锦源宾馆框架剪力墙主体建筑结构设计
锦源宾馆框架剪力墙主体建筑结构设计
摘 要
剪力墙能同时承受竖向荷载和侧向力,有很强的抗震能力,在我国应用越来越广泛,框架-剪力墙结构集合了框架结构和剪力墙结构的优势,已经被越来越广泛的应用于包括大型商场、住宅、旅馆、办公楼等在内的高层建筑。但与剪力墙有关的相关计算比较复杂,计算量较大,所以在设计剪力墙结构或框架-剪力墙结构时,一般采用软件计算。
根据设计任务书的要求进行了以框架-剪力墙为主体结构的锦园宾馆的建筑设计、结构设计。设计过程遵循先建筑后结构再基础的顺序进行。建筑设计,依据建筑总体规划要求、建筑用地条件和基地周边的环境特点,首先设计建筑平面, 其次进行立面造型、剖面设计。建筑设计应满足使用功能和造型艺术的要求,并适应未来发展与灵活改造的需要。
锦园宾馆主体结构框架-剪力墙结构体系,以现行的有关规范为依据,进行了剪力墙刚度计算,框架的剪切刚度计算,连梁的等效剪切刚度计算,主体结构特征值的计算,风荷载计算,水平地震荷载计算,竖向荷载计算,稳定和抗倾覆验算,内力组合,构件截面设计等。为了弄清剪力墙计算的相关步骤和原理,本结构主要采用手算的形式。最终完成构件截面设计。设计计算整个过程中综合考虑了技术经济指标和施工工业化的要求,本工程属于高层建筑,锦州地区位于7度抗震设防区,所以计算时考虑抗震要求。
关键词:剪力墙;框架-剪力墙;结构设计;高层建筑
Abstract
Shear wall can bear vertical load and lateral force and has strong seismic capacity; while frame-shear wall structure is the combination of frame structure and shear wall structure which possesses some great advantages, so it has been more widely applied in buildings in our country, especially in some shopping malls, domestic block, hotels, and office buildings and some other high-rise buildings. However, some calculations associated with shear wall is quite sophisticated and calculated quantity is very large, therefore, generally speaking, people use the software to calculate in the design of shear wall structure or frame-shear wall structure.
According to planning assignment, the author tries to use what he has learned to set about architectural design and structural design of Jinyuan Hotel with frame-shear wall structure as main structure in this paper. The design processes are following: Firstly, construction; secondly, structure; thirdly, foundation. About architectural design, the author designs the building plane at first, then the elevation and section part on the basis of the overall planning, requirements, land use conditions and surroundings of base. The architectural design should have both functions of use and plastic arts and meet the requirements of future development and flexible transformation.
About frame-shear wall structure system of Jinyuan Hotel which is based on current relevant specification, the author makes some calculations, such as rigidity of shear wall, shearing rigidity of frame, equivalent shearing rigidity of coupling beam, eigenvalue of main structure, wind load, horizontal earthquake load, vertical load, stability and overturning resistance analysis, internal force combination and linkages section and so on. In order to figure out relevant steps and principles on calculations of shear wall, the author mainly uses hand computation in this part. During the whole design and calculation process, the author takes into consideration the technical and economical indexes and requirements of construction industrialization. This project belongs to high-rise building, and Jinzhou city is located in 7-degree seismic fortification zone, so the author also considers seismic requirement.
Key words: Shear wall;Frame-shear wall;Structural design;High-rise buildings
目 录
I摘 要
IIAbstract
1第1章 平面布置及相关参数的计算
11.1平面布置和材料运用
11.1.1建筑材料
11.1.2截面尺寸
21.1.3剪力墙布置
31.1.4框架-剪力墙计算简图
31.2剪力墙、框架、及连续梁的刚度计算
31.2.1剪力墙类型判定
61.2.2框架剪切刚度计算
91.2.3壁式框架侧移刚度
141.2.4连系梁的约束刚度
161.2.5结构刚度特征值
17第2章 荷载计算
172.1竖向荷载计算
172.1.1竖向恒载
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
值计算
192.1.2重力荷载代表值计算
222.2水平风荷载
232.3横向水平地震作用
232.3.1结构基本振周期T
242.3.2水平地震作用
27第3章 水平荷载作用下框剪结构内力和位移计算
273.1位移计算
293.2总框架、总剪力墙和总连续梁内力计算
293.2.1横向风荷载作用总内力计算
313.2.2横向水平地震作用下总内力计算
353.3水平荷载作用下构件内力计算
353.3.1横向风荷载作用下构件内力计算
403.3.2横向水平地震作用下构件内力的计算
45第4章 竖向荷载作用下框架-剪力墙结构内力计算
454.1计算单元及计算简图
464.2荷载计算
484.3内力计算
52第5章 作用效应组合
525.1框架梁内力组合
525.1.1框架梁支座边缘内力标准值
535.1.2框架梁内力组合值
615.2.框架柱内力组合
615.2.1柱支座边缘截面内力标准值
615.2.2柱内力组合值
675.3剪力墙内力组合
675.3.1剪力墙内力标准值
675.3.2剪力墙内力设计值
705.4连梁内力组合
71第6章 构件载面设计
716.1.剪力墙截面设计
716.1.1剪力墙,剪跨比和轴压比计算
716.1.2正载面受压承载力计算
736.1.3斜截面受剪承载力计算
736.2.连系梁的截面设计
746.2.1抗弯承载力验算
746.2.2连续梁斜截面受剪承载力计算
76第7章 结 论
77参考文献
78致 谢
第1章 平面布置及相关参数的计算
1.1平面布置和材料运用
锦园宾馆平面布置如图1-1所示,采用整体式钢筋混凝土结构单向肋梁楼盖
图1-1锦园宾馆平面布置
1.1.1建筑材料
1-4层:采用C40混凝土(
=19.1 N∕mm2, ft=1.71 N∕mm2 );
5-13层:采用C35混凝土,(
=16.7 N∕mm2,ft =1.57 N∕mm2)。
梁中受力纵筋 采用HRB400级钢筋(fy=360N∕mm2),其他钢筋均采用HPB300钢筋。fy=300N∕mm2
1.1.2截面尺寸
按弹性设计时h≥200mm;取h=200mm。
标准层:h≥160mm, h≥
=165mm,取h=200mm。主梁:h=(
~
)×L=(
~
)×7500=937.5~535.7
取h=650 mm, b=(
~
)×H=325~216,取b=300mm
次梁:h=(
~
)×L=(
~
)×5400=450~300mm,取h=400mm,取b=200mm。
连续梁截面尺寸取h=450mm,b=200mm。
板:板跨度L为2500mm,故板厚h≥L∕35=71.4mm,考虑平面内部分板支撑不足,取h=120mm。
框架柱:1-5层框架柱截面尺寸取600×600;6-13层框架柱截面为500×500。
剪力墙:底层:h≥160mm;h≥
=180mm;底部加强部位
1.1.3剪力墙布置
根据相关规定【1】带边框的。取墙板厚度h=200mm;布置剪力墙
表1-1剪力墙最小厚度取值【2】
抗震等级
剪力墙部位
最小厚度(取两者的较大值)
有端柱或翼墙
无端柱或翼墙
一、二级
底部加强部位
H/16
200mm
h/16
200mm
其他部位
H/20
160mm
h/16
180mm
三、四级
底部加强部位
H/20
160mm
H/20
160mm
其他部位
H/25
160mm
H/25
160mm
非抗震设计
所有部位
H/25
160mm
H/25
160mm
注: ①H为层高或剪力墙的无支长度,h为层高;
②无支长度是指沿剪力墙长度方向没有平面外横向支撑墙的长度,当墙平面外有与其相交的剪力墙时,可视为剪力墙的支撑,有利于保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能,因而可在层高及无支长度二者中取较小值计算剪力墙的最小厚度,而两端无翼墙和端柱的一字形剪力墙,只能按层高计算墙厚;
③剪力墙井筒中,分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减少,但不宜小于160mm;
④当墙厚不能满足表中要求时,应验算墙体的稳定。
1.1.4框架-剪力墙计算简图
由图1-1可知,无论纵向、横向,均可按连续梁刚结考虑,计算简图如下图1-2所示。
图1-2框架剪力墙结构计算简图
1.2剪力墙、框架、及连续梁的刚度计算
1.2.1剪力墙类型判定
W1~W4为横向剪力墙。现以W1、W2为例,说明剪力墙计算步骤。
其他剪力墙计算列于表1-1
W-2剪力墙相关参数的计算:
(1)有效翼缘宽度取5倍的翼缘厚度,即1200mm,则W1墙计算简图如
图1-3 W1墙计算简图
图1-3所示,先判断剪力墙类别,所用公式【2】为
(1.1)
式中:I为剪力墙对组合截面形心的惯性矩。
In为扣除墙肢惯性矩后剪力墙的惯性矩
Ij为第j墙肢的截面惯性矩;
Ib为连续梁的计算跨度;
H为剪力墙总高度;
a为墙肢轴线间间距;
μ为截面建立分布不均匀系数矩形截面取1.2.
(2)各墙肢截面Ai,惯性矩Ii计算过程如下:
A1=A2=200×(1200+850)=0.41×106mm4,
∑Ii=7.53269×1010mm4
剪力墙对组合截面形心惯性矩
In=I-∑Ii=1.34856×1012mm4
洞口上连续梁的折算惯性矩如下:
洞口高度除底层为2.4m之外,其余均为2.1m。故连续梁截面高度为:底层 3.6-2.4=1.2m,标准层为3.3-2.4=1.2m 故连续梁计算跨度为
连续梁的截面积和惯性矩为
Ab=1200×200=0.24×106mm2,Ib0=200×12003=2.88×1010mm4
连续梁折算惯性矩Ib为
=43.2
因a>10,In/I>ζ,故该墙为壁式框架,壁式框架的刚度应计入总框架的剪切刚度之内
W-2剪力墙相关参数的计算-
整体截面墙的等效刚度公式为
, (1.2)
式中:Ec为混凝土弹性模量,当各层Ec不同时,沿竖向取加权平均值
Aw,Iw分别为无洞口剪力墙截面面积和惯性矩,
H为剪力墙总高度,H=43.2m,
μ为截面剪应力分布不均匀系数,取μ=1.2,
则对于1-5层(混凝土采用C40,Ec=3.25×104N/mm2)
Aw=(1200+3000-200+2400)×200=1.28×106mm2,
Bf=1200+100=1300mm,hw=3000+2×100=3200mm
hw/t=3200/200=16 查表得μ=1.502
对于6~13层,尺寸相同,故不必再计算(混凝土采用C35,Ec=3.15×104N/m4)
同理计算出,W3的等效刚度,W4经计算也属于壁式框架,对于W5的刚度计算,可先计算出其平面内刚度,然后再通过正交分解,分配为刚度W垂直和竖向方向(W竖向)两个方向的刚度。
横向剪力墙的等效刚度等于各片横向等效剪力墙之和,纵向剪力墙为各纵向剪力墙等效刚度之和,各剪力墙等效刚度计算如下表:
表1-2剪力墙等等效刚度计算表
墙编号
Ec×104N/mm2
μ
W-2(4片)
3.19
1.28
1..8846147
1.502
5.94849
W-3(2片)
3.19
1.96
13.684933
1.225
41.92561
W-5(4片)
3.19
1.7
15.088358
1.2
45.78045
W-6(4片)
3.19
1.72
8.9418895
1.258
27.65248
W-7(4片)
3.19
1.02
1.799887
1.316
5.67805
W-8(4片)
3.19
1.35
3.650098
1.273
11.45337
163.89188
308.67859
说明:由于w-5属于斜向剪力墙,故其刚度对横向和纵向均有影响。根据惯性矩关系可知,
根据惯性矩定义 可求出
1.2.2框架剪切刚度计算
总框架的剪切刚度是指总框架在楼层间产生单位剪切变形所施加的水平剪力,其计算公式为:
(1.3)
式中: Dij为第i层第j根柱的侧移刚度;
D为同一层内所有框架柱的Dij之和;
H为层高,
当各层Cfi不同时,计算所用的Cf可近似地以各层的Cfi按高度取平均值
1)框架梁的线刚度计算
梁的线刚度计算公式为
ib=EcIb/l (1.4)
式中:
Ec为混凝土弹性模量,
l为梁的计算跨度,
Ib为梁截面惯性矩,对现浇楼面,Ib可按下表采用,其中I0=梁矩形部分截面惯性矩
表1-3框架梁的截面惯性矩
楼面做法
中框架梁
边框架梁
现浇楼面
Ib=2.0I0
Ib=1.5I0
装配整体式楼面
Ib=1.5I0
Ib=1.2I0
2)柱的剪切刚度计算
柱的线刚度计算公式为
ic=EcIc/h (1.5)
式中:
Ic为柱截面惯性矩,
h为框架柱计算高度,
柱的侧移刚度D值按下式计算
(1.6)
为柱侧移刚度修正系数,对不同情况按照表1-4计算,:梁柱线刚度比。
表1-4柱侧移刚度修正系数
位置
边框
中柱
简图
简图
一般层
底层
固结
铰结
(3)计算结果
各层各跨梁线刚度2E I0∕l计算结果如下表-5
表中I0按矩形截面所计算的惯性矩;2E I0∕l,1.5E I0∕l分别表示中框架梁和边框架梁的线刚度。
表1-5梁线刚度Ib计算表
类别
层次
Ec×104N/mm2
b×h
/mm×mm
L/mm
E I0∕l
1.5E I0∕l
2E I0∕l
AB跨
6-13
3.15
300×650
7500
2.884
4.325
5.767
1-5
3.25
300×650
7500
2.975
4.463
5.95
BC跨
6-13
3.15
300×400
2210
2.281
3.421
4.561
1-5
3.25
300×400
2210
2.353
3.529
4.706
注:I0=bh3∕12 IAB=6.865625×109mm4 IBC = 1.6 ×109mm4
各层柱线性刚度计算表格如下
表1-6各层柱线刚度计算表
类别
层次
Ec×104N/mm2
bc×hc
h
Ic
A列柱
6-13
3.15
500×500
3300
5.208
4.972
2-5
3.25
500×500
3300
10.800
10.636
1
3.25
600×600
3600
10.800
9.75
B列柱
6-13
3.15
500×500
3300
5.208
4.972
2-5
3.25
600×600
3300
10.800
10.636
1
3.25
600×600
3600
10.800
9.75
表1-7 A列柱侧位移刚度D(N∕mm)计算表
