水平作用下框架结构侧移计算

《水平作用下框架结构侧移计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水平作用下框架结构侧移计算（11页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、一、横向水平地震作用下框架结构侧移验算1.横向框架梁的线刚度在框架结构中，现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效线刚度，减小框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取I = 1.5I（ /为梁的截面惯性矩）；对中框架梁取I = 2.0I ,计算b 0 0 b 0 结果如下表所示：梁截面尺寸(b/mmX h/mn)跨度 l/m矩形截面惯性矩I / X103m40 /混凝 土强 度等 级Ec/ KN m2边框架梁中框架梁I = 1.5Ib0/X103 m4i 二 El /1bb/X1OKN mI = 2.01b0/X103m4i 二 EI /1 /bbX1O

2、KN mAB跨 横梁300X6001.55.4C3030X1068.116.2BC跨 横梁300X6007.55.4C3030X1068.13.2410.84.32AC跨 横梁300X6009.05.4C3030X1068.12.70CD跨 横梁300X4502.42.278C3030X1063.4174.2714.5565.695DE跨 横梁300X6007.25.4C3030X1068.13.37510.84.52柱的侧移刚度（D值法）柱线刚度计算结果如下表：柱号混凝土强 度等级截面尺寸(a/mnX b/mn)柱高h/mEc / KN m2截面惯性矩I / XOm c线刚度i = EI /

3、hcc/ X1O KN mZ1C30700X7005.530X10620.00810.913Z2C30550X5503.630X1067.6256.354横向框架柱侧移刚度（D值）计算如下表所示:楼层柱类型- 工iK二牙b （般层）ca =一 （一般层）2 + KD . 12c h 2/104 KN / m根数工i宀口 K二一b （底层）ic05 + K心戸 a =（底层）2 + K一层边框架 边柱A轴0.2470.3321.4392E轴0.3090.3501.5152边框架中柱C轴0.6390.4321.8702D轴0.7010.4451.9262中框架边柱A轴1.4840.5692.463

4、2B轴0.3960.3741.6194E轴0.4120.3781.6366中框架 中柱B轴1.8800.6132.6542C轴0.9180.4862.1046D轴0.9340.4892.1176工 D653520KN/m其他层边框架边柱A轴0.4250.1751.0302E轴0.5310.2101.2362边框架中柱C轴1.0970.3542.0832D轴1.2030.3762.2122中框架边柱A轴2.5500.5603.2952B轴0.6800.2541.4944E轴0.7080.2611.5366中框架中柱B轴3.2290.6183.6362C轴1.5760.4402.5896D轴1.6

5、050.6163.6246工 D794540KN/m3. 横向框架自振周期结构自振周期按顶点位移法计算，将各楼层面处的重力荷载代表值 G 作为 i水平荷载作用在各楼层标高处，按弹性方法求得结构顶点的假想侧移，并考虑填充墙对框架的影响取折减系数屮=0.7，计算结果如下表r结构顶点的假想侧移楼层G/KNV 丄 G /KNGiii -1D / KN - m-1iAy / mmiy / mmi69990999079454012.6303.85114582144879454027.0291.24114583290679454041.4264.23114584436479454055.8222.82114

6、585582279454070.3167.01124156323765352096.796.7T = 1.7申 屮 =1.7 x 0.7 x0.3038 = 0.65 s1T T4. 横向水平地震作用及楼层地震剪力计算本结构重量和刚度沿高度方向分布比较均匀，高度不超过40m,变形以剪切 变形为主，故水平地震作用采用底部剪力法计算。底部剪力法是先计算出作用于结构的总水平地震作用，也就是作用于结构底 部的剪力，然后将此总水平地震作用按照一定的规则再分配给各个质点。本设计为洛南县公安局办公楼位于洛南县内，根据设计条件，设防烈度为 7，二类场地，设计地震分组为第一组，查表得，T =0.35s, a=0

7、.08。gmax特征周期值（单位：s）设计地震分组场地类别一二三四第一组0.250.350.450.65第二组0.300.400.550.75第三组0.350.450.650.90水平地震影响系数最大值a地震影响系数6度7度8度9度多遇地震0.040.08（0.12）0.16 （0.24）0.32罕遇地震0.50（0.72）0.90（1.20）1.40注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。（1）结构总水平地震作用标准值Fek因为 T1=0.65s Tg =0.35s所以 aT1丿Y耳a2 max（0 35o.9丨 xLO x OO8=o.o458G =岸 G

