土木工程毕业设计计算书 - 图文(3)

四层：楼面恒载Q1=3201.13kN 楼面活载Q2=2001.71kN 梁自重Q3=2157.63kN

柱自重Q4=1924.60kN 墙体自重Q5=2115.95kN

G4′=3201.43+0.5×2001.89+2157.63+1924.60+2115.95=10527.23kN 门窗自重Q6=66.96kN G4=10527.23 +66.96=10594.19kN G4= G3= G2=10594.19kN

一层：楼面恒载Q1=3201.43kN 楼面活载Q2=2001.89kN 梁自重Q3=2157.13kN

柱自重Q4=2084.40kN 墙体自重Q5=2305.36kN

G1′=3201.43+0.5×2001.89+2157.13+0.5×(2084.+1924.40)+0.5×(2305.25+2115.6) =10702.22kN 门窗自重Q6=66.96kN

G1=10702.22 +66.96=10769.18kN

集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi如图3.5所示。

G5=8587.57kNG4=9440.18kNG3=9440.18kNG2=9440.18kNG1=9538.88kN

图3.5 各质点重力荷载代表值

3.7横向框架侧移刚度计算

混凝土C30的弹性模量Ec=3×104N/mm2。 3.7.1 横梁线刚度计算

框架结构中，对现浇楼面的边框架梁取Ib=1.5I0，中框架梁取Ib=2.0I0，其中，I0为梁矩形部分的截面惯性矩，I0=bh3/12。梁的线刚度ib=EcIb/l，l为梁的计算跨度[5]。横梁的线刚度ib计算见表3.6。

表3.6 横梁的线刚度计算

类别 Ec b×h I0 (mm4) 5.40×109 1.60×109 l (mm) EcI0/l (N·mm) 1.5EcI0/l (N·mm) 2.0EcI0/l (N·mm) (N/mm2) (mm×mm) 300×600 300×400 104 AB跨CD跨 3.00×BC跨 3.00×104 6000.00 2.7×1010 3000.00 1.6×1010 4.05×1010 5.40×1010 2.4×1010 3.2×1010 3.7.2 柱线刚度计算

柱的线刚度ic=EcIc/h，其中，Ic为柱的截面惯性矩，h为柱的计算高度。柱的线刚度ic计算见表3.7。

表3.7 柱的线刚度计算

层次 1 2～5 Ec (N/mm2) 3.0×104 3.0×104 b×h (mm×mm) 600×600 600×600 Ic (mm4) 1.08×1010 1.08×1010 h (mm) 5000 3600 EcIc/l (N·mm) 6.48×1010 9×1010 3.7.3 各层柱的侧移刚度计算

各层柱的侧移刚度计算采用D值法，按下式进行计算

D??c12ic (3.3) 2h式中?c为柱侧移刚度修正系数，对于一般层?c? K为梁柱线刚度比。

K0.5?K，对于底层固接?c?，

2?K2?K以底层边框架边柱的侧移刚度为例，说明计算过程。共A-1、A-10、D-1、D-10 4根。其余边框架柱的侧移刚度计算见表3.8，中框架柱的侧移刚度计算见表3.9。

i2=3.38ic=6.48

K?0.5?K0.5?0.625i23.38??0.429 ??0.522 ?c?2?0.625ic6.482?K12?6.48?1010D11?0.429??13344N/mm 25000表3.8 边框架柱侧移刚度计算 N/mm

边柱A-1 A-10 D-1 D-10 层次 中柱B-1 B-10 C-1 C-10 K0.625 0.450 αc 0.429 0.184 Di1 13344 15306 K0.995 0.717 αc 0.499 0.264 Di2 15530 21991 ∑Di 1 2～5 115496 149188 表3.9 中框架柱侧移刚度计算 N/mm

