毕业设计框架水平荷载作用下内力计算

2023/5/221毕业设计

手算第一讲水平荷载作用下框架内力计算我国有关规范中规定：

《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95中规定10层及10层以上的居住建筑和建筑高度超过24m的公共建筑为高层建筑。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JBJ3-2010）中规定:10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构。§1基本规定（需要了解的知识）房屋最大适用高度表5.1例题：a.某框架结构，乙类，Ⅲ类场地土，7度(0.15g)设防，23.5m，试确定地震作用计算、抗震措施的抗震等级。(例扬州某中学教室)b.某框架结构，丙类，Ⅲ类场地土，7度(0.15g)设防，23.5m，试确定地震作用计算、抗震措施的抗震等级。(例扬州某大学教室)c.某框架结构，丙类，Ⅱ类场地土，7度(0.15g)设防，23.5m，试确定地震作用计算、抗震措施的抗震等级。(毕业设计)表5.3T→α→F

结构基本周期→水平地震影响系数→地震水平作用力§2水平地震作用的计算方法--底部剪力法底部剪力法（适用条件）

高度不超过40m的框架（包括填充墙框架），其变形以剪切变形为主，当质量和刚度沿高度分布比较均匀时，可采用底部剪力法计算地震作用。(3－107)（5.4）1.结构的自振周期

结构的基本周期可顶点位移法计算2.重力荷载代表值重力荷载代表值=永久荷载+可变荷载的组合值结构和构件永久荷载标准值；

结构和构件第i个

可变荷载标准值；第i可变荷载的组合值

系数；可变荷载组合系数，根据地震时的遇合概率取值，见表。(3.196)3.侧移刚度反弯点法假定柱上下两端均不发生角位移，柱的侧移刚度为d:实际上，上面各节点均有转角，侧移刚度有所降低，考虑到上下梁线刚度及柱端约束条件的影响，修正后的柱侧移刚度D值计算公式为：αC称为柱的侧移刚度修正系数，小于1。它反映了节点转动降低了柱的侧向刚度，而节点转动的大小则取决于梁对节点转动的约束程度。

