钢筋砼框架结构房屋毕业设计指导书(4)

2019-08-29 23:44

③ 施工活荷载

施工活荷载一般取1.5~2kN/㎡。当施工中采用附着式塔吊、爬式塔吊等对结构受力有影响的起重机械或其它施工设备时,在结构设计中应根据具体情况验算施工荷载的影响。

设计屋面板、檩条、钢筋砼挑檐、雨蓬和预制小梁时,施工或检修集中荷载应取1.0kN,并应在最不利位置处进行验算。当计算挑檐、雨蓬承载力时,应沿板宽每隔1.0m取一个集中荷载;在验算挑檐、雨蓬倾覆时,应沿板宽每隔2.5~3.0m取一个集中荷载。

④ 风荷载

风荷载按荷载规范的规定计算。需要注意的是,应同时考虑迎风面的压力及背风面的吸力。另外,一般体型较大,高度不大于30m、高宽比小于1.5的房屋结构,可取风振系数为1.0;反之,则应按规范取值。

女儿墙对屋面的挡风影响不大,屋面的体型系数可近似地按没有女儿墙的屋面采用。

对于高层建筑和高耸结构,基本风压可乘1.1的增大系数作为该建筑物的基本风压值;对于特别重要和有特殊要求的高层建筑和高耸结构,其基本风压可乘1.2增大系数。

⑤ 雪荷载

雪荷载按规范规定的地区选取基本雪压值,按不同的屋面形式选取屋面积雪分布系数。屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利情况计算;屋架和拱壳可分别按积雪全跨均匀分布、不均匀分布和半跨均匀分布计算;框架梁柱可按积雪全跨的均匀分布计算。

雪荷载标准值是屋面水平投影面上的值。

上人屋面,雪荷载与屋面活荷载不应同时组合;不上人屋面,应将雪荷载与施工或维修荷载进行比较,取其中较大值参加组合。

⑥建筑物重力荷载代表值

计算地震作用时,建筑物的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。

多层及高层结构房屋集中到楼盖及屋盖处的重力荷载代表值(Gi)为:恒载的全部、雪荷载的50%、一般楼面活荷载的50%(藏书库、档案库取活荷载的80%)。为了简化计算,楼面以下本层的柱、墙自重及楼面荷载,集中在楼盖处;顶层的柱、墙自重、屋面荷载及女儿墙、挑檐重,全部集中在屋盖处。

计算地震作用时,结构总重力荷载代表值(GE)为全部重力荷载代表值之和。 结构等效总重力荷载代表值:水平地震作用时,单质点取Geq=1.0GE,多质点

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取Geq=0.85GE;竖向地震作用时,多质点取Geq=0.75GE。

建筑结构设计时,对不同的荷载效应采用不同的荷载代表值。荷载代表值主要是标准值、准永久值和组合值。当设计上有特殊需要时,也可规定其他代表值,例如,频遇值。

荷载标准值是结构设计时采用的荷载基本代表值,是结构在使用期间,在正常情况下出现的最大荷载值,是现行国家标准《建筑结构荷载规范》对各类荷载规定的设计取值。荷载的其它代表值是以标准值乘以适当的系数得出的。

可变荷载组合值是当结构承受两种或两种以上可变荷载时,由于在结构上的各可变荷载不可能同时达到各自的最大值,因此,必须考虑荷载组合,通常将某些可变荷载的标准值乘以组合系数予以折减,折减后的荷载代表值称为荷载的组合值。

可变荷载准永久值是正常使用极限状态按准永久组合设计时采用的可变荷载代表值。

在结构设计时,应根据不同的设计要求,选取不同的荷载代表值来计算设计荷载。永久荷载(恒载),在按承载能力极限状态设计时,应采用标准值作为代表值。可变荷载(活载),在按承载能力极限状态设计时,常以组合值为代表值;在按正常使用极限状态设计时,常以准永久值作为代表值;对偶然荷载,应根据试验资料并结合工程经验确定其代表值。

