第七章--风荷载作用下的内力和位移计算

1、1、2、定,迎风面取0.8,背风面取0.5，合计s=1-3。第7章 风荷载作用下的内力和位移计算由设计任务资料知，该建筑为五层钢筋混凝土框架结构体系，室内外高差为0.45m基本风压0 0.4KN /m2，地面粗糙度为C类，结构总高度19.8+0.45=20.25m（基础顶面至室内地面1m）。 计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下式计算,wkz szwo因结构高度 H=20.25mv30m,高宽比 20.25- 18.2=1.11< 1.5,故可取 z 1.0 ;s为风荷载体型系数，本设计按建筑结构荷载规范（GB50009-2012）中规-0.70-0.700.7

2、O（a正多边形（包括知形）平时-0.7 05O3、z为风压高度变化系数，本设计的地面粗糙度类别为C类，按下表选取风压高度变化系数。8,2, t 风压wj®变化系»佝(mJ1ABC,D5LC&h 000; 6 50. &1IDE S&L tX>0. 650.51ISk 121+ IJ0,50.5111. 52K 230. 740. 51,301.67L 39o.ea0.511401. 79b 521. 00a. 60SOk B91. G21. 100.6960bGTL 7L1.2Q10, 771 "3,05K 791.2SCK制ao12

3、. 121k R?I. 36CL 9190 11Z” 1 甘k 931. 430” 9tiJOO J1辽四2* OQh 501. 04K地面成地面松枪度类别7.1 横向框架在风荷载作用下的计算简图6轴线框架的负荷宽度 B= (6.6+6.6) /2=6.6m。 各层楼面处集中风荷载标准值计算如表7.1:表7.1层 号离地 面咼 度Z(m)zzsW0(KN/m2)h下(m)h上(m)Fiz s zW0B(h下 +h上 )/2( kN)14.650.651.01.30.44.653.99.5428.550.651.01.30.43.93.98.70312.450.651.01.30.43.93.9

4、8.70416.350.651.01.30.43.93.98.70520.250.741.01.30.43.91.06.22根据表7.1,画出6轴框架在风荷载作用下的计算简图，如图7.2所示:20,2501245016.5503爾4.650-0,4507300'：A&0jora图7.2框架在风荷载作用下的计算简图7.2位移计算7.2.1框架梁柱线刚度计算考虑现浇楼板对梁刚度的加强作用，故对 6轴线框架（中框架梁）的惯性矩乘 以2.0，框架梁的线刚度计算：跨度为 7.3m 的梁(bx h=250mmX 600mm):21230.250 0.6129 10 3(m4)ibEclbL

5、2.873109 107.33.5 104 KN /m跨度为3.3m的梁(b x h=200mmX 400mm):2<302竺 2.1 10-3(m4)12ibEclbL2.873102.13 101.9 104KN/m3.37.2.1.1框架柱的线刚度1、底层柱：A、D轴柱:Ic500 5003125.21 10 3(m4)icEcIch3.073105.21 105.23.0104KN/mB、C轴柱:Ic5001250035.21 10 3(m4)icEcIc3.073105.21 105.23.0104KN/m2、上层柱：A、D轴柱:Ic50050035.21 10 3(m4)ic

6、EcIc3.0h73105.21 103.94.0104 KN/m12B、C轴柱：lc3500 5005.21 10 3(m4)12icEclc3.0 1075.21 104.0 1 04KN/m3.9表7.37.2.1.2 侧移刚度D计算框架柱刚度修正系数。计算公式见表7.3:K cf NKCt =2+£表7.4各层柱侧向刚度计算层次柱别KcDj kN/mDjj KN /m屋面层A0.8750.30946744180B1.350.4012623C1.350.4012623D0.8750.309467四A0.8750.30946744180B1.350.4012623C1.350.4

7、012623D0.8750.309467三A0.8750.30946744180B1.350.4012623C1.350.4012623D0.8750.309467二二二A0.8750.30946744180B1.350.4012623C1.350.4012623D0.8750.309467首层A1.170.53705630354B1.800.618121C1.800.618121D1.170.537056VjUj风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算，即有:DijDij第j层所有柱的抗侧刚度之和;第j层的层间侧移。各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。 层间侧移之和，即有：Uj顶

8、点侧移是所有各层UijUjunUj式中Vj-第j层的总剪力标准;楼面Fj(KN)Vj(KN)Djj (KN /m)Uj(m)h(m)uj / h56.226.22441800.00012293.90.000031548.7014.92441800.00033773.90.000086638.7023.62441800.00053463.90.000137128.7032.32441800.00073163.90.000187619.5441.86303540.00137914.650.0002652表7.5j 1j 1顶点侧移：第j层侧移：框架在风荷载作用下侧移的计算过程详见表7.5：5uUj

9、 0.00311j 1侧移验算：由高层建筑混凝土结构技术规程 （JGJ32010）表3.73可知，对于框 架结构，楼层间最大位移与层高之比的限值为 1/550=0.0018。本框架的层间最大位 移与层高之比在底层，其值为 0.0002652V0.0018,框架侧移满足要求。表左工3楼JS层间*大位移与展高之比的限值结构体系Mh限ffi推架1/550権架呦力墙，権架核心筒，板柱彌力墙筒中W.前力墻I/IOCO除框勰结外的转换层1/10007.3内力计算框架在风荷载作用下的内力计算采用 D值法。计算过程如下:7.3.1反弯点高度计算反弯点高度比按下式计算，即y y。 yi 出 y3式中y0 -标准

