框架结构设计 水平荷载下修正反弯点法及门架法ppt课件.ppt
2022/11/22,1,D值法概述 在反弯点法中，计算柱的剪力时假定框架梁的线刚度为无穷大，柱的抗侧移刚度仅与柱本身性质有关；确定反弯点位置时则认为柱的反弯点是固定的，与梁、柱的线刚度和层高等因素无关。,框架结构设计,2022/11/22,2,D值法概述 当框架结构的层数较多时，柱的截面尺寸增大，梁柱线刚度比也常常小于3，此时用反弯点法计算将产生较大的误差，为此提出了修正柱的抗侧移刚度和调整柱反弯点高度的改进反弯点法，即D值法，该方法精度更高，适用范围更广。,框架结构设计,2022/11/22,3,框架结构设计,柱抗侧移刚度修正系数（节点转动影响系数），一般小于1。,不考虑节点转动的柱抗侧移刚度。,修正后的抗侧移刚度,2022/11/22,4,D值法修正后的抗侧移刚度 修正后的抗侧移刚度与柱的线刚度，层高以及梁柱的线刚度之比均有关。当 K 趋于无穷时，修正系数趋于1，表明梁的线刚度越大，对节点的约束能力越强，节点转动则越小，抗侧刚度则越大。,框架结构设计,2022/11/22,5,D值法修正后的抗侧移刚度 上述公式适用于一般层框架柱，底层柱（包括与基础刚接和铰接）的修正系数有所不同。为了便于应用，下面给出各种情况下的修正系数。,框架结构设计,2022/11/22,6,框架结构设计,一般层柱,底层柱下端固支,底层柱下端铰支,对左（右）边柱，只需将柱的左（右）侧梁的线刚度设为0即可。,2022/11/22,7,D值法柱的剪力 得到修正后的抗侧移刚度后，相应柱的剪力值为,框架结构设计,2022/11/22,8,柱高不等及有夹层的柱,不等高柱,夹层柱,2022/11/22,9,D值法反弯点高度 D值法中，框架柱的反弯点位置是变化的，柱的反弯点高度（反弯点到柱下端的高度记为yh.,框架结构设计,yh,M图,A,B,h,2022/11/22,10,D值法反弯点高度 本质上，柱的反弯点高度与其上、下端的约束条件有关。当上下端转角相同时，反弯点在柱高的中点；当转角不同时，反弯点将向转角较大的一端移动，即向约束弱方向移动；当一端为铰接时，反弯点与铰接点重合。,框架结构设计,2022/11/22,11,D值法反弯点高度 D值法中，柱反弯点的高度按上式确定：,框架结构设计,y0: 标准反弯点高度比，在各层等高、各跨相等以及各层梁、柱线刚度不变的情况下求得；y1: 上、下层梁刚度变化的修正值；y2, y3: 分别为上、下层层高变化的修正值；,2022/11/22,12,D值法反弯点高度 标准反弯点高度比 y0 可根据框架的总层数 n、柱所在层 j 和梁柱线刚度比 K 以及荷载形式查表得到。对风荷载作用下的框架结构，荷载形式按均布水平荷载查表。,框架结构设计,2022/11/22,13,D值法反弯点高度 y1 根据上下横梁线刚度比1(i1+i2)/(i3+i4)和梁柱线刚度比 K 查表得到。当上横梁线刚度小于下横梁线刚度时，y1 取正值；当上横梁线刚度大于下横梁线刚度时， 按1(i3+i4)/(i1+i2) 但 y1 取负值；对于底层柱，取 y1 = 0，即不修正。,框架结构设计,2022/11/22,14,D值法反弯点高度 y2 根据上层层高与本层层高之比 2 和梁、柱线刚度比 K 查表得到。当21时， 上层对本层的约束减小， y2 取正值，反弯点向上移动；当21时，上层对本层的约束增大，y2 取负值，反弯点向下移动；对于顶层柱，y2 = 0。,框架结构设计,2022/11/22,15,D值法反弯点高度 y3 根据下层层高与本层层高之比 3 和梁、柱线刚度比 K 查表得到。当31时， 下层对本层的约束减小， y3 取负值，反弯点向下移动；当31时，下层对本层的约束增大，y3 取正值，反弯点向上移动；对于底层柱，y3 = 0。,框架结构设计,2022/11/22,16,D值法柱端弯矩,框架结构设计,2022/11/22,17,D值法其余内力 其余内力（梁端弯矩、梁剪力和柱轴力）计算过程与反弯点法相同，此处不再赘述。