武汉大学东湖分校4号教学楼建筑与结构设计毕业论文.doc

武汉科技大学本科毕业设计武汉大学东湖分校4号教学楼建筑与结构设计毕业论文目 录1 绪论12 设计资料12.1 工程概况12.2 地质水文资料22.3 气象资料22.4 其他资料22.5 建筑做法22.5.1 墙身做法22.5.2 屋面做法22.5.3 楼面做法22.5.4 门窗做法22.5.5 其他做法32.6 设计说明33 结构布置及结构选型33.1 结构选型33.1.1 结构承重方案选择33.1.2 主要构件选型及尺寸初步估算33.2 确定结构计算简图43.3 梁柱惯性矩、线刚度计算43.3.1 梁，柱惯性矩43.3.2梁线刚度53.3.3柱线刚度54 荷载统计54.1 恒载统计64.1.1屋面板恒载64.1.2楼面板恒载64.1.3梁自重64.1.4 柱自重64.1.5 墙自重64.1.6 恒荷载作用下结构计算简图的确定74.2 活荷载统计84.2.1 荷载分类84.2.2活荷载分布情况84.2.3 活荷载计算84.2.4活荷载作用下的结构计算简图94.3 风荷载计算95 内力计算105.1恒载作用下的内力计算105.1.1 分层法计算简图确定105.1.2 等效均布荷载计算105.1.3梁柱固端弯矩计算115.1.4弯矩分配法计算145.1.5 跨中弯矩计算：175.1.6恒载作用分层弯矩图175.1.7整个结构在恒载作用下的梁端柱端弯矩图185.1.8梁端剪力，梁端控制截面的弯矩215.1.9 柱轴力计算225.1.10 调幅后的整体框架内力图245.2 活荷载作用下的内力计算255.2.1 活荷载组合及等效255.2.2 计算方法选用：265.2.3 等效均布活荷载的计算265.2.4 活荷载作用下固端弯矩265.2.5 活荷载第一种布置内力计算285.2.6 活荷载第二种布置内力计算365.2.7 第三种布置下内力计算435.3 风荷载作用下的内力计算555.3.1风载作用下的侧移验算555.3.2风载作用下的柱剪力分配及柱端弯矩575.3.3 风载作用下的梁端弯矩计算595.3.4 梁，柱剪力计算605.3.5 风荷载作用下框架内力图605.4 水平地震作用内力计算635.4.1 重力荷载代表值计算635.4.2 各层水平地震作用标准值计算635.4.3 各层水平地震层间剪力665.4.4 多遇地震下弹性层间位移665.4.5 层间剪力在各柱分配675.4.6 反弯点高度确定675.4.7 柱端弯矩及剪力计算675.4.8 梁端弯矩，剪力及柱轴力685.4.9 地震作用下的内力力图695.5 内力组合705.5.1 梁内力组合715.5.2 柱内力组合726 截面设计746.1 梁截面设计746.1.1各层梁控制截面最不利值746.1.2 梁截面配筋计算756.2 柱的截面设计及配筋表786.2.1 柱内力组合截面控制值786.2.2 柱截面配筋计算787 基础设计847.1 基础选型847.2 A柱基础设计847.2.1 基础截面尺寸确定847.2.2 基底尺寸验算847.2.3 基础高度验算857.2.4 基底配筋计算857.3 B柱基础设计867.3.1 基础截面尺寸确定867.3.2 基地尺寸验算877.3.3 基础高度验算887.3.4 基底配筋计算888 楼梯设计898.1 踢段板厚度确定898.2 踢段板荷载统计908.3 楼梯踢段板截面设计90结束语91参考文献91致谢93141 绪论本建筑的高宽比H/B小于5，抗震设防烈度为6度，所以选用框架结构体系。框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形式可灵活布置建筑空间，使用较方便。但是随着建筑高度的增加，水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，将给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间的正常使用，在材料用量和造价方面也趋于不合理。