土木工程毕业设计（论文）-武汉市某七层框架教学楼设计6000【全套图纸】.doc

华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 I 摘摘 要要 本次毕业设计的目的是对大学四年以来所学的知识进行一次系统的复习和 总结 以检验四年来对专业知识的掌握程度 同时能进一步巩固和系统化所学 的知识 为今后的学习工作打下良好的基础 本设计为某教学楼 该工程的建筑面积约为 6000 共 7 层 层高为 2 m 3 9m 结构形式为钢筋混凝土框架结构 抗震要求为 7 度设防 设计内容包括建筑设计和结构设计 结构设计时取第 轴横向框架进行计 算 本论文包括以下内容 一 结构方案的确定 二 荷载计算 包括恒载 活载 风荷载和地震作用 三 横向框架内力计算 内力组合及截面设计 四 现浇板 楼梯和基础的计算 五 电算结果及分析 六 结束语和参考文献 该设计具有以下特点 一 在考虑建筑 结构要求的同时考虑了施工要求及可行性 二 针对不同的荷载特点采用不同的计算方法 对所学知识进行了系统全面 的复习 三 框架计算中运用了理论公式计算又运用了当前工程设计中常用的近似计 算方法 四 利用电算对结果进行了校核 使计算结果更加令人信服 关键词 关键词 建筑设计 结构设计 钢筋混凝土框架结构 荷载 内力 截面设计 全套图纸 加全套图纸 加 153893706 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 II Abstract This article is to explain a design of a 7 storey teaching building in XX shool The building is reinforced concrete frame structure It is 3 9 meters of every story and the total area is about 6000 square meters The thesis is written for the whole process of the complete design program including the following parts 1 Determination of the structure 2 The calculation of Load including dead load live load wind load and earthquake load 3 Interior force calculation and consititute of the lateral frame and the cross sections design of the components 4 The structural design of foundation stair and slabs 5 The result of computer calculation 6 The end words and the references The thesis is of some own characters 1 With the consideration of architecture and structure requirements it also considers the construction requirements and feasibility 2 It applies different methods of structural calculation aiming to different loads 3 It applies theories formulation and practical formulation in the calculation of certain framework 4 It offers the methods of compututation to check the result Keywords architectural design structural design reinforced concrete frame structure load interior force cross sections design 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 1 目目 录录 摘摘 要要 I ABSTRACT II 1 工程概况工程概况 1 1 1 工程概述 1 1 2 结构设计依据 1 1 3 材料选用 1 2 建筑设计建筑设计 2 2 1 建筑平面设计 2 2 2 建筑立面设计 2 2 3 屋顶设计 2 3 结构方案的选择及结构布置结构方案的选择及结构布置 3 3 1 结构方案 3 3 2 结构布置 3 3 3 柱网尺寸及层高 3 3 4 梁 柱截面尺寸的初步确定 4 3 5 楼板选择 5 3 6 结构横向框架的计算简图 5 4 竖向荷载作用下的内力计算竖向荷载作用下的内力计算 6 4 1 计算单元 6 4 2 恒荷载计算 6 4 3 活荷载计算 10 4 4 恒荷载作用下的内力计算 11 4 5 活荷载作用下的内力计算 22 5 横向荷载作用下的内力计算横向荷载作用下的内力计算 31 5 1 横向框架侧移刚度的计算 31 5 2 重力荷载代表值的计算 35 5 3 横向水平地震荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 