F5 V5
F4
V4
F1 V2 V1
(a)水平地震作用分布 (b)层间剪力作用分布
图(7) 横向水平地震作用及楼层地震剪力
3.2.横向风荷载作用下的框架结构的内力和侧移计算 3.2.1.风荷载标准值
风荷载标准值按式wk??z?s?zwo计算,基本风压ω0=0.3KN/m2
由《荷载规范》查表得μs=0.8(迎风面)和μs=-0.5(背风面),C类地区,?z?0.74,H15.9??0.36,由表查得:?=0.4 B45.2钢筋混凝土框架结构:T1=0.449s
?0T12=0.3×0.449×0.449=0.041963KN.s2/㎡。
结合这些数据查表得ξ=1.171963×0.62=0.7266
H???z由 ?z?1? 其中:?z?i
H???z??i得 ?z?1??
?z?取建筑图中的③轴线横向框架计算,则沿房屋高度的分布风荷载标准值
根据各楼层标高处的高度Hi查表求得?z,就可以计算沿房屋高度分布风荷载标准值,见表(12)。 层次 H μs(迎面) μs(背面) 5 4 3 2 1 16.25 13.25 10.25 7.25 4.25 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 μz 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74 βz Hi q1(z) q2(z) 0.615 -0.384 0.630 -0.393 0.653 -0.408 0.695 -0.434 1.117 3 1.143 3 1.185 3 1.262 3 1.633 4.25 0.899 -0.562 表(12)沿房屋高度集中风荷载标准值
由于建筑物高度较小,风荷载产生的内力很小,即便是风荷载参入组合,也不会起控制作用,在进行内力组合时可不考虑风荷载。
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4、框架竖向荷载计算及内力组合
4.1.竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 (1)荷载及计算简图 1、横向框架梁上的线荷载(恒载和活荷载分别算)
a)楼(屋)面均布荷载传给梁的线荷载(双向板) 短向呈三角形分布,长向呈梯形分布,最大荷载为 aq b)梁上的线荷载=梁自重+楼(屋)面均布荷载传给梁的线荷载 做出框架竖向荷载图。 2、各层柱子的集中荷载=自重+梁传来的集中荷载
图(8) (2)框架弯矩计算 (一)、用结构力学求解器求解框架的内力。 (二)、考虑活荷载按满布计算时梁的跨中弯矩值偏低,将计算所得的跨中弯矩成以系数1.1~1.2予以调整。 (三)、考虑梁端的塑性变形及内力重分布,对梁端负弯矩进行调幅,调幅系数取0.8~0.9(用括号在图上标出),相应跨中弯矩乘1.1。 做出梁柱最终弯矩图。
(3)梁端剪力及柱轴力计算 1、梁端剪力:
?Vm(弯矩引起剪力)? V?Vq(荷载引起剪力)M?M右1ql?左 2l2、柱轴力:
N?V(梁端剪力)?P(节点集中力及柱自重)
4.2、内力组合
钢筋混凝土框架结构构件的承载力按下列公式验算:
非抗震设计: ?0S?R
?0为结构重要性系数,重要、一般、次要分别取1.1、1.0、0.9。
抗震设计: ?RES?R
(为了计算比较,在内力组合以获得荷载效应组合值S的同时,乘上结构重要性系数?0和抗震承载力调整系数?RE。)
因此,内力组合应考虑两种情况:(1)恒载和活荷载效应的组合; (2)竖向荷载和地震作用效应的组合。 (一)梁的内力不利组合
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(1) 梁端负弯矩,取下式两者较大值
?M???RE(1.3ME?1.2MG) ?M???0(1.2M恒?1.4M活)
(2)梁端正弯矩按下式确定
M??RE(1.3ME?1.0MG) (3)梁端剪力,取下式两者较大值
V??RE(1.3VE?1.2VG) V??0(1.2V恒?1.4V活) (4)梁跨中正弯矩,取下式两者较大值 M中??RE(1.3ME?1.2MG) M中??0(1.2M恒?1.4M活)
注意:上面第一式重力荷载代表值与地震作用组合后的最大值不一定在跨中,其位置和大小由作图法或解析法求得。
作图法:按同一比例尺作重力荷载代表值作用下的弯矩图(乘分项系数)和地震作用下的弯矩图(乘分项系数),在MG弯矩图上作平行与ab的切线,交于m点,作铅垂线交
ab与n点,则mn的长度为Mb,max。(如图(9)
a地震作用方向MEAMGAMb,maxMGBnMG所示) 解析法求Mb,max:
RA?ql1?(MGB?MGA?MEA?MEB)2l
MEBxmx?lbRA q2RA。 ??MGA?MEA(如右下图所示)
2q Mb,max图(9)
1、框架柱的内力组合
MEAMGAARAxlqRBEBMGBMB
图(10)
单向偏心受压:有三种情形,即在地震作用下大偏心受压、小偏心受压和无地震作用的偏心受压:
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第①组内力组合(大偏心受压)
Mmax??RE(1.3ME?1.2MG) Nmin??RE(1.3NE?1.0NG)
第②组内力组合(小偏心受压)
Mmax??RE(1.3ME?1.2MG) Nmax??RE(1.3NE?1.2NG)
第③组内力组合(无地震作用)
M??0(1.2M恒?1.4M活) N??0(1.2N恒?1.4N活) N
? ?
f c bh0 判断大小偏心,并以大偏心受压和小偏心受压分别配筋,取大者。 用轴压比
5、截面设计
为了较合理地控制强震作用下钢筋混凝土结构破坏机制和构件破坏形态,提高变形能力,《抗震规范》体现了能力控制设计的概念,并区别不同抗震等级,在一定程度上实现“强柱弱梁”、“强节点弱杆件”和“强剪弱弯”的概念设计要求。这个概念在设计时用调整内力的方式实现。
5.1 框架梁
1、正截面受弯承载力验算
求出梁的控制截面组合弯矩后,即可按一般钢筋混凝土结构构件的计算方法进行配筋计算。
2、斜截面受剪承载力验算 1) 剪压比的限制
对梁的剪压比的限制,也就是对梁的最小截面的限制。 梁的组合剪力设计值应符合下列要求:
?REVb?0.2fcbh0 2) 按“强剪弱弯”的原则,调整梁端剪力设计值
(注意:调整前内力除于?RE,并将调整后的值Vb放回组合表中备用)
lr调整值: V??vb(Mb?Mb)/ln?VGb
lr9度和一级框架结构尚应符合 V?1.1(Mbua?Mbua)/ln?VGb
?vb——梁端剪力增大系数,一级为1.3,二级为1.2,三级为1.1。
3) 斜截面受剪承载力验算
?REVb?0.42ftbh0?1.25fYV5.2框架柱
ASVh0 s 22