层次
①⑤轴柱
②③④轴柱
7-13
0.870
0.303
16601
1.160
0.367
20107
93523
6
0.884
0.307
16820
1.178
0.371
20326
94618
2-5
0.420
0.174
20393
0.559
0.218
25550
117436
1
0.475
0.394
35569
0.610
0.425
38368
186242
普通层
底层
表1-8 B列柱侧移刚度D(N∕mm)计算表
层次
①⑤轴柱
②③④轴柱
7-13
1.558
0.438
23997
2.077
0.509
27557
6
1.583
0.442
24216
2.110
0.513
28106
132750
2-5
0.751
0.273
31996
1.002
0.334
39145
181427
1
0.820
0.468
42250
1.093
0.515
46493
223979
1.2.3壁式框架侧移刚度
前面已判定出w-1,w-4为壁式框架
带刚域框架梁柱轴由剪力墙中连续梁和墙肢的形心轴决定。在梁柱相反的节点区,梁柱的弯曲刚度为无限大而形成刚域(如图1-4所示)
1-4刚域取值范围示意图
刚域的长度可按下式计算
Lb1=α1-0.25hb Lb2=α2-0.25hb (1.7)
Lc1=c1-0.25h Lc2=c2-0.25hc (1.8)
当按上式计算的刚域长度小于0时,可不考虑刚域的影响
带刚域的等效刚度的计算公式为
(1.9)
l,l0在图1-4所示,
ηv为杆件中段的刚度折减系数
β为考虑杆件剪切变形的影响系数,当取G=0.4E时,按照公式
计算A、分别为杆件中段的截面面积和惯性矩。
W-1墙带刚域框架梁、柱的刚域长度计算如下图-5,
梁:
柱:(左柱和右柱对称,故算一种即可)
图1-5 图1-6
,计算梁时,μ为1.2 ,计算柱时,μ为2.223,
W-4取2.160,算出相应的β,ηv,再根据
算出EI,并填入1-9表,
W-1壁式框架梁、柱等效刚度计算图
同理,计算出W-4的等效刚度,列入表5-2,再画出两类壁式框架的等效框架,如图1-7、1-8所示
因W-1墙有四片,W-2墙有两片,故
=
,在框架剪力墙结构协同工作中所用的总剪切刚度计算公式为
表中每层的
,
指各层各有柱子的剪切刚度之和,处于框架外的柱对结构的影响较小,故可忽略不计,计算结果见表1-11。
表1-9柱线刚度计算
类别
层次
Ec
/N/mm2
/mm
l/mm
A
/×106mm2
I0
/×1010mm4
β
ηv
EI/l
梁
6-13
31500
1700
2564.64
0.24
2.88
1.495
0.401
4.870
1-5
3.25
1700
2564.64
0.24
2.88
0.889
0.401
5.025
左柱
6-13
31500
2625
3300
0.41
3.766347
0.889
0.529
3.779
2-5
32500
2625
3300
0.41
3.766347
0.576
0.529
3.899
1
32500
3262.5
3600
0.41
3.766347
0.889
0.635
2.901
右柱
6-13
31500
2625
3300
0.41
3.766347
0.889
0.529
3.779
2-5
32500
2625
3300
0.41
3.766347
0.889
0.529
3.899
1
32500
3262.5
3600
0.41
3.766347
0.576
0.635
2.901
表1-10壁式框架柱侧移的刚度计算表D(N∕mm)
层次
W-2墙柱
W-4墙柱
7-13
1.289
0.392
163236
1.247
0.384
168114
989172
6
1.309
0.396
164902
1.270
0.388
169865
999338
2-5
1.289
0.392
168420
1.252
0.385
173937
1021554
1
1.288
0.392
141592
1.643
0.588
170139
906646
表1-11 W-4壁式框架柱梁等效刚度计算表
类别
层次
Ec
/N/mm2
Ec×104
N/mm2
(mm)
l(mm)
A×106
/mm2
I0×1010
/mm4
β
ηv
EI/l
梁
6-13
31500
3.15
1800
2728.26
0.24
2.88
1.333
0.428
4.956
1-5
3.25
3.25
1800
2728.26
0.24
2.88
1.333
0.428
5.113
左柱
6-13
31500
3.15
2700
3300
0.46
4.07123
0.787
0.560
3.973
2-5
32500
3.25
2700
3300
0.46
4.07123
0.787
0.560
4.100
1
32500
3.25
3300
3600
0.46
4.07123
0.527
0.655
3.125
右柱
6-13
31500
3.15
2700
3300
0.46
4.07123
0.787
0.560
3.973
2-5
32500
3.25
2700
3300
0.46
4.07123
0.787
0.560
4.100
1
32500
3.25
3300
3600
0.46
4.07123
0.527
0.655
3.125
根据图1-5,图1-6中的壁式框架的等效框架,算出壁式框架的框架柱的侧移刚度
,计算结果填入表1-12。
图1-7 图1-8
w-4壁式框架的刚域长度计算式如下
表1-12总框架的剪切刚度
层次
框架
壁式框架
Hi mm
Di N /mm
Hi Di ×108 N
Hi mm
Di N /mm
Hi Di ×108 N
7-13
3300
981180
32.37894
3300
989172
32.64268
6
3300
990776
32.695608
3300
999338
32.97815
2-5
3300
1297652
42.82252
3300
1021554
33.71128
1
3600
1794356
64.59682
3600
906646
32.63926
11.46378
9.92966
所以:
=(11.46378+9.92966)×108=21.39344 ×108 N。
1.2.4连系梁的约束刚度【4】
为简化计算,计算连续梁的约束刚度时,可不考虑剪力墙翼缘的影响。另外,各连续梁净跨长与截面高度之比均大于4,故可不考虑剪切变形的影响。
框剪刚结体系的连续梁进入墙的部分刚度很大,因此,连续梁应作为带刚域的梁进行分析。
连续梁转动刚度
(1.10)
当采用连续化方法计算框架剪内力时,化为各层高线刚度C12,C21
(1.11)
单位高度上连续梁两端线约束刚度之和为
以W-7之间的连续梁为例,说明连续梁的计算方法,其他连续刚度计算结果填于表1-13,两片W-7之间的连续梁:其刚域长度为5100
图1-9连系梁刚域计算
al=bl=2550+100-0.25×450=2537.5mm,l=2550×2+2100=8200mm,a=b=0.309
表1-13连续梁约束刚度Cbi的计算
类别
层次
Hi mm
l(mm)
a
b
Ec×104N/mm2
I0(×109mm4
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
L1
6-13
3300
6000
0.248
0.248
3.15
1.51875
11.01345
11.01345
6.67482
2-5
3300
6000
0.248
0.248
3.25
1.51875
11.36309
11.36309
6.88672
1
3600
6000
0.248
0.248
3.25
1.51875
11.36309
11.36309
6.31283
L2
6-13
3300
8200
0.309
0.309
3.15
1.51875
10.75098
10.75098
6.51575
2-5
3300
8200
0.309
0.309
3.25
1.51875
11.09228
11.09228
6.72259
1
3600
8200
0.309
0.309
3.25
1.51875
11.09228
11.09228
6.16238
L3
6-13
3300
2750
0.273
0.309
3.15
1.51875
5.91339
3.37709
2.81530
2-5
3300
2700
0.278
0.309
3.25
1.51875
6.36902
3.59815
3.02035
1
3600
2700
0.278
0.309
3.25
1.51875
6.36902
3.59815
3.29493
∑
6-13
─
43.88336
34.50895
23.75526
─
23.29906
22.52827
13.88708
2-5
─
46.26669
36.02529
24.60868
─
24.12013
23.27805
14.36308
1
─
46.26669
36.02529
24.50314
─
24.12013
23.27803
13.32610
1.2.5结构刚度特征值
(1.12)
式中,η为连续梁的刚度折减系数,当设防烈度为6度,折减系数不宜小于7.0,7、8、9度时,不宜小于0.5
∴计算地震作用框剪结构内力和位移时,式中η取0.55。
第2章 荷载计算
2.1竖向荷载计算
2.1.1竖向恒载标准值计算
1.屋面荷载【12】:
恒载
30mm厚细石混凝土保护层 0.03×20=0.6KN∕m2
三毡四油防水层 0.4 KN∕m2
20mm厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4 KN∕m2
1:6水泥基底找20﹪坡,且最薄处厚度为30mm 1.365 KN∕m2
50mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板保护层 0.05×0.5=0.025 KN∕m2
120mm厚钢筋砼板 0.12×25=3.00 KN∕m2
铝合金条板吊顶 0.12 KN∕m2
合计 5.91 KN∕m2
活荷载: 不上人屋面为 0.7 KN∕m2
雪荷载: 0.4 KN∕m2
2.楼面荷载:
恒载:
8mm厚陶瓷地砖 0.008×17.8=0.142 KN∕m2
20mm厚干硬性水泥砂浆找平层 0.02×20=0.400 KN∕m2
120mm厚钢砼 0.12×25=3.00 KN∕m2
10mm厚水泥石灰砂浆打底 0.01×14=0.14 KN∕m2
合计 3.68 KN∕m2
活荷载: 2.0 KN∕m2
3.墙体自重荷载:
① 外墙:
6mm厚瓷质仿石墙面砖 0.006×19.8=0.119 KN∕m2
8mm厚抗裂聚合物砂浆 0.008×20=0.16 KN∕m2
50mm挤塑聚苯板保温层 0.05×0.25=0.013 KN∕m2
20mm水泥砂浆找平层 0.002×20=0.4 KN∕m2
240mm厚水泥空心砖墙体 9.6×0.24=2.304 KN∕m2
乳胶漆墙面 0.36 KN∕m2
自重: 0.2×(0.4-0.12)×25=1.4KN∕m
合计 3.329 KN∕m2
②内墙(①)一般墙
240mm厚水泥空心砖墙体 9.6×0.24=2.304 KN∕m2
乳胶漆墙面(双面) 0.36×2=0.72 KN∕m2
③剪力墙:200mm厚钢砼墙 0.2×25=5.0 KN∕m2
乳胶漆墙面(双面) 0.36×2=0.72 KN∕m2
合计 5.72 KN∕m2
隔墙:120mm厚墙 0.12×14=1.08 KN∕m2
乳胶漆墙面(双面) 0.36×2=0.72 KN∕m2
合计 1.80 KN∕m2
4.梁自重:
主梁(650×300)
自重: 0.3×(0.65-0.12)×25=3.975KN∕m
粉刷(双面): 0.02×(0.65-0.12)×17×2=0.36KN∕m
合计 4.335KN∕m
次梁(400×200)
粉刷(双面): 0.02×(0.4-0.12)×17×2=0.1904KN∕m
合计 1.591KN∕m
连续梁(450×200)
自重: 0.2×(0.45-0.12)×25=1.65KN∕m
粉刷(双面): 0.02×(0.45-0.12)×17×2=0.2244KN∕m
合计 1.875KN∕m
4.柱自重荷载:
1-5层: 0.6×0.6×26=9.36KN∕m
6-13层: 0.5×0.5×26=6.5KN∕m
5.门窗自重:
木门: 0.2KN∕m
塑钢窗: 0.45KN∕m
防火门: 0.45KN∕m
6.设备自身重力荷载,共计500KN。
2.1.2重力荷载代表值计算
梁自重计算列入下表(由于结构对称,仅计算其中一部分)。
表2-1梁重力荷载计算表
类别
层次
b×h/m×m
g/KN∕m
Ln/m
n
板数
Gi
∑Gi
AB跨
6-13
0.3×0.65
4.335
7.00
20
606.9
6-13
1-5
0.3×0.65
4.335
6.90
20
598.23
BC跨
6-13
0.2×0.45
1.875
1.86
8
27.9
1-5
0.2×0.45
1.875
1.81
8
27.15
L-1
6-13
0.2×0.4
1.591
2.73
4
17.374
1-5
0.2×0.4
1.591
2.63
4
16.737
1520.04
L-2
6-13
0.2×0.4
1.591
3.90
2
12.41
1-5
0.2×0.4
1.591
3.90
2
12.41
L-3
6-13
0.2×0.45
1.875
1.90
2
7.125
1-5
0.2×0.45
1.875
1.90
2
7.125
L-4
6-13
0.2×0.45
1.875
2.8
2
10.5
1-5
0.2×0.45
1.875
2.8
2
10.5
L-5
6-13
0.3×0.65
4.335
6.38
2
55.315
1-5
0.3×0.65
4.335
6.33
2
54.881
L-6
6-13
0.2×0.45
1.875
3.4
2
12.75
1-5
0.2×0.45
1.875
3.3
2
12.375
1-5
L-7
6-13
0.3×0.65
4.335
7.5
2
65.025
1-5
0.3×0.65
4.335
7.4
2
64.158
L-8
6-13
0.3×0.65
4.335
5.49
4
95.197
1-5
0.3×0.65
4.335
5.39
4
93.463
L-9
6-13
0.2×0.4
1.591
4.11
4
26.156
1499.573
1-5
0.2×0.4
1.591
4.01
4
25.520
L-10
6-13
0.2×0.4
1.591
3.98
4
25.329
1-5
0.2×0.4
1.591
3.88
4
24.692
L-11
6-13
0.2×0.4
1.591
2.05
4
13.046
1-5
0.2×0.4
1.591
1.95
4
12.410
①、⑤轴次梁
6-13
0.2×0.4
1.591
4.90
32
249.469
1-5
0.2×0.4
1.591
4.80
32
244.378
②~④轴次梁
6-13
0.2×0.4
1.591
5.16
36
295.544
1-5
0.2×0.4
1.591
5.16
36
295.544
前面已求出:
6-13层柱截面为500×500(mm2),得g=6.5KN∕m。净跨取3.18m
∴∑Gzi=3.18×6.5×52=1074.84 KN,
同理2-5层
∑Gzi=3.18×9.36×52=1547.770 KN,
底层∑Gzi=3.48×9.36×52=1693.786 KN
各层板重=S·q=1393×3.682=5129.026 KN,屋面板重=S·q=1393×5.91
=8232.63 KN
各屋墙体自重列入下表2-1,各层门窗自重表2-2
活荷载:
屋面: G=0.7×1393=975.1 KN
雪荷载: G=0.4×1393=557.2KN
楼面: G=2.0×1393=2786KN
表2-2墙体重力荷载计算
类别
层次
g
h(m)
s(m2)
n(片数)
Gi(KN)
外墙
6-13
3.329
3.3
59.226
4
788.653
2-5
3.329
3.3
57.441
4
764.485
1
3.329
3.6
60.405
2+2
803.148
内横墙
6-13
3.024
3.3
54.6
4
660.442
2-5
3.024
3.3
53.28
4
644.475
1
3.024
3.6
59.04+58.32
2+2
709.793
内纵墙
6-13
3.024
3.3
23.10
20
1397.088
2-5
3.024
3.3
22.77
20
1377.130
1
3.024
3.6
24.84+17.28
2+2
1456.600
内隔墙
2-13
1.80
3.3
13.158
16
378.950
1
1.80
3.6
14.526
14
366.0051
W-1
2-13
5.72
3.3
6.27
4
143.458
1
5.72
3.6
6.84
4
156.449
W-2
2-13
5.72
3.3
9.9
4
226.512
1
5.72
3.6
10.8
4
247.104
W-3
2-13
5.72
3.3
25.08
2
286.915
1
5.72
3.6
27.36
2
312.998
W-4
2-13
5.72
3.3
7.26
2
83.055
1
5.72
3.6
7.92
2
90.605
W-5
2-13
5.72
3.3
30.03
4
687.087
1
5.72
3.6
32.76
4
749.549
续表(2-2)
类别
层次
g
