【正文】 震作用下的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 (采用結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想位移法 ) 基本自振周期 T1（ s）可按下式計(jì)算： TT uT ? ? 注： uT假想把集中在各層樓面處 的重力荷載代表值 Gi作為水平荷載而算得的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移。 ψ T結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù)，取 。 uT按以下公式計(jì)算： VGi=∑ Gk （△ u） i= VGi/∑ D ij uT=∑（△ u） k 注：∑ D ij 為第 i 層的層間側(cè)移剛度。 （△ u） i為第 i層的層間側(cè)移。 （△ u） k為第 k層的層間側(cè)移。 s 為同層內(nèi)框架柱的總數(shù)。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 表 5－ 2結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移計(jì)算 層次 Gi（ KN） VGi（ KN） ∑ D i（ N/mm） △ ui（ mm） ui（ mm） 6 758757 5 758757 4 758757 3 758757 2 758757 1 683882 suT TT ????? ? 本結(jié)構(gòu)高度不超過 40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切型為主，故可用 底部剪力法 計(jì)算水平地震作用，即： 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值 Geq 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值 Geq Geq=∑G i= =（ KN） 查表得二類場(chǎng)地近震特征周期值 Tg=。 查表得設(shè)防烈度為 8 度的 аmax= 水平地震影響系數(shù) а1= )( ?TTg= )( = 結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 FEk FEk=а1Geq = =（ KN） 因 T1== =，所以 應(yīng) 考慮頂部附加水平地震作用。因Tg=，故 頂部附加 地震作用系數(shù) δn=+=， 頂部附加 地震作用 △Fn =δn FEk = = KN 各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用按下式計(jì)算： Fi=GiHiFEk(1δn)/ (∑GkHk) 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(jì)算過程如下表： 表 5－ 3 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） Gi（ KN） GiHi（ KNm） GiHi/∑GjHj Fi（ KN） Vi（ KN） 6 5 4 3 2 1 ∑ 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 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 5－ 2 各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移 △ ui 和頂點(diǎn)位移 u i 分別按下列公式計(jì)算： △ ui=Vi/∑Dij ui=∑△ uk 各層的層間彈性位移角 θe=△ ui/hi，根據(jù)《抗震規(guī)范》，考慮磚填充墻抗側(cè)力作用的框架，層間彈性位移角限值 [θe]1/550。 計(jì)算過程如下表： 表 5－ 4 橫向水平地震作用下的位移 驗(yàn)算 層次 Vi(KN) ∑D i(N/mm) △ ui (mm) ui(mm) hi(mm) θe=△ ui /hi 6 758757 3000 1/4545 5 758757 3000 1/2419 4 758757 3000 1/1754 3 758757 3000 1/1442 2 758757 3000 1/1282 1 683882 4350 1/1559 由此可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第二層， 1/10231/550，滿足規(guī)范要求。 計(jì)算 ③ 軸線橫向框架的內(nèi)力 見 表 5－ 5和 表 5－ 6： 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 表 5－ 5 各層柱端彎矩及剪力計(jì)算 層次 hi（ m） Vi（ KN） ∑Dij（ N/mm） 邊 柱 Di1（ N/mm） Vi1（ KN） k y（ m） M 上（ KNm） M 下 （ KNm） 6 758757 19014 5 758757 19014 4 758757 19014 3 758757 19014 2 758757 19014 1 683882 21349 表 5－ 6 各層柱端彎矩及剪力計(jì)算 層次 hi（ m） Vi（ KN） ∑Dij（ N/mm） 中 柱 Di2（ N/mm） Vi2（ KN） k y（ m） M 上（ KNm） M 下（ KNm） 6 758757 32029 5 758757 32029 4 758757 32029 3 758757 32029 2 758757 32029 1 683882 23144 注：表中 M 單位為 kNm ， V 單位為 kN。 梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按以下公式計(jì)算： 中柱處的梁 M l b=i l b（ Mbi+1， j + M u i， j） /（ i l b+ i r b） M r b=i r b（ Mbi+1， j + M u i， j） /（ i l b+ i r b） 邊柱處的梁 M bj =Mbi+1， j + M u i， j 。 V b=（ M l b+ M r b） / l 。 