如何设计框架 基础框架结构房屋的结构组成
框架结构是多层建筑物最经常使用的结构形式之一,该结构以其传力明确而简捷的特点,被结构工程师所青睐 。框架结构的构件受力形式以受弯为主,杆件可以采用各种延性材料,形成钢框架、钢筋混凝土框架、劲性混凝土框架、木框架等多种框架形式 。不论哪一种,其宏观受力状况是相同的 。在这里,以钢筋混凝土框架为例,阐述框架结构的各种特点 。
框架结构房屋的结构组成
框架结构的组成包括梁、板、柱、以及基础 。
梁与柱的节点为刚节点,个别情况下做成半铰节点 。柱的基础多为刚性节点基础,有时做成铰节点 。框架结构属于超静定结构,在力学计算中,通常称之为刚架 。
文章插图
文章插图
文章插图
文章插图
从内力图可以看出,框架结构的梁、柱是共同协调受力的,除了等跨结构的中柱在垂直荷载作用下,可以不承担弯矩以外,其他各种情况下,柱子均要受弯 。这对于顶层柱来讲,由于轴向作用的荷载较小,而弯矩作用表现得就更加明显 。
框架结构的计算方法简述
在实际的工程设计中,框架结构的内力基本上采用计算机进行精确分析完成 。但手工算法也时有采用,主要是对于简单的框架进行初步分析,了解手工算法,对于掌握框架结构的力学概念与结构构造,是十分重要的 。
1.竖向荷载作用下的近似计算——分层计算法 。
由精确分析法与弯矩图可知,在竖向荷载作用下,多层多跨框架侧移较小,各层荷载对其他层杆件的内力影响也较小,因此可以在计算中进行简化 。分层计算法的基本假定为:在竖向荷载作用下,可以忽略框架的侧向位移,忽略本层梁上的竖向荷载对于其他各层梁的内力的影响 。此时,多层框架可以按单层框架进行求解,在误差允许的范围内,大大简化了计算过程 。
2.水平荷载作用下的近似计算——反弯点法 。
框架结构所受的水平荷载(地震力、风力)可简化成节点上的水平集中力 。在集中力作用下,框架梁、柱弯矩图均为直线,且杆件都有一个反弯点——弯矩为0的点 。如果能求出反弯点的位置和反弯点处的剪力,则框架梁、柱的内力图即可求出 。
当框架横梁线刚度与柱的线刚度之比大于3时,框架上部各层节点实测转角很小,可在计算中进行简化与忽略 。在计算中基本假定为:在确定各柱间的剪力分配时,认为框架横梁的线刚度与柱的线刚度之比为无穷大,则上下柱端只有侧移而无转角,且同一层柱中各端的侧移相等;在确定各柱反弯点的位置时,认为除底层外,各层柱的上下端转角相等 。这样,饭碗点的位置就确定在了柱的中部,采用剪力分配法,就可以求得框架结构的内力图 。(剪力分配法见排架一节)
3.水平荷载作用下的改进反弯点法——D值法 。
改进的反弯点法是在分析多层框架受力和变形特点的基础上,提出修正柱的抗侧移刚度和调整反弯点高度的方法 。修正后柱的抗侧移刚度以D来表示,称为D值法 。
它的两项改进为:其一,增加了柱的侧移刚度修正系数,反映了由于节点转动降低柱抵抗侧移的能力,可以根据梁柱线刚度比值计算柱侧移刚度;其二,调整反弯点高度,经分析发现,拄的反弯点高度与该柱上下两端转角大小有关,因此柱的反弯点并不一定处于柱的中心高度 。
根据D值法,可以更准确的分析出框架结构在侧向力作用下的变形与受力 。
框架的设计概念原则
【如何设计框架 基础框架结构房屋的结构组成】框架结构属于高次超静定结构,计算复杂,虽然可以依靠计算机进行精确分析,但必须建立在概念设计的基础之上 。对于框架结构设计,其概念原则有以下几点:
强柱弱梁、强节弱杆、强剪弱弯、强压弱拉
这是从破坏的延性与相对脆性的角度以及重要程度两方面来考虑的结果 。
强柱弱梁——在结构的破坏过程中,柱的破坏会导致整体或局部结构的坍塌,因此要将柱设计得更加稳固;而相对的梁,由于其失效一般不会导致整体结构的问题,因此相对次要 。另外,由于柱的破坏可能出现相对脆性的状况,而梁的破坏一般均为延性,因此对于柱的设计,要选择更高的可靠度 。
强节弱杆——节点与杆件的设计关系 。这一方面在于节点是杆件的联系,节点破坏要比杆件的破坏严重得多;另一方面也在于在现代的设计计算理论中,杆件设计已经较为成熟,而节点设计尚没有完善的理论 。
强剪弱弯——与受弯的破坏过程相比,杆件受剪破坏过程体现出相对的脆性,而且受剪计算的计算公式也体现出更多的经验性而非理论性,防止受剪破坏是防止结构整体破坏的重点之一 。
强压弱拉——使结构出现更多的受拉特征破坏,是设计的关键之一 。钢筋混凝土结构的受压破坏是混凝土的破坏,属于脆性;而受拉破坏是钢筋的屈服破坏,为延性 。因此设计者更希望将结构设计成以受拉破坏为特征的体系 。
避免使用与框架成整体的小面积刚性墙体
与框架成整体的小面积刚性墙体的刚度要远大于柱的刚度,会承担更多的侧向作用,因此,刚性墙体会改变框架结构的受力体系,改变结构的传力过程,使框架结构出现超出设计的破坏,这是很危险的 。
柱宜采用正方形对称配筋,双向受弯设计,纵向梁不一定为联系梁
这是因为在抗震地区,地震作用的方向是随机的,正方形属于双向对称截面,采用双向对称受弯设计,更有利于抗震 。由于多向随机的水平作用,各个方向均应设置框架梁 。
另外,还要保证框架梁、柱刚性中心线应在一个平面内,避免偏心;避免用梁承担其他框架梁,同层梁的标高尽量一至,避免较大的高差;同时,框架柱的轴压比应控制在一定范围内 。
推荐阅读
- 如何写运营总结 分享自己在学习中的一些心得体会
- 如何提升短信营销roi 分享了关于短信营销的相关教训和经验方法
- 如何折滑翔机
- 孩子记不住字怎么办 孩子记不住字该如何引导
- 如何开月嫂中介
- 皮质小白鞋脏了如何清理干净
- 如何删除手机分身
- vivo如何解除访问限制
- ps如何使用颜色查找功能
- 如何用手机给孩子检查寒假作业