框架侧移刚度的计算毕业设计.doc

中国石油大学 华东 毕业设计 1 框架侧移刚度的计算毕业设计框架侧移刚度的计算毕业设计 目 录 目 录 1 前言 2 第第 1 章章 设计资料设计资料 4 1 1 设计理念 4 1 2 设计依据 4 1 3 工程概况 5 第第 2 章章 建筑施工图设计建筑施工图设计 7 2 1 平面设计 7 2 2 立面设计 7 2 3 建筑剖面设计 8 2 4 其它部分详细做法和说明 8 第 3 章 竖向荷载及内力计算 10 3 1 结构平面布置及结构计算简图 10 3 2 框架侧移刚度的计算 11 3 3 各层横向侧移刚度计算 12 3 4 计算单元的选择确定 14 3 5 竖向荷载统计竖向荷载统计 15 3 6 竖向荷载内力计算竖向荷载内力计算 18 3 7 重力荷载代表值计算及荷载汇总 35 第 4 章 水平荷载计算 44 4 1 风荷载计算 44 4 2 地震荷载计算 48 第 5 章 框架的内力组合 54 5 1 梁柱的内力组合 54 中国石油大学 华东 毕业设计 2 5 2 柱端弯矩设计值的调整 62 第 6 章 截面设计 63 6 1 框架梁截面设计 63 6 2 框架柱截面设计 69 6 3 楼板设计 79 第 7 章 楼梯设计 84 7 1 设计资料及示意图 84 7 2 梯段板设计 84 7 3 平台板设计 86 7 4 平台梁设计 87 8 基础设计 88 8 1 设计资料 88 8 2 确定基底尺寸 89 8 3 基础上的荷载分配 89 8 4 基础内力计算 90 8 5 基础配筋计算 93 毕业设计总结 95 参考文献参考文献 102 致谢 104 前言 中国石油大学 华东 毕业设计 3 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段 是毕业前的综合学 习阶段 是深化 拓宽 综合教和学的重要过程 是对大学期间所学专业知识 的全面总结 本组毕业设计题目为 大学土木工程学院教学楼 在毕设前期 我温 习了 结构力学 钢筋混凝土设计 建筑结构抗震设计 等书籍 并借 阅了 抗震规范 混凝土规范 荷载规范 等规范 在毕设中期 我们 通过所学的基本理论 专业知识和基本技能进行建筑 结构设计 在毕设后 期 主要进行设计手稿的电脑输入 并得到老师的审批和指正 使我圆满的 完成了任务 在此表示衷心的感谢 毕业设计的三个月里 在指导老师的帮助下 经过资料查阅 设计计算 论文撰写以及外文的翻译 加深了对新规范 规程 手册等相关内容的理解 巩固了专业知识 提高了综合分析 解决问题的能力 在进行内力组合的计 算时 进一步了解了 Excel 在绘图时熟练掌握了 AutoCAD 天正 探索者 等绘图软件 以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求 框架结构设计的计算工作量很大 在计算过程中以手算为主 辅以一些 计算软件的校正 由于自己水平有限 难免有不妥和疏忽之处 敬请各位老 师批评指正 中国石油大学 华东 毕业设计 4 第第 1 章章 设计设计资料资料 1 1 设计理念 住宅楼是为人们提供良好居住环境的建筑 纵观住宅建筑的发展历史 无不体现着人类文化 文明的历史进程和时代特征 住宅楼建筑设计同设计 其他类型建筑一样有许多共同点 也有许多不同的特点和要求 随着时代的 发展 办公楼的内容和形式都在不断发生变化 因此 我对住宅楼的设计过 程和设计方法进行了详细研究 经过一番思考 我认为本设计应该具有以下 特点 1 弹性 从设计 结构到服务功能都应做到开放性 以适应时空 的变化 2 紧凑性 教室以及其它辅助用房的空间布置要做到紧凑合理 3 易接近性 从楼外到楼内 从入口到各个部门 要规划得合理 要设 计一个良好的导引系统 4 可扩展性 在未来扩展时可灵活延伸 将损失 减小到低程度 5 舒适性 在环境 通风 温湿度 光线等方面要柔和 协调 尽量借用外部的自然环境 6 环境的稳定性 7 安全性 建筑安 全防护措施做到不仅满足规范要求而且更加人性化 8 经济性 把建设和 维护一座住宅楼所需要的经费和人员控制在最低限度 在整个设计过程中 我本着 安全 适用 经济 美观 的原则 在满足 设计任务书提出的功能要求前提下 完成了建筑设计这一环节 合理的选择 框架 并为以后的结构设计打下了良好的基础 1 2 设计依据 1 2 1 中国石油大学 华东 土木工程专业住宅楼毕业设计任务书及通过指 导老师审查后的初步设计文件 1 2 2 国家及山东省现行的有关法规规范 住宅设计规范 GB 50096 1999 2003 版 中国石油大学 华东 毕业设计 5 住宅建筑规范 GB 50368 2005 山东省 住宅建筑设计标准 DBJ14 S1 2000 建筑设计防火规范 GB 50016 2006 民用建筑设计通则 GB50352 2005 城市道路和建筑物无障碍设计规范 JGJ50 2001 建筑玻璃应用技术规程 JGJ 113 2009 山东省 居住建筑节能设计标准 DBJ14 037 2006 屋面工程技术规范 GB 50345 2004 建筑内部装修设计防火规范 GB 50222 95 2001 版 工程建设标准强制性条文 房屋建筑部分 2009 版 住宅建筑门窗应用技术规范 DBJ01 79 2004 民用建筑太阳能热水系统应用技术规范 GB50364 2005 1 