合并后平面排架柱的惯性矩应按合并考虑。图中排架柱的高度由基础顶面算至柱顶,其中,Hu表示上柱高度,Hl表示下柱高度。排架柱的计算轴线均取上、下柱截面的形心线。当柱为变截面柱时,排架柱的计算轴线呈折线形,如图3-33b所示。......
2023-08-30
1.计算单元
在基本假定条件下,复杂的结构计算大为简化。以图4-6所示结构为例,结构由7片横向平面框架和3片纵向平面框架通过刚性楼板连接在一起。就承受竖向荷载而言,当横向(纵向)框架承重,且在截取横向(纵向)框架计算时,全部竖向荷载由横向(纵向)框架承担,不考虑纵向(横向)框架的作用。当纵、横向框架混合承重时,应根据结构的不同特点进行分析,并对竖向荷载按楼盖的实际支承情况进行传递,这时竖向荷载通常由纵、横向框架共用承担。
图4-6 框架计算单元及计算模型
在某一方向的水平荷载作用下,整个框架结构体系可视力若干个平面框架,共同抵抗与平面框架平行方向的水平荷载,与该方向正交的结构不参与受力。当计算风荷载时,每榀平面框架所抵抗的水平荷载,可取计算单元范围内的风荷载;当计算水平地震作用时,则按各平面框架的侧向刚度比例分配楼层水平地震力。
2.构件截面抗弯刚度计算
计算框架梁截面惯性矩I时应考虑楼板的影响,在梁端节点附近由于负弯矩作用,楼板受拉,影响较小;在梁跨中由于正弯矩作用,楼板处于梁的受压区形成T形截面,对梁截面抗弯刚度影响较大。在设计计算中,一般仍假定梁截面惯性矩I沿轴线不变,对现浇楼盖,当框架梁两侧均有楼板时取I=2I0,当框架梁一侧有楼板时取I=1.5I0;对装配整体式楼盖,当框架梁两侧均有楼板时取I=1.5I0,当框架梁一侧有楼板时取I=1.2I0;I0为不考虑楼板影响时的梁截面惯性矩。
3.计算简图
将复杂的空间框架结构简化为平面框架之后,应进一步将简化的平面框架转化为力学模型。如图4-6a所示,在该力学模型上作用荷载,就成为框架结构的计算简图。
计算简图的形状、尺寸以梁柱轴线为基准,如图4-7所示,在框架结构的计算简图中,梁、柱构件用其轴线表示;梁与柱之间的连接用节点表示;梁或柱的长度用节点间的距离表示。框架梁的跨度为框架柱轴线之间的距离;框架柱的高度为各横梁形心轴线间的距离,当各层梁截面尺寸相同时,除底层外,柱的计算高度即为各层层高。对于梁、柱、板均为现浇的情况,梁截面的形心线可近似取在板底。对于底层柱的下部嵌固端,一般取至基础顶面;当设有整体刚度很大的地下室,且地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍时,柱嵌固端可取至地下室结构的顶板处。对斜梁或折线形横梁,当倾斜度不超过1/8时,在计算简图中可取为水平轴线。
图4-7 框架结构计算简图
在实际工程中,框架柱的截面尺寸通常沿房屋高度变化。当上、下层柱截面尺寸不同时,柱形心轴一般也不重合,为便于计算,一般采取近似方法,即将顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线,如图4-8所示。但是必须注意,在框架结构的内力和变形分析中,各层梁的跨度及线刚度仍应按实际长度取值;另外,尚应考虑上、下层柱轴线不重合,由上层柱传来的轴力将在变截面处产生力矩(见图4-8b),此力矩应视为外荷载,与其他竖向荷载一起进行框架内力分析。
图4-8 变截面柱框架结构的计算简图
刚性节点对于模拟现浇钢筋混凝土框架的梁、柱节点最为合适。对于装配整体式框架,如果节点处钢筋处理为焊接或搭接且在现场将节点浇筑为整体,也可将其按刚节点处理,但显然其刚性弱于现浇混凝土框架,实际弯矩比计算值在支座处减小而跨中增大,截面设计时应予以调整。
对于装配式框架,一般是在构件的适当部位预埋钢板,安装就位后焊接。由于钢板在其自身平面外的刚度很小,这种节点可有效地传递竖向力和水平力,传递弯矩的能力有限。通常视具体构造情况,将这种节点模拟为铰接或半铰接。
框架柱与基础的连接亦有刚接和铰接两种。当框架柱与基础现浇为整体,且基础具有足够的转动约束作用时,柱与基础的连接应视为刚接,相应的支座为固定支座。对于装配式框架,如果柱插入基础杯口有一定的深度,并用细石混凝土与基础浇捣成整体,则柱与基础的连接可视为刚接;如用沥青麻丝填实,则预制柱与基础的连接可视为铰接。
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2023-08-30
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