江苏省中医院门急诊楼建设结构设计.docx

江苏省中医院门急诊楼建设结构设计绪论1.1 工程概况江苏省中医院门急诊楼位于南京市区内，为地上6层钢结构，无地下室。建筑0.000标高相当于黄海高程为14.200m，室内外高差为0.45m，一层二层高3.9m，三六层层高均为3.5m，建筑总为21.8m，如图2。结构形式拟采用钢框架结构，压型钢板组合楼（屋）盖，柱下作独立预制桩基础，设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级，耐火等级为二级。此建筑抗震设防烈度为7度，设计地震分组第1组，基本地震加速度值为0.10g，多遇地震；建筑抗震设防烈度为丙类；建筑物等耐火等级为二级。1.2设计资料1.2.1自然条件1、工程地质工程地质条件见表1，场地条件属稳定性场地，无液化；2、 南京地区基本风压=0.4kN/m，地面粗糙度属B类，组合值系数0.6；3、 基本雪压=0.65 kN/m；4、 建筑场地土类别为类地区，地面粗糙程度为B类；5、 不上人屋面可变荷载标准值0.5 ,医院门诊部楼面可变荷载标准值2.0，走廊、楼梯可变荷载标准值2.5，组合值系数0.76、 建设场地地势平坦地基基础的设计等级为丙级。地基基础设计等级为为乙级；表1 建筑场地工程地质情况岩土层名称土层深度（m）稠密度/风化程度地基承载力特征值（KPa）混凝土预制桩人工挖孔灌注桩qsa（KPa）qpa1（KPa）qsa（KPa）qpa2（KPa）杂填土01.5松散无15细砂1.53.2稍密15030粉质粘土3.26.0可塑22045砂质粘土6.09.0硬塑27065花钢岩9.012.5全风化553500砂岩12.5强风化7045001.2.2工程做法1、屋面做法高聚物改性沥青卷材防水4厚高聚物改性沥青卷材防水层（带砂、小片石，作为保护层）20厚1：2水泥砂浆层找平层100140厚（1%找坡）膨胀珍珠岩50厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层钢筋混凝土基层2、楼面做法（1）房间、走道楼面水磨石楼面20厚石材面层30厚素水泥浆结合层一道压型钢板楼板（2）卫生间楼面铺地砖8厚地砖楼面，干水泥擦缝撒素水泥面（洒适量清水）20厚1:4干硬性水泥砂浆结合层60厚C20细石混凝土向地漏找平，最薄处30厚聚氨酯三遍涂膜防水层厚1.51.8或用其他防水涂料防水层，防水层周边卷起高15020厚1:3水泥砂浆找平层，四周抹小八字角压型钢板混凝土楼板（3）外墙面做法涂料刷外墙涂料20厚1:3水泥砂浆底150mmALC板（蒸压轻质加气混凝土板），双面粉刷（4）内墙面做法纸筋（麻刀）灰墙面刷内墙涂料2厚纸筋（麻刀）灰抹面9厚1:3石灰膏砂浆5厚1:3:9水泥石膏砂浆打底划出纹理100mmALC板（蒸压轻质加气混凝土板）（5）顶棚做法V型轻钢龙骨吊顶0.6厚铝合金条板面层中龙骨U50190.5中距为1000大龙骨60301.5（吊顶附吊挂）中距为10008螺栓吊杆，双向吊点（中距1000一个）钢筋混凝土板内预留6铁环，双向中距1000现浇钢筋混凝土板(板底用水加10%火碱清洗油腻)（6）散水做法：混凝土散水50厚C15混凝土撒1:1水泥砂子，压实赶光150厚3:7灰土垫层素土夯实向外坡4%第二章 结构布置主梁横向布置，次梁纵向布置，主梁和柱采用刚接，主梁和柱形成横向框架；不布置柱间支撑，柱和次梁也采用刚接，各榀横向框架由纵向次梁链接，房屋的整体性能较好，框架梁采用H型钢，框架柱采用方钢柱，框架柱截面形心与纵横向轴线重合。由于主梁与外纵墙垂直，窗户高度可取大些，对医院的采光有利。楼盖采用压型钢板组合楼盖，钢楼盖采用双向式布置，通过调整次梁间距控制铺板的经济跨度，在两主梁中间沿纵向布置两道次梁，压型钢板沿横向布置，最大跨度为2.4m。 图1 平面结构布置图图2 轴框架剖面图第三章 组合楼盖设计组合楼盖设计包括组合板设计和组合梁设计。