3 工程概况 本设计住宅楼位于东营市经济技术开发区 北一路以南 康洋路以东 用地 800 平方米 红线范围为 50m 20m 建筑面积 3781 m2 建筑基地面积 756 2m2 该地段地势平坦 环境较好 在选址和环境营造方面 注意自然景色 的优美 也重居住环境和交通条件的因素 更强调人与自然环境的协调统一 比 较适合住宅楼功能的充分利用 建筑设计规模 小型 建筑类别 多层住宅 建筑层数 6 层 5 层 屋顶间 建筑高度 18 45m 建筑结构形式为框架结构 合理使用年限为 50 年 抗震设防烈度为七 度 屋面防水等级为 II 级 建筑耐火等级为二级 中国石油大学 华东 毕业设计 6 1 3 1 地质资料 地基承载力特征值 100 kN m2 土类型 粉质粘土 类场地 最高地下水位 自然地面以下 1 2m 场地土的特征周期 卓越周期 为 0 65s 地震烈度 7 度 设计基本地震加速度为 0 1g 类场地 设计地震分 组为第三组 抗震等级三级 1 3 2 荷载 基本风压 0 50kN m2 地面粗糙度类别为 B 类 o w 基本雪压 S0 0 40 kN m2 上人屋面活荷载为 2 0kN m2 楼梯活荷载为 2 0kN m2 卫生间楼面活荷 载为 2 0 kN m2 楼面活荷载为 2 0 kN m2 1 3 3 设计标高 本工程室内标高 0 000 标高相当于绝对高程为 6 75m 室内外高差 450mm 本工程楼层标高系指建筑专业楼地面标高 1 3 4 墙体工程 墙身做法 外墙采用 240 厚的加气混凝土块 内墙采用 200 厚加气混凝 土砌块 0 000 以上均采用 M5 水泥石灰砂浆砌筑 0 000 以下墙体均采 用 M10 水泥砂浆砌筑 内粉刷为混合沙浆浆底 纸筋抹灰面 厚 20mm 内 墙涮两度涂料 外墙贴砖 墙身防潮层 在室内地坪下 60 处做 20 厚 1 2 水泥砂浆内加水泥重量 5 防 水剂的墙身防潮层 在此标高为钢筋混凝土构造 或下为砌石构造时可不做 中国石油大学 华东 毕业设计 7 1 3 5 楼面做法 楼面 陶瓷地砖楼面 100 厚现浇钢筋砼楼板 20 厚板底抹灰 屋面做法 上人屋面 本工程屋面防水等级为 II 级 防水层合理使 用年限为 15 年 具体做法 1 小瓷砖面层 2 25 厚 1 2 5 水泥砂浆抹光压平 1 1m 分格 密封胶嵌缝 3 10 厚低标号水泥砂浆隔离层一道 4 3 厚高聚物改性沥青防水卷材防水层 5 刷基层处理剂一道 6 20 厚 1 3 水泥砂浆找平 7 100 厚聚苯板保温层 8 3 厚高聚物改性沥青防水涂料 9 刷基层处理剂一道 10 20 厚 1 3 水泥砂浆找平 11 40 厚 最薄处 1 8 体积比 水泥珍珠岩找坡层 2 1 3 7 门窗做法 采用防盗门 木门 推拉门 塑钢窗 具体布置见平面图 第 2 章 建筑施工图设计 中国石油大学 华东 毕业设计 8 2 1 平面设计 该建筑物总长度为 62 36m 总宽度为 13 74m 共六层 五层 屋顶间 总建筑面积为 3781m2 主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构 使用房间 面积的大小 主要由房间内部活动的特点 使用人数的多少以及设备的因素 决定的 本建筑物为住宅楼 主要使用房间为卧室 客厅 平面图见图 2 1 中国石油大学 华东 毕业设计 9 图 2 1 建筑平面图 一个单元 2 2 立面设计 结构韵律和虚实对比 是使建筑立面富有表现力的重要设计手法 建筑 立面上结构构件或门窗作用有规律的重复和变化 给人们在视觉上得到类似 音乐诗歌中节奏韵律变化的感受效果 房屋外部形象反映建筑类型内部空间的组合特点 美观问题紧密地结合 功能要求 同时 建筑物所在地区的气候 地形 道路 原有的建筑物以及 绿化等基地环境 也是影响建筑物立面设计的重要因素 2 3 建筑剖面设计 为防止室外雨水流入室内 并防止墙身受潮 将使内地坪提高到室外地 坪 450mm 首层 标准层与顶层层高均为 3m 2 4 其它部分详细做法和说明 根据 设计规范 采用如下设计 2 4 1 地面 8 厚陶瓷地砖地面 20 厚 1 2 水泥砂浆找平层 100 厚 C30 混凝土 100 厚素土夯实 2 4 2 楼面 8 厚陶瓷地砖地面 20 厚 1 2 水泥砂浆找平层 100 厚钢筋混凝土楼板 中国石油大学 华东 毕业设计 10 20 厚底板抹灰 2 4 3 踢脚台度做法 釉面瓷砖踢脚台度 5 厚釉面砖 白瓷砖 水泥擦缝 5 厚 1 1 水泥细砂结合层 12 厚 1 3 水泥砂浆打底 2 4 4 内墙面做法 水泥砂浆粉面 刷 喷 内墙涂料 10 厚 1 2 水泥砂浆抹面 15 厚 1 3 水泥砂浆打底 2 4 5 外墙面 用 15 厚 1 3 水泥沙浆找平 200 60 高级无釉质瓷砖饰面 2 4 6 散水做法 20 厚 1 2 水泥砂浆抹面 压实抹光 60 厚 C15 混凝土 素土夯实向外坡 4 备注 散水宽度应在施工图中注明 每隔 6m 留伸缩缝一道 墙身与散水设 10 宽 沥青砂浆嵌缝 宽 600 900mm 坡度 3 5 2 4 7 主体为现浇钢筋混凝土框架结构 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结 构 整个设计过程中 在满足设计任务书提出的功能要求前提下 同时遵循 