用分层法和D值法求解框架在竖向荷载作用下的内力_吴珊瑚
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第一讲绪论和混凝土材料一、填空:1、钢筋和混凝土相结合并能共同工作的三个基本条件是(两者相近的线膨胀系数);(有可靠的粘结力、钢筋在混凝土中有可靠的锚固);(混凝土对钢筋的保护作用)。
2、反映钢筋塑性性能的指标有(伸长率)和(冷弯性能)。
3、不同强度等级的混凝土,其σ–ε曲线不同。
一般混凝土强度等级越高,其极限抗压强度越(高),延性越(差)。
4、混凝土徐变的特性与其作用的初应力大小有关,当初应力σ/ƒc≤0.5时,产生(线性)徐变;当初应力σ/ƒc>0.5时,产生(非线性)徐变。
5、混凝土强度等级是以尺寸这为(150mm×150mm×150mm)的标准试件,在(28)天龄期准试验准试验方法测得的具有( 95% )保证率的抗压强度。
6、二、选择题:1、我国《混凝土结构设计规范》中,混凝土强度等级是按(C)确定的。
A、立方体抗压强度平均值;B、圆柱体抗压强度平均值;C、立方体抗压强度标准值;D、棱柱体抗压强度标准值。
2、对于混凝土的徐变和收缩,论述正确的是(A)。
A、混凝土在不变应力作用下,随时间的延续沿应力作用方向而增长的应变,称为混凝土的徐变;B、混凝土在不变应力作用下,随时间的延续沿应力作用方向而减小的应变,称为混凝土的收缩;C、混凝土在空气中结硬时,由于蒸发而失去水分,其体积缩小,称为混凝土的徐变;D、混凝土的徐变和收缩对钢筋混凝土结构只产生不利影响。
3、混凝土的变形模量是指(D)。
A、应力与塑性应变的比值;B、应力应变曲线切线的斜率dσ/dε;C、应力应变曲线原点切线的斜率;D、应力应变曲线上某一点的应力与总应变的比值。
4、混凝土的弹性系数是指(B)。
A、塑性应变与总应变的比值;B、弹性应变与总应变的比值;C、塑性应变与弹性应变的比值;D、变形模量与切线模量的比值。
5、三、简答题:1、在混凝土立方体强度试验中,尺寸效应是如何影响试件强度的?P62、什么是混凝土的徐变现象?徐变的性质与哪些因素有关?徐变对结构的影响有哪些?P15-16。
框架结构在竖向荷载作用下的内力计算
框架结构在竖向荷载作用下的内力计算可近似地采用分层法.
在进行竖向荷载作用下的内力分析时,可假定:(1)作用在某一层框架梁上的竖向荷载对其他楼层的框架梁的影响不计,而仅在本楼层的框架梁以及与本层框架梁相连的框架柱产生弯矩和剪力.(2)在竖向荷载作用下,不考虑框架的侧移.
计算过程可如下:
(1)分层:分层框架柱子的上下端均假定为固定端支承,
(2)计算各个独立刚架单元:用弯矩分配法或迭代法进行计算各个独立刚架单元.而分层计算所得的各层梁的内力,即为原框架结构中相应层次的梁的内力.
(3)叠加:在求得各独立刚架中的结构内力以后,则可将相邻两个独立刚架中同层同柱号的柱内力叠加,作为原框架结构中柱的内力.
