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文檔簡介
1、l 1.框架承重方案的選擇房屋平面一般橫向尺寸較短,縱向尺寸較長,橫向剛度比縱向剛度弱。當(dāng)將框架結(jié)構(gòu)橫向布置時,可以在一定程度上改善房屋橫向與縱向剛度相差較大的缺點(diǎn),而且由于連系梁截面高度一般比主梁小,窗戶尺寸可以設(shè)計(jì)的大一些,室內(nèi)采光、通風(fēng)較好。因此,在多層框架結(jié)構(gòu)中,常采用這種形式??蚣芙Y(jié)構(gòu)縱向承重方案中,樓面荷載右縱向梁傳至柱子,橫梁高度一般較小,室內(nèi)凈高較大,而且便于管線縱向穿行。此外,當(dāng)?shù)鼗鄯课菘v向不夠均勻時,縱向框架可在一定程度上調(diào)整這種不均勻性??v向框架承重方案的最大缺點(diǎn)是房屋的橫向抗側(cè)移剛度小,因而在工程中很少采用??蚣芙Y(jié)構(gòu)雙向承重方案因在縱橫兩個方向中都布置有框架,因此整體
2、性和受力性能都很好。特別適合于對房屋結(jié)構(gòu)的整體性要求較高和樓面荷載較大的情況下采用。主梁的跨度一般為69m,次梁一般為47m。但是,隨著柱網(wǎng)尺寸的加大,樓板厚度以及梁、柱截面尺寸增大,材料用量增加,不經(jīng)濟(jì)。l 2.截面尺寸估算一般,框架梁的截面尺寸可按下式計(jì)算:;多層和高層建筑中的樓面可以做成裝配式、裝配整體式和現(xiàn)澆式三種形式。裝配式樓面的剛度弱,一般只用于多層建筑。房屋高度超過50m的高層建筑宜采用現(xiàn)澆樓面結(jié)構(gòu)。房屋高度不超過50m的高層建筑,除現(xiàn)澆樓面外,還可以采用裝配整體式樓面,也可以采用與框架梁右可靠連接的預(yù)制樓面。三種樓面結(jié)構(gòu)與框架梁的諒解構(gòu)造不一樣。在現(xiàn)澆樓面中,樓面板的鋼筋與框架
3、梁的鋼筋交織在一起,混凝土同時澆灌,整體性好。在裝配整體時候樓面中,將預(yù)制的樓面板擱支在框架梁上厚,在預(yù)制板上做一層剛性的鋼筋混凝土面層,整體性比現(xiàn)澆樓面弱。裝配式樓面時將樓面板直接擱支在框架梁上,整體性差。在計(jì)算框架梁的截面慣性矩時,要考慮樓面板與梁連接使梁的慣性矩增加的有力影響,為力簡化起見,可按下表中的簡化公式計(jì)算量的慣性矩: 樓板類型邊框架梁中框架梁現(xiàn)澆樓板I=1.5I0I=2.0I0裝配整體式樓板I=1.2I0I=1.5I0裝配式樓板I=1.0I0I=1.0I0框架柱截面一般都采用舉行活方形截面,在多層建筑中,框架柱的截面尺寸可按下式估算:;在高層框架時,按上式估算的框架柱截面可能偏
4、小,可按下式計(jì)算:為了減少構(gòu)件類型,多層房屋中的柱截面沿房屋高度不宜改變。高層建筑柱截面沿房屋高度可根據(jù)房屋層數(shù)、高度、荷載等情況保持不變或者做12次改變。當(dāng)柱截面沿房屋高度變化時,中間柱宜使上下柱軸線重合,編著和角柱宜使截面外邊線重合。框架柱截面慣性矩:框架柱的線剛度為:本設(shè)計(jì)中的柱截面估算方法:Ac框架柱截面積:bc框架柱的截面寬度;hc框架柱的截面高度;N柱軸向壓力設(shè)計(jì)值,按下式進(jìn)行估算:N框架柱的軸壓比限值,抗震等級為13級時按下表取值,抗震等級為4級及非抗震時,取1.0。fc柱混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,N/mm2 。g分項(xiàng)系數(shù)(已包含活載),可取1.25;q每個樓層上單位面積的豎向荷載標(biāo)
5、準(zhǔn)值,kN/m2 ,參考下表計(jì)算。高規(guī)5.1.8 條的條文說明中有這樣的敘述:目前國內(nèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑有恒載和活載引起的單位面積重力,框架和框剪結(jié)構(gòu)的約為1214kN/m2 ,剪力墻和筒體約為1316kN/m2;S柱一層的受荷面積,mm2;n柱承受荷載的樓層數(shù);1考慮水平力產(chǎn)生的附加系數(shù),風(fēng)荷載活四級抗震時,1=1.05;31級抗震等級是,1=1.051.15;2邊柱、角柱軸向力增大系數(shù),邊柱2=1.1,角柱2=1.2,中柱2=1.0;柱有框架梁與剪力墻連接時,柱軸力折減系數(shù),可取為0.70.8。無剪力墻時取1.0框架柱軸壓比限值結(jié)構(gòu)體系抗震等級一級二級三級框架結(jié)構(gòu)0.70.80.9框剪
