现代钢结构商场设计毕业论文.doc

哈尔滨工业大学成人高等教育毕业设计（论文）现代钢结构商场设计毕业论文第1章 绪论1.1 课题背景自20世纪90年代至今，我国钢材产量持续多年世界第一，2004年的产量达到2亿多吨。钢材的质量和钢材的规格已能满足建筑钢结构的要求，国家也相继出台了多项鼓励建筑用钢政策，1997年由建设部颁发的中国建筑技术政策（19962010）中，就明确提出了发展钢结构的要求，这使得钢结构行业步入快速发展期。钢材是一种高强度、高性能的绿色环保材料，具有很高的再循环利用价值。钢结构的选用可以解决上述环保问题，成为绿色环保建筑的佼佼者。目前钢结构的发展日新月异，规模更大，技术更新，呈现出数百年来未曾有过的兴旺景象，被称为建筑行业的朝阳产业。当前，钢结构的发展水平已成为衡量一个国家或地区的经济发展水平的重要标志。现在，我们迎来了20世纪5060年代前苏联经济援助下的第一次钢结构发展初盛期之后的又一次发展高峰。尽管我国钢结构发展迅猛，但主要集中应用于工业厂房、大跨度或超高层建筑中，钢结构建筑在全部建筑中的应用比例还非常低，不到1%，而美国、瑞典、日本等国的钢结构房屋面积已达到总建筑面积的40%左右。我国建筑用钢在钢材总产量中的比例也很低，为20%30%，低于发达国家的45%55%，而且我国绝大多数建筑用钢是用于钢筋混凝土结构和砌体结构中的钢筋，钢结构用钢（板材、型材等）还不到建筑用钢的2%。因此，我国钢结构还是一个很年轻的行业，总体水平与西方发达国家相比，仍有较大的差距。总之，21世纪将是钢结构的世纪。土木工程最初是土和木，而后是砖和混凝土，现在发展到钢筋混凝土结构、钢结构，这是科学技术发展的必然，也是土木工程本身的进步。就建筑结构来讲，确实要进入以金属结构为主的世纪了。1.2 我国钢结构建筑设计概况建筑自人类产生以来都是人们生活的重要组成部分，但在很长时间里运用的都是石材，木材等。随着科技的发展新型材料的运用越来越广泛，其中钢材是其中普遍采用的一种。而以钢结构为主体的建筑是现代空间结构发展的主流，钢结构建筑与钢筋混凝土，砌体，木结构建筑相比有一定的差别，钢结构建筑通常由型钢、钢管、钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，有的还用钢铰线、钢丝绳（束）组成，其连接方式采用焊缝、螺栓或铆钉连接，探讨现代钢结构建筑设计与表现具有重要的意义和价值。 最早在建造房屋中使用钢结构的国家可以追溯到十八世纪末的英国，一百年后法国工程师埃菲尔建造了著名的铁塔，人们也开始尝试建造钢结构的独户住宅，从此钢结构建筑彻底改变了以往建筑造型的模式，建筑设计的理念与方法亦随之嬗变。早期的钢结构仅是部分构件、配件用铸铁、熟铁制成，到了19世纪80年代结构型钢的出现加快了钢结构在建筑工程中的发展，使钢结构建筑在20世纪60年代实现了其第二次理论和实践的飞跃与创新的发展，德国 包豪斯学派就是其理论的发源地。 我国自1949年全国解放后，钢结构就在大跨重型工业厂房、大型公共建筑和高耸结构中得到了应用。尤其是近20年来，钢结构更加广泛应用于土木工程的公共建筑中，比如沈阳桃仙国际机场屋盖，北京天文馆新馆工程等，我国目前不仅能生产各种类型的建筑钢材，同时钢材生产的新技术、新工艺、新产品日益也增多，如彩钢压型板、彩钢复合板、彩钢扣板、拱形厂房及彩钢制品等的生产，使建筑结构充满现代化时代气息，实际证明钢结构建筑在我国更具有广阔的发展前景。1.3 钢结构建筑特征 现代钢结构的建筑有以下特点：（一）预工程化程度高，建设成本降低，工期缩短钢结构建筑模数协调统一标准实现了建筑工业化大规模生产，提高了建筑预工程化，使不同材料、不同形状和不同制造方法的建筑构配件具有一定的通用性和互换性。