【正文】 13– 4 設(shè)計(jì)計(jì)算 重力荷載計(jì)算 屋面及樓面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 屋面（不上人） ,由上至下依次為： 保護(hù)層： 20 厚 1： 3水泥砂漿 20 kN/m3=防水層： SBS 改性瀝青防水卷材 找平層： 20 厚 1： 3水泥砂漿 20kN/m3=保溫層： 80厚聚苯板保濕 0。rr為屋面積雪荷載分布系數(shù)，取為 ) 梁、柱、墻、門、窗重力荷載計(jì)算 (1) 梁、柱重力荷載的計(jì)算 梁、柱根據(jù)截面尺寸、材料容重及粉刷等計(jì)算出單元長度上的重力荷載；對墻、門、窗等可計(jì)算出單位面積上的重力荷載。 表 梁、柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值 注： 1) 表中 β 為考慮梁、柱的粉刷層重力荷載而對其重力荷載的增大系數(shù)； g 表示單位長度構(gòu)件重力荷載； n 為構(gòu)件數(shù)量。 外墻為 300mm 厚輕集料混凝土小型空心砌塊，加 70厚巖棉板外保溫，外墻面貼瓷磚 (),內(nèi)墻面為 20mm 厚抹灰，則 外墻單位墻面重力荷載： +12 +17= kN/m2 內(nèi)墻為 200mm 輕集料混凝土小型空心砌塊，兩側(cè)均為 20mm 厚抹灰，則內(nèi)墻單位面積重力荷載： 12 +17 2= kN/m2 木門單位面積重力荷載為 kN/m2；鋁合金窗單位面積重力荷載取 kN/m2。 各質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值計(jì)算從略，計(jì)算結(jié)果見圖 各質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值 。 表 橫梁線剛度 ib 計(jì)算表 表 ic 計(jì)算表 柱的側(cè)移剛度按 D=212hicc?計(jì)算 , c? 按相應(yīng)規(guī)范計(jì)算 。現(xiàn)以第一層 A1柱的側(cè)移剛度計(jì)算為例，說明計(jì)算過程，其余柱的計(jì)算從略，計(jì)算結(jié)果見表 ～ 。 梁柱線剛度比 ??? cbiiK ????c? 74215150 2 102 ?????? h iD cc? 類別 層次 cE /（ N/mm2 ） bh /mmmm 0I /mm4 l /mm 0IEc /l /Nmm 2 0IEc /l /Nmm 1 5150 10 4 500 500 10 9 10 10 2~6 3900 10 4 500 500 10 9 10 10 –17– 表 中框架柱側(cè)移剛度 D 值 (N/mm) 表 樓梯間框架柱側(cè)移剛度 D 值 (N/mm) 表 邊框架柱側(cè)移剛度 D 值 (N/mm) 將上述不同情況下同層框架柱側(cè)移剛度相加 ,即得框架各層層間側(cè)移剛度 ∑Di 見表。 橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 橫向水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 (1)橫向自振周期計(jì)算 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移 由1 ( 6)nG i kkV G n????， ???? sj ijGiiDVu1/)( 和 ?? ?? nk ki uu 1 )(計(jì)算，所計(jì)算結(jié)果見表 。 層次 1 2 3 4 5 6 ∑Di 273422 388050 362352 362352 362352 362352 層次 Gi/ kN V Gi/ kN ∑Di/(N/mm) Δ181。i/mm 6 362352 5 362352 4 362352 3 362352 2 388050 1 273422 –19– (2）水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算 對于本建筑中，結(jié)構(gòu)高度不超過 40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布均勻，變形以剪切變形為主，故可采用 底部剪力法計(jì)算水平地震作用，結(jié)構(gòu)總水平地震標(biāo)準(zhǔn)值按 1EK eqFG??? 計(jì)算，即： ? ? kNGG ieq 8 5 2 5 8 7 4 2 5 4 ??????? ? 本建筑場地類別為Ⅱ類，設(shè)計(jì)地震分組為二組，查《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 Tg= Tg T1= 5Tg=， 本建筑所處地區(qū)為多遇地震，抗震設(shè)防烈度為 7度，基本地震加速度取 ，取 ? max=。 頂部附加水平地震作用系數(shù)按規(guī)定計(jì)算，即 n? = +=0. 88+= ? F5 = = 各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用按 ? ?nEKnj jiiii FHGHGF ????? 11計(jì)算，將上述 n? 和 EKF 代入可得： ???? nj jiiiiHGHGF1 7 4 0 具體計(jì)算過程見表 ，各樓層層間剪力按 ???nj ki FV 1計(jì)算，結(jié)果列于表 。 (a)水平地 震作用分布 (b)層間剪力分布 圖 橫向水平地震作用及 層間 剪力 分布圖 (3)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 iu 分別按 ????nj ijii Dvu 1/)(和1 ()knkuu????計(jì)算，計(jì)算過程見表 ，表中還計(jì)算了各層的層間彈性 位移角 /e i iuh? ?? 。 (4）水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算 框架柱端剪力及彎矩分別按isjijijij VDDV???1和 hyVM ijuij ???? )1( 計(jì)算，其中 Dij取自表 ， ?Dij 取自表 ，層間剪力取自表 。 具體計(jì)算結(jié)果見表 。 m， V量綱為 kN。計(jì)算結(jié)果見表 ，其中梁線剛度取自表 。當(dāng)為左地震作用時(shí)，左側(cè)兩根柱為拉力，對應(yīng)的右側(cè)兩根柱為壓力； 2)表中 M 單位為 kN 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。 