毕业设计（论文）-某高校实验楼B轴钢框架结构设计及优化.doc

某高校实验楼B轴钢框架结构设计及优化摘要：本文通过计算某高校微电子实验楼一榀框架了解钢结构设计的具体流程，再通过SAP2000设计软件比较电算与手算结果的差异，保证数据的准确性，最终利用SAP2000建出整栋框架的的结构模型并优化结构用钢量，达到设计中的又好又省，为未来工作中的实际设计积累宝贵经验。关键词：钢结构设计;SAP2000;结构优化A colleges microelectronics laboratory B axis steel frame structure design and optimizationAbstract :By calculating a framework of a colleges microelectronics laboratory building to understand the specific processes of the steel structure design, by using SAP2000 design software comparing the difference with the hand count results to ensure the accuracy of the data, and ultimately the SAP2000 built out the entire structural model and optimize the amount of structural steel to achieve good design in another province, gain valuable experience for future work in the actual design.Keyword : Design of Steel Structures,SAP2000, Structural optimization目录前言31 . 设计任务书31.1工程概况31.2设计的基本内容32. 结构布置32.1竖向荷载估算32.2梁柱截面尺寸估算32.3确定结构计算简图32.4本章小结33. 重力荷载代表值计算33.1 楼层重力荷载标准值33.2活载标准值33.3雪荷载标准值33.4本章小结34. 水平地震作用计算34.1柱线刚度的计算34.2梁线刚度的计算34.2.1 A轴方向梁的线刚度34.2.2 1轴方向梁的线刚度34.3D值计算34.4能量法求结构的基本周期34.5底部剪力法计算地震作用力34.5.1层间侧移验算34.5.2柱弯矩值及剪力值计算34.5.3框架梁端弯矩，剪力，柱端剪力计算34.6 水平地震作用下框架手算电算内力图34.6.1水平地震作用下的弯矩图34.6.2水平地震作用下的剪力图34.6.3水平地震作用下的轴力图34.7本章小结35. 竖向荷载作用下的内力计算35.1竖向荷载统计35.2分层法计算竖向荷载作用下框架内力35.2.1荷载作用下弯矩计算35.2.2荷载作用下剪力计算35.2.3恒荷载作用下轴力计算35.3恒载作用下的手算电算内力图比较35.4活载作用下的手算电算内力图比较35.5本章小结36内力组合36.1框架内力组合36.2本章小结37. 构件验算37.1柱的验算37.1.1柱的计算长度的计算37.1.2底层A柱验算37.1.3底层B柱验算37.2框架梁验算37.2.1一层1跨梁验算37.2.2二层1跨梁验算37.3次梁验算37.4本章小结38. 抗震设计38.1强柱弱梁验算38.2节点域验算38.3 本章小结39.节点连接设计39.1柱的拼接39.2主、次梁连接设计39.3柱与梁连接设计39.4 柱脚设计39.5本章小结310.压型钢板非组合楼板设计310.1 设计资料310.2 楼面的结构平面布置310.3 板的设计310. 4 本章小结311楼梯设计311.1梯梁设计311.2踏步设计311.3平台板设计313.4平台梁设计311.5本章小结312.地基基础设计312.1基础底面积的确定312.2抗冲切验算312.3基础底板配筋计算312.4基础与钢柱的连接配筋312.5本章小结313.SAP2000优化设计313.1结构优化313.2本章小结3总结3致谢3参考文献3文献翻译3129前言“钢结构”作为土木工程的主要结构种类之一，具有强度高，重量轻，抗震性能好，施工速度快，地基费用省，工业化程度高，材性可靠性强等诸多优点。由于其结构节能环保和材料可回收等特性，钢结构建筑可以说具有很好的应用发展前景。对于土木工程专业的学生，熟悉钢结构的设计，计算及施工图的绘制，掌握必要的电算软件使用是很重要也很必要的。综合运用所学知识，进行建筑初步设计、结构选型、柱网布置、截面估算、荷载计算、地震力计算、内力计算、钢构件截面验算、钢框架节点设计、以及通过电脑绘制结构施工图等过程，掌握结构设计的基本过程，熟悉钢结构设计的完整流程。通过毕业设计的学习,培养综合分析问题和解决问题能力，提高计算机操作能力，掌握电算软件的建模与计算过程，完成毕业前的设计综合演练。通过毕业设计的学习，逐渐认识钢结构的设计计算步骤，通过实践切实感受每一个过程，积累常识，查阅资料，在无形中就会得到很大的提高。1 . 