同时钢结构建筑的预工程化使材料加工和安装一体化，大大降低了建设成本；并且加快了施工速度，使工期能够缩短40以上，从而加快了房地产开发商的资金周转速度，使建筑能更早投入使用。（二）建筑与结构的设计与功能一体化,使建筑更富有功能化在钢结构建筑中，结构成为形象构成的重要因素，结构的形体，构件，节点从很大程度上导致并制约着建筑的形象。建筑与结构的设计与功能只有做到一体化，才能使建筑更富有功能化以便随后的各个设计环节进行下去，创造出技术与艺术融为一体的钢结构建筑。北京2008年奥运会国家体育场投标方案中有许多方案都体现了钢结构建筑的这一特点。例如清华大学建筑设计院设计的可开合式方案，在体育场大屋面的中央设置两个半圆型的玻璃顶面，同时相对旋转、平行滑动完成大屋面的开合；又如中国建筑设计研究院场馆方案外观即为建筑的结构，形象完美纯净，功能与结构达到了完美的统一；还有日本朱式会设建筑事务所设计的折叠式方案，屋顶由悬臂的钢架结构支承，可在30分钟内完成开闭的动作，确保全年比赛的及活动不受天气影响。（三）钢结构建筑能够满足超高度和超跨度的要求钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体，强度高，弹性模量亦高。其密度与强度的比值远小于砖石，混凝土，木材，在同样受力情况下钢结构自重小，从而可以做成跨度较大和高度较高的结构以及灵活的结构形体。现在人类已具有建造跨度超过1000米的超大穹顶与高度超过1000米最高至4000米的超高层建筑的能力。并且钢索与膜结构相结合形成索膜结构体系更能满足建筑对跨度的要求，使这类型建筑成为标志性建筑，比如日本东京后乐园棒球场屋盖是钢索与气承膜组成的索膜结构，面积达28000平方米，英国政府为迎接21世纪而兴建的标志性建筑伦敦千年穹顶大型综合性展览建筑也是索膜结构体系，其穹顶直径达到320m。（四）原材料可以循环使用，有助于环保和可持续发展发展钢结构对于资源，能源都非常短缺的我国意义尤为重大，因为中国是世界上最大的砖砌体建筑与混凝土建筑大国。钢材是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值，边角料也有价值，不需要制模施工。目前国际上引人瞩目的新型住宅产品已引入我国，其环保节能的特点主要体现在两个方面：（1）该类型住宅采用全封闭式保温隔热防潮系统，温度变化小，热损失低。不论冬夏，都具有舒适当居住环境。室外0摄氏度时，室内仍可以保持17摄氏度以上；在室外温度达到30摄氏度的情况下，室内温度仅为21摄氏度左右。（2）与砖混结构住宅相比，可节能60以上，冬夏季空调设备可节约耗电30以上，结构的废旧利用为100，与砖混结构比较，同样楼层净高条件下， 钢结构维护墙体面积小，节约空调所需能源，减小维护费用。1.4 本文主要研究内容本文主要研究多层钢框架结构体系的设计规律。其中包括结构体系选择，框架体系受力特点和变形特点，以及常用的简化内力分析方法，此外，还涉及到一些相关的组合结构设计及柱下独立基础的设计计算。第2章 设计任务书2.1 设计条件(1) 项目名称：钢结构商场(2) 项目地点：哈尔滨市南岗区(3) 项目性质：拟在哈尔滨市南岗区建造一幢四层轻型钢结构的综合商场，功能上要有摊位区、休息区、通风设备区、楼梯间、电梯间等等，且要求结构完成后主要房间分区有非常灵活的互换性。占地面积1166平米左右，总建筑面积4664平方米左右。2.2 基本要求（1） 认真贯彻“适用、经济、安全、美观”的设计原则。（2） 进一步掌握建筑设计的内容、方法、和步骤，充分考虑影响建筑设计的各种因素。 （3） 明确建筑与结构的关系，选择合理的结构形式和布局形式。