第3章荷载计算

第 3 章 荷载设计 7 第 3 章 荷载计算 3 1 恒荷载标准值计算 3 1 1 屋面恒荷载 20 厚 1 2 水泥砂浆找平 2 4 002 0 20mkN 100 140 厚 2 找坡 膨胀珍珠岩 0 1 0 4 2 7 0 84 2 mkN 120 厚现浇钢筋混凝土屋面板 2 0312 0 25mkN 15 厚纸筋石灰抹底 2 26 0 015 0 17mkN 合计 2 48 4 mkN 3 1 2 顶层框架梁上的线荷载 边跨梁 AB CD 跨 自重 mkN 0 3 5024 025 粉刷自重 mkN 260 0 1702 0 12 0 5 02 合计 mkN 26 3 中间跨 BC 自重 mkN 0 3 5024 025 粉刷自重 mkN 260 0 1702 0 12 0 5 02 合计 mkN 263 因此 作用在顶层框架梁上的线荷载为 边跨梁线荷载标准值 mkNgg CDAB 26 3 1515 mkNgg CDAB 47 179 348 4 2525 中间跨梁线荷载标准值 mkNg BC 26 3 15 mkNg BC 75 104 248 4 25 3 1 3 楼面恒荷载 25 厚水泥砂浆面层 2 5 02025 00mkN 100 厚现浇钢筋混凝土楼板 2 5 225 10mkN 15 厚纸筋石灰抹底 2 24 0 015 0 16mkN 第 3 章 荷载设计 8 合计 2 24 3 mkN 3 1 4 中间层框架梁线荷载标准值 边跨梁及两侧粉刷 mkN 26 3 边跨填充墙自重 mkN 4 1119 5 00 3 24 0 墙面粉刷 mkN 7 11702 0 5 00 3 2 合计 mkN 36 16 因此 作用在中间层框架梁上的线荷载为 边跨梁线荷载标准值 mkNgg CDAB 36 16 1 1326 3 11 mkNgg CDAB 64 129 324 3 22 中间跨梁线荷载标准值 mkNgBC 26 3 1 mkNgBC 78 7 4 224 3 2 3 1 5 屋面框架节点集中荷载标准值 顶层边节点集中荷载标准值 边柱纵向框架梁自重 kN 7 11259 35 024 0 边柱纵向框架梁粉刷 kN01 1179 302 0 12 0 5 02 900 高女儿墙自重 kN01 16199 324 0 9 0 纵向框架传来的屋面自重 kN04 1748 4 9 35 09 35 0 女儿墙粉刷 kN39 2 1729 302 0 9 0 合计 kN15 48 顶层中间节点集中荷载标准值 中柱纵向框架梁自重 kN 7 11259 35 024 0 中柱纵向框架梁粉刷 kN01 1179 302 0 12 0 5 02 中柱纵向框架梁传来的屋面自重 kN52 145 048 4 2 14 2 399 3 0 5 3 9 1 95 4 48 17 04 kN 第 3 章 荷载设计 9 合计 kN27 44 3 1 6 楼面框架节点集中荷载标准值 边节点集中荷载 边柱纵向框架梁自重 kN 7 11 边柱纵向框架梁粉刷 kN01 1 窗下墙体自重 kN36 14195 39 024 0 窗下墙体粉刷 2 0 02 0 9 3 5 17 2 14 kN 塑钢窗自重 kN22 1 45 0 8 15 1 框架柱自重及粉刷重 kN9 12170 302 0 88 0 250 34 04 0 板传来的楼面自重 kN32 1224 3 9 35 09 35 0 合计 kN 9 69 中节点集中荷载标准值 中柱纵向框架梁自重 kN 7 11 中柱纵向框架梁粉刷 kN01 1 内纵墙及粉刷自重 kN85 451702 0 25 35 00 31924 0 5 35 00 3 扣除门洞重及门自重 kN53 9 2 024 5 9 01 2 框架柱及粉刷自重 kN 9 129 012 板传来的楼面自重 kN 5 1024 32 1 4 29 39 3 5 0 kN32 1224 3 95 1 9 35 0 合计 kN75 84 