6、、筒體結(jié)構(gòu)0.750.850.95部分框支剪力墻0.60.7注:1) 軸壓比N=N/fcA,指考慮地震作用組合的框架柱和框支柱軸向壓力設(shè)計(jì)值N與柱全面積A和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc乘積之比值,對不進(jìn)行地震作用計(jì)算的結(jié)構(gòu),取無地震作用組合的軸力設(shè)計(jì)值。2) 當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C65C70時,軸壓比限值宜安表中數(shù)值減小0.05;混凝土強(qiáng)度等級為C75C80時,軸壓比限值宜按表中數(shù)值減小0.10。3) 剪跨比不大于2的柱,其軸壓比限值應(yīng)按表中數(shù)值減小0.05;對剪跨比小于1.5的柱,軸壓比限值應(yīng)專門研究并采取特殊構(gòu)造措施;4) 沿柱全高采用井字復(fù)合箍,且箍筋間距不大于100mm、肢距不大于200
7、mm、直徑不小于12mm,或沿柱勸告采用復(fù)核舉行螺旋箍,且螺距不大于100mm、肢距不大于200mm、直徑不小于12mm,活沿柱全高采用連續(xù)復(fù)合舉行螺旋箍,且螺距不大于80mm、肢距不大于200mm、直徑不小于10mm時,軸壓比限值均可按表中數(shù)值增加0.10;上述三種箍筋的配筋特征值v均應(yīng)按增大的軸壓比有“住古今加密區(qū)的箍筋最小配箍特征值”表查得。5) 柱經(jīng)采用上述加強(qiáng)措施后,其最終的軸壓比吧限值不應(yīng)大于1.05豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值估算值結(jié)構(gòu)體系豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值(已包含活荷載)(kN/m3)框架結(jié)構(gòu)輕質(zhì)磚1012機(jī)制磚1214框剪結(jié)構(gòu)輕質(zhì)磚1214機(jī)制磚1416筒體、剪力墻結(jié)構(gòu)1518l 3.計(jì)算簡圖
8、底層柱高可以從基礎(chǔ)頂面算至樓面標(biāo)高處,中間層的柱高可以從下一層樓面標(biāo)高算至上一層樓面標(biāo)高,頂層柱高可以從頂層樓面標(biāo)高算至屋面標(biāo)高。當(dāng)上下柱截面發(fā)生改變時,取截面較小的截面形心軸線作為計(jì)算簡圖上的柱單元,待框架內(nèi)力計(jì)算完成后,計(jì)算桿件內(nèi)力時,要考慮荷載偏心的影響。l 4.D值法1. 應(yīng)注意:平面圖不對稱的時候,兩側(cè)的柱的D值是不一樣的。反彎點(diǎn)法是梁柱線剛度比大于3時,假定節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角為0的一種近似方法。當(dāng)柱子的截面較大時,梁柱線剛度比常常較小,特別是在高層框架結(jié)構(gòu)或抗震設(shè)計(jì)時,梁的線剛度可能小于柱的線剛度,框架節(jié)點(diǎn)對住的約束應(yīng)為彈性支承。柱子的抗側(cè)移剛度不但與柱的線剛度有關(guān),而且海域梁的線剛度有關(guān),
9、另外,與該樓層所處的位置、上下樓層梁的線剛度之比,以及上下層層高,甚至于房屋的總層數(shù)有關(guān)。因此,應(yīng)對反彎點(diǎn)法中的反彎點(diǎn)高度進(jìn)行修正。修正后的柱的抗側(cè)剛度有“D”表示,故通常成為D值法。該方法的計(jì)算步驟與反彎點(diǎn)法相同,精確度比反彎點(diǎn)法高。但與反彎點(diǎn)法一樣,做了平面結(jié)構(gòu)假定,忽略了軸向變形。同時,D值法雖然考慮了節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角,但又假定同層各節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角相同,推導(dǎo)D值及反彎點(diǎn)高度是,還作了一些假定。因此,D值法也似乎近似方法。隨層數(shù)增加,忽略軸向變形帶來的誤差也增大。D值法需要解決的是,修正后的框架柱的抗側(cè)剛度“D”的確定,調(diào)整后框架柱的反彎點(diǎn)高度。 2. 確定主的反彎點(diǎn)高度:影響著的反彎點(diǎn)的高度的主要因素
10、是柱上下端的約束條件。當(dāng)梁端固定或梁端轉(zhuǎn)角完全相等時,反彎點(diǎn)在中點(diǎn)。梁端約束剛度不同時,梁端轉(zhuǎn)角頁不相等,反彎點(diǎn)移向轉(zhuǎn)角較大的一端,也就是移向約束剛度較小的一端。當(dāng)一端為鉸接時(支承轉(zhuǎn)動剛度為0),反彎點(diǎn)與該端鉸重合。影響梁端約束剛度的主要因素是:1) 結(jié)構(gòu)總層數(shù)以及該層所在位置;2) 梁柱線剛度比;3) 荷載形式;4) 上層與下層梁剛度比;5) 上下層層高變化。在D值法中,通過力學(xué)分析求得標(biāo)準(zhǔn)情況下的標(biāo)準(zhǔn) 反彎點(diǎn)高度比y0(即反彎點(diǎn)到柱下端距離與柱全高的比值),再根據(jù)上下梁線剛度比值及上下層層高變化,對y0進(jìn)行調(diào)整。標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比試標(biāo)準(zhǔn)的舉行框架在各層等高、等跨以及各層梁柱線剛度均相同的多
