第章荷载计算.doc

第章荷载计算
第3章 荷载计算

3.1 恒荷载标准值计算
3.1.1 屋面恒荷载
20厚1:2水泥砂浆找平
100-140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩 {（0.1+0.4）/2}7=0.84
120厚现浇钢筋混凝土屋面板
15厚纸筋石灰抹底
_
合计
3.1.2 顶层框架梁上的线荷载
边跨梁（AB，CD跨）自重
粉刷自重

合计
中间跨（BC）自重
粉刷自重

合计
因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：
边跨梁线荷载标准值

中间跨梁线荷载标准值

3.1.3 楼面恒荷载
25厚水泥砂浆面层
100厚现浇钢筋混凝土楼板
15厚纸筋石灰抹底
_
合计
3.1.4 中间层框架梁线荷载标准值
边跨梁与两侧粉刷
边跨填充墙自重
墙面粉刷

合计
因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：
边跨梁线荷载标准值

中间跨梁线荷载标准值

3.1.5 屋面框架节点集中荷载标准值
⑴ 顶层边节点集中荷载标准值
边柱纵向框架梁自重
边柱纵向框架梁粉刷
900高女儿墙自重
纵向框架传来的屋面自重
女儿墙粉刷

合计
⑵ 顶层中间节点集中荷载标准值
中柱纵向框架梁自重
中柱纵向框架梁粉刷
中柱纵向框架梁传来的屋面自重
0.53.91.954.48=17.04

合计
3.1.6 楼面框架节点集中荷载标准值
⑴ 边节点集中荷载
边柱纵向框架梁自重
边柱纵向框架梁粉刷
窗下墙体自重
窗下墙体粉刷 2 0.02 0.9 3.5 17=2.14
塑钢窗自重
框架柱自重与粉刷重
板传来的楼面自重

合计
⑵ 中节点集中荷载标准值
中柱纵向框架梁自重
中柱纵向框架梁粉刷
内纵墙与粉刷自重

扣除门洞重与门自重
框架柱与粉刷自重
板传来的楼面自重

合计
3.2 楼面活荷载
屋面活荷载（上人）2.0kN/m2，雪荷载0.45kN/m2，因此只考虑两者之间的大值。楼面活荷载2.0kN/m2。

恒荷载计算简图见图3-1。
活荷载计算简图见图3-2。
3.3 风荷载计算
风压标准值计算公式 wk=βzμzμsω0
3.3.1 确定各系数值
因为结构高度H=16.55m<30m,b=5.42+2.4=13.2m,H/b<1.5。取βz=1.0
该结构平面为矩形，由规范得μs=1.3，风压高度变化系数μz可根据各楼层标高H，由规范查出μz，再有线性插值求出各层的μz。将风荷载换算成作用于框架节点上的集中荷载，计算过程见表3-1。（表中Z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积）

图3-1恒荷载计算简图（单位kN） 图3-2活荷载计算简图（单位kN）

表3-1 风荷载计算表
层次
βz
μs
Z(m)
μz
ωo(kN/)
A()
Pw(kN)
5
1
1.3
16.05
1.543
0.45
9.36
8.45
4
1
1.3
13.05
1.465
0.45
11.7
10.03
3
1
1.3
10.05
1.387
0.45
11.7
9.49
2
1
1.3
7.05
1.256
0.45
11.7
8.60
1
1
1.3
4.05
0.948
0.45
13.75
7.63
等效风荷载计算简图见图3-3

图3-3等效节点集中风荷载计算简图（单位kN）
3.4 重力荷载代表值计算
该框架结构的计算符合底部剪力法的适用条件。（建筑物高度不超过40m，结构以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布较均匀，结构的地震反应以第一振型反应为主，结构的第一振型接近直线）
计算重力荷载代表值时，恒荷载取全部，楼面活荷载取50%，屋面活荷载不考虑。各质点的重力荷载代表值取本层楼面重力荷载代表值与与其相邻上下层间墙（包括门窗），柱全部重力荷载代表值的一半之和。顶层屋面质点重力荷载代表值仅按屋面与其下层的一半计算。各层重力荷载代表值集中于楼层标高处。
屋面处重力荷载代表值=结构和构件自重标准值+0.5雪荷载代表值
楼面处重力荷载代表值=结构和构件自重标准值+0.5活荷载代表值
结构和构件的自重取楼面上下半层层高范围内（屋顶取顶层一半）的结构与配件自重。
3.4.1 各楼层结构和构件自重标准值计算
第5层重力标准值

第2-4层重力标准值

第1层重力标准值

3.4.2 楼面和屋面活荷载计算
屋面雪荷载标准值计算：

楼面活荷载标准值计算：
=2.0(55.85.42-3.95.43+11.72.4-2.45.42)
+2.5((55.8-11.7) 2.4+3.95.43)=1505.79kN
3.4.3 各楼层重力荷载代表值计算
顶层：G5=6480.07+0.5147.31=6553.73kN
标准层：Gi=5854.16+0.51505.79=6607.06kN （i=2，3，4）
底层：G1=8105.36+0.51505.79=8858.26kN
3.4.4 建筑物总重力荷载代表值
==6553.73+6607.063+8858.26=35233.17kN
3.5 荷载效应计算
3.5.1 框架横向抗侧移刚度的计算
⑴ 梁的线刚度
梁的线刚度计算用D值法计算，在计算量的线刚度ib 时，考虑到楼板对框架梁截面惯性矩的影响，中框架梁（两边有楼板）取Ib=2Io，边框架梁（一边有楼板）取Ib=1.5Io，所有梁祝的线刚度表见表3-2.