设计任务书1.1工程概况工程名称：新建微电子实验室工程规模：主体4层结构类型：钢框架结构工程环境：本工程位于*大学内，本工程东侧是陶艺实验室，西侧是学校围墙，南侧与第二实验楼紧贴，北侧是教学实验楼。抗震设防烈度：8度，第一组别，设计地震基本加速度值为0.2g场地土：类设计使用年限：50年结构重要性系数：1.0图1.1平面计算简图1.2设计的基本内容1. 据建筑平面设计柱网2. 按1.0t/估算钢柱及钢梁截面（手算电算结合确定）3. 重力荷载代表值计算，结构刚度及自振周期计算，地震力计算4. 内力计算：5. 水平地震力作用下内力分析6. 竖向荷载作用下内力分析7. 荷载效应组合，求出梁柱最不利内力8. 钢梁柱构件截面验算9. 钢梁柱节点设计10. 压型钢板组合楼板设计11. 楼梯设计12. 基础设计13. 其它：结构设计时考虑水、暖、电管网的交叉及矛盾的解决14. 施工图绘制2. 结构布置根据房屋使用功能及建筑设计要求，结构体系选为钢结构纯框架体系，钢框架梁选用H型钢，钢材选用Q235钢。楼板为压型钢板现浇混凝土非组合楼板，选用的压型钢板型号为YX75-300-600，其上现浇80+27mm厚的C30混凝土，柱脚采用外露式柱脚，柱下为钢筋混凝土独立基础。2.1竖向荷载估算混凝土板平均厚度为：80+27=107（27mm为梯形凹槽部分混凝土折算厚度）荷载统计如下表所示表2-1楼屋面荷载计算表(单位KN/m2)荷载编号一层二层三层四层楼屋面活荷载 / KN/m210530.5楼屋面做法 / KN/m22.162.162.162.680+40厚现浇混凝土 /KN/m23333YX75-300-600压型钢板/KN/m20.190.190.190.19活荷载标准值/ KN/m210530.5恒荷载标准值/ KN/m25.355.355.353.252.2梁柱截面尺寸估算1. 主梁主梁高跨比控制在1/20-1/10之间，选取一层中跨计算，梁高度应，由于此建筑首层活载高达，所以在一二层主梁截面上选用了H500*300*10*14钢梁，三四层活载较小，自身受重较轻，选择H400*250*10*14钢梁。2. 框架柱柱截面选取根据轴心受压公式初选，为保证双方向的抗弯能力，选用箱型钢截面，本工程初选边柱截面为TU300*300*16，中柱TU350*350*20表2-2截面选型汇总表项目位置截面尺寸mm2截面面积cm2惯性矩cm4回转半径自重（N/m）IxIyi xi yKL1一二层1-3跨主梁H500*300*10*1413158380583821.096.931028.2KL2三四层1-3跨主梁H400*250*10*1410730380364916.974.47800.6Z1一层-四层边柱TU300*300*16182245102451019.3819.381428.5Z2一层-四层中柱TU350*350*20264480904809032.7132.712072.1CL一层-四层次梁H350*200*8*1274.0816020160114.714.56577.822.3确定结构计算简图取一榀典型横向框架作为计算单元，这里取B轴线横向框架进行计算，计算简图见（图3.1）说明:为了简化标示，其中计算简图中的A柱相当于实际结构平面布置图中的B-1柱，B柱相当于平面图中的B-2柱，C柱相当于B-3柱，D柱相当于B-4柱。图2-1.B轴截面选型2.4本章小结通过本章使我对楼层梁柱截面尺寸的估算方法有了初步了解，在梁和柱的估算中要注重结合实际，对不同荷载情况选取不同的截面，起到节约钢材的作用。选取截面后我们还利用SAP2000软件对截面进行了初算，以保证结构各项属性基本合格。3. 重力荷载代表值计算3.1 楼层重力荷载标准值以一层为例（墙体，抹灰一层净高为4.5m，一层柱高5.0m）墙体自重=墙体高度*墙厚*周长*混凝土空心砖自重*门窗折减系数=（4.5+3.6）/2*0.25*(19.6+16)*2*8*0.6=346.03 KN抹灰自重=抹灰高度*墙厚*周长*抹灰自重*门窗折减系数=（4.5+3.6）/2*0.02*2*(19.6+16)*2*20*0.6=138.42 KN柱自重 =柱高度*柱截面积*数量*钢材密度=（4.5+3.6）/2*（0.0182*14+0.0264*6）*7.84=13.93KN主梁自重=主梁面积*主梁长度*数量*钢材密度=0.0131*（16.00*5+19.60*4）*7.84=16.27 KN次梁自重=次梁面积*次梁长度*数量*钢材密度=0.0074*90*7.84=5.22KN楼屋面做法=恒荷载标准值*楼层面积 =5.03*313.6=1577.41 KN表3-1楼层重力荷载值统计表（单位：KN）一层二层三层四层墙体自重346.03307.58307.58153.79抹灰自重138.42123.02123.0261.51柱自重13.9311.6611.665.83主梁自重16.2716.2713.2913.29次梁自重5.225.225.225.22楼屋面做法1577.411577.411577.411715.39总和2097.282041.162041.161955.033.2活载标准值一层楼面：10.0KN/m2二层楼面：5.0KN/m2三层楼面：3.0KN/m2四层屋面：0.5KN/m23.3雪荷载标准值雪荷载不与活荷载同时组合，取其中的最不利组合。