混凝土框架结构设计(3)

2020-06-18 18:57

表3:底层柱抗侧移刚度表

一般层层总抗侧刚度计算结果列于表4:

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 数量 4 4 2 4 4 4 2 12 6 K值 0.34909 0.46545 0.02891 0.05300 0.82909 1.10545 0.08191 0.21200 0.05300 α值 0.14861 0.18879 0.01425 0.02582 0.29306 0.35597 0.03934 0.09584 0.02582 D(kN/m) 22933.17 29134.37 2198.86 3983.94 45225.21 54933.98 6071.50 14790.27 3983.94 D(kN/m) 91732.67 116537.48 4397.72 15935.74 180900.84 219735.91 12142.99 177483.23 23903.61 ∑D(kN·m) 842770.19 表4:一般层柱抗侧移刚度表

(5)自震周期的计算

自震周期按顶点位移法计算 顶点位移计算过程列于表5:

楼层 6 5 4 3 2 1 Gi(kN) 11472.9 13816.9 13816.9 13816.9 13816.9 14666.2 Vi(kN) 11472.90 25289.80 39106.70 52923.60 66740.50 81406.70 ∑D(kN/m) 842770.19 842770.19 842770.19 842770.19 842770.19 1291115.99 ΔUi(m) 0.0136 0.0300 0.0464 0.0628 0.0792 0.0631 Ui(m) 0.2951 表5:顶点位移计算表

取框架结构的周期折减系数ψT为0.7

则按顶点位移法结构的自震周期T1=1.7ψTΔ=1.7×0.7×0.2951=0.65s

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(6)地震作用的计算

图4:底部分配法计算简图

1)计算α

通州设计地震分组为第一组,场地为第Ⅱ组,Tg=0.35s,抗震设防烈度为8度设计基本地震加速度为0.20g,αmax=0.16,β=0.85,结构基本自震周期T1=0.65s钢筋混凝土结构阻尼比δ=0.05,ε2=1.0,γ=0.9 因为Tg

2)计算结构等效总重力荷载Geq

Geq=β?Gi?0.85??11472.9?13816.9?13816.9?13816.9?13816.9?14666.2??

i?1n69195.7kN

3)计算底部剪力Fek

Fek?α1Geq?0.092?69195.7?6366kN 4)计算各质点的水平地震作用Fi

因T1=0.65>1.4Tg=0.49s,所以需考虑顶部附加地震作用。 δn=0.08T1+0.07=0.122

ΔFn=δnFek=0.122×6366=776.7kN

(1-δn)Fek=(1-0.122)×6366=5589.3kN 层间剪力计算结果见表6: 层数 6

Gi(kN) 11472.9 Hi(m) 22.4 GiHi(kN·m) ∑GiHi(kN·m) Fi(kN) 256992.96 1062110.08 12

ΔFn(kN) 776.7 Vi(kN) 2129.12 1352.42

5 4 3 2 1 13816.9 13816.9 13816.9 13816.9 14666.2 18.8 15.2 11.6 8 4.4 259757.72 210016.88 160276.04 110535.2 64531.28 表6:层间剪力计算表 1366.97 1105.21 843.45 581.69 339.60 3496.10 4601.31 5044.76 5424.45 6366.05 结果绘成图5:

图5

多遇地震下,各楼层层间位移见表7: 楼层 Vi(kN) Di(kN/m) 6 5 4 3 2 1 2129.12 842770.19 3496.1 842770.19 4601.31 842770.19 5044.76 842770.19 5424.45 842770.19 Ui(m) 2.53E-03 4.15E-03 5.46E-03 5.99E-03 6.44E-03 表7 Hi(m) 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 4.4 ζe(°) 7.02E-04 1.15E-03 1.52E-03 1.66E-03 1.79E-03 1.12E-03 [ζe](°) 1.82E-03 6366.05 1291115.99 4.93E-03 结果满足要求。

3 内力计算

多层多跨框架在多层竖向荷载同时作用下的内力,可以看成各层荷载单独作

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用下内力的叠加,根据分层法所作假定,将各层框架梁及与其相连的框架柱作为一个独立的计算单元。柱远端按固定端考虑,各层内力通过力矩分配法计算,由于除底层柱外各层柱并非固定端,因此采取下列措施进行修正,除底层柱外,其他各层柱均乘以0.9的折减系数,并且弯矩传递系数由1/2改为1/3。 1.恒载作用下内力计算

恒载包括墙、楼板及梁自重。计算简图见图6:

图6

(1)顶层梁柱弯矩计算

计算跨度(取柱中心线间距):取7.2m、2.4m 梁上均布荷载及固端弯矩计算:

BC跨:q=2.08+1/2×3.3×5.26×2=19.4kN/m DE跨:q=2.08+1/2×3.3×5.26×2=19.4kN/m CD跨:q=2.08kN/m

MFB6C6= -MFC6B6=-1/12×19.4×7.22=-83.8kN·m

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MFD6E6= -MFE6D6=-1/12×19.4×7.22=-83.8kN·m MFC6D6= -MFD6C6=-1/12×2.08×2.42=-1kN·m 分配系数计算如下:

I梁=2.12×10-3m4,I柱=20×10-3m4,i=EI/l 令iB6C6=i,则iC6D6=3i,iB6B5=17i μμ

B6C6=17/(1+17)=0.94,μB6B5=1/(1+17)=0.06,μC6C5=0.85,μC6B6=0.04,

C6D6=0.11

杆端弯矩计算见表8:

节点 杆端 分配系固端弯放松B 放松C 放松D 放松E 放松B 放松C 放松D 放松E 杆端 最终弯杆端 最终弯B B6B5 0.94 C C6B6 0.05 D D6C6 0.14 E E6D6 0.06 B6C6 0.06 C6C5 0.81 C6D6 0.14 D6D5 0.81 D6E6 0.05 E6E5 0.94 -83.9 83.8 2.5 -1.0 1.0 -83.8 83.8 78.8 5.0 -2.1 -4.3 -109.7 -11. -6.0 6.2 12.4 71.9 4.4 2.2 -2.6 -5.2 -80.9 2.0 B6B5 0.1 B6C6 0.1 -0.3 -8.1 C6B6 C6C5 -0.9 -0.4 C6D6 0.4 D6C6 2.5 D6D5 0.2 D6E6 0.1 E6D6 -0.1 E6E5 80.8 -80.8 81.9 -117.8 -7.6 7.5 B5B6 C5C6 74.4 -81.8 81.0 -81.0 D5D6 E5E6 26.9 -39.3 24.8 -27.0 表8:剪力分配法计算表

(2)中间层梁柱弯矩计算

五楼及其他层计算步骤同六层,结果列于表9:

杆端 B5B4 B5B6 B5C5 C5B5 C5C4 C5C6 C5D5 D5C5 D5D4 D5D6 D5E5 43.8 43.8 -87.6 87.5 -40.8 -40.8 -5.8 6.0 41.7 41.7 -89.4 杆端 E5D5 E5E4 E5E6 B6B5 B4B5 C6C5 C4C5 D6D5 D4D5 E6E5 E4E5 89.4 -44.7 -44.7 14.6 14.6 -13.6 -13.6 13.9 13.9 -14.9 -14.9 表9

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