8、2.5水平地震作用计算

1、2.5水平地震作用计算该建筑物的高度为16mv40m,以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。重力荷载代表值的计算屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5X雪荷载标准值楼面处重力荷载代表值二结构和构配件自重标准值+0.5X楼面活荷载标准值其中结构和构配件自重取楼面上、下各半层层高范围内(屋面处取顶层的一半)的结构及构配件自重。屋面处的重力荷载标准值的计算屋面板结构层及构造层自重标准值G丄卄=6.69X(82.5X15.9)=9051.08kN屋面板G梁=25X0.25X(0.50.12)X(6.9X20X2)+(0.350.12)X(2.1X

2、梁20)+(0.450.12)X(4.5X17X4+3.0X2X4)=1396.5kNG=0.45X0.45X20X4X(3.9/20.12)X25=741.15kN柱G=1X17.16X(6.90.45)X26+1X5.59X(4.50.45)X34+(3.00.45)墙22X4+1X11.29X(4.5-0.45)X34+(3.0-0.45)X4=2687.14kNG顶层=G屋面板+G梁+G柱+G墙=9051.08+1396.5+741.15+2687.14=13875.87kN二、三层楼面处重力荷载标准值计算G抉十=4.33X82.5X6.9X2+3.82X82.5X2.1=5591.5

3、2kN楼面板G梁=1396.5kNG=80X25X0.45X0.45X(3.9-0.12)=1530.9kN柱G徳=2687.14X2+5.59X(2.10.45)X2=5372.73kN墙GG+G+G+Gj_土标准层楼面板梁柱墙=5591.52+1396.5+1530.9+5372.73=13891.65kNi=13）底层楼面处重力荷载标准值计算G挟需=5591.52kN楼板G”=1396.5kN梁1.95+5.25/20.12G=13509X=159213kN柱3.90.12=6331.44kNG墙=537213X1.95+5.25/20.123.90.12G底层=G楼面板+G梁+G柱+G

4、墙=5591.52+1396.5+1592.13+6331.44=14911.59kN4）屋面活荷载标准值计算Q=qXs=0.5X（82.5X15.9）=655.88kN屋面屋面5）楼面活荷载标准值计算Q=qXs+qXs+qXs=4.0X（6.9X3）X4+2.5X（2.1楼面卫生间卫生间走廊走廊课室课室X82.5）+2.0X（2X6.9X76.5）=2875.73kN6）总重力荷载代表值的计算屋面处：G=屋面处结构和构件自重+0.5X活荷载标准值EW=13875.87+0.5X655.88=14203.81kN（设计值为17569.27kN）2、3层楼面处：G=楼面处结构和构件自重+0.5X

5、活荷载标准值Ei=13891.65+0.5X2875.73=15329.51kN（设计值为20696.00kN）底层楼面处：G=楼面处结构和构件自重+0.5X活荷载标准值E1=14911.59+0.5X2875.73=16349.45kN（设计值为21919.93kN）结构基本自振周期计算结构基本自振周期横向水平地震作用的自振周期的计算近似采用假想顶点侧移法计算。T二1.7屮u1TTu为结构顶点的假想侧移，即把集中在各层楼面处的重量G视为作用于各层楼Ti面的假想水平荷载，按弹性方法计算结构的顶点侧移。顶点假想侧移计算如表2.5-1所示。表2.5-1顶点假想侧移计算层号层楼面处的重量G(kN)各

6、层剪力工G(kN)i层间刚度ZD(kN/m)层间侧移u(m)侧移u(m)i4i14203.8114203.81450700i0.031510.40206315329.5129533.324507000.065530.37055215329.5144862.834507000.099540.30502116349.4561212.282979000.205480.20548结构基本自震周期考虑非结构墙影响系数屮=0.6,则结构的基本自振周期为:TT二1.7屮=1.7X0.6X幕0.402=0.646s1Tt多遇水平地震作用计算由于该工程所在地区抗震设防烈度为7度，场地类别为II类，设计地震分组为

