混凝土结构设计串讲PPT课件下载推荐.ppt
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可在:
可在结构平面构平面图上由相上由相邻柱距的中柱距的中线截截出一个典型的区段,作出一个典型的区段,作为排架的排架的计算算单元。
元。
计算单元和计算模型计算单元和计算模型第二章第二章单层厂房结构单层厂房结构
(2)基本假定和基本假定和计算算简图:
为了了简化化计算,算,对于于钢筋混筋混凝土排架凝土排架结构通常作如下构通常作如下假定假定:
柱下端与基础顶面为刚接;
柱顶与排架横梁(屋架或屋面梁)为铰接;
横梁(即屋架或屋面梁)为轴向刚度很大的刚性连杆。
根据上述假定,可得到横向排架的根据上述假定,可得到横向排架的计算算简图。
11排架计算简图排架计算简图横向排架的横向排架的计算算简图11排架计算见图排架计算见图22排架结构上的荷载排架结构上的荷载作用在横向排架作用在横向排架结构上的荷构上的荷载有有恒恒载、屋面活荷屋面活荷载、雪荷雪荷载、积灰荷灰荷载、吊吊车荷荷载和和风荷荷载等,除吊等,除吊车荷荷载外,其它荷外,其它荷载均取自均取自计算算单元范元范围内。
内。
排架荷载计算及内力分析对称荷载下的对称结构-柱顶无侧移=+等高排架的内力分析等高排架的内力分析排架荷载计算及内力分析3.等高排架的内力分析不对称荷载下的对称结构或对称荷载下的不对称结构+=TmaxTmaxR1+R2TmaxTmaxR1R2+=M1M2q1R1-R2M2R1R2M1q1排架荷载计算及内力分析3.等高排架的内力分析M1aAJuJlHHlHuM1Raa1HsH2Hu/31Hu+Hl/3HuHu+2Hl/3Ham顶部铰接底部固接变截面杆排架荷载计算及内力分析3.等高排架的内力分析M1aAJuJlHHlHuM1Raa1HsH2Hu/31Hu+Hl/3HuHu+2Hl/3Ham顶部铰接底部固接变截面杆排架荷载计算及内力分析3.等高排架的内力分析顶部铰接底部固接变截面杆M1aAJuJlHHlHuM1Ra求得Ra后RaHuM1-RaHuRa同理可求出各种荷载作用下同理可求出各种荷载作用下单阶柱的系数单阶柱的系数C1C12,制成,制成表格以备查用,见教材附录表格以备查用,见教材附录3-2排架荷载计算及内力分析3.等高排架的内力分析柱顶有水平集中荷载作用时的内力分析VaVbVcABCPabcPABCabc三、排架荷载计算及内力分析3.等高排架的内力分析柱顶有水平集中荷载作用时的内力分析VaVbVcABCPabcPABCabc剪力分配系数柱的抗侧刚度第二章第二章单层厂房结构单层厂房结构33等高排架内力分析等高排架内力分析柱柱顶水平集中力作用下等高排架的水平集中力作用下等高排架的变形和内力形和内力式中式中第第i根排架柱的抗侧移刚度(或抗剪刚度),即悬臂根排架柱的抗侧移刚度(或抗剪刚度),即悬臂第第i根排架柱的剪力分配系数,按下式计算:
根排架柱的剪力分配系数,按下式计算:
求求得得柱柱顶剪剪力力Vi后后,用用平平衡衡条条件件可可得得排排架架柱柱各各截截面面的的弯弯矩矩和剪力。
和剪力。
当当排排架架结构构柱柱顶作作用用水水平平集集中中力力F时,各各柱柱的的剪剪力力按按其其抗抗剪剪刚度与各柱抗剪度与各柱抗剪刚度度总和的比例关系和的比例关系进行分配。
行分配。
柱柱顶产生单位侧移所需施加的水平力柱柱顶产生单位侧移所需施加的水平力注:
注:
33等高排架内力分析等高排架内力分析剪力分配系数必剪力分配系数必满足足。
各各柱柱的的柱柱顶剪剪力力Vi仅与与F的的大大小小有有关关,而而与与其其作作用用在在排排架架左左侧或右或右侧柱柱顶处位置无关,但位置无关,但F的作用位置的作用位置对横梁内力有影响。
横梁内力有影响。
(2)任意荷任意荷载作用下等高排架内力分析作用下等高排架内力分析:
等高排架在任意荷:
等高排架在任意荷载作用作用下,下,为了利用剪力分配法求解,通常可采用以下三个步了利用剪力分配法求解,通常可采用以下三个步骤来来进行行这种情况种情况下的排架内力分析。
下的排架内力分析。
对承承受受任任意意荷荷载作作用用的的排排架架,先先在在排排架架柱柱顶部部附附加加一一个个不不动铰支支座座以以阻阻止止其其侧移移,则各各柱柱为单阶一一次次超超静静定定柱柱,应用用柱柱顶反反力力系系数数可可求求得得各各柱柱反反力力Ri及及相相应的的柱柱端端剪剪力力,柱柱顶假假想想的的不不动铰支座支座总反力反力为。
33等高排架内力分析等高排架内力分析撤撤除除假假想想的的附附加加不不动铰支支座座,将将支支座座总反反力力R反反向向作作用用于于排排架架柱柱顶,应用用剪剪力力分分配配法法可可求求出出柱柱顶水水平平力力R作作用用下下各各柱柱顶剪剪力力。
将将前前面面的的计算算结果果相相叠叠加加,可可得得到到在在任任意意荷荷载作作用用下下排排架架柱柱顶剪力剪力,然后可求出各柱的内力。
,然后可求出各柱的内力。
任意荷任意荷载作用下等高排架内力分析作用下等高排架内力分析33等高排架内力分析等高排架内力分析用剪力分配法计算图用剪力分配法计算图a所示单层厂房排架结构各柱的柱顶剪力。