11、層框架在水平荷載作用下用力法求得的反彎點(diǎn)高度比y0。l 5.屋面及樓面設(shè)計(jì)1. 板的分類:根據(jù)受力的不同,樓板一般可分為單向板和雙向板。鋼筋混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)中有縱橫兩個方向的梁把樓板分割為很多區(qū)格板,每一區(qū)格的板一般在四邊都有梁或墻支承,形成四邊支承板。為了設(shè)計(jì)上的方便,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 500102002)第10.1.2 條規(guī)定:1) 當(dāng)長邊與短邊長度之比不大于2.0時,應(yīng)按雙向板計(jì)算;2) 當(dāng)長邊與短邊長度之比大于2.0,但小于3.0時,宜按雙向板計(jì)算;當(dāng)按沿短邊方向受力的單向板計(jì)算式,應(yīng)沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋。3) 當(dāng)長邊與短邊長度之比不小于3.0時,可按沿短邊方向受力的
12、單向板計(jì)算。兩對邊支承的板按單向板計(jì)算。在雙向板肋梁樓蓋中,由梁劃分的區(qū)格板尺寸不宜過小,梁的數(shù)量增多,施工復(fù)雜,板受力小,材料得不到充分利用。板區(qū)格也不宜過大,板區(qū)格過大時,板的厚度增加,材料用量增多,結(jié)構(gòu)自重增大,同樣也不經(jīng)濟(jì)。雙向板肋梁樓蓋中,雙向板區(qū)格一般以35m比較合適,當(dāng)柱網(wǎng)尺寸較大時,可以增設(shè)梁,使板區(qū)格尺寸可控制在較為合理的范圍之內(nèi)。2. 雙向板配筋計(jì)算系數(shù)表的應(yīng)用。1) 根據(jù)lox/loy查表,得到mx和my,這里得到的數(shù)據(jù)分別是平行于x方向和y方向的板的中心點(diǎn)處單位板寬內(nèi)的彎矩。是板中心處的彎矩。2) 得到mx,max和my,max,這里得到的數(shù)據(jù)分別是平行于lox和loy
13、方向的板跨內(nèi)最大彎矩,是板跨內(nèi)的最大彎矩;3) 得到mx和my,這里得到的數(shù)據(jù)分別是固定邊中點(diǎn)沿lox和loy方向單位板寬內(nèi)的彎矩,是支座處的彎矩。3. 板支座處的配筋計(jì)算支座處彎矩=支座兩邊的板的支座彎矩之和的平均數(shù)。當(dāng):板的四邊支座之外仍然是現(xiàn)澆板的時候,考慮到對該板的約束比較大,應(yīng)乘以彎矩折減系數(shù)0.8;當(dāng):板的四邊支座有一邊或者幾個邊是外墻的時候,由于該邊對該板的約束較小,不需要乘以折減系數(shù)。4. 進(jìn)行板的配筋時,板跨中處用的是和,支座處用的是組合后的支座彎矩。l 6.豎向荷載作用下的框架內(nèi)力的計(jì)算方法1. 分層法:框架的結(jié)構(gòu)與荷載沿高度比較均勻,節(jié)點(diǎn)梁柱線剛度比。2. 迭代法:可計(jì)算
14、有側(cè)移、無側(cè)移、規(guī)則、不規(guī)則的框架,適用范圍最廣。3. 彎矩二次分配法:可計(jì)算無側(cè)移、規(guī)則的框架。l 7.彎矩二次分配法1. 固端彎矩可查相應(yīng)的資料,求得相應(yīng)荷載下的固端彎矩。應(yīng)注意的是:三角形荷載和梯形荷載均應(yīng)進(jìn)行等效,等效成均布荷載之后才能進(jìn)行計(jì)算。等效之后,用等效荷載計(jì)算的力的大小和用三角形或梯形面積計(jì)算的力的大小是不相同的。當(dāng)梁與柱邊對齊的時候,梁上的集中力對柱有一個偏心力矩的作用,在彎矩分配的時候時需要進(jìn)行考慮的。計(jì)算出偏心力矩后,在分配時,把這個偏心力矩寫在分配系數(shù)對應(yīng)的下柱的位置。2. 梁柱線剛度 梁的線剛度:考慮到現(xiàn)澆樓板對量剛度的加強(qiáng)作用,在計(jì)算框架梁的慣性矩時應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。3
