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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
水平作用下框架结构侧移计算

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05.1I I b =(0I 为梁的截面惯性矩);对中框架梁取00.2I I b =,计算结果如下表所示:

2.柱的侧移刚度(D 值法)

柱线刚度计算结果如下表:

横向框架柱侧移刚度(D值)计算如下表所示:

3.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i G 作为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r ψ=0.7,计算结果如下表

s T T T 65.03038.07.07.17.11=??==μ?

4.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,g T =0.35s ,max α=0.08。 特征周期值 (单位:s )

水平地震影响系数最大值max α

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EK F 因为 1T =0.65s > g T =0.35s 所以 α=max 21αηγ

???

?

??T T g

=08.00.165.035.09

.0????

?

??=0.0458 537516323785.01

=?==∑=n

i i

eq G

c

G KN

2462537510458.0=?==eq EK G F α KN (2)顶部附加地震作用n F ?

因为1T =0.65s >35.04.1?=0.495s,所以应考虑附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数122.007.065.008.007.008.016

=+?=+=T δ。顶部附加水

平地震作用6F ?按下式计算: 4.3002462122.066

=?==?EK F F δ KN

(3)各楼层质点的水平地震作用标准值按下式计算:

)

1(66

1

δ-=

∑=EK j j

j i

i i F H

G H G F

(4)各楼层水平地震剪力按下式计算: ∑=?+=6

1

6i j i

F F V

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

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:

510.1KN 1335.8KN

417.2KN 1753.0KN

324.2KN 2077.2KN

231.3KN 2308.5KN

153.5KN 2462.0KN

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[

]550/1=e θ的要求,计算结果见下表。 位 移 验 算

二、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05.1I I b =(0I 为梁的截面惯性矩);对中框架梁取00.2I I b =,计算结果如下表所示:

2.柱的侧移刚度(D 值法)

柱线刚度计算结果如下表:

纵向向框架柱侧移刚度(D值)计算如下表所示:

3.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荷载代表值i G 作为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r ψ=0.7,计算结果如下表

s T T T 71.03521.07.07.17.11=??==μ?

4.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,g T =0.35s ,max α=0.08。 (1)结构总水平地震作用标准值EK F 因为 1T =0.71s > g T =0.35s 所以 α

=max 21

αηγ

???

?

??T T g =08.00.171.035.09

.0????? ??=0.0423

537516323785.01

=?==∑=n

i i

eq G

c

G KN

2274537510423.0=?==eq EK G F α KN

(2)顶部附加地震作用n F ?

因为1T =0.71s >35.04.1?=0.495s,所以应考虑附加水平地震作用。顶部附 加地震作用系数127.007.071.008.007.008.016

=+?=+=T δ。顶部附加

水平地震作用6F ?按下式计算: 4.2852247127.066

=?==?EK F F δ KN

(3)各楼层质点的水平地震作用标准值按下式计算:

)

1(66

1δ-=

∑=EK j j

j i

i i F H

G H G F

(4)各楼层水平地震剪力按下式计算: ∑=?+=6

1

6i j i

F F V

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

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: 762.1KN 762.1KN 462.9KN 1225.0KN 378.6KN 1603.6KN 294.2KN 1897.8KN 209.9KN 2107.7KN 139.3KN 2247.0KN

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[

]550/1=e θ的要求,计算结果见下表。

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2

0/35.0m KN w =,根据《荷载规范》,迎风面

8.0=s μ和背风面5.0=s μ。

5.12

6.16.18/5.23/305.23<==≤=B H m m H

且,取0.1=z β

根据各楼层标高处的高度i H ,查表得z μ,则风荷载标准值为 20/35.035.00.1m KN w w s z s z s z z K

μμμμμμβ=??==

以框架KJ —3为例,说明风荷载标准值的计算方法,框架KJ —3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

m KN Bw q s z s z k z /73.235.08.7)

(μμμμ=??==

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:

)2

(35.00.1)5.08.0(8.7)2(11+++????+?=+=i i z i i k i h h h h B w F μ )(77.11++=i i z h h μ

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