41 5 4 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 50 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 2 6 内力调整内力调整 56 6 1 竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅 56 6 2 框架梁内力折算至柱边 57 6 3 柱的内力调整 60 7 内力组合及截面设计内力组合及截面设计 63 7 1 内力组合 63 7 2 截面设计 72 8 楼板设计楼板设计 86 8 1 楼板类型及设计方法的选择 86 8 2 设计参数 86 8 3 弯矩计算 87 8 4 截面设计 90 9 楼梯设计楼梯设计 93 9 1 设计资料 93 9 2 梯段板设计 93 9 3 平台板设计 94 9 4 平台梁的设计 96 10 基础设计基础设计 98 10 1 设计资料 98 10 2 基础的计算 98 11 电算校核与分析电算校核与分析 109 参考文献参考文献 118 致谢致谢 119 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 1 1 工程概况工程概况 1 1 工程工程概述概述 建筑地点 武汉市 建筑类型 七层教学楼 现浇框架填充墙结构 工程简介 场地面积为 50 40m2左右 拟建建筑面积约 6000 m2 楼盖及屋盖 均采用钢筋混凝土框架结构 现浇楼板厚度取为 100mm 填充墙采 用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 基础采用柱下独立基础或桩基础 门窗使用 大门采用玻璃门 其它的为木门 一般门洞尺寸为 1200mm 2400mm 窗全部为铝合金窗 高为 2400mm 地质条件 经过地质勘探部门的确定 拟建场地土类型为中软场地土 II 类建 筑场地 地震设防烈度为 7 度 1 2 结构设计依据结构设计依据 建筑抗震设计规范 GB 50011 2001 建筑地基基础设计规范 GB 50007 2002 混凝土结构设计规范 GB 50010 2002 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 建筑结构制图标准 GB T 50105 2001 建筑制图标准 GB T 50104 2001 中小学建筑设计规范 GB J99 86 建筑构 配件标准图集 1 3 材料选用材料选用 1 柱 采用 C30 混凝土 主筋采用 HRB400 钢筋 箍筋采用 HPB235 钢筋 2 梁 采用 C30 混凝土 主筋采用 HRB400 钢筋 箍筋采用 HPB235 钢筋 3 板 采用 C30 混凝土 钢筋采用 HRB335 4 基础 采用 C20 混凝土 主筋采用 HRB335 钢筋 构造钢筋采用 HPB235 钢筋 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 2 2 建筑设计建筑设计 2 1 建筑平面设计建筑平面设计 建筑平面设计主要应考虑建筑物所处的环境及其功能要求 同时又要兼顾 结构平面布置的规则和合理 此外 考虑到抗震设计的一些要求 建筑物应力 求规则 因此 本次设计在平面上采用 一 字形 内廊式的平面布置 具体 布置见建筑平面图 对该平面设计作如下说明 1 本设计柱网上采用 4 2 7 2 和 4 2 3 0m 2 采用了内廊式结构布置 中间走道宽 3 0m 以满足人流要求 同时设 有两部楼梯 兼做消防楼梯 2 2 建筑立面设计建筑立面设计 结合平面设计中框架柱的布置 立面上主要采用竖向划分 外观上显得大 方 挺拔 气派 同时 考虑到框架结构的优点 柱间尽量多用窗少用墙 使 窗与柱及窗间墙之间形成了有节奏的虚实对比 显得明快 活泼 同时也得到 了良好的采光效果 大门设于正中间 使整个建筑物显得美观大方 大门设有 左右两扇门 使整个大门显得大气 雨蓬的运用 和大门的设置一同起到了突 出主要入口功能 起到了吸引人流导向的作用 2 3 屋顶设屋顶设计计 屋顶采用现浇混凝土结构平屋顶 屋顶设计为上人屋顶 檐口采用 1 2m 高 女儿墙 屋顶还有一个突出的上人出口 1 排水构造 屋面排水采用保温层找坡 坡度取 2 设计为外排水 2 防水构造 采用不上人屋面 柔性防水综合使用 3 保温构造 采用 120 厚的水泥珍珠岩保温 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 3 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 4 3 结构方案的选择及结构布置结构方案的选择及结构布置 3 1 结构方案结构方案 该教学楼主体结构采用钢筋混凝土现浇框架结构形式 框架结构抗震性能 好 整体性好 建筑平面布置灵活 可以用隔断墙分割空间 以适应不同的使 用功能的要求 正是基于这些优点 目前框架结构在办公楼 教学楼 商场 住宅等房屋建筑中广泛采用 3 2 结构布置结构布置 楼板的均布活载和恒载间接或直接传至框架梁 再由框架梁传至框架柱 最后传至地基 根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径 本教学楼框架的承重方 案为横向框架承重方案这可使横向框架梁的截面高度大 增加框架的横向侧移 刚度 建筑的三分之一处均设有楼梯 附近有两部电梯 