组合板截面设计包括：使用阶段的正截面受弯承载力，斜截面承载力和压型钢板与混凝土界面的纵向受剪承载力计算，变形、裂缝宽度演算，；还要考虑施工阶段的承载力和变形验算。其中施工阶段混凝土尚未硬化，钢板与混凝土之间还没有形成组合作用，只需要对压型钢板本身进行承载力和变形验算。3.1 组合板初选截面3.1.1压型钢板用于组合楼板的压型钢板厚度不应小于0.75mm，一般宜大于1mm，但不得超过1.6mm，否则栓钉穿透焊有困难；波槽平均宽度（对闭口式为上口槽宽）不应小于50mm；当在槽内设置栓钉时，压型钢板的总高度不应大于80mm。根据以上要求，选用YX-70-200-600的压型钢板，板厚1.2，截面尺寸如图3。重量16.2kg/m，有效截面惯性矩，有效截面抵抗矩，强度。图3压型钢板截面3.1.2混凝土厚度压型钢板顶面上混凝土厚度不应小于50mm，组合板的总厚度不应小于90mm。当压型钢板用作混凝土板底部受力钢筋时，还需进行防火保护，对于无防火保护层的开口型压型钢板，顶面上混凝土厚度不应小于80mm.此外，对简支组合板的跨高比不宜大于25，连续组合板的跨高比不宜大于35。根据以上要求，压型钢板顶面上混凝土厚度取为80mm，此时压型钢板底不需设置防火保护层。3.2 压型钢板施工阶段的验算3.2.1计算简图施工阶段压型钢板作为浇注混凝土的底模，一般不再设支撑，由压型钢板承担组合楼板自重和施工荷载，需进行强度与变形验算。这时可按强边（顺肋）方向的单向板计算正、负弯矩和挠度，对弱边（垂直肋）方向可以不进行计算。计算单元可取一个波宽200mm。 施工阶段压型钢板的计算简图视实际支撑跨数及跨度尺寸确定。但考虑到下料的不利情况，对-轴（-轴、-轴）之间的压型钢板按三跨连续板设计，跨度分别是2.3m和2.4m；对-轴之间的压型钢板按单跨简支板计算，跨度2m。计算简图如图4所示。 a）-轴 b）-轴图4压型钢板计算简图3.2.2荷载计算1、永久荷载混凝土自重 （0.05+0.07）0.07/2+0.20.08 25 kN/m=0.505 kN/m压型钢板自重 16.29.80.2/0.0006 kN/m =0.053kN/m小计 2、可变荷载施工荷载 3、荷载组合标准组合值： 基本组合值：3.2.3内力计算相邻两跨长跨与短跨之比小于1.10的不等跨连续梁在匀布荷载作用下，各跨跨中及支座截面的弯矩设计值和剪力设计值仍可按上述等跨连续梁规定确定，但在计算跨中弯矩和支座剪力时，应取本跨的设计值；计算支座弯矩时，应取相邻两跨中较大的跨度值。-轴间：查建筑结构设计基本教程附表B.1.1,三跨连续梁均布荷载下的最大弯矩（负弯矩）系数为0.1，则kNm-轴间：kNm3.2.4抗弯强度验算 按弹性设计Nmm=1.25kNm=1.07 kNm满足要求。3.2.5挠度验算压型钢板施工阶段的挠度限值为l/200和20mm。-轴跨间按三跨连续构建计算，查建筑结构设计基本教程附表B.1.1,均布荷载下的挠度系数为0.006771，挠度：满足要求。-轴跨间按两跨连续构建计算，查建筑结构设计基本教程附表B.1.1,均布荷载下的挠度系数为0.005208，挠度：满足要求。3.3 组合板使用阶段计算 组合板在使用阶段的截面计算内容包括正截面抗弯、纵向抗剪、抗冲切、斜截面抗剪等承载能力极限状态的验算，以及挠度和负弯矩区段的裂缝宽度等正常使用极限状态的验算。3.3.1计算简图组合板浇筑混凝土并配置板面负钢筋后，在使用阶段形成多跨连续板。由于支座截面受拉混凝土开裂后，刚度有很大的降低，沿跨度方向是明显变刚度的。变刚度结构的内力分析相当复杂。为了简化，当压型钢板上浇筑的混凝土厚度为50-100mm时，不考虑弱边方向的作用；不论其实际支撑情况如何，强边方向的正弯矩均按简支构件考虑；强边方向的负弯矩按嵌固端考虑。计算简图5所示。两轴之间的计算简图分别为a）-轴b）-轴一跨中用于计算支座弯矩和挠度的简图分别为 （a）用于计算支座弯矩，跨度分别为2.3m、2.4m和2.3m （b）跨度分别是2m、2m图5 组合板计算简图3.3.2荷载计算取一个波宽计算荷载。