水平荷载作用下结构的内力分析
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水平荷载作用下框架内力的计算——D值法资料讲解D值法是一种常用于计算框架结构在水平荷载作用下的内力的方法。
下面是对D值法进行详细讲解的资料。
一、D值法的基本概念D值法是一种近似计算框架结构内力的方法,其基本思想是通过估算框架结构在水平荷载作用下的刚度来计算内力。
具体而言,D值法通过假设结构刚度的变化与结构的变形呈线性正比关系,将结构的刚度表示为一个D值,再通过对结构的初始刚度和变形的估计,计算出结构在水平荷载作用下的内力。
二、D值的计算步骤(一)计算结构的初始刚度1.根据结构的几何形状和材料特性,计算出结构在初始状态下的刚度矩阵。
2.对刚度矩阵进行变换,得到初始刚度矩阵。
(二)估算结构的变形1.假设结构受到线性弹性变形的影响。
2.估计结构的位移和转角。
(三)计算D值1.根据估算的位移和转角,计算出结构的变形矩阵。
2.根据初始刚度矩阵和变形矩阵,计算出结构的刚度矩阵。
3.将刚度矩阵转化为D值,即刚度指数。
(四)计算内力1.根据D值和水平荷载的大小,计算出结构的内力。
2.对结构的各个部位进行内力平衡计算,得到各个构件的内力。
三、D值法的优缺点D值法在计算框架结构内力时具有一定的优势和局限性。
(一)优点1.简洁易行:D值法不需要进行繁琐的矩阵计算,计算步骤相对简单。
2.适用范围广:D值法适用于一般的框架结构,包括多层和复杂形状的结构。
3.结果可靠:在合理的假设和估计前提下,D值法可以得到较为准确的内力计算结果。
(二)缺点1.假设过于理想化:D值法假设结构的变形与刚度呈线性正比关系,这在实际情况下不一定成立。
2.忽略非线性效应:D值法无法考虑结构中的非线性效应,如材料的非线性和连接件的滑动、屈曲等。
3.精度受限:由于D值法是一种近似计算方法,其精度相对有限,不适用于对结构内力要求较高的情况。
四、D值法的应用领域D值法在实际工程中被广泛应用,特别是在简化计算和快速评估结构内力的情况下。
1.结构抗震设计:D值法常用于抗震设计中,通过快速计算内力,进行结构的抗震性能评估。
第三章框架结构一、选择题1、水平荷载作用下每根框架柱所分配到的剪力与( )直接有关。
A.矩形梁截面惯性矩;B.柱的抗侧移刚度;C.梁柱线刚度比;D.柱的转动刚度。
2、采用反弯点法计算内力时,假定反弯点的位置 ( )。
A.底层柱在距基础顶面2/3处,其余各层在柱中点;B.底层柱在距基础顶面1/3处,其余各层在柱中点;C.底层柱在距基础顶面1/4处,其余各层在柱中点;D.底层柱在距基础顶面1/5处,其余各层在柱中点;3、关于框架柱的反弯点,以下结论正确的是( )A.上层梁的线刚度增加会导致本层柱反弯点下移;B.下层层高增大会导致本层柱反弯点上移;C.柱的反弯点位置与柱的楼层位置有关,与结构总层数无关;D.柱的反弯点位置与荷载分布形式无关。
4、对现浇式楼盖,中框架梁的惯性矩I =2 I 0,式中I 0是指()。
A.矩形梁截面惯性矩;B.T形梁截面惯性矩;C.矩形梁截面抗弯刚度;D. T形梁截面抗弯刚度;5、按D值法对框架进行近似计算时,各柱反弯点高度的变化规律是()。
A.其他参数不变时,随上层框架梁刚度减小而降低;B.其他参数不变时,随上层框架梁刚度减小而升高;C.其他参数不变时,随上层层高增大而降低;D.其他参数不变时,随上层层高增大而升高;6、按D值法对框架进行近似计算时,各柱侧向刚度的变化规律是()。
A.当柱的线刚度不变时,随框架梁线刚度增加而减少;B.当框架梁、柱的线刚度不变时,随层高增加而增加;C.当柱的线刚度不变时,随框架梁线刚度增加而增加;D.与框架梁的线刚度无关。
7、一般来说,当框架的层数不多或高宽也不大时,框架结构的侧移曲线为()为主。