以解决垂直交通问题 另外 结构布置完全对称 对结构设计有利 尤其对抗震有利 结构布置图见图 2 1 图 2 1 框架结构平面布置图 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 5 3 3 柱网尺寸及层高柱网尺寸及层高 本教学楼采用纵向柱距为 4 2m 横向边跨为 7 2m 中跨为 3m 的内廊式框 架 层高为 3 9m 3 4 梁 柱截面尺寸的初步确定梁 柱截面尺寸的初步确定 3 4 1 梁的截面尺寸的初步确定梁的截面尺寸的初步确定 梁截面的高度 一般取为梁跨度的 1 12 1 8 横向框架梁 边跨 取 h l 8 l 12 600 900mm 取为 600mm 宽 b 为 300mm 中跨 取 h 600mm b 300mm 纵向框架梁 取 h l 8 l 12 350 525mm 取为 500mm 宽 b 为 300mm 3 4 2 柱的截面尺寸的初步确定柱的截面尺寸的初步确定 框架柱的面积根据柱的轴压比确定 1 柱组合的轴压力设计值 N n FgE 注 n 楼层层数 柱轴压力增大系数 F 算柱的负载面积 本方案中边柱及中柱的负载面积分别为 4 2 3 6m2和 4 2 5 1 m2 gE 建筑面积上的重力荷载代表值 可近似的取 14kN m2 2 柱的截面尺寸 Ac N Nfc 注 N 轴压比限值 按三级抗震等级 查 抗震规范 可知取为 0 9 fc 轴心抗压强度设计值 对 C30 查得 14 3N mm2 对于边柱 N n FgE 7 1 3 4 2 3 6 14 1926 29kN Ac N Nfc 1926 29 103 14 3 0 9 149672mm 对于中柱 N n FgE 7 1 25 4 2 5 1 14 2623 95kN Ac N Nfc 2623 95 103 0 9 14 3 203881mm2 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 6 取柱子尺寸为 底层 b h 500mm 550mm 以上层 b h 450mm 500mm 3 5 楼板选择楼板选择 板的厚度取 l 40 4200 40 105mm 故本设计中所有楼板均采用现浇板 板 厚均为 100mm 3 6 结构横向框架的计算简图结构横向框架的计算简图 本框架结构采用柱下独立基础 选粘土夹碎石层为地基持力层 基础顶面 到室内地面 1 50m 横向框架的计算简图见下图所示 取顶层柱的形心线作为 轴线 2 7 层柱的高度取为 3 9m 底层柱的高度从基础顶面至楼板 h1 3 9 1 5 5 4m 图 2 2 横向框架计算简图 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 7 4 竖向荷载作用下的内力计算竖向荷载作用下的内力计算 4 1 计算单元 计算单元 取 轴线处的横向框架为计算单元 计算单元的宽度为 4 2m 直接传给该 框架的楼面荷载如图中竖向阴影部分所示 由于纵向框架梁的中心线与柱子的 中心线不重合 因此在框架节点上还作用有集中力矩 图 3 1 计算单元及荷载传递图 4 2 恒荷载计算恒荷载计算 恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示 图 3 2 各层梁上作用的恒荷载 4 2 1 屋面框架梁线荷载标准值屋面框架梁线荷载标准值 选用 98ZJ001 屋面 12 上人屋面 屋面恒荷载标准值 3 02kN m2 100 厚现浇钢筋混凝土 0 1 25 2 5kN m2 V 型轻钢龙骨吊顶 0 25 kN m2 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 8 二层 9mm 纸面石膏板 有厚 50mm 的岩棉板保温层 合计 5 77 kN m2 边跨框架梁自重 0 3 0 6 25 4 5kN m2 梁外侧粉刷 0 6 0 1 0 02 17 0 17 kN m2 中跨框架梁自重 0 3 0 6 25 4 5kN m2 对于第 7 层 q1 和代表横梁自重 为均布荷载形式 q1 0 3 0 6 25 0 6 0 1 0 02 17 4 67 kN m2 0 3 0 6 25 0 6 0 1 0 02 17 4 67 kN m2 q2 和分别为屋面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载 q2 5 77 4 2 24 23 kN m 5 77 3 17 31 kN m 4 2 2 屋面框架节点集中荷载标准屋面框架节点集中荷载标准值值 P1 P2分别由边纵梁 中纵梁直接传给柱的恒载 它包括主梁自重 次梁 自重 楼板重等重力荷载 计算如下 边柱纵向框架梁自重 0 3 0 5 4 2 25 15 75kN 外侧粉刷 0 02 0 5 4 2 0 04 kN 1 2m 高女儿墙自重 1 2 4 2 0 2 5 5 5 54 kN 装饰 4 2 1 2 0 5 4 2 1 2 0 2 0 02 17 4 52 kN 梁传来的屋面自重 0 5 4 2 0 5 4 2 5 77 25 45 kN P1 15 75 0 04 5 54 4 52 25 45 51 30 kN 中柱纵向框架梁自重 0 3 0 5 4 2 25 15 75kN 框架梁传来的屋面自重 0 5 42 4 2 3 1 5 5 77 23 37kN 0 5 4 2 0 5 4 2 5 77 25 45kN P2 15 75 23 37 25 45 64 57kN 