框架設(shè)計(jì)練習(xí)題答案

1、 .框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)練習(xí)題答案一、思考題：1、框架結(jié)構(gòu)定義及優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及其適用范圍如何？答：框架結(jié)構(gòu)是指由梁柱桿系構(gòu)件構(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大、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，梁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)角位移顯著加大，內(nèi)力向跨中發(fā)生轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致跨中彎矩進(jìn)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

2、，同時(shí)由水平力引起的傾覆力矩，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，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彎曲變形，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)整體布置原則有哪些？答：柱網(wǎng)應(yīng)規(guī)則、整齊、間距合理，傳力體系合理；減少開(kāi)間、進(jìn)深的類(lèi)型。房屋平面應(yīng)盡可能規(guī)整、均勻?qū)ΨQ(chēng)，體型力求簡(jiǎn)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。房屋高寬比不宜過(guò)大；（滿足非抗震設(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)為3；9度時(shí)為2）應(yīng)考慮地基不均勻沉降、溫度變化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)件截面幾何尺寸的初選方法是什么？

3、答：（1）梁 梁高： 梁寬：（2）柱： 柱截面面積一般根據(jù)軸壓比限值估算，同時(shí)截面的高度、寬度要滿足以下要求：5、分層法計(jì)算豎向荷載作用下平面框架結(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，在其他層梁及柱上產(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)產(chǎn)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線剛度乘以0.9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(kāi)口剛架的上下端均為固定支承，而實(shí)際上，除底層的下端外，其他各層柱端均有轉(zhuǎn)角產(chǎn)生，即上層的剛架中，其它層對(duì)本層剛架約束作用應(yīng)介于鉸支承與固定支

4、承之間的彈性支承，為了改善由此所引起的誤差，在計(jì)算時(shí)做以下修正：除底層以外其他各層柱的線剛度均乘0.9的折減系數(shù)；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？（1）計(jì)算梁柱的線剛度及相對(duì)線剛度；（2）將框架計(jì)算簡(jiǎn)圖分層（分層后的各柱遠(yuǎn)端為固定支座），并對(duì)除底層柱外的其它各層柱的線剛度乘0.9折減系數(shù)；（3）用彎矩分配法計(jì)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(diǎn)彎矩不平衡，可再進(jìn)行一次彎矩分配；（5）按靜力平衡條件計(jì)算出框架的剪力和軸力，并繪出內(nèi)力圖。8、反彎點(diǎn)法計(jì)算水平荷載作用下平面框架

5、結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)時(shí)，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(shí)，可認(rèn)為梁剛度為無(wú)限大，柱兩端無(wú)轉(zhuǎn)角； （2）梁、柱軸向變形均可忽略不計(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什么？答：柱抗側(cè)移剛度指無(wú)角位移的兩端固定桿件，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)，與框架中節(jié)點(diǎn)相連的梁端彎矩計(jì)算公式說(shuō)明了什么？答：反彎點(diǎn)法計(jì)算彎矩時(shí)，與框架中節(jié)點(diǎn)相連的梁端彎矩計(jì)算公式說(shuō)明了梁端彎矩不但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）

6、水平荷載作用下，框架結(jié)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計(jì)。12、柱反彎點(diǎn)高度與哪些因素有關(guān)？答：柱反彎點(diǎn)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(hào)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、框架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)框架總層數(shù)n，計(jì)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(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)算步驟計(jì)算柱子抗側(cè)移剛度或D值；計(jì)算各層總水平剪力，按柱抗側(cè)移剛度分配計(jì)算柱反彎點(diǎn)處的水平剪力；根據(jù)各柱分配到的剪力及反彎