因此在使用上层数受到限制。在收集资料和设计的过程中，我参照现行的国家建筑行业的许多规范，例如：建筑结构荷载规范10、建筑抗震设计规范11和建筑地基基础设计规范12等等在这次设计中，我采用手算，综合大学四年来所学的知识，完成这次设计任务。我的设计的主要内容如下：1选定题目，搜集有关的建筑设计资料和工程地质资料2进行建筑图的绘制。3进行任务书的编写，具体内容有：首先我对结构的构件进行初步的尺寸估计，进行结构选型和结构平面布置；接下来是统计荷载，包括恒载、活载、风载、地震荷载，确定其计算简图，计算相关参数；随后根据荷载统计的结果进行内力分析和侧移计算，其中对恒载、活载采用分层法，对风荷载、地震荷载采用D值法；最后是各构件设计阶段，其中梁按单筋矩形截面计算，柱截面按对称配筋计算，并进行抗震验算，考虑地基条件和基础受力情况，采用柱下独立基础进行配筋计算，板的配筋计算过程按弹性理论双向板配筋计算，楼梯采用现浇板式楼梯。4进行结构图的绘制。2 设计资料2.1 工程概况本工程名称为武汉大学东湖分校4号教学楼，位于武汉市。该教学楼为八层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约6873.30m2，建筑平面为一字形，宽度为15.6m,长度为54m，建筑高度为28.8m，层高3.6m，屋面无突出部分。建筑方案确定，房间开间为4.2m，进深为6.6m，走廊宽度2.4m，室内外高差0.45m。框架梁柱及板均为现浇，框架平面柱网布置如图2.1所示： 图2.1 框架平面柱网布置图2.2 地质水文资料该工程位于平原地带，拟建场地平坦，土质量好；地表自上而下土层分布情况为：第一层：素填土厚度0.5m，系人工平整场地所填；第二层：未揭穿，粘土，褐色，硬塑，地基承载力特征值fak=280kPa。地下水位较低，无侵蚀性。2.3 气象资料最高气温：41，最低气温：-10。室内计算温度：卫生间、楼梯间、大厅为16；其它均为18。全年主导风向：S；年平均风速： 2.9m/s；基本风压w0=0.35kN/m2。年降雨量1870mm。常年地下水位在地表下8m，水质对水泥具有硫酸盐侵蚀性。最大积雪厚度360mm，基本雪压S0=0.5KN/ m2，土壤最大冻结深度0.45m。2.4 其他资料1. 底层室内主要地坪标高为 士0.000，相当于绝对标高42.350m。2. 抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组均为第一组。3. 承包该工程的施工单位技术力量雄厚，施工水平较高，建筑材料以及各种半成品由承包公司负责组织供应。建筑防火等级为二级，屋面防水等级为二级，建筑装饰等级为中级。2.5 建筑做法2.5.1 墙身做法外墙为250厚加气混凝土砌块（容重8.5kN/m3），内墙为200厚加气混凝土砌块，均用M5混合砂浆砌筑；内墙为20厚1：3水泥砂浆粉刷，外墙为陶瓷锦砖贴面。2.5.2 屋面做法考虑到屋面防水等级（二级），现选用具有隔热层、保温层、隔汽层的高聚物改性沥青卷材防水屋面，具体做法详见图集98ZJ001屋9。屋面为不上人屋面，屋面排水采用内排水。2.5.3 楼面做法根据建筑的实际需求，具体做法详见图集98ZJ001楼10，98ZJ001楼26。 卫生间下沉0.03m。2.5.4 门窗做法建筑入口处的门为玻璃折门，其余都为木门和铝合金窗，具体型号见附图门窗表。2.5.5 其他做法 其他构造做法另行再定。2.6 设计说明 确定结构方案和结构布置，选取一榀框架及柱下独立基础进行设计计算，现浇屋面的结构计算，楼梯构件的结构计算。以计算为依据，结合结构的相关构造要求，完成基础平面布置图，屋面结构平面布置图，框架梁柱配筋图，楼梯构件配筋图。