中国石油大学 华东 毕业设计 11 安全 适用 经济 美观 的 原则 结构布置合理 房间舒适性比较高 适用性很强 同时又不失美观 中国石油大学 华东 毕业设计 12 第 3 章 竖向荷载及内力计算 3 1 结构平面布置及结构计算简图 3 1 1 柱截面初步设计 该结构选用 C30 的混凝土 选用 级钢筋 HRB400 2 14 3 c fN mm 2 360 y fN mm 结构抗震等级为三级 由公式 c N Af 3 1 式中 取 0 8 fc取 14 3 103 kN m2 N 15 A 其中 15 为面荷载 从而得到 N 15 3 4 4 2 2 1 161kN 2 1 2 1 可得 A 0 0702m2 70200mm2 c nN f 3 161 5 0 8 14 3 10 b h 265mm 取 b h 400mm A 柱截面均为 b h 400mm 400mm 3 1 2 梁的截面初步设计 以 11 号轴线所在的一榀框架为例 各梁柱截面尺寸初步确定如下 1 横向框架梁的截面高度 h1 l 8 1 12 1 3 2 中国石油大学 华东 毕业设计 13 BC EG 跨 h1 l 350mm 取 h1 400mm 12 14200 12 截面宽度 b1取 200mm CE 跨取 h1 400mm b1 200mm 2 纵向边柱连系梁截面高度 h2l 333mm 取 h2 400mm 宽度 12 14000 12 取 b2 240mm 中柱连系梁 h2l 283mm 取 h2 400mm 宽度取 12 13400 12 b2 200mm C 轴纵向次梁取 h2 400mm b2 200mm 3 1 3 结构平面布置图如图 3 1 所示 中国石油大学 华东 毕业设计 14 图 3 1 结构平面布置图 3 1 4 结构计算简图如图 3 2 所示 中国石油大学 华东 毕业设计 15 图 3 2 结构计算简图 3 2 框架侧移刚度的计算 根据规范可知 对于现浇楼板其梁的截面惯性矩应进行修正 边框架梁 1 5 中框架梁 2I 0 II 0 I 取结构图中 2 号轴线的一榀框架进行计算 3 2 1 横梁线刚度 ib的计算 N mm2 3 0 104 BC EG 跨梁 1 14 1010 N mm 43 1 2 0 3 0 10200 400 4200 12 b i CE 跨梁 3 05 1010 N mm 43 1 2 3 0 10200 400 2100 12 b i 3 2 2 柱线刚度 ic的计算 底层柱 1 85 1010 N mm 43 1 3 0 10400 400 3450 12 c i 中国石油大学 华东 毕业设计 16 上部各层柱 2 13 1010 N mm 43 1 3 0 10400 400 3000 12 c i 注 图中数字为线刚度 单位 1010 N mm 图 3 3 线刚度示意图 3 3 各层横向侧移刚度计算 3 3 1 底层 B G 柱 K 1 14 1 85 0 62 c 0 5 K 2 K 0 43 D11 c 12 ic h2 0 43 12 1 85 1010 3 452 0 802 1010 N mm C E 柱 中国石油大学 华东 毕业设计 17 K 1 14 3 05 1 85 2 26 c 0 5 K 2 K 0 65 D12 c 12 ic h2 0 65 12 1 85 1010 3 452 1 212 1010 N mm 3 3 2 第二层 B G 柱 K 1 14 2 2 13 2 0 54 c K 2 K 0 21 D21 c 12 ic h2 0 21 12 2 13 1010 32 0 596 1010 N mm C E 柱 K 1 14 2 3 05 2 2 13 2 1 97 c K 2 K 0 50 D22 c 12 ic h2 0 50 12 2 13 1010 32 1 42 1010 N mm 3 3 3 三 四 五层 三层 四层和五层的计算结果与二层相同 D31 D34 0 596 1010 N mm D32 D33 1 42 1010 N mm D41 D44 0 596 1010 N mm D42 D43 1 42 1010 N mm 中国石油大学 华东 毕业设计 18 D51 D54 0 596 1010 N mm D52 D53 1 42 1010 N mm 表 3 1 横向侧移刚度统计表 层次12345 Di 1010N mm 4 028 26 104 734 032 26 104 83104 83104 83104 83 该框架为横向承重框架 不计算纵向侧移刚度 D1 D2 5 32 4 04 0 7 故该框架为规则框架 3 4 计算单元的选择确定 图 3 4 第 5 层计算单元 中国石油大学 华东 毕业设计 19 图 3 5 1 4 层计算单元 计算单元宽度为 m 10 轴线至 12 轴线间 故直接传给该榀框架的楼 面荷载如图中的水平阴影所示 3 5 竖向荷载统计竖向荷载统计 3 5 1 楼面恒荷载计算 1 屋面 小瓷砖面层 0 55 kN m2 25 厚 1 2 5 水泥砂浆抹光压平 0 025 20 0 5 kN m2 10 厚低标号水泥砂浆隔离层一道 0 01 20 0 2 kN m2 3 厚高聚物改性沥青防水卷材防水层 0 05 kN m2 中国石油大学 华东 毕业设计 20 20 厚 1 3 水泥砂浆找平 