水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析

《水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、3水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析為了求得框架-剪力墻結(jié)構(gòu)（計(jì)算簡圖如圖3-1所示）在水平力作用下的內(nèi)力，在近似法中采用了連續(xù)化方法，即將各層總連梁離散為沿樓層高度均勻分布的連續(xù)連桿。將連桿切開，則總剪力墻成為靜定結(jié)構(gòu)（豎向懸臂墻），如圖3-2所示，它受連續(xù)連桿的未知約束力和分布外荷載P(x)的作用。其中可有總框架的抗推剛度與結(jié)構(gòu)變形曲線的二階導(dǎo)數(shù)表示，即；為總連梁的約束剛度。與的具體計(jì)算見剛度參數(shù)的計(jì)算。根據(jù)梁的彎曲理論，豎向懸臂墻的荷載與撓度的微分關(guān)系可有：（3-1）式中，為總剪力墻的抗彎剛度。當(dāng)外力可表示為簡單的函數(shù)形式時，則可方便

2、地通過求解微分方程得到總剪力墻和總框架的變形方程，進(jìn)而由變形和內(nèi)力的微分關(guān)系可以求出總剪力墻、總框架、總連梁的內(nèi)力。連續(xù)化方法是一種十分巧妙的做法，無論實(shí)際的框架剪力墻是多少層，結(jié)構(gòu)的變形方程形式都不變，因而便于手算。為了獲得簡便的變形方程，需要將水平荷載等效地轉(zhuǎn)換成三種典型的形式（倒三角形荷載、均布荷載、頂點(diǎn)集中荷載），風(fēng)荷載，水平地震作用的具體轉(zhuǎn)換見前面一章。3.1總剪力墻、總框架、總連梁的內(nèi)力計(jì)算由式（3-1）可推導(dǎo)出總剪力墻分別在三種典型水平荷載作用下的計(jì)算公式如下：倒三角形分布荷載作用下（3-2a）(3-2b)(6-2b)均

3、布荷載作用下（3-3a）(3-3b)(3-3c)頂點(diǎn)集中荷載作用下(3-4a)(3-4b)(3-4c)式中y------總剪力墻、總框架的側(cè)移；-------總剪力墻的總彎矩；--------總剪力墻的總剪力；-------相對坐標(biāo)，坐標(biāo)原點(diǎn)在固定端，3.1.1鉸接計(jì)算體系的內(nèi)力計(jì)算在鉸接計(jì)算體系中，各典型水平荷載單獨(dú)作用下總剪力墻的、可直接由式（3-2）~（3-4）算出?？偪蚣艿目偧袅Π聪率接?jì)算：(3-5)式中------總框架的總剪力；-----結(jié)構(gòu)在處由外荷載引起的總剪力，與荷載形式有關(guān)。倒三角形荷載(3-5a)均布荷載(3-5

4、b)頂點(diǎn)集中荷載(3-5c)式中、q--------分別為倒三角形荷載的最大荷載集度和均布荷載集度；F-------頂點(diǎn)集中荷載。當(dāng)外荷載由幾種典型水平荷載組合時，則其總內(nèi)力為各單一典型水平荷載作用下內(nèi)力的疊加。應(yīng)用式（3-2）~（3-5）計(jì)算、、時，建議采用EXECEL直接由各自的表達(dá)式列成如表3-1的形式計(jì)算。比查計(jì)算圖表精確、方便、條理清楚?？偧袅翱偪蚣艿膬?nèi)力計(jì)算表表3-1層次高度(m)(KN)總剪力墻總框架3.1.2總框架內(nèi)力的調(diào)整在水平地震作用下，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)所求出的總框架各層總剪力，需要按照以下的方法進(jìn)行調(diào)整：如果

5、計(jì)算出的總框架的總層剪力,則可按計(jì)算值采用；如果，設(shè)計(jì)時，取和0.2中較小值計(jì)算框架梁、柱的彎矩和剪力，但柱的軸力仍按未調(diào)整的計(jì)算。其中，為結(jié)構(gòu)底部總地震剪力；為主體結(jié)構(gòu)各層框架總剪力中的最大值。對于風(fēng)荷載引起的總框架的總剪力不需要調(diào)整。3.2各片墻、各榀框架、各根連梁的內(nèi)力計(jì)算3.2.1各根連梁內(nèi)力計(jì)算在鉸接體系中=0，總連桿的彎矩和剪力均為零。連梁與框架柱相連端的彎矩可按一下方法計(jì)算：先由D值法求出與連梁相連柱的柱端彎矩；將連梁看成一端固定（與剪力墻相連端），一端剛接（與柱相連端），考慮連梁與柱相連端的轉(zhuǎn)動剛度，由節(jié)點(diǎn)平衡求出梁端

6、彎矩。3.2.2各片剪力墻內(nèi)力計(jì)算在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時，一般取樓板標(biāo)高處的彎矩M、剪力V作為設(shè)計(jì)內(nèi)力。因此，根據(jù)3.1節(jié)求出的總剪力墻在各樓層處的內(nèi)力、后，無論是鉸接體系還是剛接體系均應(yīng)按照各片剪力墻的等效抗彎剛度進(jìn)行再分配，其計(jì)算公式如下：(3-17)式中------第i片剪力墻j樓層處的彎矩；-------第i片剪力墻j樓層處的彎矩。由(3-17)求出、之后，還需要根據(jù)各片剪力墻的具體情況，按照下面方法計(jì)算剪力墻墻肢的內(nèi)力：3.2.2.1整截面剪力墻若沒有連梁與該片剪力墻相連，則由式（3-17）計(jì)算出的、就是第i片剪力墻j樓層處的彎

7、矩和剪力。若該片剪力墻與連梁直接相連，則需要考慮連梁對剪力墻彎矩的影響。設(shè)第j層第i根連梁的1端與剪力墻相連，則對第i片剪力墻在第j層樓蓋上、下方的剪力墻截面彎矩及可近似按下式計(jì)算：（3-18a）（3-18b）式中，為第j層第i根連梁1端（與剪力墻相連端）在剪力墻軸線處的集中約束彎矩，按式（3-13）計(jì)算。3.2.2.2小開口整體剪力墻若沒有連梁與該片剪力墻相連，則由式（3-17）計(jì)算出的、就是第i片剪力墻j樓層處的彎矩和剪力，則小開口墻第K個墻肢的彎矩、剪力和軸力的標(biāo)準(zhǔn)值，可近似由下式計(jì)算。（3-19）（3-20）（3-21）式中、

8、、----------整體小開口墻中第k個墻肢第j層標(biāo)高處的彎矩、剪力、軸力；、、------第k個墻肢的截面面積、慣性矩、截面形心到組合截面形心的距離；I-------組合截面慣性矩。若有連梁與該片剪力墻相連，則由式（