15、. 計(jì)算各節(jié)點(diǎn)桿件的彎矩分配系數(shù)和傳遞系數(shù)轉(zhuǎn)動剛度S:表示桿端對轉(zhuǎn)動的抵抗能力。在數(shù)值上等于使桿端產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角需施加的力矩。遠(yuǎn)端固定:S=4i;遠(yuǎn)端簡支:S=3i;遠(yuǎn)端滑動:S=i;遠(yuǎn)端自由:S=0;(式中:i表示桿件的線剛度)。分配系數(shù):彎矩按各桿件的剛度比進(jìn)行分配,Ai表示在A點(diǎn)相結(jié)合的幾個桿件中的第i個桿件的轉(zhuǎn)動剛度在所有桿件轉(zhuǎn)動剛度之和中所占的比例;傳遞系數(shù)C:表示當(dāng)近端有轉(zhuǎn)角時,遠(yuǎn)端彎矩與近端彎矩之比。CAB=MBA/MAB;遠(yuǎn)端固定:C=1/2;遠(yuǎn)端滑動:C=-1;遠(yuǎn)端鉸支:C=0。4. 彎矩二次分配計(jì)算參考下圖進(jìn)行說明:(注意:橫線上方的數(shù)據(jù)都是分配而來的數(shù)據(jù),橫線下方的數(shù)據(jù)都是
16、傳遞而來的數(shù)據(jù),該節(jié)點(diǎn)最下一行除外)1) 將每個節(jié)點(diǎn)的各個桿件的分配系數(shù)按照左、上、下、右的順序?qū)懺趥€節(jié)點(diǎn)上方的框里(需要說明的是:這里的上下左右均是相對于節(jié)點(diǎn)而言的)。如圖:0.442對應(yīng)左上節(jié)點(diǎn)的下柱,0.558對應(yīng)左上節(jié)點(diǎn)的右梁;2) 將節(jié)點(diǎn)的固端彎矩寫在對應(yīng)的分配系數(shù)下面。如圖:-45.03對應(yīng)下柱的彎矩,寫在下柱對應(yīng)的位置;-115.21對應(yīng)右梁的彎矩,寫在右梁對應(yīng)的位置;3) 將節(jié)點(diǎn)彎矩相加(取代數(shù)和),然后取相反數(shù)按分配系數(shù)進(jìn)行分配。結(jié)果寫在對應(yīng)的位置;如:70.83=(-(-45.03-115.21)*0.442;4) 將分配來的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞。傳遞規(guī)律:a) 節(jié)點(diǎn)的“左”對應(yīng)的
17、數(shù)字向左傳遞1/2,傳遞到左邊節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的“右”,如四層左二節(jié)點(diǎn)-32.73,傳遞-16.37給左一節(jié)點(diǎn)。b) 節(jié)點(diǎn)的“上”對應(yīng)的數(shù)字向上傳遞1/2,傳遞到上邊節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的“下”,如四層左二節(jié)點(diǎn)-41.2,傳遞-20.6給上邊節(jié)點(diǎn)。c) 節(jié)點(diǎn)的“下”對應(yīng)的數(shù)字向下傳遞1/2,傳遞到下邊節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的“上”,如四層左二節(jié)點(diǎn)-41.2,傳遞-20.6給下邊節(jié)點(diǎn)。d) 節(jié)點(diǎn)的“右”對應(yīng)的數(shù)字向右傳遞1/2,傳遞到有右邊節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的“左”,如四層左二節(jié)點(diǎn)-15.26,傳遞-7.63給右邊節(jié)點(diǎn)。5) 將每個節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行這樣的一次傳遞。6) 將傳遞而來的數(shù)據(jù)取代數(shù)和的相反數(shù),再次進(jìn)行分配,方法同“3)”。7) 將每個
18、節(jié)點(diǎn)每一列的數(shù)據(jù)相加,得到該節(jié)點(diǎn)對應(yīng)位置的彎矩。如:五層左一節(jié)點(diǎn):-45.03+70.83+22.31+3.32=51.43,則51.43就是該節(jié)點(diǎn)下柱的柱頂彎矩。5. 計(jì)算桿端剪力根據(jù)桿端彎矩和荷載,取每根梁為脫離體,分別根據(jù)平衡條件進(jìn)行計(jì)算,求得梁端剪力。6. 計(jì)算框架柱軸力l 8.重力荷載計(jì)算按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB 500682001)的原則規(guī)定,地震發(fā)生時恒荷載與其他重力荷載可能的遇合結(jié)果總稱為“抗震設(shè)計(jì)的重力荷載代表值GE”,贏取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和。各可變荷載的組合值系數(shù)按下表采用:組合值系數(shù)可變荷載種類組合值系數(shù)雪荷載0.5屋面積灰