本工程雪荷载较小，荷载组合时直接取活荷载进行组合，而不考虑与雪荷载的组合。3.4本章小结通过本章我对重力荷载代表值的计算有了了解。各楼层重力荷载代表值的计算主要依靠计算建筑主要构件的自重及其受的恒、活荷载来得出。期间通过查阅建筑结构荷载规范（50009 2001）等书对楼屋面的荷载取值规定有了一定了解，且对重力荷载的组成结构有了深刻认识，计算过程中的难点主要在于如何计算墙的自重（包括抹灰）4. 水平地震作用计算4.1柱线刚度的计算柱线刚度：Kc=EI/h（边柱，二-四层）：Kc1=EI/h=2.06*105*24510/3600=1.4*104 KN/m（边柱，一层）：Kc1=EI/h=2.06*105*24510/5000=1.01*104 KN/m（中柱，二-四层）：Kc2=EI/h=2.06*105*48090/3600=2.75*104 KN/m（中柱，一层）：Kc2=EI/h=2.06*105*48090/5000=1.98*104 KN/m4.2梁线刚度的计算取中框架梁的线刚度为1.5，则边框架梁的线刚度为1.24.2.1 A轴方向梁的线刚度四层A E轴KA1一跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/5700=1.32*104 KN/mKA2二跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/6000=1.25*104 KN/mKA3三跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/3300=2.28*104KN/mBCD轴KB1一跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/5700=1.65*104 KN/mKB2二跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/6000=1.56*104 KN/mKB3三跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/3300=2.84*104 KN/m三层A E轴KA1一跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/5700=1.32*104 KN/mKA2二跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/6000=1.25*104 KN/mKA3三跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/3300=2.28*104 KN/mBCD轴KB1一跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/5700=1.65*104 KN/mKB2二跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/6000=1.56*104 KN/mKB3三跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/3300=2.85*104 KN/m二层A E轴KA1一跨=1.2EIb/l=1.2*12.03*104/5950=2.42*104 KN/mKA2二跨=1.2EIb/l=1.2*12.03*104/6000=2.41*104 KN/mKA3三跨=1.2EIb/l=1.2*12.03*104/3550=4.07*104KN/mBCD轴KB1一跨=1.5EIb/l=1.5*12.03*104/5950=3.03*104 KN/mKB2二跨=1.5EIb/l=1.5*12.03*104/6000=3.01*104 KN/mKB3三跨=1.5EIb/l/l=1.5*12.03*104/3550=5.08*104 KN/m一层A E轴KA1一跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/5700=2.53*104 KN/mKA2二跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/6000=2.41*104 KN/mKA3三跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/3300=4.38*104 KN/mBCD轴KB1一跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/5700=3.17*104 KN/mKB2二跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/6000=3.02*104 KN/mKB3三跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/3300=5.48*104 KN/m4.2.2 1轴方向梁的线刚度四层1 