叠加后为原框架的近似弯距图,由于框架柱节点处的弯矩为柱上下两层之和因此叠加后的弯距图,在框架节点处常常不平衡.这是由于分层计算单元与实际结构不符所带来的误差.若欲提高精度,可对节点,特别是边节点不平衡弯矩再作一次分配,予以修正.。
框架柱竖向荷载作用下分层法在工程建设中,框架结构是常见的一种结构形式,其承载能力主要通过竖向的荷载来传递。
为了更好地分析和计算框架结构的承载能力,就需要采用合理的设计方法。
分层法是一种常用的框架结构设计方法,本文将详细介绍框架柱竖向荷载作用下分层法的相关内容。
框架结构是由柱子和梁连接组成的,承载能力主要依赖于柱子的受力特性。
在柱子竖向荷载作用下,分层法是一种常用的计算方法。
根据力学原理,柱子受力的方式可以分为压力和拉力两种情况。
分层法的基本思路是将框架分成若干个水平分层,将荷载沿着结构的垂直方向分层作用,然后分析每一层的受力情况,最终得到整个框架结构的受力状态。
分层法的具体步骤如下:1.确定分层:首先,在进行分析之前需要将框架结构按照楼层进行分层。
每一层的高度可以根据实际情况来确定,一般可以按照楼层高度进行划分。
2.计算荷载:确定了分层之后,就需要计算每一层受到的荷载大小和作用位置。
荷载可以是静态荷载,如自重和楼层荷载,也可以是动态荷载,如地震荷载和风荷载。
根据实际情况,确定每一层的荷载大小和作用位置。
3.计算受力:在确定了荷载之后,就可以根据力学原理和分层的特点,计算每一层的受力情况。
对于柱子来说,根据受力情况将柱子分为压力区和拉力区,然后进行受力计算。
4.总结受力:在计算了每一层的受力情况之后,就可以将所有层的受力情况进行总结。
根据每一层的受力情况和柱子的承载能力,确定整个框架结构的受力状态和承载能力。
分层法的优点是能够较为直观地反映框架结构受力的状态,适用于对框架结构进行初步分析和估算。
然而,分层法也有其局限性,它忽略了框架结构的横向荷载作用和柱子的弯矩效应,只是一种粗略的计算方法。
在实际工程设计中,还需要结合其他分析方法进行综合计算和验证。
综上所述,框架柱竖向荷载作用下的分层法是一种常用的计算方法。
通过将框架结构按照楼层分层,计算每一层的受力情况,然后总结整个框架结构的受力状态,可以初步了解框架结构的承载能力。
框架结构竖向荷载作用下的内力计算框架结构是由梁柱等构件组成的,在受到竖向荷载作用下,会引起构件内力的产生。
了解框架结构竖向荷载作用下的内力计算对于结构的设计和分析非常重要。
下面将详细介绍框架结构竖向荷载作用下的内力计算方法。
首先,通过建立结构模型来描述框架结构。
结构模型中包括构件、节点和连接关系。
构件可以是梁或柱,节点是构件之间的连接点,连接关系表示构件之间的刚性约束。
在竖向荷载作用下,框架结构的内力主要有两种情况:梁内力和柱内力。
1.梁内力计算:在竖向荷载作用下,梁会产生弯矩和剪力。
根据梁的基本理论,可以得出计算弯矩和剪力的公式。
-弯矩计算:弯矩是由竖向荷载作用在梁上引起的。
根据弯矩的定义,弯矩M等于施加在梁上的力乘以力臂。
当梁需要承受重力荷载时,弯矩的计算公式为M=w*l^2/8,其中w为荷载大小,l为梁的跨度。
-剪力计算:剪力是由竖向荷载作用在梁上引起的。
根据剪力的定义,剪力V等于施加在梁上的力。
当梁需要承受重力荷载时,剪力的计算公式为V=w*l/2,其中w为荷载大小,l为梁的跨度。
2.柱内力计算:在竖向荷载作用下,柱会产生压力和拉力。
根据柱的基本理论,可以得出计算压力和拉力的公式。
-压力计算:压力是由竖向荷载作用在柱上引起的。
根据力学平衡原理,压力P等于施加在柱上的荷载之和。
当柱需要承受多个重力荷载时,压力的计算公式为P=∑w,其中w为荷载大小。
-拉力计算:拉力是由竖向荷载作用在柱上引起的。
和压力类似,拉力T等于施加在柱上的荷载之和。
在实际计算过程中,需要考虑梁和柱的截面形状和材料性质,以及节点和连接部位的刚性约束等因素。
同时,还需要考虑结构的整体平衡条件和节点处的力的平衡条件。
在计算过程中,可以使用静力平衡原理和弹性力学理论来进行分析。
通过平衡方程和应变-位移关系等基本原理,可以建立结构方程组,并通过求解方程组得到内力的值。
总结起来,框架结构竖向荷载作用下的内力计算是一个复杂的过程,需要考虑多个因素和使用多种方法。
第六章框架在竖向荷载作用下的内力分析(采用弯矩二次分配法)6.1 计算方法和荷载传递路线1. 计算方法框架结构在竖向荷载作用下的内力计算采用力矩分配法,因为框架结构对称,荷载对称;又属于奇数跨,故在对称轴上梁的截面只有竖向位移(沿对称轴方向)没有转角。
对称截面可取为滑动端。
弯矩二次分配法是一种近似计算方法,即将各节点的不平衡弯矩同时作分配和传递,并以两次分配为限。
(取一榀横向框架)2. 荷载传递路线2700对于边跨板,为7.2 m×4.5m,由于7.2/4.5<3.0 所以按双向板计算对于中跨板,为 4.5m×2. 7m,由于 4.5/2.7 〈3.0 所以按双向板计算6.2 竖向荷载计算5.2.1 A-B(C-D) 轴间框架梁板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。