19、荷載0.5屋面活荷載不計(jì)入按實(shí)際情況計(jì)算的樓面活荷載1.0按等效均布荷載計(jì)算的樓面活荷載藏書庫、檔案庫0.8其他民用建筑0.5吊車懸吊物重力硬鉤吊車0.3軟鉤吊車不計(jì)入在高層建筑混凝土塊結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ 32002)中提出:計(jì)算地震作用組合是,建筑結(jié)構(gòu)的重力荷載代表值應(yīng)取永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值和可變荷載組合值之和。可變荷載的組合值系數(shù)應(yīng)按下列規(guī)定采用:雪荷載取0.5;樓面活荷載按實(shí)際情況去1.0;按等效均布活荷載計(jì)算時,藏書庫、檔案庫、庫房取0.8;一般民用建筑取0.5;l 9.橫向自振周期的計(jì)算頂點(diǎn)位移法式最常用的求解基本頻率才近似方法,此方法根據(jù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布的情況將結(jié)構(gòu)簡化成有限質(zhì)點(diǎn)體系活無限
20、質(zhì)點(diǎn)的懸臂桿,給出以結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移表示的體系基本周期的計(jì)算公式,一旦求出結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移,就可以計(jì)算機(jī)構(gòu)的基本周期?;咀哉裰? T1=1.7TT0.5注: T為考慮填充墻對結(jié)構(gòu)剛度影響的自振周期的修正系數(shù),可在0.60.8范圍內(nèi)取值。T假設(shè)將集中在各層樓板標(biāo)高處的重力荷載代表值Gi視作水平荷載,在其作用下按彈性方法求得的結(jié)構(gòu)定點(diǎn)位移(m),可用D值法求得。VGi=Gk;ui=Gi/Dij;ui=u k注:Dij為第i層的層間側(cè)移剛度; ui為第i層的層間側(cè)移; uk為第k層的層間側(cè)移; ui為第i層的總側(cè)移。l 10.水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算1. 體系按震型分解法求解地震反應(yīng)能夠取得比較精
21、確的結(jié)果,但需要計(jì)算結(jié)構(gòu)體系的自振頻率和振型,運(yùn)算過程十分冗繁。為了簡化計(jì)算,建筑抗震規(guī)范規(guī)定,對于高度不超過40m,以剪切變形為主且質(zhì)量考核剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu),可采用底部剪力法計(jì)算水平地震作用。理論分析表明,在滿足上述條件的前提下,多層結(jié)構(gòu)在地震作用下的振動以基本振型為主,基本振型接近一條直線。這樣就可以僅考慮基本振型,先算出作用于結(jié)構(gòu)的總水平地震作用,即作用于結(jié)構(gòu)底部的剪力,然后將此總水平地震作用按某一規(guī)律分配給各個質(zhì)點(diǎn)。FEK=1GeqFEK結(jié)構(gòu)總平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值,結(jié)構(gòu)底部剪力標(biāo)準(zhǔn)值;1相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本周期的水平地震影響系數(shù),Geq結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值,對于多質(zhì)點(diǎn)體系Geq=
22、0.85Gi。2. 地震影響系數(shù)k和動力系數(shù)分別是表示地面振動強(qiáng)烈程度和結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)大小的兩個參數(shù),為了簡便起見,把它們的乘積用一個系數(shù)表示,取=k=Sa/g;稱為地震影響系數(shù),它時單質(zhì)點(diǎn)彈性體系在地震時的最大反應(yīng)加速度與重力加速度的比值,利用上式可得:F=Gk=G也可以理解成作用在單質(zhì)點(diǎn)上的水平地震作用于結(jié)構(gòu)自重G的比值。建筑抗震規(guī)范以地震影響系數(shù)作為參數(shù),給出譜曲線作為設(shè)計(jì)用反應(yīng)譜。譜曲線由四部分組成。在TgT1.4Tg時,由于高振型的影響,按上式計(jì)算的解耦股頂部地震作用偏小,需要調(diào)整。建筑抗震規(guī)范給出的方法是將結(jié)構(gòu)中地震作用中的一部分作為集中力作用于結(jié)構(gòu)頂部,在講余下部分按倒三角形規(guī)律分