集中力矩 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 9 M1 P1e1 51 30 0 5 0 3 2 5 13 kN m M2 P2e2 64 57 0 5 0 3 2 6 46kN m 4 2 3 二到六层二到六层线荷载标准值线荷载标准值 包括梁自重和其上横墙自重 为均布荷载 其荷载的计算方法同第 7 层 选用 98ZJ001 楼 10 0 70 kN m2 100 厚现浇钢筋混凝土 0 10 25 2 5 kN m2 V 型轻钢龙骨吊顶 0 25 kN m2 合计 3 45 kN m2 边跨框架梁及梁侧粉刷 4 67 kN m2 边跨填充墙自重 0 25 3 9 0 6 5 5 4 54 kN m2 内墙装饰 3 9 0 6 2 0 02 17 2 24 kN m2 中跨框架梁及梁侧粉刷 4 67kN m2 q1 4 67 4 54 2 24 11 45 kN m2 4 67 kN m2 q2 和分别为楼面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载 q2 3 45 4 2 14 49 kN m 3 45 3 10 35 kN m 4 2 4 二到六层框架节点集中荷载标准值二到六层框架节点集中荷载标准值 边柱纵向框架梁自重 15 75 kN 外侧粉刷 0 04 kN 钢框玻璃窗自重 3 0 2 4 0 4 2 88 kN 窗下墙体自重 0 2 1 0 4 2 0 45 5 5 4 13 kN 装饰 0 02 1 0 3 75 17 0 5 1 0 4 2 3 38 kN 窗间墙体自重 1 2 0 45 3 9 0 5 1 0 0 2 5 5 1 98 kN 装饰 1 2 0 45 3 9 0 5 1 0 0 02 17 1 2 2 4 0 5 2 05 kN 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 10 框架柱的自重 0 45 0 50 3 9 25 21 94 kN 粉刷 0 45 0 50 2 0 2 2 0 2 0 45 0 02 3 9 17 1 13kN 纵向框架梁传来的楼面自重 0 5 4 2 0 5 4 2 3 45 15 21kN P1 15 75 0 04 2 88 4 13 3 38 1 98 2 05 21 94 1 13 15 21 74 00kN 中柱纵向框架梁自重 15 75kN 内纵墙自重 3 6 0 45 3 6 0 5 0 2 5 5 10 74kN 粉刷 3 6 0 45 3 6 0 5 2 0 02 17 6 64kN 扣除门洞重加上门重 2 2 4 1 2 1 78 0 2 9 10kN 框架柱自重 21 94kN 粉刷 0 45 0 50 2 0 2 2 0 2 0 02 3 9 17 1 72kN 纵向框架梁传来的屋面自重 0 5 4 2 4 2 3 1 5 3 45 13 97kN 0 5 4 2 0 5 4 2 3 45 15 21kN P2 15 75 10 74 6 64 9 10 21 94 1 72 13 97 15 21 76 87kN 集中力矩 M1 P1e1 74 00 0 5 0 3 2 7 40kN m M2 P2e2 76 87 0 5 0 3 2 7 69kN m 4 2 5 一层框架以下的荷载一层框架以下的荷载 边柱纵向框架梁自重 15 75 kN 钢框玻璃窗自重 3 0 2 4 0 4 2 88 kN 窗下墙体自重 0 2 1 0 4 2 0 5 5 5 4 07 kN 装饰 0 02 1 0 3 7 17 0 5 1 0 4 2 3 36kN 窗间墙体自重 1 2 0 5 3 9 0 5 1 0 0 2 5 5 1 85 kN 装饰 1 2 0 45 3 9 0 5 1 0 0 02 17 1 2 2 4 0 5 2 05 kN 框架柱的自重 0 5 0 55 5 4 25 37 13kN 粉刷 0 5 0 55 2 0 2 2 0 2 0 5 0 02 5 4 17 1 84kN P1 15 75 2 88 4 07 3 36 1 85 2 05 37 13 1 84 68 89kN 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 11 中柱纵向框架梁自重 15 75kN 内纵墙自重 4 2 0 45 3 9 0 5 0 2 5 5 14 03kN 粉刷 4 2 0 45 3 9 0 5 2 0 02 17 8 67kN 扣除门洞重加上门重 2 2 4 1 2 1 78 0 2 9 10kN 框架柱自重 37 13kN 粉刷 0 5 0 55 2 0 2 2 0 2 0 02 5 4 17 2 75kN P2 15 75 14 03 8 67 9 10 37 13 2 75 69 23kN 4 3 活荷载计算活荷载计算 图 3 3 各层梁上作用的活荷载 4 3 1 第第 7 层上的活载计算层上的活载计算 q2 2 0 4 2 8 4 kN m2 2 0 3 0 6 0 kN m2 2 P1 0 5 4 2 0 5 4 2 2 0 8 82 kN m2 P2 0 5 4 2 4 2 3 0 1 5 0 25 4 2 4 2 2 0 16 92 kN m2 集中力矩 M1 P1e1 8 82 0 5 0 3 2 0 88kN m M2 P2e2 16 92 0 5 0 3 2 1 69 kN m 同理 在屋面雪荷载的作用下 q2 0 47 4 2 1 