第七章--風荷載作用下的內力和位移計算

1、1、2、定,迎風面取0.8,背風面取0.5，合計s=1-3。第7章 風荷載作用下的內力和位移計算由設計任務資料知，該建筑為五層鋼筋混凝土框架結構體系，室內外高差為0.45m基本風壓0 0.4KN /m2，地面粗糙度為C類，結構總高度19.8+0.45=20.25m（基礎頂面至室內地面1m）。 計算主要承重結構時，垂直于建筑物表面上的風荷載標準值，應按下式計算,wkz szwo因結構高度 H=20.25mv30m,高寬比 20.25- 18.2=1.11< 1.5,故可取 z 1.0 ;s為風荷載體型系數，本設計按建筑結構荷載規(guī)范（GB50009-2012）中規(guī)-0.70-0.700.7

2、O（a正多邊形（包括知形）平時-0.7 05O3、z為風壓高度變化系數，本設計的地面粗糙度類別為C類，按下表選取風壓高度變化系數。8,2, t 風壓wj®變化系»佝(mJ1ABC,D5LC&h 000; 6 50. &1IDE S&L tX>0. 650.51ISk 121+ IJ0,50.5111. 52K 230. 740. 51,301.67L 39o.ea0.511401. 79b 521. 00a. 60SOk B91. G21. 100.6960bGTL 7L1.2Q10, 771 "3,05K 791.2SCK制ao12

3、. 121k R?I. 36CL 9190 11Z” 1 甘k 931. 430” 9tiJOO J1遼四2* OQh 501. 04K地面成地面松槍度類別7.1 橫向框架在風荷載作用下的計算簡圖6軸線框架的負荷寬度 B= (6.6+6.6) /2=6.6m。 各層樓面處集中風荷載標準值計算如表7.1:表7.1層 號離地 面咼 度Z(m)zzsW0(KN/m2)h下(m)h上(m)Fiz s zW0B(h下 +h上 )/2( kN)14.650.651.01.30.44.653.99.5428.550.651.01.30.43.93.98.70312.450.651.01.30.43.93.9

4、8.70416.350.651.01.30.43.93.98.70520.250.741.01.30.43.91.06.22根據表7.1,畫出6軸框架在風荷載作用下的計算簡圖，如圖7.2所示:20,2501245016.5503爾4.650-0,4507300'：A&0jora圖7.2框架在風荷載作用下的計算簡圖7.2位移計算7.2.1框架梁柱線剛度計算考慮現澆樓板對梁剛度的加強作用，故對 6軸線框架（中框架梁）的慣性矩乘 以2.0，框架梁的線剛度計算：跨度為 7.3m 的梁(bx h=250mmX 600mm):21230.250 0.6129 10 3(m4)ibEclbL

5、2.873109 107.33.5 104 KN /m跨度為3.3m的梁(b x h=200mmX 400mm):2<302竺 2.1 10-3(m4)12ibEclbL2.873102.13 101.9 104KN/m3.37.2.1.1框架柱的線剛度1、底層柱：A、D軸柱:Ic500 5003125.21 10 3(m4)icEcIch3.073105.21 105.23.0104KN/mB、C軸柱:Ic5001250035.21 10 3(m4)icEcIc3.073105.21 105.23.0104KN/m2、上層柱：A、D軸柱:Ic50050035.21 10 3(m4)ic

6、EcIc3.0h73105.21 103.94.0104 KN/m12B、C軸柱：lc3500 5005.21 10 3(m4)12icEclc3.0 1075.21 104.0 1 04KN/m3.9表7.37.2.1.2 側移剛度D計算框架柱剛度修正系數。計算公式見表7.3:K cf NKCt =2+£表7.4各層柱側向剛度計算層次柱別KcDj kN/mDjj KN /m屋面層A0.8750.30946744180B1.350.4012623C1.350.4012623D0.8750.309467四A0.8750.30946744180B1.350.4012623C1.350.4

