毕业设计指导书框架结构设计-内力计算及组合VIP专享VIP免费

实用文案标准文档第三章框架内力计算3.1计算方法框架结构一般承担的荷载主要有恒载、使用活荷载、风荷载、地震作用，其中恒载、活荷载一般为竖向作用，风荷载、地震则为水平方向作用，手算多层多跨框架结构的内力（M、N、V）及侧移时，一般采用近似方法。如求竖向荷载作用下的内力时，有分层法、弯矩分配法、迭代法等；求水平荷载作用下的内力时，有反弯点法、改进反弯点法（D值法）、迭代法等。这些方法采用的假设不同，计算结果有所差异，但一般都能满足工程设计要求的精度。本章主要介绍竖向荷载作用下无侧移框架的弯矩分配法和水平荷载作用下D值法的计算。在计算各项荷载作用效应时，一般按标准值进行计算，以便于后面荷载效应的组合。3.1.1竖向荷载作用下框架内力计算1.弯矩分配法在竖向荷载作用下较规则的框架产生的侧向位移很小，可忽略不计。框架的内力采用无侧移的弯矩分配法进行简化计算。具体方法是对整体框架按照结构力学的—般方法，计算出各节点的弯矩分配系数、计算各节点的不平衡弯矩，然用进行分配、传递，在工程设计中，每节点只分配两至三次即可满足精度要求。相交于同一点的多个杆件中的某一杆件，其在该节点的弯矩分配系数的计算过程为：（1）确定各杆件在该节点的转动刚度杆件的转动刚度与杆件远端的约束形式有关，如图3-1：（a）杆件在节点A处的转动刚度实用文案标准文档（b）某节点各杆件弯矩分配系数图3-1A节点弯矩分配系数（图中lEIi）（2）计算弯矩分配系数μAADADAACACAABABADACAABSSSSSSSSSS,,1ADACABA（3）相交于一点杆件间的弯矩分配弯矩分配之前，还需先要求出节点的固端弯矩，这可查阅相关静力计算手册得到。表3-1为常见荷载作用下杆件的固端弯矩。在弯矩分配的过程中，一个循环可同时放松和固定多个节点（各个放松节点和固定节点间间隔布置，如图3-2），以加快收敛速度。计算杆件固端弯矩产生的节点不平衡弯矩时，不能丢掉由于纵向框架梁对柱偏心所产生的节点弯矩。具体计算可见例题。常见荷载作用下杆件的固端弯矩表3-1荷载形式图公式集中荷载2222,lbaFMlabFMpBpAlblaFRlalbFRpBpA21,212222均布荷载2121qlMMBA2/qlRRBA实用文案标准文档梯形荷载)//21(12133222lalaqlMMBA))/(21(24/132laqlM中2/*)(qalRRBA三角形荷载296/5qlMMDC232/1qlM中qlRRDC4/1注：梯形和三角形分布荷载下的固端弯矩以及反力：122111221121221212122112图3-2弯矩分配过程中放松和固定节点顺序图3-3分层法的计算单元划分2.分层法分层法是弯矩分配法的进一步简化，它的基本假定是：1.框架在竖向荷载作用下的侧移忽略不计；2.可假定作用在某一层框架梁上的竖向荷载只对本楼层的梁以及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，而对其他楼层的框架梁和隔层的框架柱都不产生弯矩和剪力。计算过程仍然是先计算出各节点的弯矩分配系数、求出节点的固端弯矩，计算各节点的不平衡弯矩，然用进行分配、传递，只是分层法是对各个开口刚架单元进行计算（见图3-3），这里各个刚架的上下端均为固定端。在求得各开口刚架中的结构内力以后，则可将相邻两个开口刚架中同层同柱号的柱内力叠加，作为原框架结构中柱的内力。而分层计算所得的各层梁的内力，即为原框架结构中相应层次的梁的内力。如果叠加后节点不平衡弯矩较大，可在该节点重新分配一次，但不再作传递，最后根据静力平衡条件求出框架的轴力和剪力，并绘制框架的轴力图利剪力图。在计算柱的轴力时，应特别注意某一柱实用文案标准文档的轴力除与相连的梁剪力有关外，不要忘记节点的集中荷载对柱轴力的贡献。为了改善误差，计算开口刚架内力时，应做以下修正：①除底层以外其他各层柱的线刚度均乘0.9的折减系数；②除底层以外其他各层柱的弯矩传递系数取为1／3。3.1.2框架活荷载不利布置活荷载为可变荷载，应按其最不利位置确定框架梁、柱计算截面的最不利内力。竖向活荷载最不利布置原则：（1）求某跨跨中最大正弯矩——本层同连续梁（本跨布置，其它隔跨布置），其它按同跨隔层布置（图3-4a）；（2）求某跨梁端最大负弯矩——本层同连续梁（本跨及相邻跨布置，其它隔跨布置），相邻层与横梁同跨的及远的邻跨布置活荷载，其它按同跨隔层...