4轴K11一跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/5950=1.26*104 KN/mK12二跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/6000=1.25*104 KN/mK13三跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/3925=1.92*104 KN/mK14四跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/3225=2.33*104 KN/m2 3 轴K21一跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/5700=1.65*104 KN/mK22二跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/6000=1.56*104 KN/mK23三跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/3925=1.92*104 KN/mK24四跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/3000=2.51*104 KN/m三层1 4轴K11一跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/5950=1.26*104 KN/mK12二跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/6000=1.25*104 KN/mK13三跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/3925=1.92*104 KN/mK14四跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/3225=2.33*104 KN/m2 3 轴K21一跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/5950=1.89*104 KN/mK22二跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/6000=1.88*104 KN/mK23三跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/3925=2.39*104 KN/mK24四跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/3225=2.91*104 KN/m二层1 4轴K11一跨=1.2EIb/l =1.2*12.03*104/5950=2.42*104 KN/mK12二跨=1.2EIb/l =1.2*12.03*104/6000=2.41*104KN/mK13三跨=1.2EIb/l =1.2*12.03*104/3925=4.38*104KN/mK14四跨=1.2EIb/l =1.2*12.03*104/3225=4.48*104 KN/m2 3 轴K21一跨=1.5EIb/l =1.5*12.03*104/5950=3.03*104 KN/mK22二跨=1.5EIb/l =1.5*12.03*104/6000=3.01*104 KN/mK23三跨=1.5EIb/l =1.5*12.03*104/3925=5.47*104KN/mK24四跨=1.5EIb/l =1.5*12.03*104/3225=5.60*104 KN/m一层1 4轴K11一跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/5950=2.42*104 KN/mK12二跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/6000=2.41*104 KN/mK13三跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/3925=4.38*104 KN/mK14四跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/3225=4.48*104 KN/m2 3 轴K21一跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/5950=3.03*104 KN/mK22二跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/6000=3.01*104 KN/mK23三跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/3925=5.47*104 KN/mK24四跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/3225=5.60*104 