1、面分布永久荷载1）屋面 二毡三油防水层 0.350.2kN/m=0.07kN/m20厚1：2水泥砂浆找平 0.02200.2kN/m=0.08kN/m100-140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩 (0.10+0.27)/270.2kN/m=0.259kN/m混凝土自重 (0.05+0.07)0.07/2+0.20.0825kN/m = 0.505kN/m压型钢板自重 0.053 kN/mV型轻钢龙骨吊顶 0.250.2kN/m=0.05kN/m悬挂设备管道 0.250.2kN/m=0.05kN/m合计 2）2-6层楼面10mm面层，20mm水泥砂浆打底的水磨石面层 0.650.2 kN/m=0.13kN/m混凝土、压型钢板、吊顶及管道自重0.505kN/m+0.053 kN/m+0.05 kN/m+0.05 kN/m=0.658 kN/m合计 2、隔墙自重（100厚ALC板双面粉刷） 集中荷载下的组合板的有效宽度：计算跨中弯矩时， 计算支座弯矩时，计算剪力时，其中。 上式中，为组合楼板的跨度；为荷载到组合楼板较近支座的距离，此处=0；为荷载在组合楼板中的分布宽度；为荷载宽度，此处为隔墙宽度=100mm；为压型钢板顶面以上的混凝土计算厚度，取=80mm，为地面饰层厚度，取=25mm。 因。近似认为内隔墙的自重均匀分布在有效工作宽度上，则在一个波宽上的隔墙荷载标准值为。3、可变荷载雪载与屋面均布可变荷载不同时考虑，取其中较大者雪荷载作为屋面均布可变荷载。不上人屋面可变荷载 0.650.2 kN/m=0.13 kN/m办公楼屋面可变荷载 2.00.2 kN/m=0.4 kN/m走廊、楼梯可变荷载 2.50.2 kN/m=0.5 kN/m4、荷载组合荷载的标准组合值：荷载的准永久组合值：由永久荷载效应控制的基本组合值：由可变荷载效应控制的基本组合值：具体数值见下表。 表2 组合板荷载组合值 （kN/m）轴线位置楼层永久荷载可变荷载标准组合值基本组合值准永久组合值 25层无隔墙0.7880.41.191.510.99有隔墙3.4880.23.694.93.59屋面0.9760.131.111.45 1.0425层无隔墙0.7880.51.2881.651.04有隔墙3.4880.353.8384.673.663屋面0.9760.131.171.54 1.07 永久荷载效应控制的组合 扣除隔墙所占位置后的等效可变荷载3.3.3内力计算1、跨中正弯矩基本组合值第1、2、3跨（-轴之间）有隔墙处：kNm第1、2、3跨（-轴之间）无隔墙处：kNm第4跨（-轴之间）有隔墙处： kNm第4跨（-轴之间）无隔墙处： kNm2、支座负弯矩基本组合值第1跨有隔墙处： kNm第1跨无隔墙处： kNm第2跨有隔墙处： kNm第2跨无隔墙处： kNm第4跨有隔墙处： kNm第4跨无隔墙处： kNm3、剪力基本组合值第1、2、3跨有隔墙处： 第4跨有隔墙处： 4、支座负弯矩标准组合值第1、2、3跨有隔墙处： kNm第4跨有隔墙处： kNm有隔墙处荷载产生的内力值明显大于无隔墙处的内力。3.3.4强度计算1、跨中截面受弯承载力可求得一个波宽压型钢板的截面面积，形心距顶面距离，对自身形心轴的惯性矩。因为所有跨的压型钢板和混凝土厚度相同，抵抗正弯矩的能力相同，只需选择验算最大跨中弯矩。不考虑压型钢板和混凝土的粘结作用，钢板仅作为隔火材料使用，在计算时不考虑压型钢板的作用，在顺肋方向上仅配构造筋14200，以一个波宽为计算对象，C30混凝土=14.3，HPB335钢筋=300.T形截面尺寸见图6 受压高度 80mm ，即属于第一类T形截面。 图6 T形截面正截面抗弯承载力2、支座截面受弯承载力对于支座的负弯矩区，选择验算有隔墙处最不利情况。同样不考虑压型钢板的作用，按倒T形梁进行计算。