梁线刚度越大，对节点的约束能力越强，节点转动越小，柱的侧向刚度越大。2023/5/2213设计用反应谱曲线分为四段：（1）0<T<0.1s，上升直线段：

=[0.45+(1024.5)T]max

（2）0.1sTTg，水平直线段：

=2max

4.地震影响系数

（3）Tg饥<T落<5元Tg，四下降石曲线昂段：（4）5T钢g<针T<赛6.屡0s，下赛降直炊线段才：反应弹谱曲各线参句数的钩说明（1）特棕征周匪期Tg特征虾周期Tg与建欢筑场狼地有筛关，妄按建县筑场认地类粱别和版特征朝周期席分区喘查下吹表。设计地震分组场地类别ⅠⅡⅢⅣ第一组0.250.350.450.65第二组0.300.400.550.75第三组0.350.450.650.90特征姿周期溪值Tg(s昆)（2)衰减印指数(3联)调整乓系数1注意瞎：0时，途取0(4零)调整纪系数2注意淋：0.校05时，蛙取0.孤05（5）水达平地植震影诉响系都数的膨最大焰值溜为对于精阻尼些比职＝0.忧05，肃取表乘中数锻值水平辜地震呼影响声系数忧最大阀值注：护括号竟中数北值分往别用逃于设其计基银本地系震加演速度案为0.脱15净g和0.黎30锐g的地章区。5.结构庄底部膊剪力底部材剪力式中1──相应鹿于结巡寿构基证本周础期的灭水平剥地震捎影响润系数风；Geq──结构打等效而总重壳力荷榜载(未3.摩10芬7瞧)Geq——结构负等效教总重旬力荷树载;Gi——集中体于质惧点i的重连力荷叶载代础表值并；c——等效卷系数巩。根组据统罢计结黑果分飞析，蓄其大黄小与浑结构聋的基湿本周州期及健场地逝条件歪有关帽。因此岁，多已质点娘体系钉的等递效总嗽重力揉荷载教即为超：由于害为标准策值，所肾以捏也为标准凝值。(痛3.魔10延8薯)6.质点忽的地己震作忍用公式斑的适询用条运件上述仓公式单的建除立基遣于使钻用了吐结构读的基炼本周育期和科相应粒的基黎本振提型，舰对于塌基本朋周期峡较低所的结娇构，伏计算通结果仿误差田较小辰。因伯此公浩式适警用于埋基本椅周期T1≤1政.4Tg的结躺构。对于于周期六较长锯（T1>1.孕4Tg）时春，需次考虑畅高振足型影颤响的获结构恶，按尽上述婆公式赠计算油的结舞果，枯结构顶部的选地震固剪力偏小，还豆需进薄行调逝整。7.顶部棉附加芒地震翅作用ΔFn调整抽方法永：将采结构路总地钩震作铜用的一部耀分(ΔFn)作为洋集中李力作断用于畅结构布的顶举部，脾再将胳其余部耗分(Fek-ΔFn)按倒闸三角话形分昆配给犹各质舱点。顶部附加的集中水平地震作用可表示为δn——顶部附加地震作用系数；ΔFn——顶部附加水平地震作用。δn的确定:对于多层钢筋混凝土和钢结构，根据场地的特征周期Tg及结构的基本周期T1由表3.5确定。7.顶部秤附加匠地震任作用ΔFn表3.解5顶部队附加焦地震呀作用懒系数δn调整会后的懒水平饮地震毅作用烟计算挣公式(关3.荐11昆0芹)8.鞭梢拍效应1.建筑般物突花出屋楼面的职小建云筑：驶由于脏刚度统和质陵量突悦然变厕小，铜地震伟反应君特别受强烈泻，这嫁一现窜象即臣所谓学的“装鞭端待效应教”。《抗震滥规范》规定差：计盯算小穴建筑鞭地震流作用毯效应罩时，的宜乘冒以增屋大系杨数3，此增弊大部鸦分不猎应往锄下传乐递。2.附加亩集中旗水平月地震疯作用Fn：当建擦筑物洁有突伐出屋而面的曾小建社筑时坊，应团将其亡置于主体建筑绩的顶英层，危突出碗屋面但小建奖筑的选地震镰作用老按Fi计算远公式贫计算域。FnFnFi+1FiF1GnGi+1GiG1HiH地震作用3Fn+1Gn+1§3框架遵在水舞平荷蚂载作蕉用的跳内力裂分析主要屡介绍2种计混算方欠法反弯颂点法D值法俘（又颗称为钟改进驾的反舌弯点挎法）并介援绍框蜓架结金构位亲移计里算方婶法20霜23匹/5视/1忍826水平锅荷载弦主要汇是风糊荷载度及水读平地每震作出用。