竖向荷载下内力计算方法(1)分层法.pdf

5.4 框架结构竖向荷载下的 内力计算方法 高层建筑结构是一个高次超静定结构，目前已有许多计 算机程序供内力、位移计算和截面设计。尽管如此，作为初 学者，应该学习和掌握一些简单的手算方法。 通过手算，不但可以了解各类高层建筑结构的受力特点， 还可以对电算结果的正确与否有一个基本的判别力。除此之 外，手算方法在初步设计中作为快速估算结构的内力和变形 也十分有用。 本节介绍分层法、弯矩二次分配法、迭代法和系数法等四 种常用方法。 5.4.1 分层法  1、基本假定： （1）在竖向荷载作用下，框架侧移小，可忽略不计。 （2）每层梁上的荷载对其他各层梁的影响很小，可以忽略不计。 因此，每层梁上的荷载只在该层梁及与该层梁相连的柱上分配 和传递。 根据上述假定，三层框架可简化成三个只带一层横梁的框 架分别计算，然后将内力叠加。单元之间内力不相互传递。 5.4.1 分层法  2、注意： （1）采用分层法计算时，假定上、下柱的远端为固定时与实际 情况有出入。因此，除底层外，其余各层柱的线刚度应乘以 0.9的修正系数 （原因：本来为弹性支承现假定为固定端）， 其传递系数由1/2改为1/3。（下图5.9）  （2）分层法计算的各梁弯矩为最终弯矩，各柱的最终弯矩： 因每一柱子属于上、下两层，所以每一柱子的弯矩需由上、 下两层计算所得的弯矩值叠加得到。 若节点弯矩不平衡，需要更精确时，可将节点不平衡弯矩 再进行一次分配。 5.4.1 分层法 2、注意： （3）在内力与位移计算中，所有构件均可采用弹性刚度。 （4 ）在竖向荷载作用下，可以考虑梁端塑性变形内力重分布而 对梁端负弯矩进行调幅，调幅系数为：现浇框架：0.8-0.9； 装配式框架：0.7-0.8。 （5）梁端负弯矩减小后，应按平衡条件计算调幅后的跨中弯矩。 梁的跨中正弯矩至少应取按简支梁计算的跨中弯矩之一半。 如为均布荷载，则 5.4.1 分层法 2、注意： （6 ）竖向荷载产生的梁弯矩应先进行调幅，再与风荷载和水平地 震作用产生的弯矩进行组合，求出各控制截面的最大最小弯矩。 2 （7）当楼面活荷载大于4kN/m 时，需考虑活荷载的最不利布置。 梁端弯矩调幅 （后面讲） （1)为什么要进行调幅 a.按照框架结构的合理破坏形式，在梁端出现塑性铰是允许的， 为了便于浇捣混凝土，也往往希望节点处梁的负钢筋放得少 些； b.而对于装配式或装配整体式框架，节点并非绝对刚性，梁端实 际弯矩将小于其弹性计算值。 因此，在进行框架结构设计时,一般均对梁端弯矩进行调 幅,即人为地减小梁端负弯矩,减少节点附近梁顶面的配筋量。 （2)怎样进行调幅  对于现浇框架，可取调幅系数0.8-0.9；  对于装配整体式框架，由于接头焊接不牢或由于 节点区混凝土灌注不密实等原因，节点容易产生变 形而达不到绝对刚性，框架梁端的实际弯短比弹性 计算值要小，因此，弯矩调幅系数允许取得低一 些，一般取0.7-0.8。 注意： 竖向荷载作用下，框架 梁跨中计算所得的弯矩 1. M M ， 弯矩调幅系数 值小于按简支梁计算的 A A0 M M ,＝0.8 0.9。 跨中弯矩的50%时，则 B B0 至少按简支梁计算的跨 M M