图3-4 计算简图（单位kN）
表3-2 梁柱线刚度表(10-4Em)
现浇框架梁线刚度计算表
部位
截面
跨度
矩形截面惯性矩
边框架梁
中框架梁
b×h(m)
l(m)
I=bh3/12(m4)
Ib=1.5I
ib=EcIb/l(kN·m)
Ib=2I
ib=EcIb/l(kN·m)
走道梁
0.24×0.5
2.4
2.5
3.75
4.69
5
6.25
楼面梁
0.24×0.5
5.4
2.5
3.75
2.08
5
2.78
注：混凝土C30,Ec=。
〔2〕柱的抗侧移刚度
采用D值法，计算结果见下表。柱侧移刚度。
表3-3 框架柱D值与楼层抗侧移刚度的计算
楼层i
层高（m）
柱号
柱根数
截面尺寸
Ic
ic
K
a
Dij
∑Dij
Di
2--5
3
Z1
28
0.4×0.4
2.13
2.13
2.93
0.594
1.687
47.236
110.292
Z2
26
4.24
0.679
1.928
50.128
Z3
4
2.2
0.524
1.488
5.952
Z4
4
3.18
0.614
1.744
6.976
1
4.55
Z1
28
0.4×0.4
2.13
1.4
4.46
0.768
0.623
17.444
40.992
Z2
26
6.45
0.822
0.667
18.676
Z3
4
3.35
0.72
0.584
2.336
Z4
4
4.84
0.781
0.634
2.536
注：混凝土C30,Ec=。
〔3〕楼层侧移刚度计算
同一楼层所有柱的侧移刚度之和即为该楼层抗侧移刚度Di，其计算过程与计算结果见上表3-3。注：Z1、Z2为中框架柱，Z3、Z4为边框架柱。
3.5.2 水平地震作用下的侧移计算
⑴ 横向框架自振周期计算
按顶点位移法计算框架的自振周期

式中
----考虑填充墙影响的周期调整系数，取0.6～0.7。本工程取0.67。
----框架顶点位移
----框架的自振周期
采用顶点位移法，其顶点假想位移的计算过程即结果见下表：
表3-4 横向框架顶点位移计算
层次
Gi
∑Gi
∑Di
δi
△i
5
6553.73
6553.73

0.006
0.146
4
6607.06
13160.79

0.012
0.14
3
6607.06
19767.85

0.018
0.128
2
6607.06
26374.91

0.024
0.11
1
8858.26
35233.17
409920
0.086
0.086
故：==0.146m，取填充墙的周期影响系数=0.67。
得结构基本自振周期为：
=1.7×0.67×=0.435（s）。
⑵ 横向地震作用计算与弹性侧移验算
本框架为40m以下的规则结构，采用底部剪力法计算水平地震作用。
1. 水平地震影响系数的计算
结构基本周期取顶点位移法的计算结果：=0.435 s。
由《抗震规范》可知Ⅱ类场地，7度第三组，结构的特征周期,地震影响系数，=0.45 s。
则：==0.0825
2. 水平地震作用计算
结构总水平地震作用标准值按下式计算，即：

因=0.435<1.4=0.63 s，不需要考虑顶部附加地震作用的修正。
分布在各楼层的水平地震作用标准值计算结果如下表3-5所示。
3. 楼层地震剪力计算
各楼层地震剪力标准值按下式计算，计算结果见下表3-5：

经验算，各楼层的地震剪力标准值均满足最小地震剪力的要求。
4. 多遇地震下的弹性位移验算
多遇地震作用下各楼层层间弹性位移△u=，层间位移角δ=△u/h，计算结果见下表3-5。钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角限值为1/550，经验算各楼层均满足要求。
表3-5 水平地震作用，楼层地震剪力计算与各层间弹性位移角计算
层次
hi
Hi
Gi
GiHi
GiHi/ ∑GiHi
Fi
Vi
∑Di
△u
δ
5
3.0
16.55
6553.73
108464
0.17516
748.61
748.61

0.68
1/4411
4
3.0
13.55
6607.06
89526
0.14146
617.90
1366.51

1.24
1/2420
3
3.0
10.55
6607.06
69704
0.10775
481.09
1847.6

1.68
1/1786
2
3.0
7.55
6607.06
49883
0.07405
344.29
2191.89

1.99
1/1508
1
4.55
4.55
8858.26
40305
0.03534
278.18
2470.07
409920
6.03
1/739
由规范可知地震作用下框架允许的层间最大位移为1/550>1/739，满足要求。
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