在水练平荷狭载作务用下彻框架千结构途的内化力和赠侧移堵可用旦结构五力学盛方法渠计算志，常暗用的枝近似例算法演有迭非代法早、反菠弯点福法、D值法妇和门美架法晨等。3.偷1反弯恶点法适用剑于结构炸比较罪均匀犁，层厕数不靠多的假框架。一、攻反弯厚点法赏的基捎本假岔定（1）确惭定各或柱间处的剪损力分淘配时胆，认箭为梁俊的线残刚度贸与柱催的线刑刚度枣之比滔无限宰大，丈各柱睁上下部两端筛均不兆发生珍角位雕移；即各柱自上下揪两端奖的转叉角为心零；（2）确呼定各丢柱的钢反弯躬点位铁置时秩，认斜为除底渠层柱抢以外的其跪余各陈层柱虽，受峰力后上下前两端删的转舒角相波同；（3）不考虑缸梁的激轴线慕变形扰，同一核层各悬节点修的水统平位炉移相叼等。当梁狠的线猾刚度天比柱笔的线厦刚度太大很找多时挠（例询如ib/ic>3），城梁柱毛节点施的转片角很询小。妈否则克，该友方法丑误差帖较大疑。20功23姓/5这/1旬827水平忆荷载堵下的核框架零弯矩蚕图和双变形二、照反弯紧点法洁计算巩过程1、确养定柱孕的侧食移刚誓度20仔23宇/5炼/1鹿829式中处：ic--柱的舰线刚臣度h--层高注意：1、侧龄移刚主度的削物理乒意义恋；2、此莲时假竹定柱狮上下雁两端古均不制发生杠转角侧移窝刚度d表示柱产宿生单潮位水誉平侧坊移时匹需要鄙在柱标顶施换加的膀水平匪力。根帮据假投定，弟梁柱写线刚撤度之钳比无于穷大泊，则降各柱罢端转鬼角为旋零，考由结税构力倾学的厅两端蜘无转极角但敞有单姿位水弯平位屑移时晃杆件错的杆呼端剪已力方粮程，识柱的昼侧移浑刚度d可写携成：2、求侮各柱短剪力Vi根据辫假定（3），同床层柱宝柱端少位移圆相等泡，设泄为Δ，根捕据侧妹移刚船度的幼定义吩，有Vi=diΔ由截检面法鲁，各散柱的搜剪力乱之和秀等于纺层间砖剪力VV=V1+V2+Vi+…至..情=∑Vi即：∑diΔ=V则：惨各柱麻剪力创为：20振23仙/5叹/1间8303、柱抗中反督弯点生位置反弯贞点高运度y为反斑弯点胳到柱灿下端恋的距很离。根据柏假定枪（2），盗上部邪各层闲柱上各下两界端转虑角相捏同，孩则反绿弯点炭位于疫中点各处，芹即：y=屈1/汇2对于篮底层鲁柱，镇下端印固定丧转角笼为0，上亿端转草角不本为0，反框弯点于位于性中点岔偏上率，取砖为：y=附2/悬320稳23诱/5折/1驴8314、求锈柱端言弯矩根据椒各柱辟分配植的剪丈力及舌反弯衣点位浆置，适可确雄定柱皇端弯样矩。20厘23泪/5杀/1洽832底层胡柱：上端Mj上=Vj×hj/3下端Mj下=Vj×2槽hj/3这其它戴层柱柔：上下止端Mj上=Mj下=Vj×hj/25、求浪梁端米内力混（弯员矩、振剪力驾、轴离力）梁端血弯矩勇之和剖等于融柱端鸭弯矩性之和阔；节点雹左右凤梁端戚弯矩创大小舅按其仗线刚恰度比殊例分侄配；梁端恢剪力孔可由纽奉梁的头脱离们体平油衡条丸件求搜得；轴力锅可由摩节点阀平衡领条件来求得沿。20域23扶/5珠/1魂833柱端添弯矩零确定村以后抽，根坚据节路点平炭衡条偏件可芝确定屠梁的踏弯矩暖。用反棕弯点渴法求穗图所皮示框洲架的美弯矩向图。图中达括号仇内数扶字为鱼各杆村的相聪对线牲刚度村。三、激例题【解】（1）计算仇柱的热剪力当同膜层各别柱h相等标时，埋各柱惧剪力眨可直心接按堂其线载刚度漂分配酷。第3层：∑P=怎10博kNVAD=1案0*色1.浓5/毅(1昆.5呢+2榨+1删)=导3.元33注kNVBE瓶=10镰*2步/(洒1.金5+侍2+际1)=4专.4抓5k鼓NVCF=捕10仍*麦1/灭(1盼.5舞+2建+1谎)基=2邮.2立2k贫N水平鼻力如李何得帖到？第2层：∑P=民10芒+1总9=溜29寺kNVDG=9橡.6洋7k借NVEH=1说3.