（4） 了解和运用有关的建筑设计及结构设计规范和规定。（5） 掌握目前比较流行的钢结构房屋的结构形式、计算方法和构造要求。（6） 认真绘制设计图纸及编写设计说明书，计算书。2.3 设计内容及深度1、建筑设计（1） 建筑总平面图（1：500）： 包括室外楼梯、车道、街道等；（2） 首层平面图（1：300）: 要求达到施工图深度；（3） 标准层平面图(1：300)： 要求达到施工图深度；（4） 立面图（1：300或1：200)： 要求达到施工图深度；（5） 剖面图（1：300或1：200）：选择有代表性的位置，要求达到施工图深度；（6） 建筑构造节点详图（1：20）：包括檐口、屋脊等，要求达到施工图深度。2、结构设计（1） 一、二、三层结构布置图（1：300），包括柱、主梁、次梁、柱间支撑等；（2） 四层结构布置图（1：300）,包括柱、主梁、次梁、柱间支撑等；（3） 屋面檩条、支撑及维护体系布置图（1:300）；（4） 一榀框架结构施工图（1:150）;（5） 钢架施工详图（1：30），包括节点详图；（6） 立面构件布置图（1：200），应至少包括两个立面；（7） 檩条、拉条、屋面支撑、柱间支撑等施工详图； （8） 设计说明书。 3、施工组织及方法（1） 设计说明书；（2） 施工现场平面图；（3） 结构吊装图；（4） 进度计划图表。2.4 技术条件 （1）建设场地地势平坦，场地大小见地段图； （2）土壤冻结深度2米，主导风向为西南； （3）地质地下水情况及地耐力见地质资料； （4）电力、供水、排水、供热均由城市系统引入； （5）楼梯应依据设计和防火规范设置，且应设置室外楼梯； （6)层数为四层； （7）屋面坡度1:20 （8）应考虑防火分区，设置防火墙。 第3章 建筑设计3.1 总平面设计（1）分析基地形状、面积、人流、车流与周围环境及城市规划等方面的要求。根据地形可看出，该地段地处交通路口，两面临街，交通便利，因此将商场布置于临街的位置，而将办公、库房等用房置于基地内远离街道处。平面布置时要满足日照、通风及防火要求，并合理组织基地内的流线，处理好车流与人流的关系，并满足进货车辆及消防车辆的通行与回转要求。（2）根据基地形状，初步确定建筑的平面形状，商场一字形布置于临主要街道的一侧。（3）为满足使用要求及当地规划部门的要求，在商场前部设置相应的集散场地及停车位。（4）为创造一个良好舒适的购物环境，在基地内布置适当的绿化和建设微型园林景观，以符合休闲购物的时代潮流。3.2 平面图设计（1）功能分析 根据任务书中有关房屋功能的描述，考虑到该建筑为大型百货商场，基地内须有仓库，因而设置建筑的一角作为货仓，考虑货物会很大，专设一个侧门作为专用进货门。（2）根据设计任务书中建筑总面积、层数确定每层的建筑面积，初步按照功能进行分区，并划分房间的布局，形状及尺寸。（3）再根据功能分析，人流路线等进行平面组合设计。1）首先确定组合方式。从任务书条件及建筑的使用功能进行分析，决定采用以营业厅为中心，其他辅助房间沿周边布置的组合。2）进行各层平面设计构思。首层构思：根据功能要求和已计划好的房间布置，并考虑总平面图的建筑形状，初步确定一个长方形的建筑平面形式。 初步确定柱网尺寸。根据标准框架柱网范围、标准柜台尺寸、顾客购物宽度、行走顾客通过宽度、顾客人流股数等并考虑大空间的商业需求，以及结构布置的经济性，初步确定柱网尺寸为5400*3300。 在这个基础上，考虑到周围环境、道路分布、商店内流线分析、顾客客流量等因素，初步确定建筑出入口以及楼梯数量、位置。3.3 剖面设计（1） 根据任务书要求确定层数及各部分标高。