【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 計(jì)算表層數(shù)柱高度砼彈性模量截面尺寸慣性矩梁線剛度ibhc/mmEc/(N/mm2)bh/mmmmIc/mm4EcIc/ hc/Nmm14550104350350101010102～3360010435035010101010ABCD700018007200360036004050 梁柱相對(duì)線剛度柱的側(cè)移剛度D按公式： 計(jì)算，式中為柱側(cè)移剛度修正系數(shù)，根據(jù)梁柱線剛度比不同，柱可分為中柱、邊柱。查表得：對(duì)于一般層： 對(duì)于底層： 橫向一榀框架柱側(cè)移剛度D計(jì)算表層次層高 (m)柱根數(shù)N/mm2~3邊柱219775132476中柱2463751邊柱21951098592中柱229786 橫向框架層間側(cè)移剛度D統(tǒng)計(jì)表層次123∑Di985928=7887361324768=10598081059808該框架為橫向承重框架，不計(jì)算縱向側(cè)移剛度。∑D1/∑D2=788736/1059808=＞。，所以該框架為規(guī)則框架。5橫向水平作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算和側(cè)移計(jì)算 根據(jù)結(jié)構(gòu)水平地震作用計(jì)算的底部剪力法 [24]，基本周期Ti可按下式計(jì)算：式中，——計(jì)算結(jié)構(gòu)基本自振周期用的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想位移，單位為m，即假想把集中在各樓層處的重力荷載代表值作為該樓層水平荷載來計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)彈性水平位移[11]；——結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù)。按以下公式計(jì)算： 注： ∑D ij 為第i層的層間側(cè)移剛度，（△u）i為第i層的層間側(cè)移，（△u）k為第k層的層間側(cè)移，s為同層內(nèi)框架柱的總數(shù)。故先計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移，： 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想位移計(jì)算層次Gi（kN）VGi (kN)∑D i（N/mm）△ui（mm）UT（mm）31059808210598081788736由上表計(jì)算基本周期， 。 水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算，因本結(jié)構(gòu)高度不超過40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切型為主，故可用底部剪力法計(jì)算水平地震作用。計(jì)算總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，即底部剪力。 式中， ——相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)；——結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，多質(zhì)點(diǎn)取總重力荷載代表值的85％；設(shè)防烈度7度，天津地區(qū)地震分區(qū)為一區(qū)，又場(chǎng)地類別為Ⅱ類，查規(guī)范得特征周期：，查表得，水平地震影響系數(shù)最大值；由水平地震影響系數(shù)曲線來計(jì)算，式中，——衰減系數(shù)，＝，；因?yàn)楦鶕?jù)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，δn=，所以不需要考慮頂部附加水平地震作用。按底部剪力法求得基底剪力，按下式分配各層的質(zhì)點(diǎn)水平地震作用：式中：、分別為集中于質(zhì)點(diǎn)i、j的荷載代表值；、分別為質(zhì)點(diǎn)i、j的計(jì)算高度。具體計(jì)算過程如下表，各樓層的地震剪力按 來計(jì)算，一并列入表中。 各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算表層次GiHi/∑GjHj321∑各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布[15]。F3F2F1V3V2V1水平地震作用下框架第層的層間剪力、層間位移和頂點(diǎn)位移u i分別按下列公式計(jì)算： 各層的層間彈性位移角，根據(jù)《抗震規(guī)范》，考慮填充墻抗側(cè)力作用的框架，層間彈性位移角限值[θe]1/550。計(jì)算過程如下表：層次3105980836001/37502105980836001/2057178873645501/1527由表中可以看到，最大層間彈性位移角發(fā)生在第一層，1/15271/550，滿足要求。此處以結(jié)構(gòu)平面圖中軸線橫向框架內(nèi)力計(jì)算為例，說明計(jì)算方法，邊框架和縱向框架的計(jì)算方法步驟與橫向中框架完全相同?？蚣苤袅蛷澗赜?jì)算，采用D值法。柱端剪力按下式來計(jì)算： 柱上、下端彎矩、按下式來計(jì)算： 式中：Dij—i層j柱的側(cè)移剛度；h為該層柱的計(jì)算高度；y—反彎點(diǎn)高度比；yn—標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高比，根據(jù)上下梁的平均線剛度，和柱的相對(duì)線剛度的比值，總層數(shù)m，該層位置n查表確定； y1—上下梁的相對(duì)線剛度變化的修正值，由上下梁相對(duì)線剛度比值 及查表得；y2—上下層層高變化的修正值，由上層層高對(duì)該層層高比值及查表；y3—下層層高對(duì)該層層高的比值及查表得。需要注意的是是根據(jù)表：倒三角形分布水平荷載下各層柱標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比查得。當(dāng)i1+i2＞i3+i4時(shí)，反彎點(diǎn)下移，查表時(shí)應(yīng)取I= (i3+i4 )/(i1+i2)，查得的冠以負(fù)號(hào)，對(duì)于底層柱不考慮修正值，即=0；對(duì)于頂層柱，不考慮修正值，取=0，對(duì)于底層柱，不考慮修正值，即=0。 