8、= 0.85x 63237 = 53751 KNeq ii=1F =aG = 0.0458x53751 = 2462 KNEKeq（2）顶部附加地震作用AF因为=0.65s L4xO.35=o.495s，所以应考虑附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数5 6二.081 + .7二.弘65+.7二122。顶部附加水平地震作用AF6按下式计算:AF =5 F = 0.122x2462= 300.4 KN66 EK3）各楼层质点的水平地震作用标准值按下式计算：口 GH 7F = i i F （15 ）i 6EK6x GHjjj=1（4）各楼层水平地震剪力按下式计算V = x6 F +AFij6i=1

9、计算结果如下表所示各层横向水平地震作用标准值及楼层地震剪力楼层h. / m1H . / m1G / KNIG H / KNG Hii工G HiiFi/ KNVi/ KN63.623.599902347650.243825.7825.753.619.9114582280140.236510.11335.843.616.3114581867650.193417.21753.033.612.7114581455160.150324.22077.223.69.1114581042670.107231.32308.515.55.512415682830.071153.52462.0各质点水平地震作用及楼

10、层地震剪力沿房屋高度的分布如下图所示：825.7KN1335.8KN1753.0KN2077.2KN2308.5KN2462.0KN各质点水平地震作用及楼层地震剪力5. 多遇地震作用下的弹性位移验算在多遇地震作用时，水平地震作用下框架结构的侧移按弹性方法计算，各层间弹性位移角均应满足位移角限值b = 1/550的要求，计算结果见下表。e位移验算楼层V /KNiD / KN m -1 iAy = Z /mm iDih /mie _ Ayihi6825.77945401.043.61/346251335.87945401.683.61/214341753.07945402.213.61/16293

11、2077.27945402.613.61/137922308.57945402.913.61/123712642.06535204.045.51/1361纵向水平地震作用下框架结构侧移验算1.纵向框架梁的线刚度在框架结构中，现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效线刚度，减小 框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边 框架梁取I二1.5I （ /为梁的截面惯性矩）；对中框架梁取I二2.0I ,计算结果 b 0 0 b 0 如下表所示：纵向框 架梁截面尺寸(b/mmX h/mn)跨度l/m矩形截面惯性矩10 / x 103m4混凝 土强 度等 级Ec/ KN m边框

12、架梁中框架梁I 二 1.5Ib0/X103 mi 二 El /1bb/X1QKN mI 二 2.01b0/X103m4i 二 EI /1 /bbX1O KN mKL1300X6007.85.4C3030X1068.13.1210.84.15KL2300X6007.25.4C3030X1068.13.3810.84.502柱的侧移刚度（D值法）柱线刚度计算结果如下表：柱号混凝土强 度等级截面尺寸(a/mnX b/mn)柱高h/mEc / KN m截面惯性矩I / xl03m4c线刚度i二EI /hcc/ X1O KN mZ1C30700X7005.530X10620.00810.913Z2C30

13、550X5503.630X1067.6256.354纵向向框架柱侧移刚度（D值）计算如下表所示:楼层柱类型 工iK =古（一般层）ca = K（一般层）2 + KD . 12D _ a i c h 2/104 KN / m根数工i宀口 K =b （底层）ic0.5 + K心戸 a -（底层）2 + K一层边框架边柱0.2860.3441.4894边框架中柱A轴0.2860.3441.4892B轴0.5720.4171.80520.5960.4221.8272E轴0.5720.4171.80540.5960.4221.8272中框架边柱0.3800.3701.6024中框架中柱B轴0.2860.

14、3441.4892C、D轴0.7610.4571.97880.7930.4632.004工 D602820KN/m其他层边框架边柱0.4910.1971.1604边框架中柱A轴0.4910.1971.1602B轴0.9820.3291.93621.0230.3381.9892E轴0.9820.3291.93641.0230.3381.9892中框架边柱0.6530.2461.4474中框架中柱B轴0.4910.1971.1592C、D轴1.3060.3952.32481.3610.4052.3834工 D627620KN/m3. 纵向框架自振周期结构自振周期按顶点位移法计算，将各楼层面处的重力

15、荷载代表值 G 作为 i水平荷载作用在各楼层标高处，按弹性方法求得结构顶点的假想侧移，并考虑填充墙对框架的影响取折减系数屮=0.7，计算结果如下表r结构顶点假想侧移楼层G/KNV = G /KNGiii 一 1D / KN - m-1iAy / mmiy / mmi69990999062762015.9352.15114582144862762034.2236.24114583290662762052.4302.03114584436462762055.8249.62114585582262762088.9193.811241563237602820104.9104.9T 二 1.7 .J丁

