第5章高层建筑结构设计-近似计算方法(张仲先).ppt

第5章 框架、剪力墙、框架—剪力墙结构的近似计算方法与设计概念 教学提示 介绍房屋结构近似计算方法的基本假定； 讲解框架结构在竖向荷载和水平荷载作用下的近 似计算方法—— 分层法和D值法； 讲解剪力墙结构（整体墙、小开口墙、联肢墙、 独立墙肢以及壁式框架）在水平荷载作用下的内力与侧移计算方法； 讲解框架－剪力墙结构的协同工作计算方法； 讲解相应结构的内力分布特征与设计概念。 5.2 框架结构的近似计算方法 计算假定：忽略杆件的轴向变形 竖向荷载作用下框架无侧移。 杆件为等截面，其轴线为框架计算轴线。 5.2.1竖向荷载下内力计算—分层法 计算步骤： 1 计算梁柱线刚度。 有现浇板的梁：一边有板 I=1.5Ir 两边有板 I=2.0Ir 柱: 除底层外,各柱线刚度乘以0.9 2 统计荷载后，计算梁的固端弯矩。 3 计算梁、柱弯矩分配系数，确定传递系数。除底层柱外，上层各柱的传递系数取1/3；底层柱取1/2。 4 将框架分层。 分层后的柱端假定为固端 5.2.2 水平荷载作用下的计算—D值法 反弯点法 1计算假定：梁柱线 刚度之比为∞。 相应地，有除底层柱外， 各层柱的反弯点位置处 于层高的中点；底层柱 的反弯点位于2/3柱高处。 2 柱的抗侧刚度 ： ijk=12ic/h2 3 柱剪力： 层间剪力是按各柱的抗侧刚度的比值分配给各柱 4 柱端弯矩 : 底层柱 : 其余各层柱： 5 梁端弯矩 : 6 其余内力：梁端剪力，柱轴力 D值法—改进的反弯点法 1 计算假定： (1) 柱AB端节点以及相邻杆件的杆端转角均为θ。 (2) 柱AB以及相邻上下柱的线刚度均为ic ；层间位移为Δ，相应地，柱的弦转角ψ= Δ/hj。 (3) 与柱AB相交梁的线刚度为i1、i2、i3、i4。 2 .柱的D值：由节点A、B的平衡条件和结构力学的转角位移方程，可以推导出： 由此得柱AB的抗侧刚度——D值： 式中： 柱刚度修正系数的计算 3 反弯点高度： 根据理论分析，D值法中反弯点高度比采用下式确定： 式中： y0—标准反弯点高度比，根据水平荷载作用形式，总层数m、该层位置n以及梁柱线刚度比的K值，查表求得 ; y1—上下层梁刚度不同时，柱的反弯点高度比的修正值。 当 ＜ 时，令 根据I和梁、柱的线刚度之比K，查表得 y1, y2—上层层高与本层高度h不同时反弯点高度比的修正值。 y3—下层层高与本层高度h不同时反弯点高度比的修正值。 利用D值法计算在水平荷载作用下框架内力的步骤 (1) 根据表5-1，计算出各柱的梁柱刚度比K，及其相应的抗侧刚度影响系数，则抗侧刚度，按式(5-5)，计算各框架柱的抗侧刚度D值。 (2) 每层各柱剪力按其刚度D分配，当j层的层剪力Vj，柱jk的剪力： (3) 计算柱jk的反弯点高度比y，按上式计算。 (4) 计算柱jk上下端弯矩。 =Vjkyh； =Vjk(1-y)h (5) 任一节点处左右横梁的端弯矩根据上下柱端弯矩的代数和按横梁线刚度进行分配。 5.2.3框架侧移计算 弯曲变形和剪切变形 框架的总变形应由这两部分变形组成。 在近似计算中，只需计算由杆件弯曲引 起的变形，即所谓剪切型变形。 梁柱弯曲变形产生的剪切型侧移 根据柱D值的定义，按下式进行计算层间侧移： 顶点侧移为： 柱轴向变形产生的侧移： 楼层i处的侧移： 楼层i的层间位移： 5.3 剪力墙结构的近似计算方法 抗侧力结构单元和承重单体均由剪力墙（R.C墙）组成的空间结构体系称为剪力墙结构。 5.3.1 剪力墙结构的受力特点及计算方法 结构组成： 竖向：纵、横墙 体系 （竖向分体系） 水平：楼盖 体系（水平分体系） 承受荷载： 竖向：恒载、使用活载、竖向地震 作用 水平：水平地震作用、风荷载 一、竖向荷载作用下的内力