各層邊柱柱端彎矩及剪力計(jì)算層次hi/mVi/kN∑Dij/(N/mm)Dij/(N/mm)Vij/kNKy/kNm/kNm31059808197752105980819775178873619510 各層中柱柱端彎矩及剪力計(jì)算層次hi/mVi/kN∑Dij/(N/mm)Dij/(N/mm)Vij/kNKy/kNm/kNm31059808463752105980846375178873629786梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按下式來計(jì)算[16]： 式中、分別表示節(jié)點(diǎn)左、右梁的線剛度；、分別表示節(jié)點(diǎn)左右梁的彎矩；為柱在i層的軸力，具體計(jì)算結(jié)果如表下表：、剪力及柱軸力計(jì)算層次邊梁走道梁柱軸力///m/ kN///m/ kN邊柱N/ kN中柱N/ kN37271 左地震作用下框架彎矩圖(kN) 左地震作用下梁端剪力及柱軸力圖(kN) 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)時(shí)按下式來計(jì)算：= 式中，—風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）；—高度z處的風(fēng)振系數(shù)；s —風(fēng)荷載體型系數(shù)；—風(fēng)壓高度變化系數(shù)；—基本風(fēng)壓 （kN/m2）。由《荷載規(guī)范》，天津地區(qū)重現(xiàn)期為50年的基本風(fēng)壓：=，地面粗糙度為C類，有密集建筑群的城市市區(qū)。風(fēng)載體型系數(shù)由《荷載規(guī)范》： =（迎風(fēng)面）和=（背風(fēng)面）,所以風(fēng)載體系數(shù)=（）=?！逗奢d規(guī)范》規(guī)定，對(duì)于高度大于30m，應(yīng)采用風(fēng)振系數(shù)來考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響。本設(shè)計(jì)中，房屋高度H= 30m，H/B= ，則不需要考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響，取=。節(jié)點(diǎn)風(fēng)荷載： 其中，A為一榀框架各層節(jié)點(diǎn)的受風(fēng)面積，取上層的一半和下層的一般之和，頂層管道女兒墻頂，底層只取到下層的一半。注意底層的計(jì)算高度應(yīng)從室外地面開始取。根據(jù)各樓層標(biāo)高處的高度Hi由171。荷載規(guī)范187。，代入上式可得各樓層標(biāo)高處的風(fēng)荷載。層次Hi/m(kN/m2)A (m2)Pw (kN)321F1=F3=F3=(kN)根據(jù)水平荷載，計(jì)算層間剪力，再依據(jù)層間側(cè)移剛度，計(jì)算出各層的相對(duì)側(cè)移和絕對(duì)側(cè)移[17]。計(jì)算過程如下表：層次層高/mm3360010598081/5142852360010598081/225000145507887361/133823由表可以看出，風(fēng)荷載作用下框架的最大層間位移角為一層的1/133823,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1/550，滿足規(guī)范要求。計(jì)算方法與地震作用下的相同, 仍以結(jié)構(gòu)平面圖中軸線橫向框架內(nèi)力計(jì)算為例，說明計(jì)算方法，邊框架和縱向框架的計(jì)算方法步驟與橫向中框架完全相同?？蚣苤袅蛷澗赜?jì)算，采用D值法[18]。柱端剪力按下式來計(jì)算： 柱上、下端彎矩、按下式來計(jì)算： 需要注意的是，風(fēng)荷載作用下的反彎點(diǎn)高比是根據(jù)表：均布水平荷載作用下的各層標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比查得。 各層邊柱柱端彎矩及剪力計(jì)算層次hi/mVi/kN∑Dij/(N/mm)Dij/(N/mm)Vij/kNKy//31059808197752105980819775178873619510 各層中柱柱端彎矩及剪力計(jì)算層次hi/mVi/kN∑Dij/(N/mm)Dij/(N/mm)Vij/kNKy//31059808463752105980846375178873629786梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按下式來計(jì)算[16]： 式中、分別表示節(jié)點(diǎn)左、右梁的線剛度；、分別表示節(jié)點(diǎn)左右梁的彎矩；為柱在i層的軸力，具體計(jì)算結(jié)果如表下表:、剪力及柱軸力計(jì)算層次邊梁走道梁柱軸力///m/ kN///m/ kN邊柱N/ kN中柱N/ kN37271 風(fēng)荷載作用下框架彎矩圖(kN) 風(fēng)荷載作用下梁端剪力及柱軸力圖(kN)6 框架內(nèi)力組合 結(jié)構(gòu)抗震等級(jí) 結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)可根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、地震烈度、房屋高度等因素，查規(guī)范得到，該框架結(jié)構(gòu)，高度h=30m，地處抗震設(shè)防烈度為7度的天津地區(qū)，因此該框架為三級(jí)抗震等級(jí)。 承載力抗震調(diào)整系數(shù)從理論上講，抗震設(shè)計(jì)中采用的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)高于非抗震設(shè)計(jì)時(shí)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。但為了應(yīng)用方便，在抗震設(shè)計(jì)中仍采用非抗震設(shè)計(jì)時(shí)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，而是通過引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)γRE來提高其承載力。 承載力抗震調(diào)整系數(shù)γRE受彎梁偏壓柱受剪軸壓比軸壓比梁一般取梁端和跨中作為梁承載力設(shè)計(jì)的控制截面。一般情況下，梁端為抵抗負(fù)彎矩和剪力設(shè)計(jì)控制界面，但在有地震作用組合時(shí)，也要組合梁端的正彎矩，因此梁的最不利組合內(nèi)力有： 梁端截面：?Mmax，+Mmax，Vmax；梁跨中截面：+Mmax。 作用效應(yīng)組合 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用期間，可能遇到同時(shí)承受永久荷載和兩種以上