设计内容22-24

4.4横向框架内力组合

横向框架内力组合是将多种荷载效应进行组合，确定构件的最不利内力，进而进行构件验算。有抗震设防要求的结构，其内力组合分无震组合和有震组合两种情况，前者主要依据GB50009-2001，后者主要依据GB50011-2010。

4.4.1无震组合及其设计表达式

不考虑水平地震作用时，结构上的荷载主要包括（1）竖向恒荷载，属永久荷载；（2）竖向活荷载，属可变荷载，屋面活荷载与雪荷载取最不利（GB50009-2001-P13-4.3.1），楼面活荷载按计算单元实际情况考虑；（3）风荷载，也属可变荷载，内力组合时需考虑左风、右风导致的内力变号。根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）P7-3.2节，无震作用组合包括以下几种情况：

（1）由可变荷载效应控制的组合：

S=1.2×S恒+1.4×S活+1.4×0.6×S风（左风、右风）——竖向活荷载为控制荷载的组合 S=1.2×S恒+1.4×S风（左风、右风）+1.4×0.7×S活——风荷载为控制荷载的组合 （2）由永久荷载效应控制的组合

S=1.35×S恒+1.4×0.7×S活——当考虑以竖向永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载（见GB50009-2001，P8,3.2.3款注释-3）。

上述两种基本组合中涉及到的效应均为标准值，荷载分项系数的取值见荷载规范3.2.5款。活荷载的组合值系数根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）P133—3.2节的条文说明，可查得风荷载组合值系数为0.6，其他可变荷载建议统一取为0.7。但需注意到GB50009-2001-P10-表4.1.1中第六项，书库、档案库、储藏室的楼面活荷载组合值系数取为0.9，这和P133条文说明并不冲突，这样取值的目的是使得活荷载的组合值不低于其频遇值，以避免与以往设计有过大差别。

无震组合的设计表达式为：

γ0S≤R（即荷载规范-P7-式3.2.2）

其中结构重要性系数根据《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068-2001）的规定：对安全等级分别为一、二、三级或设计使用年限分别为100年及以上、50、5年时，重要性系数分别不应小于1.1、1.0、0.9。《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定：一般工业与民用建筑钢结构的安全等级应取为二级，其它特殊建筑钢结构的安全等级应根据具体情况另行确定；对设计使用年限为

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25年的结构构件，重要性系数不应小于0.95。综上，本设计的结构重要性系数应取为1.0。需注意，抗震设计中，结构抗震承载力验算不考虑结构构件的重要性系数。

4.4.2有震组合及其设计表达式

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合为（规范P42-5.4.1款- 5.4.1式）：

S=1.2×S重力荷载代表值+1.3×S水平地震（左震、右震内力变号，应分别考虑）

其中，S重力荷载代表值= S恒+ 0.5×S活（顶层活荷载取楼面活荷和雪荷中最不利者） 有震组合的设计表达式为（规范P43-5.4.2款- 5.4.2式）：

S≤R/γRE

注意到，γRE为一个不大于1.0的数，实际上它是对效应的折减对强度的放大。引入此系数主要基于以下两点考虑：材料动力强度大于静力强度；地震作用属于偶然荷载，可靠度要求可适度降低（李国强，多高层建筑钢结构设计，中国建筑工业出版社）。该系数在验算构件截面强度时取为0.75，验算构件稳定时取为0.80。

4.4.3内力组合表格

建议按表4-13分别统计横向框架中框架梁无震组合和有震组合对应的最不利内力，梁主要考察弯矩、剪力。表4-13仅给出了一层梁内力统计计算表格，其他楼层依此类推。注意利用对称原则，不必将计算单元横向框架所有框架梁都列入表中；正因为考虑了对称，所以风荷载和地震作用有左右之分。

建议按表4-14分别统计横向框架中框架柱无震组合和有震组合对应的最不利内力，柱子主要考察轴力、弯矩。仍是利用对称，只需列出边柱、中柱（视情况而定，比如横向框架为三跨时，利用对称需列出边柱、中柱1、中柱2；横向框架若为五跨，中柱较三跨时多一根）。表4-14中仅给出边柱一层的内力组合作为示例，其他各层及柱子的统计表格依此类推。

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表4-13 梁内力组合表

层 截面内

S恒 S活

S风

(±)

S水平地震

(±)

无震组合

1.2恒+1.4活

式2

+1.4×0.6风

式3

有震组合

次 位置 力

左震 右震

M A

V M BL

V n 层

AB中

V M BR

V M BC中

V M

表4-14 边柱（A柱）内力组合表

层 截面内

S恒 S活

S风

(±)

S水平地震

(±)

无震组合

1.2恒+1.4活

式2

+1.4×0.6风

式3

有震组合

次 位置 力

左震 右震

M 柱顶 N n 层

柱底

V M N V 根据表4-13、4-14统计结果，列出无震组合、有震组合对应的梁、柱最不利内力。

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