23、配給各質(zhì)點(diǎn)。附加水平地震作用可表示為:Fn=nFEK式中:Fn頂部附加水平地震作用;n頂部附加水平地震作用系數(shù),對于多層鋼筋好半天和鋼結(jié)構(gòu)房屋,可按特征周期及結(jié)構(gòu)基本周期確定。多層內(nèi)框架磚房可取0.2。其他房屋可取0.0。余下部分按下式分配給各點(diǎn):4. 突出屋面地震作用放大:表明,地震作用下突出建筑物屋面的附屬小建筑物,如電梯間、女兒墻、附加煙囪等,都將找到嚴(yán)重破壞,這類小建筑物由于重量和剛度突然變小,高振型影響較大,會產(chǎn)生鞭端效應(yīng)。結(jié)構(gòu)按底部剪力法計(jì)算時,只考慮了第一振型的影響,突出屋面的小建筑物在地震中相當(dāng)于收到從屋面?zhèn)鱽淼姆糯罅说牡孛婕铀俣取8鶕?jù)頂部與底部不同質(zhì)量比,不同剛度比的結(jié)構(gòu)分析
24、表明,采用基地剪力法計(jì)算這類小建筑物的地震作用效應(yīng)時應(yīng)乘以放大系數(shù)3。所規(guī)定的放大系數(shù)時針對突出屋面的小建筑物強(qiáng)度驗(yàn)算采用的,在驗(yàn)算建筑本身的抗震強(qiáng)度時仍采用底部剪力法的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算,也就是說屋面突出物的局部放大作用不往下傳。l 11.水平地震作用框架內(nèi)力計(jì)算1. 計(jì)算各柱分配到的剪力Vik將該層的總剪力按各柱的線剛度分配給各柱:Vik第i層第k根柱分配到的剪力;Dik第i層第k根柱的側(cè)移剛度;Dim第i層第m根柱的側(cè)移剛度,設(shè)該層共有n根柱。2. 確定各柱的反彎點(diǎn)位置反彎點(diǎn)位置可在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教材上查得。y=y0+y1+y2+y3 y柱的反彎點(diǎn)高度比;y0柱的標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比;y1考慮柱
25、上、下端橫梁線剛度變化時柱反彎點(diǎn)的修正系數(shù);y2考慮上層層高與本層層高不同時柱反彎點(diǎn)的修正系數(shù);y3考慮下層層高與本城層高不同時,柱反彎點(diǎn)的修正系數(shù)。3. 計(jì)算各柱的柱端彎矩第i層第k根柱上下端彎矩按下式計(jì)算上端:Mik,上=Vik(1-y)hik 下端:Mik,上=Vikyhik 式中:hik第i層第k根柱柱高(結(jié)構(gòu)柱高)。4. 計(jì)算各梁的梁端彎矩衡條件,節(jié)點(diǎn)處上、柱端彎矩之和等于左、右梁端彎矩之和,節(jié)點(diǎn)左、右梁端彎矩的大小按量的線剛度大小分配:式中:Mb左節(jié)點(diǎn)左側(cè)梁端彎矩;Mb右節(jié)點(diǎn)右側(cè)梁端彎矩;Mc節(jié)點(diǎn)上下柱端彎矩之和;i左節(jié)點(diǎn)左側(cè)梁的線剛度;i右節(jié)點(diǎn)右側(cè)梁的線剛度。5. 計(jì)算各梁的梁端
26、剪力根據(jù)桿件的平衡條件:梁端剪力可按下式計(jì)算:V左=V右=Mb/LV左梁左側(cè)的剪力;V右梁左側(cè)的剪力;Mb梁左右端彎矩之和;L梁的計(jì)算跨度。6. 計(jì)算各柱的軸力柱上端軸力等于該柱上端節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁端剪力與該柱說對應(yīng)的上層柱下端軸力的代數(shù)和,即Nik,上=Ni+1,k,下+Vb 式中:Nik,上第i層第k根柱上端軸力;Ni+1,k,下第i+1層與第i層第k根柱對應(yīng)的柱下端軸力;Vb第i層第k根柱上端節(jié)點(diǎn)處左右梁端剪力代數(shù)和。需要指出:上述柱軸力僅為該方向地震作用說產(chǎn)生的柱軸力。l 12.框架梁、柱內(nèi)力組合通過框架內(nèi)力分析,可獲得不同荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載作用效應(yīng)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面設(shè)計(jì)時,應(yīng)根據(jù)可能