0 02 20 0 4 kN m2 100 厚聚苯板保温层 0 1 0 5 0 05 kN m2 3 厚高聚物改性沥青防水涂料 0 05 kN m2 20 厚 1 3 水泥砂浆找平 0 02 20 0 4 kN m2 40 160 厚 1 8 水泥珍珠岩找坡 2 kN m2 0 040 16 40 4 2 100 厚钢筋混凝土结构层 0 1 25 2 5 kN m2 20 厚板底抹灰 0 02 17 0 34 kN m2 kN m25 44 2 楼面 8 厚陶瓷地砖面层 0 008 20 0 16 kN m2 20 厚水泥砂浆找平层 0 02 20 0 4 kN m2 100 厚钢筋混凝土板 0 10 25 2 5 kN m2 20 厚板底抹灰 0 34 kN m2 kN m2 4 3 3 5 2 梁线荷载标准值 1 外围框架梁 b h 240 400 mm2 梁自重 0 24 0 4 0 1 25 1 8kN m 梁侧粉刷 10 厚石灰砂浆 0 01 0 4 0 1 2 17 0 102 kN m kN m 1 9 2 内部框架梁 轴所在的一榀框架 11 1 横向框架梁 b h 200 400 mm2 梁自重 0 2 0 4 0 1 25 1 5kN m 中国石油大学 华东 毕业设计 21 梁侧粉刷 10 厚石灰砂浆 0 01 0 4 0 1 2 17 0 102 kN m 1 6 kN m 2 纵向连系梁 b h 200 400 mm2 梁自重 0 2 0 4 0 1 25 1 50 kN m 梁侧粉刷 10 厚石灰砂浆 0 01 0 4 0 1 2 17 0 102 kN m kN m 6 1 3 5 3 墙荷载标准值 外墙 240 厚加气混凝土砌块 0 24 7 1 68 kN m2 15 厚 1 3 水泥砂浆找平层 0 015 20 0 3 kN m2 6 厚外墙饰面瓷砖 0 006 20 0 12 kN m2 kN m21 2 内墙 200 厚加气混凝土砌块 0 2 7 1 4 kN m2 15 厚 1 3 水泥砂浆打底 0 015 20 0 3 kN m2 10 厚 1 2 水泥砂浆抹面 0 01 20 0 2 kN m2 1 9 kN m2 主卧卫生间隔墙 120 厚加气混凝土砌块 0 12 7 0 84kN m2 15 厚 1 3 水泥砂浆打底 0 015 20 0 3 kN m2 10 厚 1 2 水泥砂浆抹面 0 01 20 0 2 kN m2 1 34 kN m2 女儿墙 240 厚加气混凝土砌块 0 24 7 1 68 kN m2 6 厚水泥砂浆罩面 0 006 20 0 12 kN m2 12 厚水泥砂浆打底 0 012 20 0 24 kN m2 6 厚外墙贴砖 0 006 20 0 12 kN m2 中国石油大学 华东 毕业设计 22 kN m2 16 2 3 5 4 门 窗及楼梯间荷载 1 门窗荷载标准值 防盗门取 0 45kN m2 木门取 0 2 kN m2 塑钢玻璃门 窗均取 0 4kN m2 2 楼梯荷载标准值 取 1m 宽为计算单元 楼梯斜板投影长为 2340mm 板厚取为 100mm 平台 梁截面尺寸为 200mm 300mm 0 866 22 150260 260 cos 栏杆及侧面粉刷 0 2 2 34 0 085 kN m2 楼梯板自重 25 0 1 0 866 2 887 kN m2 三角形踏步 25 0 15 2 1 875 kN m2 20 厚水磨石面层 25 0 02 0 26 0 15 0 26 0 788 kN m2 20 厚板底纸筋抹灰 16 0 02 0 866 0 37 kN m2 合 计 7 79 kN m2 平台梁两端搁置在楼梯间两侧的梁上 计算长度取 l 2600 240 2360 其 自重 0 3 0 2 2 36 25 3 54kN 3 5 5 屋面及楼面活载 楼面活载 卧室 客厅等 2 0 kN m2 卫生间 2 0 kN m2 楼梯 2 0 kN m2 屋面活载 上人屋面 2 0 kN m2 雪载 基本雪压 S0 0 4 kN m2 屋面积雪分布系数 r 1 0 屋面水平投影面积上的雪荷载标准值为 中国石油大学 华东 毕业设计 23 SK rS0 1 0 0 4 0 4 kN m2 3 6 竖向荷载内力计算竖向荷载内力计算 注 第 5 层与其他各层的 P1 P2不同 图 3 6 荷载示意图 3 6 1 恒载作用下柱的内力计算 1 对于第 5 层 恒荷载作用下框架梁上的荷载分布如下图所示 中国石油大学 华东 毕业设计 24 图 3 7 恒荷载作用下的荷载分布图 表示横梁自重 为均布荷载形式 1 6kN m 2 q 1 q 为上人屋面板传给 BC EG 跨横梁的梯形荷载 是上人屋面板传给 CE 2 q 2 q 跨横梁的三角形荷载 5 44 3 4 18 50kN m 5 442 1 11 42kN m 2 q 2 q P1 P2分别由边纵梁 中纵梁 边纵梁直接传给柱的恒载 它们包括主梁自 重 次梁自重 楼板重 及女儿墙等重力荷载 计算如下 P1 29 53kN1 93 45 44 3 4 1 7 1 2 2 163 4 1 P2 34 58kN1 63 45 44 3 4 1 7 1 2 1 33 4 1 05 2 集中力矩 M1 PBeB 29 53 0 4 0 24 2 2 36 kN M2 PCeC 