【正文】 第 4 章 荷載標準值計算 25 表 二 四層 橫向側移剛度計算 柱 邊框架 中框架 A、 D 軸 B、 C 軸 A、 D 軸 B、 C軸 4根 4根 14 根 14 根 K ??? ?? ? ??? ?? ? KKc ?? 2? 21 12h iD cci ?? 9404 15771 11804 19053 ∑ D 9404 4＋ 15771 4＋ 11804 14＋ 19053 14＝ 532698 3 軸線∑ D 9404＋ 15771＋ 11804＋ 19053＝ 61714 ∑ D1/∑ D2=392684/532698，故該框架為規(guī)則框架。 層間彈性位移驗算 a． 橫向自振周期的計算： 橫向自振周期的計算采用結構頂點位移法。 表 結構頂點的假想側移計算 層次 Gi（ KN） ∑ Gi（ KN） ∑ D i（ N/mm） △ ui（ mm） ui（ mm） 4 532698 3 532698 2 532698 1 392684 T1= T （ uT） 1/2 = ()1/2 =(s) b. 水平地震作用及樓層地震剪力的計算： 結構高度不超過 40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切型為主，故可用金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 荷載標準值計算 26 底部剪力法 計算水平地震作用，即： (1) 結構等效總重力荷載代表值 Geq Geq=∑ Gi =（ +14065 2+＋ ） =47860（ KN） (2)計算水平地震影響系數(shù)а 1 查表得二類場地 ,設計地震分組第一組 近震特征周期值 Tg=。 查表得設防烈度為 7度的а max= а 1=（ Tg/T1） max =（ ） = (3)結構總的水平地震作用標準值 FEk FEk=а 1Geq= 47860=（ KN） 因 = =T1=，所以應考慮頂部附加水平地震作用。頂部附加地震作用系數(shù) δ n=+= += △ F6= = 各質(zhì)點橫向水平地震作用按下式計算： Fi=GiHiFEk（ 1δ n） /（∑ GkHk） =（∑ GkHk）（ KN） 地震作用下各樓層水平地震層間剪力 Vi為 Vi=∑ Fk（ i=1， 2， ? n） 計算過程如下表： 表 各質(zhì)點橫向水平地震作 用及樓層地震剪力計算表 層次 Hi（ m） Gi（ KN） GiHi（ KNm ） GiHi/∑ GjHj Fi（ KN） Vi（ KN） 5 4 3 2 1 ∑ 各質(zhì)點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見下圖： 金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 荷載標準值計算 27 圖 （ a） 水平地震作用分布 （ b）層間剪力分布 多遇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（△ u） i和頂點位移 u i分別按下列公式計算： （△ u） i = Vi/∑ D ij u i=∑（△ u） k 各層的層間彈性位移角θ e=（△ u） i/hi，根據(jù)《抗震規(guī)范》，考慮磚填充墻抗側力作用的框架，層間彈性位移角限值 [θ e]1/550。 計算過程如下表 表 橫向水平地震作用下的位移驗算 層次 Vi （ KN） ∑ D i（ N/mm） （△ u） i （ mm） ui （ mm） hi （ mm） θ e=（△ u） i /hi 4 532698 4200 1/2308 3 532698 4200 1/1447 2 532698 4200 1/1146 1 392684 5750 1/1026 由此可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第一層， 1/10261/550， 滿足規(guī)范要求 。 水平地震作用下橫向框架的內(nèi)力分析 將層間剪力分配到該層的各個柱子，即求出柱子的剪力，再由柱子的剪力和反彎點高度來求柱上、下端的彎矩。 柱端剪力按下式來計算： 1ijij isijjDVVD?? ? 柱上、下端彎矩按下式來計算 (1 )uij ijM V y h? ? ? 金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 荷載標準值計算 28 bij ijM V yh?? 1 2 3ny y y y y? ? ? ? 式中： ijD— i層 j 柱的側移剛度； h 為該層柱的計算高度； y — 反彎點高度比； ny — 標準反彎點高比，根據(jù)上下梁的平 均線剛度 bk ，和柱的相對線剛度 ck 的比值，總層數(shù) m ，該層位置 n 查表確定。 1y — 上下梁的相對線剛度變化的修正值，由上下梁相對線剛度比值 1? 及 i 查表得。 2y — 上下層層高變化的修正值，由上層層高對該層層高比值 2? 及 i 查表。 3y — 下層層高對該層層高的比值 3? 及 i 查表得。 