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钢筋混凝土框架结构设计钢筋混凝土框架结构设计毕业论文毕业论文 目录目录 第第1 1章章 设计条件设计条件 1 1 1 1设计资料 1 1 1 1气象资料 1 1 1 2 基本风压 1 1 1 3 主要建筑材料 1 1 1 4 工程地质资料 1 1 1 5场地情况 1 1 1 6施工条件 1 第第2 2章章 结构选型及布置结构选型及布置 2 2 2 1结构布置及计算简图的确定 2 2 2承重方案选择 2 2 3梁 柱截面尺寸初估 2 2 4结构计算简图 4 第第3 3章章 荷载计算荷载计算 5 5 3 1恒荷载计算 5 3 1 1屋面及楼面恒荷载计算 5 3 1 2 屋面及楼面活荷载计算 6 3 1 3 梁 柱 墙 门窗重力荷载的计算 6 3 1 4 荷载等效转化 8 3 1 5 屋面框架节点集中荷载标准值 9 3 2屋面及楼面活荷载计算 10 第第4 4章章 横向框架侧移刚度计算横向框架侧移刚度计算 1111 4 1计算梁 柱的线刚度 11 4 1 1梁的线刚度计算 11 4 1 2 柱的线刚度计算 12 4 2柱的侧移刚度D值的计算 12 4 2 1框架侧移刚度D值的计算 12 4 2 2不同层刚度D值的计算 13 第第5 5章章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 1313 5 1 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 13 5 1 1 风荷载作用计算 13 5 1 2风荷载作用下框架结构内力计算 14 5 2 横向地震力荷载作用下框架结构内力和侧移计算 17 5 2 1 基本情况 17 5 2 2 地震力荷载标准值 17 5 2 3 横向自振周期计算 19 5 2 4 横向水平地震作用计算 20 5 2 5 地震力荷载作用下的水平位移验算 21 5 2 6水平地震作用下框架内力计算 22 第第6 6章章 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 2727 6 1 恒荷载作用下的内力计算 27 6 1 1 线刚度计算 27 6 1 2 恒荷载转化 27 6 1 3 分层法计算恒荷载作用下梁端弯矩 28 6 1 4 恒载作用下的剪力计算 37 6 2 活荷载作用下的内力计算 39 6 2 1 活荷载转化 39 6 2 2 分层法计算活荷载作用下梁端弯矩 39 6 2 3 活载作用下的剪力计算 44 第第7 7章章 梁 柱的内力组合梁 柱的内力组合 4646 7 1梁的内力组合 46 7 1横梁内力组合 46 7 2框架柱内力组合 50 第第8 8章章 梁 柱的截面设计梁 柱的截面设计 5757 8 18 1框架梁的配筋计算框架梁的配筋计算 仅以一层梁为例说明计算过程 仅以一层梁为例说明计算过程 5757 8 1 1正截面受弯承载力计算 57 8 1 2斜截面受弯承载力计算 59 8 2 柱截面设计 61 8 2 1已知条件 61 8 2 2构造要求 61 8 2 3剪跨比和轴压比验算 61 8 2 4柱正截面承载力计算 62 8 2 5柱斜截面承载力计算 71 8 3节点设计 74 8 4楼板设计 74 8 4 1 A区格板的计算 74 第第9 9章章 基础设计基础设计 7878 9 1基础截面计算 78 9 2地基承载力及基础冲切验算 78 9 2 1地基承载力验算 78 9 2 2地基抗冲切验算 79 9 3基础底板配筋计算 80 第第1010章章 结束语结束语 8282 参考文献参考文献 8383 致致 谢谢 8484 第1章 设计条件 1 1建筑设计资料 本建筑为商业住宅楼 采用钢筋混凝土全现浇框架结构 建筑面积3000 m2 占地面积 467 28 m2 共六层楼 底层层高3 6m 其余各层层高均为3 0m 本建筑总长为 47 2m 总宽为9 9m 建筑总高为20 8m 1 1 1 气象资料 最冷月平均8 3 C 最热月平均29 5 C 极端最高40 0 C 极端最低 2 4 C 0000 1 1 2 基本风压 0 30 B类地形 常年主导风向 东南风 0 w 2 mkN 1 1 3 主要建筑材料 砼 C20 C25 C30 钢筋 HRB235 HRB335 钢材 Q235 Q345 H型钢 外墙和隔墙材料 加气混凝土砌块 外墙装修 墙面砖或马赛克 门窗 木夹板门 铝合金窗或钢窗 1 1 4 工程地质资料 1 根据 工程地质勘察报告一 自上而下 第一层 杂填土厚1m 第二层 粘土层 黄褐色 含铁矿结核 质较硬 粘状结构 厚6 5m左右 fk 280kPa 第三层 微风化杂质花岗岩 已风化fk 4000kPa 1 1 5 场地情况 施工场地开阔 交通方便 1 1 6 施工条件 中等水平的施工单位 第2章 结构选型及布置 2 1结构布置及计算简图的确定 主体结构共6层 底层层高3 6m 其余各层层高均为3 0m 填充墙砌240厚空心砌块砖 门窗详见门窗表 楼层屋盖均为现浇钢筋砼结构 板厚取100 mm 3900 10097 5 4040 l hmm 2 2承重方案选择 该建筑为住宅楼 采用横向框架承重方案 三柱两跨不等跨的形式 柱网布置形式详 见建筑平面图 2 3梁 柱截面尺寸初估 1 