层数：4层首层层高：3.9米;其他层层高：3.6米室内外高差：0.45米考虑到商场营业厅通常沿墙布置货架，剖面上对窗的尺寸没有过多限制，因此营业厅窗台及窗台尺寸暂根据立面而定。商店建筑中的办公休息等行政生活辅助用房的窗台高取0.80.9米。（2） 确定空间形状。由商场建筑的使用功能要求确定其剖面形状为矩形。（3） 确定竖向组合方式。由于该项目功能要求较简单，各层房间数目基本一致，基本采用了上下空间一致的组合方式。3.4 立面设计（1） 根据平面设计、剖面设计草图，绘制出初步建筑体型，看整体效果如何，然后反复推敲，在此基础上调整、修改直至满意为止。对立面与平面不符的地方，再返回去修改平面图、剖面图，如此反复，直至满意为止。（2）根据平面、剖面设计草图绘制出建筑立面，在此细化方案设计，确定门窗的位置，柱、墙、檐口、勒脚等，并选用适当比例表达出来。（3）重点对建筑出入口、楼梯、转角、檐口等部位进行设计。3.5楼梯设计根据商店建筑设计规范（JGJ62-90）中第4.2.5条，计算各层营业厅的疏散人数。（1）根据建筑设计防火规范（GB50016-2006）中的第5.3.12条计算楼梯和外门的总宽度。（2）根据商店建筑设计规范（JGJ62-90）中第3.1.6条确定楼梯的踏步尺寸和梯段净宽。（3）楼梯形式的选择应便于疏散和人的安全，尽量减少交通面积并有利于布置平面柜台，根据草图中营业厅的规模、平面形状与尺寸、层高确定楼梯形式。（4）确定楼梯间的位置。楼梯间应布置均匀，位置明显，空间导向性强，并使营业厅内任何一点至最近楼梯的直线距离小于40米。第4章 结构设计4.1 荷载计算及结构布置1结构选型采用框架结构 （1）屋面、楼面结构:压型钢板-混凝土非组合板，其中屋面按上人屋面的使用荷载取用；（2）楼梯结构：采用板式楼梯；（3）排水采用檐沟内排水，沟内垫坡。（4）基础：采用独立柱基础。2基本资料：（1）设计标高：室内设计标高0.000，室内外高差450。墙身做法：墙身为加气混凝土砌块。外墙厚200，内墙200厚，用M5混合砂浆砌筑，内粉刷为混合砂浆底，厚20mm，内墙涂料两度；外粉刷为1：3水泥砂浆底，厚20mm, 5厚1：1水泥砂浆粘结层，外粘100mm厚苯板，挂网抹灰20mm，钢骨架玻璃幕墙及钢骨架铝单板幕墙。（2）楼面做法：见建施05号图（3）屋面做法：见建施05号图（4）门窗做法：采用木门，塑钢窗。门厅处门为白钢玻璃门。（5）工程地质资料：持力层为粘土，（6）基本风压为0.55KN/M2，基本雪压为0.3KN/M2。（7）抗震6度设防（8）活荷载标准值： 屋面活荷载 0.5 KN/m2 楼面活荷载： 商店部分 3.50 KN/仓库部分 5.0KN/根据这些资料和设计的平面图和结构布置，选取轴框架作为计算单元，并据此来进行框架计算。3.荷载汇计（1）屋面荷载(标准值)1厚压型钢板 0.19KN/ 115厚C25现浇钢筋混凝土板 0.1525=2.75 KN/ 20厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/ 1:8水泥膨胀珍珠岩找坡最薄处10厚 （40+205）/21010-3=1.1225 KN/ 100厚苯板保温 0.10.5=0.05 KN/SBC120隔气层及防水层 0.2 KN/40厚C15防水细石混凝土 0.0425=1.00 KN/吊顶 0.2 KN/ 屋面恒载合计： 5.91 KN/屋面活荷载 ： 0.5KN/（2）楼面荷载(标准值) 1.2mm镀锌压型钢板 0.22KN/m2130mmC30 砼板 3.25KN/m220mm1:3水泥砂浆找平层 0.40KN/m2釉面砖 0.40KN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.17KN/m2 楼面恒载合计： 4.44 KN/楼面活荷载： 3.50KN/m2商店部分 3.50KN/m2 仓库部分 5.0KN/ m2（3）外墙 300mm陶粒砌块 2.32 KN/m2100mm苯板外挂 0.02 KN/m2内外各20mm抹灰 0.74 KN/m225mm贴瓷砖墙面 0.50 KN/m2 合计 3.58 KN/m2（4）女儿墙：按外墙做法，高度为1.5m。 