34 58 0 4 0 24 2 2 77kN m 2 对于 1 4 层 恒荷载作用下框架梁上的荷载分布如下图所示 中国石油大学 华东 毕业设计 25 图 3 8 恒荷载作用下的荷载分布图 1 包括横梁自重和其上部墙重 为均布荷载 1 q 横梁自重 1 6kN m 1 q G 轴纵墙线荷载 3 4 2 6 2 1 1 6 2 1 2 6 1 6 0 4 3 4 3 87kN m B 轴纵墙线荷载 3 4 2 6 2 1 1 9 2 1 2 6 1 9 0 4 3 4 3 58kN m E 轴纵墙线荷载 3 4 2 6 1 9 3 4 4 94 kN m C 轴隔墙线荷载 3 4 2 6 1 34 3 4 3 48 kN m BC EG 跨横墙线荷载 4 2 2 6 1 9 4 2 4 94 kN m CE 跨横墙线荷载 2 1 2 6 1 9 2 1 4 94 kN m 则 1 6 4 94 6 54kN m 1 q 2 为楼面板传给 BC EG 跨横梁的梯形荷载 为楼面板传给 CE 跨横梁 2 q 2 q 的梯形荷载 3 4 3 4 11 56kN m 3 4 2 0 7 8kN m 2 q 2 q 3 楼面板传给 1 11 轴次梁的荷载计算 两边梯形面荷载不对称 换算为等效的均布荷载 左侧 1 3 4 1 03 4kN m a p 则等效均布荷载 23 12 aa qp 1 2 1 23 1 2 1 2 1 1 2 1 3 42 23kN m a q 右侧 2 3 40 72 38kN m b p 则等效均布荷载 23 12 bb qp 0 7 2 11 3 23 1 2 1 3 1 3 2 381 94kN m b q 则楼面板传给该次梁的均布荷载为 3 2 231 944 17kN m ab qqq 4 q4 为该次梁自重及上部墙重 次梁自重 q4 1 6kN m 中国石油大学 华东 毕业设计 26 上部墙线荷载 2 1 2 6 2 1 0 6 1 9 2 1 0 6 0 2 2 1 4 82kN m 则 q4 1 6 4 82 6 42kN m 1 11 轴次梁传给 E 轴主梁和 C 轴次梁的集中力 PE PC 4 17 6 42 2 1 2 11 12kN 传给 C 轴与 E 轴柱子的集中力4 58kN11 12 1 4 3 4 EC PP 5 C 轴次梁与 E 轴主梁之间楼面板传给 E 轴主梁和 C 轴次梁的线荷载 三角形荷载换算为等效的均布荷载 1 11 轴左侧3 4 1 03 4kN m c p 则等效均布荷载 5 8 ca qp 5 8 3 42 13kN m c q 右侧 3 40 72 38kN m d p 则等效均布荷载 5 8 dd qp 5 82 381 49kN m d q C 轴次梁与 E 轴主梁之间楼面板传给 C 轴与 E 轴柱子的集中力 3 44kN 2 132 02 41 49 1 40 7 3 4 CE PP 6 P1 P2 P3 P4分别为 B C E G 轴纵梁直接传给柱的恒载 它们包 括主梁自重 次梁自重 楼板重 及墙自重等重力荷载 计算如下 28 46kN 1 1 93 4 3 4 1 7 1 2 3 43 58 3 4P 43 14kN 2 1 63 44 5823 442 3 4 1 7 1 2 3 43 48 3 4P 48 10kN 3 1 63 44 5823 442 3 4 1 7 1 2 3 44 943 4P 29 44kN 4 1 93 4 3 4 1 7 1 2 3 4 3 873 4P 集中力矩 1 28 46 0 40 24 22 28kN m BB MP e 2 43 14 0 40 2 24 31kN m CC MP e 3 48 10 0 40 2 24 81kN m EE MP e 4 29 44 0 4 0 24 22 36kN m G G MP e 中国石油大学 华东 毕业设计 27 3 6 2 恒荷载作用下梁的固端弯矩计算 1 对于第 5 层 均布荷载与梯形 三角形荷载的叠加 BC EG 跨梯形荷载换算的等效均布荷载 23 2 1 2 qq 1 7 4 2 0 40 2 0 74qq CE 跨三角形荷载换算的等效均布荷载 2 5 8qq BC EG 跨梁 0 74 18 501 615 29kN mq CE 跨梁 5 8 11 421 68 74kN mq BC EG 跨梁端弯矩 22 1215 294 2 1222 48 kN m BCCBBC MMql CE 跨梁端弯矩 22 128 742 1 123 21 kN m CEECCE MMql 2 对于第 1 4 层 BC EG 跨梯形荷载换算的等效均布荷载 23 2 1 2 qq 1 7 4 2 0 40 2 0 74qq CE 跨梯形荷载换算的等效均布荷载 23 2 1 2 qq 1 2 1 2 0 65qq BC EG 跨梁 0 74 11 566 5415 09kN mq CE 跨梁 0 657 86 5411 61kN mq BC EG 跨梁端弯矩 22 1215 094 2 1222 18 kN m BCCBBC MMql CE 跨梁端弯矩 22 1211 61 2 1 12 4 27 kN m CEECCE MMql 中国石油大学 华东 毕业设计 28 3 6 3 恒载作用下框架的弯矩计算 采用弯矩二次分配法计算 该榀框架结构 荷载均对称 