A.弯曲型;B.剪切型;C.弯剪型;D.弯扭型。
8、以下关于竖向荷载作用下框架内力分析方法——分层法的概念中,()项不正确。
A.不考虑框架侧移对内力的影响;B.每层梁上的竖向荷载仅对本层梁及其相连的上、下柱的弯矩和剪力产生影响,对其他各层梁、柱弯矩和剪力的影响忽略不计;C.上层梁上的竖向荷载对其下各层柱的轴力有影响;D.按分层计算所得的各层梁、柱弯矩即为该梁的最终弯矩,不再叠加。
水平荷载作用下的内力计算
- 反弯点法:柱子的抗侧移刚度可以通过柱顶产生单位水平位移在柱顶所施加的水平力计算得出。
柱子的线刚度越大,柱子的抗侧移刚度越好,抵抗水平荷载的能力也就越强。
- 平面协同分析模型:通过对交错桁架结构在水平荷载作用下受力特点的分析,把结构中的楼板等效为与横向框架铰接的刚性链杆,建立了构件内力、层间侧移和楼层侧移计算的平面协同分析模型。
在进行水平荷载作用下的内力计算时,需要根据实际情况选择合适的计算方法,并对计算结果进行详细的分析和验证。
如果你需要更详细的计算方法或有其他相关问题,请提供更多信息继续向我提问。
(1) 侧移刚度
将作用在每个楼层上的总风荷载或总地震力分配到各框架上,假定梁的刚度无限大,柱子两端无转角,有水平位移,求得柱的抗侧移刚度:
d =
V δ=12i C ℎ2 V −柱剪力
δ−柱层间位移
ℎ−柱层高
i c −柱线刚度,i c =EI ℎ,EI 为柱抗弯刚度
(2) 剪力分配
同层中各柱i 所承担剪力V ij 可按抗侧移刚度进行分配。
V ij =d ij ∑d ij
m i=1V pj V pj −第j 层总剪力值
m −第j 层柱的数量
(3) 反弯点高度y j h
梁的线刚度i b 无限大,柱两端完全无转角且弯矩相等时,反弯点在柱中点,y ℎ=12ℎ,当i b /i c ≥3时,底层柱取23ℎ,其他层柱取12ℎ。
(4) 各柱端弯矩值
用分配的剪力和反弯点高度计算柱端弯矩值。
第一层第i 柱:上端弯矩(M i1上
)c =V i1∙ℎ/3
下端弯矩(M i1下
)c =V i1∙2ℎ/3 第j 层第i 柱:则上下弯矩相等,即
(M ij 上)c =(M ij 下
)c =V ij ∙ℎ/2 (5) 根据节点平衡计算梁弯矩
J 层边柱边梁端弯矩
(M j )b =(M j 上)c +(M j+1下
)c J 层中柱的左、右梁端弯矩
(M j 左)b =[(M j 上)c +(M j+1下)c ]i bj 左
i bj 左+i bj 右
(M j 右)b =[(M j 上)c +(M j+1下)c ]i bj 右
i bj 左+i bj 右
(6) 根据力的平衡,由梁两端弯矩求出梁的剪力值。
(7) 计算例题。
1、有一幢钢筋混凝土框架-剪力墙结构,共9层,首层层高4.2m,其它各层层高3.6m,首层楼面比室外地面高出0.6m,屋顶有局部突出的电梯机房层高3m,试问在计算房屋高度时,下列哪项正确( A )?(A)33.6m (B)33.0m (C)36.6m (D)36.0m2、在抗震设防烈度为7度的地区,现浇框架结构其高度不宜超过(B)(A) 30m (B)55m (C)80m (D)120m3、框架结构适用的房屋最大高度为(B )Ⅰ、抗震烈度为7度时,最大高度为55mⅡ、抗震烈度为7度时,最大高度为60mⅢ、抗震烈度为8度时,最大高度为50mⅣ、抗震烈度为8度时,最大高度为45m(A)Ⅰ、Ⅲ(B)Ⅰ、Ⅳ(C)Ⅱ、Ⅲ(D)Ⅱ、Ⅳ4、某高层建筑,主体高度为63.0m,室内外高差为0.45m,女儿墙高度为1.20m,屋面水箱突出屋面高度为2.70m。