KN/m4.3D值计算D值计算与梁柱线刚度有如下关系：K=K1+K2/2KCK= K1+K2+K1+K2/2KC=K/(K+2)D=12KC/h2以四层A轴方向1柱为例:K=K1+K2/2KC=1.32+1.32/(2*1.4)=0.94=K/(K+2)=0.94/(0.94+2)=0.32D=12KC/h2=12*0.32*1.4*104/3.62=0.41*104表4.3.1 四层A轴方向A E轴D值计算表1柱2柱3柱4柱K0.941.842.521.630.320.480.560.45D KN/m0.41*1040.62*1040.73*1040.58*104四层A轴D值合计：2.34*104（KN/m）表4.3.2 四层A轴方向B C D轴D值计算表1柱2柱3柱4柱K1.181.171.602.000.370.370.440.5D KN/m0.48*1040.94*1041.12*1040.57*104四层A轴D值合计：3.11*104（KN/m）四层A轴方向总D值：DA+DB+DC+DD+DE=14.01*104 KN/m表4.3.3四层1轴方向1 4轴D值计算表1柱2柱3柱4柱5柱K0.941.842.263.161.790.320.480.530.610.47D KN/m0.41*1040.62*1040.69*1040.79*1040.61*104四层A轴D值合计：3.11*104（KN/m）表4.3.4四层1轴方向2 3轴D值计算表1柱2柱3柱4柱5柱K0.941.842.263.161.790.320.480.530.610.47D KN/m0.41*1040.62*1040.69*1040.79*1040.61*104四层A轴D值合计：3.11*104（KN/m）四层1轴方向总D值：D1+D2+D3+D4+D5=15.14*104 KN/m表4.3.5 三层A轴方向A E轴D值计算表1柱2柱3柱4柱K1.3752.683.692.380.410.570.650.54D KN/m0.53*1040.74*1040.84*1040.7*104三层A轴D值合计：2.81*104（KN/m）表4.3.6三层A轴方向B C D轴D值计算表1柱2柱3柱4柱K1.721.712.553.360.460.460.560.63D KN/m0.6*1041.17*1041.43*1040.82*104三层A轴D值合计：4.02*104（KN/m）三层A轴方向总D值：DA+DB+DC+DD+DE=17.68*104 KN/m表4.3.7三层1轴方向1 4轴D值计算表1柱2柱3柱4柱5柱K1.312.623.34.432.430.40.570.620.690.55D KN/m0.52*1040.74*1040.80*1040.89*1040.71*104三层A轴D值合计：3.66*104（KN/m）表4.3.8三层1轴方向2 3轴D值计算表1柱2柱3柱4柱5柱K1.761.792.162.823.040.470.470.520.590.60D KN/m0.61*1041.20*1041.32*1041.50*1040.78*104三层A轴D值合计：5.41*104（KN/m）三层1轴方向总D值：D1+D2+D3+D4+D5=18.14*104 KN/m表4.3.9二层A轴方向A E轴D值计算表项目1柱2柱3柱4柱K1.733.444.632.900.460.630.700.59D 104KN/m0.600.820.910.76二层A轴D值合计：3.09*104（KN/m）表4.3.10二层A轴方向B C D轴D值计算表项目1柱2柱3柱4柱K2.162.192.943.630.510.520.600.64D 104KN/m0.661.321.530.83二层B轴D值合计：4.34*104（KN/m）二层A轴方向总D值：DA+DB+DC+DD+DE=19.2*104KN/m表4.3.11二层1轴方向1 4轴D值计算表A柱B柱C柱D柱E柱K1.733.454.856.333.20.460.640.710.760.62D 104KN/m0.600.820.920.990.80二层1轴D值合计：4.13*104（KN/m）表4.3.12二层1轴方向2 3轴D值计算表A柱B柱C柱D柱E柱K2.162.203.084.034.000.520.520.610.670.67D 104KN/m0.671.321.551.710.87二层2轴D值合计：6.12*104（KN/m）二层1轴方向总D值：D1+D2+D3+D4=20.5*104KN/m表4.3.13一层A轴方向A E轴D值计算表1柱2柱3柱4柱K2.504.896.724.340.670.780.830.76D KN/m0.32*1040.38*1040.40*1040.37*104一层A轴D值合计：1.47*104（KN/m）表4.3.14一层A轴方向B C D轴D值计算表1柱2柱3柱4柱K3.143.134.295.930.710.710.760.81D KN/m0.34*1040.67*1040.72*1040.39*104一层A轴D值合计：2.12*104（KN/m）一层A轴方向总D值：DA+DB+DC+DD+DE=9.3*104 