梁截面尺寸的估算 1 BD跨 主梁 L 5400 取500 mmmmLh450 675 12 1 8 1 取200 mmmmHb170 250 3 1 2 1 故框架横纵梁的截面尺寸为b h 250 500 故框架横纵梁的截面尺寸为b h 200 400 2 AB跨 主梁 L 4500 取500 mmmmLh375 563 12 1 8 1 取200 mmmmHb170 250 3 1 2 1 故框架梁的截面尺寸为b h 200 500 估算梁的截面尺寸 及各层混凝土强度等级 表2 1 横梁 b h 纵梁 b h 次梁 b h 层 数 混凝 土强 度等 级 AB跨BD跨 1 6C30200 500200 500 200 500200 400 2 柱截面尺寸的估算 框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制 按下式计算 1 柱组合的轴压比设计值按照公式1 1计算 1 1 NFgn 式中 为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数 边柱取1 3 等跨内柱取1 2 不等 跨取1 25 为按照简支状态计算柱的负荷面积 F 为折算后在单位面积上的重力荷载代表值 近似取14KN g 2 m 为验算截面以上楼层层数 n 2 框架柱验算 1 2 0 8 ccc N b h f 由计算简图2 1可知边柱和中柱的负载面积可知 中柱 5 4 4 5 2 3 9 3 9 2 19 3 边柱 3 9 3 9 2 5 4 2 10 5 边柱 2 1 2 1 2 1 3 10 5 14 1000 6 14 3 0 8120272 7 cc ANfmm 中柱 2 1 2 1 2 1 25 19 3 14 1000 6 14 3 0 8221072 7 cc ANfmm 根据上述计算结果 并综合考虑其他因素 取柱截面为正方形 初步估计柱的尺寸为 500 500 250000 为计算简便中柱和边柱的尺寸相同 均为 2 mm 2 221072 7mm 500 500 故初选柱的尺寸为500 500 2 4结构计算简图 图2 1 框架结构梁 柱尺寸 注 室内外高差0 30m 基础埋深0 5m 底层h 0 3 0 5 2 2 3 0m 第3章 荷载计算 3 1恒荷载计算 3 1 1屋面及楼面恒荷载计算 1 屋面 防水层 刚性 30厚C20细石混凝土 1 0KN 找平层 柔性 3毡4油油铺小石子 0 4 KN 找平层 15厚水泥砂浆 0 015m 20 0 3 KN 3 KN m 找坡层 40厚水泥石灰砂浆3 找平0 04m 14 0 56 KN 3 KN m 保温层 80厚矿渣水泥0 08m 14 5 1 16KN 3 KN m 结构层 100厚现浇钢筋混凝土板0 1m 25 2 5KN 3 KN m 抹灰层 10厚混合砂浆0 01m 17 0 17KN 3 KN m 合计 6 09 KN 2 标准层楼面 大理石楼面 大理石面层 水泥砂浆擦缝 30厚1 3干硬性水泥砂浆面上撒2厚素水泥 1 16KN 水泥浆结合层1道 结构层 100厚现浇钢筋混凝土板0 1m 25 2 5KN 3 KN m 抹灰层 10厚混合砂浆0 01m 17 0 17KN 3 KN m 合计 3 83 KN 3 楼梯 水泥砂浆楼面 构造层 0 5KN 结构层 100厚现浇钢筋混凝土板0 1m 25 2 5KN 3 KN m 抹灰层 10厚混合砂浆0 01m 17 0 17KN 3 KN m 合计 3 17 KN 3 1 2 屋面及楼面活荷载计算 1 根据 荷载规范 查得 上人屋面 2 0KN 楼 面 2 0KN 3 1 3 梁 柱 墙 门窗重力荷载的计算 1 1 梁自重 1 边横梁 中横梁 纵梁 b h 200 500 梁自重 25 0 2m 0 5m 0 1m 2 0 KN 3 KN m 抹灰层10厚混合砂浆 0 01m 0 5m 0 1m 2 0 2m 17 0 170KN 3 KN m 合计 2 170 KN 2 次梁 b h 200 400 梁自重 25 0 20m 0 4m 0 1m 1 5KN m 3 KN m 抹灰层10厚混合砂浆 0 01m 0 4m 0 1m 2 0 20m 17 0 136 KN 3 KN m 合计 1 636 KN 3 基础梁 b h 200 400 梁自重 25 0 20m 0 4m 2 0KN m 3 KN m 2 2 柱自重 1 柱 b h 500 500 柱自重 25 0 5m 0 5m 6 25KN m 3 KN m 抹灰层10厚混合砂浆 0 01m 0 5m 4 17 0 34 KN 3 KN m 合计 6 59 KN 2 构造柱 b h 240 240 柱自重 25 0 24m 0 24m 1 44KN m 3 KN m 抹灰层10厚混合砂浆 0 01m 0 24m 0 24m 2 17 0 16 KN 3 KN m 合计 1 6 KN 3 外纵墙自重 标准层 纵墙 2 8 1 5 m 0 24m 18 5 616 KN m 3 KN m 铝合金窗 0 35 KN 1 5m 0 525 KN m 瓷砖外墙面 2 8m 1 5m 0 5 KN 0 65 KN m 水泥粉刷墙面 2 8m 1 5m 0 36 KN 0 845KN m 合计 7 636 KN 底层 卷闸门 0 45 KN 