水平地震作用下的框架侧移验算和内力计算

1、精选优质文档-倾情为你奉上水平地震作用下的框架侧移验算和内力计算专心-专注-专业水平地震作用下的框架侧移验算和内力计算5.1 水平地震作用下框架结构的侧移验算5.1.1抗震计算单元计算单元：选取6号轴线横向三跨的一榀框架作为计算单元。5.1.2横向框架侧移刚度计算1、 梁的线刚度： (5-1)式中：Ec混凝土弹性模量s Ib梁截面惯性矩 lb梁的计算跨度 I0梁矩形部分的截面惯性矩根据多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑，在框架结构中有现浇层的楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效侧移刚度，减少框架侧移，为考虑这一有利因素，梁截面惯性矩按下列规定取，对于现浇楼面，中框架梁Ib=2.0Io,，边框架

2、梁Ib=1.5Io，具体规定是：现浇楼板每侧翼缘的有效宽度取板厚的6倍。表5.1 横梁线刚度计算表类别Ec(N/mm2)b×h(mm×mm)I0(mm4)Ib(mm4)Lb(mm)ib(N·mm)A-C横梁3.0×104300×6005.4×1098.1×10966004.45×1010C-D走道梁3.0×104300×4001.6×1093.2×10930003.2×1010D-E横梁3.0×104300×6005.4×1098.1&

3、#215;10966004.45×10102、柱的线刚度： (5-2)式中：Ic柱截面惯性矩 hc柱计算高度表5.2 柱线刚度计算表层次Ec(N/mm2)b×h(mm×mm)Ic(mm4)hc(mm)(N·mm)底层3.15×104600×6001.08×101052006.5×1010标准层3.15×104600×6001.08×101039008.72×1010一品框架计算简图：3、 横向框架柱侧移刚度D值计算： (5-3)式中：柱抗侧移刚度修正系数 （一般层）；（底层）

4、 梁柱线刚度比，（一般层）；（底层） 底层柱的侧移刚度：边柱侧移刚度：A、E轴柱：中柱侧移刚度：C、D轴柱： 标准层的侧移刚度边柱的侧移刚度：A、E轴柱：中柱侧移刚度：C、D轴柱：表5.3 柱侧移刚度计算表楼层柱类别D(N·mm)底层A轴柱0.680.442884612692C轴柱1.180.532884615288D轴柱1.180.532884615288E轴柱0.680.442884612692DD=标准层A轴柱0.510.206879713759C轴柱0.880.316879721327D轴柱0.880.316879721327E轴柱0.510.206879713759DD=

5、因为，所以满足条件。5.1.3 框架自振周期采用能量法计算基本周期。计算公式： (5-4) 式中：T1基本自振周期 计算结构基本自振周期时的结构顶点假想位移m）,即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而得到的结构顶点位移； 结构基本自振周期考虑非承重墙影响系数，本框架结构设计中取0.8 Gi集中在各层楼面处的重力集中荷载代表值 i假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构各层楼面处位移。表5.4 横向框架顶点位移计算表层次Gi(kN)VGi(kN)D（N/mm）µi(mm)五8822.788822.786.29121.481.12×

6、1060.13×106四11164.519987.2814.24115.191.29×1060.15×106三11164.531151.7822.20100.951.18×1060.11×106二11164.542316.2830.1578.750.95×1060.07×106一12083.3654399.6448.6048.600.67×1060.03×106 5.1.4 水平地震作用力及楼层地震剪力计算根据抗震规范，包头属于地震分组第一组，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，且设计场

7、地类别为二类，结构的特征周期Tg=0.35s，水平地震影响系数。该工程重量和刚度沿高度分布比较均匀，高度不超过40m，变形以剪切变形为主，位移以基本阵型为主，基本阵型接近直线，符合底部剪力法适用范围，故采用底部剪力法对结构水平地震作用进行计算因为T1=0.49s1.4Tg=1.4×0.35=0.49s，所以不考虑顶部附加地震作用。结构水平地震作用计算采用底部剪力法计算：因为Tg<T1<5Tg，则地震影响系数，（按=0.05时计算）：则水平地震力标准值： （5-5）式中：相应于结构基本周期的水平地震影响系数 G结构总重力荷载， 等效重力荷载系数，抗震规范规定=0.85则：式