h(m)
s(m2)
n(片数)
Gi(KN)
W-6
2-13
5.72
3.3
21.285
4
487.001
1
5.72
3.6
23.220
4
531.274
W-7
2-13
5.72
3.3
13.365
4
305.791
1
5.72
3.6
14.580
4
333.590
W-8
2-13
5.72
3.3
17.325
4
396.396
1
5.72
3.6
18.9
4
432.432
玻璃幕墙
2-13
1.2
3.3
64.281
2
154.274
1
1.2
3..6
70.124
2
168.299
∑Gzi
6-13
5995.622
2-5
5935.529
1
6357.846
表2-3门窗重力荷载表
类别
层次
b×h/
mm×mm
s/mm2
g/KN/m2
个数
Gzi/KN
C-1
2-13
2.7×1.8
4.86
0.45
16
34.992
1
2.7×1.8
4.86
0.45
14
30.618
C-2
1-13
1.5×1.8
2.7
0.45
4
4.86
C-4
2-13
1.8×1.8
3.24
0.45
4
5.832
1
1.8×1.8
3.24
0.45
2
2.916
C-5
1
3.6×1.8
6.48
0.45
2
5.832
C-6
1
2.1×1.8
3.78
0.45
2
3.402
C-7
1
0.9×2.4
2.16
0.45
2
1.944
M-1
1-13
1.2×2.1
2.52
0.2
20
10.08
M-2
2-13
0.9×2.1
1.89
0.45
16
13.608
1
0.9×2.1
1.89
0.45
14
11.907
M-3
2-13
1.2×2.1
2.52
0.2
4
2.016
1
1.2×2.1
2.52
0.2
3
1.512
M-4
1
2.4×2.4
5.76×2
0.5
2
11.520
∑Gzi
2-13
71.388
1
84.591
表2-4各质点重力荷载代表值
顶点
1
2、3、4
5
6~12
13
Gzi
16084.814
15576.286
15369.868
15183.916
13602.195
2.2水平风荷载
风荷载标准值【12】: W0=6.5KN∕m
风荷载:体型系数 取1.4 地面粗糙度类别为C类,取Mz=1.13
由Wk=βz•υz•υs•W0 (2.1)
式中:βz =1+ ,
其中为振动系数,近似采用室外地面高度z与房屋建筑H比,
ζ为脉动增大系数,计算公式为W0 T12,
υ为脉动影响系数,
μz为风压高度变化系数。
对于框剪结构T1=0.25+0.00053H2∕,
将H=43.2m,β=60m推出T1=0.503
从而推出0.62×0.6T12=0.094,查表得ξ=1.23 查表得脉动影响系数υ=0.43
锦园宾馆质量和刚度沿高度分布的,可仅考虑第一振型 Φz=Hi∕H,Hi为第i层标高,H为建筑总高度
∴沿房屋高度的分布风荷载标准值为
q(z)=1.4×0.6×μz×βz×β=50.04μz×βz, 横向风荷载计算表如下:
表2-5横向风荷载计算表
层次
Hi(m)
/KN∕m
/KN
Fi×Hi/KN·m
13
43.2
1.000
1.59
1.333
106.581
175.859
7597.109
12
39.9
0.924
1.56
1.313
103.233
340.021
13566.838
11
36.6
0.847
1.51
1.297
98.707
326.424
11947.118
10
33.3
0.771
1.46
1.279
95.438
313.771
10448.574
9
30.0
0.694
1.42
1.258
90.033
296.772
8903.460
8
26.7
0.618
1.34
1.244
84.015
278.351
7431.972
7
23.4
0.542
1.30
1.211
79.999
263.382
6170.159
6
20.1
0.465
1.25
1.197
75.411
248.305
4990.931
5
16.8
0.389
1.18
1.174
69.820
230.146
3866.453
4
13.5
0.313
1.10
1.150
63.756
210.133
2836.796
3
10.2
0.236
1.01
1.124
57.216
190.962
1947.812
2
6.9
0.158
1.00
1.083
54.584
180.493
1245.402
1
3.6
0.083
1.00
1.044
52.617
174.718
628.985
∑
3229.637
81581.309
为分布荷载按静力等效原理折算出的节点集中力,其计算公式为
再按公式
(2.2)
图2-1风荷载转化图
将转化为的集中荷载转会为按倒三角分布和均匀分布荷载
V0=3229.637KN,M0=81581.309KN·m,
∴qmax=76.011KN∕m,q=36.755KN∕m
同理,计算出纵向,qmax=40.8031KN∕m,q=19.730KN∕m
2.3横向水平地震作用
2.3.1结构基本振周期T
结构动力计算简图【10】如图2-2所示,结构顶点假想位移按式:
(2.2)
式中:
μq,μGe分别为均布荷载和顶点集中荷载作用下框剪结构的顶点位移,
q为均布荷载,q=∑Gi/H
图2-2重力荷载代表值
2.3.2水平地震作用
该房屋主体高度为43.2m,超过40m,但质量和刚度沿高度分布比较均匀,故可用底部剪力法【7】,计算水平作用。
结构等效总重力荷载Geq为
据建筑场地Ⅱ类,设计地震分组为第一组,查表2-6
表2-6特征周期(s)
设计地震分组
场地类别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
第一组
0.25
0.35
0.45
0.65
第二组
0.30
0.40
0.55
0.75
第三组
0.35
0.45
0.65
0.90
得特定周期Tg=0.35s,阻尼比取0.05.
Tg<Tp<5Tg
查得amax=0.08
a=0.0323,
所以应考虑顶部附加水平地震作用,
其中顶部附加地震作用系数根据Tg确定,
查表得
=0.08T1+0.07=0.1468
质点i的水平地震作用按下式计算:
表2-7横向水平地震作用计算表
层次
m
KN
KN·m
KN
KN·m
13
43.2
13602.195
587614.824
0.128
1303.793
56323.858
12
39.9
15183.916
605838.248
0.132
551.123
21989.808
11
36.6
15183.916
555731.326
0.121
505.196
18490.174
10
33.3
15183.916
505624.403
0.111
463.444
15432.685
9
30
15183.916
455517.480
0.098
409.167
12275.01
8
26.7
15183.916
405410.557
0.088
367.415
9809.981
7
23.4
15183.916
355303.634
0.078
325.663
7620.514
6
20.1
15183.916
305196.712
0.067
279.737
5622.714
5
16.8
15369.868
258213.782
0.057
237.985
3998.148
4
13.5
15576.286
210279.861
0.046
192.058
2592.783
3
10.2
15576.286
158878.117
0.035
146.131
1490.536
2
6.9
15576.286
107476.373
0.024
100.204
691.408
1
3.6
16084.814
57905.330
0.015
62.628
225.459
∑合计
198793.147
4626896.377
4942.544
156569.078
框架剪力墙协同作用分析时,将各质点的水平地震作用折算为倒三角形分布荷载和顶点集中荷载。其中qmax和F可按公式
式中 M1=e,Fe=0;
计算时,ΔF13已并入F13中式中ΔFn=0
第3章 水平荷载作用下框剪结构内力和位移计算
3.1位移计算
在水平荷载(风荷载或多遇地震荷载)作用下,框剪结构会处于弹性装态并且有足够的刚度【4】【7】,避免产生过大的位移而影响结构承载力,稳定性和使用条件。计算水平地震作用下的侧移应取倒三角形分布荷载与顶点集中荷载之和,其计算公式为:
(3-1)
相应的计算数值列于表-9。表-9中,μ1i,μ2i分别表示yq,yF,即分别表示倒三角形荷载和顶点集中荷载下各层的位移。
(3-2)
为简化计算,也可直接查图3-1、图3-2、图3-3。得出相应的位移系数【4】
图3-1均布荷载位移系数
图3-2倒三角荷载位移系数
图3-3集中荷载位移系数
由表3-1可见,各层层间位移角都小于1/800,满足相关规范的要求。
同理根据式
(3-3)
计算出风荷载,列入表3-2。由表3-2,表3-3,可知,在水平地震作用,和水平风荷载作用下,横向各层层间位移角均小于1/800,满足相关规范的要求
3.2总框架、总剪力墙和总连续梁内力计算
3.2.1横向风荷载作用总内力计算
计算风荷载作用下框架-剪力墙结构时,结构刚度特征值【4】取λ=2.275。由图,应先分别计算倒三角形分布荷载(qmax=76.011KN/m)和均布荷载(q=36.755KN/m)作用的内力。
总框架的剪力和总连续梁的约束弯矩按下列公式计算
(3-4)
式中,
为总框架的名义剪力,
对均布荷载;倒三角和顶点集中荷载,分别按下计算:
(3-5)
表3-1横向水平地震作用下结构侧移计算表λ=1.986
层次
Hi m
ζ
hi m
μ1i mm
μ2i mm
μi mm
Δμi/ hi
13
43.2
1
3.3
14.425
6.187
20.612
1/1105
12
39.9
0.924
3.3
12.106
5.521
17.627
1/1224
11
36.6
0.847
3.3
10.080
4.852
14.932
1/1384
10
33.3
0.771
3.3
8.344
4.203
12.547
1/1517
9
30.0
0.694
3.3
6.808
3.564
10.372
1/1703
8
26.7
0.618
3.3
5.478
2.957
8.435
1/1887
7
23.4
0.542
3.3
4.306
2.381
6.687
1/2077
6
20.1
0.465
3.3
3.262
1.836
5.098
1/2379
5
16.8
0.389
3.3
2.364
1.347
3.711
1/2745
4
16.5
0.313
3.3
1.594
0.915
2.509
1/53257
3
10.2
0.236
3.3
0.949
0.547
1.496
1/4269
2
6.9
0.160
3.3
0.459
0.264
0.723
1/6383
1
3.6
0.083
3.3
0.131
0.075
0.206
1/17482
总剪力墙弯矩计算如下:
表3-2水平风荷载作用下结构位移计算
层次
Hi m
ζ
hi m
μ1i mm
μ2i mm
μi mm
Δμi/ hi
13
43.2
1
3.3
5.056
17.460
22.516
1/1566
12
39.9
0.924
3.3
4.302
16.107
20.409
1/1594
11
36.6
0.847
3.3
3.637
14.703
18.340
1/1635
10
33.3
0.771
3.3
3.059
13.262
16.321
1/1613
9
30.0
0.694
3.3
2.539
11.738
14.276
1/1627
8
26.7
0.618
3.3
2.077
10.172
12.249
1/1626
7
23.4
0.542
3.3
1.660
8.560
10.220
11621
6
20.1
0.465
3.3
1.279
6.906
8.185
1/1692
5
16.8
0.389
3.3
0.942
5.294
6.236
1/1797
4
16.5
0.313
3.3
0.645
3.755
4.40
1/1978
3
10.2
0.1236
3.3
0.390
2.342
2.732
1/2424
2
6.9
0.160
3.3
0.191
1.180
1.371
1/3411
1
3.6
0.083
3.3
0.055
0.348
0.403
1/8925
对于总剪力墙,应先按下式计算弯矩:
(3-6)
对于总剪力墙,应先按下式计算剪力:
(3-7)
均布荷载和倒三角荷载共同作用下,框架剪力墙结构内力见表-12。
3.2.2横向水平地震作用下总内力计算
计算水平地震作用时,结构刚度特征值取λ=1.986。应分别计算倒三角形分布荷载(qmax=183.092 KN/m)和顶点集中荷载(F=987.765KN)作用下内力,框架的剪力和总连续梁的约束弯矩按式。
(3-8)
式中:按式3-9计算:
倒三角:
(3-9)
表3-3横向风荷载作用下内力计算表
层次
Hi
m
均布荷载作用下
倒三角荷载作用下
KN•m
KN
KN
KN
KN
KN
KN•m
KN
KN
KN
KN
KN
13
43.2
0
-360.313
360.313
169.519
190.794
-169.519
0
-573.791
-573.790
269.955
303.835
-269.956
12
39.9
990.291
-244.436
365.110
171.776
193.334
-51.102
1492.966
5-341.091
581.167
273.426
307.741
-33.350
11
36.6
1618.914
-134.490
377.426
177.570
199.856
65.365
2277.596
-135.117
299.085
2813856
317.229
182.112
10
33.3
1888.342
-30.044
393.653
185.205
208.449
178.405
2420.087
44.941
620.920
292.129
328.791
373.733
9
30.0
1813.972
74.872
410.999
193.366
217.633
292.506
1992.809
209.374
641.695
301.903
339.792
549.166
8
26.7
1395.512
180.672
425.874
200.364
225.510
406.182
1057.193
358.827
655.953
308.611
347.342
706.169
7
23.4
621.688
291.885
435.334
204.815
230.519
522.405
-354.363
500.02
659.504
310.282
349.222
849.243
6
30.1
-548.516
413.499
435.983
205.120
230.863
644.362
-2240.300
638.981
647.850
304.799
343.051
982.032
5
16.8
-2119.702
545.991
424.165
199.560
224.605
770.596
-4571.956
776.256
617.137
290.349
326.788
1103.044
4
13.5
-4151.598
694.845
395.985
186.302
209.683
904.528
-7351.151
917.780
563.208
264.797
298.231
1216.012
3
10.2
-6742.497
866.916
346.175
162.868
183.308
1050.224
-10653.924
1069.846
480.548
226.087
254.461
1324.307
2
6.9
-9902.584
1062.881
270.884
127.445
143.439
1206.321
-14430.144
1233.051
366.756
172.550
194.205
1427.256
1
3.6
-13812.455
1293.939
162.088
76.259
85.829
1379.768
-18831.391
1416.722
213.805
100.590
113.215
1529.937
0
0
-18963.569
1587.816
0
0
0
1587.816
-24305.277
1641.836
0
0
0
1641.838
注:分别表示总剪力墙和总框架的名义剪力,总剪力墙弯矩按式
(3-10)
总剪力墙剪力先按下式计算:
倒三角:
顶点集中:
(3-11)
算出并与总连梁的约束弯矩m相加,即。
表3-4剪力计算
层次
Hi
Mwi
Vw1
mi
Vwi
Vfi
13
43.2
0
-934.104
494.629
-439.475
439.474
12
39.9
2483.257
-585.527
501.075
-84.452
445.202
11
36.6
3896.51
-269.667
517.085
245.477
459.426
10
33.3
4308.411
14.897
537.24
552.138
477.334
9
30
3806.781
284.246
557.455
841.622
495.269
8
26.7
2452.705
539.499
572.852
1112.351
508.975
7
23.4
267.325
791.905
579.741
1371.648
515.097
6