2 2m 0 99 KN m 瓷砖外墙面 2 2 0 5 KN 1 1 KN m 合计 2 09 KN 4 内墙自重 标准层 纵墙 2 8m 0 5m 0 12m 18 4 968 KN m 3 KN m 水泥粉刷内墙面 2 3m 0 36 KN 2 1 656 KN m 合计 6 624 KN 底层 纵墙 3 0m 0 5m 0 12m 18 5 4 KN m 3 KN m 水泥粉刷内墙面 2 5m 0 36 KN 2 1 8 KN m 合计 7 2 KN 3 1 4 荷载等效转化 1 D B轴间框架梁 屋面板传荷载 恒载 223 6 09KN m3 9m 1 2 1 8 5 4 1 8 5 4 19 35KN m 活载 223 2 0KN m 3 9m 1 2 1 8 5 4 1 8 5 4 6 357KN m 楼面板传荷载 恒载 223 3 83KN m3 9m 1 2 1 8 5 4 1 8 5 4 12 174KN m 活载 223 2 0KN m3 9m 1 2 1 8 5 4 1 8 5 4 6 357KN m 梁自重 2 17KN m D B轴间框架梁均布荷载为 屋 面 梁 恒载 梁自重 板传荷载 2 17 KN m 19 35 KN m 21 52 KN m 活载 板传荷载 6 357KN m 楼面板传荷载 恒载 梁自重 板传荷载 2 17 KN m 12 174 KN m 14 344 KN m 活载 板传荷载 6 357 KN m 2 B A轴间框架梁 屋面板传荷载 恒载 223 6 09KN m3 9m 1 2 1 8 4 5 1 8 4 5 17 67KN m 活载 223 2 0KN m 3 9m 1 2 1 8 4 5 1 8 4 5 5 80KN m 楼面板传荷载 恒载 223 3 83KN m3 9m 1 2 1 8 4 5 1 8 4 5 11 11KN m 活载 223 2 0KN m3 9m 1 2 1 8 4 5 1 8 4 5 5 80KN m 梁自重 2 17KN m B A轴间框架梁均布荷载为 屋 面 梁 恒载 梁自重 板传荷载 2 17 KN m 17 67 KN m 19 84 KN m 活载 板传荷载 5 80 KN m 楼面板传荷载 恒载 梁自重 板传荷载 2 17 KN m 11 11 KN m 13 28 KN m 活载 板传荷载 5 80 KN m 3 1 5 屋面框架节点集中荷载标准值 顶层柱 D轴 A轴柱纵向集中荷载计算 女儿墙自重 做法 墙高1100 100 的混凝土压顶 0 24 1 1 1825 0 1 0 40 02 1 2 2 17 6 568KN 边柱连系梁自重 KN75 9 259 35 0 20 0 粉刷 KN06 1 179 321 05 0 02 0 连系梁传来屋面自重 KN1 2 3 9 1 2 3 9 6 0923 15 边节点D A集中荷载 A g6 D g6 40 53KN 中柱连系梁自重 KN75 9 259 35 0 20 0 粉刷 KN06 1 179 321 05 0 02 0 连系梁传来屋面自重 KN1 2 3 9 1 2 3 9 6 09 246 31 B节点集中荷载 57 12KN B g6 3 1 4楼面框架节点集中荷载 边柱联系梁自重 含粉刷 0 20 0 5 2 17 25 0 02 0 5 0 1 2 2 17 17 6 02KN 次梁自重 含粉刷 0 20 0 40 1 64 25 0 5 0 40 0 1 0 02 1 64 17 1 72KN 钢窗自重 1 1 5 1 5 0 45 1 01 KN 窗下墙体自重 3 9 1 5 0 9 0 24 18 9 33 KN 窗下墙体粉刷 2 0 02 2 8 1 5 17 0 88KN 框架柱自重 含粉刷 0 50 0 50 2 8 25 0 50 2 8 0 02 2 17 18 49 KN 联系梁传来楼面自重 KN 1 2 3 9 1 2 3 9 6 0923 15 中间层边节点集中荷载 60 61 KN D P A P 中柱联系梁自重 含粉刷 9 75 1 06 10 81 KN 次梁自重 含粉刷 1 72 KN 内纵墙自重 含粉刷 扣除门洞重加上门重 3 9 0 9 2 8 0 4 0 12 18 15 55 KN 3 9 0 9 2 8 0 4 2 0 02 17 4 90 KN 框架柱自重 含粉刷 18 49KN 联系梁传来楼面自重 KN1 2 3 9 1 2 3 9 6 09 246 31 中间层中节点集中荷载 97 78KN B P 3 2屋面及楼面活荷载计算 上人屋面均布活荷载标准值 2 0kN m2 屋面雪荷载标准值 0kN m2 MKNPDB 36 6 MKNPBA 8 5 KN D P6 A P61 2 3 9 1 2 3 9 2 07 57 KN B P61 2 3 9 1 2 3 9 2 2 015 14 KN D P A P1 2 3 9 1 2 3 9 2 07 57 KN B P1 2 3 9 1 2 3 9 2 2 015 14 第4章 横向框架侧移刚度计算 4 1计算梁 柱的线刚度 4 1 14 1 1梁的线刚度计算梁的线刚度计算 梁柱混凝土标号均为 C30 EC 3 0 107KN m2 在框架结构中 现浇层的楼面可以作 为梁的有效翼缘 增大梁的有效刚度 减少框架侧移 考虑这一有利作用 在计算梁 