8、中：FEK 结构总水平地震作用标准值 Fi 质点i水平地震作用标准值表5.5 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力表层次hi(m)Hi(m)Gi(kN)GiHi(kN·m)Fi(kN)Vi(kN)53.920.88822.78.81487.781487.7843.916.911164.5.11529.673017.4533.913.011164.5.51176.674194.1223.99.111164.5823.675017.7915.25.212083.3662833.47509.405527.19其中=.8kNm5.1.5 水平地震作用下的位移验算根据建筑抗震设计第二册，对于所

9、有框架都要进行验算，钢筋混凝土结构构件的截面刚度可采用弹性刚度。各质点水平地震作用及楼层剪力沿房屋高度的分布如图5-2 (a)水平地震作用分布图（b）层间剪力分布图图5-2 各质点水平地震作用及楼层剪力沿房屋高度分布图 (5-6)顶点位移 (5-7)式中：多遇地震作用标准值产生的层间弹性位移 k楼层数 Vi多遇地震作用标准值产生的层间地震剪力 (5-8) 式中：层间弹性位移角 计算楼层层高表5.6 横向水平地震作用下的位移验算层次Vi（kN）µi(mm)µi(mm)hi(mm)51487.781.0614.7339001/367943017.452.1513.6739001

10、/181434194.123.0011.5239001/130025017.793.588.5239001/108915527.194.944.9452001/1053由上表可见，最大层间位移角发生在1层，其值为1/1053<=1/550，满足要求，所以各层层间位移角均满足要求。5.2 水平地震作用下框架内力计算选取主框架区任意一榀框架进行计算，即6号轴线所对应一榀横向框架作为计算单元。5.2.1 各层柱端弯矩及剪力计算采用D值法进行如下计算，前面已经计算出了第i层的层间剪力Vi。i层j柱分配到的剪力Vij以及该柱上下端的弯矩分别按下列公式计算： （5-9）式中：框架第i层第j根柱所分配

11、的地震剪力； 第i层柱侧移刚度； 第i层柱侧移刚度之和； Vi第i层地震剪力，按h'=(y0+y1+y2+y3)h计算柱的反弯点高度。根据Vij和反弯点高度确定柱端弯矩，然后按节点弯矩平衡条件和梁的转动刚度确定梁端弯矩。 （5-10） （5-11） （5-12）式中：y框架柱的反弯点高度比； h柱的计算高度；y0标准反弯点高度比； y1上下层梁线刚度变化时柱反弯点高度比的修正值（对于首层不考虑y1值）；y2上层层高与本层高度不同时，柱反弯点高度比修正值（对于顶层不考虑修正值）；y3下层高度与本层高度不同时，柱反弯点高度比修正值（对于首层不考虑修正值）。表5.7 各层柱端弯矩及剪力计算表

12、柱层次hi(m)Vi(kN)(N/mm)DijVijyA、E轴柱53.91487.781375914.590.510.3017.0739.8343.93017.451375929.580.510.4046.1469.2233.94194.121375941.120.510.4572.1788.2023.95017.791375949.190.510.55105.5186.3315.25527.191269262.700.680.70228.2297.81C、D轴柱53.91487.782132722.610.880.3530.8626557.3243.93017.452132745.850.8

13、80.4580.4798.3533.94194.122132763.730.880.45111.85136.7023.95017.792132776.250.880.50148.69148.6915.25527.191528875.491.180.65255.16137.39注：表中弯矩M单位：kN·m；剪力V单位：kN。5.2.2 各层梁端弯矩、剪力及轴力计算梁端弯矩： （5-13） （5-14）梁端剪力： （5-15）柱轴力： （5-16）式中： 分别表示节点左右梁的弯矩； 分别表示节点左右梁的线刚度； Ni表示柱在第i层的轴力，受压为正。表5.8 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算表梁

14、类别层次L(mm)kN/mkN/mVb(kN)柱轴力（kN）A轴柱C轴柱A-C横梁56.633.2439.8311.07-11.07-4.9846.674.9486.2924.43-35.5-16.7336.6125.96134.3539.44-74.94-38.126.6151.11158.4946.91-121.85-64.1416.6165.93203.3255.95-177.8-88.29梁类别层次L(mm)kN/mkN/mVb(kN)柱轴力（kN）C轴柱D轴柱C-D横梁53.024.0724.0716.05-4.984.9843.054.2754.2736.18-16.7316.7333.091.2191.2160.81-38.138.123.0109.42109.4272.95-64.1464.1413.0120.15120.1580.1-88.2988.29梁类别层次L(mm)kN/mkN/mVb(kN)柱轴力（kN）D轴柱E轴柱D-E横梁56.639.8333.2411.074.98