97 kN m2 0 47 3 0 1 41 kN m2 2 P1 0 5 4 2 0 5 4 2 0 47 2 07 kN m2 P2 0 5 4 2 4 2 3 0 1 5 0 25 4 2 4 2 0 47 3 98 kN m2 集中力矩 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 12 M1 P1e1 2 07 0 5 0 3 2 0 21kN m M2 P2e2 3 98 0 5 0 3 2 0 40 kN m 4 3 2 第第 1 6 层层上的活载计算上的活载计算 q2 2 0 4 2 8 4 kN m2 2 5 3 0 7 5 kN m2 2 P1 0 5 4 2 0 5 4 2 2 0 8 82 kN m2 P2 0 5 4 2 4 2 3 0 1 5 2 5 0 25 4 2 4 2 2 0 18 95 kN m2 集中力矩 M1 P1e1 8 82 0 5 0 3 2 0 88kN m M2 P2e2 19 95 0 5 0 3 2 1 90kN m 将计算结果汇总如下两表 表 3 1 横向框架恒载汇总表 层次q1 kN m kN m 1 q2 kN m kN m 2 P1 kN P2 kN M1 kN m M2 kN m 74 674 6724 2317 3151 3064 575 136 46 1 611 454 6714 4910 3574 00 76 877 40 7 69 表 3 2 横向框架活载汇总表 层次q2 kN m kN m 2 P1 kN P2 kN M1 kN m M2 kN m 78 406 08 8216 920 881 69 1 68 47 58 8218 950 881 90 注 表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况 4 4 恒荷载作用下的内力计算恒荷载作用下的内力计算 用力矩二次分配法计算恒载作用下框架的弯矩 4 4 1 杆杆的等效荷载计算的等效荷载计算 将梯形或三角形分布荷载按固端弯矩等效的原则折算成均布荷载 图 3 4 竖向荷载等效 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 13 梯形荷载折算公式 23 11 12 e pp 其中 01 1 02 1 2 l l 为梯形分布荷载的最大值 p 三角形荷载折算公式 5 8 e pp 其中 为三角形分布荷载的最大值 p a 顶层边跨 1 42001 0 292 72002 23 4 67 12 0 2920 292 24 2327 44 e pkN m b 顶层中跨 5 4 6717 3115 49 8 e pkN m c 中间层边跨 1 42001 0 292 72002 23 11 45 12 0 2920 292 14 4925 07 e pkN m d 中间层边跨 5 4 6710 3511 14 8 e pkN m 表 3 3 横向框架恒载的等效均布荷载 层次q1 kN m kN m 1 q2 kN m kN m 2 qb kN m qz kN m 74 674 6724 2317 3127 4415 49 1 611 454 6714 4910 3525 0711 14 4 4 2 杆的固端弯矩杆的固端弯矩的计算的计算 由以上所求均布荷载 可按下式求各杆固端弯矩 两端固支 其中与意义见下图 2 12 ABBA ql mm AB m BA m 一端固支 一端滑动固支 其中与意义见下图 2 3 AB ql m 2 6 BA ql m AB m BA m 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 14 图 3 5 固端弯矩示意图 图 3 6 固端弯矩示意图 由此 可计算各个杆件固端弯矩 标绘于计算简图上 4 4 3 分配系数分配系数 经过观察 发现第 轴横向框架为对称结构 且受对称荷载的作用 所以 可以取一半结构计算 要注意到 对称轴处简化为滑动支座 由此带来跨中梁 线刚度增大一倍 且分配系数有所不同 分配系数计算公式 1 i in i i S S 其中 为转动刚度 两端固支杆 一端固支 一端滑动固支杆 i S4 i Si i Si n 为该节点所连接的杆件数 线刚度的计算见下表 表 3 4 梁线刚度的计算 跨度 m EcI0I 2I0ib EI L 7 23 1075 40 10 31 08 10 24 50 104 3 0 3 1075 40 10 31 08 10 210 8 104 表 3 5 柱线刚度的计算 层次柱截面 mm mm 高度 m EcIiz EI L 2 7450 5003 93 1074 69 10 33 61 104 1500 5505 43 1076 93 10 33 85 104 由此计算出各个杆件分配系数 标绘于计算简图上 然后利用力矩二次分 配法计算第 轴框架杆端弯矩 注 图中单线条表示分配结束 虚线框内表示固端弯矩 双线条表示最终 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 15 杆端弯矩 节点外弯矩以顺时针为正 逆时针为负 标绘于计算简图上 4 4 4 计算过程计算过程 图 3 7 弯矩二次分配法的计算过程 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 16 4 4 5 跨中弯矩的计算跨中弯矩的计算 跨中弯矩的计算如下计算 对于第七层的 AB 跨和 BC 