20.1
-2788.82
1052.48
573.914
1626.394
509.919
5
16.8
-6691.66
1322.247
551.393
1873.64
489.909
4
13.5
-11502.7
1612.625
507.914
2120.54
451.099
3
10.2
-17396.4
1936.762
437.769
2374.531
388.955
2
6.9
-24332.7
2295.932
337.644
2633.577
299.995
1
3.6
-32643.8
2710.661
199.044
2909.705
176.849
0
0
-43268.8
3229.652
0
3229.654
0
计算结果表3-5,两种荷载共同作用下框剪结构内力见表3-6
在水平地震作用下,总剪力墙的弯矩、剪力、总框架的剪力以及总连续梁的约束弯矩沿房屋分布规律见图3-4。
表3-5水平地震作用下框剪结构内力计算表
层次
Hi
倒三角分布荷载作用
顶点集中荷载作用
Mwi
Mwi
13
43.2
0
-1304.84
1304.840
613.897
690.943
-613.897
0.000
266.116
721.649
339.519
382.130
648.246
12
39.9
2160.345
-739.205
1317.490
619.849
697.641
-41.564
-877.032
269.153
718.612
338.091
380.522
649.674
11
36.6
3913.995
-229.961
1347.549
633.991
713.598
483.596
-1786.110
278.496
709.269
333.695
375.574
654.070
10
33.3
4048.148
221.263
1382.637
650.499
732.138
953.4
-2724.328
294.115
693.650
326.347
367.304
661.418
9
30.0
2724.094
636.937
1413.082
664.823
748.259
1385.196
-3738.405
316.788
670.977
315.680
355.298
672.085
8
26.7
98.001
1015.733
1428.626
672.136
756.49
1772.223
-4825.101
346.442
641.323
301.728
339.595
686.037
7
23.4
-3747.87
1371.94
1421.073
668.583
752.47
2124.431
-6021.929
384.004
603.761
284.056
319.705
703.709
6
20.1
-8824.38
1718.125
1381.539
649.982
731.557
2449.681
-7374.812
431.003
556.762
261.944
294.818
725.821
5
16.8
-14963.4
2053.18
1303.165
613.109
690.056
2743.235
-8879.424
487.289
500.476
235.463
265.014
752.302
4
13.5
-22213.1
2389.326
1178.015
554.229
623.786
3013.112
-10586.709
554.697
433.068
203.748
229.319
784.017
3
10.2
-30706.6
2738.868
995.654
468.432
527.221
3266.089
-12563.081
635.913
351.852
165.539
186.314
822.226
2
6.9
-40264.8
3100.687
752.857
354.202
398.655
3499.342
-14802.222
730.675
257.090
120.955
136.135
866.810
1
3.6
-51209.1
3492.802
434.740
204.535
230.205
3723.007
-17415.636
843.703
144.062
67.778
76.284
919.987
0
0
-64545.2
3954.787
0.000
0
0
3957.787
-20691.677
987.765
0.000
0.000
0.000
987.765
图3-4总剪力墙,总连续梁,总框剪内力图
表3-6横向水平地震作用下总框架,总剪力墙和总连续梁内力
层次
Hi
Mwi
13
43.2
0
-1038.72
953.416
1073.072
34.349
12
39.9
1283.312
-470.052
957.94
1078.163
608.11
11
36.6
2127.884
45.455
967.686
1089.172
1137.666
10
33.3
1323.82
515.378
976.846
1087.441
1614.818
9
30.0
-1014.31
953.725
980.503
1103.557
2057.254
8
26.7
-4727.1
1362.175
973.864
1096.085
2458.26
7
23.4
-9769.8
1755.944
952.639
1072.175
2828.14
6
20.1
-16199.2
2149.128
911.976
1026.375
3175.502
5
16.8
-23842.8
2540.469
848.572
955.07
3495.537
4
13.5
-32799.8
2944.023
758.013
853.105
3797.129
3
10.2
-43269.7
3374.781
633.971
713.535
4088.315
2
6.9
-55067
3831.362
475.157
534.79
4366.152
1
3.6
-6864.7
4336.505
272.313
306.489
4642.994
0
0
-85236.9
4942.552
0
0
4945.552
3.3水平荷载作用下构件内力计算
3.3.1横向风荷载作用下构件内力计算
1.框架内力计算
以图-1中
(3-13)
计算各柱的剪力和柱端弯矩,式中:
为第i层j柱的侧移刚度,h为该层柱的计算高度,y为框架柱反弯点高度比;本结构计算时,
(为框架与壁式框架两者Di值之和)取表3-7。
取自表3-7,表3-8。
为表-12中
。按式y=y1+y2+y3
确定各柱反弯点高度比y时,应分别按均布荷载和倒三角荷载计算。但这样会使计算量过大。本例中倒三角形分布荷载产生的层间剪力约占总层间剪力的61.4%。为简化计算,标准反弯点高度比yn,近似按照倒三角情况确定。
柱端弯矩按下式计算:
(3-14)
再根据平衡条件求出轴力,计算过程列于表3-7和表3-8。
表3-7风荷载作用下③轴线横向框架柱端弯矩计算表
h
Vf
总刚度
A轴柱
B轴柱
D
V1
K
y
M1b
M1u
D
V2
K
y
M2b
M2u
3.3
439.474
1970352
20107
4.484
1.16
0.36
5.328
9.472
27887
6.220011
2.077
0.41
8.415675
12.11036
3.3
445.202
1970352
20107
4.543
1.16
0.41
6.147
8.84558
27887
6.301081
2.077
0.45
9.357106
11.43646
3.3
459.426
1970352
20107
4.688
1.16
0.45
6.962
8.509336
27887
6.502398
2.077
0.45
9.656061
11.80185
3.3
477.334
1970352
20107
4.871
1.16
0.45
7.234
8.841022
27887
6.755855
2.077
0.45
10.03245
12.26188
3.3
495.269
1970352
20107
5.054
1.16
0.47
7.839
8.839637
27887
7.009695
2.077
0.5
11.566
11.566
3.3
508.975
1970352
20107
5.194
1.16
0.5
8.570
8.57006
27887
7.20368
2.077
0.5
11.88607
11.88607
3.3
515.097
1970352
20107
5.256
1.16
0.5
8.673
8.673141
27887
7.290327
2.077
0.5
12.02904
12.02904
3.3
509.919
1990114
20326
5.208
1.178
0.5
8.593
8.593283
28106
7.201489
2.11
0.5
11.88246
11.88246
3.3
489.909
2319206
25550
5.397
0.559
0.5
8.905
8.905349
39145
8.268989
1.002
0.5
13.64383
13.64383
3.3
451.099
2319206
25550
4.970
0.559
0.5
8.200
8.199878
39145
7.613929
1.002
0.5
12.56298
12.56298
3.3
388.955
2319206
25550
4.285
0.559
0.5
7.070
7.070252
39145
6.565024
1.002
0.5
10.83229
10.83229
3.3
299.995
2319206
25550
3.305
0.559
0.55
5.998
4.907859
39145
5.063502
1.002
0.5
8.354778
8.354778
3.6
176.849
2701002
38368
2.512
0.61
0.7
6.331
2.71313
46493
3.044145
1.093
0.64
7.013709
3.945211
表3-8风荷载作用下,梁端弯矩、剪力和柱轴力计算表
AB跨梁
BC跨梁
柱轴力
Mbl
Mbr
l
Vb
Mbl
Mbr
l
Vb
A轴柱
B轴柱
6.187
9.472
7.500
2.088
2.962
5.923
2.210
4.020
-2.088
1.932
10.143
14.173
7.500
3.242
4.855
9.709
2.210
6.590
-5.330
5.280
10.810
14.656
7.500
3.396
5.174
10.349
2.210
7.024
-8.726
8.909
11.198
15.803
7.500
3.600
5.360
10.720
2.210
7.276
-12.326
12.584
11.035
16.073
7.500
3.614
5.282
10.564
2.210
7.170
-15.940
16.140
11.982
16.409
7.500
3.785
5.735
11.470
2.210
7.785
-19.726
20.139
12.219
17.243
7.500
3.928
5.848
11.697
2.210
7.939
-23.654
24.150
12.217
17.266
7.500
3.931
5.847
11.695
2.210
7.938
-27.585
28.157
13.042
17.499
7.500
4.072
6.242
12.485
2.210
8.474
-31.657
32.558
13.389
17.105
7.500
4.066
6.409
12.817
2.210
8.700
-35.723
37.192
11.953
15.270
7.500
3.630
5.721
11.442
2.210
7.766
-39.353
41.329
9.803
11.978
7.500
2.904
4.692
9.384
2.210
6.369
-42.257
44.794
6.284
8.712
7.500
1.999
3.008
6.016
2.210
4.083
-44.256
46.877
横向风荷载作用框架弯矩图如图3-5。
2.连续梁内力
为简化计算,本次只算W-1剪力墙和相应连续梁的内力。其余计算从略,以第10层连续梁内力计算为例,说明连梁内力计算过程。其余各层连续梁内力见表3-9。
得连续梁刚域端的弯矩
3.剪力墙内力
以W-8剪力墙第10层为例,说明计算方法,其他各层内力计算结果见表-18
剪力墙弯矩计算公式为
(3-15)
图3-5横向风荷载作用框架弯矩图
表3-9连系梁内力
h
m
m*h
SIJ/总
1-a/1+a
M12
M21
Mc21
Vbi
Nwi
mij
3.3
494.629
1632.276
0.135
0.571
219.953
125.613
125.613
57.594
57.594
66.652
3.3
501.075
1653.548
0.135
0.571
222.820
127.250
127.250
58.345
115.939
67.521
3.3
517.085
1706.381
0.135
0.571
229.939
131.316
131.316
60.209
176.149
69.678
3.3
537.240
1772.892
0.135
0.571
238.902
136.435
136.435
62.556
238.705
72.394
3.3
557.455
1839.602
0.135
0.571
247.891
141.568
141.568
64.910
303.615
75.118
3.3
572.852
1890.412
0.135
0.571
254.738
145.479
145.479
66.703
370.317
77.193
3.3
579.741
1913.145
0.135
0.571
257.801
147.228
147.228
67.505
437.822
78.122
3.3
573.914
1893.916
0.135
0.571
255.210
145.748
145.748
66.826
504.648
77.336
3.3
551.393
1819.597
0.145
0.565
264.088
149.195
149.195
68.880
573.529
80.027
3.3
507.914
1676.116
0.145
0.565
243.263
137.431
137.431
63.449
636.978
73.716
3.3
437.769
1444.638
0.145
0.565
209.668
118.451
118.451
54.686
691.664
63.536
3.3
337.644
1114.225
0.145
0.565
161.713
91.359
91.359
42.179
733.843
49.004
3.6
199.044
716.558
0.145
0.565
103.998
58.753
58.753
27.125
760.968
28.888
将表-5计算的剪力墙等效刚度
及表-12的总剪力墙弯矩
带入得
(3-16)
取自表3-8,
等于表-3-6中的M12/hi
将上述数据代入后,得
剪力墙的轴力按式
计算,由表3-10中连续梁的剪力可得
。
表3-10连系梁剪力
M
Vw1
Mwij
mij
Vwij
43.2
0.000
-934.104
0.065
0.000
66.652
6.333
39.9
2483.257
-585.527
0.065
160.354
67.521
29.711
36.6
3896.510
-269.667
0.065
251.614
69.678
52.265
33.3
4308.411
14.897
0.065
278.212
72.394
73.356
30
3806.781
284.246
0.065
245.820
75.118
93.473
26.7
2452.705
539.499
0.065
158.381
77.193
112.031
23.4
267.325
791.905
0.065
17.262
78.122
129.258
20.1
-2788.816
1052.480
0.065
-180.086
77.336
145.299
16.8
-6691.658
1322.247
0.065
-432.109
80.027
165.410
13.5
-11502.749
1612.625
0.065
-742.781
73.716
177.850
10.2
-17396.421
1936.762
0.065
-1123.360
63.536
188.601
6.9
-24332.728
2295.932
0.065
-1571.267
49.004
197.262
3.6
-32643.846
2710.661
0.065
-2107.951
28.888
203.927
0
-43268.796
3229.652
0.065
-2794.048
0.000
208.552
3.3.2横向水平地震作用下构件内力的计算
1.框架梁、柱内力
①框架和剪力墙按协同工作分析时,假定楼板为绝对刚性。但楼板实际上有一定的变形,框架与剪力墙的变形,不能完全协调;故框架实际承受的剪力比计算值大。此外,在地震作用过程中,剪力墙开裂后,框架承担的建立比例增加。剪力墙屈服后,框架将承担更大的剪力。因此,抗震设计时,应按下列方法进行调整。
②在规则建筑物中,若该层的VF(ζ)≥0.2V0,则值不必调整,即可直接按VF(ζ)值进行构件的截面设计;若该层的VF(ζ)<0.2V0,则需采用1.5Vfi和0.2V0中的较小值进行构件的截面设计。这里,V0为地震作用所产生的整个结构底部总剪力;Vmax.f为各层总框架剪力VF(ζ)中最大值。