290mm陶粒砌块与内外墙各20mm抹灰 3.48 KN/m2100mm苯板外挂 0.027 KN/m225mm贴瓷砖墙面 0.75 KN/m2140mm砼压顶 1.02 KN/m2 合计 5.27 KN/m2（5）风压标准值（按50年一遇哈尔滨地区值）：W0=0.55 KN/m2，z=1,按C类。风载体形系数：迎风面S1=0.8，背风面S2=-0.5（6）雪荷载标准值：因雪荷载不与活荷载同时组合，取其中最不利组合，所以本工程不予考虑。（7）地震作用：不予考虑，仅在结构构造上考虑。根据以上荷载情况和结构布置，荷载按下面原则取值：次梁传递的荷载为集中荷载加在次梁连接处，主梁自重（结构自重折算为均布荷载）和主梁上的墙体荷载按均布荷载加在主梁上，外墙荷载按集中荷载加在梁柱节点处。4.2 框架初步设计及内力计算本工程主梁和柱子采用Q235-B.Z钢材，力学性能须保证：屈服强度、抗拉强度、伸长率以及冷弯性能；化学成分须保证项目：C、P、S。 其质量应符合碳素结构钢（GB/T700-2006）的要求。焊接材料应与之相适应，手工焊采用E43系列焊条，自动焊和半自动焊的焊丝应满足熔化焊用钢丝（GB/T14957）的要求。4.2.1结构布置及结构计算简图的确定：选取轴框架为计算框架，结构平面布置如图1所示，各梁柱截面尺寸确定如下：框梁采用I形截面，取腹板高h为600mm，翼缘宽b为300mm。钢板厚为18及8mm。梁采用I形截面，取腹板高h为450mm，翼缘宽b为200mm。钢板厚为14及8mm。柱采用箱形截面，取柱截面为：450450mm， 钢板厚均为20mm。柱翼缘长为50mm。根据地质资料，确定室内外高差为600mm,基础顶面离室外地面500 mm， 底层层高为4.60m。以上各层均为4.60m，在求粱截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取梁I=2Io (Io为不考虑楼板翼缘作用的粱截面惯性矩)。 图4-1梁平面布置图4.2.2杆件线刚度计算：对于中框架梁取I=2I01、 梁：左边跨梁：I左边梁 =EI/l=3.0107KN/m221/120.3m（0.6m）3/4.6m =2.1104KNm 中跨梁：I中跨梁 =EI/l=3.0107KN/m221/120.3m（0.6m）3/4.6m =2.1104KNm 右边跨梁：I右边跨梁 =EI/l=3.0107KN/m221/120.3m（0.6m）3/4.6m =2.1104KNm 2、 柱:顶层住: I顶层住 = EI/l=3.0107KN/m21/12(0.45m)4/4.6m=1.4104KNm底层柱: I底层住 = EI/l=3.0107KN/m21/12(0.45m)4/4.6m=1.4104KNm4.2.3竖向荷载汇计1、次梁荷载(设计值)顶层:恒载设计值由板传来 7.12.6=18.46kN/m 钢梁自重 1.1KN/m1.2=1.32KN/mg=19.78KN/m活荷载设计值 由板传来 q=0.62.5=1.5kN/m合计 g+q=21.28kN/m 一层恒载设计值由板传来 5.332.6=13.86kN/m 钢梁自重 1.1KN/m1.2=1.32KN/mg=15.18kN/m活荷载设计值 