【文章內(nèi)容簡介】 2）； 0? 基本風壓 （ kN/m2） ； z? 風荷載體型系數(shù)； s? 風壓高度變化系數(shù)； z? 高度 z 處的風振系數(shù)。 因結(jié)構(gòu)高度 H=30m，可取 z? =；對于矩形平面 s? =； z? 可查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》。將風荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載，計算過程如表41 所示。表中 z 為框架節(jié)點至室外地面 的高度， A 為一榀框架各層節(jié)點的受風面積，計算結(jié)果如圖 43 所示。 圖 41 活荷載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖 求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 表 41 風荷載計算 層次 z? s? z（ m） z? 0? （ kN/m2） A（ m2） Pw（ kN） 5 4 3 2 8 1 圖 43 風荷載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖 風荷載作用下的側(cè)移驗算 框架側(cè)移剛度計算 “ 框架側(cè)移剛度按求 D 值的方法計算，在計算梁的線剛度 bi 時，考慮到樓板對框架梁截面慣性矩的影響，中框架梁取 IIb ? ，邊框架梁取 IIb ? 。 ??1 ” 因此 中 框架梁的線剛度和柱的線剛度可采用圖 32 的結(jié)果， 邊框架梁的線剛度為中框架梁的線剛度的 。 所有梁 、 柱的線剛度見表 42。 求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 表 42 梁柱 線剛度表（ 3410 mE?? ） 層次 邊框架梁 中框架梁 柱 )(CDABii BCi )(CDABii BCi Ci 25 1 柱的側(cè)移剛度計算公式為： 0212 Dh iD ccc ?? ????9 (42) 系數(shù) c? 由表 43 所列公式計算。 表 43 c? 值和 K 值得計算公式 樓層 簡 圖 K c? 一般層 ci2i1i2ici4i3i4i ciiiiiK 2 4321 ???? KKc ?? 2? 底層 ci2i1i2ici ciiiK 21 ?? KKc ??? ? 根據(jù)梁、柱線剛度比 K 的不同，圖 32 中的柱可分為中框架中柱和邊柱、邊框架中柱和邊柱。各柱 的側(cè)移剛度計算過程見表 44 和表 45。 表 44 邊框架柱 側(cè)移剛度 D 值（ mE??410 ） 層次 邊柱 A1， A20， D1， D20 中柱 B1， B20， C1， C20 ?iD K c? 1iD K c? 2iD 25 ??? ?? ??? 1 ? ?? 求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 表 45 中 框架柱側(cè)移剛度 D 值（ mE??410 ） 層次 邊柱 中柱 ?iD K c? 1iD K c? 2iD 25 ??? ?? ??? 1 ? ?? 將上述不同層框架側(cè)移剛 度相加 ，得框架各層層間側(cè)移剛度 ?iD ，并考慮將單位 104E m換算為單位 N/mm，這里 C30 混凝土的彈性 模量 E= 104N/mm2,可得104E m= 103N/mm。換算結(jié)果見表 46。 表 46 不 同層框架側(cè)移剛度 層次 1 25 ?iD （ 104E m） ?iD （ N/mm） 530880 408600 風荷載作用下的水平位移驗算 根據(jù)圖 43 所示的水平荷載，由 式 （ 43） 計算層間剪 力 iV 。 ?? ?? ?? sj ikmk ki VFV 11 （ 43） 然后根據(jù)表 45 求出軸線框架的層間側(cè)移剛度，再按式（ 44）和式（ 45）計算各層的相對側(cè)移和絕對側(cè)移。 iiijiji DVDVu ??? )( （ 44） ?? ?? ik ki uu 1 )( （ 45） 計算過程見表 47所示。由 表 47可見，風荷 載作用下框架的最大層間位移角為1/76471，遠小于 1/550， 滿足規(guī)范規(guī)定。 表 47 風荷 載作用下框架層間剪力及側(cè)移計算 層次 1 2 3 4 5 )(kNFi )(kNVi 24 )10( 4 mEDi ?? )/( mmNDi 530880 408600 408600 408600 408600 求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 )(mmui ii hu/ 1/91176 1/76471 1/102632 1/156000 1/354545 地震作用計算 重力荷載代表值計算 本部分參考規(guī)范：《 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 》 （ GB 500112021） 表 48 各種結(jié)構(gòu)重力荷載標準值 層 次 柱 墻 窗戶 門 梁 樓板恒載 樓板活載 （ kN） （ kN） （ kN） （ kN） （ kN） （ kN） （ kN） 1 2～ 4 5 5G =++++++= 3G = 2G = 4G = 1G = 圖 44 質(zhì)點重力荷載代表值（ kN） 橫向自振周期的計算 對于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)，基本自振周期可按下式計算： TTT ?? ? ??3 （ 46） 求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 式中 T? —— 基本周期調(diào)整系數(shù)?？紤]填充墻使框架自振周期減小的影響的折減系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)取 ～ 。當采用輕質(zhì)墻，外掛墻時取 。 T? —— 框架的頂點假想位移。在未求出框架的周期前，無法求出框架的地震力及位移， T? 為將框架的重力荷載代表值視為水平作用力，求得假想的框架頂點位移。