教學(xué)樓框架墻充墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-06-04 00:55本頁(yè)面
【正文】 內(nèi)墻為240mm粘土空心磚，兩側(cè)均為20mm厚抹灰，在內(nèi)墻單位面積重力荷載為： ，表104 墻體自重墻體的位置每片面積（㎡）片數(shù)重量（KN）總計(jì)（KN）底層外縱墻82=1621=212=2底層內(nèi)縱墻141底層外橫墻22=42底層內(nèi)橫墻102～4層外縱墻82=1621=212=22～4層內(nèi)縱墻1612～4層外橫墻22=422～4層內(nèi)橫墻10注：（1）墻厚=240+202=280mm（考慮抹灰層）（2）單位面積重為 119=（3）女兒墻自重墻體為120㎜單磚，女兒墻高為1200㎜，外墻面貼瓷磚（ KN/㎡），內(nèi)墻面為20mm厚抹灰，則女兒墻重力荷載為：（＋15＋17）=（＋15＋17）（2＋2）= KN 門窗的自重根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB500092001，計(jì)算結(jié)果如表105所示：表105 門窗自重層數(shù)墻體位置門、窗扣除門窗的尺寸個(gè)數(shù)扣除部分墻體重量門窗重量總扣除重量總和1～4外墻窗18162門162 各層的荷載的組合屋蓋和樓蓋重力代表值為： 屋蓋層=女兒墻+屋面恒載+50%雪載+縱橫梁自重+半層柱重+半層墻重（墻和門窗）樓蓋層=樓面恒載+50%樓面活載+縱橫梁自重+樓面上下各半層柱+樓面上下各半層墻重 將上述各荷載相加，得到集中于各層樓面的重力荷載代表值如下：四層： G4=＋+＋＋1/2＋1/2 (－－)=三~二層： G3～2=＋＋＋1/22＋1/2(－－)2=底層： =＋＋＋1/2（+）＋1/2（+）－－=重力荷載代表值如圖104所示 圖104 重力荷載代表值11 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移和內(nèi)力計(jì)算 橫梁的線剛度混凝土為C25，在框架結(jié)構(gòu)中，對(duì)現(xiàn)澆樓面，可以作為梁的有效翼緣，增大了梁的有效剛度，減小了框架的側(cè)移，為了考慮這一有利作用，在計(jì)算梁的截面慣性矩時(shí)，對(duì)現(xiàn)澆樓面的邊框架梁取I=（為梁的截面慣性矩），對(duì)中框架梁取I=2來(lái)計(jì)算：表111 橫梁線剛度計(jì)算表類別層次截面尺寸慣性矩跨度線剛度邊框架中框架邊橫梁1～43006006100中橫梁1～42504002760柱的線剛度見(jiàn)表107所示，橫向框架柱側(cè)移剛度D值見(jiàn)表108所示：圖112 柱的線剛度柱號(hào)Z截面（）（）（）Z15005005000Z25005003600注：由于柱采用C25混凝土，因而柱的側(cè)移剛度按計(jì)算，由于梁線剛度比不同，所以柱可以分為邊框邊柱，邊框中柱，中框邊柱，中框中柱1． 中框架柱側(cè)移剛度值表113 中框架柱側(cè)移剛度D值層次柱型根數(shù)1邊柱18中柱182～4邊柱18中柱182． 邊框架柱側(cè)移剛度值表114 邊框架柱側(cè)移剛度D值層次柱型根數(shù)1邊柱4中柱42～4邊柱4中柱4注：+=， += KN/m。 ：框架頂點(diǎn)位移，而在求框架周期前，無(wú)法求框架地震力和位移，是將框架的重力荷載頂點(diǎn)位移，由求，再由求框架結(jié)構(gòu)底部剪力，再求各層剪力和結(jié)構(gòu)的真正的位移，如表115所示：表115 橫向框架頂點(diǎn)位移層次4321因此：，因本工程結(jié)構(gòu)高度不超過(guò)40m，質(zhì)量剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切變形為主，故可用底部剪力法計(jì)算水平地震作用， 設(shè)防烈度7度地震分區(qū)為一區(qū)，查表得（水平地震影響系數(shù)最大值）。由于＜根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，因而不考慮頂部附加地震作用。此處采用中框架為例計(jì)算，邊框架和縱向框架的計(jì)算方法步驟與橫向中框架完全相同：框架柱剪力和彎矩計(jì)算，采用D值法； 求框架柱的剪力和彎矩時(shí)，此處采用D值法來(lái)進(jìn)行求解；：其中反彎點(diǎn)位置的確定考慮梁和層高的影響作用：既：；當(dāng)＞時(shí)，反彎點(diǎn)下移，查表時(shí)應(yīng)取，查得的冠以負(fù)號(hào)，對(duì)于底層柱不考慮修正值，即=0；對(duì)于頂層柱，不考慮修正值，取=0，對(duì)于底層柱，不考慮修正值，即=0。風(fēng)載體型系數(shù)由《荷載規(guī)范》： =（迎風(fēng)面）和=（背風(fēng)面）。荷載規(guī)范187。 由式可算得仍取中框橫向框架柱，沿房屋高度的分布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為q（z）＝= 根據(jù)各樓層標(biāo)高處的高度Hi由171。代入上式可得各樓層標(biāo)高處的q（z），見(jiàn)表15，q（z）沿房屋高度分布圖見(jiàn)圖12所示。注意底層的計(jì)算高度應(yīng)從室外地面開(kāi)始取。