③对于平面不规则,立面体型变化大框架-剪力墙结构,宜按具体情况选用对总框架剪力的调整方法。例如对框架柱数量从下至上分段有规律变化的结构,这时可取每段最下一层整结构的总剪力和该段中各层总框架剪力的最大值,进行调整该段各层的总框架剪力VF(ζ);
③当屋面突出部分也采用框剪结构时,突出部分的总框架剪力取本层总框架剪力值VF(ζ)的1.5倍考虑。
④各层的总框架剪力调整后,按调整前后的比例调整各柱和梁的剪力及其端部弯矩,但对柱的轴向力不调整。
本例结构底部总剪力Vs=4945.552, 0.2V0=989.110,由表-14可知,第四层以上Vfi>0.2V0
故第四层及以上各层框架总剪力不必调整;第四层以下各层框架总剪力应予以调整。
由1.5Vmax.f=1.5×758.013=1137.020>0.2V0
各层框架总剪力调整后,按调整前后总剪力的比值调整柱和梁的剪力及端部弯矩,柱的轴力不必调整。框架梁、柱内力计算过程与风荷载计算过程相同 ,计算结果见表3-11,表-3-12。
横向水平地震作用下,框架弯矩图见图17。
图3-6横向水平地震作用下框架弯矩图
表3-11 横向水平地震作用下③轴线框架柱内力计算
层次
h
总刚度
A轴柱
B轴柱
Vf
D
V1
K
y
M1b
M1u
D
V2
K
y
M2b
M2u
13
3.3
953.416
1970352
20107
9.729
1.16
0.36
11.559
20.548
27887
13.494
2.077
0.41
18.257
26.273
12
3.3
957.940
1970352
20107
9.776
1.16
0.41
13.226
19.033
27887
13.558
2.077
0.45
20.134
24.608
11
3.3
967.686
1970352
20107
9.875
1.16
0.45
14.664
17.923
27887
13.696
2.077
0.45
20.338
24.858
10
3.3
976.846
1970352
20107
9.968
1.16
0.45
14.803
18.093
27887
13.826
2.077
0.45
20.531
25.093
9
3.3
980.503
1970352
20107
10.006
1.16
0.47
15.519
17.500
27887
13.877
2.077
0.5
22.898
22.898
8
3.3
973.864
1970352
20107
9.938
1.16
0.5
16.398
16.398
27887
13.783
2.077
0.5
22.743
22.743
7
3.3
952.639
1970352
20107
9.721
1.16
0.5
16.040
16.040
27887
13.483
2.077
0.5
22.247
22.247
6
3.3
911.976
1990114
20326
9.314
1.178
0.5
15.369
15.369
28106
12.880
2.11
0.5
21.251
21.251
5
3.3
848.572
2319206
25550
9.348
0.559
0.5
15.425
15.425
39145
14.323
1.002
0.5
23.632
23.632
4
3.3
758.013
2319206
25550
8.351
0.559
0.5
13.779
13.779
39145
12.794
1.002
0.5
21.110
21.110
3
3.3
633.971
2319206
25550
6.984
0.559
0.5
11.524
11.524
39145
10.701
1.002
0.5
17.656
17.656
2
3.3
475.157
2319206
25550
5.235
0.559
0.55
9.501
7.773
39145
8.020
1.002
0.5
13.233
13.233
1
3.6
272.313
2701002
38368
3.868
0.61
0.7
9.748
4.178
46493
4.687
1.093
0.64
10.800
6.075
0
调整后
4
3.3
988.510
2319206
25550
10.890
0.559
0.5
17.969
17.969
39145
16.685
1.002
0.5
27.530
27.530
3
3.3
988.510
2319206
25550
10.890
0.559
0.5
17.969
17.969
39145
16.685
1.002
0.5
27.530
27.530
2
3.3
988.510
2319206
25550
10.890
0.559
0.55
19.766
16.172
39145
16.685
1.002
0.5
27.530
27.530
1
3.6
988.510
2701002
38368
14.042
0.61
0.7
35.386
15.165
46493
17.015
1.093
0.64
39.204
22.052
表3-12横向水平地震作用下③轴线框架梁梁端弯矩、剪力、柱轴力
层次
AB跨梁端弯矩,剪力
BC跨梁端弯矩,剪力
柱轴力
l
调整前
调整后
l
调整前
调整后
调整前
调整后
Mbl
Mbr
vb
Mbl
Mbr
vb
Mbl
Mbr
Vb
Mbl
Mbr
Vb
A轴
B轴柱
A轴
B轴柱
13
7.5
13.423
20.548
4.551
13.423
20.548
4.530
2.21
6.455
12.911
8.763
6.425
12.850
8.722
-4.530
4.192
-4.530
4.192
12
7.5
21.900
30.592
7.055
21.900
30.592
6.999
2.21
10.565
21.130
14.341
10.482
20.965
14.230
-11.528
11.423
-11.528
11.423
11
7.5
22.987
31.149
7.289
22.987
31.149
7.218
2.21
11.110
22.220
15.082
11.002
22.005
14.935
-18.747
19.140
-18.747
19.140
10
7.5
23.212
32.757
7.510
23.212
32.757
7.463
2.21
11.180
22.360
15.177
11.110
22.220
15.082
-26.209
26.759
-26.209
26.759
9
7.5
22.188
32.303
7.252
22.188
32.303
7.266
2.21
10.601
21.202
14.391
10.620
21.240
14.417
-33.475
33.910
-33.475
33.910
8
7.5
23.318
31.917
7.259
23.318
31.917
7.365
2.21
11.002
22.004
14.935
11.161
22.322
15.151
-40.839
41.696
-40.839
41.696
7
7.5
22.986
32.438
7.152
22.986
32.438
7.390
2.21
10.648
21.297
14.455
11.002
22.004
14.935
-48.229
49.241
-48.229
49.241
6
7.5
22.224
31.409
6.752
22.224
31.409
7.151
2.21
10.044
20.087
13.634
10.637
21.275
14.440
-55.380
56.530
-55.380
56.530
5
7.5
22.932
30.794
6.529
22.932
30.794
7.163
2.21
9.998
19.996
13.572
10.976
21.952
14.900
-62.544
64.266
-62.544
64.266
4
7.5
22.860
29.204
6.015
26.139
33.394
7.938
2.21
9.480
18.960
12.869
12.511
25.023
16.984
-69.486
72.177
-70.481
73.312
3
7.5
19.806
25.303
4.792
28.131
35.937
8.542
2.21
7.554
15.107
10.254
13.464
26.929
18.278
-75.500
79.031
-79.024
83.047
2
7.5
15.782
19.298
3.164
28.131
34.141
8.303
2.21
5.091
10.181
6.910
13.464
26.929
18.278
-80.177
84.608
-87.327
93.022
1
7.5
9.865
13.679
1.243
25.332
34.931
8.035
2.21
1.855
3.709
2.518
12.125
24.250
16.459
-83.316
87.878
-95.362
101.446
(2)连系梁内力
水平地震作用下,连系梁内力计算方法与风荷载作用下的相同。为简化计算仍采用W-8剪力墙连系梁计算结果,见表3-13。
3-13W-8剪力墙连系梁计算
h
m
m*h
M12
M21
Mc21
Vbi
Nwi
mij
3.3
1073.072
3541.138
0.135
0.571
477.177
272.512
272.512
124.948
124.948
144.599
3.3
1078.163
3557.938
0.135
0.571
479.441
273.805
273.805
125.541
250.489
145.285
3.3
1089.172
3594.268
0.135
0.571
484.336
276.601
276.601
126.823
377.312
146.769
3.3
1087.441
3588.555
0.135
0.571
483.567
276.161
276.161
126.621
503.933
146.535
3.3
1103.557
3641.738
0.135
0.571
490.733
280.254
280.254
128.498
632.431
148.707
3.3
1096.085
3617.081
0.135
0.571
487.410
278.356
278.356
127.628
760.059
147.700
3.3
1072.175
3538.178
0.135
0.571
476.778
272.284
272.284
124.844
884.902
144.478
3.3
1026.375
3387.038
0.135
0.571
456.412
260.653
260.653
119.511
1004.413
138.307
3.3
955.070
3151.731
0.145
0.565
457.427
258.421
258.421
119.308
1123.721
138.614
3.3
853.105
2815.247
0.145
0.565
408.591
230.832
230.832
106.571
1230.292
123.816
3.3
713.535
2354.666
0.145
0.565
341.745
193.067
193.067
89.135
1319.427
103.559
3.3
534.790
1764.807
0.145
0.565
256.136
144.703
144.703
66.806
1386.233
77.617
3.6
306.489
1103.360
0.145
0.565
160.136
90.468
90.468
41.767
1428.001
44.482
(3)剪力墙内力
水平地震作用下剪力墙内力计算方法与风荷载作用下的相同,W-8剪力墙内力计算结果见表3-14。其中剪力墙弯矩Mwi。
表3-14剪力墙内力
M
Vw1
Mwij
mij
Vwij
43.2
0
-1038.72
0.064574
0
144.5991
77.52429
77.52429
39.9
1283.312
-470.052
0.064574
82.86886
145.2851
114.9319
192.4561
36.6
2127.884
45.455
0.064574
137.4064
146.7686
149.7038
342.16
33.3
1323.82
515.378
0.064574
85.48463
146.5353
179.8155
521.9754
30
-1014.31
953.725
0.064574
-65.4983
148.707
210.293
732.2685
26.7
-4727.1
1362.175
0.064574
-305.249
147.7001
235.6615
967.93
23.4
-9769.8
1755.944
0.064574
-630.877
144.4782
257.8669
1225.797
20.1
-16199.2
2149.128
0.064574
-1046.05
138.3065
277.0848
1502.882
16.8
-23842.8
2540.469
0.064574
-1539.63
138.6143
302.6631
1805.545
13.5
-32799.8
2944.023
0.064574
-2118.02
123.8156
313.9235
2119.468
10.2
-43269.7
3374.781
0.064574
-2794.1
103.559
321.4829
2440.951
6.9
-55067
3831.362
0.064574
-3555.91
77.61685
325.024
2765.975
3.6
-68624.7
4336.505
0.064574
-4431.39
44.48234
324.5087
3090.484
0
-85236.9
4942.552
0.064574
-5504.1
0
319.1614
3409.645
第4章 竖向荷载作用下框架-剪力墙结构内力计算
4.1计算单元及计算简图
图4-1计算单元
计算简图取结构的四分之一,仍取W-8剪力墙结构进行计算。由于楼面荷载均匀分布,故框架部分取轴线中线之间的长度为计算单元宽度。因为梁板为整体现浇,且各区格为单向板,故除了剪力墙部分外,其他部位的楼面均有次梁以集中荷载的形式传给主梁,其他部分的荷载则为三角形,计算简图如图4-2。
图4-2荷载分布图
直接传给横向剪力墙的楼面荷载为三角形荷载,通过纵梁传给剪力墙的楼面荷载为集中荷载还有集中力矩。竖向荷载作用下框架结构计算简图如图4-2所示。
4.2荷载计算
下面以1-12层的框架恒载为例,说明荷载计算方法,其余荷载计算过程从略,计算结果见表-23和表-24。
图4-3中,q 0为主梁自重(AB跨),q0=4.335KN/m,q1=1.875 KN/m,q2为隔墙传递给主梁的自重,由于板为现浇板,故将隔墙传递给主梁的荷载化为三角形荷载,假定隔墙传递的距离均为600mm,故l=1.2m 则由静力等效可得
,P1=2.5×5.4×3.68+5.4×5.91=58.299KN,
P2=2.5×5.4×2.0=27 KN。
图4-3荷载分布图
表4-1框架恒载荷载计算表
层次
恒载
qo/KN/m
q1/KN/m
q2/KN/m
P1/KN
P2/KN
13
4.335
1.875
0
88.376
9.45
6--12
4.335
1.875
5.94
58.299
27
1--5
4.335
1.875
5.94
58.299
27
竖向荷载作用下剪力墙各截面的作用,可按图4-3计算,原荷载并非标准的等腰三角形分布的荷载,但为简化计算,可转化为等腰三角形荷载。另,各类剪力墙受力大致相同;均可用图4-3表示。但大小不同,故还需要一一计算。为简化计算,以W-8剪力荷载计算为例,说明各剪力墙荷载计算方法。W-8受有楼板传递的三角形荷载q,L-7,L-8传递来的集中荷载p和集中弯矩m,L-10传递的集中荷载P2和集中弯矩M2
q1=3.682 ×1758=4.625KN/m
集中力P1和和集中力矩M1由由六部分荷载产生:
L-7上的均布荷载(包括L-7自重和L-7左侧的板重:
=4.335+3.682×3.039=15.525 KN/m,
=8.0m)
L-7右侧的板传来的三角形荷载:
=3.682×1.528=5.626 KN/m,
=8.0m
L-8上的均布荷载
KN/m,
=6.06m
L-8左右两侧板传来的三角形荷载
=1.992×3.682+3.682×1.157=17.818 KN/m,
=6.06m
L-11传来的均布荷载
1.591 KN/m,L3=3.65m
L-11左右两侧板传来的三角形荷载
3.682×1.039+3.682×1.086=7.824 KN/m,
3.65m
集中弯矩,只需算平面内弯矩即可。故各个部分产生的弯矩应折合到剪力墙平面内。
=114.588KN·m
同理计算出
再按静力等效的方法将竖向集中荷载和集中力。计算结果见表4-1,同理,可计算出竖向活荷载作用下,剪力墙各层的集中荷载之和集中力矩,列入表4-2。
4.3内力计算
1.框架内力计算
竖向荷载作用下框架内力采用弯矩二次分配计算
因为剪力墙刚度较大,故BC跨的梁可看作刚结点固定,弯矩分配法计算过程如图-18。
表4-2 剪力墙各层形心处集中力和集中力矩的计算
层次
左侧集中力
及集中力矩
右侧集中力
及集中力矩
形心处集中力
及集中力矩
P
M
P
M
P
M
13
162.936
159.459