的截面惯性矩时 对现浇楼面的框架梁取I 2I0 梁的线刚度计算 表4 1 类型跨度截面积线刚度 500高 5 40 20 0 5023150 500高 4 50 20 0 5027777 注 表中 KNm I L E i C 4 1 24 1 2 柱的线刚度计算柱的线刚度计算 柱的线刚度计算 表4 2 层号层高 m 截面积b H 线刚度i 底层3 0 0 5 0 552080kn m4 其它层2 8 0 5 0 555800kn m4 注 表中 KNm I L E i C 4 2柱的侧移刚度D值的计算 其中为柱侧移刚度修正系数 为梁柱线刚度比 不同情况下 取值不对 c K c K 于一般层 2 b c K K K 2 c K K 对于底层 2 b c K K K 0 5 2 c K K 4 2 14 2 1框架侧移刚度框架侧移刚度D D值的计算值的计算 边柱D轴 13根 边柱A轴 13根 中柱 15根 层次 KC DiKC DiKC Di i D 2至6 0 41 5 0 18 2 1448 0 0 91 0 29 3 2451 0 0 49 8 0 19 9 1702 7 841070 1 0 44 4 0 32 0 2818 9 0 91 0 0 48 1 3337 0 0 53 3 0 40 8 2831 9 126134 0 4 2 24 2 2不同层刚度不同层刚度D D值的计算值的计算 首层的侧移刚度 1261340N mm其他层的侧移刚度 841070N mm i D i D 图4 1 相对线刚度 第5章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 5 1 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 5 1 1 风荷载作用计算 荷载标准值基本风压w0 0 55kN m2 地面粗糙度为C类 本章计算以左风为例 建筑物高度18 4m 30m 故 z 1 0 对于矩形平面 s 1 30kzszww 计算过程见下表 其中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 A6 3 9 1 1 2 8 2 9 75 m2 A5 A4 A3 A2 3 9 2 8 10 92 m2 A1 3 9 2 8 2 3 2 11 31 m2 表5 1 楼层高度z m z wk kN m2 A m2 P kN 六 16 50 780 519 754 97 五 13 70 740 5610 926 12 四 10 90 740 4810 925 24 三 8 10 740 4810 925 24 二 5 30 740 4810 925 24 一 2 50 380 2511 312 83 5 1 25 1 2风荷载作用下框架结构内力计算风荷载作用下框架结构内力计算 采用D值法 在求得框架第I层的层间剪力后 I层j柱分配到的剪力以及柱上 下端的弯矩 i V ij V b ij M 分别按下列各式计算 u ij M 柱端剪力计算公式为 i s j ij ij ij V D D V 1 柱端弯矩计算公式为 yhVM ij b ij hyVM ij u ij 1 123n yyyyy 需要注意的是 风荷载作用下的反弯点高比是根据表 均布水平荷载作用下 n y 各层标准反弯点高度比查得 n y 梁端弯矩 剪力以及柱轴力分别按照下列公式计算 b M i V i N 1 u ij b ji r b l b l bl b MM ii i M 1 u ij b ji r b l b r bl b MM ii i M lMMV r b l bb n ik r b l bi VVN 层柱端弯矩及剪力计算 表5 2 边柱D 层 次 hV i D i D i V KY M下M上 62 84 97841070144800 100 4150 210 060 22 52 811 09 841070144800 220 4150 350 220 40 42 816 33 841070144800 330 4150 410 380 54 32 821 57 841070144800 430 4150 450 540 66 22 826 81 841070144800 540 4150 550 830 68 13 029 64 126134 0 281890 660 4440 771 520 46 层柱端弯矩及剪力计算 表5 3 边柱A 层 次 hV i D i D i V KY M下M上 62 84 97841070170270 100 4980 250 070 21 52 811 09841070170270 220 4980 350 220 40 42 816 33841070170270 330 4980 450 420 51 32 821 57841070170270 430 4980 450 540 66 22 826 81841070170270 540 4980 550 830 68 13 029 641261340283190 660 5330 731 440 53 层柱端弯矩及剪力计算 表5 4 中柱B 层 次 hV i D i D i V KY M下M上 62 84 97841070245100 170 9100 350 170 31 52 811 