對框架結(jié)構(gòu)， Tu 按下列公式計算： ??? nik kGi GV （ 47） ? ? ???? sj ijGiiDVu1 （ 48） ? ??? ?? nk kT uu 1 （ 49） 由上述公式求解結(jié)構(gòu)頂點假想側(cè)移的過程和結(jié)果見表 49。 表 49 框架頂 點位移計算 層數(shù) (kN)iG (kN)iG? (kN/m)iD /(mm)i i iGD? ?? (mm)iu 5 408600 4 408600 3 408600 2 408600 1 3193． 3 530880 由表 49 計算基本周期 1T ： 基本自振周期 TTT ?? ? = = 水平地震作用各樓層剪力計算 該建筑結(jié)構(gòu)高度小于 40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切 變形 為主，因此用底部剪力法來計算水平地震作用。 首先計算總水平地震作用標準值即底部剪力 FEk，按式 410 計算： eqEk GF 1?? ??11 （ 410） 式中 1? — 相應于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)； Geq— 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，多質(zhì)點取總重力荷載代表值的 85％ ， Geq＝ 求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 ∑ Gi＝ ＝ 。 場地類別為Ⅱ類，查 《建筑抗震設(shè)計 規(guī)范 》（ GB500112021）中表 得特征周期 Tg＝ ， 查 抗震規(guī)范中 表 得，水平地震影響系數(shù)最大值 ? max＝ 。 由水平 地震影響系數(shù) ? 曲線 （抗震規(guī)范圖 ） 來計算 ? 1，按式 411 計算： m ax21 ????????????? TT g （ 411） 式中 γ — 衰減系數(shù) ， 應按式 （ 412） 確定； η 2— 阻尼調(diào)整系數(shù) ， 應按式 （ 413） 確定。 5?? ???? ? （ 412） 2 51 6 ?? ???? ? （ 413） 其中ζ為結(jié)構(gòu)的阻尼比，取ζ＝ 。 ?? 2 1?? m ax21 ????????????? TT g = ???????= EKF ＝α 1Geq＝ ＝ 因為 ： T＝ ， 所以 不需要考慮頂部附加水平地震作用。 計算各質(zhì)點的水平地震作用及相應樓層剪力的過程和結(jié)果見表 410。 表 410 各質(zhì)點水平地震作用及相應樓層剪力計算表 地震作用下的位移驗算 用 D 值法來驗算：框架第 i 層的層間剪力 Vi、層間位移 （△ ui） 及結(jié)構(gòu)頂點位移層號 hi（ m） Hi（ m） Gi（ kN） GiHi（ kNm） ? ii ii HGHG ? ?kNiF Vi（ kN） 5 4 3 2 8 1 求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 u 分別按 式 414～ 416 來計算： nikkiVF??? （ 414） 1( ) /si i ijju V D??? ? （ 415） 1 ()nkkuu???? （ 416） 計算過程見表 411，表中計算了各層的層間彈性位移角 ，其中 /e i iuh? ?? 表 411 橫向水平 地震作用下的位移驗算 層數(shù) /kNiV /(kN / m)iD? /mmiu? /mmih /e i iuh? ?? 5 408600 3600 1/12187 4 408600 3600 1/6724 3 408600 3600 1/5000 2 408600 3600 1/4239 1 530880 4400 1/6776 由 表 411 中可以看到最大層間彈性位移角 為 1/42391/550， 滿足要求。 5 內(nèi)力計算 恒荷載作用下的內(nèi)力計算 恒載 M的計算 恒載（豎向荷載） 作用下的內(nèi)力計算采用彎矩二次分配法 。由圖 41 取出中間任一層進行分析，結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖 51 所示。圖中柱的線剛度取框架柱實際線剛度的 倍。 圖 51 中梁上分布荷載由矩形和梯形兩部分組成，在求固端彎矩時可直接根據(jù)圖示荷載計算，也可根據(jù)固端彎矩 相等的原則，先將梯形分布荷載及三角形分布荷載，化為等效均布荷載 。 求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 圖 51 分層法 計算簡圖 圖 52 荷載的 等效 梯形荷載化為等效均布 荷載的公式： ? ?pp e ???? 312121 ?? （ 51） 式中 1? —— 梯形荷載腰部投影和總長度比值； 39。p —— 梯形荷載最大值。 三角形荷載化為等效均布荷載的公式： ppe ??85 （ 52） 各梁固端彎矩是由各種簡單荷載下的梁固端彎矩疊加所得，現(xiàn)對頂層各梁的固端彎矩進行求解，其余各層的求解方法相同。 把梯形荷載化作等效均布荷載 ???? 231211 )21( ABAB ggg ?? ?????邊 =+（ 1? 2? +） ? =21 85g BCBC gg ????中 = ?? =圖 51（ b）所示結(jié)構(gòu)內(nèi)力可用彎矩分配法計算并可利用結(jié)構(gòu)對稱性取二 分之一結(jié)構(gòu)計算。各桿的固端彎矩為： 22邊邊 ????? lgM AB = 22中中BC ????? lgM = 22中中CB ????? lgM = 彎矩分配法計算所得結(jié)構(gòu)彎矩圖。 求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 。 圖 57 恒載彎 矩圖（ kN m） 恒載 作用下 的 梁端剪力 、跨中彎矩及柱的剪力、軸力計算 梁端剪力 梁端剪力可以根據(jù) 簡支 梁上豎向荷載引起的剪力與梁端彎矩引起的剪力相疊加而得 。不同分布荷載在簡支梁上引起的剪力，按圖 58 計算 ，此處定義梁端剪力向上為正： qlpal a 求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計 22 2qlV ?矩 形 4qlV ?三 角 形 圖 58 分 布荷載在簡支梁上引起的剪力計算示意圖 彎矩引起的