5 4 3 2 1 22.0 17.8 13.6 9.4 5.2 6065.8 6639.1 6639.1 6639.1 7008.7 133447.6 118175.98 90291.76 60407.54 36445.24 0.303 0.268 0.205 0.142 0.083 378.966 335.191 256.396 177.601 103.809 378.966 714.157 970.553 1148.154 1251.963 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图。
?5+Δ??4?3?2?1?1?2?3?4?5
例图5 层间剪力分布 例图6:水平地震分布
3.多遇水平地震作用下的位移验算
水平地震作用下框架结构的层间位移??u?i和顶点位移ui分别按下列公式计算:
??u?i?Vi/?Dij
ui????u?k
各层的层间弹性位移角?e???u?i/hi,根据《建筑抗震规范》,层间弹性位移角限值【?e】
<1/300。
由例表8可见,最大层间弹性位移角发生在第二层,1/581<1/300,满足规范要求。
例表8 横向水平地震作用下的位移验算
层次 5 4 3 2 1 VikN ?DN/mm i?uimm uimm himm ?e???ui?/himm1/1722 1/918 1/675 1/571 1/726 378.966 714.157 970.553 1148.154 1251.963 156054.6 156054.6 156054.6 156054.6 174832.8 2.438 4.576 6.219 7.357 7.161 27.751 25.313 20.737 14.518 7.161 4200 4200 4200 4200 5200 4.水平地震作用下框架内力计算
(1)框架柱端剪力及弯矩分别按下式计算:
Vij?DijVi/?Dij
bMij?Vijyh
uMij?Vij?1?y?h y?y0?y1?y2?y3
注:1)y0框架柱的标准反弯点高度比。
2)y1为上下层梁的线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 3)y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 4)y框架柱的反弯点高度比。
5)底层柱需要考虑修正值y2,二层、顶层柱需要考虑修正值y3,其他柱无修正。 下面以④轴线横向框架内力的计算为例: 以第五层边柱计算为例 Di1?4309.007,k?0.427
Vi1?4309.007?378.966/156054.6?10.464kN
查表:y?y0?0.2635,y1?y2?y3?0 Mib1?10.464?0.2635?4.2?11.581kN
Miu1?10.464??1?0.2635??4.2?32.368kN 二层修正值:y1?0,y3??0.0095。 一层修正值: y1?y2?0。
例表9 各层柱端弯矩及剪力计算(边柱)
层次 5 4 3 2 1 VikN 378.966 714.157 970.553 1148.154 1251.963 ?DN/mm iDiN/mm 4309.007 4309.007 4309.007 4309.007 5250.661 VikN 10.464 19.719 26.799 31.703 37.600 k ym Mib1kN.m Min1kN.m32.368 52.715 61.906 62.981 41.744 156054.6 156054.6 156054.6 156054.6 174832.8 0.427 0.427 0.427 0.427 0.528 0.2635 0.3635 0.45 0.527 0.7865 11.581 30.105 50.650 70.171 153.78 注:柱高一层为5.2m,二至五层4.2m。
例表10 各层柱端弯矩及剪力计算(中柱)
层次 5 4 3 2 1 VikN 378.966 714.157 970.553 1148.154 1251.963 ?DN/mm iDiN/mm 7320.415 7320.415 7320.415 7320.415 9765.972 VikN 17.78 33.50 45.53 53.86 69.93 k ym Mib1kN.m26.132 56.282 86.048 103.94 236.37 Min1kN.m48.531 84.423 105.17 122.265 127.278 156054.6 156054.6 156054.6 156054.6 174832.8 0.853 0.853 0.853 0.853 1.056 0.35 0.40 0.45 0.4595 0.65 (2)梁端M、V及柱N分别按下式计算
llMb?ib?Mib?j,j+Min,j?/?ibl?ibr? Mbr?ibr?Mib?j,j+Min,j?/?ibl?ibr?
rlrVb??Min,j?Mb?/l Ni???Vb?Vb?