KN/m表4.3.15一层1轴方向1 4轴D值计算表1柱2柱3柱4柱5柱K2.404.786.728.774.440.660.780.830.860.77D KN/m0.32*1040.38*1040.40*1040.42*1040.37*104一层A轴D值合计：1.89*104（KN/m）表4.3.16一层1轴方向2 3轴D值计算表1柱2柱3柱4柱5柱K33.054.285.595.540.70.70.760.80.8D KN/m0.34*1040.67*1040.72*1040.76*1040.39*104一层A轴D值合计：2.88*104（KN/m）一层1轴方向总D值：D1+D2+D3+D4+D5=9.54*104 KN/m4.4能量法求结构的基本周期表4.4.1楼层侧移计算表楼层楼层重力荷载KN楼层剪力KN楼层侧移刚度KN/m层间侧移m楼层侧移m42017.752017.751.41*1050.01430.19632511.564529.311.77*1050.02560.18222825.167354.471.92*1050.03830.15613665.2811019.759.3*1050.1180.118按照能量法求结构的基本周期，钢框架结构T=0.85T=2T带入数据T=2*0.85*=0.685S抗震设防烈度为8度,地震加速度K=0.20g场地类型为一组二类场地Tg=0.35s设计基本加速度为0.2的多遇地震，最大影响系数0.16抗震设防烈度为8度,地震加速度K=0.20g场地类型为一组二类场地Tg=0.35s设计基本加速度为0.2的多遇地震，最大影响系数max=0.16当阻尼比=0.04，衰减指数=0.9+=0.904阻尼调整系数2=2=0.904Ti=0.685Tg(0.35) 且 TgTi1.4Tg,要考虑顶部附加地震力当T11.4Tg时n=0.08T1+0.07=0.08*0.685+0.07=0.1254.5底部剪力法计算地震作用力表4.5.1整体框架地震作用力层间剪力计算表层数GiKNHi mGiHi 地震作用Fi层间剪力Vi42017.7515.831880.45105144.23238.20238.2032511.5612.230641.00228.93467.1322825.168.624296.38181.54648.6713665.285.018326.40136.93785.60表4.5.2 B轴方向柱侧移刚度D值计算表B轴方向柱侧移刚度D值计算表B轴D值B轴层间分到剪力4层1柱1.40.483.112柱2.750.943柱2.751.124柱1.40.573层1柱1.40.64.022柱2.751.173柱2.751.434柱1.40.822层1柱1.40.674.362柱2.751.333柱2.751.524柱1.40.841层1柱1.010.342.122柱1.980.673柱1.980.724柱1.010.39图4.1 B轴各层地震作用4.5.1层间侧移验算四层层间侧移计算：Dij=3.11*104KN/m4M=VP1/D14=52.88/(3.11*104)m=0.0017m同理可计算：3M=VP2/D13=104.93/(4.02*104)m=0.0026m2M=VP3/D12=146.15/(4.36*104)m=0.0036m1M=VP4/D11=177.36/(2.12*104)m=0.0084m表4.5.1框架侧移值表层数层间剪力KN层间刚度104KN/m层间位移m层高m框架水平侧移m四层52.883.110.00173.60.023三层104.934.020.00263.60.0146二层146.154.360.00363.60.012一层177.362.120.008450.0084经校核水平荷载作用下各层层间侧移值满足：1M/h1=0.0084/5=1/5951/3002M/h2=0.0036/3.6=1/10001/3003M/h3=0.0026/3.6=1/13851/3004M/h4=0.0015/3.6=1/21181/300侧移值满足条件。4.5.2柱弯矩值及剪力值计算柱弯矩计算：取横向框架中的一榀（B轴）进行内力计算。横向框架各楼层剪力，柱上端弯矩，柱下端弯矩计算式如下：；其中为i层j柱的侧移刚度，h为该层的计算高度，y为框架柱的反弯点高度比。其中为框架柱的标准反弯点高度比，为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值，为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。横向框架中一、二层柱需要考虑修正值，第一、二、三、四层柱需考虑修正值，其余柱均无修正，各层柱端弯矩及剪力具体计算过程及结果见下各表（见下页）。