【文章內容簡介】 1023 2~4 邊 橫梁 25 16 中 橫梁 25 8 次梁 (三 跨 ) 25 28 縱梁 25 7 柱 25 32 660 660 注：表中 β 為考慮梁、柱的粉刷層重力荷載而對其重力荷載的增大系系數(shù)； g 表示單位長度構件重力荷載； n 為構件數(shù)量。 墻體重量根據其厚度及材料容重標準值計算，其兩側的粉刷層（或貼面）重量應計入墻自重內。 本設計外墻體為 240mm 厚加氣混凝土砌塊，外墻面貼瓷磚 ()， 內墻面為 20mm厚抹灰，則外墻單位面積重力荷載為： + +17 ＝ 20 內墻面為 240mm厚加氣混凝土砌塊，兩側均為 20mm厚抹灰，則內墻單位面積重力荷載為： +17 2＝ 女兒墻為 240mm 厚 加氣混凝土砌塊 ，外墻面貼瓷磚 ()，內墻面為 20mm 厚水泥砂漿抹面，則女兒墻單位面積重力荷載為： + +17 ＝ 門、窗等自重可根據其材料種類，按 《建筑結構荷載規(guī)范》 (GB500092021)表 查取單位面積重量進行計算。 鋼鐵門（包括玻璃門）單位面積重力荷載取 ； 鋁合金窗單位面積重力荷載取 。 墻、門、窗等重力荷載匯總見表 。 重力荷載代表值計算 集中于各樓層標高處的重力荷載代表值 Gi，為計算單元范圍內各層樓面上的重力荷載代表值及上下各半層的墻、柱等重量。計算 Gi 時，各可變荷載的組合值系數(shù)按《建筑抗震設計規(guī)范》 (GB 500112021)表 的規(guī)定采用。由于前面已經計算出結構和構配件的重力荷載標準值，故下面僅以集中于 一層樓板處的重力荷載代表值 G1 的計算為例說明計算過程，計算結果見表 。 表 墻、門、窗等重力荷載標準值匯總 層次 構件 q /(kN/m2) A /m2 Gi /kN ∑Gi /kN 1 外墻 內墻 樓梯間 門 窗 2~4 外墻 內墻 樓梯間 21 門 窗 其它 1~4 層樓 面 4 層屋面 女兒墻 雨篷 注：表中 q為相應構件的單位面積重力荷載標 準值，其中樓梯間面荷載取樓面荷載 ， 7層屋面板考慮壓檐墻取屋面荷載 倍， A表示單層內構件所占總面積。 電梯機房設備近似按 50kN 計算。 22221＝＝＝ 活雨篷窗門墻柱梁樓面板???????????????? GGGGGGGGG 表 各層重力荷載代表值 層次 1 2 3 4 ∑Gi Gi 22 圖 各質點重力荷載代表值 23 5 橫向水平地震作用下框架內力和側移計算 橫向自振周期計算 本設計采用頂點位移法計算結構自振周期，計算如下： 頂點位 移 uT按以下步驟計算： ??? nik kGi GV ? ? ???? sj ijGii DVu 1/ ? ??? ?? nk kT uu 1 式中： Gk 為集中在 k 層樓面處的重力荷載代表值，對頂層應加上局部突出部分的折算重力荷載； VGi 為把集中在各層樓面處的重力荷載代表值視為水平荷載而得的第 i 層的層間剪力； ??sj ijD1 為第 i 層的層間側移剛度； iu)(? 、 ku)(? 分別為第 i、 k 層的層 間側移； S 為同層內框架柱的總數(shù)。 具體計算過程及結果見表 。 表 結構頂點的假想側移計算 層次 Gi /kN VGi /kN ∑Di /(N/mm) Δui /mm ui /mm 4 1697808 3 1697808 2 1697808 1 1414572 24 結構基本自振周期 T1(s)按下式計算： TT uT ? ? 式中 T? 為結構基本自振周期考慮非承重磚墻的折減系數(shù)，本結構為框架結構，取 T? 為，則 sT ???? 水平地震作用及樓層地震剪力計算 本設計中結構高度不超過 40m，質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算水平地震作用。 由設計任務書可知，本建筑所在地抗震設防烈度為 7 度， 水平地震影響系數(shù)最大值為，場地類別為Ⅱ類，設計地震分組為第一組，特征周期 Tg 為 。 因為 Tg＝ T1＝ 5Tg＝ ，故相應于結構基本自振周期的水平地震影響系數(shù)值為： 11?????????????????? ?? TT g 根據表 中數(shù)值可得： ? ???? ieq GG 則 1 7 5 9 6 ???? eqEk GF ? 因為 T1＝ ＝ ＝ ，所以不需考慮頂部附加水平地震作用。 將上述計算結果代入下式即可算得各質點的水 平地震作用標準值： )3,2,1()1(1niFHGHGFnEknj jjiii ???????? 式中： Gi、 Gj分別為集中于質點 i、 j 的重力荷載代表值； Hi、 Hj分別為質點 i、 j 的計算高度。 框架各層層間剪力通過下式計算： ??? nik ki FV 25 式中： Fk 為作用在 k 層樓面處的水平地震作用標準值。 具體計算過程及結果見表 。 各質點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見圖 。 水平地震作用下的位移驗算 水平地震作用下框架結構的層間位移 iu? 和頂點位移 u 按下列兩式計算： ? ? ???? sj ijii DVu 1/ ? ??? ?? nk kuu 1 具體計算過程及結果見表 。 