表6-7 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表
层次 Hi(m) Gi(KN) GiHi(KN·m) GiHi/∑GjHj 5
4 3 2 1 ∑
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:
16.5 13.2 9.9 6.6 3.3
9336.75 7006.55 7006.55 7006.55 6976.10
154056.38 92486.46 69364.85 46243.23 23021.13 381418.16
0.404 0.242 0.182 0.121 0.060
F( iKN)1025.36 615.56 461.67 307.78 153.22
Vi
(KN) 1025.36 1640.92 2102.60 2410.38 2563.60
图6-3 水平地震剪力作用分布
6.3.3 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u i分别按下列公式计算: (△u)i = Vi/∑D ij (6-13) u i=∑(△u)k (6-14) 各层的层间弹性位移角ζe=(△u)i/hi,根据《抗震规范》,考虑砖填充墙抗侧力作用的
框架,层间弹性位移角限值[ζe]<1/550。
计算过程如下表:
36
表6-8 横向水平地震作用下的位移验算
层次 5 4 3 2 1
Vi(KN) ∑D i(N/mm) △ui (m)
1025.36 1640.92 2102.60 2410.38 2563.60
759990 759990 759990 759990 929580
0.00135 0.00216 0.00277 0.00317 0.00276
ui(m)
0.01221 0.01086 0.00870 0.00593 0.00276
hi(m) ζe=(△u)i /hi
3.3 3.3 3.3 3.3 3.3
1/2446 1/1528 1/1193 1/1040 1/1197
由此可见,最大层间弹性位移角发生在第二层,1/1040<1/550,满足规范要求。
6.3.4 水平地震作用下框架内力计算
计算5号轴线横向框架的内力:
表6-9 各层柱端弯矩及剪力计算(A、D柱)
层次 h( im)
(KN) (N/mm)
5 3.3 1025.36 759990 4 3.3 1640.92 759990 3 3.3 2102.60 759990 2 3.3 2410.38 759990 1 3.3 2563.60 929580
Vi
∑D ij
1,4号柱
Di1 (N/mm) 11305 11305 11305 11305 13818
Vi1 (KN) 19.22173 33.68042 44.52444 51.75378 55.31332
k 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37
y (m) 0.42 0.45 0.50 0.50 0.55
M 上 (KN·m) 29.19 44.30 51.61 59.16 56.59
M 下 (KN·m) 21.14 36.25 51.61 59.16 69.16
表6-10 各层柱端弯矩及剪力计算(B、C柱)
层
hi
Vi
∑D ij
2,3号柱
Di2 (N/mm) 14028 14028 14028 14028 17168
Vi2 (KN) 18.93 30.29 38.81 44.49 47.35
k 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05
y 0.45 0.50 0.50 0.50 0.55
M 上34.35 49.98 64.04 73.41 70.31
M下28.11 49.98 64.04 73.41 85.93
(m) (KN·m) (KN·m)
次 (m) (KN) (N/mm) 5 3.3 4 3.3 3 3.3 2 3.3 1 3.3
1025.36 759990 1640.92 759990 2102.60 759990 2410.38 759990 2563.60 929580
梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算:
M l b=i l b(Mbi+1,j + M u i,j)/(i l b+ i r b) (6-15) M r b=i r b(Mbi+1,j + M u i,j)/(i l b+ i r b) (6-16) V b=(M l b+ M r b)/ l (6-17) Ni=∑(V l b- V r b)k (6-18 )
37
具体计算过程见下表:
表6-11 梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算
层次
M1b
5 4 3 2 1
29.19 65.44 87.85 110.77 115.75
M2b 20.06 45.60 66.58 80.27 83.93
l 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2
Vb 6.84 15.42 21.45 26.53 27.73
M3b 14.29 32.48 47.43 57.18 59.79
M4b 14.29 32.48 47.43 57.18 59.79
l 3 3 3 3 3
Vb 9.53 21.65 31.62 38.12 39.86
边柱N 中柱N -6.84 -22.26 -43.71 -70.25 -97.98
-2.69 -8.92 -19.09 -30.67 -42.80
AB梁 BC梁
BC梁
柱轴力
图6-4 地震荷载作用下框架的弯矩剪力及轴力图
38
7框架的内力组合
结构抗震等级:
根据《抗震规范》,本方案为三级抗震等级。 框架梁内力组合:
本方案考虑了七种内力组合,即1.2SGk+1.4SQk ,1.2*SGk+1.4*SWk , 1.2*SGk+1.4*0.9*(SQk+SWk), 1.2*SGk+1.3*SEk, 1.35*SGk+1.4*(0.7*SQK+0.6*SWK) , 考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质,在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩,进行调幅(调幅系数取0.8),以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。 εvb梁端剪力增大系数,三级取1.1。
7.1 梁柱的内力组合
39
表7-1梁的内力组合
截面位层次 内力
置
AB左 AB中 5
AB右 BC左 BC中 AB左 AB中 4
AB右 BC左 BC中 AB左 AB中 3
AB右 BC左 BC中 AB左 AB中 2
AB右 BC左 BC中