跨 2 AB 171 68 109 30 27 44 7 287 32k 82 MN m MAB 43 04kN m 二次分配法的滑动端弯矩 同理 可计算出其他的跨中弯矩计算 结果见下表 表 3 6 恒荷载作用下的跨中弯矩 层号AB 跨BC 跨 7 87 32 43 04 6 63 90 23 73 5 66 24 24 90 4 66 24 24 90 3 66 24 24 90 2 66 30 24 47 1 70 15 27 40 恒荷载作用下的弯矩图如下所示 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 17 图 3 8 恒荷载作用下的弯矩图 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 18 4 4 6 梁端剪力梁端剪力 图 3 9 梁端剪力示意图 1 2 lr blbb ql VMM l 1 2 lr brbb ql VMM l 下面以恒载作用下 第 7 层梁端剪力为例 说明计算过程 第 7 层框架梁边跨 AB 的梁端弯矩为 71 68kN m 和 109 30kN m 根据公式 计算梁端剪力 1 2 27 44 7 21 71 68 109 30 93 56k 27 2 llr bbb ql VMM l N r 1 2 27 44 7 21 71 68 109 30 104 01k 27 2 lr bbb ql VMM l N 第 7 层框架梁边跨 BC 的梁端弯矩为 60 46kN m 和 60 46kN m 根据公式 计算梁端剪力 1 2 15 49 31 60 4660 46 23 24k 23 llr bbb ql VMM l N r 1 2 15 49 31 60 4660 46 23 24k 23 lr bbb ql VMM l N 同理可以计算出其它的梁端剪力 结果如下 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 19 表 3 7 恒载作用下轴线处梁端剪力 固端弯矩 kN m 杆端剪力 kN 梁类型层号 梁长 m 外荷载 q kN m 左右左右 77 227 44 71 68109 3093 56 104 01 67 225 07 92 69104 4288 62 91 88 57 225 07 88 96103 4588 24 92 26 47 225 07 88 96103 4588 24 92 26 37 225 07 88 96103 4588 24 92 26 27 225 07 88 84103 4188 23 92 28 边梁 17 225 07 83 64100 9787 85 92 66 73 015 49 60 4660 4623 24 23 24 63 011 14 36 2636 2616 71 16 71 53 011 14 37 4337 4316 71 16 71 43 011 14 37 4337 4316 71 16 71 33 011 14 37 4337 4316 71 16 71 23 011 14 37 4737 4716 71 16 71 中跨 13 011 14 39 9339 9316 71 16 71 4 4 7 柱的杆端剪力柱的杆端剪力 已知柱的两端弯矩 且柱高范围内无其他横向力 可以根据以下公式计算 柱的杆端剪力 ub c M VV l 表 3 8 恒载作用下轴线处柱端剪力 固端弯矩杆端剪力 柱类型层号 柱高 m 上下上下 73 966 5547 49 29 24 29 24 63 937 7940 78 20 15 20 15 53 940 7840 78 20 91 20 91 43 940 7840 78 20 91 20 91 33 940 7840 88 20 94 20 94 23 940 5744 91 21 92 21 92 A 轴柱 15 431 3315 66 8 70 8 70 73 9 42 38 32 0819 0919 09 63 9 28 38 29 1614 7514 75 53 9 29 16 29 1614 9514 95 43 9 29 16 29 1614 9514 95 33 9 29 16 29 1914 9614 96 23 9 29 06 30 8415 3615 36 B 轴柱 15 4 22 51 11 266 256 25 恒荷载作用下的剪力图如下所示 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 20 图 3 10 恒荷载作用下的剪力图 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 21 4 4 8 轴力计算轴力计算 根据配筋计算需要 只需求出柱的轴力即可 而不需求出梁轴力 以第七 层框架柱边柱 A 柱 的柱端剪力 柱顶轴力 上部结构传来的轴力 P1 51 30kN 轴力 N 51 30 93 56 144 86kN 柱底轴力 上部结构传来的轴力 P 51 30 21 94 1 13 74 37kN 轴力 N 74 37 93 56 167 93kN 第七层框架柱中柱 B 柱 的柱端剪力 柱顶轴力 上部结构传来的轴力 P2 64 57kN 柱顶轴力 N 64 57 104 01 23 24 191 82kN 柱底轴力 上部结构传来的轴力 P 64 57 21 94 1 13 87 64kN 柱底轴力 N 87 64 23 24 104 01 