则房屋的高度为(B)(A)63.0m (B)63.45m (C)64.65m (D)67.35m5、下列哪一种结构体系所建房屋的高度最小( B )(A)现浇框架结构(B)装配整体框架结构(C)现浇框架-剪力墙结构(D)装配整体框架-剪力墙结构6、在地震区建造房屋,下列结构体系中何者适合建造的房屋最高(B )?(A)框架(B)筒中筒(C)框架筒体(D)剪力墙7、有一幢高层建筑筒中筒结构,矩形平面的宽度26m,长度30m,抗震设防烈度为7度,要求在高宽比不超过《高规》限值的前提下,尽量做高,指出下列哪个高度符合要求(C )?(A)156m (B)140m (C) 143m (D)130m8、在下列地点建造高层建筑,何者承受的风力最大(A )?(A)建在海岸(B)建在大城市郊区(C)建在小城镇(D)建在有密集建筑群的大城市市区9、在设计高层建筑风载载值时,下列何种情况风载应乘以大于1的风振系数β(B )?(A)高度大于50m ,且高宽比大于1.5;(B)高度大于30m ,且高宽比大于1.5;(C)高度大于50m ,且高宽比大于4 ;(D)高度大于40m ,且高宽比大于3;10、在设计特别重要和有特殊要求的高层建筑时,标准风压值应取重现期多少年(B)?(A)30 (B)50 (C)80 (D)10011、多遇地震作用下层间弹性变形验算的重要目的是(A)防止结构倒塌(B)防止结构发生破坏(C)防止非结构部分发生过重的破坏(D)防止人们惊慌12、二级抗震梁,已计算得到下列数据:(A )按实际配筋计算V b =318KN-M (B )按梁端弯矩设计值计算V b =300KN-M(C )按内力组合V b =250KN-M 。
反弯点法求水平荷载作用下的框架内力反弯点法(Method of Virtual Work)是一种常用于求解框架结构内力的方法。
首先,我们需要了解框架结构的各个构件的几何参数、材料属性以及受力情况。
然后,我们可以利用反弯点法来计算结构中各个构件的内力。
反弯点法的基本思想是,通过引入一个虚拟变量使系统达到平衡,进而利用虚位移原理计算结构的内力。
在本文中,我们考虑的情况是水平方向上的荷载作用下的框架结构。
首先,我们需要定义一些符号和关键概念。
假设框架结构中有n个节点和m个构件。
节点用i表示,i=1,2,...,n。
构件用j表示,j=1,2,...,m。
对于每个节点i,我们可以定义平衡方程:∑F_x^i=0∑F_y^i=0∑M_i=0其中,∑F_x^i代表节点i受到的所有水平力的代数和,∑F_y^i代表节点i受到的所有垂直力的代数和,∑M_i代表节点i受到的所有力矩的代数和。
这三个方程可以用来解决节点的平衡条件。
接下来,我们需要考虑构件的受力情况。
对于每个构件j,我们可以利用弯矩-曲率关系来计算构件的弯矩M_j。
假设构件j的两个端点为节点i和节点k,则可以得到构件j的弯矩-曲率关系方程:M_j=EI_j*κ_j其中,EI_j是构件j的弯矩刚度,κ_j是构件j的曲率。
根据虚位移原理,我们可以认为框架结构在加载作用下,构件j产生的正弯曲与虚位移δ_j具有相同的幅度。
即:M_j = EI_j * κ_j = EI_j * d^2δ_j/dx^2其中,d^2δ_j/dx^2是构件j的弯曲变形。
我们可以利用这个关系来解决不同构件的弯矩。
最后,我们需要考虑如何选择虚拟变量δ_j。
一种常见的选择是,将δ_j的值设置为构件j的两个端点之间的位移差。
这样,我们可以得到:δ_j=u_k-u_i其中,u_i和u_k分别代表节点i和节点k的位移。
这个位移差可以通过节点位移方程来计算。
接下来,我们可以将上述的所有方程整合在一起,形成一个线性方程组。
水平荷载作用下的内力计算一、荷载传递原理1.荷载分解:将作用在结构上的水平荷载按照结构的几何形状进行分解,得到垂直于结构方向的分力和切向力。
2.分力计算:根据结构特点和边界条件,计算每个部分的分力大小。
3.内力传递:将分力转化为内力,按照结构的力学模型计算各部分的内力。