27、出現(xiàn)的最不利情況進(jìn)行荷載效應(yīng)組合。在框架抗震設(shè)計(jì)時,一般應(yīng)考慮兩種基本組合。1. 地震作用效應(yīng)與重力荷載代表值效應(yīng)的組合框架結(jié)構(gòu)考慮地震作用是,除高層建筑須考慮風(fēng)荷載以外,一般不考慮風(fēng)荷載與地震作用的組合,框架結(jié)構(gòu)一般也不考慮豎向地震作用。當(dāng)只考慮水平地震作用于重力荷載代表值的組合時:S=1.2SGE+1.2SEKR/RE 2. 豎向永久荷載與可變荷載的荷載效應(yīng)組合無地震作用時,結(jié)構(gòu)受到全部永久荷載和可變荷載的作用,考慮看全部豎向荷載作用的荷載效應(yīng)組合時:S=1.2CGGK+1.4CQQkR一般情況下,有地震時的荷載效應(yīng)組合值S大于五地震時豎向荷載作用下的荷載效應(yīng)組合值S,但考慮了承載力看真調(diào)
28、整系數(shù)RE之后,誰起控制作用則難以區(qū)別,必須將兩組內(nèi)力組合后確定。3. 框架梁的內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值框架梁端一般是在考慮地震作用的組合是出現(xiàn)最不利的內(nèi)力,而跨間正彎矩則時在考慮和不考慮地震作用的組合時均有可能發(fā)生最不利內(nèi)力。梁端負(fù)彎矩設(shè)計(jì)值:-M=-(1.2MGE+1.3MEhk)梁端正彎矩設(shè)計(jì)值(重力荷載效應(yīng)往往有利,GE=1.0),-M=1.3MEhk-1.0MGE梁端剪力設(shè)計(jì)值:V=1.2VGE+1.3VEhk跨間正彎矩設(shè)計(jì)值,應(yīng)比較:+M=GMGk+QMQk+M=MEGE式中:MGE、VGE重力荷載代表值作用下的梁端彎矩和剪力;MEhk、VEhk水平地震作用下的梁端彎矩和剪力標(biāo)準(zhǔn)值;MGk、
29、MQk永久荷載、可變荷載作用下梁跨間最大正彎矩標(biāo)準(zhǔn)值;MEGE水平地震作用和重力荷載代表值共同作用下梁跨間最大正彎矩組合設(shè)計(jì)值。計(jì)算方法參考工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)P117。4. 框架柱的內(nèi)力組合值當(dāng)框架柱在豎向荷載作用下僅沿結(jié)構(gòu)某一主軸方向偏心受壓,且說考慮的水平地震作用方向也與此平行時,康家族沿此方向單項(xiàng)偏心受壓。應(yīng)考慮的內(nèi)力組合值為(設(shè)此方向?yàn)閤方向):有地震作用的組合:Mx=1.2MxGk+1.4MxQk N=1.2NGk+1.4NQk 無地震組合時:Mx=1.2MxGE+1.4MxEhk N=1.2NGE+1.3NEhk NGE、NEhk重力荷載代表值、水平地震作用下的柱軸力標(biāo)準(zhǔn)值;NGk、
30、NQk永久荷載、可變荷載作用下的柱軸力標(biāo)準(zhǔn)值。l 13.框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面抗震驗(yàn)算為達(dá)到“三水準(zhǔn)設(shè)防,二階段設(shè)計(jì)”的要求,在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時,應(yīng)使框架結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力、良好的變形能力及合理的破壞機(jī)制。實(shí)現(xiàn)上述要求的框架結(jié)構(gòu)可稱為延性結(jié)構(gòu)。要設(shè)計(jì)延性框架結(jié)構(gòu),就必須合理的設(shè)計(jì)梁、住構(gòu)件及其節(jié)點(diǎn)區(qū),防止構(gòu)件過早發(fā)生脆性破壞,控制構(gòu)件破壞的先后順序,形成合理的破壞機(jī)制。因此,在抗震設(shè)計(jì)時應(yīng)遵循“強(qiáng)柱弱梁”,“強(qiáng)剪弱彎”,“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱錨固”的設(shè)計(jì)原則。1. 框架梁截面抗震驗(yàn)算1) 正截面承載力驗(yàn)算考慮地震作用效應(yīng)組合時,梁正截面應(yīng)滿足:SR/RE ,式中,S驗(yàn)算截面考慮地震作用效應(yīng)的彎矩組合
31、值;R結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值,應(yīng)按GB500102002混凝土機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)公式計(jì)算;RE承載力抗震調(diào)整系數(shù)。2) 斜截面承載力計(jì)算a) 計(jì)算梁端剪力設(shè)計(jì)值 強(qiáng)剪弱彎”,保證框架梁先發(fā)生延性的彎曲破壞,避免發(fā)生脆性的剪切破壞,應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受剪承載力大于構(gòu)件彎曲屈服是實(shí)際達(dá)到的剪力值。因此,梁端截面考慮地震作用組合剪力設(shè)計(jì)值,需要根據(jù)不同的抗震等級,按“強(qiáng)剪弱彎”原則予以調(diào)整。一、二、三級的框架梁,其梁端截面組合的剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式調(diào)整:式中:V梁端截面的組合剪力設(shè)計(jì)值;ln梁的凈跨;VGb梁在總理荷載代表值作用下,按鍵值梁分析分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值;、分別為梁左右端逆時針或順時針方向組合