3 结构布置及结构选型3.1 结构选型3.1.1 结构承重方案选择 根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程采用全现浇框架结构，纵横墙承重体系。3.1.2 主要构件选型及尺寸初步估算1 主要构件选型 梁板柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构； 墙体采用：加气混凝土砌块； 墙体厚度：外墙250mm，内墙200mm； 基础采用：柱下独立基础。2 梁柱截面尺寸估算 框架梁 横向框架梁: ; (跨度l=6600mm) 梁高 hb=()l =550mm825mm ，取700mm ， 梁宽bb=250mm ； (跨度l=2400mm) 梁高 hb=()l =200mm300mm ，取300mm 梁宽bb=250mm ；纵向框架梁 ；(跨度l=3600mm) 梁高 hb=()l=300mm450mm，取400mm； 梁宽bb=250mm ；，. ，(跨度l=4200mm)梁高 hb=()l=350mm525mm,取450mm； 梁宽bb=250mm ； (跨度l=4800mm) 梁高 hb=()l=400mm600mm ,取550mm ； 梁宽bb=250mm ； 框架柱 预估： n为验算截面以上楼层层数，g为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，框架结构近似取15kN/m2，F为按简支状态计算的柱的负荷面积，为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,取1.1。抗震等级四级的框架结构轴压比.（中柱为例）Ac=186923.08mm2取所有柱为aa=500mm500mm。 楼板 l02/l01=1.83 l02/l01=1.57 l02/l01=1.375 l02/l01=1.75所有的板l02/l012 ，都是双向板板厚h=l01=4800=96mm，取100mm，板厚都取100mm。3.2 确定结构计算简图 图3.1计算单元简图 3.3 梁柱惯性矩、线刚度计算3.3.1 梁，柱惯性矩 梁矩形截面惯性矩I0=bh3柱矩形截面惯性矩I0=ab3 求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，中框架梁的惯性矩取I =2I0；边框架梁的I =1.5I0 3.3.2梁线刚度 ;i=21.65Ec .m3 i=11.11Ec .m3 3.3.3柱线刚度 底层：由于底层柱是刚接在基础上，所以地层柱要从基础顶面算起，计算高度h=3.6+0.45+0.5=4.55m（0.45是室内外高差，0.5是室外地面到基础顶面 距离 ） 底层柱线刚度i=11.45Ec. m3其他层柱线刚度i=14.47Ec. m3图3.2 框架线刚度表 4 荷载统计（取有代表性的一品框架，计算单元见三。1）4.1 恒载统计4.1.1屋面板恒载 120mm厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.12 25=3.0 kN/m2 高聚物改性沥青卷材防水屋面（屋9 -98ZJ001）2.20 kN/m2 30mm厚混合砂浆粉刷底板 0.0317=0.51 kN/m2 吊顶 0.5 kN/m2 屋面板恒荷载 总共：6.21 kN/m24.1.2楼面板恒载 120mm厚现浇钢筋混凝土楼面板 3.0 kN/m2 陶瓷地砖楼面 （楼10-98ZJ001 ） 0.70 kN/m2 30mm厚混合砂浆粉刷底板 0.0317=0.51 kN/m2 吊顶 0.5 kN/m2 楼面板恒荷载 总共：4.71 kN/m24.1.3梁自重 横向框架梁自重: ; 0.250.725=4.375 kN/m 侧面粉刷 2（0.7-0.12）0.0217=0.986 kN/m 梁底面粉刷 0.250.0217=0.085 kN/m ;框架梁自重 5.45kN/m 0.250.425=2.5 kN/m 侧面粉刷 2（0.4-0.12）0.0217=0.190 kN/m 梁底面粉刷 0.250.0217=0.085 kN/m 框架梁自重 1.97 kN/m纵向框架梁自重 ，轴 梁自重： 0.250.4525=2.81 kN/m 侧面粉刷 2（0.45-0.1）0.0217=0.24kN/m 底面粉刷 0.250.0217=0.09kN/m 纵向框架梁恒载：3.14kN/m4.1.4 柱自重 底层柱 0.50.54.5525=28.44 kN 粉刷 （0.54-0.23）4.550.0217=2.17 kN 共30.61kN 2到8层柱 0.50.53.625=22.5 kN 粉刷 （0.54-0.23）3.60.0217=1.71 kN 共24.21 kN4.1.5 墙自重 外墙 0.24（3.6-0.45）5.5= 4.16kN/m 粉刷 2（3.6-0.45）0.0217= 2.14kN/m 共 6.30kN/m内墙 0.20（3.6-0.7）5.5= 3.19kN/m粉刷 2（3.6-0.7）0.0217= 1.98kN/m 共5.17kN/m4.1.6 恒荷载作用下结构计算简图的确定a. 作用在顶层框架梁上的线荷载为：g8AB1=g8CD1=5.45kN/m (这里的下标8表示第八层即顶层框架梁)g8BC1= 2.78 kN/m双向板屋面分配到梁上的荷载 g8AB2=g8CD2 = 6.214.2=26.08 kN/m g8BC2= 6.21 2.4=14.90 kN/mb. 作用在中间层框架梁上的线荷载为：gAB1=gCD1=5.45+5.17=10.62kN/m gBC1= 2.78 kN/m双向板楼面分配到梁上的荷载 gAB2=gCD2 = 4.714.2=19.78kN/m gBC2= 4.71 2.4= 11.30kN/m c屋面框架节点集中荷载标准值 顶层边节点集中荷载G8A=G8D：纵向边框架梁自重及粉刷 1.97 4.2=8.27 kN纵向边框架梁传来屋面自重 0.54.20.54.26.21= 27.39 kN G8A=G8D =35.66 kN顶层中节点集中荷载G8B=G8C ：纵向中框架梁自重及粉刷 1.97 4.2=8.27 kN 纵向中框架梁传来屋面自重 0.5（4.2+4.2-2.4）1.26.21=22.36 kN 0.54.22.16.21=27.39 kN G8B=G8C =58.02 kNd.楼面框架节点集中荷载标准值 中间层边节点集中荷载GA=GD：柱自重及粉刷 24.21 kN 纵向边框架梁自重及粉刷 8.27 kN 纵向边框架梁上墙体及粉刷 5.4（4.2-0.5）=19.98 kN纵向边框架梁传来板面自重 0.54.20.54.24.71=20.77kN GA=GD =73.23kN中间层中节点集中荷载GB=GC ： 柱自重及粉刷 24.21 kN纵向中框架梁自重及粉刷 8.27 kN 纵向中框架梁上墙体及粉刷 4.18（4.2-0.5）=15.47 kN 纵向中框架梁传来屋面自重 0.5（4.2+4.2-2.4）1.24.71=16.96kN 0.54.22.14.71=20.77 kN GB=GC =85.68KNe.恒载作用下的结构计算简图：图4.1 恒载作用下计算简图4.2 活荷载统计4.2.1 荷载分类教室楼面 2.0 kN/m2 楼梯，走廊2.5 kN/m2 不上人屋面0.5 kN/m2 4.2.2活荷载分布情况 图4.2 活荷载分布图4.2.3 活荷载计算p8AB=p8cd=0.54.2=2.1 kN/m ； p8BC=0.52.4=1.2 kN/m ； P8A=P8D=0.54.20.54.20.5=2.21 kN ；P8B=P8C=0.5(4.2+4.2-2.4)1.20.5+0.54.20.54.20.5=4.01 kN ； pAB=pCD=2.04.2=8.4 kN/m ；pBC=2.52.4=6 kN/m ；PA=PD=0.54.20.54.22.0=8.82 kN ；PB=PC=0.5(4.2+4.2-2.4)1.22.5+0.54.20.54.22.0=17.82kN ；4.2.4活荷载作用下的结构计算简图 图4.3 活荷载作用下的结构计算简图4.3 风荷载计算风压标准值计算公式：k=zsz0 因结构高度H=28.8m30m，可取结构在z高度处的风振系数z=1.0；对于矩形截面，风荷载体型系数s =1.3；风压高度变化系数z可根据各楼层标高处的高度z，由表查的的标准高度的z值，再用线性差值求得各层高度的z值，结果见表4.1。 表4.1 风荷载计算表将风荷载转换算成作用在框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表所示，表中z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果如图4.4所示： 图4.4 风荷载作用计算简图5 内力计算5.1恒载作用下的内力计算5.1.1 分层法计算简图确定取出顶层，中间层及底层进行分析：结构计算简图如下 图5.1 分层法计算单元简图5.1.2 等效均布荷载计算 图4.5（a），（c）中梁上分布荷载由矩形和梯形二部分组成，将梯形分布荷载及三角形分布荷载化为等效均布荷载（图4.5b，d所示），计算公式如图 图5.2 荷载的等效 梯形荷载转化为等效均布荷载： 顶层：=+ =5.45+1-2+26.08 =27.10kN/m =+=2.78+14.90=12.09 kN/m 中间层：=+ =9.63+1-2+19.78 =26.05kN/m =+=2.78+11.30=9.84kN/m 底层：=26.05kN/m； =9.84kN/m；5.1.3梁柱固端弯矩计算 a. 梯形荷载及三角形荷载转化为均布荷载后的图4.5（b）（d）图所示的结构内力可采用弯矩分配法计算，利用结构对称性取二分之一结构计算。b.除底层外，所有柱的线刚度需要乘以修正系数0.9，并且除底层外其他各层柱的弯矩传递系数均取 。例：二层柱线刚度修正：14.470.9=13.02Ec. m3修正后的梁柱线刚度见表5.1所示： 表5.1 修正后梁柱线刚度表c.分配系数顶层节点A分配系数：=0.624=0.376顶层节点B分配系数：=0.538=0.138=0.324中间层节点A分配系数： = 0.273 =0.273 =0.454中间层节点B分配系数：=0.245=0.245=0.406=0.104底层节点A分配系数：=0.282=0.248=0.470底层节点B分配系数：=0.419=0.252=0.222=0.107分配系数见图5.3图5.3 横向框架节点分配系数d.固端弯矩计算：顶层固端弯矩： = 98.37kNm= 98.37 kNm = kNm = kNm中间层及首层固端弯矩： = 94.56kNm= 94.56 kNm = kNm = kNme.分配系数及恒载作用下弯矩计算结果： 表5.2 恒载作用下固端弯矩表f.纵向框架梁在边柱上的偏心距引起的框架边节点附加偏心弯矩： 顶层：=35.66（0.5-0.2）/2=5.35 kNm 中间层：=73.23（0.5-0.2）/2=10.98 kNm 底层：=73.23（0.5-0.2）/2=10.98 kNm5.1.4弯矩分配法计算武汉科技大学毕业设计 表5.3 分层弯矩分配法 表5.3 续 分层弯矩分配法 275.1.5 跨中弯矩计算：梁的跨中弯矩不能按等效分布荷载计算，须根据求得的支座弯矩和各跨的实际荷载分布，按平衡条件计算。