7、第一组，查表知a=0.08,T=0.35smaxg由于TT1.4T=1.4X0.35=0.49，所以需要考虑顶部附加水平地震作1g用的影响。由建筑抗震设计规范表5.2.1可知5=0.08T+0.07=0.08Xn10.646+0.07=0.122结构顶部附加水平力：AF=5F=0.122X2398.60=292.63(kN)nnEK各质点水平地震作用标准值计算如表2.5-2所示，其中F=i计算后得到地震荷载作用下结构计算简图如图2.5-1所示。GHiiGHiiF(1-5EK表2.5-2各质点横向水平地震作用标准值计算层次G.(N)1H.(m)1G.H.11工G.H.1.F.(kN)V.(kN)

8、D(N/m)Au.(m)14层1420381017.02.41E+086.67E+08760.26998.894507000.002223层1532951013.12E+086.67E+08631.721630.614507000.003622层153295109.21.4E+086.67E+08442.932073.554507000.004601层163494505.30.86E+086.67E+08271.052344.602979000.00787楼层最大位移与楼层层高之比：Au0.0078711i=h5.25667550满足位移要求。S2.5-1R=i刚重比和剪重比验算为了保证结构的

9、稳定和安全，进行结构刚重比和剪重比验算，见下表2.5-3表2.5-3结构刚重比和剪重比验算楼层hi(m)Di(kN/m)Dhii(kN)VEKi(kN)EG（重力荷j载代表值，kN）EG（重力荷j载设计值，kN）刚重比剪重比43.92843001108770711.7310132.5512533.3688.470.07033.928430011087701139.9521209.4827488.0540.340.05423.928430011087701440.6832286.4142442.7426.120.04514.31909008208701627.1944210.7558429.86

10、14.050.037由上表可见，各层的刚重比均大于20，不必考虑重力二阶效应；各层的剪重比均大于0.016，满足剪重比要求。2.5.5框架地震内力计算框架柱剪力和柱端弯矩计算采用D值法，其中，反弯点相对高度计算过程和计算结果见下表2.5-4：表2.5-4反弯点相对高度A、D轴框架处反弯点位置层号h/miyy13yyh(m)43.900.880.350.000.000.000.351.3733.900.880.450.000.000.000.451.7623.900.880.500.000.000.000.501.9515.251.150.640.000.000.000.643.36B、C轴框架

11、处反弯点位置层号h/miyy13yyh(m)43.901.880.440.000.000.000.441.7233.901.880.450.000.000.000.451.7623.901.880.500.000.000.000.501.9515.252.450.550.000.000.000.552.89图2.5-2柱端弯矩计算图图2.5-3梁端弯矩计算图2.5-4梁端剪力计算梁端弯矩：根据结点平衡求出对于边柱如图2.5-3M=M+Mii上i下对于中柱如图：2.5-3按两端线刚度分配M=(M+M)左.i左i上2下i+7左.右M=(M+M)乙右i右i上i下i+i左右水平荷载引起的梁端剪力、柱轴

12、力如图2.5-4所示：梁端剪力：M+MV=i左i右柱轴力：边柱N仝VR1R二i中柱N仝(V-V)R1R21/1轴框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩计算过程见下表2.5-5表2.5-6：表2.5-5A、D柱剪力和柱端弯矩计算层号/(kN)LDD.imD./LDimV.imyyhM上c上M下c下4998.89450700.006300.000.01413.960.351.3735.4019.0631630.61450700.006300.000.01422.790.451.7648.8940.0022073.55450700.006300.000.01428.980.501.9556.5256.5212

13、344.60297900.004600.000.01536.200.643.3668.43121.65B、C柱剪力和柱端弯矩计算层号Vi(kN)LDD.imD./LDimV.imyyhM上c上M下c下4998.89450700.0010000.000.02222.160.441.7248.4038.0331630.61450700.0010000.000.02236.180.451.7677.6163.5022073.55450700.0010000.000.02246.010.501.9589.7189.7112344.60297900.005800.000.01945.650.552.89107.84131.81表2.5-6梁端弯矩剪力M/MABDCM/MBACDM/MBCCBV/VABCDVBC35.4022.7225.68&4224.4667.9554.2861.3617.7158.4496.5271.9181.2924.4177.42124.9592.73104.8331.5599.84横向水平地震作用下1/1轴的弯矩、剪力和轴力图如图2.5-2图2.5-4所示。2810