09841070245100 380 9100 410 440 63 42 816 33841070245100 560 9100 450 700 86 32 821 57841070245100 730 9100 450 921 12 22 826 81841070245100 910 9100 551 271 02 13 029 641261340333701 010 9100 731 971 06 梁端弯矩及剪力轴力计算 表5 5 梁DB梁BA柱轴力 层 次 M左M右 LV M左M右 LV 边柱D中柱B边柱A 60 220 145 4 0 070 170 314 5 0 110 070 040 11 50 460 365 4 0 150 440 84 5 0 270 22 0 160 38 40 760 585 4 0 250 721 34 5 0 450 470 360 83 31 040 825 4 0 341 01 824 5 0 630 810 651 46 21 220 815 4 0 381 071 944 5 0 671 190 942 03 11 291 055 4 0 431 282 334 5 0 801 621 312 93 风荷载作用下弯矩 剪力 轴力图 5 2 横向地震力荷载作用下框架结构内力和侧移计算 5 2 1 基本情况 本建筑是高度未超过30m的丙类建筑 抗震等级为三级 框架属于规则框架 采用底 部剪力法计算框架承受的水平地震作用 根据工程地质报告和土的类型划分 判定为 二类场地 由设计地震分组为第一组查相关规范得特征周期系数Tg 0 35s 5 2 2 地震力荷载标准值 地震力荷载标准值包括全部恒荷载值和部分活荷载值 其中屋盖处活载仅取雪荷载一 半 重力荷载值按整个框架结构计算 然后平均分配到各榀框架 计算见下表 一 重力荷载代表值计算 G q s 1 屋面雪荷载标准值 不考虑 2 屋面 楼面活荷载标准值 Q1k Q2k Q3k Q4k Q5k Q6k 2 0 9 9 47 2 6 2 6 2 2 0 436 08 872 16kN 3 屋盖 楼盖自重 G6k 6 09 436 08 2655 7kN G1k G2k G3k G4k G5k 3 83 436 08 1670 2kN 4 女儿墙自重 G 1 1 9 9 2 47 2 2 2 6 2 0 24 19 546 74kN 5 顶层楼梯间自重 高2 2m 2 6 6 2 2 3 17 6 4 2 6 4 2 2 0 24 19 2 6 4 2 6 4 2 2 0 02 17 505 2kN 6 二 六层柱梁墙等自重 柱自重 45根柱 0 5 0 5 2 8 25 45 785 5kN 柱粉刷0 5 4 2 8 0 02 17 45 85 68kN 梁 含粉刷 自重2 17 9 9 11 3 9 2 6 4 1 63 3 9 4 330 71kN 门面积 2 1 0 9 36 68 04m2 窗面积 1 5 1 5 14 2 4 1 8 4 1 5 1 2 4 0 9 1 2 4 60 28m2 门窗自重 68 04 0 2 60 28 0 45 40 73kN 墙体自重 19 47 2 2 9 9 2 8 4 12 20 3 3 0 24 2 8 68 04 60 28 0 24 4342 68kN 墙体粉刷 47 2 2 9 9 2 8 4 12 20 3 3 2 8 68 04 60 28 2 0 02 17 447 76k 小计 6032 56kN 7 底层柱梁墙等自重 柱自重 0 5 0 5 3 0 25 45 843 75kN 柱粉刷0 5 4 2 2 0 02 17 45 64 26kN 梁 含粉刷 自重2 17 9 9 11 3 9 2 6 4 1 63 3 9 4 330 71kN 门面积 2 4 1 8 24 103 68m2 窗面积 0m2 门窗自重103 68 0 45 46 66kN 墙体自重 19 9 9 2 6 4 2 6 2 0 24 2 2 491 57kN 墙体粉刷 9 9 2 6 4 2 6 2 2 2 2 0 02 17 73 30KN 小计 1850 77kN 恒荷载取全部 活荷载取50 各层重力荷载集中于楼屋盖标高处 其代表值汇总如 下 kN72 715960325 016 8725 0 2 50574 546 7 2655G6 kN28 138816 8725 06032 2 1670GGGG 5432 kN28 604716 8725 02 167060325 018505 0G1 5 2 3 横向自振周期计算 二 地震作用计算 按顶点位移法计算 考虑填充墙对框架刚度的影响 取基本周期调整系数 0 6 计 T 算公式为 式中为顶点位移 单位为m 过 按D值法计算 过程如下 1 1 7 TT T T 表 表5 6 层次 Gi kN k n i Gi N Di kN m 1 i ii G D m m i 67159 727159 728410700 00850 1942 58138 28152988410700 01800 1857 48138 282343 288410700 02860 1677 38138 2831574 568410700 03750 1391 28138 2839712 848410700 04720 1016 16047 2845760 