3 2 楼面活荷载 屋面活荷载 上人 2 0kN m2 雪荷载 0 45kN m2 因此只考虑两者之间的大 值 楼面活荷载 2 0kN m2 mkNpp CDAB 8 729 3 55 mkNp BC 8 424 2 5 kNpp DA 61 7 29 35 09 35 0 55 kNpp CB 09 1429 39 325 0 22 1 4 29 39 3 5 0 55 mkNpp CDAB 8 79 32 mkNpBC 64 25 2 第 3 章 荷载设计 10 kNpp DA 61 7 29 35 09 35 0 kNpp CB 71 155 22 1 4 29 39 3 5 061 7 恒荷载计算简图见图 3 1 活荷载计算简图见图 3 2 3 3 风荷载计算 风压标准值计算公式 wk z z s 0 3 3 1 确定各系数值 因为结构高度 H 16 55m 30m b 5 4 2 2 4 13 2m H b 1 5 取 z 1 0 该结构平面为矩形 由规范得 s 1 3 风压高度变化系数 z可根据 各楼层标高 H 由规范查出 z 再有线性插值求出各层的 z 将风荷载换算成作用于框架节点上的集中荷载 计算过程见 表 3 1 表中Z为框架节点至室外地面的高度 A为一榀框架 各层节点的受风面积 图 3 1 恒荷载计算简图 单位 kN 图 3 2 活荷载计算简图 单位 kN 第 3 章 荷载设计 11 表 3 1 风荷载计算表 层次 z sZ m z o kN 2 m A 2 mPw kN 511 316 051 5430 459 368 45 411 313 051 4650 4511 710 03 311 310 051 3870 4511 79 49 211 37 051 256 0 4511 78 60 111 34 050 9480 4513 757 63 等效风荷载计算简图见图 3 3 图 3 3 等效节点集中风荷载计算简图 单位 kN 3 4 重力荷载代表值计算 该框架结构的计算符合底部剪力法的适用条件 建筑物高度不超过 40m 结构以 剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布较均匀 结构的地震反应以第一振型反应为主 结构的第一振型接近直线 计算重力荷载代表值时 恒荷载取全部 楼面活荷载取 50 屋面活荷载不考虑 各质点的重力荷载代表值取本层楼面重力荷载代表值及与其相邻上下层间墙 包括门 第 3 章 荷载设计 12 窗 柱全部重力荷载代表值的一半之和 顶层屋面质点重力荷载代表值仅按屋面及其 下层的一半计算 各层重力荷载代表值集中于楼层标高处 屋面处重力荷载代表值 结构和构件自重标准值 0 5 雪荷载代表值 楼面处重力荷载代表值 结构和构件自重标准值 0 5 活荷载代表值 结构和构件的自重取楼面上下半层层高范围内 屋顶取顶层一半 的结构及配件 自重 3 4 1 各楼层结构和构件自重标准值计算 第 5 层重力标准值 kNG08 65172 4 2 2 13 8 55 女儿墙 kNG79 3299 2 13 8 5548 4 屋面板 kNG92 14154 8 559 371 1216 2 1326 3 粉刷梁 kNG91 3676212 0 233 4 柱 kNG36 74523 29 31 2 29 329 34 2 7 11 8 5541 2 4 562288 1 2 2 1396 1 29 32 8 5596 1 墙 kNG07 6480 7 第 2 4 层重力标准值 kNG45 2386 2 13 8 5524 3 楼面板 kNG92 1415 梁 kG14 773621 033 4 柱 kNG72 1490236 745 墙 kNGGG16 5854 234 第 1 层重力标准值 kNG27 15861 031 05 155 4 14 773 柱 kNG72 271605 1 4 588 1 34 588 1 35 055 4 5 172 1490 墙 kNG92 