10.656
6.158
173.592
495.931
12
123.524
114.588
7.635
4.496
131.159
370.8423
11
123.524
114.588
7.635
4.496
131.159
370.8423
10
123.524
114.588
7.635
4.496
131.159
370.8423
9
123.524
114.588
7.635
4.496
131.159
370.8423
8
123.524
114.588
7.635
4.496
131.159
370.8423
7
123.524
114.588
7.635
4.496
131.159
370.8423
6
123.524
114.588
7.635
4.496
131.159
370.8423
5
123.524
114.588
7.635
4.496
131.159
370.8423
4
123.524
114.588
7.635
4.496
131.159
370.8423
3
123.524
114.588
7.635
4.496
131.159
370.8423
2
123.524
114.588
7.635
4.496
131.159
370.8423
1
123.524
114.588
7.635
4.496
131.159
370.8423
图4-4恒载及活荷载作用下
梁端剪力,柱端剪力和轴力见表4-3。
表4-3 梁端剪力,柱端剪力和轴力
层次
A
B左
B右
C
A柱
B柱
NA上
NA下
NB上
NB下
13
-99.309
109.955
-43.805
-39.661
48.418
41.125
147.793
218.219
166.478
235.292
12
-73.127
79.547
-15.818
-11.674
31.762
28.966
324.791
395.217
386.073
454.887
11
-73.127
79.547
-15.818
-11.674
31.762
28.966
501.789
572.215
605.668
674.482
10
-73.127
79.547
-15.818
-11.674
31.762
28.966
678.787
749.213
825.262
894.076
9
-73.127
79.547
-15.818
-11.674
31.762
28.966
855.785
926.211
1044.857
1113.671
8
-73.127
79.547
-15.818
-11.674
31.762
28.966
1032.783
1103.209
1264.452
1333.266
7
-73.127
79.547
-15.818
-11.674
31.762
28.966
1209.781
1280.207
1484.047
1552.861
6
-73.127
79.547
-15.818
-11.674
24.128
24.010
1386.779
1457.205
1703.642
1772.456
5
-72.198
80.477
-14.555
-10.411
38.195
34.588
1562.848
1642.712
1922.903
2001.155
4
-74.111
78.563
-11.243
-7.099
33.991
31.027
1750.268
1830.132
2146.376
2224.628
3
-74.111
78.563
-11.243
-7.099
33.991
31.027
1937.688
2017.552
2369.850
2448.102
2
-74.111
78.563
-11.243
-7.099
36.115
32.485
2125.108
2204.972
2593.324
2671.576
1
-73.841
78.834
-14.147
-10.003
16.391
14.657
2312.258
2394.929
2819.972
2904.189
2.剪力墙内力计算
竖向荷载和活荷载作用下剪力墙内力可按图-17进行相似计算,在土的剪力作用下,剪力墙各截面弯矩和轴力可用平衡条件求出剪力等于零计算结果见图-20。其中恒载作用下的轴力图中未包括剪力墙自重
图4-5竖向荷载作用下剪力墙内力
第5章 作用效应组合
结构抗震等级应根据烈度,结构类型和房屋高度按表(2.9)P40确定。对于框剪结构还应判别总框架承受的地震倾覆力矩是否大于总地震倾覆力矩的50%。为此,应计算总框架承受的地震倾覆力矩,由表-14可得总框架承受的地震倾覆力矩Mov为
另由表-9得总地震倾覆力矩
为
=156569.078KNm ,∴Mov/
=35269.25/156569.078=0.225<0.50
因此,本工程应按规范要求的框-剪结构中的框架确定其框架的抗震等级。本工程框架为三级抗震等级,剪力墙为二级抗震等级。
5.1框架梁内力组合
5.1.1框架梁支座边缘内力标准值
梁支座边缘截面内力标准值,以第一层梁A支座边缘截面的弯矩和剪力计算为例,说明相应的计算方法,其它层将计算结果列入表5-1
恒载作用下,由图4-4及表4-3中的有关数据,可得第一层梁A端支座边缘截面弯矩和剪力分别为
MA=105.168-73.841×0.3=83.016KN·m
VA=-73.841+4.335×0.3=-72.54 KN
在水平地震荷载作用下,由图-19及表-2可得第一层梁内力为
MA=34.931-8.035×0.3=32.520KN·m,VA=8.035 KN
表5-1中重力荷载代表值产生的弯矩 MGE= MGk+ 0.5MQK。
表5-1重力荷载代表值产生的弯矩
层次
截面
MGk
VGk
MQk
VQk
MGE
Mw
Vb
Mek
13
A
70.208
-98.225
5.790
-5.249
73.103
8.950
2.088
19.416
Bl
-107.469
108.872
-6.850
5.551
-110.894
5.665
2.088
12.291
Br
50.536
-43.337
2.000
-1.635
51.536
4.918
4.020
10.669
C
20.828
-39.474
0.796
-1.635
21.226
1.956
4.020
4.244
12
A
86.449
-72.044
29.399
-26.533
101.148
13.363
3.242
28.842
Bl
-96.041
78.463
-32.261
31.031
-112.172
9.332
3.242
20.151
Br
16.298
-15.350
8.620
-7.046
20.608
8.062
6.590
17.407
C
7.208
-11.487
3.429
-7.046
8.922
3.207
6.590
6.925
续表5-1
4
A
89.937
-72.811
34.798
-26.946
107.336
15.885
4.066
31.012
Bl
-92.418
77.263
-34.589
30.618
-109.712
12.170
4.066
23.758
Br
10.139
-10.681
3.859
-3.289
12.069
10.208
8.700
19.928
C
4.626
-6.912
1.436
-3.289
5.344
3.799
8.700
7.416
2
A
89.937
-72.811
34.798
-26.946
107.336
11.107
2.904
31.650
Bl
-92.418
77.263
-34.589
30.618
-109.712
8.932
2.904
25.640
Br
10.139
-10.681
3.859
-3.289
12.069
7.473
6.369
21.446
C
4.626
-6.912
1.436
-3.289
5.344
2.781
6.369
7.981
1
A
83.016
-72.540
32.151
-26.840
99.091
8.112
1.999
32.520
Bl
-87.366
77.533
-32.676
30.724
-103.704
5.684
1.999
22.921
Br
13.547
-13.585
5.151
-4.390
16.122
4.791
4.083
19.312
C
5.894
-9.816
1.917
-4.390
6.853
1.783
4.083
7.187
需要说明的是,由于之前计算活荷载产生的框架内力时,屋面活荷载取(0.7KN/m²)。而此外的MQK应是由屋面雪荷载和其他各层作用活荷载产生的,而雪荷载取(0.4KN/m²)。故计算第13层,框架活荷载产生的两端弯矩和剪力时,可直接将之前的计算结果乘以
。
5.1.2框架梁内力组合值
由表5-1可知,1、2、4、12、13,荷载组合相对较大时,且具有代表性,为简化计算,取1、2、4、12、13,梁内力控制截面一般取两端支座截面。一般取两端支座截面和跨中截面。支座截面内力有支座且正负弯矩及剪力。跨中截面一般为跨中正弯矩。
(1)梁支座负弯矩组合的设计值
非抗震设计(四者取大值)
-M=-(1.2MGk+1.4MQk)
-M=-(1.2MGk+1.4Mwk)
(5-1)
抗震设计(二者取大值)
-M=1.2MGk
(5-2)
式中:MGk、MQk、Mwk为由恒载、楼面活荷载及风荷载标准值在梁截面
上产生的弯矩标准值,
MGE、MEk为由重力荷载代表值及水平地震作用标准值在梁截面上
产生的弯矩标准值;
φc为可变荷载组合值系数,对多层房屋取0.9,高层取1.0
(2)梁支座正弯矩组合设计值
非抗震设计:
M=1.4Mwk- MGk和M=1.4Mwk- MGk- MQk二者取大值;
抗震设计:
M=1.3MEk- MGE
按上述公式组合内力时;其中MGk MQk、MGE可乘以弯矩调幅系数β
1、 梁端剪力
非抗震设计(四者取较大值)
V=1.2VGk+1.4VQk
V=1.2VGk+1.4Vwk
V=1.2VGk+1.4φc(VQk+ Vwk) (5-3)
V=1.35VGk+VQk
式中:VGk VQk、VGE分别表示由恒式、楼面荷载及风荷载在梁端剪力标准值。
抗震设计时,一、二、三级的框架梁和剪力墙中跨高比大于2.5的连续梁,其梁端剪力、设计值,应按下式调整:
(5-4)
式中:
为梁净跨,
为梁柱的重力荷载代表值(9度时高层建筑,还包括竖向地震作用比值)作用下,按简支梁分析的梁端截面剪力设计值。
分别为梁左右端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值,
分别表示梁左右端截面逆时针或顺时针方向根据实际配筋面积(考虑受压筋)和材料强度标准值计算的抗震受弯承载力所对应的弯矩值。
为梁端剪力增大系数,一级为1.3,二级为1.2,三级为1.1
(3)梁跨间最大正弯矩组合的设计值
抗震设计及非抗震设计值,梁跨间最大正弯矩的确定方法相同。仅以抗震设计时为例说明。抗震设计时,梁跨间最大弯矩应是水平地震作用产生的跨间弯矩与相应的重力荷载代表值产生的跨间弯矩的组合。由于水平地震作用可能来自左右两个方向,因而应考虑两种可能性分别求出跨间弯矩,然后取较大者进行截面配筋计算。如下图所示,5-1。
图5-1梁内力
求跨间最大间距通常采用两种方法:作弯矩包络图及解析法
下面以在左地震作用时说明如何用解析法求跨间最大弯矩。从框架中截取梁为隔离体,如图5-2。
图5-2梁隔离体
梁上作用重力荷载代表值。1.2q1(梁自重及墙重等)和1.2q2(板重及楼面活荷载的组合值);梁两端作用弯矩设计值。它等于水平地震作用及重力荷载代表值产生的弯矩设计值之和,即
=1.3
-1.2
,
,此处
为弯矩调幅系数,按下述步骤,求梁跨间最大弯矩。
①用平衡条件求梁端剪力
。
②写出端距x截面处的弯矩方程式m(x);
③求导,令
,求出x0。若x>0且与原假设相符合。
假定x在AC段,则所得的x有效;若x>0,但与假定不符合,应重新写m(x)并求出x;若x<0,说明两垮间弯矩比梁端正弯矩小。此时以梁端正弯矩作为跨间最大弯矩。
④将x代入m(x),即得mmax
4.由于本工程为高层建筑,故当恒载内力与活荷载及风荷载组合时,荷载组合值系数取1.0.另外,组合时,竖向荷载作用时,竖向荷载作用下的梁端弯矩的弯矩调幅系数取0.8(P126抗震理论)。以第1层AB跨梁为例,说明1.2SGk+1.4 SQk+Swk中,各内力的组合方法。各层组合值计算结果(非地震组合和地震组合为例)列入表5-2 。
表5-2框架梁内力组合值计算(非地震组合)
层数
截面
1.2SGk+1.4SQk
1.2SGK+1.4Swk
1.2SGk+1.4(SGk+SQk)
1.35SGk+SQk
M
V
左风
右风
V
左风
右风
V
M
V
13
A
-60.915
125.219
-79.929
-54.870
-120.794
-86.414
-61.354
-122.296
-80.456
-137.853
Bl
-110.842
138.417
-95.239
-111.102
127.723
-83.524
-99.387
135.494
-121.547
152.528
Br
-46.274
54.293
-55.399
-41.629
-57.632
-57.639
-43.869
-48.665
-56.179
-60.139
C
20.887
-49.658
22.734
17.256
-52.997
20.038
14.560
-55.286
23.131
-54.925
AB跨中
201.978
198.559
195.108
205.973
BC跨中
20.087
22.734
20.038
23.131
12
A
-50.065
53.845
101.699
64.283
-90.991
-134.626
-97.210
-119.060
116.884
-123.792
Bl
-128.332
137.599
-79.135
-105.265
89.617
-89.577
-115.707
133.060
-129.534
136.956
Br
-5.993
17.781
26.933
4.360
-27.646
-36.587
-14.014
-19.058
24.498
-27.768
C
10.760
-23.649
11.410
2.430
-23.010
13.000
4.019
-32.875
10.528
-22.553
AB跨中
128.332
101.669
134.626
144.996
BC跨中
10.670
26.933
36.587
24.498
4
A
-47.365
55.341
108.579
64.100
-93.065
-147.553
-103.073
-119.405
124.970
-125.241
Bl
-127.461
135.580
-71.684
-105.759
87.023
-84.568
-118.643
129.888
-127.482
134.923
Br
-5.411
20.391
24.024
-4.557
-24.996
-28.346
0.235
-5.242
14.038
-17.708
C
6.050
-12.899
9.760
-0.877
-20.473
10.168
-0.468
-25.078
6.145
-12.620
AB跨中
127.461
108.591
147.553
141.579
BC跨中
6.050
9.760
10.168
6.145
2
A
-47.365
53.714
101.889
70.790
-91.439
-140.863
-109.763
-121.032
124.970
-125.241
Bl
-127.461
135.580
-76.217
-101.226
88.649
-89.101
-114.110
131.515
-127.482
134.923
Br
-5.411
17.129
20.196
-0.729
-21.734
-24.519
-3.593
-8.504
14.038
-17.708
C
6.050
-12.899
8.335
0.547
-17.211
8.744
0.956
-21.816
6.145
-12.620
AB跨中
127.461
101.889
144.272
141.579
BC跨中
6.050
8.335
10.168
6.145
1
A
-43.686
52.272
91.052
68.339
-89.847
-127.061
-104.348
-121.824
115.378
-124.769
Bl
-120.468
136.054
-75.913
-91.829
90.241
-88.075
-103.991
133.255
-120.496
135.395
Br
-7.236
15.872
19.712
6.298
-22.018
-25.481
-12.067
-16.732
18.751
-22.730
C
7.806
-17.925
8.155
3.163
-17.495
8.745
3.753
-23.641
7.900
-17.641
AB跨中
120.465
91.829
151.783
149.598
BC跨中
7.860
8.155
25.481
18.875
表5-3框架梁内力组合值计算(地震组合)
层次
截面
rRE*(1.2MGE+1.3*Mek)
1.2MGk
nvb(Mr+Ml)/Ln+VGb
VGb
V
左震
右震
13
A
84.723
46.862
67.399
7.00
26.804
98.225
125.029
Bl
87.821
-111.788
103.170
7.00
26.804
108.872
135.675
Br
56.785
35.980
48.514
1.86
16.866
43.337