故可取图 3 所示 半边结构计算 图 3 半边结构及节点示意图 1 梁 柱线刚度计算见 3 2 梁 柱转动刚度见表 3 表 3 梁 柱转动刚度 构件名称转动刚度 S N mm 边跨4 4 1 14 1010 4 56 1010 b i 框架梁 中跨2 2 3 05 1010 6 1 1010 b i 底层4 4 1 85 1010 7 4 1010 c i 框架柱 其它层4 4 2 13 1010 8 52 1010 c i 中国石油大学 华东 毕业设计 29 2 分配系数的计算 i i i S S 其中为转动刚度 i S 各节点杆件分配系数见表 3 表 3 分配系数 节点 左梁 右梁 上柱 下柱 6 0 349 0 651 5 0 2120 3940 394 4 0 2120 3940 394 3 0 2120 3940 394 2 0 2230 4160 361 120 2380 318 0 444 110 1650 3080 3080 219 100 1650 3080 3080 219 90 1650 3080 3080 219 80 1720 3210 2780 229 中国石油大学 华东 毕业设计 30 图 3 9 恒载作用下弯矩分配图 中国石油大学 华东 毕业设计 31 图 3 10 恒载弯矩图 中国石油大学 华东 毕业设计 32 3 6 4 活载作用下柱的内力计算 1 对于第 5 层 活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示 图 3 11 活荷载作用下的荷载分布图 1 2 03 46 8kN mq 1 2 02 14 2kN mq 12 24kN 1 3 4 1 7 1 2 2 01 93 4P 16 16kN 2 3 4 1 7 1 2 1 33 4 1 05 2 2 01 63 4P 集中力矩 1 12 24 0 40 24 20 98 kN m BB MP e 2 16 16 0 40 2 21 62kN m CC MP e 同理 在屋面雪荷载的作用下 1 0 43 41 36kN mq 1 0 42 10 84kN mq 7 62kN 1 3 4 1 7 1 2 0 41 93 4P 7 58kN 2 3 4 1 7 1 2 1 33 4 1 05 2 0 41 63 4P 集中力矩 1 7 62 0 40 24 20 61 kN m BB MP e 1 7 62 0 40 24 20 61 kN m BB MP e 2 对于第 1 4 层 活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示 中国石油大学 华东 毕业设计 33 图 3 12 活荷载作用下的荷载分布图 1 为活荷载作用下传给 BC EG 跨横梁的梯形荷载 为传给 CE 跨横梁 2 q 2 q 的梯形荷载 2 0 3 4 6 8 kN m 1 q 1 2 02 14 2kN mq 2 活荷载作用下 1 11 轴次梁的荷载计算 两边梯形面荷载不对称 换算为等效的均布荷载 左侧 1 2 0 1 02 0kN m a p 则等效均布荷载 23 12 aa qp 1 2 1 23 1 2 1 2 1 1 2 1 2 01 31kN m a q 右侧 2 2 00 71 40kN m b p 则等效均布荷载 23 12 bb qp 0 7 2 11 3 23 1 2 1 3 1 3 1 401 14kN m b q 则传给该次梁的均布荷载为 3 1 31 1 142 45kN m ab qqq 3 该次梁自重 1 6kN m 4 q 1 11 轴次梁传给 E 轴主梁和 C 轴次梁的集中力 2 451 6 2 1 24 25kN EC PP 传给 C 轴与 E 轴柱子的集中力1 75kN4 25 1 4 3 4 EC PP 中国石油大学 华东 毕业设计 34 4 C 轴次梁与 E 轴主梁之间活荷载作用下 E 轴主梁和 C 轴次梁的线荷载 三角形荷载换算为等效的均布荷载 左侧2 0 1 02 0kN m c p 则等效均布荷载 5 8 cc qp 5 82 01 25kN m c q 右侧 2 00 71 40kN m d p 则等效均布荷载 5 8 dd qp 5 8 1 400 88kN m d q C 轴次梁与 E 轴主梁之间活荷载作用下 C 轴与 E 轴柱子的集中力 2 02kN 1 25 2 0 2 40 88 1 4 0 7 3 4 CE PP 5 P1 P2 P3 P4分别为活载作用下 B C E G 轴纵梁直接传给柱的集 中力 包括梁自重和活荷载 计算如下 12 24kN 14 1 9 3 4 3 4 1 7 1 2 2 0PP 18 76kN 23 1 1 6 3 4 1 75 22 02 23 4 1 72 0 2 PP 集中力矩 1 12 240 40 24 20 98kN m BB MP e 2 18 760 40 2 21 88kN m CC MP e 将计算结果汇总如下两表 表 3 2 一榀框架恒载汇总表 层 次 1 q kN m kN m 2 qkN m 2 q P1 kN P2 kN P3 kN P4 kN M1 kN m M2 kN m M3 kN m M4 kN m 51 618 5011 4229 5334 5834 5829 532 362 772 