1. 屋面板传载恒载: 5.0 ×4.5/2 ×(1-2 ×0.312+0.313) ×2=18.85kN/m活载:0.5 ×4.5/2 ×(1-2 ×0.312+0.313) ×2=1.89kN/m2. 楼面板传荷载恒载: 3.99 ×4.5/2 ×(1-2 × 0.31 2+0.31 3) ×2=15.08kN/m活载: 2.0 ×4.5/2 ×(1-2 ×0.312+0.313) ×2=7.56kN/m3. 梁自重: 5.46 kN/mA-B(C-D) 轴间框架梁均布荷载为:屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载=5.46 kN/m+18.85 kN/m=24.31 kN/m 活载=板传荷载=1.89 kN/m楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载=5.46 kN/m+15.08 kN/m=20.54 kN/m 活载=板传荷载=7.56 kN/m5.2.2 B-C 轴间框架梁1. 屋面板传载恒载: 5.0 ×2.4/2 ×5/8 ×2=8.44kN/m活载:0.5 ×2.7/2 ×5/8 ×2=0.84kN/m2. 楼面板传荷载恒载: 3.99 ×2.7/2 ×5/8 ×2=6.73kN/m活载: 2.0 ×2.7/2 ×5/8 ×2=4.22kN/m3. 梁自重: 3.9kN/mB-C 轴间框架梁均布荷载为:屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载=3.9 kN/m+8.44kN/m=12.34kN/m 活载=板传荷载=0.84kN/m楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载=3.9 kN/m+6.73kN/m=10.63kN/m 活载=板传荷载=4.22kN/m6.3 框架计算简图g=24.31KN/m g=12.34KN/m g=24.31KN/m(q=1.89KN/m)2700框架计算简图6.4. 梁固端弯矩梁端弯矩以绕杆端顺时针为正,反之为负。
竖向荷载作用下框架结构采用分层法进行内力计算举例
例,某8层框架,底层层高5.0m ,其余层层高3.2 m ,各层横梁竖向均布荷载为12kN/m ,各层梁柱的相对线刚度如下图所示,用分层法计算此框架在竖向荷载作用下的弯矩。
梁柱相对线刚度图
解:分层法采用力矩分配法计算,具体过程见以下各图,各杆的分配系数写在方框内。
带*号的数值是固端弯矩,各结点均分配两次,次序为先两边结点,后中间结点。
固端弯矩分配时要变号,弯矩传递不变号。
梁端弯矩传递系数为1/2,顶层和中间层各柱远端弯矩等于各柱近梁端弯矩的1/3(即传递系数为1/3),底层各柱远端弯矩等于各柱近梁端弯矩的1/2(即传递系数为1/2)。
最下一行数字为分配后各杆端弯矩。
12
-2
ql M =均载固, Fe M -=集中荷载固, 集中荷载均载梁固端M M M +=
顶层框架力矩分配过程
顶层弯矩图
中间层框架力矩分配过程
中间层弯矩图
底层框架力矩分配过程
底层弯矩图
各层柱端弯矩叠加,不平衡弯矩可再进行一次分配,得到框架弯矩总图(略)。
梁剪力可采用结构力学取脱离体的方法。
某框架顶层受荷图
完成顶层框架力矩分配过程。
计算竖向荷载作用下的框架结构的方法框架结构是一种常见的建筑结构,它由柱子和梁组成。
竖向荷载是作用在结构的垂直方向上的力,包括自重、楼层荷载、雨水荷载、雪荷载等。
为了确保框架结构的安全性和承载能力,需要进行竖向荷载的计算和分析。
在计算竖向荷载作用下的框架结构时,一般采用结构分析的方法,包括静力分析和动力分析。
静力分析是指在结构不考虑振动和位移的情况下进行的力学分析。
它主要采用受力平衡方程来计算结构的内力和变形。
对框架结构来说,可以采用刚度法、位移法和力法等方法进行分析。
1. 刚度法:刚度法是一种常用的静力分析方法。
它基于结构刚度和受力平衡原理,将结构划分为单元,通过计算单元的刚度矩阵和节点位移来求解结构的内力和变形。
刚度法适用于简单框架结构的分析,通过构建刚度方程组,可以求解出结构的内力和位移。
2. 位移法:位移法是一种将结构的位移作为主要未知量的静力分析方法。
它基于受力平衡原理和位移相容条件,将结构划分为单元,在每个单元内根据位移的连续性和力的平衡关系建立方程。
通过求解位移方程组,可以得到结构的内力和位移。
3. 力法:力法是一种以力作为主要未知量的静力分析方法。
它基于受力平衡原理和材料力学性质,通过构建力的平衡方程组和力的变形关系式,求解出结构的内力和位移。
力法适用于结构相对复杂,难以直接建立刚度方程的情况。
动力分析是指考虑结构的振动和变形对受力和稳定性的影响进行分析。
在竖向荷载作用下的框架结构中,垂直地震荷载是最常见且重要的动力荷载。
动力分析一般分为静态分析和动态分析。
1. 静态分析:静态分析是指在地震作用下无需考虑结构的动力响应,主要考虑的是结构的受力和变形。
通过采用静态等效荷载法,将地震荷载转化为与之等效的静态荷载进行分析。
静态分析适用于低层次、简单结构,不涉及结构的动力特性。
2. 动态分析:动态分析是指考虑结构的动力响应,对地震荷载进行全面分析。
动态分析可以细分为线性动力分析和非线性动力分析。
水平荷载作用下框架内力的计算——D值法资料讲解D值法是一种常用于计算框架结构在水平荷载作用下的内力的方法。
下面是对D值法进行详细讲解的资料。
一、D值法的基本概念D值法是一种近似计算框架结构内力的方法,其基本思想是通过估算框架结构在水平荷载作用下的刚度来计算内力。
具体而言,D值法通过假设结构刚度的变化与结构的变形呈线性正比关系,将结构的刚度表示为一个D值,再通过对结构的初始刚度和变形的估计,计算出结构在水平荷载作用下的内力。
