2013結(jié)構(gòu)工程師考試基礎(chǔ)考試：靜力計(jì)算方案

靜力計(jì)算方案

在混合結(jié)構(gòu)房屋中，縱墻、橫墻(包括山墻)、屋蓋、樓蓋和基礎(chǔ)等組成一空間受力體系，共同承受作用在房屋上的各種垂直荷載和水平荷載，不僅直接承受荷載的構(gòu)件抵抗荷載的作用，而且與其相連接的其他構(gòu)件都不同程度地參加工作，抵抗所分擔(dān)的荷載?；旌辖Y(jié)構(gòu)房屋是以采用屬于哪一種靜力計(jì)算方案來區(qū)分空間作用的大小的。而屋蓋或樓蓋水平剛度的大小，以及橫墻的間距又是確定靜力計(jì)算方案的兩個(gè)主要因素。靜力計(jì)算方案有下列三種：

1.彈性方案

當(dāng)房屋橫墻間距較大，甚至無橫墻(山墻)時(shí)，屋蓋的水平剛度相對(duì)較好，一般視屋面粱(屋架)為無軸向變形的剛桿(EI=∞)，因而在水平荷載作用下，房屋的水平位移較大。一兩端無山墻的單層房屋，外縱墻承重，假定作用于房屋上的水平荷載是均勻分布的，外縱墻窗洞也是有規(guī)律均勻布置的，則在水平荷載作用下，房屋沿縱向的水平位移處處相等。確定墻柱計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，必須考慮水平位移對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，這種房屋屬于彈性方案房屋。其靜力計(jì)算可按屋架(大梁)與墻(柱)為鉸接，下端固定于基礎(chǔ)，不考慮空間工作的平面排架或框架來計(jì)算。多層混合結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)避免設(shè)計(jì)成彈性方案的房屋。

2.剛性方案

(1)計(jì)算簡(jiǎn)圖

當(dāng)房屋的橫墻間距較時(shí)，屋蓋或樓蓋的水平剛度較大時(shí)，則房屋的空間剛度也較大。因而在水平荷載作用下，房屋的水平位移很小，可假定為零。在確定墻柱的計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，可以忽略房屋的水平位移。對(duì)于剛性方案的單層房屋，在豎向和水平荷載作用下，墻、柱的上端可視為不動(dòng)鉸支承，支承于屋蓋，下端可視為嵌固于基礎(chǔ)的豎向構(gòu)件。對(duì)于剛性方案的多層房屋，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在豎向荷載作用下，屋蓋和樓蓋均可視作墻柱的不動(dòng)鉸支承，每層墻柱內(nèi)力可按兩端為不動(dòng)鉸支承的豎向構(gòu)件計(jì)算。墻、柱在每層高度范圍內(nèi)，可近似地視作兩端為鉸支承的豎向構(gòu)件;在水平荷載作用下，墻、柱可視作豎向的連續(xù)梁來計(jì)算。

(2)Nu、Nl、G的作用點(diǎn)位置

當(dāng)作用在某一層縱墻上的豎向荷載有Nu、Nl、G時(shí)。這里Nu為上面各層屋蓋、樓蓋傳來的恒荷載、活荷載及墻體自重(包括內(nèi)外粉刷及門窗自重)，作用在上一樓層墻體截面重心處。Nl為本層樓蓋傳來的豎向荷載，應(yīng)考慮對(duì)墻體的實(shí)際偏心影響，當(dāng)梁支承于墻上時(shí)，梁端支承壓力Nl到墻內(nèi)邊的距離，對(duì)屋蓋梁和樓蓋梁應(yīng)取0.4ao，ao按式(16-3―15)計(jì)算。G為本層墻體自重(包括內(nèi)外粉刷及門窗自重)，作用在本層墻體重心處。

(3)大跨度梁固端彎矩的分配

實(shí)際上，墻在每層的兩端并非理想的鉸支承，所以對(duì)于梁跨度大于9m的以墻體承重 的多層房屋，應(yīng)考慮梁端約束彎矩對(duì)墻體受力的影響，除按上述方法計(jì)算墻體承載力外， 宜再按梁兩端固結(jié)計(jì)算梁端彎矩，再將其乘以修正系數(shù)γ后，按墻體線性剛度分到上層 墻底部和下層墻頂部，修正系數(shù)γ可按下式計(jì)算：

式中 a――梁端實(shí)際支承長(zhǎng)度;

h____支承墻體的墻厚，當(dāng)上下墻厚不同時(shí)取下部墻厚，當(dāng)有壁柱時(shí)取hT。

(4)風(fēng)荷載的計(jì)算

當(dāng)剛性方案多層房屋的外墻符合下列要求時(shí)，驗(yàn)算表明，由風(fēng)荷載引起的應(yīng)力僅占豎 向荷載引起的5%以下，故而靜力計(jì)算可不考慮風(fēng)荷載的影響：

1) 洞口水平截面面積不超過全截面面積的2/3;

2)層高和總高不超過表16-4-1的規(guī)定;

注：對(duì)于多層砌塊房屋190m厚的外墻，當(dāng)層高不大于2.8m，總高不大于19.6m，基本風(fēng)壓不大于0.7kN/m2時(shí)可不考慮風(fēng)荷載的影響。

3)屋面自重不小于0.8kN/m2。

當(dāng)必須考慮風(fēng)荷載時(shí)，風(fēng)荷載引起的彎矩M，可按下式計(jì)算：

式中 w――沿樓層高均布風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值(kN/m);

Hi---------層高 (m)

介于彈性方案和剛性方案之間的房屋，稱為剛彈性方案房屋。這種房屋的屋蓋和樓蓋具有一定的水平剛度，橫墻間距不太大，能起一定的空間作用，水平位移比彈性方案要小，但又不能忽略。剛彈性方案單層房屋的靜力計(jì)算介于剛性方案和彈性方案之間，可應(yīng)用空間性能影響系數(shù)按考慮空間工作的排架來計(jì)算。

空間性能影響系數(shù)

剛彈性方案房屋在水平荷載作用下，由于房屋的空間工作性能，一部分荷載由屋蓋結(jié) 構(gòu)傳給橫墻，另一部分則仍由平面排架承受，故柱頂?shù)膶?shí)際水平位移比不考慮空間工作的 彈性方案水平位移小。規(guī)范采用空間性能影響系數(shù)η來確定分配給排架承受的水平荷載，η可表達(dá)為

這里

是剛彈性方案房屋柱頂?shù)乃轿灰疲?/P>

為彈性方案房屋柱頂?shù)乃晃灰?。以房屋?shí)測(cè)的

及

算出η值，再經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計(jì)整理，根據(jù)橫墻間距s及屋蓋或樓蓋類別，《規(guī)范》給出了一系列η值.

靜力計(jì)算

在水平荷載(風(fēng)荷載)作用下，剛彈性方案房屋墻、柱內(nèi)力分析可按如下兩步進(jìn)行，然后將兩步結(jié)果疊加，即得最后內(nèi)力：

1)在平面計(jì)算簡(jiǎn)圖中，各層橫梁與柱連接處加水平鉸支桿，計(jì)算其在水平荷載(風(fēng)荷載)作用下無側(cè)移時(shí)的內(nèi)力與各支桿反力只。

2)考慮房屋的空間作用，將各支桿反力及Ri乘以相應(yīng)空間性能影響系數(shù)ηi，并反向施加于節(jié)點(diǎn)上，計(jì)算其內(nèi)力。

2013年結(jié)構(gòu)工程師考試須知

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