m) –25– (b)梁端剪力及柱軸力圖 左地震作用下框架彎矩圖、梁端剪力及柱軸力圖 –26– 橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 (1)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 查表得基本風(fēng)壓 ? 0= kN/m2 ，由《荷載規(guī)范》查得 μs=（迎風(fēng)面）和 μ s=－（背風(fēng)面） ,C 類地區(qū) 。查《建筑設(shè)計(jì)荷載規(guī)范》得脈動(dòng)影響系數(shù) ν = ；結(jié) 構(gòu) 基 本 自 振 周 期 T1= ，ω 0T12= = 得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (對于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的高層建筑，可僅考慮第一振型的影響，其振型系數(shù)近似按式 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ) 根據(jù)各樓層標(biāo)高出的高度 Hi查取 μz，代入 q(z)= βzμzμs? 0B可得各樓層標(biāo)高處的 q(z)，見表 ， q(z)沿房屋高度的分布見 見圖 (a)所示 。 表 沿房屋高度分布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 《荷載規(guī)范》規(guī)定，對于高度大于 30m 且高寬比大于 的房屋結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用風(fēng)振系數(shù)β z來考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響。因此，該房屋應(yīng)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響。集中荷載的計(jì)算過程如下 : 層次 Hi/m Hi/H μz β z q1(z)/(kN/m) q2(z)/(kN/m) 6 5 4 3 2 1 –27– F5=（ +++） 3. 91/2+ （ +） 01/2 1/3+（ +） 1/2 2/3= F5=（ +++） 3. 91/2+ （ +） 1/2 1/3+（ +） 1/2 2/3= F4=（ +++） 3. 91/2+ （ +） 1/2 1/3+（ +） 1/2 2/3= F3=（ +++） 3. 91/2+ （ +） 1/2 1/3+（ +） 1/2 2/3= F2=（ +++） 3. 91/2+ （ +） 1/2 1/3+（ +） 1/2 2/3= F1=（ +++） 1/2+ （ +） 1/2 1/3+（ +） 1/2 2/3= (a)風(fēng)荷載沿房屋高度的分布 (單位： kN/m) –28– (b)等效節(jié)點(diǎn)集中 風(fēng)荷載 (單位： kN) 圖 框架上的風(fēng)荷載 （ 2）風(fēng)荷載作用下的水平位移驗(yàn)算 根據(jù)上圖所示的水平荷載，由公式計(jì)算層間剪力 iV ，然后依據(jù)表 9計(jì)算 ○ 7 軸線框架的層間側(cè)移剛度，再按公式1( ) /ni i ijjU V D??? ?和1 ()nkkuu????計(jì)算各層的相對側(cè)移和絕對側(cè)移，計(jì)算過程見表 、 。 表 (a) 風(fēng)荷載作用下框架邊柱層間剪力及側(cè)移計(jì)算 表 (b) 風(fēng)荷載作用下框架中柱層間剪力及側(cè)移計(jì)算 層次 Hi /m Vi /kN ∑Dij/ N/mm 邊柱 Di1 Vi1 K y Mbi1 Mui1 6 362352 8281 5 362352 8281 4 362352 8281 3 362352 8281 2 388050 8944 1 273422 7421 層次 Hi /m Vi /kN ∑ Dij/ N/mm 中柱 Di2 Vi2 K y Mbi2 Mui2 6 362352 15961 5 362352 15961 4 362352 15961 3 362352 15961 2 388050 16814 1 273422 10203 –30– (3)風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 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，此處從略。 表 梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算層次 邊梁 走道梁 柱軸力 Mlb Mrb l Vb Mlb Mrb l Vb 邊柱 N 中柱 N 6 5 4 3 2 1 –31– （ a）框架彎矩圖 –32– （ b）梁端剪力及柱軸力圖 圖 橫向框架下風(fēng)荷載作用下的彎矩、梁端剪力和柱軸力圖 –33– 豎向荷載下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 橫向框架內(nèi)力計(jì)算 (1)計(jì)算單元 取 ○ 7 軸為橫向框架進(jìn)行計(jì)算 ,計(jì)算單元寬度為 ，如圖 所示。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)上還作用集中力矩。 圖 對第 6層： q1=、 q1180。分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載，由圖 所示幾何關(guān)系得 q2=3. 9=、 q2180。 m M2= P2e2=(0. )= =q2=3. 9=、 q2180。 m M2= P2e2=(0. ) 0 .5==q2= =q2180。 m M2= P2e2= ()/2= –36– 圖 各層梁上作用的活荷載 對第 6 層： q2= = kN/m q2180。 m M2= P2e2= ()/2== =P1=( +(+)/2 ) = P2=( +(+)/2 +(+3)/2 2) = 集中力矩 M1= P1e1= ()/2= m 對第 1～ 5層 同理 q2=2 =q2180。 m M2= P2e2= ()/2= 表 橫向框架恒載匯總表 表 橫向框架 活載匯總表 注：表括號(hào)內(nèi)數(shù)值對應(yīng)于屋面雪荷載作用情況。 由于結(jié)構(gòu)和荷載均對稱，故計(jì)算時(shí)可用半框架。 層次 q1/ (kN/m) q1180。m M2 /kN/ （ kN/m） P1/kN P2/kN M1/ kNm 6 () () () () () () 2~5 1 –38– (a)恒載作用下 –39– (b) 活載作用下 圖 橫向框架彎矩的二次分配法（ M單位： kN柱軸力可由梁端剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到。 表 恒載作用下梁端剪力及柱軸力（ kN）