214 89kN 其他层梁端剪力和柱轴力见下表 表 3 9 恒载作用下柱中轴力 邻梁剪力 kN 柱中轴力 kN 柱类型层号 柱顶集中力 kN 左梁右梁柱顶柱底 751 30093 56144 86167 93 674 00088 62307 48353 62 574 00088 24469 72538 93 474 00088 24631 96724 24 374 00088 24794 20909 55 274 00088 23956 431094 85 A 柱 174 00087 851118 271325 58 764 57104 0123 24191 81214 88 676 8791 8816 71377 28423 42 576 8792 2616 71563 12632 33 476 8792 2616 71748 96841 24 376 8792 2616 71934 811050 16 276 8792 2816 711120 661259 08 B 柱 176 8792 6616 711306 901514 55 恒荷载作用下的轴力图如下所示 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 22 图 3 11 恒荷载作用下的轴力图 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 23 4 5 活荷载作用下的内力计算活荷载作用下的内力计算 4 5 1 计算杆固端弯矩 计算杆固端弯矩 将梯形或三角形分布荷载按固端弯矩等效的原则折算成均布荷载 梯形荷载折算公式 23 11 12 e pp 其中 01 1 02 1 2 l l 为梯形分布荷载的最大值 p 三角形荷载折算公式 5 8 e pp 其中 为三角形分布荷载的最大值 p a 顶层边跨 1 42001 0 292 72002 23 12 0 2920 292 8 47 18 e pkN m b 顶层中跨 5 6 03 75 8 e pkN m c 中间层边跨 1 42001 0 292 72002 23 12 0 2920 292 8 47 18 e pkN m d 中间层中跨 5 7 54 69 8 e pkN m 等效均布活荷载汇总于下表 表 3 10 横向框架活载的等效均布荷载 层号q2 q 2 qbqz 78 46 0 7 183 75 1 68 47 57 184 69 4 5 2 计算固端弯矩计算固端弯矩 由以上所求均布荷载 可按下式求各杆固端弯矩 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 24 两段固支 其中与意义见下图 2 12 ABBA ql mm AB m BA m 一端固支 一端滑动固支 其中与意义见 2 3 AB ql m 2 6 BA ql m AB m BA m 下图 图 3 12 固端弯矩示意图 图 3 13 固端弯矩示意图 由此 可计算各个杆件固端弯矩 标绘于计算简图上 4 5 3 分配系数分配系数 经过观察 发现第 轴横向框架为对称结构 且受对称荷载的作用 所以 可以取一半结构计算 要注意到 对称轴处简化为滑动支座 由此带来跨中梁 线刚度增大一倍 且分配系数有所不同 分配系数计算公式 1 i in i i S S 其中 为转动刚度 两端固支杆 一端固支 一端滑动固支杆 i S4 i Si i Si n 为该节点所连接的杆件数 由此计算出各个杆件分配系数 标绘于计算简图上 然后利用力矩二次分 配法计算第 轴框架杆端弯矩 注 图中单线条表示分配结束 虚线框内表示固端弯矩 双线条表示最终 杆端弯矩 节点外弯矩以顺时针为正 逆时针为负 标绘于计算简图上 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 25 4 5 4 计算过程计算过程 图 3 14 弯矩二次分配法计算过程 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 26 4 5 5 跨中弯矩的计算跨中弯矩的计算 方法同恒荷载作用下的跨中弯矩计算 表 3 11 活荷载作用下的跨中弯矩 层号AB 跨CD 跨 7 22 78 11 46 6 18 49 6 17 5 19 00 6 44 4 19 00 6 44 3 19 00 6 44 2 19 02 6 45 1 20 14 7 13 活荷载作用下的弯矩图如下图所示 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 27 图 3 15 活荷载作用下的弯矩图 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 28 4 5 6 梁端剪力梁端剪力 计算方法与荷载的相同 表 3 12 活载作用下轴线处梁端剪力 固端弯矩杆端剪力 kN 梁类型层号 梁长 m 外荷载 q 左右左右 77 27 18 18 8428 6624 48 27 21 67 27 18 25 8830 1925 25 26 45 57 27 18 25 0829 9725 17 26 53 47 27 18 25 0829 9725 17 26 53 37 27 18 25 0829 9725 17 26 53 27 27 18 25 0529 9625 17 26 53 边梁 17 27 18 23 4929 2825 04 26 65 73 03 75 15 6715 675 63 5 63 63 04 