已知所示单层厂房排架结构各柱的柱顶剪力。
已知W11.0kN,q11.0kN/m,q2=0.5kN/m.(提示:
支反力系数提示:
支反力系数C110.4,见下图,见下图b
(1);
u1=2u2,见题,见题37图图b
(2)、(3)。
考题分析考题分析1解:
解:
用剪力分配法计算图用剪力分配法计算图a所示单层厂房排架结构各柱的柱顶剪力。
考题分析考题分析1考题分析考题分析2考题分析考题分析21.1.反弯点的概念反弯点的概念反弯点反弯点是指构件上弯矩为零的点。
是指构件上弯矩为零的点。
在反弯点处构件截面上没有弯矩,只有轴力和剪力。
在反弯点处截开构件,截面上未知内力较少。
轴力轴力剪力剪力剪力剪力轴力轴力弯矩弯矩弯弯矩矩图图反弯点法反弯点法水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算2.2.反弯点法的思路反弯点法的思路反弯点法反弯点法水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算
(2)
(2)根据柱子的反弯点位置,由各柱剪力求得柱端弯矩;
根据柱子的反弯点位置,由各柱剪力求得柱端弯矩;
(3)(3)由结点平衡求出梁端弯矩和剪力。
由结点平衡求出梁端弯矩和剪力。
轴力轴力剪力剪力下柱弯矩下柱弯矩上柱弯矩上柱弯矩左端弯矩左端弯矩右端弯矩右端弯矩反弯点法反弯点法水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算
(1)
(1)一一般般先先要要把把作作用用在在每每个个楼楼层层上上的的总总风风力力和和总总地地震震力力即即总总水水平平荷荷载载,分分配配到到各各榀榀框框架架上上,再再进进行行平平面面框框架架的的内内力力分分析析,可可按按柱柱的的抗抗侧侧刚刚度度直直接接分分配配到到每每根根框框架架柱柱,求求得得各各柱柱的的剪力;
剪力;
3.3.反弯点法的基本假定反弯点法的基本假定框架梁的抗弯刚度无穷大时,框架柱两端转角为零。
框架梁的抗弯刚度无穷大时,框架柱两端转角为零。
根根据据两两端端无无转转角角但但有有单单位位水水平平位位移移时时杆杆件件的的杆杆端端剪剪力力方程,柱剪力与水平位移的关系为方程,柱剪力与水平位移的关系为
(1)假定框架梁的抗弯刚度无穷大。
假定框架梁的抗弯刚度无穷大。
反弯点法反弯点法水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算因此,柱的抗侧刚度为因此,柱的抗侧刚度为其中:
其中:
柱抗侧刚度的物理意义是:
单位位移下柱的剪力。
反弯点法反弯点法水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算忽忽略略梁梁的的轴轴向向变变形形时时,同同一一楼楼层层中中各各柱柱端端侧侧移移相相等等,均为均为,第,第jj层第层第kk个柱子的剪力如下:
个柱子的剪力如下:
(2)假定梁的轴向变形很小,可以忽略。
假定梁的轴向变形很小,可以忽略。
反弯点法反弯点法水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算所以,第所以,第jj层第层第kk根柱子分担的剪力为:
根柱子分担的剪力为:
假假定定第第jj层层共共有有mm根根柱柱子子,第第jj层的总剪力为层的总剪力为反弯点法反弯点法水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算4.4.反弯点的位置反弯点的位置当当梁梁柱柱的的线线刚刚度度比比超超过过33时时,一一般般楼楼层层柱柱端端的的转转角角很很小,反弯点接近中点,可假定它就在中点。
小,反弯点接近中点,可假定它就在中点。
底底层层柱柱由由于于底底端端固固定定而而上上端端有有转转角角(虽虽然然很很小小),反反弯弯点点上上移移,通通常常假假定定反反弯弯点点在在距距底底端端2h/32h/3高高度度处处。
hh为为楼楼层层高度。
高度。
反弯点法反弯点法水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算5.5.反弯点法的计算要点反弯点法的计算要点、多多层层多多跨跨框框架架在在水水平平荷荷载载作作用用下下,当当梁梁柱柱线线刚刚度度之之比比值值iibb/i/icc33时,可采用反弯点法计算杆件内力。
时,可采用反弯点法计算杆件内力。
、计计算算各各柱柱抗抗侧侧刚刚度度,并并由由各各柱柱抗抗侧侧刚刚度度把把该该层层总总剪剪力力分配到每根柱上。
分配到每根柱上。
、根据柱分配到的剪力及反弯点位置,计算柱端弯矩。
、根据结点平衡计算梁端弯矩。
反弯点法反弯点法水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和侧移的近似计算水平荷载作用下内力和
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