框架梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩如下所示：例：顶层边跨梁=5.45+26.081.2（2.1+0.6）+26.082.12.1=152.51 kNm顶层中跨梁=2.78+14.901.21.2=9.15 kNm实际分布荷载作用下，框架梁的跨中弯矩M按下式计算： M= 图5.4 恒载作用下梁实际荷载分布 表5.4 实际分布荷载作用下分层法各单元跨中弯矩计算表（kNm） 5.1.6恒载作用分层弯矩图 图5.5 恒载作用下分层弯矩图5.1.7整个结构在恒载作用下的梁端柱端弯矩图 讲分层法求得得各层弯矩图叠加，可得整个框架在竖向荷载作用下的弯矩图。很显然，叠加后各框架节点并不能达到平衡，这是由于分层法计算的误差造成的。为提高精度，可将节点不平衡弯矩再分配一次进行修正。 将每个节点由上下柱传来的荷载之和反号后根据分配系数分配到节点各弯矩上； 表5.5 恒载弯矩修正表5.6叠加后框架梁跨中弯矩计算表据此可作出叠加后整体结构的端弯矩图，如下所示。 图5.6 恒载作用下整体框架端弯矩图5.1.8梁端剪力，梁端控制截面的弯矩a梁端剪力计算： 梁端弯矩求出后，从框架中截取梁为隔离体，用平衡条件可求得梁端剪力及梁端柱边剪力值，对AB跨梁，取下图所示隔离体， 图 5.7 梁隔离体平衡条件：对B取距6.6+=+6.63.3+2.43.3+0.52.1(2.1+2.1+4.5)解得：=（21.78+14.85+-） 同理：=（21.78+14.85+-） 对于BC跨，=1.2+0.6b.梁端柱边剪力计算： 取柱轴心至柱边这一段梁为隔离体，由平衡条件可求得梁端柱边的剪力值。对于AB跨梁，取下左图所示隔离体，由竖向平衡及几何关系，得： 图5.8 梁端柱边剪力隔离体=-0.250.5=-0.25-0.015同理： =-0.25-0.015 =-0.25=-0.25-0.026c.梁端柱边弯矩计算 为内力组合作准备，需要将梁端弯矩换算至梁端柱边弯矩， 图5.9 梁端柱边弯矩隔离体=+0.25=+0.25= 表5.7 恒载作用下梁端柱边剪力及弯矩表 5.1.9 柱轴力计算柱轴力可通过对梁端剪力，纵向梁传来的剪力和柱自重叠加得到。假定纵向框架梁按简支支承，即纵向框架梁传给柱的集中力可由其受荷面积得到，轴力计算过程见下表，恒载作用下的框架轴力图如下： 表5.8 恒载柱轴力表5.1.10 调幅后的整体框架内力图a.弯矩调幅 调幅系数0.85. 表5.9 调幅后的梁端柱边弯矩及跨中弯矩b.调幅后的梁端柱边弯矩跨中弯矩如下图： 5.2 活荷载作用下的内力计算5.2.1 活荷载组合及等效活荷载作用下的内力计算也采用分层法，考虑到活荷载的最不利分布，各层楼面活荷载分布可能有如下所示的四种组合形式。同样采取弯矩分配法计算并考虑梁端弯矩调幅，但是计算时不再考虑边柱上偏心弯矩的影响，这是由于活荷载与恒荷载比较起来较小，这样的处理结果可以满足工程要求。下面逐一对每种布置计算梁端弯矩，剪力以及梁端柱边剪力，并考虑弯矩调幅，并将梁端弯矩换算到梁端柱边弯矩。5.2.2 计算方法选用：内力计算依旧采用分层法计算简图见上图四种布置柱线刚度见恒载内力计算里，除底层外其他柱线刚度取框架柱实际线刚度的0.95.2.3 等效均布活荷载的计算 边跨是梯形荷载，中跨是三角形荷载，在求固端弯矩时根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载，化为等效均布荷载，等效均布荷载的计算公式如下：顶层：=1-2+2.1=1.74kN/m=1.2=0.75kN/m中间层：=1-2+8.4 =6.97kN/m=6.0=3.75kN/m底层：=6.97kN/m =3.75kN/m5.2.4 活荷载作用下固端弯矩顶层固端弯矩： = 6.32kNm = 6.32 kNm = kNm = kNm中间层及首层固端弯矩： = 25.30kNm = 25.30kNm = kNm = kNm武汉科技大学毕业设计5.2.5 活荷载第一种布置内力计算 a.分层弯矩分配法计算35b.分层弯矩法计算结果c.由各分层单元计算整个结构在恒载作用下的弯矩图 弯矩叠加修正如下：d.