Ni=∑（ V l b V r b） k 具體計(jì)算過程見下表 5－ 7： 表 5－ 7梁端彎矩、剪力及柱軸力的計(jì)算 層次 邊橫梁 走道橫梁 柱軸力 M l b M r b l V b M l b M r b l V b 邊柱 N 中柱 N 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 6 5 4 3 2 1 注： (1)柱軸力中的負(fù)號(hào)表示拉力。 (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 剪力圖及柱軸力圖見圖 5－ 3所示 圖 5－ 3地震荷載作用下框架的彎矩剪力及軸力圖 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點(diǎn)處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值公式如下： wk=βzμsμzw0，《荷載規(guī)范》規(guī)定，對(duì)于高度大于 30m且高寬比大于 的房屋結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用風(fēng)振系數(shù) βz來考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響。本設(shè)計(jì)中， H=＜ 30m,B=,沿橫向的高寬比 H/B=＜ ，可不考慮風(fēng)壓脈動(dòng)影響，即取 βz=。 風(fēng)荷載體型系數(shù) μs，查《荷載規(guī)范》表 30 項(xiàng)次得： μs=(迎風(fēng)面 )西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 和 μs=(背風(fēng)面 )。 風(fēng)壓高度變化系數(shù) μz，查《荷載規(guī)范》表 ，地面粗糙度類別為 C 類 ,并結(jié)合以內(nèi)差法。 取 3 軸線橫向框架，其負(fù)載寬度為 B=, 作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點(diǎn)處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ： wk=βzμsμzw0(hi+ hj)B/2 轉(zhuǎn)化為集中荷載： 6層： w6k = (+)/2 = KN 5層： w5k = (+)/2 = KN 4層： w4k = (+)/2 = KN 3層： w3k = (+)/2 = KN 2層： w2k = (+)/2 = KN 1層： w1k = (+)/2 = KN 計(jì)算結(jié)果如下表 5－ 8所示 表 5－ 8 集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 離地高度Z/m βz μs μz w0(KN/m2) hi/m hj/m wk/KN 水平位移驗(yàn)算 由表 4－ 4求出 3軸線框架柱層間側(cè)移剛度 ∑Di值 表 5－ 9 風(fēng)荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計(jì)算 層次 wi(KN) Vi(KN) ∑Di(N/mm) △ ui(mm) ui(mm) △ ui/hi 6 102086 1/50000 5 102086 1/23077 4 102086 1/14286 3 102086 1/10714 2 102086 1/8333 1 88986 1/6900 由此可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第 一 層， 1/69001/550，滿足規(guī)范要求。 風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算過程與水平地震作用下的相同，同樣計(jì)算③軸線橫向框架在風(fēng)荷載作用下的彎矩、梁端剪力及柱軸力見圖 5－ 4 所示。 表 5－ 10各層柱端彎矩及剪力計(jì)算 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 層次 hi（ m） Vi（ KN） ∑Dij（ N/mm） 邊 柱 Di1（ N/mm） Vi1（ KN） k y（ m） M 上（ KNm） M 下（ KNm） 6 102086 19014 5 102086 19014 4 102086 19014 3 102086 19014 2 102086 19014 1 88986 21349 表 5－ 11各層柱端彎矩及剪力計(jì)算 層次 hi（ m） Vi（ KN） ∑Dij（ N/mm） 中 柱 Di2（ N/mm） Vi2（ KN） k y（ m） M 上（ KNm） M 下（ KNm） 6 102086 32029 5 102086 32029 4 102086 32029 3 102086 32029 2 102086 32029 1 88986 23144 注：表中 M 單位為 kNm ， V 單位為 kN。 端彎矩、剪力及柱軸力分別按以下公式計(jì)算： 中柱處的梁 M l b=I l b（ Mbi+1， j + M u i， j） /（ I l b+ I r b） M r b=I r b（ Mbi+1， j + M u i， j） /（ I l b+ I r b） 邊柱處的梁 M bj =Mbi+1， j + M u i， j V b=（ M l b+ M r b） / l Ni=∑（ V l b V r b） k 具體計(jì)算過程見下表 5－ 12： 表 5－ 12梁端彎矩、剪力及柱軸力的計(jì)算 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 層次 邊橫梁 走道橫梁 柱軸力 M l b M r b l V b M l b M r b l V b 邊柱 N 中柱 N 6 5 4 3 2 1 注： (1)柱軸力中的負(fù)號(hào)表示拉力。 (2)表中 M 單位為 kNm ， V 單位為 kN， N 單位為 kN， l 單位為 m。 圖 5－ 4 橫向框架梁在水平風(fēng)荷載作用下的彎矩、梁端剪力和柱軸力圖 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 42 6 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 43 6 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 計(jì)算單元 ?、圯S線橫向框架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元寬度為 ，如 圖 6－ 1 所示。由于房間內(nèi)布置有次梁，