M V M M V M V M M V M M V M V M M V M M V M V M M V M M V M V M
SGk -29.02 73.33 96.16 -60.80 83.41 -41.95 24.06 -26.51 -31.14 47.82 52.54 -41.73 51.04 -19.38 15.87 -7.48 -29.18 47.48 53.88 -41.01 51.38 -19.89 15.87 -7.98 -29.18 47.48 65.88 -41.01 51.38 -19.89 15.87 -7.98
SQk -7.82 18.69 -26.70 -15.17 21.05 -9.49 5.63 -5.80 -11.87 19.10 23.68 -16.62 20.06 -8.19 7.04 -3.20 -11.67 19.06 23.82 -16.55 20.68 -8.24 7.04 -3.26 -11.67 19.06 23.82 -16.55 20.68 -8.24 7.04 -3.26
SEk(1) 29.19 -6.84 20.06 -6.84 14.29 -9.53 65.44 -15.42 45.60 -15.42 32.48 -21.65 87.85 -21.45 66.58 -21.45 47.43 -31.62 110.77 -26.53 80.27 -26.53 57.18 -38.12
SEk(2) -29.19 6.84 -20.06 6.84 -14.29 8.53 -65.44 15.42 -45.60 15.42 -32.48 21.65 -87.85 21.45 -66.58 21.45 -47.43 31.62 -110.77 26.53 -80.27 26.53 -57.18 38.12
SWk(1) 14.78 -2.31 1.88 -2.31 1.34 -0.89 7.09 -1.59 4.33 -1.59 3.08 -2.06 10.87 -2.44 6.66 -2.44 4.75 -3.16 15.23 -3.34 8.82 -3.34 6.29 -4.19
SWk(2) -14.78 2.31 -1.88 2.31 -1.34 0.89 -7.09 1.59 -4.33 1.59 -3.08 2.06 -10.87 2.44 -6.66 2.44 -4.75 3.16 -15.23 3.34 -8.82 3.34 -6.29 4.19
1.2*SGk+ 1.4*SQk -50.71 114.16 149.79 -95.08 129.56 -60.68 36.75 -35.39 -60.33 84.12 106.64 -28.64 89.33 -31.99 28.90 -10.66 -56.15 83.66 108.35 -27.41 90.61 -33.04 28.90 -11.60 -56.15 83.66 108.35 -27.41 90.61 -33.04 28.90 -11.60
1.2*SGk+ 1.4*SWk -17.78 84.76 -70.69 96.86 -46.15 27.63 -32.06 55.16 -47.07 59.02 -17.00 16.16 -23.05 53.56 -42.44 58.24 -15.61 14.62 -16.95 52.30 -39.42 56.98 -13.45 13.18
-59.16 91.23 -75.95 103.33 -49.90 30.12 -51.91 59.61 -59.20 63.47 -25.62 21.93 -53.49 60.39 -61.09 65.07 -28.91 23.47 -59.59 61.65 -64.12 66.33 -31.07 24.91
1.2*SGk+
1.4*0.9*(SQk+SWk) -30.86 108.63 -90.53 123.70 -57.73 34.84 -49.56 79.45 -25.63 84.52 -27.05 25.32 -40.66 77.92 -21.45 84.64 -25.98 23.93 -35.17 76.78 -18.73 83.50 -24.04 22.64
-68.11 114.46 -95.27 129.53 -61.10 37.09 -67.43 83.45 -36.54 88.53 -34.81 30.51 -68.05 84.07 -38.24 90.79 -37.95 31.90 -73.55 85.20 -40.96 91.92 -39.89 33.19
1.2*SGk+1.3*SEk -0.52 79.10 -47.24 91.20 -29.45 16.48 43.08 37.34 6.14 41.20 20.91 -9.10 75.94 29.09 34.79 33.77 39.40 -22.06 105.73 22.49 52.58 27.17 52.07 -30.51
-76.42 96.89 -99.40 108.98 -66.60 39.96 -127.06 77.43 -112.42 81.29 -63.54 47.19 -152.47 84.86 -138.32 89.54 -83.92 60.15 -182.27 91.47 -156.12 96.15 -96.59 68.60
1.35*SGk+
Mmax
1.4*(0.7*SQK+
及相应V
0.6*SWK) -64.26 119.25 149.79 -99.29 135.17 -64.01 38.75 -66.03 43.08 84.61 37.34 106.64 -46.27 6.14 89.90 41.20 -34.04 20.91 30.05 -9.10 -64.70 75.94 84.83 29.09 108.35 -46.78 34.79 91.68 33.77 -36.58 39.40 30.98 -22.06 -68.36 105.73 85.58 22.49 108.35 -48.60 52.58 92.44 27.17 -37.87 52.07 31.84 -30.51
Mmin
及相应V -76.42 96.89 -99.40 108.98 -66.60 39.96 -35.39 -127.06 77.43 -112.42 81.29 -63.54 47.19 -10.66 -152.47 84.86 -138.32 89.54 -83.92 60.15 -11.60 -182.27 91.47 -156.12 96.15 -96.59 68.60 -11.60
Vmax 及相应M -64.26 119.25 -99.29 135.17 -66.60 39.96 -66.03 84.61 -28.64 89.33 -63.54 47.19 -152.47 84.86 -46.78 91.68 -83.92 60.15 -182.27 91.47 -156.12 96.15 -96.59 68.60
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