对于压型钢板肋内的混凝土按其平均肋宽=60mm考虑，截面的有效高度可取为=708020=130mm，截面尺寸如图6按塑性方法考虑，受拉钢筋及受压都达到屈服。且满足最小配筋率的要求。按工程经验，在一般配筋情况下，在隔墙下的组合楼板处配置214。3、斜截面受剪承载力组合板的斜截面受剪承载力满足要求。3.3.5挠度计算组合板的挠度计算包括荷载效应标准组合下的挠度和荷载效应准永久组合下的挠度。前者采用短期刚度，后者采用长期刚度。取一个波宽范围作为计算单元，对于肋板内的混凝土近似按平均肋宽=60mm的矩形考虑，T形截面图如图7所示 kNm kNm计算有关系数计算N N挠度：mm （满足要求）长期挠度：mm （满足要求）3.3.6自振频率周期为了保证组合板的舒适度，要求自振频率大于15Hz。自振频率由下式估算：式中为永久荷载下的挠度，以cm计。验算办公区域（即无隔墙处）。永久荷载，办公区刚度计算方法同上的挠度,挠度:自振频率: 满足要求。3.3.7裂缝宽度验算验算组合楼板负弯矩部位（即支座处）的裂缝宽度时，忽略压型钢板的作用，按混凝土构件计算。取一个波宽200作为计算单元，则需要验算跨中和支座处的裂缝。计算过程见下表具体的数据公式可参考五中的挠度计算。表3 组合板的裂缝宽度验算位置Mk/(kNm)配筋As/mm2sk/MpaAte/mm2tedeq/mmmax/mm无隔墙处0.861210022633.64157000.0140.2120.03有隔墙处2.66214308104.6157000.0190.2140.10组合楼板配筋图见图纸所绘3.4 纵向组合梁初选截面根据刚度要求，组合梁的高跨比一般为1/151/16，并且组合梁的截面高度不宜超过钢梁截面高度的2.5倍。现纵向梁的跨度=9000mm，组合楼板的厚度=150mm。根据以上要求,初步选取次梁截面均为HN350175711，材质Q345，自重50.0kg/m。与柱连接的框架柱KL-1选用的截面HM3903001016，A=136.7cm2，=38.9mm4 ，=20 mm3，,自重g=107kg/m。 3.5 纵向组合梁施工阶段验算施工阶段，混凝土尚未参与工作，所有荷载均由钢梁承受，包括混凝土重量、压型钢板重量、钢梁自重及施工可变荷载。因梁没有洞口消弱，抗剪强度可以不验算；由于是扎制型钢，局部稳定也不需要验算。仅需进行抗弯强度、整体稳定及挠度验算。3.5.1 计算简图、轴纵向梁（KL1）负荷宽度为（2.3/2+0.2）m=1.35m（组合楼盖伸出梁轴线200mm）；轴纵向梁（KL2）负荷宽度为2.3m; 、部分纵向梁的负荷宽度为（2.3+2）/2=2.15m; 之间的次梁(CL-2)的负荷范围为2m、和之间的次梁(CL-1)的负荷范围（2.4+2.3）/2=2.35m；CL-1的荷载宽度大于CL-2，而截面设计又相同，所以选择CL-1最不利荷载进行验算。因主体结构施工时所有隔墙均未施工，所以施工阶段次梁的荷载最大。3.5.2荷载计算组合板自重 0.55852.35kN/m=6.56 kN/m钢梁自重 50.09.81000 kN/m=0.49kN/m永久荷载标准值 施工荷载标准值 荷载标准组合值 荷载基本组合值 3.5.3内力计算最大弯矩基本组合值 kNm3.5.4抗弯强度验算3.5.5整体稳定性验算,需验算整体稳定。CL-1:。跨中无侧向支承，均布荷载作用在上翼缘，则。；双轴对称截面。由钢结构设计规范（GB500172003）附表B.1，梁的整体稳定系数： =0.36916，需继续验算整体稳定。跨中无侧向支承，均布荷载作用在上翼缘，则。；双轴对称截面。由钢结构设计规范（GB500172003）附表B.1，梁的整体稳定系数： =0.500.6 (不需要修正)满足要求。KL-1:。跨中无侧向支承，均布荷载作用在上翼缘，则。；双轴对称截面。由钢结构设计规范（GB500172003）附表B.1，梁的整体稳定系数： =0.550.6 (不需要修正)满足要求。3.5.6挠度验算 （满足要求）。