,框架结构设计,2022/11/22,18,D值法适用范围 D值法除了能解决反弯点法适用的问题之外，同样适用于 ib/ic 3 的情况以及高层结构，特别适合求解考虑抗震要求、有强柱弱梁的问题。,框架结构设计,2022/11/22,19,D值法计算例题,框架结构设计,4200,4800,4200,4200,16kN,32kN,右图括号中为梁、柱线刚度的相对值,2022/11/22,20,框架结构设计,计算D值（相对值）,DG柱,2022/11/22,21,框架结构设计,计算D值（相对值）,EH柱,2022/11/22,22,框架结构设计,计算D值（相对值）,FI柱,2022/11/22,23,框架结构设计,计算D值（相对值）,AD柱,2022/11/22,24,框架结构设计,计算D值（相对值）,BE柱,2022/11/22,25,框架结构设计,计算D值（相对值）,CF柱,2022/11/22,26,框架结构设计,修正反弯点高度,DG柱,(1.5),(1.5),(0.347),A,B,C,D,E,F,G,I,H,(0.347),(0.587),(1.8),(1.8),(0.488),(0.366),(0.366),2022/11/22,27,框架结构设计,修正反弯点高度,EH柱,(1.5),(1.5),(0.347),A,B,C,D,E,F,G,I,H,(0.347),(0.587),(1.8),(1.8),(0.488),(0.366),(0.366),2022/11/22,28,框架结构设计,修正反弯点高度,FI柱,(1.5),(1.5),A,B,C,D,E,F,G,I,H,(1.8),(1.8),2022/11/22,29,框架结构设计,修正反弯点高度,AD柱,(1.5),(1.5),A,B,C,D,E,F,G,I,H,(1.8),(1.8),2022/11/22,30,框架结构设计,修正反弯点高度,BE柱,(1.5),(1.5),A,B,C,D,E,F,G,I,H,(1.8),(1.8),2022/11/22,31,框架结构设计,修正反弯点高度,CF柱,(1.5),(1.5),A,B,C,D,E,F,G,I,H,(1.8),(1.8),2022/11/22,32,框架结构设计,其余过程与反弯点法类似，不再赘述。,2022/11/22,33,门架法,门架法是国际上通用的计算框架在水平荷载作用下内力的近似方法。这种方法类似于反弯点法，先要假定反弯点的位置，但是比反弯点法简单。它不需要预先已知梁和柱截面尺寸的情况下便可以计算出框架的内力。这种方法适合25层以内、高宽比不大于4的框架结构计算，特别适合于中等柔度的框架结构和高层框架结构计算。,框架结构设计,2022/11/22,34,门架法基本假定梁、柱的反弯点位于它们的中点处；柱中点处的水平剪力按各柱支承框架梁的长度与框架总宽度之比进行分配。,框架结构设计,2022/11/22,35,框架结构设计,1,2,i,m,V,V1,V2,Vi,Vm,li,li-1,l,2022/11/22,36,画出框架的单线条图，并在各层柱的中点处标出该层由水平荷载产生的总剪力。求顶层各柱剪力。沿顶层各柱反弯点处取脱离体，将顶部上半层取出，将顶层的总剪力按柱支承框架梁的长度与框架总宽度之比分配给顶层各柱，并将各柱的剪力值标注在图上。计算顶层各柱弯矩。柱端弯矩等于柱中点处剪力乘上该层层高的一半。,门架法计算步骤,2022/11/22,37,计算顶层梁端弯矩。从左至右依次沿反弯点处对每一个节点取脱离体，由节点处弯矩平衡条件可求梁端弯矩。求框架梁剪力。横梁各反弯点处的剪力等于梁端弯矩除以该段梁的长度，梁端剪力可对梁取脱离体由静力平衡条件计算。 求其他各层梁、柱的内力。从顶上第二层至下面各层，依次将每一层取出，重复上述的步骤，可以将每一层梁、柱的内力求得。,