肾89虑kNVFI=6返.4祥4k护N第1层：划∑P=嫂10恒+1痕9+昌22镜=5缝1k找NVGJ=1污7k境NVHK=2喜0.垦4k劝NVIL=1脊3.候6k米N(2燃)计算殿柱端评弯矩第3层MAD=MDA=6异.6丘6k却N·友mMBE=MEB=8山.9柿kN踩·mMCF=MFC=4束.4虾4k之N·令m第2层MDG=MGD=2踏4.恒18疏kN宋·mMEH=MHE=3灾2.焦23颠kN蕉·mMFI=MIF=1梅6.素1k阅N·互m第1层MGJ=3乐4k滤N·术mMJG=6灭8k摆N·画mMHK=4偏0.席8k肠N·超mMKH=8横1.朴6k爆N·尾mMIL=俯27勤.2稍kN按·mMLI=5乎4.些4k夏N·遭m(3汁)根据降节点派平衡泻条件舅算出捷梁端填弯矩第3层MAB=MAD=6阻.6彼6k抬N·驻mMBA=3僵.4染2k替N·旺mMBC=5超.4喂8k催N·摔mMCB=MCF=4扇.4掌4k待N·测m第2层MDE=箩30套.8华4k句N·崖mMED=1傻5.刑82云kN乌·mMEF=2狠5.听31检kN论·mMFE=2贫0.陕54晋kN宇·m第1层MGH=5格8.救18鹅kN练·mMHG=2竖8.克09女kN族·mMHI=4朴4.跑94叶kN产·mMIH=MIF+MIL=1微6.厅1+牙27期.2之=4头3.洞3k蜡N·坚m根据然以上匠结果撑，画剪出M图。（单固位：kN眼·m殖)3.肝2改进瓣的反旦弯点拢法-D值法一、煎概述反弯途点法滥假定买节点转角应为零的一励种近染似计而算方粗法，析当梁帮柱线日刚度熊比小夸于3时，芳误差制较大凡。反弯什点的汉局限葡性在恶于对上侧移运刚度d和反胞弯点耀位置繁的粗羡糙假染定：修正框架片柱的袖侧移难刚度导和调整反弯积点高仓度的炕方法挣，称呆为“改进克反弯殖点法”或“D值法”（D值法楚的名宰称是颂由于液修正倦后的莲柱侧也移刚鲜度用D表示姻）。D值法餐计算遍简便和，精裙度又凭比反少弯点请法高焰。该方炸法由态日本拍的武滕祸清于19坡63年提督出。20晶23严/5潜/1谜840二、篇侧移船刚度标的修兽正实际饲上，域上面书各节牲点均振有转纽奉角，退侧移叔刚度哨有所蒜降低折，考虑粱到上承下梁着线刚那度及弯柱端鹿约束唐条件附的影谁响，得修正留后的享柱侧泽移刚群度D值计辅算公馅式为巧：αC称为柱的侧移饰刚度违修正勺系数，小奇于1。20谊23摩/5日/1硬841三、烈柱的暗反弯枯点位穷置修眼正标准英反弯蕉点高觉度比y0上下梢层梁弃线刚些度变伙化时渠，反尿弯点辩高度干比修临正值y1上下流层层卡高变初化时芬，反戚弯点电高度味比修摔正值y2、y320泛23四/5具/1凝843当横跃梁线径刚度烤与柱搜的线笨刚度他之比研不很废大时四，柱司的两危端转盒角相保差较洪大，驳尤其段是最月上层泥和最慎下几忆层，码其反师弯点蓝并不剪在柱泛的中饭央，牲它取悟决于咽柱上存下两或端转政角：当上贴端转垂角大冈于下扁端转览角时细，反毒弯点太移向士柱上织端；反之菊，则蝴移向既柱下肌端。各层半柱反锦弯点懒高度营可统者一按晶下式肢计算孔：yh=华(y0+y1+y2+y3)h1、标持准反悟弯点顿高度丑比y0y0指规絮则框工架的叠反弯剖点高棵度比顷。主沟要考态虑梁胸柱线应刚度断比及蛛结构私层数始和楼壶层位格置的珍影响步，它青可根匀据梁详柱相去对线著刚度块比、脊框架劲总层中数m、该炭柱所盐在层缓数n、荷遣载作即用形馋式,可由油附表眠查得示。标准之反弯好点位系置简溉化求蓄解2、上诉下层涨横梁俯线刚少度不窄同时须的修质正值y1当某循层柱智的上械梁与止下梁扬刚度瓦不同蛾，则跪柱上基下端祖转角碑不同样，反捏弯点省位置铁有变枣化，友修正区值为y1。根紫据α1和K值由僻附表羽查得村。横梁律刚度共变化帜对反茎弯点煌位置栏的修秃正对底表层框凝架柱样，不询考虑原修正坐值y1。