二、各种内力的计算公式1.弯矩:在水平荷载作用下,结构受到弯矩的作用。
计算弯矩时,可以使用以下公式:M=P×e其中,M为弯矩,P为作用力的分力,e为力臂的长度。
2.剪力:水平荷载还会产生剪力。
剪力的计算公式如下:V = P × sin(θ)其中,V为剪力,P为作用力的分力,θ为剪力与结构之间的夹角。
3.拉力和压力:水平荷载作用下,结构部分还可能受到拉力和压力的作用。
计算拉力和压力时,可以使用以下公式:T = P × cos(θ)C = P × cos(θ)其中,T为拉力,C为压力,θ为拉力或压力与结构之间的夹角。
以上公式根据适用情况,可以灵活运用,计算出不同部位的内力。
三、示例分析为了更好地理解内力的计算方法,以下将以一个简单的钢框架结构为例进行分析。
假设该钢框架结构受到水平荷载作用,沿X轴方向为100kN,沿Y轴方向为50kN。
结构为等边钢框架,边长2m。
根据以上数据,可以进行如下计算:1.荷载分解:沿X轴方向的分力为100kN,沿Y轴方向的分力为50kN。
2.内力传递:-弯矩:结构中垂直于荷载方向的力产生弯矩。
假设力臂长为1m,根据上述公式计算弯矩:M=100kN×1m=100kNm-剪力:沿Y轴方向的剪力的大小为50kN。
剪力的计算可以通过上述公式得到。
V = 50kN × sin(60°) = 50kN × 0.866 = 43.3kN-拉力和压力:根据上述公式,可以计算出沿X轴方向的拉力和压力的大小。
T = 100kN × cos(60°) = 100kN × 0.5 = 50kNC = 100kN × cos(60°) = 100kN × 0.5 = 50kN根据以上计算结果,可以得出该钢框架结构在水平荷载作用下的内力分布情况。
第8章框架-剪力墙结构设计【学习目标】本章主要介绍框架-剪力墙结构和板柱-剪力墙结构。
框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构的结构布置、计算分析、截面设计及构造要求除应符合本章的规定外,尚应分别符合前面各章的有关规定。
8.1 框架-剪力墙结构特点8.1.1 框架-剪力墙结构体系框架-剪力墙结构也称框剪结构,这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求,同时又具有侧向刚度较大的优点,是一种比较好的抗侧力体系,广泛应用于高层建筑。
抗震设计时,框架-剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系,结构的两个主轴方向都要布置框架和剪力墙。
框架-剪力墙结构可采用下列形式:(1)框架与剪力墙(单片墙、联肢墙或较小井筒)分开布置;(2)在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙(带边框剪力墙);(3)在单片抗侧力结构内连续分别布置框架和剪力墙;(4)上述两种或三种形式的混合。
框架-剪力墙结构具有如下的一些特点:(1)框剪结构,由延性较好的框架、抗侧力刚度较大并带有边框的剪力墙和有良好耗能性能的连梁所组成,具有多道抗震防线,从国内外经受地震后震害调查表明,确为一种抗震性能很好的结构体系。
(2)框剪结构在水平力作用下,水平位移是由楼层层间位移与层高之比Δu/ℎ控制,而不是顶点水平位移进行控制。
层间位移最大值发生在(0.4~0.8)H 范围内的楼层,H为建筑物总高度。
(3)框剪结构在水平力作用下,框架上下各楼层的剪力取用值比较接近,梁、柱的弯矩和剪力值变化较小,使得梁、柱构件规格较少,有利于施工。