以第五层为例:
lur边梁:Mb?M5?32.368kN.m Mb?48.531?1?24.266kN.m 2l中梁:Mb?48.531?1.535r ?24.266kN.m=Mb1.535?1.535lr中梁:Vb?Mb?Mb/l??24.265?24.265?/7.2?6.740kN
??边梁:Vb?32.368?24.266?7.866kN
7.2边柱:N?0?7.866??7.866kN 中柱:N?7.866?6.740?1.126kN
例表11 梁端M、V及柱N的计算(-表示拉力,+表示压力),梁长为7.2m
边梁(AB、BC跨) 层次 lMb中梁(BC跨) lMb柱轴力 rMb Vb 7.866 16.608 23.991 30.248 31.601 rMb Vb 6.74 N边柱 -7.866 -24.474 -48.465 -78.731 -110.314 N中柱 1.126 2.379 3.946 5.262 4.749 5 4 3 2 1 32.368 64.296 92.011 113.631 111.915 24.266 55.278 80.726 104.157 115.61 24.265 55.277 80.726 104.156 115.61 24.265 55.277 80.726 104.156 115.61 15.355 22.424 28.932 32.114
例图7 左震弯矩图,单位kN.m 例图8 左震剪力图,单位kN
例图9 左震轴力图,单位kN
4.7.5水平风荷载作用下框架结构的内力
1.风荷载的计算
计算主要承重结构和抗侧力构件时,垂直作用于建筑物表面上的风荷载标准值Wk应按下式计算:
Wk??z?s?zW0
对于④轴的一榀框架,作用于其上的风荷载负载面积B=7.2m,由上式得沿高度的分布风荷载标准值为:
q?z??B?z?s?zW0
式中?z——高度z处的风振系数,对于多层民用房屋,风振系数?z仅在建筑高度大于
30m且高宽比大于1.5时才予以计算,否则取1.0。
本计算中:H?22.35m<30m,H22.35??1.035?1.5,取?z?1.0。 B21.6 ?z——风荷载体型系数,按荷载规范表7.3.1取,顺风向取0.8,逆风向取?0.5。
?z——风压高度变化系数,与地面粗糙度有关,本工程取C类,计算结果见下表
13。
W0——基本风压,kN/m2。按《建筑结构荷载规范》查得西安地区,n?50年时,
W0?0.35kN/m2。
分布风荷载q?z?简化为作用于屋面梁和楼面节点处的集中风荷载标准值为,hi为下层柱高,hj为上层柱高,Wk?B?z?s?zW0?hi?hj?/2。
例表12 作用于梁和楼面节点处的集中风荷载
离地高度z/m21.45 17.25 13.05 8.85 4.65 ?z ?s ?z W0kN/m2 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 him hjm 1.8 4.2 4.2 4.2 4.2 WjkN 0.8632 0.785 0.74 0.74 0.74 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 4.2 4.2 4.2 4.2 4.65 8.484 10.801 10.182 10.182 10.691 2.风荷载作用下框架侧移计算
例表13 风荷载作用下框架侧移计算
层次 5 4 3 2 1 WjkN 8.484 10.801 10.182 10.182 10.691 VjkN 8.848 19.285 29.476 39.649 50.34 ?DkN/m 23258.844 23258.844 23258.844 23258.844 30033.266 ?ujm 0.000365 0.000829 0.001267 0.001705 0.001676 ?uj/h 1/11507 1/5066 1/3315 1/2463 1/3103 3.侧移验算
层间侧移最大值 1/2463?1/400, 满足要求。 顶层侧移最大值 1/3765?1/500,满足要求。 4.风荷载作用下的内力计算
计算过程及方法同水平地震作用下框架内力计算相同。 以④轴线横向框架内力的计算为例:
例表14 各层柱端M及柱端V计算(边柱)
层次 5 4 3 2 1 him 4.2 4.2 4.2 4.2 5.2 VikN k ym Mib1kN.m1.690 5.455 Min1kN.m4.863 9.552 1.572 3.573 5.459 7.345 8.801 0.427 0.427 0.427 0.427 0.528 0.2635 0.3635 0.45 0.527 0.7865 10.318 16.258 35.944 12.610 14.592 9.771 例表15 各层柱端M及柱端V计算(中柱)