1212613400 05440 0544 T1 1 7 0 6 0 449s1942 0 5 2 4 横向水平地震作用计算 该工程所在地抗震设防烈度为7度 场地类别为 类 设计地震分组为第一组 则 为水平地震影响系数最大值 max 0 35 0 12 g Ts max 由于 则顶点附加地震作用系数 相应于结构基本自振周期的地震影 1 1 4 g TT 0 n 响系数根据反应谱曲线计算 12max 式中为阻尼调整系数 除有专门规定外 建筑结构的阻尼比应取0 05 相应的 2 2 1 0 为 2 1 0 max 0 12 2max 1 0 0 120 12 结构的等效总重 0 85 45760 12 38896 10kN 1 0 850 85 n eqEi i GGG 1 0 12 38896 14667 53 EKeq FGkN Fi 1 ii EK ii G H F G H n ii EK ii G H F G H 各层横向地震作用及楼层地震剪力计算如下表 表5 7 层 次 i hi m Hi m Gi kN GiHi kN m ii ii HG HG FiVi 62 817 07259 72121715 20 3021409 61409 6 52 814 28138 28115563 50 2871339 62749 2 42 811 48138 2892776 40 2301073 53822 7 32 88 68138 2869989 20 174812 24634 8 22 85 88138 2847202 00 117546 15180 9 12 83 06047 2818141 80 045210 05390 9 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如图 图6 水平地震作用分布 图7 层间剪力分布 5 2 5 地震力荷载作用下的水平位移验算 水平地震作用下框架结构的层间位移 计算过程见下表 表中还计算 i i i V u D 了各层的层间相对弹性转角 hi e i u 横向水平地震作用下的位移验算 表5 8 层次 Vi 层间侧移 刚度Di i u hi e i i h 61409 68410700 00122 81 2333 52749 28410700 00332 81 849 43822 78410700 00402 81 700 34634 88410700 00452 81 622 25180 98410700 00502 81 553 15390 912613400 00432 81 698 由表中计算结果可见 最大层间相对弹性转角发生在第2层 其值为1 553 1 550 满足要求 5 2 6水平地震作用下框架内力计算 反弯点高度比 计算结果 i012 3 y yyy imiimi VV DD imii y hMV 下imii 1 yhMV 上 列于下表 对于梁端弯矩 剪力及柱轴力发别按下式计算 计算过程略 1 ij b i l b l b l bl b MM ii i M 1 ij b i r b l b r b r b MM ii i M 2 1 r b l b m b MMM Vb Mbl Mbr l Ni k n ik r b l b VV 其中i表示线刚度 l r m表示左 右 中 各层柱端弯矩及剪力计算 表5 9 边柱D 层 次 hV i D i D i V KY M下M上 62 81049 6 8410701448018 0 7 0 41 5 0 2110 6239 97 52 82749 2 8410701448047 3 3 0 41 5 0 3546 3886 14 42 83822 7 8410701448065 8 2 0 41 5 0 4175 56108 73 32 84634 8 8410701448079 8 0 0 41 5 0 45100 5 5 122 89 22 85180 9 8410701448089 2 0 0 41 5 0 55137 3 7 112 39 13 05390 9 126134 0 2818992 8 1 0 44 4 0 77214 4 0 64 04 各层柱端弯矩及剪力计算 表5 10 边柱A 层 次 hV i D i D i V KY M下M上 62 8 1049 6 8410701702 7 21 250 49 8 0 2 5 14 8844 62 52 8 2749 2 8410701702 7 55 650 49 8 0 3 5 54 54101 2 8 42 8 3822 7 8410701702 7 77 390 49 8 0 4 5 97 51119 1 8 32 8 4634 8 8410701702 7 93 830 49 8 0 4 5 118 2 2 143 8 2 22 8 5180 9 8410701702 7 104 8 9 0 49 8 0 5 5 161 5 3 132 1 6 13 0 5390 9 126134 0 2831 9 109 1 4 0 53 3 0 7 3 239 0 2 88 40 层柱端弯矩及剪力计算 表5 11 中柱B 层 次 hV i D i D i V KY M下M上 62 8 1049 6 8410702451 0 30 590 91 0 0 3 5 29 9855 67 52 8 