表122 風(fēng)荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計(jì)算層次層高436001/327273336001/156521236001/109090150001/61728由表122可見(jiàn)，風(fēng)荷載作用下的框架的最大層間位移角為1/61728，遠(yuǎn)小于1/550，滿足規(guī)范要求。圖131 橫向框架計(jì)算單元 荷載計(jì)算 圖132 各層梁上作用的恒荷載對(duì)于第4層，如圖132所示，代表橫梁自重，為均布荷載形式。則集中力矩： 對(duì)于3～2層， ，包括梁自重和其上墻自重，為均布荷載。其它荷載的計(jì)算方法同第4層，結(jié)果如下：，則集中力矩： 活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖132所示： 圖133 各層梁上作用的活荷載 對(duì)于第4層，不上人屋面，只有雪載，對(duì)于3～1層，樓面活載，表131橫向框架恒載匯總表層次43～21表132橫向框架活載匯總表層次43～1梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配計(jì)算。由于結(jié)構(gòu)和荷載均勻?qū)ΨQ，故計(jì)算時(shí)可用框架。柱軸力可由梁端剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到。對(duì)于邊節(jié)點(diǎn)，與節(jié)點(diǎn)相連的各桿件均為固接，因此桿端近端的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，為桿件的線剛度，分配系數(shù)為；對(duì)于中間節(jié)點(diǎn)，與該節(jié)點(diǎn)相連的走道梁的遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)化為滑動(dòng)支座，因此轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，其余桿端，分配系數(shù)計(jì)算過(guò)程如下：梁上分布荷載由矩形和梯形兩部分組成，在求固端彎矩時(shí)可直接根據(jù)圖示荷載計(jì)算，也可根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分布荷載以及三角形分布荷載，化為等效均布荷載，等效均布荷載的計(jì)算公式如圖所示。恒載作用下梁的剪力以及柱的軸力、剪力計(jì)算①梁端剪力由兩部分組成：，計(jì)算公式為： 、分別為矩形和梯形荷載 、分別為矩形和三角形荷載，計(jì)算原理是桿件彎矩平衡，即跨 跨 因?yàn)榭鐑啥藦澗叵嗟龋盛谥妮S力計(jì)算：頂層柱頂軸力由節(jié)點(diǎn)剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自重。（3）柱的剪力計(jì)算 柱的剪力：式中，、分別為經(jīng)彎矩分配后柱的上、下端彎矩，為柱長(zhǎng)度。但求得的梁的跨中彎矩卻比最不利荷載位置法的計(jì)算結(jié)果要小，因此對(duì)梁跨中彎矩應(yīng)乘以的系數(shù)予以增大?；钶d作用下，頂層梯形荷載化為等效均布荷載第4層，即頂層梯形荷載化為等效均布荷載 則頂層各桿的固端彎矩為跨：兩端均為固定支座跨：一端為固定支座，一端為滑動(dòng)支座 3～1層梯形荷載化為等效均布荷載 跨：兩端均為固定支座跨：一端為固定支座，一端為滑動(dòng)支座 ．1框架彎矩二次分配及彎矩圖表135 活載作用下的框架彎矩二次分配層次邊節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁四層分配系數(shù) 三層分配系數(shù) 二層分配系數(shù) 一層分配系數(shù) 圖138 活載作用下的框架彎矩圖①梁端剪力由兩部分組成：，計(jì)算公式為： 為梯形荷載 為三角形荷載，計(jì)算原理是桿件彎矩平衡，即跨 跨 因?yàn)榭鐑啥藦澗叵嗟龋盛谥妮S力計(jì)算：頂層柱頂軸力由節(jié)點(diǎn)剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自重。（3）柱的剪力計(jì)算 柱的剪力：式中，、分別為經(jīng)彎矩分配后柱的上、下端彎矩，為柱長(zhǎng)度。但為了應(yīng)用方便，在抗震設(shè)計(jì)中仍采用非抗震設(shè)計(jì)時(shí)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，而是通過(guò)引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)來(lái)提高其承載力。一般情況下，梁端為抵抗負(fù)彎矩和剪力設(shè)計(jì)控制界面，但在有地震作用組合時(shí)，也要組合梁端的正彎矩，因此梁的最不利組合內(nèi)力有：梁端截面：，；梁跨中截面：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用期間，可能遇到同時(shí)承受永久荷
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