60.203
C
-23.242
14.965
-19.995
1.86
16.866
-39.474
-22.608
AB跨中
87.821
103.170
0.000
BC跨中
56.785
48.514
0.000
12
A
119.154
62.913
82.991
7.00
27.530
72.044
99.574
Bl
81.308
-120.602
92.200
7.00
27.530
78.463
105.993
Br
35.520
1.575
15.646
1.86
5.161
15.350
20.511
C
-14.782
1.278
-6.920
1.86
5.161
-11.487
-6.326
AB跨中
119.154
92.200
0.000
BC跨中
35.520
15.646
0.000
4
A
126.839
66.365
86.339
6.90
27.908
72.811
100.719
Bl
75.577
-121.905
88.721
6.90
27.908
77.263
105.171
Br
30.291
-8.568
9.734
1.81
3.216
10.681
13.897
C
-12.041
-2.421
-4.441
1.81
3.216
-6.912
-3.695
AB跨中
126.839
88.721
0.000
BC跨中
30.291
9.734
0.000
2
A
127.461
65.744
86.339
6.90
27.908
72.811
100.719
Bl
73.742
-123.740
88.721
6.90
27.908
77.263
105.171
Br
31.771
-10.048
9.734
1.81
3.216
10.681
13.897
C
-12.592
-2.972
-4.441
1.81
3.216
-6.912
-3.695
AB跨中
127.461
88.721
0.000
BC跨中
31.771
9.734
0.000
1
A
120.890
57.475
79.695
6.90
26.076
72.540
98.616
Bl
70.985
-115.682
83.871
6.90
26.076
77.533
103.609
Br
33.339
-4.319
13.005
1.81
4.465
13.585
18.050
C
-13.175
-0.840
-5.659
1.81
4.465
-9.816
-5.351
AB跨中
120.890
83.871
0.000
BC跨中
33.339
13.005
0.000
在风荷载作用下,A端弯矩组合值按下式计算:
(5-5)
Br端弯矩组合值按式M=1.4Mwk- MGk- MQk,梁端剪力组合值按下式计算
V =1.2VGk+1.4φc(VQk+ Vwk) (5-6)
由表5-1中的数据可得:
梁跨中最大弯矩值可根据梁端弯矩组合值及梁上荷载设计值。由平衡条件确定,如图5-3所示(由之前的计算可知,q2产生的弯矩值很小,为简化计算,q2产生的弯矩值忽略不计)
图5-3梁跨中最大弯矩值
荷载设计值q0=4.335×1.2=5.202
P1=58.225×1.2+1.4×2.7=107.67
由于梁端弯矩计算的是支座边缘的弯矩值,故计算时;应取梁的净跨ln=7.5-0.3×2=6.9m
假定梁跨中弯矩取最大值点距A端为x,则必能满足
,即
=0,假定2.2<x<4.7,
=121.824-5.202x-107.67=0
x=2.721m与假定相符。
所以梁跨中最大弯矩值
M=121.824×2.721-127.06-0.5×5.202×2.721²-107.67×(2.721-2.2)=129.070KN
右风作用时的梁端弯矩、剪力,及跨中弯矩求法与左风作用时相同,只是计算时,风荷载产生的内力方向与左风相反,大小相同。计左、右风计算所得相应内力的较大值列入表5-2
考虑地震作用效应的组合时,梁支座负弯矩设计值按式
-M=-(1.2MGE+1.3MEk)计算。梁端支座正弯矩设计值按式M=1.3MEk- MGE计算
梁端剪力按公式
其中
取1.1,
取左震和右震两者的较大值。
5.2.框架柱内力组合
5.2.1柱支座边缘截面内力标准值
在竖向及水平荷载作用下,柱的剪力值沿层高保持不变,弯矩值按直线规律变化,如图
2.2.柱支座边缘出的弯矩Mc=M-VΔh。其中M、V为支座中心处的弯矩和剪力;Δh为支座中心线至支座边缘的距离。由此计算所得的柱支座边缘处的弯矩和剪力见表5-4。由于前面计算活载内力时,屋面活荷载取0.7KN/m²,而计算重力荷载代表值产生的内力MGk
和MGE时,屋面取雪荷载0.4 KN/m²。故计算各层柱轴力NGE时。第十三层柱取
,其他层取
下面以第12层A柱的
为例说明计算方法
5.2.2柱内力组合值
柱端弯矩和轴力设计值,可按公式
弯矩(三者取最大值)
M=1.2MGK+1.4MQK
M=1.2MGK+1.4MWK (5.7)
M=1.2MGK+1.4¢c(MQK+MWK)
轴力(三者取最大值)
N=1.2NGK+1.4NQK
N=1.2NGK+1.4NWK (5.8)
N=1.2NGK+1.4¢c(NQK+NWK)
抗震组合:M=1.2MGE+1.3MEK.抗震组合,《抗震规则》规定,一,二,三级框架梁柱节点处,初顶层和轴压比小于0.15者外,梁柱端弯矩设计值应符合下式要求:
∑Mc=ηc∑Mb
一级框架结构及9度时,尚应符合
∑Mc=1.2∑Mbaa
式中:∑Mc——节点上下柱载面逆时针和顺时针弯矩设计值之和,按弹性分析分配
∑Mb——节点左右梁端顺时针和逆时针方向组合的弯矩设计值之和。
∑Mbaa——按实际配臂筋计算所的正载面抗弯承载力所对立的梁端载面逆时针饶顺时针方向组合的设计值之和。ηc --柱端弯矩增大系数,一级1.4 二级1.2,三级1.1,
剪力按下式计算(四者取最大值)
V=1.2VGK+1.4VQK
V=1.2VGK+1.4VNK (5.9)
V=1.2VGK+1.4¢c(NQK+NWK)
V=1.35VGK+1.4VQK
为防止柱压弯破坏前就发生剪切破坏,须按《强剪若弯》的原则调节柱载面剪力,
《抗震规则》规定,一,二,三级的框架柱的剪力设计值,应按式
V=ηvc(Mct +Mcb)/Hn 调整。
表5-5框架柱内力标准值
层次
MG
NG
VG
MQ
NQ
VQ
MGE
NGE
Mwk
Nwk
Vwk
Mek
Nek
Vek
13
A柱
上
-73.247
147.793
48.418
-8.388
7.949
8.977
-77.441
151.767
9.472
-2.088
4.485
20.548
-4.530
9.729
下
-57.481
218.219
-15.849
7.949
-65.406
222.193
5.328
4.485
11.559
B柱
上
67.200
166.478
28.966
7.121
12.273
7.470
70.760
172.614
12.110
1.932
6.220
26.273
4.192
13.494
下
45.660
235.292
12.816
12.273
52.068
241.428
8.416
6.220
18.257
12
A柱
上
-25.776
324.791
31.762
-13.923
47.982
10.919
-32.738
348.782
8.846
-5.330
4.543
19.033
-11.528
9.776
下
-59.980
395.217
-15.558
47.982
-67.759
419.208
6.147
4.543
13.226
B柱
上
32.547
386.073
28.966
11.542
75.784
9.022
38.319
423.964
11.436
5.280
6.301
24.608
11.423
13.558
下
45.660
454.887
12.816
75.784
52.068
492.778
9.357
6.301
20.134
4
A柱
上
-38.053
1750.268
33.991
-14.547
368.952
12.995
-45.327
1934.744
8.200
-35.723
4.970
17.969
-70.481
10.890
下
-53.722
1830.132
-20.539
368.952
-63.992
2014.608
8.200
4.970
17.969
B柱
上
35.188
2146.376
31.027
13.386
576.908
11.801
41.881
2434.830
12.563
37.192
7.614
27.530
73.312
16.685
下
48.584
2224.628
18.476
576.908
57.822
2513.082
12.563
7.614
27.530
2
A柱
上
-37.097
2125.108
36.115
-14.182
449.844
13.807
-44.188
2350.030
4.908
-42.257
3.305
16.172
-87.327
10.890
下
-60.415
2204.972
-23.098
449.844
-71.964
2429.894
5.998
3.305
19.766
B柱
上
34.532
2593.324
32.485
13.138
695.590
12.351
41.101
2941.119
8.355
44.794
5.064
27.530
93.022
16.685
下
55.652
2671.576
21.456
695.590
66.379
3019.371
8.355
5.064
27.530
1
A柱
上
-31.292
2312.258
17.881
-12.984
490.183
4.556
-37.784
2557.349
2.713
-44.256
2.512
15.165
101.446
14.042
下
-16.987
2394.929
-6.492
490.183
-20.233
2640.021
6.331
2.512
35.386
B柱
上
27.982
2819.972
15.990
11.540
756.139
4.049
33.752
3198.042
3.945
46.877
3.044
22.052
-95.362
17.015
下
17.589
2904.189
6.681
756.139
20.930
3282.259
7.014
3.044
39.204
表5-6框架柱内力组合值(非地震组合)
层次
柱
截面
1.2SGk+1.4SQk
1.2SGk+1.4Swk
M左
N左
V左
M右
N右
V右
13
A柱
上
-63.770
150.784
70.669
-45.645
139.543
51.504
-66.862
144.220
41.458
下
-58.347
218.393
0.000
-38.178
209.490
0.000
-50.113
209.490
0.000
B柱
上
57.990
173.564
45.217
65.173
161.983
34.774
38.046
157.654
20.841
下
46.550
239.626
0.000
44.493
225.880
0.000
25.641
225.880
0.000
12
A柱
上
-32.271
365.539
53.400
-9.889
305.830
35.579
-29.703
317.769
25.403
下
-60.005
433.148
0.000
-39.180
379.408
0.000
-52.949
379.408
0.000
B柱
上
35.338
455.507
47.389
37.805
376.544
34.864
12.188
364.716
20.750
下
46.550
521.569
0.000
45.547
436.691
0.000
24.587
436.691
0.000
4
A柱
上
-42.259
2093.483
58.982
-20.041
1640.248
38.197
-38.409
1720.267
27.065
下
-59.662
2170.153
0.000
-32.075
1756.927
0.000
-50.443
1756.927
0.000
B柱
上
39.018
2706.658
53.753
41.095
2102.176
38.313
12.954
2018.866
21.258
下
53.867
2781.780
0.000
51.383
2135.643
0.000
23.242
2135.643
0.000
2
A柱
上
-41.197
2543.929
62.669
-22.994
1992.776
38.372
-33.987
2087.432
30.969
下
-67.094
2620.598
0.000
-39.680
2116.773
0.000
-53.117
2116.773
0.000
B柱
上
38.292
3268.652
56.274
35.878
2539.760
36.857
17.163
2439.422
25.514
下
61.965
3343.774
0.000
52.098
2564.713
0.000
33.383
2564.713
0.000
1
A柱
上
-35.666
2768.773
27.836
-20.994
2170.200
19.980
-27.071
2269.334
14.352
下
-18.863
2848.138
0.000
-5.956
2299.132
0.000
-20.136
2299.132
0.000
B柱
上
31.830
3554.049
24.856
25.909
2759.676
18.760
17.071
2654.671
11.941
下
19.495
3634.897
0.000
21.364
2788.022
0.000
5.653
2788.022
0.000
续表5-6
层次
柱
截面
1.2SGk+1.4(SQk+Swk)
1.35SGk+MQk
M左
N左
V左
M右
N右
V右
M
N
V
13
A柱
上
-66.108
155.807
79.550
-74.378
153.122
51.512
-85.817
165.975
59.473
下
-58.347
218.393
12.946
-64.314
218.393
0.000
-74.759
242.035
0.000
B柱
上
60.154
180.531
65.599
44.426
171.400
29.207
78.272
189.614
37.259
下
46.550
239.626
20.448
37.124
239.626
0.000
59.566
263.933
0.000
12
A柱
上
-38.240
370.628
64.037
-42.178
371.509
37.632
-38.976
389.160
43.037
下
-60.005
433.148
14.813
-66.889
433.148
0.000
-77.225
465.220
0.000
B柱
上
41.252
462.564
65.472
22.529
449.593
30.854
44.385
477.585
38.500
下
46.550
521.569
22.550
36.070
521.569
0.000
59.566
551.904
0.000
4
A柱
上
-82.269
2099.049
67.310
-51.443
2133.493
41.620
-52.735
2185.451
47.106
下
-59.662
2170.153
20.125
-68.845
2170.153
0.000
-74.451
2271.704
0.000
B柱
上
80.673
2715.186
73.836
24.947
2665.003
34.475
48.712
2779.613
42.949
下
53.867
2781.780
30.833
39.796
2781.780
0.000
67.251
2864.125
0.000
2
A柱
上
-88.525
2547.631
68.247
-46.694
2591.257
46.433
-51.410
2654.992
50.051
下
-67.094
2620.598
22.137
-73.813
2620.598
0.000
-83.726
2741.245
0.000
B柱
上
88.461
3274.323
75.852
28.935
3218.483
39.348
47.805
3357.262
44.965
下
61.965
3343.774
30.833
52.607
3343.774
0.000
77.268
3441.774
0.000
1
A柱
上
-85.233
2771.586
39.253
-38.705
2818.340
19.455
-44.183
2889.385
22.956
下
-18.863
2848.138
39.632
-25.953
2848.138
0.000
-23.539
2978.671
0.000
B柱
上
84.332
3557.458
44.583
27.411
3501.546
16.476
39.452
3650.481
20.508
下
19.495
3634.897
43.908
11.639
3634.897
0.000
24.341
3741.435
0.000
一级框架结构尚应符合
V=1.2(Mct +Mcb)/Hn
式中:V指柱端载面组合的剪力设计值,
Hn为柱的净高,
Mct,Mcb分别为偏心受压柱的两端逆时针和顺时针方向按实际配筋计算所得的正载面受弯承载力,ηvc为柱剪力增大系数,一级为1.4,二级为1.2,三级为1.1.