16、二 1.7 x 0.7 x 小.3521 二 0.71 s1T T4. 横向水平地震作用及楼层地震剪力计算本结构重量和刚度沿高度方向分布比较均匀，高度不超过40m,变形以剪切 变形为主，故水平地震作用采用底部剪力法计算。底部剪力法是先计算出作用于结构的总水平地震作用，也就是作用于结构底 部的剪力，然后将此总水平地震作用按照一定的规则再分配给各个质点。本设计为洛南县公安局办公楼位于洛南县内，根据设计条件，设防烈度为 7，二类场地，设计地震分组为第一组，查表得，T =0.35s, a max=0.08。 g（1）结构总水平地震作用标准值fek因为 T1=0.71s Tg =0.35sT1丿Y耳a2

17、 maxx1.0x0.08=0.0423G = c兰 G = 0.85 x 63237 = 53751 KNeq ii=1F =aG = 0.0423x53751 = 2274 KNEKeq(2)顶部附加地震作用AFn因为T=0.71s 14xO.35=o.495s，所以应考虑附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数5 6 = -0871 + .7 = -08x 71+.7 = -127。顶部附加水平地震作用笔按下式计算:AF =5 F = 0.127x2247= 285.4 kn6 6 EK3)各楼层质点的水平地震作用标准值按下式计算：F =_F (15 )i 6EK6x GHjjj=14)各

18、楼层水平地震剪力按下式计算：V = x6 F +AFij6i=1计算结果如下表所示各层纵向水平地震作用标准值及楼层地震剪力楼层h. / miH . / miG / KNiG H / KNi i/ KN mG Hii工G HiiFi/ KNVi/ kn63.623.599902347650.243762.1762.153.619.9114582280140.236462.91225.043.616.3114581867650.193378.61603.633.612.7114581455160.150294.21897.823.69.1114581042670.107209.92107.715.

19、55.512415682830.071139.32247.0各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如下图所示：762.1KN1225.0KN1603.6KN1897.8KN2107.7KN2247.0KN5. 多遇地震作用下的弹性位移验算在多遇地震作用时，水平地震作用下框架结构的侧移按弹性方法计算，各层 间弹性位移角均应满足位移角限值b = 1 /550的要求，计算结果见下表。e楼层V /KNiD / KN - m -1iA =/mmiDih /mie = Apihi6762.16276201.213.61/297551225.06276201.953.61/184641603.66

20、276202.563.61/140631897.86276203.023.61/119222107.76276203.343.61/107812247.06028203.735.51/1475三、横向风荷载作用下框架结构侧移验算1.风荷载标准值根据设计条件，基本风压w= 0.35KN/m2，根据荷载规范，迎风面 = 0,8和背风面卩=0.5。SSH = 23.5m 30m且H / B = 23.5/18.6 = 1.26 1.5，取 B = 1.0根据各楼层标高处的高度，查表得卩z，则风荷载标准值为w =P w = 1.0 x 0.35xpp = 0.35p KN I mK z z s 0z

21、sz s以框架KJ3为例，说明风荷载标准值的计算方法，框架KJ3的计算单 元宽度为7.8m，按下式可得沿房屋高度的分布荷载标准值为q = Bw = 7.8x0.35xpp = 2.73p p KN/m( z)kz sz s为便于框架内力分析，将风荷载转化为节点集中荷载。节点集中荷载按下式 近似计算：h + hh + hF = wB( _iL) = 7.8x(0.8+0.5)x1.0x0.35xR x J_)i k2z2=1.77p (h + h )z ii+1沿房屋高度分布风荷载标准值层次H /imzq /1(zy KN- m-1q /2( z) / KN- m-1F /i/ KN623.51

22、.312.861.7916.69519.91.252.731.7115.93416.31.162.531.5814.78312.71.072.341.4613.6429.11.002.181.4012.7415.51.002.181.4016.111.风荷载作用下水平位移验算：风荷载作用下的水平位移验算计算方法同水 平地震作用。风荷载作用下的水平位移验算层次123456F /i/ KN16.1112.7413.6414.7815.9316.69V = & F ) / KNiij=i89.8973.7861.0447.4032.6216.69Y D / KN- m-1747609243092430924309243092430/ mmi1.200.800.660.510.350.18R / mmi1.202.002.663.172.523.70Ar / hi i1/45831/45001/54551/70591/102851/20000由上表计算可知，风荷载作用下框架的变形满足要求。