由板传来 q=2.42.6=6.24kN/m合 计 g+q=21.42kN/m 2、框梁荷载(集中荷载设计值) 顶层:恒载设计值 由连梁传来 19.787.80=154.28KN钢梁自重（折算为集中荷载） 1.1KN/m1.22.6=3.43KN G=157.71kN活载设计值 由连梁传来 Q=1.57.80=11.7kN合计 G+Q=169.41KN一层恒载设计值 由连梁传来 15.187.80=118.40KN钢梁自重（折算为集中荷载） 1.1KN/m1.22.6=3.43KN G=121.83kN活载设计值 由连梁传来 6.247.80=48.67kN合计 G+Q=170.50KN3、柱荷载(节点荷载设计值) 中柱：顶层恒载：框梁传来 157.71KNX2=315.42KN连梁传来 19.78X7.8=154.28KN钢柱自重 1.1KN/m1.24.6=6.07KN P41=475.77KN顶层活载：框梁传来 11.7KNX2=23.4KN连梁传来 1.5X7.8=11.7KN P42=35.1KN合计： P4=510.87KN一层恒载：框梁传来 121.83KNX2=243.66KN连梁传来 15.18X7.8=118.40KN钢柱自重 1.1KN/m1.24.6=6.07KN P31=368.13KN一层活载：框梁传来 48.67KNX2=97.34KN连梁传来 6.24X7.8=48.67KN P32=146.01KN 合计： P3=514.14KN边柱：顶层恒载：框梁传来 157.71KNX1=157.71KN连梁传来 19.78X7.8=154.28KN钢柱自重 1.1KN/m1.24.6=6.07KN P41=318.06KN顶层活载：框梁传来 11.7KNX1=11.7KN连梁传来 1.5X7.8=11.7KN P42=23.4KN合计： P4=341.46KN一层恒载：框梁传来 121.83KNX1=121.83KN连梁传来 15.18X7.8=118.40KN钢柱自重 1.1KN/m1.24.6=6.07KN P31=246.30KN一层活载：框梁传来 48.67KNX1=48.67KN连梁传来 6.24X7.8=48.67KN P32=97.34KN 合计： P3=343.64KN角柱：顶层恒载：框梁传来 157.71KNX0.5=78.86KN连梁传来 19.78X3.9=77.14KN钢柱自重 1.1KN/m1.24.6=6.07KN P41=162.07KN顶层活载：框梁传来 11.7KNX0.5=5.85KN连梁传来 1.5X3.9=5.85KN P42=11.7KN 合计： P4=173.77KN一层恒载：框梁传来 121.83KNX0.5=60.92KN连梁传来 15.1X3.9=58.89KN钢柱自重 1.1KN/m1.24.6=6.07KN P31=125.88KN一层活载：框梁传来 48.67KNX0.5=24.34KN连梁传来 6.24X3.9=24.34KN P32=48.68KN 合计： P3=174.56KN4.2.4水平荷载汇计按抗震规范可不考虑水平地震力，只计算水平风荷载。水平风荷载计算如下：风压标准值计算公式为： W=zszw0 Pw= WA将风载换算成作用于框架各层节点上的集中荷载，A为每榀框架各层节点的受风面积。因结构高度H=4.6+4.6=9.2m30m，风振系数可取z=1.0，对于矩形平面s=1.3基本风压取w0=0.55 KN/m2则：Wk=zszW0 =1.0z1.30.55=0.715z KN/m2 。