2749 2 8410702451 0 80 120 91 0 0 4 1 91 97132 3 6 42 8 3822 7 8410702451 0 114 4 0 0 91 0 0 4 5 140 3 6 176 1 8 32 8 4634 8 8410702451 0 135 0 6 0 91 0 0 4 5 170 1 8 207 9 9 22 8 5180 9 8410702451 0 150 9 8 0 91 0 0 5 5 232 5 1 190 1 3 13 0 5390 9 126134 0 3337 0 142 6 2 0 91 0 0 7 3 312 3 4 115 5 2 梁端弯矩及剪力轴力计算 表5 12 梁DB梁BA柱轴力 层 次 M左M右 LV M左M右 LV 边柱D中柱B边柱A 639 9725 33 5 4 12 09 30 3444 62 4 5 16 6 6 12 09 4 57 16 66 597 7673 86 5 4 31 60 88 48 116 1 6 4 5 45 4 7 43 69 18 44 62 13 4155 11122 0 5 4 51 32 146 1 5 173 7 2 4 5 71 0 8 95 01 38 20 133 21 3198 45158 50 5 4 66 10 189 8 5 241 3 3 4 5 95 8 2 161 11 67 92 166 90 2212 94163 94 5 4 69 80 196 3 7 250 3 8 4 5 99 2 8 230 91 97 40 266 18 1201 41158 35 5 4 66 62 189 6 8 249 9 3 4 5 97 6 9 297 53 128 89 363 87 图 5 3 地震荷载作用下弯矩 剪力 轴力图 第6章 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 6 1 恒荷载作用下的内力计算 6 1 1 线刚度计算 详细计算在第四章已给出 恒荷载 竖向 作用下的内力计算采用分层法 在分层计 算法中 假定上下柱的远端为固定端 而实际上是弹性支承 为了反映这个特点 使 误差减小 除底层外 其他层各柱的线刚度均乘以折减系数0 9 另外传递系数也由 1 2修正为1 3 6 1 2 恒荷载转化 在求固端弯矩时 可以将计算简图中梁上梯形和三角形分布荷载化为等效均布荷载 荷载等效转换 0 33 1 1 8 5 4 12 3 1 2 1 21 ggg 顶层边跨 21 52kN m 前面已经转化过 下同 6 19 352 17g D B 顶层边跨 19 77kN m 6 17 62 17g BA 中间层边跨 m kN97 218 917 12 g DB 中间层边跨 m kN91 208 911 11 g BA 荷载等效后的计算简图如下 6 1 3 分层法计算恒荷载作用下梁端弯矩 1 固端弯矩计算 利用结构对称性 取二分之一结构计算 顶层边跨 mkN29 2 54 552 21 12 1 M 2 6DB 顶层边跨mkN36 335 477 19 12 1 M 2 6BA 中间层边跨 mkN40 534 597 21 12 1 M 2 DB 中间层边跨 mkN30 355 491 20 12 1 M 2 BA 2 分层计算弯矩 以框架梁及上下相邻柱划分计算单元 标出节点处的弯矩分配系数和梁的固端弯矩 即可进行分配 计算从顶层开始 1 顶层 分配系数计算如下 32 0 414 2 41 41 DB 68 032 0 11 12D1 32 0 441 2418 1 41 41 BD 27 0 441 2418 1 41 418 1 BA 5 027 0 23 01 B2 63 0 441 2418 1 418 1 AB 64 0 36 0 1 A3 内力计算过程如下 kN m M图 单位 kN m 2 中间层 分配系数计算如下 40 0 412414 2 414 2 4741 2 024 01 45 33 0 418 1 412414 2 414 2 5852 16 0 418 1 412414 2 41 54 18 0 16 0 233 0 1 45 39 0 418 1 2414 2 414 2 6963 22 0239 0 1 65 内力计算过程如下 单位 kN m M图 KN M 3 底层 分配系数计算如下 同理可得 4 0 41422 2 414 2 414 2 41 33 0 52 34 0 58 16 0 54 18 0 56 39 0 63 40 0 69 33 0 52 21 0 65 内力计算过程如下 单位 kN m M图如下 单位 kN m 对节点不平衡弯矩进行再次分配 以恒荷载作用下五 六层左上节点为例 第六层 图22 弯矩二次分配图 1 35 147 3234 47 12 14 2 14 35 147 327 3234 47 12 14 MkN m MkN m 梁 柱 第五层 1 44 11 71 7 32 50 06 2 14 1 2 14 29 327 3224 33 2 14 1 2 14 33 71 11 7125 73 2 14 1 MkN m MkN m MkN m 梁 下柱 上柱 其余各节点弯矩分配见图中数据 本设计中梁弯矩考虑塑性内力重分布 取调幅系数如下 边跨端部0 80 