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某建筑结构横向水平方向荷载作用下的框架结构的内力和侧移计算过程综述
1.1横向自振周期计算
横向自振周期的计算。
将各层重力荷载代表值作为假想为集中力作用在本层位置,以此计算各层位移和顶点位移。
假想层剪力计算
(6-1)
结构顶点的假想侧移计算
(6-2)
(6-3)
具体过程详见表6-1
表6-1结构顶点的假想侧移计算
层次
5
13347.25
13347.25
853364
15.6
264.1
4
13767.71
27114.96
853364
31.8
248.5
3
13767.71
40882.67
853364
47.9
216.7
2
13778.92
54661.59
853364
64.1
168.8
1
14865.15
69526.74
664246
104.7
104.7
基本自振周期的计算
考虑填充墙构件对自震周期的影响,计算中取折减系数
1.2水平方向地震作用及楼层剪力的计算
根据《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》5.1.2-1:高度度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法。
地震影响系数计算
根据本工程地震分组为第2组,场地类别为第二类,可查得本建筑地震特征周期Tg=0.4s。(《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》表5.1.4-2)
根据本建筑抗震设防烈度为7°,可查得水平方向地震影响系数最大值。(《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》表5.1.4-1)
由于,
等效重力荷载代表值计算
水平方向地震力的计算
顶部附加地震作用力计算
因为。故需要考虑顶部附加地震作用力。
,则查得顶部附加地震作用力系数为:
(《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》表5.2.1)
顶部附加地震作用力:
水平方向地震作用力及各楼层地震剪力计算
,
各质点横向水平方向地震作用及楼层剪力计算见表6-2所示
层次
5
20.8
13347.25
277622.8
0.311
771.05
771.05
4
16.0
13767.71
232674.3
0.261
647.09
1418.14
3
13
13767.71
178980.23
0.261
498.33
1916.47
2
9.1
13778.92
125388.17
0.141
349.58
2266.05
1
5.2
14865.15
77298.78
0.087
215.7
2481.75
表6-2各质点横向水平方向地震作用计算
各质点水平方向地震作用及楼层剪力沿房屋高度度的分布见图6-1.
图6-1横向水平方向地震作用及楼层地震剪力
1.3水平方向地震作用下的的位移验算
水平方向地震作用下的框架结构的层间位移和顶点位移以及层间弹性位移角分别按下式计算:
,,
计算过程及结果见表6-3。
层次
5
771.05
853364
0.904
11.203
3900
1/4314
4
1418.14
853364
1.662
10.299
3900
1/2347
3
1916.47
853364
2.246
8.637
3900
1/1736
2
2266.05
853364
2.655
6.391
3900
1/1469
1
2481.75
664246
3.736
3.736
5200
1/1392
表6-3横向水平方向地震作用下的的位移验算
由表可见,最大层间弹性位移角发生在第一层,其值为1/13921/550,满足弹性层间位移角限值要求(《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》表5.5.1)。
1.4水平方向地震作用下的的框架内力计算
框架柱构件构件端弯矩及剪力分别按下列公式计算:
柱构件构件端弯矩:,,柱构件构件端剪力:
梁构件构件端弯矩:,
柱构件构件轴力:,梁构件构件端剪力:
具体过程及结构见表6-4至6-6
反弯点高度度计算
式中:
—标准反弯点高度度修正系数;
—上、下层梁构件构件梁构件构件线刚度变化时反弯点高度度比的修正值;
—上、下层层高度变化时反弯点高度度比的修正值。
以第三层中柱构件构件为例:
线刚度为8.308,m=5,n=3,,,,
,则:
,
梁构件构件端弯矩计算
以第五层AB梁构件构件为例进行内力计算,其他梁构件构件算法相同。
梁构件构件端剪力及柱构件构件轴力计算
以第五层AB梁构件构件和第三层边柱构件构件内力计算为例,其他梁构件构件柱构件构件算法相同。
,
水平方向地震作用下的框架的弯矩图、梁构件构件端剪力图及柱构件构件轴力图,如图6