8第四章风载地震力1

第四章横向水平荷载框架内力计算-18-第四章横向水平荷载作用下框架的内力计算及侧移验算4.1风荷载作用下框架内力分析及侧移验算抗侧刚度计算：AB跨梁ibAB=EcIAB/lAB=4.5×10-3m4/7.2m×3.15×107kN/m2=1.97×104kN·mBC跨梁ibBC=EcIBC/lBC=11.46×10-3m4/2.7m×3.15×107kN/m2=2.22×104kN·m底层柱ic1=EcIc1/H1=10.8×10-3m4/4.85m×3.15×107kN/m2=6.68×104kN·m其余层柱ic=EcIc/H=5.21×10-3m4/3.9m×3.00×107kN/m2=4.21×104kN·m内力分析时，一般只要梁柱线刚度比，为计算方便，取AB跨梁线刚度值作为基础值，算的各杆件的线刚度比，标于下图中4-1。图4-1各杆件的相对线刚度第四章横向水平荷载框架内力计算-19-柱的侧移刚度见于下表。表4-1底层柱侧移刚度cbiiKKKc25.0212hiDcc边柱0.5920.426856kN/m中柱1.260.548793kN/m底层∑D=(6856+8793)kN/m×2=31298kN/m。表4-2其余层柱侧移刚度cbiiK2KKc2212hiDcc边柱0.4670.1896278kN/m中柱0.9950.33211027kN/m其余各层∑D=(6278+11027)kN/m×2=34610kN/m。4.2风荷载标准值计算4.2.1柱顶风荷载计算：《荷载规范》规定，对于高度大于30m，且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数z未考虑风压脉动影响，本设计房屋主体高度H=19.50m﹤30m,故取z=1.0。风载体型系数对于矩形平面取3.1s。风压高度变化系数按B类粗糙度查表，查得高度变化系数如下表表4-3B类粗糙度风压高度变化系数表第四章横向水平荷载框架内力计算-20-离地面高度/m510152030z1.001.001.141.251.42基本风压2035.0mkN。风荷载标准值按下式计算：0zszk。各层迎风面负荷宽度为6.0m，则各层柱顶集中风荷载标准值如下表所示表4-4柱顶风荷载标准值(kN)层次zsZ/mz0kA(2m)AFkw(kN)51.01.319.951.2440.350.56423.4F5=0.564×23.4=13.19841.01.316.051.1590.350.52523.4F4=0.525×23.4=12.28531.01.312.151.0380.350.47023.4F3=0.470×23.4=10.99821.01.38.251.000.350.45523.4F2=0.455×23.4=10.64711.01.34.351.000.350.45526.1F1=0.455×26.1=12.030计算简图如4-2所示。第四章横向水平荷载框架内力计算-21-图4-2风荷载的计算简图4.2.2风荷载作用下的侧移验算：水平荷载下框架的层间侧移可按下式计算各层的层间侧移值，顶点侧移为各层层间侧移之和。框架在风荷载作用下的侧移计算见下表表4-5风荷载作用下框架的侧移计算层次kNFikNViijDmuimuiiihu513.19813.198346100.000380.005381/513158412.28525.483346100.000730.005001/213699310.99836.481346100.001050.004271/111429210.64747.128346100.001360.003231/5735112.03059.158312960.001890.001891/2816框架总侧移∑△ui=0.00540m层间侧移最大值为1/812＜1/550，满足侧移限值。4.2.3风荷载作用下框架的内力计算（D值法）修正反弯点高度：计算见下表表4-6各柱反弯点高度层次A柱B柱iijiVuD第四章横向水平荷载框架内力计算-22-5n=5j=5K=0.476y0=0.217I=101y1202y1303yy=y0+y1+y2+y3=0.217n=5j=5K=0.995y0=0.349I=101y1202y1303yy=y0+y1+y2+y3=0.3494n=5j=4K=0.467y0=0.317I=101y1202y1303yy=y0+y1+y2+y3=0.317n=5j=4K=0.995y0=0.40I=101y1202y1303yy=y0+y1+y2+y3=0.403n=5j=3K=0.467y0=0.40I=101y1202y1303yy=y0+y1+y2+y3=0.40n=5j=3K=0.995y0=0.45I=101y1202y1303yy=y0+y1+y2+y3=0.452n=5j=2K=0.467y0=0.5I=101y1202yn=5j=2K=0.995y0=0.5I=101y1202y第四章横向水平荷载框架内力计算-23-α3=1.1230yy=y0+y1+y2+y3=0.5α3=1.1203yy=y0+y1+y2+y3=0.51n=5j=1K=0.467y0=0.70I=101yα2=0.920y03yy=y0+y1+y2+y3=0.70n=5j=1K=0.995y0=0.65I=101yα2=0.902y03yy=y0+y1+y2+y3=0.65各柱剪力可由公式iiijijVDDV算得，具体计算过程如表所示表4-7风荷载作用下各柱剪力(kN)层次iViADiBDDiAViBV513.198627811027346102.3944.205425.483627811027346104.6228.119336.481627811027346106.61811.622247.128627811027346108.55015.014159.158685687933129612.96016.619风荷载作用下柱端弯矩的计算A柱各层的柱端弯矩可由公式)1(yhVMiAtiA第四章横向水平荷载框架内力计算-24-hyVMiAbiA算得，同理可的B柱的柱端弯矩及柱剪力。各层的柱端弯矩及柱剪力计算见下表表4-8D值法计算柱端弯矩(kN/m)计算梁端弯矩边跨梁端弯矩可由公式bctcbMMM算得，中跨梁端弯矩可由公式)(bctcrbiblblbMMiiiM)(bctcrbibrbrbMMiiiM算得，由梁端弯矩进一步求得梁端剪力，具体计算过程如表所示。层次ih（m）A柱B柱iAVyMtiAMbiAiBVyMtiBMbiB53.92.3940.227.3112.0264.2050.3510.6765.72343.94.6220.3212.3125.7148.1190.4018.99812.66533.96.6180.4015.48610.32411.6220.4524.92920.39723.98.5500.5016.67216.67215.0140.5029.27729.27714.9512.9600.7019.24636.31616.6190.6528.76953.471层次边跨梁中跨梁柱轴力lbMrbMlbVlbMrbMlbV边柱中柱57.3115.6647.21.8025.0125.0122.73.713±1.802±1.911第四章横向水平荷载框架内力计算-25-表4-9梁端弯矩、剪力及柱轴力计算注：柱轴力中的负号表示拉力，当左风作用时候，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力，当右风作用时候，左侧两根柱为压力，对应的右侧两根柱为拉力。LbM，rbM单位为kNm;bV,N单位为kN；l单位为m。框架在左风作用的弯距图如4-3图所示，梁剪力和柱轴力如4-4图所示。错误!未找到引用源。图4-3左风作用下的框架的弯距图(单位：kN·M)图4-4左风作用下的框架的剪力和轴力图(单位：kN)414.33813.1157.23.81311.60611.6062.78.597±5.615±6.695321.20619.9447.25.71417.65017.6502.713.074±11.329±14.055226.99626.3537.27.41023.32123.3212.717.275±18.739±23.92128.93528.9227.28.03526.59526.5952.718.960±26.774±35.586