高层建筑结构课程设计
5 4 3 2 1 19.55 15.95 12.35 8.75 5.15 7139 8744 8744 8744 10181 139567 139467 107988 76510 52432 0.270 0.270 0.209 0.148 0.102 897.12 897.12 694.44 491.75 338.91 879.12 1794.24 2488.43 2980.43 3319.34 各质点的水平地震作用下的楼层地震剪力沿着房屋高度的布设情况见图4-2所示：
(a)横向地震作用下荷载分布 （b）每层之间剪力分布
图4-2 横向水平地震作用及楼层地震剪
1.5 水平地震作用下的位移验算
横向水平地震作用下的该一榀框架结构的每层间位移?ui和顶点位移ui各按下面两式计算：
?ui?Vi?Dj?1ns 公式（4-3）
iju???uk 公式（4-4）
k?1计算结果见表4-4所示，表中的层间弹性位移角?=?ui/hi。
表4-4 横向水平地震作用下的位移验算
层次 5 Vi／kN ∑Di／（N／mm) 897.12 46132.6×26 △ui／mm 0.75 ui／mm 119.416 hi／mm 3600 ?=?ui/hi 1／4800 16
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4 3 2 1 1794.24 2488.68 2980.43 3319.3 46132.6×26 46132.6×26 46132.6×26 32295.24×26 1.50 2.07 2.48 3.95 113.464 100.222 79.690 51.868 3600 3600 3600 5150 1／2400 1／1739 1／1452 1／1304 由上表可知，该框架的最大层间位移角位于在第二层，其为1/1304＜[?ui/h]，满足要求。
水平地震作用下横向框架的内力分析
本设计取轴线②上的横向框架为KJ—1代表进行计算，柱端弯矩KJ—1计算，详见表9。地震作用下框架梁端弯矩，梁端剪力及柱轴力计算见表
轴线②横向框架KJ-2柱端弯矩计算
层 次 层高 层间 剪力 层间 B轴柱（中柱） 刚度 Dim (kN) Vim (kN) y M上 M下 hi(m) Vi(kN) Di(kN) 5 4 3 2 1 (m) (kN·m) (kN·m) 11453 11453 11453 11453 8926 注：表中y=y0+y1+y2,3；
8.57 21.59 9.25 37.02 24.68 47.05 38.50 51.23 51.23 81.77 99.95 3.6 897.12 1199448 3.6 1794.68 1199448 3.6 2488.68 1199448 3.6 2980.43 1199448 5.15 3319.34 839676 0.797 0.3 17.14 0.797 0.4 23.76 0.797 0.45 28.46 0.797 0.5 35.29 2.277 0.55 Vim= ViDim/Di； M下= Vim yihi； M
上
= Vim( 1-yi )hi
D轴柱（边柱） Dim (kN) (kN) (m) (kN·m) (kN·m) Vim y M上 M下 5 3.6 897.12 1199448 11614 8.687 9.69 0.81 0.31 21.58 4 3.6 1794.68 1199448 11614 17.378 0.81 0.40 37.54 25.02 3 3.6 2488.68 1199448 11614 24.097 0.81 0.45 47.71 39.04 17
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2 3.6 2980.43 1199448 11614 28.859 0.81 0.50 51.95 51.95 1 5.15 3319.34 839676 7221 28.545 1.16 0.63 54.39 92.62 注：表中y=y0+y1+y2,3； Vim= ViDim/Di； M下= Vim yihi； M上= Vim( 1-yi )hi
地震力作用下框架梁端弯矩、梁端剪力及柱轴力
层次 L M 左M右 Vb L M左 M右 Vb NA (kN) NB (kN) 5 (m) (kN·m) (kN·m) (kN) (m) 9.69 7.07 2.31 (kN·m) (kN·m) (kN) 11.48 11.48 9.94 5.74 21.58 -7.07 2.87 4 5.74 47.23 33.15 18.33 2.31 16.54 16.54 14.32 -25.40 -6.88 3 5.74 72.73 56.74 32.38 2.31 19 19 16.45 -57.79 -9.05 2 5.74 90.99 76.31 39.54 2.31 32.62 32.62 28.24 -97.32 -12.21 1 5.74 106.34 102.4 60.81 2.31 38.41 38.41 33.26 -158.13 -15.32
2、风荷载标准值计算及位移验算
2.1 风荷载标准值计算
为简化计算，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表所示，表中Z为框架节点之室外地面的高度，A为一榀框架每层节点的受风面积。计算公式为：
Pk??Z?s?Zw0A
计算结果见下表4-5：
表4-5 风荷载标准值计算
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层次 ?s ?Z ?Z Z(m) w0(kN/m2) A(m2) Pk(kN) 5 1.3 1.0 0.84 19.55 0.30 15.42 5.05 4 1.3 1.0 0.74 15.95 0.30 21.60 6.23 3 1.3 1.0 0.74 12.35 0.30 21.60 6.23 2 1.3 1.0 0.74 8.75 0.30 21.60 6.23 1 1.3 1.0 0.74 5.15 0.30 30.90 8.92 所以，该框架在风荷载作用下的标准值示意图见下图4-3：
17.5123.7432.66574023605740ABCD5150
19
36003600360036005.0511.28高层建筑结构课程设计
图4-3 风荷载作用下的结构受荷图，单位为kN
2.2 风荷载作用下框架的的位移验算 风荷载作用下框架的层间位移计算公式为：
?uj?
Vj?Dj?1n
该框架在横向风荷载作用下的侧向位移计算结果见下表4-6：
表4-6 风荷载作用下框架的位移计算
层次 5 4 3 2 1 Pk/kN 5.05 6.23 6.23 6.23 8.92 Vj/kN 5.05 11.28 17.51 23.74 32.66 ?D/(kN/m) 46132.6 46132.6 46132.6 46132.6 32295.24 ?uj/m 0.000109 0.000245 0.000379 0.000515 0.00101 hj/m 3.6 3.6 3.6 3.6 5.15 ?uj/h 1/33028 1/14694 1/9499 1/6990 1/5099 由上表可知，风荷载作用下该框架的最大层间位移角最大值为1/5099＜[?ui/h]，满足要求。
五、风荷载计算
取4号轴线处一榀横向框架为计算单元
一、风荷载标准值计算 风压标准值计算公式为：W??z?s?z?0。
风荷载体型系数 ?s?0.8?(?0.5)?1.3；
高4.56 度（m） 8.55 12.45 16.35 ?z 0.74 0.74 0.74 0.84 20