水平作用下框架结构侧移计算

1、1、 横向水平地震作用下框架结构侧移验算1.横向框架梁的线刚度 在框架结构中，现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效线刚度，减小框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取（为梁的截面惯性矩）；对中框架梁取，计算结果如下表所示： 梁截面尺寸（b/mm× h/mm）跨度l/m矩形截面惯性矩/ ×混凝土强度等级 / 边框架梁 中框架梁/× /×/×/×AB跨横梁300×600 1.5 5.4C3030× 8.1 16.2BC跨横梁300×600 7.5 5.4C3030&#

2、215; 8.1 3.24 10.8 4.32AC跨横梁300×600 9.0 5.4C3030× 8.1 2.70 CD跨横梁300×450 2.4 2.278C3030× 3.417 4.271 4.556 5.695DE跨横梁300×600 7.2 5.4C3030× 8.1 3.375 10.8 4.52. 柱的侧移刚度（D值法） 柱线刚度计算结果如下表：柱号混凝土强度等级 截面尺寸（a/mm× b/mm） 柱高h/m/截面惯性矩/ ×线刚度 /×C30700×700 5.530

3、5; 20.008 10.913C30550×550 3.630× 7.625 6.354 ：横向框架柱侧移刚度（D值）计算如下表所示：楼层 柱类型 根数一层边框架边柱 A轴 0.247 0.332 1.439 2 E轴 0.309 0.350 1.515 2 边框架中柱 C轴 0.639 0.432 1.870 2 D轴 0.701 0.445 1.926 2中框架边柱 A轴 1.484 0.569 2.463 2 B轴 0.396 0.374 1.619 4 E轴 0.412 0.378 1.636 6中框架中柱 B轴 1.880 0.613 2.654 2 C轴 0.

4、918 0.486 2.104 6 D轴 0.934 0.489 2.117 6 653520KN/m其他层边框架边柱 A轴 0.425 0.175 1.030 2 E轴 0.531 0.210 1.236 2边框架中柱 C轴 1.097 0.354 2.083 2 D轴 1.203 0.376 2.212 2中框架边柱 A轴 2.550 0.560 3.295 2 B轴 0.680 0.254 1.494 4 E轴 0.708 0.261 1.536 6中框架中柱 B轴 3.229 0.618 3.636 2 C轴 1.576 0.440 2.589 6 D轴 1.605 0.616 3.6

5、24 6 794540KN/m3.横向框架自振周期结构自振周期按顶点位移法计算，将各楼层面处的重力荷载代表值作为水平荷载作用在各楼层标高处，按弹性方法求得结构顶点的假想侧移，并考虑填充墙对框架的影响取折减系数=0.7，计算结果如下表 结构顶点的假想侧移楼层 G/KN /KN 6 9990 9990 794540 12.6 303.8 5 11458 21448 794540 27.0 291.2 4 11458 32906 794540 41.4 264.2 3 11458 44364 794540 55.8 222.8 2 11458 55822 794540 70.3 167.0 1 12

6、415 63237 653520 96.7 96.74.横向水平地震作用及楼层地震剪力计算 本结构重量和刚度沿高度方向分布比较均匀，高度不超过40m，变形以剪切变形为主，故水平地震作用采用底部剪力法计算。 底部剪力法是先计算出作用于结构的总水平地震作用，也就是作用于结构底部的剪力，然后将此总水平地震作用按照一定的规则再分配给各个质点。 本设计为洛南县公安局办公楼位于洛南县内，根据设计条件，设防烈度为7，二类场地，设计地震分组为第一组，查表得，=0.35s，=0.08。 特征周期值 （单位：s）设计地震分组 场地类别一二三四 第一组 0.25 0.35 0.45 0.65 第二组 0.30 0.

7、40 0.55 0.75 第三组 0.35 0.45 0.65 0.90 水平地震影响系数最大值地震影响系数 6度 7度 8度 9度多遇地震 0.04 0.08（0.12） 0.16（0.24） 0.32罕遇地震 0.50（0.72） 0.90（1.20） 1.40注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。（1） 结构总水平地震作用标准值 因为 =0.65s > =0.35s 所以 =0.0458 KN KN （2）顶部附加地震作用 因为=0.65s >=0.495s,所以应考虑附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数。顶部附加水平地震作用按下式计算：

8、KN（3）各楼层质点的水平地震作用标准值按下式计算： （4）各楼层水平地震剪力按下式计算： 计算结果如下表所示 各层横向水平地震作用标准值及楼层地震剪力楼层/ m/ m/ KN/ / KN/ KN 6 3.6 23.5 9990 234765 0.243 825.7 825.7 5 3.6 19.9 11458 228014 0.236 510.1 1335.8 4 3.6 16.3 11458 186765 0.193 417.2 1753.0 3 3.6 12.7 11458 145516 0.150 324.2 2077.2 2 3.6 9.1 11458 104267 0.107 23

9、1.3 2308.5 1 5.5 5.5 12415 68283 0.071 153.5 2462.0各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如下图所示： 825.7KN 825.7KN 510.1KN 1335.8KN 417.2KN 1753.0KN 324.2KN 2077.2KN 231.3KN 2308.5KN 153.5KN 2462.0KN 各质点水平地震作用及楼层地震剪力5.多遇地震作用下的弹性位移验算 在多遇地震作用时，水平地震作用下框架结构的侧移按弹性方法计算，各层间弹性位移角均应满足位移角限值的要求，计算结果见下表。 位 移 验 算楼层/KN/ /mm/m 682

10、5.7 794540 1.04 3.6 1/3462 51335.8 794540 1.68 3.6 1/2143 41753.0 794540 2.21 3.6 1/1629 32077.2 794540 2.61 3.6 1/1379 22308.5 794540 2.91 3.6 1/1237 12642.0 653520 4.04 5.5 1/13612、 纵向水平地震作用下框架结构侧移验算1. 纵向框架梁的线刚度 在框架结构中，现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效线刚度，减小框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取（为梁的截面惯性矩）；对中框