8.1.2 框架-剪力墙受力特点框剪结构的受力特点,是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式,所以它的框架不同于纯框架结构中的框架,剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。
因为,在下部楼层,剪力墙的位移较小,它拉着框架按弯曲型曲线变形,剪力墙承受大部分水平力,上部楼层则相反,剪力墙位移越来越大,有外侧的趋势,而框架则有内收的趋势,框架拉剪力墙按剪切型曲线变形,框架除了负担外荷载产生的水平力外,还额外负担了把剪力墙拉回来的附加水平力,剪力墙不但不承受荷载产生的水平力,还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力,所以,上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小,框架中也出现相当大的剪力框架本身在水平荷载作用下呈剪切型变形,剪力墙则呈弯曲型变形。
3 水平荷载作用下结构的内力分析为了求得框架-剪力墙结构(计算简图如图3-1所示)在水平力作用下的内力,在近似法中采用了连续化方法,即将各层总连梁离散为沿楼层高度均匀分布的连续连杆。
将连杆切开,则总剪力墙成为静定结构(竖向悬臂墙),如图3-2所示,它受连续连杆的未知约束力F p 和分布外荷载P(x)的作用。
其中F p 可有总框架的抗推刚度f C 与结构变形曲线的二阶导数表示,即22F f d y P C d x=;b C 为总连梁的约束刚度。
b C 与f C 的具体计算见刚度参数的计算。
根据梁的弯曲理论,竖向悬臂墙的荷载与挠度的微分关系可有:(3-1)式中,w EJ 为总剪力墙的抗弯刚度。
当外力可表示为简单的函数形式时,则可方便地通过求解微分方程得到总剪力墙和总框架的变形方程,进而由变形和内力的微分关系可以求出总剪力墙、总框架、总连梁的内力。
连续化方法是一种十分巧妙的做法,无论实际的框架剪力墙是多少层,结构的变形方程形式都不变,因而便于手算。
为了获得简便的变形方程,需要将水平荷载等效地转换成三种典型的形式(倒三角形荷载、均布荷载、顶点集中荷载),风荷载,水平地震作用的具体转换见前面一章。
3.1总剪力墙、总框架、总连梁的内力计算由式(3-1)可推导出总剪力墙分别在三种典型水平荷载作用下的计算公式如下: 倒三角形分布荷载作用下2322111[(1)()()]226f qH sh sh ch Sh y C ch λλλλξλξλξλλλλλ-=+-+--- (3-2a )221[(1)()]22w qH sh sh ch M sh ch λλλλξλλξξλλλλ=+---- (3-2b) 221[(1)()1]22w qH sh sh sh V ch ch λλλλλξλλλξλλλλ=+---- (6-2b) 均布荷载作用下2221[()(1)(1)]2f qH sh y ch sh C ch λλξλξλλξλξλλ+=-+- (3-3a )4242()w F b d y d y EJ P x p C d x d x=-+221[()1]w qH sh M ch sh ch λλλξλλξλλ+=-- (3-3b)221[()]w qH sh V ch sh ch λλλλξλξλλ+=- (3-3c) 顶点集中荷载作用下33321[()(1)]w PH sh y ch sh EJ ch λξλξλξλλλλ=--+ (3-4a)1()w sh M PH ch sh ch λλξλξλλλ=- (3-4b) ()w sh V P ch sh ch λλξλξλ=- (3-4c) 式中 y------总剪力墙、总框架的侧移;w M -------总剪力墙的总弯矩; w V --------总剪力墙的总剪力;ξ-------相对坐标,坐标原点在固定端,x Hξ=3.1.1 铰接计算体系的内力计算在铰接计算体系中,各典型水平荷载单独作用下总剪力墙的w M 、w V 可直接由式(3-2)~(3-4)算出。
