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表7.2各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表
层次
Hi(m) Gi(kN) GiHi(kN·m)GiHi/∑GjHjFi(kN) Vi(kN)
5 17.8 6625.41 117932.30 0.272 892.55 892.55 4 14.5 8205.01 118972.65 0.274 899.11 1791.663 11.2 8244.43 92337.62 0.212 695.66 2487.322 7.9 8230.19 65018.50 0.150 492.21 2979.531 4.6 8679.73 39926.76 0.092 301.89 3281.42
各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图:
F1F2F3F4F5+ F5V5V4V3V2V1图7.1水平地震作用分布 图7.2层间剪力分布
7.3多遇水平地震作用下的位移验算
水平地震作用下框架结构的层间位移 (△u)i和顶点位移u i分别按下列公式计算:
(△u)i = Vi/∑D ij[2] u i=∑(△u)k[2]
各层的层间弹性位移角θe=(△u)i/hi,根据《建筑抗震规范》,考虑砖填充墙抗侧力作用的框架,层间弹性位移角限值[θe]<1/550。
计算过程如下表7.3:
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表7.3横向水平地震作用下的位移验算
层次
Vi ∑D i(△u)i ui (mm)
hi (mm)
(kN) (N/mm)(mm)
θe=(△u)i /hi
5 892.55 805012 1.109 15.824 3300 1/2976 4 1791.66 805012 2.226 14.715 3300 1/1483 3 2487.32 805012 3.090 12.489 3300 1/1068 2 2979.53 805012 3.701 8.788 3300 1/892 1 3281.42 645104 5.087 5.087 4600 1/905
由此可见,最大层间弹性位移角发生在第二层,1/892<1/550(满足规范要求)。
7.4水平地震作用下框架内力计算
1、框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算:
Vij=DijV i /∑Dij[2] M bij=Vijyh[2] M uij=Vij(1-y)h[2] y=y0+y1+y2+y3[2]
注:1.y0框架柱的标准反弯点高度比。
2.y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 3.y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 4.y框架柱的反弯点高度比。
5.底层柱需考虑修正值y2,二层柱需考虑修正值y1和y3,其它柱无修正。 下面以⑦轴线横向框架内力的计算为例(表7.4):
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=
=
表7.4a各层柱端弯矩及剪力计算(边柱)
层h(V(im)ikN)Di1 Vi1 次(N/mm) (N/mm)(kN)
∑D ij
边 柱
k
y (m)
M bi1 M ui1
(kN·m) (kN·m)
5 3.3 892.55 805012 15877 17.60.3444 3.3 1791.66805012 15877 35.340.3443 3.3 2487.32805012 15877 49.060.3440.22 0.35 0.45
12.78 45.30 40.82 75.80 72.85 89.04 2 3.3 2979.53805012 15877 58.760.3440.55+0.050.60 116.34 77.56 1 4.6 3281.42645104 15770 64.280.4800.76?0.050.71 209.93 85.75
以第五层边柱的计算为例:
Di1=15877, k=0.344
Vi1=15877×892.55/805012=17.6(kN) 查表:y=y 0=0.22 (无需修正)
==
M bi1=17.6×0.22×3.3=12.78 KN?m M ui1=17.6×(1-0.22)×3.3=45.30 KN?m 二层修正值:y1=0,y2=0.05 一层修正值:y3=?0.05
表7.4b各层柱端弯矩及剪力计算(中柱)
层h(V(im)ikN)Di2 Vi2 次(N/mm) (N/mm)(kN)
∑D ij
中 柱
k
y (m)
M bi2M ui2
(kN·m) (kN·m)
5 3.3 892.55 805012 26537 29.420.6504 3.3 1791.66805012 26537 59.060.6503 3.3 2487.32805012 26537 81.990.6500.33 0.40 0.45
32.04 65.05 77.96 116.94 121.76 148.81 2 3.3 2979.53805012 26537 98.220.6500.5+0.050.55 178.27 145.86 1 4.6 3281.42645104 19316 98.250.9060.70?0.050.65 293.77 248.57
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2、梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算:
lll=ib(Mib+j,j+Min,j)/(ib+ibr)[1] Mb
l
Mbr=ibr(Mib+j,j+Min,j)/(ib+ibr)[1]
Vb=(Min,j+Mbr)/ l[1] Ni=∑(Vbl?Vbr)k[1]
以第5层例:
lu
=M5=45.30 kN·m 边梁 Mb
Mbr=65.05×
4.5
=34.44 kN·m 4.5+4
l
=Mbr=65.05?34.44=30.61 kN·m 走道梁Mb
l
Vb=(Mb+Mbr)/ l=(45.3+34.44)/7.2=11.06 kN
边柱N=0?11.06=?11.06 kN 中柱N=11.06?25.51=?14.45 kN
具体计算过程见下表7.5:
表7.5梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算 边梁
层次 l
Mb
走道梁 柱轴力
Mbr
l
Vb l
Mb Mbr 30.6170.02
l 2.42.4
Vb 25.5158.3588.82
边柱N 中柱N
5 45.30 34.44 7.2 11.0630.61-11.06 -14.45-34.33 -49.53-69.06 -103.624 88.58 78.96 7.2 23.2770.02
3 129.86 120.19 7.2 34.73106.58106.582.4
2 150.41 141.84 7.2 40.59125.78125.782.4104.82 -109.65 -167.851 202.09 226.23 7.2 59.49200.61200.612.4167.18 -169.14 -276.21
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45.3045.3034.4465.0530.6112.7888.5875.8032.0470.0278.96116.9440.82129.8689.0477.96106.58120.19148.8172.85150.4177.56121.76125.78141.84145.86116.34202.0985.75178.27200.61226.23248.57209.93
293.77(注:所选建筑物较长,总刚度较大,单柱剪力较小,以致弯矩较小)
图7.3a 框架左震弯矩图(kN·m)
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