跨中弯矩值 乘以1 2 跨中弯矩计算如下 第六层 2 129 9844 87 21 52 5 453 41m 82 DB MkN 2 136 16 16 44 21 52 4 528 49m 82 BA MKN 第五层 2 140 0545 44 21 52 5 442 88m 82 DB MkN 2 135 5424 07 21 52 4 528 49m 82 BA MKN 第四层 2 138 9345 22 21 52 5 443 64m 82 DB MkN 2 135 2723 48 21 52 4 524 8m 82 BA MKN 第三层 2 129 9844 87 21 52 5 453 41m 82 DB MkN 2 136 16 16 44 21 52 4 528 49m 82 BA MKN 第二层 2 138 945 27 21 52 5 443 6m 82 DB MkN 2 135 3423 48 21 52 4 524 76m 82 BA MKN 第一层 6 2 138 1044 57 21 52 5 444 53m 82 DB MkN 2 134 2222 26 21 52 4 526 16m 82 BA MKN 再次分配并调幅后的弯矩图如下 括号中为再次分配后的弯矩 下方小方框中为调幅后的弯矩 大方框中为跨中弯矩 6 1 4 恒载作用下的剪力计算 梁端剪力 qm VVV 2 qq mm ql VV MM VV l 左右 梁上均布荷载引起的剪力 梁端弯矩引起的剪力 柱轴力 NVP 顶 NNG 顶底柱 V P 梁端剪力 柱顶竖向集中荷载 6 59 2 8 18 45kNG柱G柱G粉刷 具体计算结果见下表 恒载作用下DB梁端剪力计算 表6 1 层号 q kN m l m 2ql kN M l kN 2 D M ql V l kN 2 B M ql V l kN 621 525 458 10 2 7655 34 60 86 521 975 459 32 1 2558 07 60 57 421 975 459 32 1 4657 86 60 78 321 975 459 32 1 4657 86 60 78 221 975 459 32 1 4857 84 60 80 121 975 459 32 1 557 82 60 82 恒载作用下BA梁端剪力计算 表6 2 层 号 q kN m l m 2ql kN M l kN 2 B M ql V l kN 2 A M ql V l kN 619 774 544 485 4749 95 39 01 520 914 547 053 2050 25 43 85 420 914 547 052 6249 67 44 43 320 914 547 052 6249 67 44 43 220 914 547 052 6449 69 44 41 120 914 547 052 6649 71 44 39 恒载作用下的剪力和轴力 表6 3 总剪力柱轴力 DB跨BA跨D柱B柱A柱 层 次 d V b V b V a VN顶N底N顶N底N顶N底 6 55 34 60 86 49 95 39 01 99 87108 32167 93 186 38 79 54 97 39 5 58 07 59 32 50 25 43 85 237255 45391 53 409 98 163 44 181 89 4 57 86 56 4 49 67 44 43 373 9 2 392 37577 55 596 00 327 46 345 91 3 57 86 56 4 49 67 44 43 511 8 4 530 29763 57 782 02 450 96 469 41 2 57 84 56 36 49 69 44 41 648 7 4 667 19969 13 987 58 574 42 592 87 1 57 82 56 32 49 71 44 39 785 6 4 804 09115 5 23 117 6 68 697 87 716 32 6 2 活荷载作用下的内力计算 6 2 1 活荷载转化 同恒荷载作用下的内力计算 可以将计算简图中梁上梯形分布荷载化为等效均布荷载 荷载等效转换 0 33 1 1 9 5 4 2 3 1 2 1 21 gg 顶层边跨 6 36kN m 前面已经转化过 下同 6 g D B 顶层边跨 5 8kN m 6 g BA 中间层边跨 m kN36 6 g DB 中间层边跨 m kN8 5 g BA 6 2 2 分层法计算活荷载作用下梁端弯矩 1 固端弯矩计算 利用结构对称性 取二分之一结构计算 顶层边跨 mkN29 2 54 552 21 12 1 M 2 6DB 顶层边跨mkN36 335 477 19 12 1 M 2 6BA 中间层边跨 mkN40 534 597 21 12 1 M 2 DB 中间层边跨 mkN30 355 491 20 12 1 M 2 BA 2 分层计算弯矩 以框架梁及上下相邻柱划分计算单元 标出节点处的弯矩分配系数和梁的固端弯矩 即可进行分配 计算从顶层开始 1 顶层 内力计算过程如下 单位 kN m M图如下 2 中间层内力计算过程如下 单位 KN M M图如下 单位KN M 3 底层 内力计算过程如下 单位 kN m M图如下 单位 KN M 活荷载作用下的弯矩再分配 调幅和跨中弯矩计算同恒荷载 弯矩图如下