7、點(diǎn)位置，計(jì)算柱端彎矩上層柱：上下端彎矩相等 底層柱：上端彎矩 ； 下端彎矩 根據(jù)結(jié)點(diǎn)平衡計(jì)算梁端彎矩，如圖所示對(duì)于邊柱： 對(duì)于中柱：設(shè)梁的端彎矩與梁的線剛度成正比，則 可根據(jù)力的平衡原則，由梁兩端的彎矩求出梁剪力。 柱的軸力計(jì)算由節(jié)點(diǎn)左右梁端剪力之和得到 。 15、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(jì)算？答：水平側(cè)移由框架梁、柱彎曲和剪切變形產(chǎn)生的水平位移和由于框架柱軸向變形產(chǎn)生的水平位移兩部分組成，即+梁、柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移計(jì)算：第i層的層間位移 第i層的水平位移 頂點(diǎn)位移為 框架柱軸向變形產(chǎn)生的水平位移： 16、什么是控制截面？什么是控制內(nèi)力？框架梁、柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件的控

8、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)力最大的截面?？刂苾?nèi)力就是控制截面上的最不利內(nèi)力?？蚣芰旱目刂平孛嬗?個(gè)，兩端和跨中；框架柱的控制截面有2個(gè)，各層柱的上、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-+-+及相應(yīng)的N，V-及相應(yīng)的N，V及相應(yīng)的M，V及相應(yīng)的M，V17、梁端彎矩調(diào)幅原因是什么？調(diào)幅大小有何依據(jù)？答：梁彎矩調(diào)幅原因是按照框架結(jié)構(gòu)的合理破壞形式，在梁端出現(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)處梁的負(fù)鋼筋放的少些；而對(duì)于裝配式和裝配整體式框架，節(jié)點(diǎn)并非絕對(duì)剛性，梁端實(shí)際彎矩將小于其彈性計(jì)算值，因此，在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般

9、均對(duì)梁端彎矩進(jìn)行調(diào)幅。調(diào)幅大小依據(jù)，考慮豎向荷載作用下梁端塑性變形內(nèi)力重分布，對(duì)梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅，現(xiàn)澆框架調(diào)幅系數(shù)為0.80.9，裝配式框架調(diào)幅系數(shù)為0.70.8，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，且要求梁跨中正彎矩至少應(yīng)取按簡(jiǎn)支梁計(jì)算的跨中彎矩的1/2。二、計(jì)算題：1. 圖示兩層兩跨框架，試用分別用彎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(hào)內(nèi)數(shù)字表示各桿件線剛度的相對(duì)值。解：（1）計(jì)算梁的固端彎矩（列于各分層框圖中，以帶*號(hào)的數(shù)值表示）下層          

10、;                            上層                       &

11、#160;             （2）分層計(jì)算 （每層6分，共12分）（3）作彎矩圖（單位：kN·m） （6分）2. 用反彎點(diǎn)法計(jì)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(hào)中的數(shù)據(jù)為假定彈性模量為單位1時(shí)的梁柱線剛度解：1）計(jì)算一層各柱的相對(duì)抗側(cè)剛度第一、二層：A柱：DA1 B柱：DB1C柱：DC1= DA1+ DB1+ DC1=第三層：A柱：DA3 B柱：DB3C柱：DC3= DA3+ DB3+ DC3=2) 各層層

12、剪力V1=300KN V2=220KN V3=120KN3) 各柱的剪力VA1= Vc1=85.7KN VB1=128.6KNVA2= Vc21=62.9KN VB2=94.3KNVA3= Vc3=VB3=40KN4) 各柱端彎矩MtA1= MtC1=85.7×1.2102.84KNm MbA1= MbC1=85.7×2.4205.68KNm MtB1=128.6×1.2154.32KNm MbB1=128.6×2.4308.64KNmMtA2= MtC2=62.9×1.8113.22KNm MbA2= MbC2=62.9×1.8113.22KNmMtB2=94.3×1.8169.74KNm MbB2=94.3×1.8169.74KNmMtA3= MtC3= MtB3=40×1.872KNm MbA3= MbC3= MbB3=40×1.872KNm5）繪制彎矩圖3、