11、架梁取，计算结果如下表所示： 纵向框 架梁截面尺寸（b/mm× h/mm）跨度l/m矩形截面惯性矩/ ×混凝土强度等级 / 边框架梁 中框架梁/× /×/×/× KL1300×600 7.8 5.4C3030× 8.1 3.12 10.8 4.15 KL2300×600 7.2 5.4C3030× 8.1 3.38 10.8 4.502.柱的侧移刚度（D值法） 柱线刚度计算结果如下表：柱号混凝土强度等级 截面尺寸（a/mm× b/mm） 柱高h/m/截面惯性矩/ ×线刚度 /

12、×C30700×700 5.530× 20.008 10.913C30550×550 3.630× 7.625 6.354纵向向框架柱侧移刚度（D值）计算如下表所示：楼层 柱类型 根数一层边框架边柱 0.286 0.344 1.489 4边框架中柱 A轴 0.286 0.344 1.489 2 B轴 0.572 0.417 1.805 2 0.596 0.422 1.827 2 E轴 0.572 0.417 1.805 4 0.596 0.422 1.827 2中框架边柱 0.380 0.370 1.602 4中框架中柱 B轴 0.286 0.

13、344 1.489 2C、D轴 0.761 0.457 1.978 8 0.793 0.463 2.00 4 602820KN/m其他层边框架边柱 0.491 0.197 1.160 4边框架中柱 A轴 0.491 0.197 1.160 2 B轴 0.982 0.329 1.936 2 1.023 0.338 1.989 2 E轴 0.982 0.329 1.936 4 1.023 0.338 1.989 2中框架边柱 0.653 0.246 1.447 4中框架中柱 B轴 0.491 0.197 1.159 2C、D轴 1.306 0.395 2.324 8 1.361 0.405 2.3

14、83 4 627620KN/m3.纵向框架自振周期结构自振周期按顶点位移法计算，将各楼层面处的重力荷载代表值作为水平荷载作用在各楼层标高处，按弹性方法求得结构顶点的假想侧移，并考虑填充墙对框架的影响取折减系数=0.7，计算结果如下表 结构顶点假想侧移楼层 G/KN /KN 6 9990 9990 627620 15.9 352.1 5 11458 21448 627620 34.2 236.2 4 11458 32906 627620 52.4 302.0 3 11458 44364 627620 55.8 249.6 2 11458 55822 627620 88.9 193.8 1 124

15、15 63237 602820 104.9 104.94.横向水平地震作用及楼层地震剪力计算 本结构重量和刚度沿高度方向分布比较均匀，高度不超过40m，变形以剪切变形为主，故水平地震作用采用底部剪力法计算。 底部剪力法是先计算出作用于结构的总水平地震作用，也就是作用于结构底部的剪力，然后将此总水平地震作用按照一定的规则再分配给各个质点。 本设计为洛南县公安局办公楼位于洛南县内，根据设计条件，设防烈度为7，二类场地，设计地震分组为第一组，查表得，=0.35s，=0.08。 （1）结构总水平地震作用标准值 因为 =0.71s > =0.35s 所以 =0.0423 KN KN（2）顶部附加地

16、震作用 因为=0.71s >=0.495s,所以应考虑附加水平地震作用。顶部附 加地震作用系数。顶部附加水平地震作用按下式计算： KN（3）各楼层质点的水平地震作用标准值按下式计算： （4）各楼层水平地震剪力按下式计算： 计算结果如下表所示 各层纵向水平地震作用标准值及楼层地震剪力楼层/ m/ m/ KN/ / KN/ KN 6 3.6 23.5 9990 234765 0.243 762.1 762.1 5 3.6 19.9 11458 228014 0.236 462.9 1225.0 4 3.6 16.3 11458 186765 0.193 378.6 1603.6 3 3.6

17、12.7 11458 145516 0.150 294.2 1897.8 2 3.6 9.1 11458 104267 0.107 209.9 2107.7 1 5.5 5.5 12415 68283 0.071 139.3 2247.0各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如下图所示： 762.1KN 762.1KN 462.9KN 1225.0KN 378.6KN 1603.6KN 294.2KN 1897.8KN 209.9KN 2107.7KN 139.3KN 2247.0KN5.多遇地震作用下的弹性位移验算 在多遇地震作用时，水平地震作用下框架结构的侧移按弹性方法计算，各层

18、间弹性位移角均应满足位移角限值的要求，计算结果见下表。楼层/KN/ /mm/m 6762.1 627620 1.21 3.6 1/2975 51225.0 627620 1.95 3.6 1/1846 41603.6 627620 2.56 3.6 1/1406 31897.8 627620 3.02 3.6 1/1192 22107.7 627620 3.34 3.6 1/1078 12247.0 602820 3.73 5.5 1/14753、 横向风荷载作用下框架结构侧移验算1.风荷载标准值根据设计条件，基本风压，根据荷载规范，迎风面和背风面。 ，取根据各楼层标高处的高度，查表得，则风荷载标准值为 以框架KJ3为例，说明风荷载标准值的计算方法，框架KJ3的计算单元宽度为7.8m，按下式可得沿房屋高度的分布荷载标准值为 为便于框架内力分析，将风荷载转化为节点集中荷载。节点集中荷载按下式近似计算： 沿房屋高度分布风荷载标准值层次/623.5 1.31 2.86 1.7916.69519.9 1.25 2.731.7115.93416.3 1.16 2.531.5814.78312.7 1.07 2.341.4613.6429.1 1.00 2.181.4012.7415.5