7、012623D0.8750.309467三A0.8750.30946744180B1.350.4012623C1.350.4012623D0.8750.309467二二二A0.8750.30946744180B1.350.4012623C1.350.4012623D0.8750.309467首層A1.170.53705630354B1.800.618121C1.800.618121D1.170.537056VjUj風荷載作用下框架的層間側移可按下式計算，即有:DijDij第j層所有柱的抗側剛度之和;第j層的層間側移。各層樓板標高處的側移值是該層以下各層層間側移之和。 層間側移之和，即有：Uj頂

8、點側移是所有各層UijUjunUj式中Vj-第j層的總剪力標準;樓面Fj(KN)Vj(KN)Djj (KN /m)Uj(m)h(m)uj / h56.226.22441800.00012293.90.000031548.7014.92441800.00033773.90.000086638.7023.62441800.00053463.90.000137128.7032.32441800.00073163.90.000187619.5441.86303540.00137914.650.0002652表7.5j 1j 1頂點側移：第j層側移：框架在風荷載作用下側移的計算過程詳見表7.5：5uUj

9、 0.00311j 1側移驗算：由高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 （JGJ32010）表3.73可知，對于框 架結構，樓層間最大位移與層高之比的限值為 1/550=0.0018。本框架的層間最大位 移與層高之比在底層，其值為 0.0002652V0.0018,框架側移滿足要求。表左工3樓JS層間*大位移與展高之比的限值結構體系Mh限ffi推架1/550権架呦力墻，権架核心筒，板柱彌力墻筒中W.前力墻I/IOCO除框勰結外的轉換層1/10007.3內力計算框架在風荷載作用下的內力計算采用 D值法。計算過程如下:7.3.1反彎點高度計算反彎點高度比按下式計算，即y y。 yi 出 y3式中y0 -標準

10、反彎點高度;y1-因上、下層梁剛度比變化的修正值;y2 -因上層層高變化的修正值;y3 -因下層層高變化的修正值。反彎點高度比的計算列于表7.6。表7.6樓層A、D軸邊框架柱B、C軸中框架柱K =0.875y。=0.35K =1.35y0=0.371 = 1目1 =01= 1y1=0五層3= 1y =03= 1y =0y=0.35+0+0=0.35y=0.37+0+0=0.37K=0.875y。=0.40K =1.35yo =0.451 = 1屮=01= 1y1=0四層2= 1y2=02= 1y2 =03= 1y3 =03= 1y3 =0y=0.40+0+0+0=0.40y=0.45+0+0+

11、0=0.45K=0.875yo =0.45K =1.35y =0.47三層1 = 1y =01= 1y1=02= 1y2=02= 1y2 =03= 1y =03= 1y =0y=0.45+0+0+0=0.45y=0.47+0+0+0=0.47K =0.8751 = 1y =0.50屮=0K =1.351= 1y =0.50y1=0二層2= 1y2=02= 1y2 =03= 1.333y =03= 1.333y =0y=0.50+0+0+0=0.50y=0.50+0+0+0=0.50K=1.17y。=0.65K =1.80y。=0.65一層1 = 1屮=01= 1y1=02= 0.75y2 =0

12、2= 0.75y2 =0y=0.65+0+0=0.65y=0.65+0+0=0.657.3.2彎矩及剪力計算Me下Vij yhVij 風荷載作用下的柱端剪力按下式計算，即：jVjDij j式中Vij -第j層第i柱的層間剪力;Vj -第j層的總剪力標準值;Dij -第j層所有柱的抗側剛度之和;Dij -第j層第i柱的抗側剛度。風荷載作用下的柱端彎矩按下式計算，即Mc上Vij(1 y)h風荷載作用下的柱端剪力和柱端彎矩計算列于下表7.7。表7.7柱樓VjDijDijDijVijyyhMc上M c下層（KN）(KN/m)（KN/m）Dij（KN）(m)(KN m)(KN m)A軸 邊 柱56.22