图7 部分抗剪连接组合梁正弯矩作用下的截面应力图2、KL-1混凝土翼板受压区高度：钢梁受压面积：组合梁塑性中和轴位置，故塑性中和轴位于上翼缘内，仅上翼缘受压，上翼缘板件的宽厚比满足塑性设计要求。 kNm kNm（满足要求）。3.6.6受剪承载力计算进行组合梁的受剪承载力计算时，不考虑混凝土翼板的作用，全部剪力由梁腹板承担。满足要求。3.6.7变形验算组合梁的挠度分别按荷载的标准组合和荷载的准永久组合进行验算，分别取用不同的换算截面；对于压型钢板组合梁，混凝土翼板取不包含肋部的薄弱截面，且不考虑压型钢板的作用；抗弯刚度取用考虑滑移效应后的折减刚度。1、计算换算截面刚惯性矩混凝土翼板和钢梁的截面特征见表5，换算截面的惯性矩见表6。表5 混凝土翼板和钢梁的截面特征组合梁名称混凝土翼板钢梁截面积 Acf=hc1be/mm2惯性矩 Icf=behc13/12/mm4形心到组合梁顶的距离yc=hc1/2/mm截面积A/mm2惯性矩I/mm4形心到组合梁 顶的距离yc=hc+hs/2/mmCL-1及KL-2801975 =1580001975803/12 =84.2710680/2=4063661.37108150+350/2=325KL-1801131.3=905041131.3803/12 =48.27106表6 换算截面的惯性矩计算短期刚度计算长期刚度y=(Acfyc/E+Ays）/(Acf/E+A)/mmIeq=Ief+Acf(y-yc)2/E+I+A(y-ys)2/mm4y=Acfyc/(2E)+Ays/Acf/(2 E)+AIeq=Ief+Acf(y-yc)2/(2E)+I+A(y-ys)2/mm4CL-1及KL-2101.8554.25106141.6475.96106KL-1132.9492.64106180.1403.461062、计算刚度抗剪连接件列数；连接件刚度系数k=37100N/mm;连接件的纵向平均距p=200mm；组合梁截面高度h=500mm；钢梁截面形心到混凝土翼板截面形心。刚度的就是过程列于表7。表7 组合梁刚度计算过程计算项目CL-1及KL-2KL-1短期刚度长期刚度短期刚度长期刚度混凝土翼板面积Acf/mm215800090504钢梁面积A/mm26366短期A0=AcfA/(EA+Acf);长期A0=AcfA/（2EA+Acf)/mm24986409842923237混凝土翼板惯性矩Ief/mm484.2710648.27106钢梁惯性矩I/mm41.37108短期I0=I+Icf/E ,长期I0=I+Icf/(2E)/mm21.491081.371081.441081.37108A1=(I0+A0dc2)/A0111.1103114.7103114.8103123.5103j=0.81(nskA1/(EI0p)0.5 =0.243(A1/I0)0.5/mm-16.6410-47.0310-46.8610-47.3010-4=36EdepA0/(nskhl02) =2.8210-4A01.411.161.210.91刚度折减系数 0.4-3/（jl0）20.450.380.390.30换算截面惯性矩Ieq/mm4554.25106475.96106492.64106403.46106刚度B=EIeq/(1+)/(Nmm2)78.74101271.05101273.01101263.9310123、挠度计算由于施工阶段未在刚梁下设置临时支撑，故挠度由两部分组成：第一部分为钢梁在组合板及钢梁自重（对于施工阶段验算时的永久荷载部分）下的挠度，第二部分为组合梁在后加荷载作用下的挠度。允许挠度，计算过程列于表8。