总框架的总剪力按下式计算:()()()f P W V V V ξξξ=- (3-5)式中 ()f V ξ------总框架的总剪力;()P V ξ-----结构在ξ处由外荷载引起的总剪力,与荷载形式有关。
倒三角形荷载 20()(1)2p q HV ξξ=- (3-5a) 均布荷载 ()(1)p V qH ξξ=- (3-5b) 顶点集中荷载 ()p V F ξ= (3-5c) 式中 0q 、q--------分别为倒三角形荷载的最大荷载集度和均布荷载集度; F-------顶点集中荷载。
当外荷载由几种典型水平荷载组合时,则其总内力为各单一典型水平荷载作用下内力的叠加。
应用式(3-2)~(3-5)计算w M 、w V 、f V 时,建议采用EXECEL 直接由各自的表达式列成如表3-1的形式计算。
比查计算图表精确、方便、条理清楚。
总剪力墙及总框架的内力计算表 表3-13.1.2总框架内力的调整在水平地震作用下,框架-剪力墙结构所求出的总框架各层总剪力fV ,需要按照以下的方法进行调整:如果计算出的总框架的总层剪力00.2f V V ≥,则f V 可按计算值采用;如果00.2f V V <,设计时,f V 取max 1.5f V 和0.2o V 中较小值计算框架梁、柱的弯矩和剪力,但柱的轴力仍按未调整的f V 计算。
其中,o V 为结构底部总地震剪力;max f V 为主体结构各层框架总剪力中的最大值。
对于风荷载引起的总框架的总剪力f V 不需要调整。
3.2各片墙、各榀框架、各根连梁的内力计算3.2.1 各根连梁内力计算在铰接体系中b C =0,总连杆的弯矩和剪力均为零。
连梁与框架柱相连端的弯矩可按一下方法计算:先由D 值法求出与连梁相连柱的柱端弯矩;将连梁看成一端固定(与剪力墙相连端),一端刚接(与柱相连端),考虑连梁与柱相连端的转动刚度,由节点平衡求出梁端弯矩。
3.2.2 各片剪力墙内力计算在进行剪力墙设计时,一般取楼板标高处的弯矩M 、剪力V 作为设计内力。
因此,根据3.1节求出的总剪力墙在各楼层处的内力()w M ξ、()w V ξ后,无论是铰接体系还是刚接体系均应按照各片剪力墙的等效抗弯刚度进行再分配,其计算公式如下:1.eqiWij Wij k eqii EI M M EI ==∑1.eqiWij Wij keqii EI V V EI ==∑(3-17)式中 Wij M ------第i 片剪力墙j 楼层处的弯矩;Wij V -------第i 片剪力墙j 楼层处的弯矩。
由(3-17)求出、Wij M WijV 之后,还需要根据各片剪力墙的具体情况,按照下面方法计算剪力墙墙肢的内力: 3.2.2.1 整截面剪力墙若没有连梁与该片剪力墙相连,则由式(3-17)计算出的WijM 、WijV 就是第i 片剪力墙j 楼层处的弯矩和剪力。
若该片剪力墙与连梁直接相连,则需要考虑连梁对剪力墙弯矩的影响。
设第j 层第i 根连梁的1端与剪力墙相连,则对第i 片剪力墙在第j 层楼盖上、下方的剪力墙截面弯矩u WijM及l WijM 可近似按下式计算:,12/2u Wij Wij i M M M =+ (3-18a ) ,12/2l Wij Wij i M M M =- (3-18b )式中,,12i M 为第j 层第i 根连梁1端(与剪力墙相连端)在剪力墙轴线处的集中约束弯矩,按式(3-13)计算。
3.2.2.2 小开口整体剪力墙若没有连梁与该片剪力墙相连,则由式(3-17)计算出的WijM 、WijV 就是第i 片剪力墙j楼层处的弯矩和剪力,则小开口墙第K 个墙肢的弯矩kWij M 、剪力kWij V 和轴力k WijN的标准值,可近似由下式计算。
