框架结构内力计算分层法例题

框架结构内力计算分层法例题讲解

框架结构是建筑工程中常见的一种结构形式，在工程设计过程中需要进行内力计算以确定杆件尺寸和材料选择等参数。其计算方式可以采用分层法进行。

分层法计算步骤

步骤一：按照建筑设计图纸和设计说明，确定结构各构件的截面形状、数量和材料规格等参数。

步骤二：将整个框架结构按照层数进行划分，并将每一层框架结构看作一个整体，单独计算其内力。

步骤三：将每一层框架结构进行分解，按照杆件的截面划分出各个剖面，将每个剖面看作一个独立的构件，单独计算其内力。

步骤四：对于每个杆件，计算其弯矩、剪力和轴力等内力，以及必要的弯曲和屈服验算。

内力计算例题

以一个三层框架结构为例进行讲解，其结构体系如图所示：

步骤一：结构参数确定

第一层：横截面为400*600mm的混凝土板和450*600mm的混凝土柱。

第二层：横截面为400*600mm的混凝土板和450*600mm的混凝土柱。

第三层：横截面为350*500mm的混凝土板和350*500mm的混凝土柱。

步骤二：按层进行计算

第一层框架结构内力计算如下：

计算得到第一层框架结构的内力为：

第二层框架结构内力计算如下：

计算得到第二层框架结构的内力为：

第三层框架结构内力计算如下：

计算得到第三层框架结构的内力为：

步骤四：验算

对于每个杆件，进行必要的弯曲和屈服验算，保证其不发生破坏或塑性变形。此处不再赘述具体计算方法，仅提供一个问题：

杆件型材选择问题

钢材和混凝土等材料在不同弯曲延性等方面有一定的差别，所在在框架结构中如何选择材料型材？

一种思路是将整个框架结构按最劣承载力的构件进行分类，然后在该构件上根据需要设计具有足够强度和延性的材质和型号。

例如，在上述例题中，可以发现第一层和第二层的柱子和梁上同时承受大的轴力和弯矩，所以它们应该选择具有良好弯曲和屈服延性的钢材类型。而第三层框架结构的内力相对较小，可以选择混凝土作为材质。

框架结构稳定性问题

在框架结构设计和计算过程中，还需要考虑结构的稳定性问题。具体来说，就是防止结构过度侧向变形和倾覆等不安全情况的发生。

结构稳定性的计算需要根据实际建筑，具体情况具体分析。常用方法包括受稳定性控制的杆件的侧向位移等计算。

除此之外，在实际施工和使用过程中，还需要进行结构的定期检查，寻找并修复可能存在的结构性漏洞和安全隐患。