图5-1 横向水平地震作用及层间地震剪力 ( 三 )水平地震作用下的位移验算 用D值法来验算 框架第i层的层间剪力Vi、层间位移(?u)i及结构顶点位移u分别按下式来计算:
Vi??Fkk?in
s
(?u)i?Vi/?Dijj?1
u??(?u)kk?1n
计算过程见下表,表中计算了各层的层间弹性位移角?e??ui/hi。
表5-3 横向水平地震作用下的位移验算
Vi/kN ?Di/(N/mm) ?ui/mm ui/mm hi/mm ?e??ui/hi 724 707 551 396 265 层次 5 4 3 2 1 999764 999764 999764 999764 737147 0.0007 0.0007 0.0006 0.0004 0.0004 0.0027 h/3.3 imm0.0020 0.0013 0.0008 0.0004 3.3 3.3 3.3 5.1 1/1230 5/8091 4/9355 1/3583 1/8961 由表中可以看到,最大层间弹性位移角发生在第一层,1/1230<1/550,满足要求。
( 四 )水平地震作用下框架内力计算
将层间剪力分配到该层的各个柱子,即求出柱子的剪力,再由柱子的剪力和反弯点高度来求柱上、下端的弯矩。 柱端剪力按下式来计算: V?ijDij?Dj?1sVi
ij 柱上、下端弯矩
uMij、
bMij
按下式来计算
式中:
bMij?Vij?yhuMij?Vij?(1?y)hy?yn?y1?y2?y3
Dij—i层j柱的侧移刚度;h为该层柱的计算高度; y-反弯点高度比;
yn—标准反弯点高比,根据上下梁的平均线刚度kb,和柱的相对线刚度kc的比值,总层数m,该层位置n查表确定。
y1—上下梁的相对线刚度变化的修正值,由上下梁相对线刚度比值?1 及i查表得。
y2—上下层层高变化的修正值,由上层层高对该层层高比值?2及i查表。
y3—下层层高对该层层高的比值?3及i查表得。
需要注意的是yn是根据表:倒三角形分布水平荷载下各层柱标准反弯点高度比yn查得。
表5-4 各层边柱柱端弯矩及剪力计算
层次 hi/m Vi/kN 5 4 3 2 3.3 3.3 3.3 3.3 724 1431 1982 2378 2643 ?Dij/(N/mm) 999764 999764 999764 999764 737147 Di1 Vi1 K y M上 12.10 31.03 47.92 57.49 M下 23.95 40.20 50.76 60.89 89.62 15085 10.92 0.71 0.34 15085 21.59 0.71 0.44 15085 29.90 0.71 0.49 15085 35.87 0.71 0.49 1 4.55 12412 44.50 1.10 0.61 137.32 表5-5 各层中柱柱端弯矩及剪力计算
层次 hi/m Vi/kN 5 4 3 2 3.3 3.3 3.3 3.3 724 1431 1982 2378 2643 ?Dij/(N/mm) Di1 Vi1 K y M上 33.48 73.83 M下 44.25 79.76 106.38 127.62 148.65 999764 999764 999764 999764 737147 32523 19.98 2.61 0.43 32523 39.48 2.61 0.48 32523 54.69 2.61 0.50 106.38 32523 65.61 2.61 0.50 127.62 18067 63.27 4.03 0.55 181.68 1 4.55 表5-6 AB,BC跨剪力及柱轴力计算
AB跨梁端剪力 l BC跨梁端剪力 柱轴力 VE=(ME边柱NEkN VE=(ME层 l(m) ME左kN·m ME右 左+ME右)kN·m /l 5 6 ME左 (kN·m) ME右 /l (kN·m) 左+ME右)20.32 10.24 5.09 3.00 27.30 69.86 111.17 144.35 184.34 27.30 18.20 -5.09 -13.11 69.86 46.57 -17.23 -47.54 111.17 74.11 -36.64 -102.24 144.35 96.23 -60.96 -174.15 184.34 122.89 -103.45 -254.56 4 6 46.64 26.20 12.14 3.00 3 6 74.75 41.69 19.41 3.00 2 6 91.82 54.13 24.33 3.00 1 6 185.80 69.13 42.49 3.00 注:表中弯矩单位为kN?m,减力单位为KN 梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下式来计算
lblibu M?lr?Mib?1,j?Mij?
ib?ib
ribuM?lr?Mib?1,j?Mij?i?ibb
rblMb?Mb2Vb?l
Ni???Vbl?Vbr?k?ink
表5-7 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算
边梁 层次 5 4 3 2 1 l Mb走道梁 柱轴力 Mbr l Vb l MbMbr 38.4 85.38 l Vb 边柱N 中柱N 54.48 42.14 6 123.59 93.72 6 180.22 146.72 6 222.27 182.13 6 248.11 198.02 6 12.88 38.4 28.97 85.38 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 25.6 -12.88 -12.72 56.92 -41.85 -40.67 89.12 -85.44 -86.20 110.73 -139.36 -143.01 120.27 -198.84 -203.80 43.59 133.68 133.68 53.92 166.1 166.1 59.48 180.43 180.43 水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图所示:
20.3220.3210.2634.1044.3726.3243.0569.3840.6551.6592.3048.77136.3287.5510.2437.5427.3026.2067.6628.4069.8669.62111.1790.23144.3541.6990.2354.13108.2569.13145.22108.25184.34134.15177.49
图5-2 左地震作用下框架弯矩图(KN)
5.09-5.0912.14-17.2319.41-36.6424.33-60.9642.49-103.4518.20-13.1146.57-47.5474.1125.613.1156.9247.5489.125.095.0912.1417.2319.4136.6424.3360.9642.49103.45-102.24102.2496.23110.73-174.15174.15122.89120.27-254.56254.56
图5-3 左地震作用下梁端剪力及柱轴