表 A、 D 軸框架柱反彎點位置 層次 h K ny 1y 2y 3y y yh 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 ﹣ 1 0 ﹣ 0 表 B、 C 軸框架柱反彎點位置 層次 h K ny 1y 2y 3y y yh 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 ﹣ 1 0 ﹣ 0 表 各層 A、 D 柱端彎矩及剪力計算 層次 /ihm /iVkN /( / )ijD N mm? 1iD 1iV yh M上 M下 4 532698 11804 3 532698 11804 2 532698 11804 1 392684 9862 金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 荷載標準值計算 29 表 各層 B、 C柱端彎矩及剪力計算 層次 /ihm /iVkN /( / )ijD N mm? 1iD 1iV yh M上 M下 4 532698 19053 3 532698 19053 2 532698 19053 1 392684 12398 注：表中彎矩單位為 KNm? ,剪力單位為 KN 梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按下式來計算 ? ?1,ll b ubb i j ijlrbbiM M Mii ???? ? ?1,rr b ubb i j ijlrbbiM M Mii ???? 2lbbb MMV l?? ? ?n lri b bki kN V V???? 表 梁端彎矩、剪力及柱軸力計算 層次 邊 跨 梁 中間跨 梁 柱軸力 lbM rbM l bV lbM rbM l bV 邊柱 N 中柱 N 4 ﹣ ﹢ 3 ﹣ ﹢ 2 ﹣ ﹢ 1 ﹣ ﹢ 金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 荷載標準值計算 30 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： 2 2 7 .991 7 1 .691 2 6 .341 6 6 .821 0 4 .521 2 7 .745 3. 889 1. 741 9 4 .091 2 3 .877 4. 381 0 7 .245 7. 548 6. 342 8. 876 1. 351 4 9 .021 4 9 .021 9 8 .251 3 5 .671 3 5 .671 6 4 .789 0. 819 0. 811 1 5 .214 5. 874 5. 876 1. 35 圖 地震作用下框架彎矩圖 ( . )KNm 金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 荷載標準值計算 31 圖 地震作用下梁端剪力及柱軸力圖 (KN) 金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 荷載標準值計算 32 風荷載計算 風荷載標準值 為了簡化計算，作用在外墻面上的風荷載可近似用作用在屋頂梁和樓面梁處的等效荷載代替。 垂直于建筑物表面上的風荷載標準值當計算主要承重結構時按下式來計算： 0k z s zww? ? ?? 式中， k? — 風荷載標準值（ kN/m2） z? — 高度 Z處的風振系數(shù) s? — 風荷載體型系數(shù) ,根據(jù)建筑物的體型差得 s? = z? — 風壓高度變化系數(shù) ，建設地點位于南京郊區(qū)，地面粗糙度為 B類 0? — 基本風壓（ kN/m2） ， 0? = kN/m2 本 設計中，房屋高度 H= 30m， H/B= ，則不需要考慮風壓脈動的影響，取 z? =。 將風荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載，如下表： 表 風荷載計算 層數(shù) 離地高度 z? z? s? 0? Hi Hj ()WkkN 4 3 2 1 表中： Hi— 下層柱高度 Hj— 上層柱高度。對頂層取女兒墻高度的 2倍。 B— 迎風面寬度，取 金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 荷載標準值計算 33 圖 等效節(jié)點集中風荷載計算簡圖 (kN) 風荷載作用下的水平位移驗算 根據(jù)水平荷載，計算層間剪力，再依據(jù)層間側移剛度，計算出各層的相對側移和絕對側移。計算過程如下表， 表 風荷載作用下框架層間剪力及側移計算 層次 /iF kN /iVkN /( / )D N mm? /iu mm? ui /iiuh? 4 61714 1/16800 3 61714 1/7778 2 61714 1/5185 1 44520 1/3758 由表可以看出，風荷載作用下框架的最大層間位移角為一層的 1/3758，小于 1/550，滿足規(guī)范要求。 3. 風荷 載作用下框架結構內(nèi)力計算 計算方法與地震作用下的相同 ,都采用 D 值法。 在求得框架第 I層的層間剪力 iV 后， I層 j柱分配到的剪力 ijV 以及柱上、下端的彎矩uijM 、 bijM 分別按下列各式計算： 柱端剪力計算公式為 isjijijij VDDV???1 柱端彎矩計算公式為 金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 荷載標準值計算 34 hyVM ijuij )1( ??? ， yhVM ijbij ?? 1 2 3ny y y y y? ? ? ? 需要注意的是，風荷載作用下的反彎點高比 ny 是根據(jù)表：均布水平荷載作用下的各層標準反彎點高度比 ny 查得