32、的玩具設(shè)計(jì)值,以及框架當(dāng)兩端玩具均為負(fù)彎矩時,絕對值較小的一端玩具取零;.梁端剪力增大系數(shù),一、二、三級抗震時分別為:1.3、1.2、1.1b) 梁截面尺寸限制面剪壓比較大時,可能在梁腹產(chǎn)生過大的主壓應(yīng)力,導(dǎo)致混凝土過早開裂,產(chǎn)生脆性的斜壓破壞,此時即使多配置負(fù)筋對量的抗剪承載力提高也不大,因此應(yīng)限制梁端截面剪壓比。考慮地震作用數(shù)反復(fù)荷載作用的不利情況,建筑抗震規(guī)范要求其截面組合的剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下列要求:跨高比大于2.5時:跨高比不大于2.5時:式中:V梁端截面的組合剪力設(shè)計(jì)值;fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;b梁截面寬度;h0梁截面有效高度。c) 斜截面承載力驗(yàn)算試驗(yàn)表明,在反復(fù)荷載作用下,
33、混凝土的抗剪承載力有所下降。抗震設(shè)計(jì)時梁斜截面承載力計(jì)算,應(yīng)考慮上述不利影響,按下式計(jì)算:矩形、T形和I形截面框架梁:式中:ft混凝土軸心抗拉強(qiáng)度實(shí)際值;s箍筋間距;fyv箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;ASV配置在同一截面內(nèi)箍筋各肢面積之和。2. 框架柱截面抗震驗(yàn)算延性框架柱設(shè)計(jì)時,也應(yīng)遵循“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”的原則,避免或推遲阻斷產(chǎn)生塑性鉸形成合理的破壞機(jī)制,防止過早發(fā)生脆性破壞的剪切破壞。此外,為保證主的延性要求,尚應(yīng)控制柱的軸壓比。1) 柱彎矩設(shè)計(jì)值的調(diào)整:式中:節(jié)點(diǎn)上下柱端截面順時針或逆時針方向組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和,上下端截面的彎矩設(shè)計(jì)值可按彈性分析分配;節(jié)點(diǎn)左右梁端截面逆時針或順時針方
34、向組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和;一級框架節(jié)點(diǎn)左右梁端均為負(fù)彎矩時,絕對值較小的彎矩應(yīng)取零。柱端彎矩增大系數(shù),一級取1.4,二級取1.2,三級取1.1。2) 柱端剪力設(shè)計(jì)值調(diào)整為防止柱在彎壓破壞前不發(fā)生脆性的剪切破壞,應(yīng)使柱子受剪承載力大于柱屈服時實(shí)際達(dá)到的剪力,因此柱端截面考慮地震作用的組合剪力設(shè)計(jì)值,需根據(jù)不同抗震等級,按“強(qiáng)奸弱彎”原則予以調(diào)整。一、二、三級的框架柱,其柱端截面組合的監(jiān)理制應(yīng)按下式調(diào)整:式中:V柱端截面組合的剪力設(shè)計(jì)值;Hn柱的凈高;柱的上、下端順時針或逆時針方向截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值,應(yīng)符合前述彎矩調(diào)整要求;柱端剪力增大系數(shù),一級取1.4,二級取1.2,三級取1.1。3) 柱截面尺寸限制與梁端截面設(shè)計(jì)相同,當(dāng)剪壓比較大時,將降低箍筋的抗剪效果,因此應(yīng)限制柱端截面剪壓比。考慮到地震作用數(shù)反復(fù)荷載做的不利情況,柱截面組合的剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下列要求:剪跨比大于2時:V0.2fcbh0/RE 剪跨比不大于2時:V0.15fcbh0/RE ,剪跨比按下式計(jì)算:式中:V柱端截面組合的剪力設(shè)計(jì)值;剪跨比,框架結(jié)構(gòu)的中間層
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