表8 挠度计算过程计算项目纵向次梁C、D轴纵向梁A、E轴纵向梁KL-1施工阶段荷载标准值gk/(N/mm)7.057.058.861.35/2.3=5.2钢梁刚度EI/(Nmm2)2.821013 施工阶段挠度10.013gkl04/EI/mm21.3221.3215.73分布荷载标准组合值增量pk=pk-gk/(N/mm)14.5-6.7.05=7.4519.04-7.05=11.9914.6-5.2 =9.4集中荷载FK/N10.141034.961035.83103短期刚度Bs/(Nmm2)78.74101273.011012使用阶段新增短期挠度s2 =0.013pkl04/Bs+0.0208Fkl03/Bs/mm10.0213.9412.19短期总挠度s1+s2/mm31.343635.33627.9236分布荷载准永久组合值增量pq=pq-gk/(N/mm)12.15-7.05=5.116.74-7.05 =9.6913.25-5.2=8.05使用阶段新增长期挠度l2 =0.013pql04/Bl+0.0208Fkl03/Bl/mm8.2912.6912.13长期总挠度l=1+l2/mm29.613634.013627.8536第四章 横向钢架设计选择有代表性的轴钢架进行设计。4.1 初选钢框架、柱截面尺寸4.1.1KL3边跨梁承受的竖向荷载主要有纵向次梁传来的荷载和外墙自重。次梁传来的集中荷载基本组合值为F=288.62kN=177.24kN（由前部分纵向次梁剪力）由隔墙自重引起的分布荷载基本组合值为（墙高按最不利情况3.9m考虑）g=1.2（50.1+200.022）（3.9-0.03-0.15）=5.8kN/m。因梁、柱刚接最大负弯矩近似按下式估计：kNm考虑到刚架梁尚要承受水平荷载，将弯矩值放大1.2倍：选用的截面HM3903001016，A=136.7cm2， =38.9mm4 ， =20 mm3，自重g=107kg/m。 4.1.2KL4BC轴之间中跨梁跨度不大，竖向荷载相比边跨较小。但考虑到施工方便，材料选购等问题，且数量较少，故选用和边跨相同的截面HM350175。4.1.3KZ柱轴力按负荷面积估算。取负荷范围较大的D轴柱，柱的负荷面积：A=99=81m2顶层屋面产生的轴力：N=（1.20.9765+1.40.5）81=531.04kN二层五层楼面产生的轴力：N=1.20.788581+1.4812=609.77kN二层五层内隔墙产生的轴力（按最不利情况考虑）：N1=1.21.3（3.5-0.15-0.03）（14+7.6）/2=55.94kNN2=1.21.3（3.9-0.15-0.03）（7+7.6）/2=42.36kN底层柱轴力N=531.04+609.775+55.944+42.36=3846.01kN将轴力乘以1.21.3后按轴心受压构件估算截面尺寸。取=0.7 荷载较大的中柱采用选取由4个20380的钢板焊接而成的箱形截面，“口4004002020”，A=30400mm2,，自重g=2.33kN/m；截面高度=400mm，翼缘厚度=20mm，腹板厚度=20mm。通过同样方法，折减荷载验算，角柱可以确定选取“口3503501616”的箱型截面。4.2刚架结构分析4.2.1计算简图横向刚架的计算单元为9.0m宽；刚架梁的计算长度取左右相邻柱截面形心之间的距离，即轴线距离；刚架柱的计算高度应取上下横梁中心线之间的距离，但实际应用中为方便，常将底层柱的计算高度偏安全地取为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度；对其余各层住为上、下两层楼盖顶面之间的高度。基础顶面距室外地面0.6m，室内外高差0.45m，第二层和第三层高度为 3.9m，其余层高度为3.5m，则底层柱的计算高度为：基础顶面距室外地面距离（0.6m）+室内外高差（0.45m）+层高（3.9m）=4.95m，其余层计算高度取为层高。横向刚架的计算简图如图8所示图6 横向刚架计算简图图8 横向刚架的计算简图结构分析时需用到构件的相对线刚度。钢结构弹性分析时，考虑采用现浇混凝土时，现浇组合混凝土楼板与钢梁共同工作，框架梁的截面抗弯刚度应该考虑压型钢板的作用，为了简便起见，则认为受影响后等截面梁的抗弯刚度沿轴线假定不变。