风荷载作用下的内力和位移计算

1、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，室内外高差为基本风压，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，即1、因结构高度H=20.25m<30m,高宽比÷=1.111.5,故可取；2、为风荷载体型系数，本设计按建筑结构荷载规范（GB50009-2012）中规定，迎风面取，背风面取，合计。3、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。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

2、=6.6m。各层楼面处集中风荷载标准值计算如表：表层号离地面高度Z（m）W0(KN/m2)h下(m)h上(m)10.43.928.550.43.93.98.70312.450.43.93.98.70416.3550.43.93.98.70520.2540.43.91.06.22根据表，画出6轴框架在风荷载作用下的计算简图，如图7.2所示：图7.2框架在风荷载作用下的计算简图 位移计算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，框架梁的线刚度计算：跨度为m的梁（b×h=250mm×600mm）：跨度为3.3m的梁 (b×

3、h=200mm×400mm）：7.2.1.1 框架柱的线刚度 1、底层柱： A、D轴柱： B、C轴柱： 2、上层柱： A、D轴柱：B、C轴柱：7.2.1.2 侧移刚度D计算框架柱刚度修正系数计算公式见表7.3表 各层柱侧向刚度计算层次柱别屋面层A946744180B12623C12623D9467四A946744180B12623C12623D9467三A946744180B12623C12623D9467二A946744180B12623C12623D9467首层A705630354B8121C8121D7056风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算，即有：式中-第j层的总剪力标准

4、；-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。顶点侧移是所有各层层间侧移之和，即有：第j层侧移：顶点侧移：框架在风荷载作用下侧移的计算过程详见表7.5： 表7.5楼面54418012293.9315414.924418033773.986634418053463.9137124418073163.91876130354137912652侧移验算：由高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）表可知，对于框架结构，楼层间最大位移与层高之比的限值为。本框架的层间最大位移与层高之比在底层，其值为2652，框架侧移满足要求。 内力计算框架在风

5、荷载作用下的内力计算采用D值法。计算过程如下：反弯点高度计算反弯点高度比按下式计算，即式中-标准反弯点高度；-因上、下层梁刚度比变化的修正值；-因上层层高变化的修正值；-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轴中框架柱五层=5= 1 =0= 1 =0555= 1 =0= 1 =0四层=0= 1 =0= 1 =0= 1 =0005= 1 =0= 1 =0= 1 =0三层=5= 1 =0= 1 =0= 1 =0555= 1 =0= 1 =0= 1 =0二层= 1 =0= 1 =0= 1.33=05= 1 =0= 1 =0= 1.33=0一层=1.

6、17= 1 =0= 0.75=0= 1 =0= 0.75=07.3.2 弯矩及剪力计算风荷载作用下的柱端剪力按下式计算，即：式中-第j层第i柱的层间剪力；-第j层的总剪力标准值；-第j层所有柱的抗侧刚度之和；-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柱楼层（KN）(KN/m)（KN/m）（KN）y(m)A轴边柱594674418041.3351.3741946744180401.563946744180451.76294674418041.951705630354323.38B轴中柱5126234418061.44

7、41126234418061.763126234418061.832126234418061.951812130354683.38C轴中柱5126234418061.4441126234418061.763126234418061.832126234418061.951812130354683.38D轴边柱594674418041.3351.3741946744180401.563946744180451.76294674418041.951705630354323.38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

8、弯矩，进而由梁的平衡条件求出梁端剪力。风荷载作用下的梁端弯矩按下式计算，即中柱：边柱：式中：、-表示第j层第i节点左端梁的弯矩和第j层第i节点右端梁的弯矩；、-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；-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。梁端弯矩、计算表7.8楼层柱端弯矩柱端弯矩之和MAB（）柱端弯矩柱端弯矩之和MDC（）5/41.821.823111121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（）KB右（kN/m）MBA（）MBC（）53.5x1041.9x1042.831.5443.5x10

9、41.9x10433.5x1041.9x10423.5x1041.9x104113.5x1041.9x10424.91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。图7.10框架在风荷载作用下的弯矩图（单位：KN.m）表7.11楼层MAB（kN/m）MBA（kN/m）VAB=VBA(kN)MBC（kN/m）MCB（kN/m）VBC=VCB(kN)53.372.83-0.851.541.54-0.9349.287.60-4.124.12-2.50315.8113.93-7.567.56-4.58222.3819.59-10.6410.64-6.45124.91 -13.5313.53-8.20依据表7.11，画出框架在风荷载作用下的剪力图，如图7.12所示。图7.12框架在风荷载作用下的剪力图（单位：kN）7.3.3 轴力计算由梁柱节点的平衡条件计算风荷载作用下的柱轴力，计算中要注意剪力的实际方向，计算过程详见表3风荷载作用下轴力计算（单位：KN）见下表：表3楼层VAB=VBANA