【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(duì)其重力荷載的增大系系數(shù)； g 表示單位長(zhǎng)度構(gòu)件重力荷載； n 為構(gòu)件數(shù)量。 墻體重量根據(jù)其厚度及材料容重標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算，其兩側(cè)的粉刷層（或貼面）重量應(yīng)計(jì)入墻自重內(nèi)。 本設(shè)計(jì)外墻體為 240mm 厚加氣混凝土砌塊，外墻面貼瓷磚 ()， 內(nèi)墻面為 20mm厚抹灰，則外墻單位面積重力荷載為： + +17 ＝ 20 內(nèi)墻面為 240mm厚加氣混凝土砌塊，兩側(cè)均為 20mm厚抹灰，則內(nèi)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(nèi)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(jù)其材料種類，按 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 (GB500092021)表 查取單位面積重量進(jìn)行計(jì)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(jì)算 集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值 Gi，為計(jì)算單元范圍內(nèi)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(jì)算 Gi 時(shí)，各可變荷載的組合值系數(shù)按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB 500112021)表 的規(guī)定采用。由于前面已經(jīng)計(jì)算出結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算為例說(shuō)明計(jì)算過(guò)程，計(jì)算結(jié)果見表 。 表 墻、門、窗等重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值匯總 層次 構(gòu)件 q /(kN/m2) A /m2 Gi /kN ∑Gi /kN 1 外墻 內(nèi)墻 樓梯間 門 窗 2~4 外墻 內(nèi)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(yīng)構(gòu)件的單位面積重力荷載標(biāo) 準(zhǔn)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(nèi)構(gòu)件所占總面積。 電梯機(jī)房設(shè)備近似按 50kN 計(jì)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(zhì)點(diǎn)重力荷載代表值 23 5 橫向水平地震作用下框架內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 橫向自振周期計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用頂點(diǎn)位移法計(jì)算結(jié)構(gòu)自振周期，計(jì)算如下： 頂點(diǎn)位 移 uT按以下步驟計(jì)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(duì)頂層應(yīng)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(cè)移剛度； iu)(? 、 ku)(? 分別為第 i、 k 層的層 間側(cè)移； S 為同層內(nèi)框架柱的總數(shù)。 具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果見表 。 表 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移計(jì)算 層次 Gi /kN VGi /kN ∑Di /(N/mm) Δui /mm ui /mm 4 1697808 3 1697808 2 1697808 1 1414572 24 結(jié)構(gòu)基本自振周期 T1(s)按下式計(jì)算： TT uT ? ? 式中 T? 為結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻的折減系數(shù)，本結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，取 T? 為，則 sT ???? 水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算 本設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)高度不超過(guò) 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。 由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知，本建筑所在地抗震設(shè)防烈度為 7 度， 水平地震影響系數(shù)最大值為，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，特征周期 Tg 為 。 因?yàn)?Tg＝ T1＝ 5Tg＝ ，故相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)值為： 11?????????????????? ?? TT g 根據(jù)表 中數(shù)值可得： ? ???? ieq GG 則 1 7 5 9 6 ???? eqEk GF ? 因?yàn)?T1＝ ＝ ＝ ，所以不需考慮頂部附加水平地震作用。 將上述計(jì)算結(jié)果代入下式即可算得各質(zhì)點(diǎn)的水 平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值： )3,2,1()1(1niFHGHGFnEknj jjiii ???????? 式中： Gi、 Gj分別為集中于質(zhì)點(diǎn) i、 j 的重力荷載代表值； Hi、 Hj分別為質(zhì)點(diǎn) i、 j 的計(jì)算高度。 框架各層層間剪力通過(guò)下式計(jì)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(biāo)準(zhǔn)值。 具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果見表 。 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圖 。 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 u 按下列兩式計(jì)算： ? ? ???? sj ijii DVu 1/ ? ??? ?? nk kuu 1 具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果見表 。 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 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(yàn)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(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB 500112021)第 條的規(guī)定。 水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算 本設(shè)計(jì)說(shuō)明書以圖 中⑤ 軸線橫向框架內(nèi)力計(jì)算為例，說(shuō)明計(jì)算方法及過(guò)程，其余框架內(nèi)力計(jì)算從略。 本設(shè)計(jì)采用 D 值法計(jì)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(jì)算得出，各柱所分配的剪力由下式計(jì)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(cè)移剛度； ?sj ijD1＝ 為條 i 層所有柱側(cè)移剛度之和。 柱反彎點(diǎn)高度根據(jù)下式計(jì)算： y＝ (y0 + y1 + y2 + y3)h 式中： y0 為標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比； 27 y1 為某層上下梁線剛度不同時(shí)，對(duì) y0 的修正值。 y2 為上層層高與本層高度不同時(shí)，對(duì) y0 的修正值； y3 為下層層高與本層高度不同時(shí)，對(duì) y0 的修正值。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)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(diǎn)高度 y， 按下式計(jì)算柱端彎矩： 上端： ? ?yhVM ijuc ??＝ 下端： yVM ijbc ?＝ 具計(jì)算過(guò)程及結(jié)果見表 和表 。 表 各層邊柱柱端彎矩及剪力計(jì)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(jì)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(diǎn)彎矩平衡條件，將節(jié)點(diǎn)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(diǎn)左、右梁的線剛度； lbM ， rbM 分別表示節(jié)點(diǎn)左、右梁的彎矩。 梁端剪力根據(jù)梁的兩端彎矩，按下式計(jì)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(cè)梁端剪力之差，亦按層疊加。具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果見表 。 表 梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)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(fù)號(hào)表示拉力。當(dāng)為左地震作用時(shí)，左側(cè)兩根柱為拉力，對(duì)應(yīng)的右側(cè)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(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 計(jì)算單元 取 ○ 4 軸線橫向框架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元寬度為 ，即一個(gè)柱距寬，如圖 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(jì)算單元范圍內(nèi)的其余樓面荷載則通過(guò)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。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(diǎn)上還作用有集中力矩。 圖 橫向框架計(jì)算單元 荷載計(jì)算 恒載計(jì)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(duì)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(guān)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(jì)算如下： kN / ? ??????????P ? ?? ? ? ?kN / ? ????????????P 對(duì)于 2~3 層：由縱梁傳給柱的恒載除梁自重和樓板重外，還應(yīng)考慮梁上填充墻等的重力荷載，其它荷載計(jì)算方法同 4 層，計(jì)算如下： kN/＝q kN/39。1 ＝q k N / ＝＝ ?q k N /39。2 ＝＝ ?q ? ? ? ?? ?2????????????????????????P 33 ? ?? ? ? ?? ? ? ?2??????????????????????p 對(duì)于 1 層： kN/＝q kN/39。1 ＝q kN/＝q kN/39。2 ＝q ? ? ? ?? ?2???????