

計(jì)算：MQ第i層的層間位移

i

i

piij第i層的水平位移

i

i

i

kk頂點(diǎn)位移為

N

kk框架柱軸向變形產(chǎn)生的水平位移：

VH3EAz1

16什么是控制截面什么是控制內(nèi)力框架梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的控制截面分別有幾個(gè)控制內(nèi)力各有哪些答控制截面就是構(gòu)件中內(nèi)力最的截面控內(nèi)力就是控制截面上的最不利內(nèi)力框架梁的控制截面有3個(gè)，兩端和跨中框架柱的控制截面有個(gè)，層柱的上、下兩端?？刂苾?nèi)力如下表。構(gòu)件

梁

柱控制截面

梁端

跨中

柱端最不利內(nèi)力

-max+maxV

-+

+-

及相應(yīng)的，Vmax及相應(yīng)的N，Vmax及相應(yīng)的MmaxN

及相應(yīng)的Mmin17、梁端彎矩調(diào)幅原因是什么調(diào)大小有何依據(jù)答梁彎矩調(diào)幅原因是按照框架構(gòu)的合理破壞形式梁端出現(xiàn)塑性鉸是允許的為了便于澆搗混凝土，也往往希望節(jié)點(diǎn)梁的負(fù)鋼筋放的少些；而對于裝配式和裝配整體式框架，節(jié)點(diǎn)并非絕對剛性梁端實(shí)際彎將小于其彈性計(jì)算值因，在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般均對梁端彎矩進(jìn)行調(diào)幅。調(diào)幅大小依據(jù)考慮豎向荷載作下梁端塑性變形內(nèi)力重分布對梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅現(xiàn)澆框架調(diào)幅系數(shù)為～裝配式框調(diào)幅系數(shù)為～梁端負(fù)彎矩減少后應(yīng)按平衡條件計(jì)算調(diào)幅后的跨中彎矩，且要求梁跨中彎矩至少應(yīng)取按簡支梁計(jì)算的跨中彎矩的1。二、計(jì)算題：1.

圖示兩層兩跨框架，試用分別用矩分配法和分層法計(jì)算框架內(nèi)力，并分別作出彎矩圖。注：括號內(nèi)數(shù)字表示各桿件剛度的相對值。解

：（1）計(jì)算梁的固端彎矩（列于分層框圖中，以號的數(shù)值表示）下層上層（2）分層計(jì)算（每層6分，共12分（3）作彎矩圖（單位：kN·m）分）2.用反彎點(diǎn)法計(jì)算圖示三層框架（層高為.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)為假彈性模量為單位1時(shí)梁柱線剛度解：1）計(jì)算一層各柱的相對抗側(cè)剛第一、二層：A柱：＝

12i

A

/h

2B柱：D＝

12i

1

/h

2C柱：D=

i

C

/h

D+D+=

123.5/

第三層：柱：D＝

12i

A3

/

120KN(1)

(1)

(1)B柱：D＝

12i

B3

/

100KN

(4)(4)12i/hC柱：D=+DD=

12/

(1)

(1.5)

(1)2)

各層層剪力

80KN

(5)

(5)V=300KNV=220KNV=120KN

(1)(1.5)(1)3)

各柱的剪力V=V=

13001

＝V=

1

＝V=V=

11.5＝V11.511.5

＝V=V=V=40KN4)

各柱端彎矩

M=M=×＝m

72M

=M=×＝m

M=×＝mM=×＝mM=M=×＝m

M

=M=×＝m

M=×＝mMmM=M=M=40×＝72KNmM=M=M=40×＝72KNm5）繪制彎矩圖

A

3、如圖所示鋼筋混凝土框架，用C25凝土，其彈性模量為

E6m2

，各梁的慣性矩均為

Imb

4

各柱的慣性矩均為

Ic

4

求該結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移。解：（1）計(jì)算梁、柱線剛度比的線度比梁：

ib

EIEbl

2.7

E下柱：

ic下

EIE2.1cl

上柱：c下

EIE2.1cl

0.467因?yàn)椋?/p>

ii2.7bbii上c下

5.78

所以可用反彎點(diǎn)法（2）計(jì)算各柱的側(cè)向剛度D上柱：

D上

0.467c上4.52上

6

7.753

下柱：

下

c