各节点处（各层标高处）的集中水平风力为：Wi=Wk7.50(hi+hi+1)/22.68z (hi+hi+1)建筑处于C类场地风压高度变化系数查规范表格计算如下表，Z从地面（室外）算起取n=50年，风压高度系数z取值如下： 离地高度z(m)4.69.2 Uz0.740.74图4-2 C轴风荷载则： W2=2.680.74（4.6+0） 9.13KNW1=2.680.74（4.6+4.6）18.25KN风荷载分布图见上图2所示4.2.5 D值法计算框架结构在水平荷载作用下的内力轴框架简图、水平力及各杆件线刚度比如下图3所示 图4-3C 轴框架简图，水平力及各杆件线刚度图1、求各柱的剪力值（如下表2所示）2、求各柱弯点高度yh根据总层数m，该柱所在层n，梁柱线刚度比K，查表得到标准反弯点系数y0；根据上下横梁线刚度比值i查表得修正值y1；根据上下层高度变化查表得修正值y2，y3；各层反弯点高度yh=(y0+y1+y2+y3)h。计算过程如下表3所示表4-1 各柱剪力值计算层数层剪力（KN）边柱D值中柱D值D每根边柱剪力（KN）每根中柱剪力（KN）29.13k=1.5D=1.4=0.34k=3.0D=1.4=0.480.3420.484=2.6V2=9.13=1.19V2=9.13=1.69127.38k=1.5D=1.4=0.45k=3.0D=1.4=0.5604520.564=3.14V1=27.38=3.92V1=27.38=4.88注：本榀框架共5根柱,2根边柱，3根中柱表4-2 各柱反弯点高度计算层数边柱中柱2m=2 n=2 k=1.5 y0=0.45 a 2=1 y2=0 y1=0 a 3=1.69 y3=0 y=0.45 m=2 n=2 k=3 y0=0.45 a 2=1 y2=0 y1=0 a 3=1.69 y3=0 y=0.50 1m=2 n=1 k=1.5 y0=0.55 a2=1.69 y2=0 y=0.55 m=2 n=1 k=3 y0=0.55 a 2=1.69 y2=0 y=0.553、由下面公式求出柱上、下两端弯矩上柱：M上=V（1-y）h；下柱：M下=Vyh，如下表4计算所示。表4-3 柱上、下两端弯矩计算层数边柱弯矩（KNm）中柱弯矩（KNm）2M上=1.19(1-0.45)4.6=3.01M上=1.69(1-0.5)4.6=3.89M下=1.190.454.6=2.46M下=1.690.54.6=3.891M上=3.92(1-0.55)4.6=8.11M上=4.88(1-0.55)4.6=10.10M下=3.920.554.6=9.92M下=4.880.554.6=12.354、由节点平衡条件和梁的线刚度比按下式求出各梁端弯矩，即可绘出框架弯矩图，如下图4及图5所示。边跨梁端弯矩按下式计算：Mbi= M +M；中跨梁端弯矩：Mbil=( M +M)ibl/(iblibr )；Mbir=( M +M)ibr/(iblibr )；其中i,j为第i层第j根柱，M为柱上端弯矩，M为第i+1层柱下端弯矩。图4 -4 左风载框架弯矩图（KN）图4-5 右风载框架弯矩图（KN）4.2.6分层法计算框架结构在竖向荷载作用下的内力取轴框架进行计算，各层框架梁所受竖向荷载设计值如图6及7所示，各杆件相对线刚度示于图中，括号内为乘以0.9系数后刚度。计算步骤如下：1、将原框架分成四个敞口框架，除底层外的各柱线刚度均乘以折减系数0.9。2、用弯矩分配法计算每一敞口框架的杆端弯矩，利用对称性取三跨，底层柱弯矩分配系数取1/2，其余各层柱弯矩传递系数取1/3。具体计算过程见下图8及9所示。3、将分层法所得弯矩图叠加，并将各节点不平衡弯矩作一次分配，框架最终弯矩图如下图10。