边柱A-2~9 D-2~9 层次 中柱B-2~9 C-2~9 K0.833 0.600 αc 0.471 0.231 Di1 14650 19250 K1.327 0.956 αc 0.549 0.323 Di2 17082 26938 ∑Di 1 2～5 507712 739008 将上述同层框架柱侧移刚度相加，即可得横向框架各层层间侧移刚度∑Di，计算结果见表3.10。

表3.10 横向框架各层层间侧移刚度计算 N/mm 层次 1 623208 2 888196 3 888196 4 888196 5 888196 ∑Di 由上表可见∑D1/∑D2=599356/815604=0.735＞0.7，故该框架为规则框架。 3.8横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 3.8.1 横向自振周期计算

横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法，按下式进行计算

VGi??Gk (3.4)

k?in(??)i?VGi/?Dij (3.5)

j?1s?T??(??)k (3.6)

k?1n式中Gk为集中在k层楼面处的重力荷载代表值，

VGi为把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第i层层间剪力，

j?1?Dij为第i层的层间侧移刚度，

s(??)i、(??)k分别为第i、k层的层间侧移，

s为同层内框架柱的总数[6]。 结构顶点的假想侧移计算见表3.11。

表3.11 结构顶点假想侧移计算

层次 5 4 3 2 1 Gi (kN) 9272.83 10594.19 10594.19 10594.19 10769.18 VGi (kN) 9272.83 19867.02 30461.21 41055.40 51824.58 ∑Di (N/mm) 888196 888196 888196 888196 623208 (Δμ)i (mm) 10.44 22.37 34.30 46.22 83.16 μi (mm) 196.49 186.05 163.68 129.38 83.16 基本自振周期T1(s)可按下式进行计算

T1?1.7?T?T (3.7)

式中ΨT为结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，框架结构取0.6~0.7，本

设计取0.6，

?T为计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移，单位为m。

因此T1?1.7?0.6?0.19649?0.443s 3.8.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算

本设计高度不超过40m，质量和刚度沿高度分部比较均匀，变形以剪切型为主，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。 1、结构等效总重力荷载

Geq=0.85∑Gi=0.85×51824.58=44050.89kN 2、水平地震影响系数

根据设计资料，Ⅲ类场地，设计分组第一组，特征周期值Tg=0.45s，地震烈度为7度的地震影响系数最大值αmax=0.08，因0.1s＜T1=0.443s＜Tg=0.45s，故α1=αmax=0.08 3、总的水平地震作用标准值即底部剪力 FEk=α1Geq=0.08×44050.89=3524.07kN

因1.4Tg=1.4×0.45=0.63s＞T1=0.443s，故可不考虑顶部附加水平地震作用。

各质点的水平地震作用可按下式进行计算

Fi?各楼层地震剪力按下式进行计算

GiHij?1?GjHjnFEk (3.8)

Vi??Fk (3.9)

k?in各质点水平地震作用及楼层地震剪力计算见表3.12。

表3.12 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算 Hi (m) 5 4 3 2 1 18.3 14.7 11.1 7.5 3.9 Gi (kN) 9272.83 10594.19 10594.19 10594.19 10769.18 GiHi (kN·m) 169692.79 155734.60 117595.51 29456.43 41999.80 GH iiFi (kN) 1060.75 972.64 733.01 496.89 260.78 Vi (kN) 1060.75 2033.39 2766.4 3264.29 3524.07 层次 ?GjHj 0.301 0.276 0.208 0.141 0.074 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分部如图3.6所示。

（a）水平地震作用分布 （b）层间剪力分布

图3.6 地震作用计算简图

3.8.3 水平地震作用下的位移验算

水平地震作用下框架结构的层间位移Δμi和顶点位移μi分别按下式进行计算

(??)i?Vi/?Dij (3.10)

j?1s???(??)k (3.11)

k?1n各层的层间弹性位移角ζe=Δμi/hi，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）可知，层间弹性位移角限值[ζe]=1/550，计算结果见表3.13。

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