8度区6层框架结构办公楼:横向水平作用下荷载作用下框架内力和侧移计算.doc
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1、河南科技大学毕业设计5章 横向水平作用下荷载作用下框架内力和侧移计算5.1 水平地震作用下结构各层的总重力荷载代表值计算5.1.1.墙自重 外纵墙 :采用240厚灰砂砖18KN/m3,一侧水刷石墙面10.5 KN/m3,另一侧为20mm厚的抹灰(17 KN/m3),则墙面单位面积的重力荷载为:一. 底层:1. B轴线上的纵墙面积:2. E轴线上纵墙的面积:3. 522 轴线上纵墙的面积:合计:125.25+153.09+85.32=363.69则底层外墙自重为:5.16363.69 =1876.64KN二. 标准层: 1. B轴线上的纵墙面积: 2. E轴线上纵墙的面积: 3. 514 轴线上
2、纵墙的面积:合计:89.64+110.16+64.8=264.6则标准层外墙自重为:5.16264.6=1365.336KN三. 顶层:1. B轴线上的纵墙面积:2. E轴线上纵墙的面积:3. 514 轴线上纵墙的面积:合计:77.76+79.38+64.8=221.94则顶层外墙自重为:5.16221.94=1145.21KN四. 内隔墙 采用200厚蒸压加气砼砌块(5.5 KN/m3),两侧均为20mm厚抹灰,墙面单位面积荷载为:1. 底层:(1). C轴线上的横墙面积:(2). D轴线上横墙的面积: (3). BE轴线上横墙的面积:-合计;481.428+114.31+99.98=695
3、.718则底层内隔墙自重为:1.78695.718=1238.38KN2. 标准层:(1). C轴线上的横墙面积:(2). D轴线上横墙的面积: (3). BE轴线上横墙的面积:合计;117.56+69.2+396.648=583.408 则标准层内隔墙自重为:1.78583.408=1038.47KN3. 顶层:(1). C轴线上的横墙面积:(2). D轴线上横墙的面积:(3). BE轴线上横墙的面积:合计: 88.6+29.4+45.464=163.464则顶层的内隔墙自重为:1.78163.464290.37KN五.卫生间隔墙:采用200厚蒸压粉煤灰加气砼砌块(5.5KN/m3), 两侧
4、贴瓷砖(0.5 KN/m3),墙面单位面积重力荷载为为:1.底层: 则底层卫生间隔墙自重为:1.7894.168=150.67KN2.标准层: 则标准层卫生间隔墙自重为:1.7871.52=114.432KN六.女儿墙自重: 采用240厚加气砼砌体,15.5KN/m3,两侧均为200mm厚抹灰,墙高900mm,墙面单位面积的重力荷载为:1.六层顶女儿墙:则女儿墙的自重:90.722=181.44KN2. 七层女儿墙则女儿墙的自重:227.5=55.08KN5.1.2 梁,柱,墙,板,门窗重力荷载标准值汇总一.梁重力荷载标准值汇总表:表5-1 梁重力荷载标准值汇总构件层次b/mh/mg/KNLi
5、/mGiLinGi/KN横梁160.30.63.98KN/m623.85204777层0.30.63.98KN/m623.8516381.6走道梁160.250.452.35KN/m2.45.641056.3767层0.250.452.35KN/m2.45.64845.11次梁160.250.42.32KN/m613.1318236.3047层0.250.42.32KN/m613.1314183.792纵梁160.30.63.98KN/m623.8536858.67层0.30.63.98KN/m623.8528667.8二. 门重力荷载标准值汇总表: (除大门为玻璃门,办公室为木门)表5-2
6、门重力荷载标准值汇总底层:门标号尺寸数量荷载标准值M11.0m2.5m22个GM1=0.21.0m2.5m22=11KNM20.8m2.5m4个GM2=0.20.8m2.5m4=1.6KNM52.2m2.8m3个GM3=0.22.2m2.8m3=18.316KNM40.6m1.8m16个GM4=0.20.6m1.8m16=3.456KN=24.38KN标准层:门标号尺寸数量荷载标准值M11.0m2.5m18个GM1=0.21.0m2.5m18=9KNM20.8m2.5m8个GM2=0.20.8m2.5m8=3.2KNM30.9m2.5m4个GM3=0.20.9m2.5m4=1.8KNM40.6