772 36 1 41 611 567 828 4639 5444 5029 442 283 954 452 36 表 3 3 一榀框架活载汇总表 中国石油大学 华东 毕业设计 35 层 次 1 q kN m 2 q kN m P1 P4 kN P2 P3 kN M1 M4 kN m M2 M3 kN m 56 84 212 2416 160 981 62 1 46 84 212 2418 760 981 88 3 6 5 活荷载作用下梁的内力计算 1 对于第 5 层 均布荷载与梯形 三角形荷载的叠加 BC EG 跨梯形荷载换算的等效均布荷载 23 1 12qq 1 7 4 20 40 1 0 74qq CE 跨三角形荷载换算的等效均布荷载 1 5 8 q q BC EG 跨梁 0 74 6 85 03kN mq CE 跨 5 8 4 22 63kN mq BC EG 跨梁端弯矩 22 125 03 4 2 127 39 kN m BCCBBC MMql CE 跨梁端弯矩 22 122 63 2 1 120 97 kN m CEECCE MMql 2 对于第 1 4 层 BC EG 跨梯形荷载换算的等效均布荷载 23 1 12qq 1 7 4 20 40 1 0 74qq CE 跨梯形荷载换算的等效均布荷载 23 1 12qq 1 2 1 1 0 65q q BC EG 跨梁 q 0 74 6 8 5 03kN m 中国石油大学 华东 毕业设计 36 CE 跨梁 q 0 65 4 2 2 73kN m BC EG 跨梁端弯矩 22 125 03 4 2 127 39 kN m BCCBBC MMql CE 跨梁端弯矩 22 122 73 2 1 121 0 kN m CEECCE MMql 中国石油大学 华东 毕业设计 37 图 3 9 活载作用下弯矩分配图 中国石油大学 华东 毕业设计 38 图 3 10 活载弯矩图 中国石油大学 华东 毕业设计 39 3 6 6 梁端剪力和柱轴力的计算 表 3 4 恒载作用下梁端剪力 kN 表 3 5 恒载作用下柱轴力 kN 表 3 6 活载作用下梁端剪力 kN 荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力 BC 跨CE 跨BC 跨CE 跨BC 跨CE 跨 层号 VB VCVC VEVB VCVC VEVBVCVC VE 荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力 BC 跨CE 跨BC 跨CE 跨BC 跨CE 跨 层 号 VB VCVC VEVB VCVC VEVBVCVC VE 532 119 18 0 75031 3632 869 18 431 6912 19 0 21031 4831 912 19 331 6912 19 0 15031 5431 8412 19 231 6912 19 0 30031 3931 9912 19 131 6912 19 0 45031 2432 1412 19 B 柱C 柱E 柱G 柱 层号 NuNbNuNbNuNbNuNb 560 8972 8976 6288 6276 6288 6260 8972 89 4132 83144 83172 25184 25177 21189 21133 81145 81 3204 83216 83267 82279 82277 74289 74206 79218 79 2276 68288 68363 54375 54378 42390 42279 77291 77 1348 38362 18459 41473 21479 25493 05352 45366 25 中国石油大学 华东 毕业设计 40 514 284 41 0 3013 9814 584 41 414 284 41 0 08014 214 364 41 314 284 41 0 11014 1714 394 41 214 284 41 0 11014 1714 394 41 114 284 41 0 16014 1214 444 41 表 3 7 活载作用下柱轴力 kN 3 6 7 梁端弯矩转换及弯矩调幅 1 恒载作用下梁端弯矩转换及调幅 梁端弯矩转换 0 2MMV 边轴轴 0 2VVq 边轴 对梁弯矩进行调幅 调幅系数为 取 0 85 调幅后 梁端弯矩 MM 边边 恒载作用下梁的跨中弯矩 按实际荷载利用两端带弯矩的简支求得 跨中弯矩 2 1 8 2 BCBC BCBCCB MqlMM 中 B G 柱C E 柱 层号 NuNbNuNb 526 2238 2235 1547 15 464 6676 6684 6896 68 3103 07115 07134 24146 24 2141 48153 48183 8195 8 1179 84193 64233 41247 21 中国石油大学 华东 毕业设计 41 2 1 8 CECE CECE Mq lM 中 注 这里弯矩带正负号 梁上边受拉为负 下边受拉为正 表 3 恒载作用下梁端弯矩转换及调幅 层号 截面位 置 M轴 kN m V轴 kN q kN m M边 kN m V边 kN 调幅后 M边 kN m BC 左17 6531 3615 2911 3828 309 67 BC 右20 8032 8615 2914 2329 8012 