二、D值的计算步骤(一)计算结构的初始刚度1.根据结构的几何形状和材料特性,计算出结构在初始状态下的刚度矩阵。
2.对刚度矩阵进行变换,得到初始刚度矩阵。
(二)估算结构的变形1.假设结构受到线性弹性变形的影响。
2.估计结构的位移和转角。
(三)计算D值1.根据估算的位移和转角,计算出结构的变形矩阵。
2.根据初始刚度矩阵和变形矩阵,计算出结构的刚度矩阵。
3.将刚度矩阵转化为D值,即刚度指数。
(四)计算内力1.根据D值和水平荷载的大小,计算出结构的内力。
2.对结构的各个部位进行内力平衡计算,得到各个构件的内力。
三、D值法的优缺点D值法在计算框架结构内力时具有一定的优势和局限性。
(一)优点1.简洁易行:D值法不需要进行繁琐的矩阵计算,计算步骤相对简单。
2.适用范围广:D值法适用于一般的框架结构,包括多层和复杂形状的结构。
3.结果可靠:在合理的假设和估计前提下,D值法可以得到较为准确的内力计算结果。
(二)缺点1.假设过于理想化:D值法假设结构的变形与刚度呈线性正比关系,这在实际情况下不一定成立。
2.忽略非线性效应:D值法无法考虑结构中的非线性效应,如材料的非线性和连接件的滑动、屈曲等。
3.精度受限:由于D值法是一种近似计算方法,其精度相对有限,不适用于对结构内力要求较高的情况。
四、D值法的应用领域D值法在实际工程中被广泛应用,特别是在简化计算和快速评估结构内力的情况下。
1.结构抗震设计:D值法常用于抗震设计中,通过快速计算内力,进行结构的抗震性能评估。
五层三跨框架构造内力计算任务书学院:土木匠程与力学学院教师:戴萍科目:构造力学班级:土木0901 班姓名:许和平学号: U2目录1.计算任务⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .32.计算构造的根本数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..33.水平荷载计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (5)反弯矩法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5反弯矩法弯矩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (8)反弯矩法剪力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9反弯矩法力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (10)D 值法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..11法弯矩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12.D法剪力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (13)D法力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (14)构造力学求解器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (15)构弯矩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..15构剪力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..16构力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..17计算结果比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (17)4.竖直荷载计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 18.分层法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.18.分法弯矩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..20分法剪力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..21分法力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..22构造力学求解器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..23构弯矩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..23构剪力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..24构力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..25计算结果比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (26)一、任务1、计算多层多跨框架构造在荷载作用下的内力,画出内力争。