3、上与下层别层高部变化菌时的堪修正马值y2、y3当柱偷所在阴楼层性的上恰下楼何层层绑高有欲变化顿时，全反弯喘点也集将偏准移标识准反地弯点冻位置字。令课上层动层高席与本伴层层啊高之洪比为α2，即α2=h上/h。由α2和K由附例表查碧得修壳正值y2。对顶陕层柱值不考仅虑修吩正值y2，对笔底层锁柱不犯考虑板修正脏值y3。层高姐变化挡对反吗弯点饥位置巷的影培响用D值法猾求图获示框破架的弃弯矩勿图。图中凯括号良内数张字为技各杆然的相会对线善刚度漏。四、最例题【解】（1）求各静柱所垂分配掌的剪昏力值V(肤kN持)。计算调过程蒸及结拿果如下也表1所示。（2）求各楚柱反煮弯点遍高度(m哥)。计算植过程政及结火果如下表2所示。（3）根据浅剪力爱和反允弯点赤高度荒求柱脖端弯记矩柱上掏端弯碗矩M上=V（h-危y改)柱下逐端弯抵矩M下=V榨·y（4）根据沿节点摇平衡男条件掌求梁本端弯砖矩（5）绘弯计矩图拆如下言图3所示箭。求各毛柱所谱分配仪的剪西力值显表1求各她柱反有弯点砍高度址表2图3模M图（榨单位艺：kN脖·m把)5．2．5抗震笼验算篇时，障结构肥任一泥楼层趋的水蒙平地老震剪星力应恒符合下下式茄要求外：框架错结构劫位移摔计算瓶方法20归23沟/5廉/1绪853框架专的侧停移主本要是污由水高平荷匠载引脆起，期对两革部分豆侧移激加以蜜限制补：一是顶层微最大塞位移，若堂过大美会影拥响正浑常使事用；二是层间域相对喷侧移，过蜻大会当使填汪充墙培出现买裂缝消。侧移室控制（1）顶岔层最筛大位抗移（2）层泄间相姐对位火移框架骆结构剖在水浪平荷哭载作亿用下竟的侧负移，卧可以开看做累是梁者柱弯丘曲变贝形和拨柱的绵轴向剂变形集所引登起的侧侧移螺的叠扰加。变形轰由2部分组成（1）由呀梁柱拾弯曲撕引起饭的侧革移（2）由旺柱轴靠向变驾形引墙起的捧侧移如下擦图所爷示，踩注意吃其变透形性功质的型区别一、精框架您的侧临移控族制框架呆在水摄平荷虹载作赞用下袋的变牧形(a袖)梁柱宅弯曲闭变形(b睁)柱的饼轴向怖变形框架石剪切雅变形（1）梁蜂、柱斗弯曲秩变形含引起骑的侧张移（2）柱脊轴向碗变形侮引起延的侧滴移框架垃弯曲遗变形侧移欣刚度抽的物因理意众义是施柱两停端产籍生单度位层损间侧蠢移所胃需的厨层剪滋力。困当已湖知框宣架结念构某丑一层棉所有屡柱的杰侧移色刚度D值和司层剪买力后靠，按缘瑞照侧辣移刚铃度的着定义滔，可淡得第j层框递架的锹层间侮相对环侧移Δuj应为框架秃顶点爸的总吼侧移Δ应为引各层蹦层间生相对叠侧移捆之和介，即二、垫用D值法睡计算脱框架棉的侧拢移框架帝结构租的侧金向刚饿度过鹿小，债水平狱位移螺过大清，将犁影响订正常转使用其；侧骑向刚稼度过皇大，字水平摇位移诵过小州，虽甘满足绑使用爆要求境，但农不满枕足经杏济性某要求外。因暗此，帮框架葬结构悟的侧链向刚虏度宜矛合适法，一掉般以甲使结塘构满爽足层球间位或移限痕值为旁宜。由于况变形日验算摆属正辱常使风用极电限状倘态的添验算昌，所收以计向算Δu时，各作早用分粘项系业数均台应采固用1.辱0，混证凝土奴结构做构件剂的截萝面刚螺度可营采用猎弹性吼刚度根。另扁外，迫楼层纤层间衫最大宅位移Δu以楼先层最脚大的栏水平卷位移亭差计颠算，这不扣没除整购体弯穗曲变亮形。三、漠侧移念限值睡（自水学）§4具体亦计算瘦步骤灭：根据《抗震溜规范》5删.1出.3计算玩地震嘴作用勺时，恶建筑革的重俯力荷窗载代拜表值输应取蜘结构筝和构霜配件孕自重荐标准杜值和俯各可貌变荷建载组测合值惧之和容。各俗可变先荷载梨的组统合值璃系数投，应殃按表4—迫1采用偏。组合湿值系倦数表2—斧1可变荷载种类组合值系数雪荷载0.5屋面活荷载不计入按实际情况计算的楼面活荷载1.0按等效均布荷载计算的楼面活荷载藏书库、档案库0.8其他民用建筑0.5根据《抗震挠规范》5魔.2然.5抗震歼验