跨中弯矩计算：梁的跨中弯矩不能按等效分布荷载计算，须根据求得的支座弯矩和各跨的实际荷载分布，按平衡条件计算。框架梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩如下所示：例：顶层边跨梁=2.11.2（2.1+0.6）+2.12.12.1=9.89 kNm 顶层中跨梁=0 kNm中间层边跨梁=8.41.2（2.1+0.6）+8.42.12.1=39.56 kNm 中间层中跨梁=0 kNm 实际分布荷载作用下，框架梁的跨中弯矩M按下式计算： M= 叠加后的框架梁跨中弯矩计算见下表： e.据此可作出叠加后整体结构的弯矩图，如下所示。 f.梁端剪力，梁端控制截面的弯矩（柱边） (a)梁端剪力计算： 梁端弯矩求出后，从框架中截取梁为隔离体，用平衡条件可求得梁端剪力及梁端柱边剪力值，对AB跨梁，取下图所示隔离体，平衡条件：对B取距6.6+=+2.43.3+0.52.1(2.1+2.1+4.5)解得：=（14.85+-） =（14.85+-）(b)梁端柱边剪力计算： 取柱轴心至柱边这一段梁为隔离体，由平衡条件可求得梁端柱边的剪力值。对于AB跨梁，取下左图所示隔离体，由竖向平衡及几何关系，得：=0.5=-0.015同理： =-0.015(c)梁端柱边弯矩计算 为内力组合作准备，需要将梁端弯矩换算至梁端柱边弯矩， =+0.25=+0.25计算结果如下表：g.弯矩调幅：h.楼面活荷载第一种布置下的梁柱弯矩图： 武汉科技大学毕业设计5.2.6 活荷载第二种布置内力计算 a.分层弯矩计算过程43b.分层法计算结果： c. 由各分层单元计算整个结构在恒载作用下的弯矩图 弯矩叠加修正如下：d.叠加后的框架梁跨中弯矩计算见下表：梁的跨中弯矩不能按等效分布荷载计算，须根据求得的支座弯矩和各跨的实际荷载分布，按平衡条件计算。框架梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩如下所示：例：顶层边跨梁=0 kNm 顶层边跨梁=1.21.21.2= 0.58 kNm 中间层边跨梁=0 kNm 中间层中跨梁=6.01.21.2=2.88kNm 实际分布荷载作用下，框架梁的跨中弯矩M按下式计算： M= 叠加后的框架梁跨中弯矩计算见下表： e.据此可作出叠加后整体结构的弯矩图，如下所示 f.梁端剪力，梁端控制截面的弯矩（柱边）(a)梁端剪力计算： 梁端弯矩求出后，从框架中截取梁为隔离体，用平衡条件可求得梁端剪力及梁端柱边剪力值，对AB跨梁，取下图所示隔离体，平衡条件：对B取距2.4+=+0.52.41.2得：=（1.44+-） =（1.44+-）(b)梁端柱边剪力计算： 取柱轴心至柱边这一段梁为隔离体，由平衡条件可求得梁端柱边的剪力值。对于AB跨梁，取下左图所示隔离体，由竖向平衡及几何关系，得：=0.5=-0.026=-0.026(c)梁端柱边弯矩计算 为内力组合作准备，需要将梁端弯矩换算至梁端柱边弯矩，=+0.25=+0.25计算结果如下表：g.弯矩调幅： h.楼面活荷载第二种布置下的梁柱弯矩图：武汉科技大学毕业设计5.2.7 第三种布置下内力计算a.第三种布置时结构对称荷载不对称，节点分配系数重新计算： 对于B,C节点，顶层节点B分配系数：=0.473=0.243=0.284中间层节点B分配系数：=0.221=0.221=0.369=0.189底层节点B分配系数：=0.378=0.228=0.200=0.194分配系数图：59b.固端弯矩：对于中跨， 顶层固端弯矩：= -0.36 kNm =0.36 kNm中间层及首层固端弯矩：=-1.8 kNm= 1.8kNmc.分层法 d.分层弯矩法计算结果：e.由各分层单元计算整个结构在恒载作用下的弯矩图 弯矩叠加修正如下：f.叠加后的框架梁跨中弯矩计算见下表： g.据此可作出叠加后整体结构的弯矩图，如下所示。h.