教学楼框架结构设计(带计算书) 下载本文

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图6-1 风荷载示意图

表6-2 侧移值计算表

Wk Vj ED △u △u/h 6.411405 6.41 50666.00 0.00013

0.000008 6.187896 12.60 50666.00 0.00025 0.000019 5.593302 18.19 50666.00 0.00036 0.000036 4.998708 23.19 50666.000.00046 0.000069 4.404114

27.59

61972.00

0.00045

0.000135

框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算:

Vij=DijV i /∑Dij M bij=Vij×yh M uij=Vij(1-y)h y=yn+y1+y2+y3 注:yn框架柱的标准反弯点高度比。

y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 y框架柱的反弯点高度比。 第1层A、D柱的反弯点高度为: 查表得 y0=0.55 y1=0 y2=0 y3=0 所以y=0.55

同理可算出各层的反弯点高度,各层的反弯点高度详见弯矩计算表中。

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(6-3) (6-4) (6-5) (6-6)

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表6-3 A、D柱弯矩计算表

层号 hi /m 5 4 3 2 1

3.3 3.3 3.3 3.3 3.3

K 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37

V 6.41 12.60 18.19 23.19 27.59

∑Dij 50666 50666 50666 50666 61972

Di/∑Dij 11305 11305 11305 11305 13818

Di 0.223 0.223 0.223 0.223 0.223

Vi 1.43 2.81 4.06 5.17 6.15

y 0.42 0.45 0.50 0.50 0.55

yh 1.39 1.49 1.65 1.65 1.82

Mc上 Mc下 2.74 5.10 6.70 8.54 9.14

1.98 4.17 6.70 8.54 11.17

Mb总 14.78 7.09 10.87 15.23 17.67

表6-4 B、C柱弯矩计算表

层号 hi /m 5 4 3 2 1

3.3 3.3 3.3 3.3 3.3

K 4.05 4.05 4.05 4.05 6.18

V 6.41 10.46 14.51 18.56 24.74

∑Dij 50666 50666 50666 50666 61972

Di/∑Dij 14028 14028 14028 14028 17168

Di 0.277 0.277 0.277 0.277 0.277

Vi 1.77 2.90 4.02 5.14 6.85

y 0.45 0.50 0.50 0.50 0.55

yh 1.49 1.65 1.65 1.65 1.82

Mc上 Mc下 3.22 4.78 6.63 8.48 10.18

2.64 4.78 6.63 8.48 12.44

Mb总 3.22 7.41 11.41 15.11 18.66

表6-5 风载作用下柱端剪力和轴力计算图

层次 5 4 3 2 1

AB,CD梁剪力计算 M1 2.74 7.09 10.87 15.23 17.67

M2 1.88 4.33 6.66 8.82 10.90

l 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2

VA,D 0.64 1.59 2.44 3.34 3.97

BC梁剪力计算 M3 1.34 3.08 4.75 6.29 7.76

M4 1.34 3.08 4.75 6.29 7.76

l 3 3 3 3 3

0.89 2.06 3.16 4.19 5.18

柱轴力计算 -0.64 -2.23 -4.66 -8.00 -11.97

-0.25 -0.72 -1.45 -2.30 -3.51

VB,C A,D柱轴力 B,C柱轴力

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图6-2 风荷载作用下框架的弯矩剪力及轴力图

6.2 地震荷载计算

6.2.1 横向自振周期的计算

横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。 基本自振周期T1(s)可按下式计算:

T1=1.7ψT (uT)1/2 (6-7) 注:uT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顶点位移。

ψT结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数,取0.6。 uT按以下公式计算:

VGi=∑Gk (6-8) (△u)i= VGi/∑D ij (6-9)

uT=∑(△u)k

(6-10)

注: ∑D ij 为第i层的层间侧移刚度。 (△u)i为第i层的层间侧移。 (△u)k为第k层的层间侧移。 s为同层内框架柱的总数。

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结构顶点的假想侧移计算过程见下表,其中第四层的Gi为G4和Ge之和。

表6-6 结构顶点的假想侧移计算

层次 5 4 3 2 1

Gi(KN) 9336.75 7006.55 7006.55 7006.55 6976.10

∑D i(N/m)

△ui(m)

-----

ui(m)

----

759990 12.28×103 759990 9.22×103 759990 9.22×103 759990 9.22×103 929580 7.50×103

47.44×103 35.16×103 25.94×103 16.72×103 7.50×103

T1=1.7ψT (uT)1/2 =1.7×0.6×(47.44×103)1/2

=0.222(s)

6.2.2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算

本结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切型为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用,即:

结构等效总重力荷载代表值Geq Geq=0.85∑Gi

=0.85×(9336.75+7006.55×3+6976.10) =31732.63(KN)

计算水平地震影响系数а1 查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.35s。 查表得设防烈度为7度的аmax=0.08 结构总的水平地震作用标准值FEk FEk=а1Geq =0.08×31732.63 =2538.61(KN)

因1.4Tg=1.4×0.35=0.49s>T1=0.216s,所以不考虑顶部附加水平地震作用。 各质点横向水平地震作用按下式计算: Fi=GiHiFEk(1-δn)/(∑GkHk) (6-11) 地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为

Vi=∑Fk(i=1,2,…n) (6-12) 计算过程如下表:

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