7、m1.8m16个GM4=0.20.6m1.8m16=3.456KN=17.456KN顶层门标号尺寸数量荷载标准值M11.0m2.5m4个GM1=0.21.0m2.5m4=2KN=2KN三.窗自重: 均为钢框玻璃窗表5-3窗重力荷载标准值汇总底层:门标号尺寸数量荷载标准值C11.8m1.8m24个GC1=0.451.8m1.8m24=34.992KNC50.9m0.9m4个GC5=0.450.9m0.9m4=1.458KNC60.9m1.5m2个GC6=0.450.9m1.5m2=1.215KN=37.665KN标准层:门标号尺寸数量荷载标准值C11.5m1.8m22个GC1=0.451.5m1
8、.8m22=26.73KNC31.2m1.8m2个GC3=0.451.2m1.8m2=1.944KNC43.6m1.8m1个GC4=0.453.6m1.8m1=10.4976KNC61.5m0.9m4个GC6=0.451.5m0.9m4=2.43KNC71.8m0.9m1个GC7=0.451.8m0.9m1=0.729KN=42.33KN顶层:门标号尺寸数量荷载标准值C11.8m1.8m21个GC1=0.451.8m1.8m21=30.16KNC70.9m1.8m1个GC3=0.450.9m1.8m1=0.729KN=42.33KN5.1.3 集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi 根据抗震规
9、范(GB500112001)第5.1.3条:,顶层的荷载代表值包括:屋面荷载、50%的屋面雪荷载、顶层纵墙框架自重、顶层半层墙柱自重。 其它层重力荷载代表值包括:楼面恒载、50%楼面均布荷载、该层纵墙框架横梁自重、该层上下各半层柱及墙体自重。各楼层重力荷载代表值Gi确定如下:顶层:梁:G=横梁次梁走道梁381.6+45.1008+183.792+667.8=1278.302KN柱:G承重柱/2+构造柱/2=11.52/2+903.36/2=457.44KN墙:女儿墙外纵墙/2+内隔墙/2卫生间隔墙/2 55.08+1145.21/2+290.97/2+0773.18KN板:G3525.372K
10、N门:G=2KN窗:G=31.347KN雪荷载:0.3KN/m242m14.4m=181.44KN雪荷载组合系数为0.5,则顶层重力荷载代表值为:1278.302KN+457.44KN+773.18KN+3525.372KN+2KN31.347KN181.446158.368KN合计: 6158.368KN六层:梁:G=横梁次梁走道梁477+56.376+236.304+667.8=1437.48KN柱:G承重柱/2+构造柱/2=457.44+69.12/2+1129.2/2=1056.55KN墙:女儿墙外纵墙/2+内隔墙/2卫生间隔墙/2 1145.21/2+290.97/2+114.432
11、/2+1038.471+1365.336/2+181.442158.65KN板:G1847.592+1052.352=2899.94KN门:G=17.46KN窗:G=42.33KN雪荷载:0.3KN/m242m14.4m=181.44KN雪荷载组合系数为0.5,则六层重力荷载代表值为:1437.48KN+1056.55KN+2158.65KN+2899.94KN+17.46KN42.33KN181KN7612.409KN可变荷载:G0.50.3614.42+0.52.04214.4=630.72KN合计: 7612.409KN630.72KN8243.129KN五层(标准层):梁: G=横梁次
12、梁走道梁477+56.376+236.304+667.8=1437.48KN柱:G承重柱/2+构造柱/2=29.2/2+69.12/2+1129.2/2+69.12/2=1198.32KN墙:G=女儿墙外纵墙/2+内隔墙/2卫生间隔墙/21365.336/2+114.432/2+1038.471/2+1365.336/2+1038.47/2+114.432/22518.238KN板:G2399.112+422.6076=2821.72KN门:G=17.46KN窗:G=42.33KN=1437.48KN+1198.32KN+2518.238KN+17.46KN+42.33KN=8035.544K