4、两端固定梁杆端弯矩按下式计算，Mg=2.55P/7.5，带*号者为杆端弯矩；跨中弯矩按下式计算：Mz=1.52.55P/7.5。其余各种荷载作用下的内力图参见附图11-附图14。图4-6 C轴框架简图，恒载载竖向力（KN）及各杆件线刚度比图图4-7 C轴框架简图，活载载竖向力（KN）及各杆件线刚度比图 图4-10 恒载作用下框架弯矩图（KN）图4-11 活载作用下框架弯矩图（KN） 图4-12 弯矩包络图（KN） 图4-13 轴力包络图（KN） 图4-14 剪力包络图（KN） 图4-15 配筋包络图（KN） 图4-16 恒载轴力图（KN） 图4-17 恒载剪力图（KN）图4-18 活载轴力图（KN） 图4-19 活载剪力图（KN）4.2.7内力组合杆件内力往往沿杆件长度发生变化，设计时应该概据构件内力分布特点和截面尺寸变化情况，选取内力较大截面作为控制截面，组合控制截面的内力进行配筋计算。框架梁的控制截面通常是梁端支座截面和跨中截面。在竖向荷载作用下，支座截面可能产生最大负弯矩和最大剪力；在水平荷载作用下，支座截面还会出现正弯矩。跨中截面一般产生最大正弯矩，有时也可能出现负弯矩。框架梁的控制截面最不利内力组合有以下几种。(1)梁端支座截面-Mmax、+Mmax和Vmax(2)梁跨中截面-Mmax、+Mmax跨架柱的控制截面通常是柱上、下两端截面，柱的剪力和轴力在同一层柱内变化很小，甚致没有变化，而柱的两端弯矩最大，同一柱端截面在不同内力组合时，有可能出现正弯矩或负弯矩，考虑到框架柱一般采用对称配筋，组合时只需选择绝对值最大的弯矩。由于框架柱承受水平荷载较小，柱中剪力不大时柱的斜截面抗剪承载力一般可以满足要求，框架柱的控制截面最不利内力组合有以下几种：(1)|Mmax|及相应的N、V；(2)Nmax及相应的M、V；当内力组合中考虑有风荷载与活荷载共同作用时，所有活荷载考虑组合系数0.85。荷载基本组合的框架内力见下表5：表4-4荷载基本组合的框架内力截 面内 力M(KN.m)N、V(KN)1234内力组合恒载活载左风右风+Mmax-MmaxNmax组合内 力组合内 力组合内力AA1柱柱下端MAA12.00.475.0-37.91+0.85(2+4)-29.881+377.01+0.85(2+4)-29.88NAA1-91.7-7.582.1-82.1-167.86579.7579.7VAA11.2-0.29.6-9.6-7.110.8-7.1柱上端MAA1-3.7-4.04.0-29.5-1+0.85(2+4)-32.21+0.85(2+4)-32.2NAA1-59.3-1.682.10-82.1-130.4-130.4VAA11.21.39.6-9.6-5.9-5.9A1A2柱柱下端MA1A2-16.9-3.023.0-2.21+0.85(2+4)-21.3-1+0.85(2+4)-21.3NA2A2-59.31.661.6-61.6-110.3-110.3VA1A2-10.8-1.06.3-6.3-17.0-17.0柱上端MA1A2-32.72-1.2-8.4-1+0.85(2+4)-38.11+0.85(2+4)-38.1NA1A2-10.81.261.6-61.6-62.1-62.1VA2A310.81.26.36.3-17.217.2BB1柱柱下端MBB1-3.1-3.3043.3-42.01+4-45.11+0.85(2+3)30.91+0.85(2+3)30.9NBB1-1204-923.6-17.317.3-1186.7-1003.8-1003.8VBB11.415.011.5-11.5-10.124.024.0柱上端MAA16.26.538.5-37.41+0.85(2+3)44.61+4-31.21+0.85(