095 CE 左10 699 188 748 857 437 53 BC 左21 1231 4815 0914 8228 4612 60 BC 右22 0231 9015 0915 6428 8813 294 CE 左7 5912 1911 615 159 874 38 BC 左21 1231 5415 0914 8128 5212 59 BC 右21 7731 8415 0915 4028 8213 093 CE 左7 9312 1911 615 499 874 67 BC 左20 5531 3915 0914 2728 3712 13 BC 右21 7931 9915 0915 3928 9713 082 CE 左7 9012 1911 615 469 874 64 BC 左19 4031 2415 0913 1528 2211 18 BC 右21 2832 1915 0914 8429 1712 621 CE 左8 7812 1911 616 349 875 39 表 3 恒载作用下梁跨中弯矩计算及调幅 层号 MBC kN m MCB kN m MCE kN m qBC kN m qCE kN m MBC中 kN m MCE中 kN m 5 9 67 12 09 7 53 15 29 8 74 22 83 2 71 中国石油大学 华东 毕业设计 42 4 12 60 13 29 4 38 15 09 11 61 20 33 2 02 3 12 59 13 09 4 67 15 09 11 61 20 43 1 73 2 12 13 13 08 4 64 15 09 11 61 20 67 1 76 1 11 18 12 62 5 39 15 09 11 61 21 37 1 01 2 活载作用下梁端弯矩转换及调幅 梁端弯矩转换 0 2MMV 边轴轴 0 2VVq 边轴 对梁弯矩进行调幅 调幅系数为 取 0 85 调幅后 梁端弯矩 MM 边边 恒载作用下梁的跨中弯矩 按实际荷载利用两端带弯矩的简支求得 跨中弯矩 2 1 8 2 BCBC BCBCCB MqlMM 中 2 1 8 CECE CECE Mq lM 中 注 这里弯矩带正负号 梁上边受拉为负 下边受拉为正 又考虑荷载最不利位置 将跨中弯矩乘以 1 1 计算结果如下表 表 3 活载作用下梁端弯矩转换及调幅 层 号 截面位 置 M轴 kN m V轴 kN q kN m M边 kN m V边 kN 调幅后 M 边 kN m BC 左5 82 13 98 5 03 3 02 12 97 2 57 BC 右7 08 14 58 5 034 16 13 57 3 54 5 CE 左3 11 4 41 2 63 2 23 3 88 1 89 4 BC 左7 06 14 20 5 03 4 22 13 19 3 59 中国石油大学 华东 毕业设计 43 BC 右7 40 14 36 5 03 4 53 13 35 3 85 CE 左2 04 4 41 2 73 1 16 3 86 0 98 BC 左6 86 14 17 5 03 4 03 13 16 3 42 BC 右7 33 14 39 5 03 4 45 13 38 3 78 3 CE 左2 14 4 41 2 73 1 26 3 86 1 07 BC 左6 88 14 17 5 03 4 05 13 16 3 44 BC 右7 35 14 39 5 03 4 47 13 38 3 80 2 CE 左2 11 4 41 2 73 1 23 3 86 1 04 BC 左6 49 14 12 5 03 3 67 13 11 3 12 BC 右7 15 14 44 5 03 4 26 13 43 3 62 1 CE 左2 42 4 41 2 73 1 54 3 86 1 31 表 3 活载作用下梁跨中弯矩计算及调幅 层号 MBC kN m MCB kN m MBE kN m qBC kN m qCE kN m 1 1MBC中 kN m 1 1MCE中 kN m 5 2 57 3 54 1 89 5 03 2 638 84 1 77 4 3 59 3 85 0 98 5 03 2 738 11 2 44 3 3 42 3 78 1 07 5 03 2 73 8 24 2 30 2 3 44 3 80 1 04 5 03 2 73 8 22 2 33 1 3 12 3 62 1 31 5 03 2 73 8 49 2 05 3 7 重力荷载代表值计算及荷载汇总 3 7 1 第一层重力荷载代表值计算及荷载汇总 1 梁 柱 中国石油大学 华东 毕业设计 44 表 3 6 一层梁重力统计 类别 净 跨 mm 截 面 mm 荷载标准值 kN m 数 量 根 单 重 kN 总 重 kN 5500240 5002 54613 9783 82 5000200 4501 87159 35140 25 240 4001 9087 9863 84 4200 200 4001 60146 7294 08 240 4001 9043 9915 96 2100 200 4001 6073 3623 53 240 4001 9062 8517 1 1500 200 4001 60152 436 横梁 1300200 4001 6062 0812 48 240 4001 9067 645 6 4000 200 4001 6066