计算设计荷载时,不得漏项。漏算设计荷载的后果,更为严重。 2 荷载效应组合

所谓荷载效应,是指在荷载的作用下结构的内力或位移。通常,在结构计算时,应当首先分别计算上述各种荷载作用下产生的效应(内力和位移),然后将这些内力和位移分别按建筑物的设计要求,进行组合,得到构件效应的设计值(内力设计值和位移设计值)。不同设计要求下,所应考虑的荷载和地震作用见表 。

表 设计中考虑的荷载和地震作用表

设计要求 竖向荷载 风荷载 水平地震作用 竖向地震作用 非抗震设计 ∨ ∨ 6~8度抗震设防 ∨ ∨ ∨ 9度抗震设防 ∨ ∨ ∨ ∨ 注:只有在建筑高度超过60m时,才同时考虑风与地震产生的效应。”∨”表示参与效应组合

无地震作用荷载效应组合:?

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有地震作用荷载效应组合:?

上二式中: 为结构重要性系数,对安全等级为一级、二级、三级的结构构件分别取1.1、1.0、0.9; 、 、 分别为永久荷载、活荷载、雪荷载等标准值产生的荷载效应; 为风荷载标准值产生的荷载效应; 为抗震计算时重力荷载代表值产生的荷载效应; 、

分别为水平和竖向地震作用产生的荷载效应; 、 、 、 、 、 分别为与上述各种荷载相应的荷载分项系数; 为风荷载与其他荷载组合时的组合系数。

荷载分项系数与荷载效应组合系数见表 。

表 荷载分项系数及荷载效应组合系数

类型 无地震作用 编号 1 2 3 4 有地震作用 5 6 7 组合情况 恒载及活载 恒载、活载及风荷载 重力荷载、水平 地震作用 重力荷载、水平 地震作用及风荷载 重力荷载及竖向 地震作用 重力荷载、水平 及竖向地震作用 重力荷载、水平及竖向地震作用、风荷载 竖向荷载 1.2 1.2 1.4 1.4 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 水平地震作用 0 0 1.3 1.3 0 1.3 1.3 竖向地震作用 0 0 0 0 1.3 0.5 0.5 风荷载 0 0 1.4 1.0 0 1.4 0 0 1.4 0 0.2 0 0 0.2 说明 60m以上高层 建筑考虑 9度区考虑,8度区大跨度考虑 同上 60m以上高层建筑,9度区考虑,8度大跨度考虑 进行位移计算时,所有的分项系数均取为1.0。所以,非抗震设计时,分别计算出竖向荷载、 风荷载所产生的位移后,总位移可直接相加。

在所选定可能出现的几种组合情况下,要选最不利的荷载效应组合值进行结构构件的承载力计算。

3.3.4 水平荷载作用下结构内力与侧移的计算

框架结构所受的水平荷载(作用)主要包括水平地震作用和风荷载。风载和地震作用可能沿任意方向,计算时,一般将其作用沿两个主轴方向进行分解,简化为沿主轴方向的作用,可以是正方向也可以是负方向。在正交矩形平面结构中,正负两个方向荷载作用下,内力大小相等,符号相反。故只需作一次计算分析,将内力冠以正、负号即可。

一般情况下,按结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用应全部由该方向的抗侧力构件承担。

在平面布置复杂或不对称结构中,一个方向的水平荷载可能对一部分构件形成

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不利内力,另一方向的荷载对另一部分构件形成不利内力,这时要做具体分析,选择不同方向的水平荷载,分别进行内力分析,再进行内力组合。

质量与刚度不对称、明显不均匀,可能产生显著扭转的结构应考虑水平地震作用产生的扭转作用。有斜交抗侧力结构时,应按各斜交方向分别进行验算。

(一)、基本假定与基本方法 1 结构计算假定

实际建筑结构是一个复杂的三维空间结构,由于材料和荷载的影响均具有不同程度的随机性,使结构精确分析十分困难,因此在结构受力分析上必须进行不同程度的简化。框架结构计算时常用的计算假定包括以下几个方面:

①、结构分析的弹性静力假定

建筑结构内力与位移均按弹性静力方法计算,采用弹性方法计算结构内力,而按弹塑性极限状态进行截面设计。

地震作用通过地震设计反应谱简化为地震作用的等效静力,然后再采用弹性静力方法对结构进行内力分析。

作为“大震不倒”的保证,主要是通过抗震构造措施保证结构构件的变形能力,并采取对结构薄弱层进行弹塑性变形验算等手段,提高结构的安全性,防止建筑物倒塌。

②、平面结构假定

任何建筑结构都是三维空间结构,当采用规则框架结构计算时,大多可将空间结构沿两个正交主轴划分为若干平面抗侧力结构,可以认为每一方向的水平荷载和地震作用只由该方向的抗侧力结构承担,垂直与该方向的抗侧力结构不参加工作。

③、楼板在平面内的刚性假定

各个平面抗侧力结构之间,通过楼板联系而形成整体,楼板常假定为在平面内刚度为无限大,在平面外刚度很小,可以不考虑。

④、水平荷载按位移协调原则进行分配

将空间结构简化为平面结构后,整体结构上的水平荷载应按位移协调原则,分配到各片抗侧力结构上。当结构只有平移而无扭转发生时,根据刚性楼板的假定,在同一标高处的所有抗侧力结构的水平位移都相等。框架结构中各柱的水平力,按各柱的抗侧刚度D的比例分配。应当特别注意的是,各片抗侧力结构的水平力不能简单地只按其受荷面积的大小来分配。

2 基本计算理论

(1)水平荷载作用下的反弯点法

风和地震对框架结构的水平作用,一般都可以简化为作用于框架节点上的水平力,将总风力和总地震力分配到各榀框架,按静力进行平面框架的内力分析。即可

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按柱的抗侧刚度将总水平荷载直接分配到柱,得到各柱剪力后,根据反弯点位置求出柱端弯矩,再由节点平衡求出梁端弯矩和剪力。

① 基本假定

框架结构在节点水平力的作用下,各杆的弯矩图都呈直线形,且一般都有一个反弯点。同一层内的各节点具有相同的侧向位移;同一层内的各柱具有相同的层间位移。因为在反弯点处弯矩为零,因此,如能确定各柱内的剪力及反弯点的位置,便可求得各柱的柱端弯矩,并进而由节点的平衡条件求得梁端弯矩及整个框架结构的其它内力。为此假定:

a在确定柱的侧移刚度时,认为梁的刚度无限大,上下柱端只有侧移没有转角,且同一层柱中各端的侧移相等;

b在确定柱的反弯点位置时,认为除底层柱外的各层柱,受力后的上下两端将产生相同的转角。对于底层柱,反弯点高度为2/3h,其他各层柱的反弯点位于柱高的中点。

c多层多跨框架在水平荷载作用下,当梁柱线刚度比值≥3时,认为符合上述假定,可采用反弯点法计算内力。

② 计算方法

a计算各柱抗侧刚度,并把各层总剪力分配的各柱。 b根据各柱分配到的剪力和反弯点的位置,计算柱端弯矩。 c根据节点平衡条件和梁的线刚度计算梁端弯矩和剪力。 ③计算步骤

a 根据刚架各柱的侧移刚度,分层计算同层各柱的剪力分配系数 b 分层进行剪力分配计算同层各柱的剪力 c 根据反弯点高度计算各柱的短弯矩 d 根据节点的力矩平衡条件,确定梁端弯矩 (2)水平荷载作用下的修正反弯点法(D值法)

反弯点法在考虑柱的侧移刚度时,假设节点的转角为零,也就是说,横梁的线刚度假设为无穷大。当建筑物的柱子截面较大,或梁柱线刚度比小于3、考虑抗震要求有强柱弱梁的框架时,节点转角通常较大,用反弯点法计算的内力误差较大,因此提出用修正反弯点法来计算水平荷载下框架的内力,即修正柱的抗侧移刚度和调整柱的反弯点高度。因修正后柱抗侧移刚度用D来表示,故称为D值法。

① 修正柱抗侧移刚度:考虑节点转角时,框架柱的侧移刚度不仅与本身的线刚度有关,而且还与梁的线刚度有关。按照梁柱线刚度比值与柱刚度修正系数的关系进行修正。

② 修正柱的反弯点高度:水平荷载作用下的框架柱的反弯点不是固定不变的,

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