表4.5.2 y值计算表层数柱位K KN/my0 my1 my2 my3 my=y1+y2+y3 m4层11.180.400000.4021.170.400000.4031.600.450000.4542.000.450000.453层11.720.450.05000.5021.710.450.05000.5032.550.450.05000.5043.360.500.05000.552层12.160.500000.5022.190.500000.5032.940.500000.5043.630.500000.501层13.140.550000.5523.130.550000.5534.290.550000.5545.130.500000.504.5.3框架梁端弯矩，剪力，柱端剪力计算以四层1-2跨梁，和四层1柱为例四层1-2跨梁弯矩：M左=13.26KN,M右=K1/K1+K2*M底=1.65/1.65+1.56*25.98=13.35KN四层1-2跨梁剪力：Vb= (M左+M右)/lo=(13.26+13.35)/5.70=4.67KN四层1柱柱端剪力：Vb= (M上+M下)/h=(11.74+17.61)/3.60=8.15KN表4.5.3 水平地震作用下柱端弯矩计算表楼层柱位层间剪力 kn层D值合计*104kn/mD值*104kn/m各柱剪力层高myy*h柱底弯矩kn.m柱顶弯矩kn.m4152.883.110.486.143.60.401.448.8413.2620.9412.030.401.4417.3225.9831.1214.330.451.6223.2128.3740.577.290.451.6211.8114.4331104.934.020.613.713.60.501.824.6824.6821.1726.730.531.848.1148.1131.4332.670.501.858.8158.8140.8218.730.551.9837.0930.3421146.154.360.6720.453.60.501.8036.8136.8121.3340.590.501.8073.0673.0631.5246.390.501.8083.5083.5040.8425.640.501.8046.1546.1511177.362.120.3426.355.00.552.7572.4659.2920.6751.920.552.75142.78116.8230.7255.790.552.75153.42125.5340.3930.220.502.575.5575.55表4.5.4 架梁端弯矩，剪力，柱端剪力计算表楼层柱 位柱端剪力KN梁 位M左KN/mM右KN/mVbKN418.151-2跨13.2613.354.67215.982-3跨12.6310.043.78319.303-4跨18.3314.439.9349.683113.711-2跨33.5233.6311.78226.732-3跨31.8029.0110.14332.673-4跨53.0148.930.88418.732120.451-2跨61.4962.0521.67240.592-3跨59.1250.5618.28346.393-4跨91.7583.2453.03425.641126.351-2跨96.197.2433.92251.922-3跨92.6474.2727.82355.793-4跨134.76121.777.72430.224.6 水平地震作用下框架手算电算内力图4.6.1水平地震作用下的弯矩图图4.6.1电算水平地震作用下的弯矩图图4.6.2手算水平地震作用下的弯矩图4.6.2水平地震作用下的剪力图图4.6.3 电算水平地震作用下的剪力图图4.6.4 手算水平地震作用下的剪力图4.6.3水平地震作用下的轴力图图4.6.5电算水平地震作用下的轴力图图4.6.6 手算水平地震作用下的轴力图4.7本章小结本章首先求出各梁柱的线刚度，再根据梁柱线刚度求出框架柱的D值，然后通过D值法计算水平地震作用力及自振周期，最后依次算出梁柱弯矩、剪力及轴力并画出弯矩图、剪力图及轴力图。同时学会熟练运用软件SAP2000进行建模电算，通过电算数据与手算数据的比较，查看手算、电算是否合格。经比较，手算、电算误差精度在10%以内，满足要求。在计算D值时，我们小组分工合作，我主要计算了1层及3层的双方向D值。5. 竖向荷载作用下的内力计算5.1竖向荷载统计图5.1竖向作用平面示意图一层、二层集中恒荷载：次梁自重+边柱自重+垂直方向主梁(墙体抹灰)自重+恒荷载标准值*面积=0.578*5.7/2*2+1.43*3.6+1.028*5.85+5.85*3.6*0.25*8*0.6+5.85*3.6*0.02*20*2*0.6+(1.9+2)*2.85*5.03=122.59KN集中活荷载：活荷载标准值*面积一层=10*(1.9+2)*5.7/2=111.15KN二层=5*(1.9+2)*5.7/2=55.58KN均布恒荷载：主梁自重+恒荷载标准值*宽=1.028+5.03*(1.9+2)/2=10.84KN/m均布活荷载：活荷载标准值*宽 =10*(1.9+2)/2=19.5KN/m集中恒荷载：次梁自重+中柱自重+垂直方向主梁自重+恒荷载标准值*面积=0.578*(5.7/2+3)*2+2.04*3.6+1.028*5.85+(1.9+2)*5.85*5.03=128.12KN集中活荷载：活荷载标准值*面积一层=10*(1.9+2)*(5.7/2+6/2)=119.85KN二层=5*(1.9+2)*(5.7/2+6/2)=59.93KN集中恒荷载：次梁自重+中柱自重+垂直方向主梁自重+恒荷载标准值*面积=0.578*(6/2+3.3