土木工程专业高层作业.docx

1、土木工程专业高层作业分层法D值法大作业任务书某5层现浇框架结构，结构平面布置如下页图，具体柱网尺寸，梁柱截面，楼层层高，基础顶面标高，混凝土强度，竖向均布荷载标准值，以及基本风压大家根据自己的学号参考计算任务分组表。请用分层法计算竖向荷载作用下的中间跨横向框架（比如轴线5处框架）弯矩图，用D值法计算风载下的中间跨横向框架弯矩图，均为标准值，同时还请验算水平荷载作用下的框架侧移。注意风载需要计算，体形系数取1.3，地面粗糙度为B类，风载简化为作用在楼层处的集中力。室内外高差为0.6米。 注：表中层高按照从下到上的顺序。图中a、b、c值以及梁柱截面根据学号查柱网尺寸及梁柱截面表柱网尺寸以及梁柱截面

2、表a1a2a3a4a5a64.2m4.5m4.8m5.1m5.4m5.7mb1b2b3b4b5b65.4m5.7m6.0m6.3m6.6m6.9mc1c2c3bc1bc2bc32.1m2.4m2.7m450500550bb1bb2hb1hb2hb3250300500550600任务分组表混凝土强度基顶标高m楼层层高m梁上竖向均布荷载kN/m基本风压kN/m2梁柱截面中跨尺寸柱网a1a2a3a4a5a6C20-1.23.63.03.03.03.0150. 65bc3,bb2,hb3,c2b1253254255256257258b2259260261262263264b32652662672682

3、69270b4271272273274275276b5277278279280281282b6283284285286287288基本设计资料：混凝土强度等级C20，基础顶面标高-1.2，底层计算高度4.8m，标准层以及顶层标高3.0m。截面尺寸：梁，300600；柱：550550。梁上竖向均布荷载15kN/m，基本风压0.65kN/m2。一、 利用分层法计算竖向荷载作用下的中间跨横向框架（五层对称框架）（1）计算各杆件线刚度，中梁刚度放大系数2边跨梁：i边跨梁=2EI/l=2.55107kN/m220.3 m(0.6m)3/6m=4.59104kNm中间梁：i中间梁=2EI/l=2.5510

4、7kN/m220.3m(0.6m)3/2.4m=11.48104kNm底层柱：i底层柱=EI/l=2.55107kN/m20.55m(0.55m)3/4.8m=4.05104kNm其余层柱：i其余柱=0.9EI/l=2.55107kN/m20.90.55m(0.55m)3/3.0m=5.83104kNm（3）相对线刚度令边跨梁相对线刚度为1，则中间梁=11.48104kNm/4.59104kNm=2.50底层柱=4.05105kNm/4.59104kNm=0.88其余层柱=5.83104kNm/4.59104kNm=1.27 计算简图（3）用弯矩分配法计算顶层开口框架弯矩计算顶层计算图，列表计

5、算，下表所示。 顶层计算简图中间层开口框架弯矩计算中间层计算图，列表计算，下表所示。 中间层计算简图底层开口框架弯矩计算底层计算图，列表计算，如下表所示。 底层计算简图 （4）分层法框架最终弯矩图如下： 二、 D值法计算风荷载作用下的中间跨横向框架弯矩（1）计算各杆线刚度各个杆件的线刚度已在分层法中求出，不必重复计算（2）求各楼层的水平荷载层数高度/mszo标准值k (kN/m)a/mq(kN/m)F/kN516.811.31.180.650.997 5.45.384 8.08 413.811.31.110.650.938 5.45.065 15.19 310.811.31.020.650.8

6、62 5.44.654 13.96 27.811.310.650.845 5.44.563 13.69 14.811.310.650.845 5.44.563 17.80 计算简图如下：（3）柱的抗侧移刚度，修正的反弯点高度及相应D值列表计算如下：边柱反弯点位置计算表格：层高h/mi0123h/mcD(kN/m)D1530.710.30000.30.90.262 22642 86423 430.710.40000.41.20.262 22642 86423 330.710.450000.451.350.262 22642 86423 230.710.500-0.050.451.350.262

7、22642 86423 14.81.140.6360-0.04300.5932.846 0.522 11020 21099 中间柱反弯点位置计算表格：层高h/mi0123h/mcD(kN/m)D1532.480.4250000.4251.2750.554 47841 86423 432.480.450000.451.350.554 47841 86423 332.480.50000.51.50.554 47841 86423 232.480.50000.51.50.554 47841 86423 14.840.550000.552.640.750 15824 21099 （4）根据对称性，在水

8、平荷载作用下弯矩图是反对称的，所以只算一边的弯矩，A、B轴框架剪力和梁柱端弯矩及D值的计算如下表：边柱D值计算表格：层号VViSUM(D)DimDim/SUM(D)VimhMc上Mc下Mb边58.088.0814096622642 0.161 1.298 0.92.725 1.168 2.725 415.1923.2714096622642 0.161 3.738 1.26.728 4.485 7.896 313.9637.2314096622642 0.161 5.980 1.359.867 8.073 14.352 213.6950.9214096622642 0.161 8.179 1.

9、3513.495 11.041 21.568 117.868.725368911020 0.205 14.105 2.846 27.556 40.149 38.597 中间柱D值计算表格：层号VViSUM(D)DimDim/SUM(D)VimvhMc上Mc下Mb边Mb中58.088.0814096647841 0.339 2.742 1.2754.730 3.496 1.352 3.379 415.1923.2714096647841 0.339 7.897 1.3513.031 10.661 4.722 11.805 313.9637.2314096647841 0.339 12.635 1

10、.518.953 18.953 8.461 21.153 213.6950.9214096647841 0.339 17.281 1.525.922 25.922 12.821 32.053 117.868.725368915824 0.295 20.255 2.6443.750 53.473 19.906 49.766 （5）D值法框架最终弯矩图如下：二、 验算水平荷载作用下的框架侧移（1）使用D值法计算框架侧移，计算表格如下：层号各楼面和屋面水平集中力荷载V（kN）各楼层剪力Vpj(kN)各楼层柱抗侧刚度Dij(kN/m)楼层相对水平位移uj/mm各楼面和屋面实际水平位移uj/mm58.088.081409660.057 2.128 415.1923.271409660.165 2.070 313.9637.231409660.264 1.905 213.6950.921409660.361 1.641 117.868.72536891.280 1.280 （2）验算位移比：底层位移比：1.28mm/4800mm = 1/3750 1/550 (限值)二层位移比：0.361mm/3000mm = 1.210-4 1/550(限值)故位移比符合验算要求