13、9467441800.2141.330.351.373.371.82414.929467441800.2143.190.401.567.464.98323.629467441800.2145.050.451.7610.838.89232.329467441800.2146.920.501.9513.4913.49141.867056303540.2329.710.653.3817.6732.82B軸 中 柱56.2212623441800.2861.780.371.444.372.56414.9212623441800.2864.270.451.769.167.52323.6212623441

14、800.2866.760.471.8313.9712.21232.3212623441800.2869.240.501.9518.0218.02141.868121303540.26811.220.653.3820.4237.92C軸 中 柱56.2212623441800.2861.780.371.444.372.56414.9212623441800.2864.270.451.769.167.52323.6212623441800.2866.760.471.8313.9712.21232.3212623441800.2869.240.501.9518.0218.02141.86812130

15、3540.26811.220.653.3820.4237.92D56.229467441800.2141.330.351.373.371.82軸414.929467441800.2143.190.401.567.464.98邊323.629467441800.2145.050.451.7610.838.89柱232.329467441800.2146.920.501.9513.4913.49141.867056303540.2329.710.653.3817.6732.82風荷載作用下的梁端彎矩按下式計算，即K左/'右（Mc下ji Mc上j）K b K b中柱:Mb 左ijK右&

16、;左七（Mc下 ji Mc上 j）K b K b邊柱:式中：M b 總 ij（M C下j 1M C上j）梁端彎矩及剪力計算由節(jié)點平衡條件，梁端彎矩之和等于柱端彎矩之和，將節(jié)點左右梁端彎矩之和 按左右梁的線剛度比例分配，可求出各梁端彎矩，進而由梁的平衡條件求出梁端剪 力。j層第i節(jié)點右端梁的彎矩;Mb左ij、Mb右ij-表示第j層第i節(jié)點左端梁的彎矩和第Mc下j 1、MKb、Kb -表示第j層第i節(jié)點左端梁的線剛度和第j層第i節(jié)點右端梁的線剛度;岀-表示第j層第i節(jié)點上層柱的下部彎矩和第j層第i節(jié)點下層柱的上部彎矩。7.321風荷載作用下的梁端彎矩計算列于表7.8和7.9表7.8梁端彎矩M AB

17、、M DC計算樓層柱端彎 矩柱端彎矩之 和Mab（kN.m）柱端彎矩柱端彎矩之 和M DC（kN.m）5/3.373.37/3.373.373.373.3741.829.289.281.829.289.287.467.4634.9815.8115.814.9815.8115.8110.8310.8328.8922.3822.388.8922.3822.3813.4913.49113.4931.1631.1613.4931.1631.1617.6717.67梁端彎矩 Mba=Mcd、Mbc=Mcb計算:表7.9樓層柱端彎 矩柱端彎矩之和Kb左（kN.m）Kb 右（ kN/m）M ba（ kN.m

18、）M bc（kN.m）54.373.5X1041.9X1042.831.544.3742.5611.723.5X1041.9X1047.604.129.1637.5221.493.5X1041.9X10413.937.5613.97212.2130.233.5X1041.9x10419.5910.6418.02118.0238.443.5X1041.9X10424.9113.5320.42依據表7.8表7.9，畫出框架在風荷載作用下的彎矩圖，如圖7.10所示?？蚣茉陲L荷載作用下的彎矩圖（單位:圖 7.10KN.m )7.322風荷載作用下的梁端剪力計算見詳表7.11表 7.11樓層MabMbaVab=VbaMbcMcbVbc=Vcb（kN/m）（kN/m）(kN)（kN/m）（kN/m）(kN)53.372.83-0.851.541.54-0.9349.287.60-2.314.124.12-2.50315.8113.93-4.077.567.56-4.58222.3819.59-5.7510.6410.64-6.45131.1624.91-7.6813.5313.53-8.20依據表7.11，畫出框架在風荷載作用下的剪力圖，如圖7