【文章內(nèi)容簡介】 58491636001/1173150184645501/1176注：= Vi / = / hi由表知最大值在第二層：1/11731/550,滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB500112001)。 水平地震作用下橫向框架的內(nèi)力分析本設(shè)計說明書以的圖 31中⑥軸線橫向框架內(nèi)力計算為例，說明計算方法及過程，其余框架內(nèi)力計算從略。本設(shè)計采用D值法計算，水平地震作用下的框架內(nèi)力，各層柱的側(cè)移剛度以及各層層間剪力已由前面計算得出，各柱所分配的剪力，由下式計算；式中：為第i層第j根柱所分配的地震剪力；為第i層樓間剪力；為第i層第j根柱側(cè)移剛度；為第i層所有柱側(cè)移剛度之和；柱反彎點高度比根據(jù)下式計算；y= (y0 + y1 +y2 +y3) 式中：y0為標準反彎點高度比；y1為某層上下梁線剛度不同時，對y0的修正值；y2為上層層高與本層高度不同時，對y0的修正值；y3為下層層高與本層高度不同時，對y0的修正值。因為本設(shè)計各層梁截面相同，即線剛度相同，故不需要考慮y1值，而且只有一、二層分別需要考慮yy3.由柱剪力和反彎點高度比y,按下式計算柱端彎矩；上端：下端：具體計算過程及結(jié)果見表37 和表 38： 表 37 各層邊柱柱端彎矩及剪力計算層次hi（m）Vi（kN）(N/mm）(N/mm）Vij（kN）yM上（）M下（）5584916225004584916225003153958491622500258491622500150184620222 表 38 各層中柱柱端彎矩及剪力計算層次hi（m）Vi（kN）(N/mm）(N/mm）Vij（kN）yM上（）M下（）5584916308334584916308333153958491630833258491630833150184623524該框架為對稱結(jié)構(gòu)，梁端彎矩按節(jié)點彎矩平衡條件，將節(jié)點上下彎矩和按左、右梁的線剛度比例分配： 式中：、分別表示節(jié)點左、右梁的線剛度；、分別表示節(jié)點左、右梁的彎矩；梁端剪力根據(jù)梁的兩端彎矩，按下式計算： 由梁端剪力疊加便可求得框架柱軸力，其中邊柱為各層梁端剪力按層疊加，中柱軸力為兩側(cè)梁端力之差，亦按層疊加，具體計算過程及結(jié)果見表 39。 表39 梁端彎矩、剪力及柱軸力計算層次邊橫梁中橫梁柱軸力lVblVb邊柱N中柱N54321113注：（1）柱軸力的負號表示拉力；（2）,V單位為kN,N單位為kN，l單位為m。水平地震作用下框架的彎矩圖，梁端剪力及柱軸力圖分別如圖3 圖34所示。 圖33 水平地震作用下框架彎矩圖（） 圖34 水平地震作用下梁端剪力及柱軸力圖（kN） 橫向風荷載作用下框架的內(nèi)力和側(cè)移計算 風荷載標準值的計算基本風壓值：W0=，東南風向。垂直于建筑物表面上的風荷載標準值應(yīng)按下述公式計算：式中：—風荷載標準值—高度z處的風振系數(shù)—風荷載體型系數(shù) —風壓高度變化系數(shù) —基本風壓其中C類地面粗糙類別 = （）背風面 高寬比： H/B=結(jié)構(gòu)基本自振周期：則 因為,所以取查表得脈動增大系數(shù)，脈動影響系數(shù) v=取中框架縱向框架柱，,沿房屋高度的分布風荷載標準值為：各層風荷載標準值計算見表 310： 表310 各層風荷載標準值計算層次Hi /mHi/H514321注意：底層自地面算起。則一榀框架各層節(jié)點處風荷載標準值如圖 35 所示： 圖 35 各層節(jié)點處風荷載標準值（kN/m） 各層風荷載值計算 風荷載作用下的水平位移驗算 根據(jù)上述計算的水平荷載求出層間剪力，然后依據(jù)中框架柱層間側(cè)移剛度計算各層相對位移和絕對位移。風荷載作用下框架各層間剪力及位移計算見表 311：表 311 風荷載作用下框架各層間剪力及位移計算層次層高（m）Fi（kN）Vi（kN）（N/mm）(mm)(mm)55849161/32727245849161/16363635849161/11250025849161/8571415018461/68644風荷載作用下框架的最大層間位移角為1/68644，遠小于1/550,滿足要求。 風荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算風荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算過程與水平地震的相同，計算結(jié)果見表31表313和表314： 表312 各層邊柱柱端彎矩及剪力計算層次hi(m)Vi（kN） (N/mm)邊柱DilVily558491622500458491622500358491622500258491622500150184620222表313 各層中柱柱端彎矩及剪力計算層次hi(m)Vi（kN） (N/mm)中柱DilVily558491630833458491630833358491630833258491630833150184623524表314 梁端彎矩、剪力及柱軸力計算層次邊橫梁中橫梁柱軸力lVblVb邊柱N中柱N54321注：（1）柱軸力的負號表示拉力；（2），V單位為kN，N單位為kN，l單位為m。