0.850.15k kkWij WijWij KI I M M M II =+∑ (3-19) 0.85k k kWij WijA y N M I= (3-20)k kWij WijKA V V A =∑ (3-21) 式中 k W i j M 、k Wij V 、kWij N ----------整体小开口墙中第k 个墙肢第j 层标高处的弯矩、剪力、轴力;k A 、k I 、k y ------第k 个墙肢的截面面积、惯性矩、截面形心到组合截面形心的距离;I-------组合截面惯性矩。
若有连梁与该片剪力墙相连,则由式(3-17)计算出的WijM 、WijV 后,应仿照(3-18)那样,对弯矩进行修正。
小开口整体剪力墙中第k 个墙肢的弯矩kWij M、剪力k WijV和轴力k Wij N 的标准值,仍按(3-19)~(3-21)计算,不同的只是分别用u Wij M 、l Wij M 代替Wij M ,得出第k 个墙肢j 楼层上、下截面的内力,作为内力标准值。
3.2.2.2 联肢(双肢、多肢)剪力墙对于联肢剪力墙,由式(3-17)计算出该片剪力墙的弯矩和剪力后,还需要进一步求出每个墙肢和连梁的内力,但是这些内力不能直接由WijM 、WijV 分配得到,而应根据联肢墙所受的力,通过联肢墙的分析求解得到。
对此,可采用如下近似处理方法:先由式(3-17)计算出墙顶和墙底的弯矩nWijM、0WijM及剪力n WijV、0WijV,再根据墙顶和墙底的弯矩和剪力等效的原则,求得其“相当荷载”,据此求出联肢墙的每个墙肢和连梁的内力。
根据框架-剪力墙结构中,单片剪力墙的受力特点,“相当荷载”可由倒三角形荷载(g )、 均布荷载(q )和顶点集中荷载(F )组成,并且它们产生的联肢墙顶端剪力、底部剪力和弯矩与总剪力墙分配到该联肢墙相应截面的剪力、弯矩应相等,据此有:墙顶剪力 nWijF V= (3-22)墙底剪力 0/2WijgH gH F V++= (3-23)墙底弯矩 220/3/2WijgH gH FH M ++= (3-24)墙顶弯矩的条件自然满足。
式(3-22)~(3-24)中的n WijV、0Wij V、0Wij M已知,求解联立方程即可求出g 、q 和F 的值。
最后按联肢墙内力计算方法计算荷载g 、q 和F 分别作用下各墙肢的内力,再叠加起来就得到该墙肢拟求的内力,即联肢墙各墙肢的弯矩、剪力、轴力以及连梁的弯矩、剪力。
具体计算可参阅高层建筑结构设计教材相关内容。
3.2.2 各榀框架内力计算框架-剪力墙结构中的总框架包括普通框架和壁式框架,框架梁、柱的内力计算方法仍然采用D 值法。
将3.1节中经过调整后的总框架在各楼层处的总剪力()f V ξ,按各柱的D 值进行分配,便可得到各柱在各楼层处的剪力,但计算太烦琐,在近似法中叶无必要,通常是近似取该柱上下端两层楼板标高处剪力的平均值,作为该柱该层的剪力Cij V 。
第i 根柱(共有m 根)第j 层的剪力为:11().2fj fj iCij mii V V D V D-=+=∑ (3-25)然后,确定出普通框架柱和壁式框架柱的反弯点高度(具体可参阅高层建筑结构设计教材有关内容),便可以计算出柱端弯矩。
再根据节点平衡条件可求出梁端弯矩,进而可以计算框架梁的剪力和柱的轴力,左后作出内力图。
4向荷载作用下结构的内力分析作用在结构上的坚向荷载主要是恒荷载(结构白重)和楼面活荷载(使用荷载),其值按5.1节所述方法确定。
计算框架—剪力墙结构在竖向荷载作用下的内力时,可忽略各抗侧力构件之间的联系,根据楼盖结构的平面布置,将竖向荷载传递给每相框架及每片墙。
各片墙、各榀框架再技各自的负荷面积确定荷载,进行内力计算。
高层民用建筑楼面活荷载一般不大(1.5~2.02/KN m ),仅占全部坚向荷载的10%~15%。