题目
1.简述用 D 值法计算水平荷载作用下多层框架内力的主要步骤。
1.简述用 D 值法计算水平荷载作用下多层框架内力的主要步骤。
题目解答
答案
答:( 1)计算框架梁, 柱的截面尺寸、 惯性矩和线刚度; ( 2)计算框架柱的修正侧向刚度 D 值、计算反弯点位置;(3)求各柱剪力及柱端弯矩; ( 4)求各梁梁端弯矩及剪力; ( 5)求各柱轴力; (6)绘制框架内力图
解析
D值法是分析多层框架在水平荷载作用下内力的主要方法,其核心在于修正侧向刚度和反弯点位置的确定。解题时需注意:
- 刚度参数计算:需先确定梁、柱的截面尺寸和线刚度;
- 修正刚度与反弯点:通过修正系数调整柱的侧向刚度,并确定反弯点位置;
- 内力传递路径:剪力→柱端弯矩→梁端弯矩→轴力,最终形成完整的内力图。
1. 计算梁、柱截面参数
- 截面尺寸:根据设计确定梁、柱的截面宽度和高度;
- 惯性矩:计算梁、柱的截面惯性矩 $I$;
- 线刚度:计算梁、柱的线刚度 $i = \frac{EI}{L}$,其中 $E$ 为弹性模量,$L$ 为构件长度。
2. 修正侧向刚度与反弯点
- 修正系数:根据框架层数、节点变形等因素确定修正系数 $\alpha$;
- 侧向刚度:计算柱的修正侧向刚度 $D = \alpha \cdot \frac{EI}{h^2}$,其中 $h$ 为柱高;
- 反弯点位置:确定柱的反弯点高度比 $y$,一般取 $y = 0.5 + 0.5 \cdot \frac{\text{下层线刚度}}{\text{上层线刚度}}$。
3. 分配柱剪力
- 总剪力计算:由水平荷载作用下框架总侧移确定总剪力 $V$;
- 剪力分配:按各柱修正侧向刚度比例分配剪力 $V_i = \frac{D_i}{\sum D_j} \cdot V$。
4. 计算柱端弯矩
- 柱顶弯矩:$M_{\text{顶}} = V_i \cdot y \cdot h$;
- 柱底弯矩:$M_{\text{底}} = V_i \cdot (1 - y) \cdot h$。
5. 计算梁端弯矩与剪力
- 弯矩传递:柱端弯矩传递到梁端,需考虑梁的线刚度分配;
- 剪力计算:由梁的弯矩差确定剪力 $Q = \frac{M_{\text{左}} + M_{\text{右}}}{L}$。
6. 计算柱轴力
- 逐层计算:从上至下逐层累加竖向荷载和弯矩产生的轴力 $N = \sum V_i + \text{自重荷载}$。
7. 绘制内力图
- 整理结果:将各构件的弯矩、剪力、轴力绘制为框架内力图。