边跨梁取其惯性矩可取1.2，中跨梁取其惯性矩可取1.5（为钢梁本身的惯性矩），此时在设计中应保证楼板与钢梁间有可靠的连接。梁柱的线刚度列于表，图8中标出了相对线刚度。表9 框架梁、柱的线刚度构件名称截面惯性矩I0/mm4等效惯性矩I/mm4构件长度l/mm线刚度i=EI/l/(Nmm)相对线刚度刚架梁边跨3.891081.2I0=4.6710870006.67104E0.80中跨21.371081.5I0=2.0610840005.14104E0.62中跨13.891081.5I0=5.8310870008.34104E1.0刚架柱底层7.341087.341084.9516.87104E2.02其余层7.341087.34108350020.97104E2.51三层7.341087.34108390018.82104E2.264.2.2竖向永久荷载计算由于楼盖及屋盖均按顺肋方向的单向板设计，所以计算单元内的全部屋面、楼面荷载通过纵向次梁及纵向联系梁传递到横向刚架上的，其中由纵向次梁传递到边刚架上的是集中荷载；而纵向联系梁上的荷载则直接传递给刚架柱，形成节点荷载；中刚架梁上没有楼面传来的和荷载，只有梁本身自重荷载。对于刚架梁和刚架柱需要防火涂层，近似将其自重放大1.1倍考虑。1、屋面分布荷载KL3 、KL-4自重： 2、屋面集中荷载 屋盖自重 0.9767/395kN=102.48kNCL自重 509.89kN=4.41kNCL 传给 KL3 跨中的集中荷载 3、屋面、轴柱节点荷载:屋盖自重 0.9765(0.2+2.3/2) 9kN=59.29kNKL1 自重 4.41kNKL3传给、轴柱的集中荷载 =63.7kN 4、屋面、列柱节点荷载 屋盖自重 0.9765(2.3/2+2.4/2) 9kN=94.43kNKL2 自重 4.41kN KL4传给、列柱的集中荷载 =43.87kN 5、二六层楼面分布荷载KL3（自重）： 6、二六层楼面集中荷载 楼盖自重 CL 自重 CL传给KL3跨中的集中荷载 7、二六层楼面、轴柱节点荷载 楼盖自重 0.7885(2.3/2+0.2)9kN=47.87kNKL1 自重 刚架柱自重 三六层 二层 外墙自重：二层 （50.15+200.022）3.99=54.41kN 三层六层 （50.15+200.022）3.59kN=48.83kN三六层KL1传给A、E列柱的集中荷载 二层KL-1传给、列柱节的集中荷载8、二六层楼面、列柱节点荷载楼盖自重 0.7889（1+2.3/2）5kN=76.24kNKL1自重 刚架柱自重 三六层 二层 二层KL-1传给、列柱的集中荷载 三六层KL-1传给B、C列柱的集中荷载 BC之间的CL集中荷载 4.41+0.788529=75.33kN9、底层柱脚处节点荷载 刚架柱自重 图9是横向钢架的永久荷载分布(图中单位为N和N/m)。图9 横向钢架永久荷载分布4.2.3竖向可变荷载计算雪荷载与屋面可变荷载不同时考虑，取其中较大者屋面1、屋面 CL传给KL3跨中的集中荷载： KL1传给A、E列柱的节点荷载： KL2传给B、C列柱的节点荷载BC之间的CL： 0.6529=11.7kN 2、楼面CL传给KL3跨中的集中荷载： KL2传给A、E列柱的节点荷载： KL4传给B、C列柱的节点荷载： BC之间的CL集中荷载 Q=292=36kN横向钢架的竖向可变荷载分布如图10所示。图10 横向钢架可变荷载分布4.2.4水平风荷载计算1、风荷载计算钢架结构的水平风荷载可简化为作用在楼层位置的集中荷载。风荷载的标准计算公式：各楼层位置的集中风荷载：层间剪力：因结构高度小于30m,可取；对于矩形平面形状, ，；可查基本教程附录A.6；B是单元宽度，此处为3.6m；h为上下楼层高度的平均值，对于底层楼层高度应从室外地面算起，对于顶层尚应考虑出屋面的儿女墙高度。基本风压，地面粗糙属B类，计算结果列于表10。风荷载分布如图12所示。表10 风荷载计算楼层ZBh