69 11 4511 457 04 7 04 53 04 69 11 7111 717 04 7 04 43 04 69 11 7111 717 04 7 04 33 04 69 11 7111 717 04 7 04 23 04 69 11 7311 737 04 7 04 中跨 13 04 69 12 4012 407 04 7 04 4 5 7 柱的杆端剪力柱的杆端剪力 方法同恒荷载作用下的计算 表 3 13 活载作用下轴线处柱端剪力 固端弯矩杆端剪力 柱类型层号 柱高 m 上下上下 73 917 96 13 53 8 07 8 07 63 911 47 12 10 6 04 6 04 53 912 10 12 10 6 21 6 21 43 912 10 12 10 6 21 6 21 33 912 10 12 13 6 21 6 21 23 912 04 13 34 6 51 6 51 A 轴柱 15 49 28 4 64 2 58 2 58 73 9 11 30 8 84 5 16 5 16 63 9 8 00 8 18 4 15 4 15 53 9 8 18 8 18 4 19 4 19 43 9 8 18 8 18 4 19 4 19 33 9 8 18 8 19 4 20 4 20 23 9 8 15 8 64 4 31 4 31 B 轴柱 15 4 6 34 3 17 1 76 1 76 活荷载作用下的剪力图如下图所示 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 29 图 3 16 活荷载作用下的剪力图 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 30 4 5 8 轴力计算轴力计算 计算方法同恒荷载 没有柱子的轴力 柱中轴力沿柱子不变 表 3 14 活载作用下柱中轴力 邻梁剪力 kN 柱类型层号 柱顶集中 力 kN 左梁右梁 柱中轴力 kN 78 82024 4833 30 68 22025 2566 77 58 22025 17100 16 48 22025 17133 55 38 22025 17166 94 28 22025 17200 32 A 柱 18 22025 04233 59 716 9227 215 6349 76 618 9526 457 04102 19 518 9526 537 04154 70 418 9526 537 04207 21 318 9526 537 04259 73 218 9526 537 04312 24 B 柱 118 9526 657 04364 88 活荷载作用下的轴力图如下所示 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 31 图 3 17 活荷载作用下柱的轴力图 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 32 5 横向荷载作用下的内力计算横向荷载作用下的内力计算 5 1 横向框架侧移刚度的计算横向框架侧移刚度的计算 5 1 1 横梁线刚度横梁线刚度 i b的计算的计算 表 4 1 横梁线刚度 类别 Ec 104N mm2 b h mm mm I0 109mm4 l mm EcI0 l 1010N mm 1 5EcI0 l 1010N mm 2EcI0 l 1010N mm 边跨3 0 300 600 5 40 72002 253 3754 50 中跨3 0 300 600 5 40 30005 40 8 10 10 80 5 1 2 柱线刚度柱线刚度 i c的计的计算算 表 4 2 柱的线刚度 层次 hc mm Ec 104N mm2 b h mm mm Ic 109mm4 EcIc hc 1010N mm 154003 0 500 550 6 933 85 2 639003 0 450 500 4 693 61 5 1 3 柱的侧移刚度的计算柱的侧移刚度的计算 1 中框架柱侧移刚度计算 边柱 底层 c 0 5 K 2 K 0 257 D c 12 ic h2 0 257 12 3 85 1010 54002 8350N mm 2 7 层 4 5 4 5 2 3 61 1 247 c K 2 K 0 384 D c 12 ic h2 0 384 12 3 61 1010 39002 10936N mm 中柱 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 33 底层 c 0 5 K 2 K 0 749 D c 12 ic h2 0 749 12 3 85 1010 54002 11865N mm 2 7 层 4 5 4 5 10 8 10 8 2 3 61 4 238 c K 2 K 0 679 D c 12 ic h2 0 679 12 3 61 1010 39002 19350N mm 图 4 1 中框架柱的侧移刚度计算简图 2 边框架柱侧移刚度 边柱 底层 c 0 5 K 2 K 0 479 D c 12 ic h2 0 479 12 3 85 1010 54002 7582N mm 2 7 层 3 375 3 375 2 3 61 0 935 c K 2 K 0 319 D c 12 ic h2 0 319 12 3 61 1010 39002 9073N mm 中柱 底层 华华 中中 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论论