表 各質點橫向水平地震作用及樓層地震剪力計算表 層次 hi /m Hi /m Gi /kN GiHi /kNm GiHi ∑GiHi Fi /kN Vi /kN 4 3 2 1 (a) 水平地震作用分布 (b) 層間剪力分布 26 圖 橫向水平地震作用及樓層地震剪力 表 橫向水平地震作用下的位移驗算 層 次 Vi /kN ∑Di /(N/mm) Δ ui /mm ui /mm hi /mm θe Δui/hi 4 1697808 3000 1/2273 3 1697808 3000 1/1887 2 1697808 3000 1/1695 1 1414572 3300 1/1473 表 還計算了各層的層間彈性位移角 θe＝ Δui/hi， 由表中數(shù) 值可知，最大層間彈性位移角發(fā)生在第一層，其值為 1/14731/550，滿足《建筑抗震設計規(guī)范》 (GB 500112021)第 條的規(guī)定。 水平地震作用下框架內力計算 本設計說明書以圖 中⑤ 軸線橫向框架內力計算為例，說明計算方法及過程，其余框架內力計算從略。 本設計采用 D 值法計算水平地震作用下的框架內力。各層柱的側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： isj ijijij VDDV?1＝＝ 式中： Vij為第 i 層第 j 根柱所分配的地震剪力； Vi 為第 i 層樓層間剪力； Dij為第 i 層第 j 根柱的側移剛度； ?sj ijD1＝ 為條 i 層所有柱側移剛度之和。 柱反彎點高度根據下式計算： y＝ (y0 + y1 + y2 + y3)h 式中： y0 為標準反彎點高度比； 27 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。 因為本設計各層梁截面相同，即線剛度相同，故不需要考慮 y1 值，且只有一二層分別需要考慮 y y3。 由柱剪力 Vij和反變點高度 y， 按下式計算柱端彎矩： 上端： ? ?yhVM ijuc ??＝ 下端： yVM ijbc ?＝ 具計算過程及結果見表 和表 。 表 各層邊柱柱端彎矩及剪力計算 層次 hi /m Vi /kN ∑Dij /(N/mm) Di1 /(N/mm) Vi1 /(kN) K y Mbi1 /(kNm) Mui1 /(kNm) 4 1697808 27568 3 1697808 27568 2 1697808 27568 1 1414572 23289 表 各層 中 柱柱端彎矩及剪力計算 層次 hi /m Vi /kN ∑Dij /(N/mm) Di2 /(N/mm) Vi2 /(kN) K y Mbi2 /(kNm) Mui2 /(kNm) 4 1697808 33192 3 1697808 33192 2 1697808 33192 1 1414572 25547 梁端彎矩按節(jié)點彎矩平衡條件，將節(jié)點上、下端彎矩之和按左、右梁的線剛度比例分配： ? ?uijb jirblb lblb MMii iM ?? ? ,1＝ ? ?uijb jirblb rbrb MMii iM ?? ? ,1＝ 28 式中： lbi ， rbi 分別表示節(jié)點左、右梁的線剛度； lbM ， rbM 分別表示節(jié)點左、右梁的彎矩。 梁端剪力根據梁的兩端彎矩，按下式計算： l MMV rblbb ?＝ 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，中柱軸力為兩側梁端剪力之差，亦按層疊加。具體計算過程及結果見表 。 表 梁端彎矩、剪力及柱軸力計算 層次 邊橫梁 中橫梁 柱軸力 lbM rbM l Vb lbM rbM l Vb 邊柱 N 中柱 N 4 3 32,.68 2 1 注： 1)柱軸力中的負號表示拉力。當為左地震作用時，左側兩根柱為拉力，對應的右側兩根柱為壓 。 2)表中 M 單位為 kNm， 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如圖 、圖 所示。 29 圖 水平地震作用下 框架彎矩圖 (kNm) 30 圖 水平地震作用下 梁端剪力及柱軸力圖 (kN) 31 6 豎向荷載作用下框架結構的內力計算 計算單元 取 ○ 4 軸線橫向框架進行計算，計算單元寬度為 ，即一個柱距寬，如圖 所示。由于房間內布置有次梁，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)點上。由于縱向框架梁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 橫向框架計算單元 荷載計算 恒載計算 恒載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖 所示。在圖 中， 1q ， 39。1q 代表橫梁自重，為均布荷載形式。對于第 4 層： 32 kN/＝q kN/39。1 ＝q 2q 和 39。2q 分別為房間和走道板傳給橫梁的均布荷載和三角形荷載，由圖 所示幾何關系可得： 圖 各層梁上作用的恒載 k N / ＝＝ ?q k N /39。2 ＝??q 1P 、 2P 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： kN / ? ??????????P ? ?? ? ? ?kN / ? ????????????P 對于 2~3 層：由縱梁傳給柱的恒載除梁自重和樓板重外，還應考慮梁上填充墻等的重力荷載，其它荷載計算方法同 4 層，計算如下： kN/＝q kN/39。1 ＝q k N / ＝＝ ?q k N /39。2 ＝＝ ?q ? ? ? ?? ?2????????????????????????P 33 ? ?? ? ? ?? ? ? ?2??????????????????????p 對于 1 層： kN/＝q kN/39。1 ＝q kN/＝q kN/39。2 ＝q ? ? ? ?? ?2???????