规则还规定:一,二,三级框架角柱,经上述调整后的组合弯矩设计值和剪力设计值尚应乘以不小于1.10的增大系数。
柱载面设计值计算见表5-7。
表5-7柱载面设计值计算
1.2SGE+1.3SEk
左震M
N
右震M
N
V
13
A柱
上
-38.104
140.986
-101.057
150.407
-72.874
下
-38.211
208.595
-77.816
218.016
B柱,
上
81.668
170.069
33.775
161.350
24.455
下
58.976
236.131
26.251
227.411
12
A柱
上
-5.348
322.841
-56.171
346.820
-56.391
下
-38.283
390.450
-82.243
414.429
B柱,
上
55.021
418.885
4.796
395.126
11.655
下
60.927
484.947
23.812
461.188
4
A柱
上
-16.123
1784.054
-66.873
1930.655
-61.789
下
-30.458
1860.723
-84.791
2007.324
B柱,
上
60.795
2413.682
4.417
2261.193
9.834
下
73.038
2488.804
19.720
2336.315
2
A柱
上
-17.118
2165.209
-63.444
2346.849
-64.462
下
-34.712
2241.879
-94.780
2423.518
B柱,
上
60.196
2920.217
3.668
2726.731
12.876
下
79.610
2995.339
27.936
2801.853
1
A柱
上
-13.247
2560.559
-55.988
2349.551
-44.518
下
21.262
2639.924
-65.425
2428.916
B柱,
上
48.855
2970.944
3.734
3169.296
-9.951
下
56.846
3051.792
-30.872
3250.144
由计算知,除顶层外,各层柱载点轴压比小于地震组合0.15,故柱端弯矩设计值和剪力设计值均应调整,但由表5-2与表5-3,和表5-5与表5-6之间的数据可知各节点左,右梁弯矩之和与上下柱端弯矩之和差不多,计算简便,可不必再调节柱端弯矩设计值。
5.3剪力墙内力组合
剪力墙弯矩,轴力,及剪力设计值与柱的组合方式相似,由表-30~表—32来看。对于本结构除考虑地震作用效果的组合和非地震组合的(1.35SGK+1.0SQK)起控制作用外,其他组合均不起控制作用,故本结构剪力墙内力组合时仅考虑上述两种组合
5.3.1剪力墙内力标准值
为便于计算,将W-8剪力墙1,2,4,12,13层的内力标准值汇总于表5-8在恒载内力NGK的计算中,加入了剪力墙的自重。
W-8的自重;
第一层 G=134.597KN 2-5层G=123.38 6-13层重G=115.83KN
5.3.2剪力墙内力设计值
剪力墙内力的组合方法与柱内力的组合方法相同,结果汇总于表5-9因本工程的剪力墙为二级抗震等级,故剪力墙内力需调整。下面以1,2,4,层剪力墙内力调整为例说明调整方法,其余见表5-9.
因H/8=43.2/8=5.4m<底部两层高度6.9米,所以底部加强部位的高度取6.9m。本工程为二级抗震要求,故底部加强部位及第三层剪力墙的弯矩设计值均取
M1=M2=98879KN·m M5/4=1.139868.95=43855.84KNm
底部加强部位的剪力值按式
V=rREηWVmax
V1=3409.645*0.85*1.3=3767.658KN
V2=3090.4850.851.3=3414.989KN
V4=2440.9510.851.2=2697.251KN
其他层剪力墙弯矩调整系数取1.1,剪力按地震组合作用时的设计值即可。
表5-8 W-8剪力墙内力标准值
层次
截面
MGk
NGk
MQk
NQk
MGE
NGE
MEk
Nek
Vek
13
上
495.931
173.592
47.449
16.690
519.655
181.937
0.000
124.948
77.524
下
495.931
289.422
47.449
16.690
519.655
297.767
82.869
124.948
114.932
12
上
866.773
420.581
177.539
61.465
955.543
451.314
82.869
250.489
114.932
下
866.773
536.411
177.539
61.465
955.543
567.144
137.406
250.489
149.704
4
上
3833.511
2404.043
1218.261
419.665
4442.642
2613.876
-2118.020
1230.292
313.924
下
3833.511
2527.423
1218.261
419.665
4442.642
2737.256
-2794.104
1230.292
321.483
2
上
4575.196
2913.121
1478.441
509.215
5314.416
3167.729
-2794.104
1386.233
325.024
下
4575.196
3036.501
1478.441
509.215
5314.416
3291.109
-3555.908
1386.233
324.509
1
上
4946.038
3167.660
1608.532
553.990
5750.304
3444.655
-4431.386
1428.001
324.509
下
4946.038
3302.257
1608.532
553.990
5750.304
3579.252
-5504.105
1428.001
319.161
表5-9 剪力墙内力组合值
层次
截面
1.35SGK+1.0SQk
0.85(1.2SGE+1.3SEk)
调整后
左震
右震
Mmax
Nmax
Vmax
M
N
V
M
N
Q
13
上
573.564
251.039
424.039
323.643
77.524
424.039
47.508
77.524
466.443
323.643
79.074
下
573.564
407.410
515.609
441.790
192.456
332.469
165.655
192.456
365.715
441.790
196.305
12
上
1078.146
629.249
871.293
737.130
307.388
688.153
183.549
307.388
756.968
737.130
313.535
下
1078.146
785.620
931.557
855.277
457.092
627.889
301.696
457.092
690.678
855.277
466.233
4
上
5114.801
3665.123
1284.784
4025.625
771.015
5965.607
1306.681
771.015
6562.168
4025.625
786.435
下
5114.801
3831.686
537.711
4151.473
1092.498
6712.680
1432.528
1092.498
7383.948
4151.473
1114.348
2
上
6123.964
4441.928
1249.079
4762.871
1417.522
7424.049
1699.295
1417.522
10774.283
4762.871
1566.362
下
6123.964
4608.491
407.285
4888.719
1742.031
8265.843
1825.143
1742.031
10774.283
4888.719
1924.944
1
上
6628.546
4830.331
-204.434
5091.489
2066.539
9588.930
1935.607
2066.539
10774.283
5091.489
2283.526
下
6628.546
5012.037
-1389.788
5228.778
2385.701
10774.283
2072.896
2385.701
10774.283
5228.778
2636.199
5.4连梁内力组合
连梁内力组合与框架梁相同。但在水平地震作用下,连梁受力较大,因此对连梁仅考虑有地震作用效果的组合。连梁内力标准值列于表-9其内力组合列于表5-10。
表5-10连梁内力标准值
SGk
SQk
重力荷载代表值
Sek
M
V
M
V
MGE
M
V
13
1
2.544
1.724
0.101
0.27
2.595
477.177
124.948
2
2.544
1.724
0.09
0.198
2.589
272.512
12
1
3.147
5.574
0.505
1.35
3.400
479.441
125.541
2
5.682
7.94
0.45
0.99
5.907
273.805
4
1
3.147
5.574
0.505
1.35
3.400
408.591
106.571
2
5.682
7.94
0.45
0.99
5.907
230.832
2
1
3.147
5.574
0.505
1.35
3.400
256.136
66.806
2
5.682
7.94
0.45
0.99
5.907
144.703
1
1
3.147
5.574
0.505
1.35
3.400
160.136
41.767
2
5.682
7.94
0.45
0.99
5.907
90.468
表5-10连梁内力组合值
层次
截面
1.2MGE+1.3Mek
0.75*(1.2MGE+1.3Mek)
Nvb
(Mr+Ml)/Ln
V
方向
左震
右震
左震
右震
13
1
622.821
-617.839
467.116
-463.379
414.434
416.158
2
356.751
-351.780
267.563
-263.835
414.434
416.158
跨中
137.116
12
1
626.537
-620.010
469.902
-465.007
418.065
423.639
2
361.617
-350.275
271.213
-262.707
418.065
426.005
跨中
162.902
4
1
534.432
-527.905
400.824
-395.929
355.463
361.037
2
305.752
-294.411
229.314
-220.808
355.463
363.403
跨中
100.824
2
1
336.240
-329.713
252.180
-247.285
224.241
229.815
2
193.784
-182.443
145.338
-136.832
224.241
232.181
跨中
72.180
1
1
211.441
-204.914
158.581
-153.685
141.612
147.186
2
123.280
-111.938
92.460
-83.954
141.612
149.552
跨中
58.581
第6章 构件载面设计
为简化计算本工程仅考虑剪力墙的截面设计,以W-8为例说明计算方法,其他剪力墙从略
6.1.剪力墙截面设计
6.1.1剪力墙,剪跨比和轴压比计算
剪力墙的剪跨比γ=M/(vh),其中M为与V相应的弯矩值,且M与V应取调整后的值。此处,对同一层剪力墙,应取上,下端剪跨比计算结果的较大值。计算轴压比时,N取重力荷载设计值,计算所的轴压比应符合相关规定表-37列出了剪力墙,剪跨比和轴压比的验算结果,表中Aw和hw分别表示剪力墙的载面面积和载面有效高度满足剪跨比。由表6-1可知剪力墙载面尺寸符合要求。
表6-1剪力墙,剪跨比和轴压比计算
Aw
hw
fc
M
V
N
M/(Vhw)
N/(fcAw)
13
1.25
4850
16.7
466.443
79.074
441.790
1.216
0.021
12
1.25
4850
16.7
756.968
313.535
855.277
0.498
0.041
4
1.35
4900
19.1
6562.168
786.435
4151.473
1.720
0.161
2
1.35
4900
19.1
10774.283
1566.362
4888.719
1.418
0.190
1
1.35
4900
19.1
10774.283
2283.526
5228.778
0.973
0.203
6.1.2正载面受压承载力计算
第一层剪力墙为例:由表-34得第一层的最不利内力为M=10774.283.N=5228.788
翼缘宽度为bf=600mm,翼缘厚度hf=600mm,bw=200mm,hw=4900mm,
hwo=4100mm,as'=300mm,
纵向钢筋采用 HBR 400级钢筋(fy=360N/mm)。竖向及水平分布钢筋均采用HRB335级钢筋(fyw=fyv=300N/mm)。
竖向分布钢筋采用两排
2φ10@200,相应的配筋率
Pw=As/bws=157/200·200=0.393%>Pmin=0.25%
满足最小配筋率要求。
先假定w-s剪力墙为大偏心受压状态,采用对称配筋,令σs=fy,x
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
是剪力墙,通过锦园宾馆的结构设计,学习和计算了剪力墙的等效刚度、框架的等效抗侧移刚度,同时验算了高层建筑在水平风荷载、水平地震荷载、竖向荷载作用下结构的内力,完成了框架剪力墙结构中框架梁、框架柱、剪力墙、连系梁的各种内力组合,并通过手算完成了剪力墙和连梁的截面设计。
本次设计验算中,未发现不符合规范要求的部分,基本满足建筑设计规范中的要求,计算结果满足工程精度要求。
参考文献
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[2] 程文瀼.颜德姮编著.《混凝土结构》:中国建筑工业出版社,2001
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[10] 建筑结构抗震设计规范(GB50011-2001)
[11] 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002/J186-2002)
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[18] Vose D. Risk Analysis: A Quantitative Guide, John Wiley & Sons, 2000
[19] Sue Roaf.Eco-house(2nd Edition) [M].Ar-chitec tural Press,2003
致 谢
本文的构思、立项、撰写和修改均得到了导师赵云老师的耐心指导,多次反复修改和细致评阅,并提出很多建设性的建议;同时,陆海燕陆老师也对本设计提出了很多建议,谨此表示衷心感谢!
本次设计过程中,遇到了很多困难,得到建筑工程学院学院老师和同学的很多帮助,在此对悉心教导的老师和同学表示感谢。感谢我周围的这些可爱、善良、无私的同学们,是他们在我的周围默默的帮助我,才让我有信心能很好的完成毕业设计,在我非常无助的时候,也是他们让我重新找到了学习的乐趣,特别是和我一组的同学,不是他们我不可能完成毕业设计,毕竟一个人的力量是有限的,有了他们我就感觉在毕业设计的道路上不再孤单。
感谢学院里的领导,虽然和他们接触的时间比不上我的任课老师,但是一日为师终身为父,是他们默默的工作才让我这四年里过的有一种在家的温暖,让我感觉在工大的四年过的没有遗憾,非常开心。
在写作论文过程中深感自己学识肤浅,在分析问题与提出解决问题时不免有疏漏与不当之处,恳请各位老师批评指正。
最后,向百忙之中参加本次论文答辩的各位老师表示衷心感谢!
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作 者 签 名: 日 期:
指导教师签名: 日 期:
使用授权说明
本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名: 日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期: 年 月 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期: 年 月 日
导师签名: 日期: 年 月 日
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
的合理性
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
5、完成
毕业论文
毕业论文答辩ppt模板下载毕业论文ppt模板下载毕业论文ppt下载关于药学专业毕业论文临床本科毕业论文下载
(设计)期间的出勤情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
建议成绩:□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师: (签名) 单位: (盖章)
年 月 日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
建议成绩:□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师: (签名) 单位: (盖章)
年 月 日
教研室(或答辩小组)及教学系
意见
文理分科指导河道管理范围浙江建筑工程概算定额教材专家评审意见党员教师互相批评意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
评定成绩:□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
教研室主任(或答辩小组组长): (签名)
年 月 日
教学系意见:
系主任: (签名)
年 月 日
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者(本人签名): 年 月 日
学位论文出版授权书
本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”),愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版,并同意编入CNKI《中国知识资源总库》,在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播,同意按“章程”规定享受相关权益。
论文密级:
□公开
□保密(___年__月至__年__月)(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)
作者签名:_______ 导师签名:_______
_______年_____月_____日 _______年_____月_____日
独 创 声 明
本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
毕业设计(论文)使用授权声明
本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定。
本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版,同意学校保存学位论文的印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计(论文);同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检索与阅览服务系统,公布设计(论文)的部分或全部内容,允许他人依法合理使用。
(保密论文在解密后遵守此规定)
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
致 谢
时间飞逝,大学的学习生活很快就要过去,在这四年的学习生活中,收获了很多,而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。
首先非常感谢学校开设这个课题,为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验,奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年,现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计,我的能力有了很大的提高,比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血,在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助,我将无法顺利完成这次设计。
首先,我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导,在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导,为我理清了设计思路和操作方法,并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上,我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。
其次,我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求,感谢他们对我学习上和生活上的帮助,使我了解了许多专业知识和为人的道理,能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。
另外,我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持,与他们一起学习、生活,让我在大学期间生活的很充实,给我留下了很多难忘的回忆。
最后,我要感谢我的父母对我的关系和理解,如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持,我将无法顺利完成今天的学业。
四年的大学生活就快走入尾声,我们的校园生活就要划上句号,心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出,对我的人生来说,将是踏上一个新的征程,要把所学的知识应用到实际工作中去。
回首四年,取得了些许成绩,生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲,对我成长的关心和爱护。
学友情深,情同兄妹。四年的风风雨雨,我们一同走过,充满着关爱,给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。
在我的十几年求学历程里,离不开父母的鼓励和支持,是他们辛勤的劳作,无私的付出,为我创造良好的学习条件,我才能顺利完成完成学业,感激他们一直以来对我的抚养与培育。
最后,我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励,给了我很多解决问题的思路,在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中,都给与我很大的帮助,使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助,感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助,帮助解决了不少的难点,使得论文能够及时完成,这里一并表示真诚的感谢。
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