【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 36 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 墻、門窗重力荷載計(jì)算 外墻體為 370mm 厚粘土多孔磚（ 16KN/m179。） ，外墻面貼瓷磚（ ㎡，包括水泥砂漿打底，共厚 25mm），內(nèi)墻面 20mm 厚抹灰（ ㎡），則外墻面單位面積重力荷載為 16 ++=㎡；內(nèi)墻為水泥空心磚兩側(cè)均為 20mm 厚抹灰，則內(nèi)墻面單位面積重力荷載為 15 +17 2＝㎡。 鋁合金窗單位面積重力荷載取 ㎡，木門單位面積重力荷載為 ㎡ 重力荷載代表值 集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值： 111 50%22i ii i iG W W W W Q?? ? ? ? ?梁板 墻 、 柱 墻 、 柱 活 載 計(jì)算結(jié)果 :W 樓板 =（ 42 ） = W 屋面板 =（ 42 ） = W 梁 =+++= W 墻 1= [（ 42+） 2 ( 18+ 4+ 3)+(42+) 2 ]+ [ 15( 12+ 7)]= W 柱 1 = W 墻 2 = [（ 42+） 2 ( 18+ 4+ 3)]+ [ 15( 12+ 7)]= W 柱 = 50%Q 活載 = 2（ 42+） = 50%Q 屋面活載 = （ 42+） = 計(jì)算結(jié)果如下圖： 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 各質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值 框架側(cè)移剛度計(jì)算 框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度過小，水平位移過 大，將影響正常使用；側(cè)向剛度過大，水平位移過小，雖滿足使用要求，但不滿足經(jīng)濟(jì)性要求。因此，框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度宜合適，一般以使?jié)M足結(jié)構(gòu)層間位移限值為宜。 規(guī)范規(guī)定，按彈性方法計(jì)算的樓層層間最大位移與層高之比△ u/h 宜小于框架結(jié)構(gòu)的層間位移角限值 [△ u/h]，即 1/550。（ h 為層高）。（附：層間位移角限值的確定原則，一是保證主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性受力狀態(tài)。即避免混凝土墻、柱構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，同時(shí)將混凝土梁等樓面構(gòu)件的裂縫數(shù)量、寬度和高度限制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。二是保證填充墻、隔墻和幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的完好，避免產(chǎn)生明顯 損傷。如果不滿足以上限制，則可增大構(gòu)件尺寸或提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)。） 梁的線剛度 ib=ECIb/lb。其中 Ec 為混凝土彈性模量； lb 為梁的計(jì)算跨度； Ib為梁截面慣性矩，對(duì)本設(shè)計(jì)的現(xiàn)澆樓面，中框架梁 Ib可近似取 ，邊框架梁Ib取 I0，樓梯間邊橫梁取 I0 ，中橫梁取 2I0 ，其中 I0為梁矩形部分的截面慣性矩。 柱的線剛度 ic=EcIc/l，其中 Ic維柱的截面慣性矩， h為框架柱的計(jì)算高度。柱的側(cè)移剛度 D 值按下式計(jì)算： D= α c 12ic/h2式中α c為柱側(cè)移剛度修正系數(shù)，西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 可從書上查表得。 橫梁的線 剛度計(jì)算過程見表 ,柱的線剛度計(jì)算過程見表 框架柱側(cè)移剛度值見表 ，表 ，表 。 表 橫梁線剛度計(jì)算表 層數(shù) Ec /(N/mm2) 類別 b h /mmXmm I0 /mm4 l b /mm EcI0/lb /N mm /N mm 2 EcI0/l / N mm 1 104 AB跨 300 600 109 7200 1010 1010 1010 BC跨 300 600 109 3000 1010 1010 1010 CD跨 300 600 109 7200 1010 1010 1010 2～5 3 104 AB跨 300 600 109 7200 1010 1010 1010 BC跨 300 600 109 3000 1010 1010 1010 CD跨 300 600 109 7200 1010 1010 1010 表 柱線剛度計(jì)算表 層數(shù) Ec /(N/mm2) hc/mm b h /mmXmm I0 /mm4 EcI0/lb /N mm 1 104 310 600 600 1010 1010 2～5 104 310 500 500 910 1010 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 表 中框架柱側(cè)移剛度 D 值 ( mmN/ ) 層次 第 1層 第 2～ 5層 D軸 (2 根） B、 C 軸（ 10根 ) A軸 （ 6根） D軸 （ 2根） B、 C 軸 （ 10 根 ) A 軸 （ 6 根） K C? 1iD 16024 23427 16024 13703 23950 13703 表 邊框架柱側(cè)移剛度 D 值 ( mmN/ ) 柱類別 A1,A8 D1， D8 B1,B8 C1,C8 層數(shù) 1 2～ 5 1 2～ 5 K C? 1iD 16024 23427 19570 23950 表 樓梯間框架柱側(cè)移剛度 D 值（ mmN/ ） 柱 D2， D4， D5， D7 A2， A4， A5， A7 層數(shù) 1 25 1 25 K C? 1iD 19570 23950 16024 23427 將上述不同情況下同層框架柱側(cè)移剛度相加，即得框架各層層間側(cè)移剛度iD? ，見表 表 橫向框架層間側(cè)移剛度 ( mmN/ ) 層次 1 2 3 4 5 iD? 1381666 1452748 1452748 1452748 1452748 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 由表可見， 12/DD??=1381666/1452748=＞ ，故該框架為規(guī)則框架。 