框架结构设计(阶段Ⅲ)计算书参考

5 水平风荷载作用计算

5.1 水平风荷载

5.1.1 结构各楼层标高处风荷载标准值

对于一般多高层框架，其侧移由于柱的轴向变形所引起的侧移值很小，可忽略不计，一般仅考虑梁、柱弯曲所引起的侧移。水平荷载作用引起的侧移可采用D 值法近似估算。 下面进行风荷载计算：

（1） 风荷载标准值

垂直于建筑物表面的单位面积风荷载标准值，计算主要承重结构时依据参考文献[1]第7.1.1条：按下式计算：

0k z s z ωβμμω=

作用在建筑物表面的均布风荷载可转化为作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载，其标准值按下式计算：

()/2z k i j h h B ωω=+

式中：k ω——单位面积风荷载标准值（kN/m 2）

z ω——风荷载标准值（kN ）

ωo ——基本风压，本设计广东省江门市区ωo ＝0.6kN/m 2；

βz ——风振系数，本设计属于高度不超过30m 或高宽比小于1.5的房屋建筑故取βz

＝1.0；

μs ——风荷载体型系数，依据参考文献[4]，第4.2.3条： 本设计属于结构高宽比H/B 不大于4的矩形结构，所以风荷载体型系数μs =1.3；

μz ——风压变化系数，本设计因建在江门市市区，所以地面粗糙度为B 类； h i ——下层柱高；

h j ——上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍；

B ——迎风面宽度B ，根据建筑图及所选取的计算单元本设计取：B =8.1m 。

2）沿房屋高度分布风荷载标准值计算如表5.1所示。风荷载作用图如图5.1。

表5.1 集中风荷载作用标准值

图5.1 水平风荷载作用图(单位:kN)

5.1.2 侧移刚度D 值和柱的反弯点

D 值法又称作改进的反弯点法，是对柱的抗侧刚度和柱的反弯点位置进行修正后计算框架内力的一种方法。

（1）框架柱抗侧移刚度1D 值计算下： 底层边柱（A 、C 柱）：

底层中柱（B 柱）：

二层边柱（A 、C 柱）：

kN/m 1024.3512/6.06.01015.312124

3

3731⨯=⨯⨯⨯⨯==h EI D kN/m 1097.75

12/75.075.01015.312124

3

3731⨯=⨯⨯⨯⨯==h EI D kN/m 1052.95

.312

/6.06.01015.3121243

3731⨯=⨯⨯⨯⨯==h EI D

二层中柱（B 柱）： 三至五层边柱（A 、C 柱）：

三至五层中柱（B 柱）：

1D D c α=修正后柱的抗侧刚度：

其中：标准层: ，

底层： ，

（2） 柱的反弯点位置的确定

柱的反弯点高度取决于框架的层数、柱子所在的位置、上下层梁的刚度比值、上下层层高的比值以及荷载的作用形式等。

柱的反弯点高度比可按下式计算： y ＝y o + y 1+ y 2+ y 3

式中：y o ——标准反弯点高度比，是在各层等高、各跨相等、各层梁和柱线刚度都不改变的情况下求得的反弯点高度比；

y 1——因上下层梁刚度变化的修正值； y 2——因上层层高变化的修正值； y 3——因下层层高变化的修正值；

y o 、 y 1、 y 2、 y 3按《混凝土结构设计》[10] 表3.6.3～3.6.5取值。

各轴框架柱的D 值及反弯点计算过程详见表5.2、5.3和5.4，横向框架层间侧移刚度汇总见表5.5。

kN/m 1052.95

.312/6.06.01015.3121243

3731⨯=⨯⨯⨯⨯==h EI D kN/m 1025.235.312/75.075.01015.312124

3

3731⨯=⨯⨯⨯⨯==h EI D kN/m 1059.45.312/5.05.01015.3121243

3731⨯=⨯⨯⨯⨯==h EI D c

b

i i i 2∑=c b i i i 2∑=i i

c

+=

2α

i

i c ++=25.0α

由此可知，该框架为规则框架。

5.2 水平风荷载作用下的框架内力计算

水平荷载作用采用D 值法进行计算。

（1）第i 层第m 柱所分配的剪力为：V im ＝(D i m /∑D )·V i （2）框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算:

M c 上＝V im (1-y )h M c 下＝V im yh

中柱： ）（＝上下右左左左j c j c b b b b M M i i i M +++1j ）（＝上下右左右右j c j c b

b b

b M M i i i M +++1j 8

.085.072782

72782924183674353/)(4321

>=++⨯=++∑∑∑∑D D D D 7.073.09241867435

2

1

>==

∑∑D

D