風荷載作用下的彎矩圖，梁端剪力及柱軸圖，如圖36 和圖37 所示：圖36 風荷載作用下框架彎矩圖（）圖37 風荷載作用下梁端剪力及柱軸力圖（kN）4 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算 計算單元?、掭S線橫向框架進行計算，即一個柱距寬。如圖41所示，由于房間內(nèi)布置有次梁，故直接傳給該框架的樓面荷載如圖中的水平陰影線所示，計算單元范圍內(nèi)的其余樓面荷載則通過次梁和縱向框架梁以集中力的形式傳給橫向框架，作用于各個節(jié)點上，由于縱向框架的中心線與柱的中心線不重合，因此在框架節(jié)點上還作用有集中力矩。圖41 橫向框架就算單元 恒載計算 恒載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖42所示，圖中qq2代表橫梁自重，為均布荷載形。圖 42 各層梁上作用的恒載和分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載，對于第5層有：pp2分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括梁自重、樓板重和女兒墻等的重力荷載，計算如下： 、分別為縱梁軸線與柱軸線偏心而產(chǎn)生的集中力距，計算如下：對于2～4 層，、包括梁自重和其上墻自重，為均布荷載，其它荷載的計算方法同第4層。結(jié)果如下： 學習 1～4層： 則集中力距： 活載計算活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖43所示：圖 43 各層梁上作用的活荷載對于第5層，不上人屋面，只有雪荷載： 對于1～4層，樓面活載： 對于1到5層荷載計算結(jié)果見表41 和表42：表41 橫向框架恒荷載匯集表層次514表42 橫向框架活荷載匯集表層次51496 荷載作用下的內(nèi)力計算 恒載等效計算 梁上分布荷載由矩形和梯形兩部分組成，根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分布荷載以及三角形分布荷載化為等效均布荷載，等效均布荷載的計算公式如圖所示： 圖44 梯形荷載 圖45 三角形荷載 即： 第5層：即頂層梯形、三角形荷載轉(zhuǎn)化為等效均布荷載 則頂層各桿的固端彎矩為： 41層： 則各端柱固端彎矩為： 活荷載等效計算 梯形荷載和三角形荷載轉(zhuǎn)化為等效荷載：第5層：則頂層各桿固端彎矩為： 1～4層：則頂層柱各桿固端彎矩為： 荷載彎矩二次分配計算梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配法計算，由于結(jié)構(gòu)和荷載對稱，故計算時可以用半框架，彎矩計算過程如圖4圖47所示，所得彎矩如圖4圖49所示： 圖 46 恒載作用下彎矩二次分配() 圖 47 活載作用下彎矩二次分配() 圖48 恒載作用下框架彎矩圖() 圖 49 活載作用下框架彎矩圖() 梁端剪力和軸力(1) 恒載作用下梁端剪力計算① 梁端剪力由兩部分組成a 荷載引起的剪力，計算公式為： 、分別為矩形和三角形荷載b 彎矩引起的剪力，計算原理是桿件彎矩平衡，即：DE跨：EF跨：因為EF跨兩端彎矩相等，故 ② 柱的軸力計算頂層柱頂軸力由節(jié)點和節(jié)點集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自重，其余層軸力計算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞。 ③ 柱的剪力計算：式中，、分別為經(jīng)彎矩分配后的上、下端彎矩，l為柱長度④ 恒載引起的剪力：第5層：第4～1層：彎矩引起的剪力 ：DE跨：第5層：第4層：第3層：第2層：第1層：(2) 活載作用下梁端剪力計算① 梁端剪力由兩部分組成a 荷載引起的剪力，計算公式為： 為三角形荷載b 彎矩引起的剪力，計算原理是桿件彎矩平衡，即：DE跨： EF跨：因為EF跨兩端彎矩相等，故② 柱的軸力計算；頂層柱頂軸力由節(jié)點和節(jié)點集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自重，其余層軸力計算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞。③ 柱的剪力計算：④ 活載引起的剪力：第5層： 第4～1層：彎矩引起的剪力 ：DE跨：第5層：第4層：第3層：第2層：第1層：(3) 計算總匯恒載、活載作用下梁端剪力及柱軸力計算結(jié)果見表43和表44：表43 恒載作用下梁端剪力及柱軸力(kN)層次由荷載引起的由彎矩引起的總剪力柱軸力DE跨EF跨DE跨EF跨DE跨EF跨D柱E柱5040302010表44 活載作