1415 粉刷梁 kNG45 2386 楼面 kNG36 8105 1 第 3 章 荷载设计 13 3 4 2 楼面和屋面活荷载计算 屋面雪荷载标准值计算 kNQ31 147 2 13 8 552 0 雪 楼面活荷载标准值计算 2 0 55 8 5 4 2 3 9 5 4 3 11 7 2 4 2 4 5 4 2 楼面 Q 2 5 55 8 11 7 2 4 3 9 5 4 3 1505 79kN 3 4 3 各楼层重力荷载代表值计算 顶层 G5 6480 07 0 5 147 31 6553 73kN 标准层 Gi 5854 16 0 5 1505 79 6607 06kN i 2 3 4 底层 G1 8105 36 0 5 1505 79 8858 26kN 3 4 4 建筑物总重力荷载代表值 6553 73 6607 063 8858 26 35233 17kNG Gi 3 5 荷载效应计算 3 5 1 框架横向抗侧移刚度的计算 梁的线刚度 梁的线刚度计算用 D 值法计算 在计算量的线刚度 ib 时 考虑到楼板对框架梁截 面惯性矩的影响 中框架梁 两边有楼板 取 Ib 2Io 边框架梁 一边有楼板 取 Ib 1 5Io 所有梁祝的线刚度表见表 3 2 第 3 章 荷载设计 14 图 3 4 计算简图 单位 kN 表 3 2 梁柱线刚度表 10 4Em 现浇框架梁线刚度计算表 截面跨度 矩形截面惯 性矩边框架梁中框架梁 部位b h m l m I bh3 12 m4 Ib 1 5I ib EcIb l kN m Ib 2Iib EcIb l kN m 走道梁 0 24 0 52 42 53 754 6956 25 楼面梁 0 24 0 55 42 53 752 0852 78 注 混凝土 C30 Ec 24 100 3mmN 2 柱的抗侧移刚度 采用 D 值法 计算结果见下表 柱侧移刚度 2 12hiD c 表 3 3 框架柱 D 值及楼层抗侧移刚度的计算 楼层 i 层高 m 柱 号 柱根 数 截面尺 寸Ic icKaDij Dij Di Z1282 930 5941 68747 236 Z2264 240 6791 92850 128 Z342 20 5241 4885 952 2 53Z440 4 0 42 132 133 180 6141 7446 976 110 292 Z1284 460 7680 62317 444 Z2266 450 8220 66718 676 Z343 350 720 5842 336 14 55Z440 4 0 42 131 44 840 7810 6342 536 40 992 注 混凝土 C30 Ec 24 100 3mmN 3 楼层侧移刚度计算 同一楼层所有柱的侧移刚度之和即为该楼层抗侧移刚度 Di 其计算过程及计算 结果见上表 3 3 注 Z1 Z2为中框架柱 Z3 Z4为边框架柱 3 5 2 水平地震作用下的侧移计算 横向框架自振周期计算 按顶点位移法计算框架的自振周期 max01 7 1 T 式中 考虑填充墙影响的周期调整系数 取 0 6 0 7 本工程取 0 67 0 框架顶点位移 max 框架的自振周期 1 T 第 3 章 荷载设计 15 采用顶点位移法 其顶点假想位移的计算过程即结果见下表 表 3 4 横向框架顶点位移计算 层次Gi Gi Di i i 56553 736553 7311029200 0060 146 46607 0613160 7911029200 0120 14 36607 0619767 8511029200 0180 128 26607 0626374 9111029200 0240 11 18858 2635233 174099200 0860 086 故 0 146m 取填充墙的周期影响系数 0 67 max 5 0 得结构基本自振周期为 1 7 0 67 0 435 s max01 7 1 T146 0 横向地震作用计算及弹性侧移验算 本框架为 40m 以下的规则结