10、反弯点高度;y1-因上、下层梁刚度比变化的修正值;y2 -因上层层高变化的修正值;y3 -因下层层高变化的修正值。反弯点高度比的计算列于表7.6。表7.6楼层A、D轴边框架柱B、C轴中框架柱K =0.875y。=0.35K =1.35y0=0.371 = 1目1 =01= 1y1=0五层3= 1y =03= 1y =0y=0.35+0+0=0.35y=0.37+0+0=0.37K=0.875y。=0.40K =1.35yo =0.451 = 1屮=01= 1y1=0四层2= 1y2=02= 1y2 =03= 1y3 =03= 1y3 =0y=0.40+0+0+0=0.40y=0.45+0+0+

11、0=0.45K=0.875yo =0.45K =1.35y =0.47三层1 = 1y =01= 1y1=02= 1y2=02= 1y2 =03= 1y =03= 1y =0y=0.45+0+0+0=0.45y=0.47+0+0+0=0.47K =0.8751 = 1y =0.50屮=0K =1.351= 1y =0.50y1=0二层2= 1y2=02= 1y2 =03= 1.333y =03= 1.333y =0y=0.50+0+0+0=0.50y=0.50+0+0+0=0.50K=1.17y。=0.65K =1.80y。=0.65一层1 = 1屮=01= 1y1=02= 0.75y2 =0

12、2= 0.75y2 =0y=0.65+0+0=0.65y=0.65+0+0=0.657.3.2弯矩及剪力计算Me下Vij yhVij 风荷载作用下的柱端剪力按下式计算，即：jVjDij j式中Vij -第j层第i柱的层间剪力;Vj -第j层的总剪力标准值;Dij -第j层所有柱的抗侧刚度之和;Dij -第j层第i柱的抗侧刚度。风荷载作用下的柱端弯矩按下式计算，即Mc上Vij(1 y)h风荷载作用下的柱端剪力和柱端弯矩计算列于下表7.7。表7.7柱楼VjDijDijDijVijyyhMc上M c下层（KN）(KN/m)（KN/m）Dij（KN）(m)(KN m)(KN m)A轴 边 柱56.22

13、9467441800.2141.330.351.373.371.82414.929467441800.2143.190.401.567.464.98323.629467441800.2145.050.451.7610.838.89232.329467441800.2146.920.501.9513.4913.49141.867056303540.2329.710.653.3817.6732.82B轴 中 柱56.2212623441800.2861.780.371.444.372.56414.9212623441800.2864.270.451.769.167.52323.6212623441

14、800.2866.760.471.8313.9712.21232.3212623441800.2869.240.501.9518.0218.02141.868121303540.26811.220.653.3820.4237.92C轴 中 柱56.2212623441800.2861.780.371.444.372.56414.9212623441800.2864.270.451.769.167.52323.6212623441800.2866.760.471.8313.9712.21232.3212623441800.2869.240.501.9518.0218.02141.86812130

15、3540.26811.220.653.3820.4237.92D56.229467441800.2141.330.351.373.371.82轴414.929467441800.2143.190.401.567.464.98边323.629467441800.2145.050.451.7610.838.89柱232.329467441800.2146.920.501.9513.4913.49141.867056303540.2329.710.653.3817.6732.82风荷载作用下的梁端弯矩按下式计算，即K左/'右（Mc下ji Mc上j）K b K b中柱:Mb 左ijK右&

16、;左七（Mc下 ji Mc上 j）K b K b边柱:式中：M b 总 ij（M C下j 1M C上j）梁端弯矩及剪力计算由节点平衡条件，梁端弯矩之和等于柱端弯矩之和，将节点左右梁端弯矩之和 按左右梁的线刚度比例分配，可求出各梁端弯矩，进而由梁的平衡条件求出梁端剪 力。j层第i节点右端梁的弯矩;Mb左ij、Mb右ij-表示第j层第i节点左端梁的弯矩和第Mc下j 1、MKb、Kb -表示第j层第i节点左端梁的线刚度和第j层第i节点右端梁的线刚度;岀-表示第j层第i节点上层柱的下部弯矩和第j层第i节点下层柱的上部弯矩。7.321风荷载作用下的梁端弯矩计算列于表7.8和7.9表7.8梁端弯矩M AB

17、、M DC计算楼层柱端弯 矩柱端弯矩之 和Mab（kN.m）柱端弯矩柱端弯矩之 和M DC（kN.m）5/3.373.37/3.373.373.373.3741.829.289.281.829.289.287.467.4634.9815.8115.814.9815.8115.8110.8310.8328.8922.3822.388.8922.3822.3813.4913.49113.4931.1631.1613.4931.1631.1617.6717.67梁端弯矩 Mba=Mcd、Mbc=Mcb计算:表7.9楼层柱端弯 矩柱端弯矩之和Kb左（kN.m）Kb 右（ kN/m）M ba（ kN.m

18、）M bc（kN.m）54.373.5X1041.9X1042.831.544.3742.5611.723.5X1041.9X1047.604.129.1637.5221.493.5X1041.9X10413.937.5613.97212.2130.233.5X1041.9x10419.5910.6418.02118.0238.443.5X1041.9X10424.9113.5320.42依据表7.8表7.9，画出框架在风荷载作用下的弯矩图，如图7.10所示。框架在风荷载作用下的弯矩图（单位:图 7.10KN.m )7.322风荷载作用下的梁端剪力计算见详表7.11表 7.11楼层MabMbaVab=VbaMbcMcbVbc=Vcb（kN/m）（kN/m）(kN)（kN/m）（kN/m）(kN)53.372.83-0.851.541.54-0.9349.287.60-2.314.124.12-2.50315.8113.93-4.077.567.56-4.58222.3819.59-5.7510.6410.64-6.45131.1624.91-7.6813.5313.53-8.20依据表7.11，画出框架在风荷载作用下的剪力图，如图7