梁端剪力，梁端控制截面的弯矩（柱边）(a)梁端剪力计算： 参考活荷载第一种布置和第二种布置：(b)梁端柱边剪力计算：参考活荷载第一种布置和第二种布置：(c)梁端柱边弯矩计算参考活荷载第一种布置和第二种布置：计算结果如下表：梁端柱边弯矩计算：i.弯矩调幅：j.楼面活荷载第三种布置下的梁柱弯矩图： 5.3 风荷载作用下的内力计算 5.3.1风载作用下的侧移验算 1框架侧移刚度计算 框架侧移刚度按求D值的方法计算，在计算梁的线刚度时，考虑到楼板对框架梁截面惯性矩的影响，中框架梁取=2.0,边框架梁取=1.5。因此，中框架的线刚度和柱线刚度可采取下图的结果，边框架梁的线刚度为中框架梁的线刚度的1.5/2=0.75倍。所有梁柱的线刚度见下表所示： 柱的侧移刚度按公式：计算，式中系数由混凝土结构设计（同济大学出版社 主编：朱彦鹏）page 298 表4-8所列公式计算。根据梁柱线刚度比的不同，柱可分为中框架中柱和边柱.边框架中柱和边柱。-第二层柱及其相连的梁的相对线刚度如图所示由表4-8节点转动影响系数系数可得梁柱线刚度比=2.26 =0.531 由=0.531=7.114 （Em）其余计算结果见下表：将上述不同层框架侧移刚度相加，既得框架各层层间侧移刚度，并考虑将单位换算成标准单位N/mm，这里C30混凝土的弹性模量=3.00，可得=3.00。换算结果见下表2.风荷载作用下的水平位移验算 根据风荷载受力图， 第i层柱总剪力计算式：，根据表求出轴线框架的层间侧移刚度，再按公式：第i层柱层间相对位移 第i层柱顶面处的绝对位移为计算过程见下表所示：由此可见，风荷载作用下框架：最大的= 满足规范要求！5.3.2风载作用下的柱剪力分配及柱端弯矩对于风荷载作用下的各柱的剪力分配，应放在整个楼层中，按照抗侧刚度在同层柱中进行分配。图中的一榀横向框架，按受风面积得到等效集中力计算每层的层剪力，并在该榀所有柱中按抗侧刚度进行分配。框架柱端剪力：第i层第j柱的剪力为=框架柱端弯矩：第i层柱上端弯矩： 下端弯矩：各柱反弯点高度比y按公式：确定，其中标准反弯点高度比由表混凝土结构设计教材page300 表4-9查得，计算见下表：本设计底层柱需考虑修正值，上层层高发生变化。结果见下表同样 第二层柱需考虑修正值，下层层高发生变化。其余柱均无需修正，具体计算过程见下表：5.3.3 风载作用下的梁端弯矩计算框架边节点的梁端弯矩可直接由节点平衡条件求得。顶层边节点：，一般层边节点： 。框架中间节点处，可由节点平衡弯矩条件先求得梁端弯矩之和，再按照两侧梁的线刚度比例分配至梁端，即 武汉科技大学毕业设计5.3.4 梁，柱剪力计算梁剪力： 柱剪力：柱轴力由其上各层框架梁剪力累加得到。计算过程见下表：5.3.5 风荷载作用下框架内力图为最后的内力组合做准备，需要把梁端弯矩，剪力换算到梁端柱边处的弯矩值和剪力值。换算按下列公式进行：柱边弯矩=M柱边剪力对于本设计，有 注意到AB，BC跨上无竖向荷载，剪力图的图形为水平直线端，故有： , , 梁的跨中弯矩根据下图所示关系，可由下式计算 AB跨：BC跨： 计算过程及结果见下表所示：风荷载作用下梁端柱边及跨中弯矩： 5.4 水平地震作用内力计算5.4.1 重力荷载代表值计算1屋面雪荷载标准值Qsk=0.504.215.6=32.76kN2楼面活荷载标准值Qpk=2.06.64.22+2.54.22.4= 136.08kN3屋盖、楼盖自重屋盖G8k=6.214.215.6=406.88 kN楼盖Gk=4.714.215.6= 308.60 kN4柱自重底层柱Gck=30.61 kN/个 其余层柱Gck=24.21 kN/个 5墙自重2-8层外墙6.304.22=52.92kN 内墙5.17（4.2+6.6）2=111.67 kN墙总重：52.92+111.67=164.59 kN1层外墙0.24(4.55-0.45)5.5+2(4.55-0.45)0.02174.22=68.88 kN内墙0.20(4.55-0.