它的位置是随着梁柱线刚度比而变化的,也因该层柱所处楼层位置及上下层层高的不同而异,还会受荷载形式的影响。在D值法中,通过一系列修正系数反映上述因素的影响。
③计算步骤:D值法计算步骤与反弯点法相仿,当各层柱抗侧刚度和各柱反弯点位置确定后,可把该层总剪力分配到每个柱,继而求出各杆内力。 (二)、水平地震作用下内力与侧移的计算 1、地震作用的计算方法
地震作用的计算方法常见的有静力法,振型分解反应谱法,时程分析法三大类。抗震设计规范规定,等效地震荷载计算方法分以下三种情况:
(1)底部剪力法
底部剪力法是振型分解反应谱法的一个特例,其只考虑了基本振型(第一振型)的地震作用,从而简化了计算。底部剪力法适用于高度不超过40m,以剪切变形为主,刚度与质量沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构。这种方法是先计算出作用于结构的总水平地震作用,也就是作用于结构底部的剪力,然后将此总水平地震作用按一定的规律分配给各质点。
(2)振型分解反应谱法
对高度超过40m的建筑物一般可采用振型分解反应谱法计算等效地震荷载。这种方法求地震反应时需要计算结构的各个自振频率和振型,然后将各振型的地震作用效应以平方和开方法求得结构地震作用效应,运算比较复杂。
(3)时程分析法
当房屋高度较高、地震烈度较高或房屋沿高度方向质量与刚度分布特别不均匀时,要采用时程分析法进行补充分析。时程分析方法是一种动力分析方法,能直接计算出地震地面运动过程中结构的位移、速度和加速度等的变化过程。进行时程分析所耗的工作量是较大的,并且所选的地震波也不一定与结构实际所遭遇的地震影响完全一致。目前只对一些体型较复杂的建筑和一定高度的高层建筑,检验结构抗震性能时,才采用时程分析法。
采用时程分析法所求得的底部剪力值,小于底部剪力法或振型分解反应谱法所求得的底部剪力值的80%时,至少按80%取用。
对于一般较规则的框架结构为简化计算可采用底部剪力法进行计算,下面主要介绍如何采用底部剪力法来计算结构的水平地震作用。
2 底部剪力法计算水平地震作用的步骤 (1)重力荷载代表值的计算
在抗震设计中,当计算地震作用的标准值和计算结构构件的地震作用效应与其他荷载效应的基本组合时,作用于结构的重力荷载采用重力荷载代表值GE,它是永久
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荷载和有关可变荷载的组合值之和,即
GE?Gk???EiQki
其中, Gk是结构或构件的永久荷载标准值,Qki是结构或构件的第i个可变荷
?Ei是第i个可变荷载的组合值系数,载标准值,根据地震时的遇合概率确定,见表 。
表 可变荷载的组合值系数 可变荷载种类 雪荷载 屋面积灰荷载 屋面活荷载 按实际情况考虑的楼面活荷载 藏书库、档案库 按等效均布荷载考虑的楼面活荷载 其他民用建筑 硬钩吊车 吊车悬吊物重力 软构吊车 注:硬钩吊车吊重较大时,组合值系数宜按实际情况考虑
组合值系数 0.5 0.5 不计入 1.0 0.8 0.5 0.3 不计入 在框架结构计算时,重力荷载代表值集中于各楼层处。各楼层的永久荷载包括:本楼层的楼板及梁的重量,上下楼层柱、墙、门窗及楼梯等构件重量各一半。可变荷载根据实际情况查规范得到,具体计算见表 。
表 梁柱自重列表 层次 1~2 层 构件 纵梁 横梁 柱 柱高 纵梁 2~3层 横梁 柱 柱高 纵梁 3~4层 横梁 柱 柱高 4~5层
纵梁 横梁 b(m) h(m) ?(KN/m2) 22
? g(KN/m2) ?li ?Gi Gi 柱 柱高 纵梁 5~6层 横梁 柱 柱高 纵梁 其他层 横梁 柱 柱高 注:a、
=1.05,柱
?为考虑梁柱粉刷重力增大系数,梁?g=b*h*?*?,?li表示I类构件的总长:Gi =g?li
?=1.10,g表示单位长度构件重力荷载
b、梁长度为净长,柱面层高(出底面外)梁截面高应减去现浇楼板厚度
表 重力荷载列表 各重力荷载 楼面永久荷载标准值 楼面可变荷载标准值 梁柱重力荷载计算值 墙自重荷载计算值 门窗自重荷载计算值 楼梯自重荷载计算值 阳台荷载计算值 各层总重力荷载计算值 一层 二层 三层 四层 五层 六层 其他层 在验算框架侧移时当有高出屋面突出部分应取出顶层的位移如图 所示,将GN+1折算到G7中去计算。
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Ge?Gn?1(1?3hi) 2H即G?G7?Ge
Gn+G6 G5 G4 G3 G2 G1
图 Gi分布图
G7 (2) 框架侧移刚度的计算
1) 梁(现浇板梁)与柱的惯性矩的计算
对于现浇板梁,由于梁板是现浇的板会对梁的惯性矩产生影响,而且对于边梁和中间梁的影响也不同,考虑到这种影响中间梁和边梁惯性矩的计算方法见图 ,计算表格见表 。对于装配式框架,当板与梁之间无可靠的现浇混凝土整体连接时,框架梁的惯性矩应按实际截面计算。
IO I= 2I0 I= 1.5I0
图 梁截面惯性矩
IO
表 横梁线刚度计算 层数 1 2 3 类别 EC (N/mm2) B*h (mm*mm) I0 (mm4) L (mm) ECI0/L (N.mm) 1.5ECI0/L (N.mm) 2ECI0/L (N.mm) 24
4 5 6 其他 注:1、2层混凝土可用C35或C40,3-7层可用C30
对于柱的惯性矩可直接按其估算截面的尺寸进行计算,其计算表格见表 。
表 柱线刚度ic的计算 层数 1 2 3 4 5 6 7 hc(mm) Ec(N/mm2) B*h(mm*mm) IC(mm4) EIC/hc(N.mm)
2) 柱的侧移刚度的计算
柱的侧移刚度可按下式进行计算:
D??C12ic 2h?c为柱侧移刚度的修正系数,ic为柱的线刚度,式中,对于不同的情况按表 进
行计算。
表 柱侧移刚度修正系数?c
边柱 位置 简图 中柱 ?K 简图 K ??c ib2 一般层 ic ib1 i?iK?b1b22ic? ib1 ib2 ic ib4 ib3 K??ib1?ib2?ib3?ib42ic ?c?K2?K 25