2.7 水平地震作用内力计算设计资料:根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)第5.1.3条:屋面重力荷载代表值Gi =屋面恒载+屋面活荷载+纵横梁自重+楼面下半层的柱及纵横墙自重;各楼层重力荷载代表值G i =楼面恒荷载+50%楼面活荷载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙自重;总重力荷载代表值∑==ni iGG 1。
主梁与次梁截面尺寸估算:主梁截面尺寸的确定:当跨度取8000L mm =,主梁高度应满足:1111(~)(~)8000667~1000812812h L mm mm ==⨯=,考虑到跨度较大,取700h mm =,则:1111(~)(~)700233~3502323b h mm mm ==⨯=,取350b mm =。
当跨度取6000L mm =,主梁高度应满足:1111(~)(~)6000500~750812812h L mm mm ==⨯=,考虑到跨度较大,取500h mm =,则:1111(~)(~)500167~2502323b h mm mm ==⨯=,取250b mm =。
一级次梁截面尺寸的确定:跨度取4800L mm =,次梁高度应满足:1111(~)(~)4800320~40012181218h L mm mm ==⨯=,考虑到跨度较大,取350h mm =,则:1111(~)(~)350117~1752323b h mm mm ==⨯=,取200b mm =。
二级次梁截面尺寸的确定:跨度取3000L mm =,次梁高度应满足:1111(~)(~)3000167~25012181218h L mm mm ==⨯=,考虑到跨度较大,取300h mm =,则:1111(~)(~)300100~1502323b h mm mm==⨯=,取200b mm =。
柱的截面尺寸估算: 根据公式:11C c r nAN C A =公式来估算每层柱的截面尺寸其中1r 为放大系数,通常范围为1.1—1.3 n 为层数,A :代表柱的受荷面积)(2m:1N 代表每平方米的重量 13~~182M KN:C υ表示轴压比:c f 表示混凝土的抗压强度)(2MM N根据设计图纸可得柱的截面尺寸如下:2.7.1 各层楼面的重力荷载代表值计算梁柱自重计算列表2.7.2 重力荷载代表值的计算 2.7.2.1 楼板恒活荷载标准值屋面(8层):二毡三油铺小石子 0.3530mm 水泥砂浆找平层 20.0320=0.60kN/m ⨯ 150mm 加气混凝土保温层 20.156=0.9kN/m ⨯ 120mm 现浇混凝土楼板 20.1225=3kN/m ⨯ 20mm 厚石灰砂浆抹底 20.0217=0.34kN/m ⨯ 恒荷载标准值: 合计:25.19kN/m 活载标准值: 20.5kN/m 楼面(1~7层):25mm 水磨石面层 20.02525=0.625kN/m ⨯ 30mm 水泥砂浆找平层 20.0320=0.60kN/m ⨯ 120mm 现浇混凝土楼板 20.1225=3kN/m ⨯ 20mm 厚石灰砂浆抹底 20.0217=0.34kN/m ⨯ 恒荷载标准值: 合计:24.6kN/m 活载标准值: 22.0kN/m 屋面:总板面积:21393.5m81393.527.636183 5.196621.92G kN =---⨯⨯=恒载()81393.527.6361830.5637.95G kN =---⨯⨯=活载()80.56621.920.5637.956940.9G G G kN kN kN =+⨯=+⨯=8恒载8活载第一~七层:1~71393.527.636183 4.65869.14G kN =---⨯⨯=恒载()1~71393.527.63618322551.8G kN =---⨯⨯=活载()1~71~71~70.55869.140.52551.87145.04G G G kN kN kN =+⨯=+⨯=恒载活载建筑物总重力荷载代表值:81i i G =∑=6940.9+7145.04×7=56956.18N k2.7.2.2 楼梯恒活荷载标准值1) 平梯段面层:20mm 厚水泥砂浆 0.02×20=0.42kN/m 梯板:120厚混凝土板 0.12×25=32kN/m 板底:15mm 厚石灰浆粉刷: 0.015×17=0.255 2kN/m 恒荷载标准值:k g =3.662kN/m 活荷载标准值:k q =2.02kN/m2) 一层的斜梯段面层:0.02×20×(0.27+0.175)/0.27=0.662kN/m 梯踏步:0.175×25/2=2.192kN/m 梯斜板:0.12×25/cos θ=3.582kN/m 板底:0.015×17/cos θ=0.32kN/m 恒荷载标准值:k g =6.732kN/m 活荷载标准值:k q =2.02kN/m3) 二~八层的斜梯段面层:0.02×20×(0.27+0.15)/0.27=0.622kN/m 梯踏步:0.15×25/2=1.882kN/m 梯斜板:0.12×25/cos θ=3.432kN/m 板底:0.015×17/cos θ=0.292kN/m 恒荷载标准值:k g =6.222kN/m 活荷载标准值:k q =2.02kN/m第一层楼梯:6.7383 3.66475.49G kN=⨯⨯+⨯⨯=1恒载(27.6+36+18-83)2163.2G kN =⨯=1活载(27.6+36+18)10.5475.490.5163.2557.09G G G kN kN kN =+⨯=+⨯=1恒载1活载第二~八层楼梯:6.2283 3.66446.11G kN=⨯⨯+⨯⨯=2~8恒载(27.6+36+18-83)2163.2G kN =⨯=2~8活载(27.6+36+18)2~8~8~80.5446.110.5163.2527.71G G G kN kN kN =+⨯=+⨯=2恒载2活载电梯荷载标准值:0.50.57182126G G G kN =+⨯=⨯⨯⨯=电梯电梯恒载电梯活载 质点重力荷载值如下:1557.09527.717145.04225497.875830.923899.0633514.16520765.0622G KN=++++++=2527.717145.045830.923899.0633514.1652142.7220231.1822G KN=+++++=3527.717145.045830.923899.0632142.7219545.45G KN=++++=4527.717145.045830.923899.0632142.7219545.45G KN =++++=5527.717145.045830.923899.0631964.162142.7219456.1722G KN=+++++=6527.717145.045830.923899.0631946.1619366.89G KN=++++=75830.92928.456940.93899.06321964.1619297.972G KN=++++=8527.711267145.045830.923899.06321946.1619229.04G KN=+++++= 如下图所示:2.7.3 水平地震作用计算横向框架自振周期:按顶点位移法计算框架的自振周期,对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层钢筋混凝土框架,可以简化为等截面悬臂杆,得到由结构顶点位移表示的计算结构基本周期的半经验公式,按以下公式计算:1 1.7T α=式中:0α——基本周期调整系数。
考虑填充墙对框架自振周期影响的折减系数,框架结构取0.6—0.7,该框架取0.7。
T ∆——框架结构的顶点假想位移。
在未求出框架的周期前,无法求出框架的地震力及位移,T ∆是将框架的重力荷载视为水平作用力,求得的假想框架顶点位移。
然后由T ∆求出1T ,再用1T 求出框架结构的底部剪力。
进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。
a.横向框架结构顶点假想位移计算 横向框架结构顶点假想位移计算见下表:横向框架结构顶点假想位移b.横向框架自震周期计算根据上述公式得:1 1.7T α= =1.7×0.650.91s =横向地震作用计算:根据《建筑设计抗震规范》(GB50011—2001)第5.1.2条规定,对于高度不超过40米,以剪切变形为主,且质量和刚度沿着高度方向分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可以采用底部剪力法等简化方法计算抗震作用。
因此本框架采用底部剪力法计算抗震作用。
0.850.85153805.19130734.41eq i G G kN ==⨯=∑本场地类别为Ⅱ类场地,7度设防区(0.15g ),设计地震分组为第二组,由《建筑设计抗震规范》(GB50011—2001)可查得:结构的特征周期g T 和水平地震影响系数最大值max α(7度,多遇地震作用)为:g T =0.40s max α=0.12结构横向总水平地震作用标准值:g T <1T <5g T .则地震影响系数曲线的图可知:ξ=0.05时120.050.050.021 1.0,0.90.90.06 1.70.55ξξηηγξξ=--==+==+=++,,则有:1α=0.92max 0.40 1.00.120.0570.91γηα⎛⎫=⨯⨯= ⎪⎝⎭g 1T ()T结构横向水平地震作用标准值:10.057130734.417451.86EK eq F G kN α==⨯=由于1T =0.91>1.4g T =1.4×0.4=0.56(s ),故要考虑顶部水平地震作用的影响。
按底部剪力法求得的基底剪力,若81i ii EK j j G H F F G Hj==∑分配给各层,则水平地震作用呈倒三角形分布。
对一般层,这种分布基本符合实际。
但对结构上部,水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的结果,特别对于周期比较长的结构相差更大。
地震的宏观震害也表明,结构上部往往震害很严重。
因此,n δ即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。
n δ考虑了结构周期和场地的影响。
且修正后的剪力分布与实际更加吻合。
顶部附加作用系数为:n δ=0.08 1T +0.01=0.08×0.91+0.01=0.083顶点附加水平地震作用:n F ∆=n δEK F =0.083×7451.86=618.5 kN各层横向地震剪力计算见下表:各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表(a)水平地震作用(b)地震剪力2.7.4 横向框架抗震变形验算多遇地震作用下,层间弹性位移验算见下表。