13、N可变荷载:G=0.52.01626.4+158.287=784.68KN合计: 784.68KN8035.544KN8820.224KN底层:梁:G=横梁次梁走道梁477+56.376+236.304+667.8=1437.48KN柱:G承重柱/2+构造柱/2=75.84/2+69.12/2+1129.2/2+1486.78/2=1380.47KN墙:女儿墙外纵墙/2+内隔墙/2卫生间隔墙/21365.336/2+114.432/2+1038.471/2+1876.64/2+1238.38/2+150.67/22891.964KN板:G2150.928+334.4976=2485.4256K
14、N门:G=24.38KN窗:G=37.665KN=1437.48KN+1380.47KN +2891.964KN +2485.4256KN +24.38KN +37.665KN =8267.38KN可变荷载:G=0.52.0(561.6+125.28)=686.88KN合计: 686.88KN8267.38KN8944.26KN5.2 水平地震作用下框架内力合侧移的计算5.2.1横向自振周期1.质点重力荷载见图5-1:图51 结构质点重力荷载(单位:KN)2. 水平地震力作用下框架的侧移验算按顶点位移法计算框架的自振周期顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质
15、点的悬臂直杆,导出以直杆顶点位移表示的基频公式。这样,只要求出结构的顶点水平位移,就可以按下式求得结构的基本周期:结构顶点假想位移可以由下列公式计算,计算过程,如表5-4: (5-1) (5-2) (5-3) (5-4)式中:基本周期调整系数。考虑填充墙对框架自振周期影响的折减系数,框架结构取0.60.7,该框架取0.7。:框架结构的顶点假想位移。在未求出框架的周期前,无法求出框架的地震力及位移,是将框架的重力荷载视为水平作用力,求得的假想框架顶点位移。然后由求出,再用求出框架结构的底部剪力。进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。:第i层第j跟柱的抗侧移刚度;表54 结构顶点的假想侧移计算层次
16、Gi (KN)VaiDiUiUi76158.3686158.368698373.5688.82261.8367612.40913770.771872966.915.57253.0158820.22422591.001872966.925.88237.2448820.22431411.225872966.935.88211.3638820.22440321.449872966.946.09175.3828820.22449051.673872966.956.19129.2918820.2657995.993793324.2473.173.1按公式(54)计算基本周期T,其中Ut量纲为m,取3.横
17、向地震作用计算根据建筑设计抗震规范(GB500112001)第5.1.2条规定,对于高度不超过40米,以剪切变形为主,且质量和刚度沿着高度方向分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可以采用底部剪力法等简化方法计算抗震作用。因此本框架采用底部剪力法计算抗震作用。在类场地,8度设防区,设计地震分组为第二组情况下,由建筑设计抗震规范(GB500112001)表5.1.41和表5.1.42可查得:结构的特征周期和水平地震影响系数最大值(8度,多遇地震作用)为:=0.35s =0.16(1).结构总水平地震作用标准计算: (5-5) (5-6) (5-6)式中: 结构基本自振周期的水平地震影响
18、系数值;:结构等效总重力荷载,多质点可取总重力荷载代表值的85;:顶部附加水平地震作用;: 顶部附加地震作用系数;:结构总水平地震作用标准值;:分别为质点i,j的计算高度;结构等效总重力荷由公式(55)计算得:因为 ,所以考虑顶部附加水平地震作用,其附加地震作用为:所以对于多质点体系,结构底部纵向水平地震作用标准值:附加顶部集中力:各质点的水平地震作用按公式(56)计算: 将,代入式:各楼层地震剪力按: 计算:各质点横向水平地震作用,各楼层地震剪力及楼层间位移计算表表55 各质点横向水平地震作用,各楼层地震剪力及楼层间位移计算表层()(KN)76158.36826.15161041.32850
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