橫向水平 荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 橫向水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 (1) 橫向自振周期計(jì)算 荷載計(jì)算： GE=∑ Gi=+ 3+= Geq== = 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移見表 表 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移表 層號(hào) iG iG? iD 1iiuu?? ?? /ium 5 1452748 4 1452748 3 1452748 2 1452748 1 1381666 結(jié)構(gòu)自振周期按頂點(diǎn)位移法，考慮填充墻剛度對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的影響，取折減系數(shù)0 ?? ，所以結(jié)構(gòu)基本自振周期為 T1 = α o u? T1 = α o u? = = (2)水平地震作用及樓層地震剪力作用 本建筑結(jié)構(gòu)高度不超過 40m,質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切為主，故可用底部剪力法計(jì)算水平地震作用。結(jié)構(gòu) 總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值即 Geq== = ?? max21 ??? 1 = （因?yàn)?Tg=） 1EK ???? eq? 因 = =≥ T1= 所以不需要考慮頂部附加水平地震作用，各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算見表 10。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 表 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 /iHm /iGkN mKNHG ii ?/ iijJGHGH? /iFkN /iVkN 5 4 3 2 1 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見下圖。 圖 水平地震作用及樓層地震剪力 (3) 水平地震作用下的位移驗(yàn)算 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移 iu? 和頂點(diǎn)位移 iu 分別按 (△ u)i=Vi/∑1sijJ D??和 ? ?1nkkuu????計(jì)算，計(jì)算過程見表 ，表中還計(jì)算了各層的層間位移角 /e i iuh? ?? 。 表 橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 層次 /iVkN /( / )iD N mm? /iu mm? /ih mm /e i iuh? ?? 5 1452748 3600 1/2368 4 1452748 3600 1/1406 3 1452748 3600 1/1071 2 1452748 3600 1/921 1 1381666 4650 1/1000 由上表可見，最大 層間彈性位移角發(fā)生在第二層，其值為 1/921＜ 1/550，滿足要求（其中 /iiuh? =1/550 可查表得到）。 （ 4） 水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算 以 KJ5 橫向框架內(nèi)力計(jì)算為例。 層間剪力取自表 ，各柱反彎點(diǎn)高度比按 y=yn+y1+y2+y3確定，其中 yn由《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》附表 7得 ,iV?? ililil DDV , yhVilil b ??M , hyVM ilil u )1( ??? 。梁的線剛度取 自表 。 表 邊柱端彎矩及剪力計(jì)算 層次 /ihm /iVkN ijD? 邊 柱（ A、 D 柱） 2iD 2iV K y 1biM 1uiM 5 1452748 13703 4 1452748 13703 3 1452748 13703 2 1452748 13703 1 1381666 16024 表 中柱端彎矩及剪力計(jì)算 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 層次 /ihm /iVkN ijD? 中 柱 2iD 2iV K y 2biM 2uiM 5 1452748 23950 4 1452748 23950 3 1452748 23950 2 1452748 23950 1 1381666 23427 表 梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算 水平地震作用下框架的彎矩圖、梁端剪力圖及柱軸力圖如圖 所示。 層次 邊梁 走道梁 柱軸力 lbM rbM l bV lbM rbM l bV 邊柱 N 中柱N 5 4 3 2 1 278 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 （ a）水平地震作用下框架彎矩圖 圖 （ b）水 平地震作用下梁端剪力及軸力圖 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 橫向框架內(nèi)力計(jì)算 a. 計(jì)算單元 取 KJ5 橫向框架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元寬度為 6 米，如圖 (a)所示，由于房?jī)?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(jì)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，作用于各節(jié)點(diǎn)上。 框架橫梁自重以及直接作用在橫梁上的填充墻體自重則按均布荷載考慮，得到豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 (b)(c)所示 (1)恒載計(jì)算 在圖 中 0q 及 39。0q 代表橫梁自重（扣除板自重）和填充墻自重，為均布荷載 , 21q q、 為板自重傳給橫梁的梯形和三角形分布荷載峰值； P,M 分別為通過縱梁傳給柱的板自重、縱梁自重、縱墻自重及陽臺(tái)自重等所產(chǎn)生的集中荷載和集中力矩。根據(jù) 節(jié)的有關(guān)數(shù)據(jù)和圖 （ a）所示的計(jì)算單元可得： 第五層，屋面荷載 ㎡，無填充墻，有 600mm 高女兒墻。 mq / ????? ）（ mq /39。0 ????? ）（ mq / ??? mq / ??? 0 . 6] .. 4 [1????????????????????? ）（）（PmKN0M1 ?? . 2 K ] . 4 [2???????????????????????）（）（）（P m. 34K N112 22 ????? 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 （ a） KJ2 橫向框架計(jì)算單元 圖 (b) 恒載作用下 KJ3 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖（對(duì)稱結(jié)構(gòu)） 第二至四層，樓面荷載 ㎡，外墻 ㎡，內(nèi)墻 ㎡，外墻窗 （