水平地震作用下的框架侧移验算和内力计算.docx

1、水平地震作用下的框架侧移验算和内力计算水平地震作用下的框架侧移验算和内力计算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,，边框架梁Ib

2、=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)bh(mmmm)I0(mm4)Ib(mm4)Lb(mm)ib(Nmm)A-C横梁3.01043006005.41098.110966004.451010C-D走道梁3.01043004001.61093.210930003.21010D-E横梁3.01043006005.41098.110966004.4510102、柱的线刚度： (5-2)式中：Ic柱截面惯性矩 hc柱计算高度 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

3、顶点位移计算表层次Gi(kN)VGi(kN)D（N/mm）i(mm)五8822.788822.7814034406.29121.481.121060.13106四11164.519987.28140344014.24115.191.291060.15106三11164.531151.78140344022.20100.951.181060.11106二11164.542316.28140344030.1578.750.951060.07106一12083.3654399.64111938048.6048.600.671060.03106 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

4、，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=1.40.35=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TgT15Tg，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

5、总重力荷载， 等效重力荷载系数，抗震规范规定=0.85则：式中：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(kNm)Fi(kN)Vi(kN)53.920.88822.78183513.81487.781487.7843.916.911164.5188680.11529.673017.4533.913.011164.5145138.51176.674194.1223.99.111164.5101597823.675017.7915.25.212083.3662833.47509.40

6、5527.19其中=681762.8kNm5.1.5 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）i(mm)i(mm)hi(mm)51487.7814034401.0614.7339001/

7、367943017.4514034402.1513.6739001/181434194.1214034403.0011.5239001/130025017.7914034403.588.5239001/108915527.1911193804.944.9452001/1053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

8、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

9、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柱层次hi(m)Vi(kN)(N/mm)DijVijyA、E轴柱53.91487.7814034401375914.590.510.3017.0739.8343.93017.4514034401375929.580.510.4046.1469.2233.94194.1214034401375941.120.510.4572.1788.2023.95017.7914034401375949.190.510.55105.5186.3315.25527.1911193801269262.700.680.7022

10、8.2297.81C、D轴柱53.91487.7814034402132722.610.880.3530.8626557.3243.93017.4514034402132745.850.880.4580.4798.3533.94194.1214034402132763.730.880.45111.85136.7023.95017.7914034402132776.250.880.50148.69148.6915.25527.1911193801528875.491.180.65255.16137.39注：表中弯矩M单位：kNm；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

11、： （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56.633.2439.8311.07-11.07-4.9846.674.9486.2924.43-35.5-16.7336.6125.96134.3539.44-74.94-38.126.6151.11158.4946.91-121.85-64.1416.6165.93203.3255.95-17

12、7.8-88.29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56.639.8333.2411.074.9811.0746.686.2974.9424.4316.7335.536.6134.35125.9639.4438.174.9426.6158.49151.1146.9164.14121.8516.6203.32165.9355.9588.29177.8注：表中弯矩M单位：kNm；剪力V单位：kN；轴力N单位：kN；L单位：m. 图5-4 水平地震作用下一榀框架弯矩图（kNm）图5-4 水平地震作用下一榀框架梁端剪力及柱轴力图（kN）