[T0068]某十层钢结构住宅楼设计全套建筑图结构图计算书
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t0068
某十层
钢结构
住宅楼
设计
全套
建筑
结构图
计算
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鑫悦花园钢结构住宅毕业设计
摘 要
随着经济快速增长，具有强度高、质量轻等优点的钢结构住宅在国内外得到广泛的应用。本文阐述了珠海某地区的一栋10层高钢结构住宅-“鑫悦花园”的设计过程，抗震设防烈度为8级。设计内容包括建筑设计、结构体系方案选择与结构设计三部分。结构体系方案主要通过比较不同方案抗震性能确定。结构设计包括手算设计楼板以及一品框架的竖向内力作用、地震作用以及风荷载作用，配合电算进行构件截面设计、节点设计以及施工图的绘制等。此外，还提出了一些关于钢结构住宅发展的问题。
关键词：钢结构住宅；建筑设计；结构体系方案选择；结构设计；抗震性能目 录
1.钢结构住宅简介与工程概况1
1.1 钢结构住宅简介1
1.2 工程概况1
1.3 钢结构住宅设计方法2
2.建筑设计2
2.1 首层建筑平面图3
2.2 二～十层建筑平面图3
2.3 建筑正立面图4
2.4 建筑A-A剖面图5
3.结构体系初选5
3.1 结构体系初步选择5
3.2 结构平面布置图6
4.楼盖与屋盖设计6
4.1 屋面楼面荷载计算7
4.2 施工阶段验算7
4.3 使用阶段验算8
4.4 剪切-粘结验算8
4.5 挠度验算8
4.6 自振频率验算9
5.框架初步设计9
5.1 梁截面初选9
5.2 柱截面初选9
5.3 支撑截面初选10
5.4 构件平面布置图10
6.结构体系确定10
6.1不同种类支撑体系的比较10
6.2 框架体系与框架—支撑体系的结构性能比较12
6.3 构件立面布置图13
7.竖向内力计算13
7.1 结构计算简图与各构件线刚度计算13
7.2 恒荷载作用下的内力计算13
7.3 活荷载作用下的内力计算22
8.抗震内力计算24
8.1 重力荷载计算24
8.2 刚度计算25
8.3 自振周期计算27
8.4 地震作用计算28
8.5 变形验算28
8.6 地震作用下的内力计算29
9.风荷载内力计算32
9.1 风荷载作用计算32
9.2 变形验算33
9.3 风荷载作用下的内力计算33
10.内力组合35
10.1 梁内力组合35
10.2 柱内力组合36
10.3 各控制截面最大内力组合值38
11.手算与电算结果分析比较39
11.1 竖向荷载分析比较39
11.2 水平地震力计算分析比较41
11.3 电算主要计算指标42
12.截面验算44
12.1 框架柱的计算长度44
12.2 框架柱截面验算45
12.3 框架梁截面验算47
12.4 支撑截面验算48
12.5 组合次梁设计48
12.6 钢框架梁柱节点全塑性承载力验算49
12.7 节点域抗剪强度验算49
12.8 抗震构造措施验算49
13.节点设计50
13.1 柱脚节点设计50
13.2 柱与柱的拼接连接设计51
13.3 梁柱节点设计51
13.4 次梁与主梁连接节点设计52
13.5 支撑节点设计53
14.楼梯设计与基础设计54
14.1 楼梯设计54
14.2 基础设计55
15.防锈防火设计55
15.1 防锈处理55
15.2 防火处理55
16.结语57
参考文献：58
1.钢结构住宅简介与工程概况
1.1 钢结构住宅简介
钢结构住宅是以钢结构为骨架，同时配以多种其它材料的墙体和楼板拼装而成的一种住宅体系，是住宅建筑的一个重要分支。钢结构住宅是以工厂化生产的H型钢梁、钢柱(包括H型钢柱、钢管柱、箱形柱、钢骨混凝土柱或圆、方或矩形钢管混凝土柱)为承重骨架，同时配以新型轻质的保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构，并与功能配套的水暖电卫设备和部品优化集成的节能和环保型住宅。
与传统的砖混和混凝土结构住宅相比，钢结构住宅是一种更符合“绿色生态建筑”[1]
- 内容简介：
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I鑫悦花园钢结构住宅毕业设计鑫悦花园钢结构住宅毕业设计摘摘 要要随着经济快速增长，具有强度高、质量轻等优点的钢结构住宅在国内外得到广泛的应用。本文阐述了珠海某地区的一栋 10 层高钢结构住宅-“鑫悦花园”的设计过程，抗震设防烈度为 8 级。设计内容包括建筑设计、结构体系方案选择与结构设计三部分。结构体系方案主要通过比较不同方案抗震性能确定。结构设计包括手算设计楼板以及一品框架的竖向内力作用、地震作用以及风荷载作用，配合电算进行构件截面设计、节点设计以及施工图的绘制等。此外，还提出了一些关于钢结构住宅发展的问题。关键词：关键词：钢结构住宅；建筑设计；结构体系方案选择；结构设计；抗震性能II目目 录录1.1.钢结构住宅简介与工程概况钢结构住宅简介与工程概况 .1 11.1 钢结构住宅简介.11.2 工程概况.11.3 钢结构住宅设计方法.22.2.建筑设计建筑设计 .2 22.1 首层建筑平面图.32.2 二十层建筑平面图.32.3 建筑正立面图.42.4 建筑 A-A 剖面图.53.3.结构体系初选结构体系初选 .5 53.1 结构体系初步选择.53.2 结构平面布置图.64.4.楼盖与屋盖设计楼盖与屋盖设计 .6 64.1 屋面楼面荷载计算.74.2 施工阶段验算.74.3 使用阶段验算.84.4 剪切-粘结验算.84.5 挠度验算.84.6 自振频率验算.95.5.框架初步设计框架初步设计 .9 95.1 梁截面初选.95.2 柱截面初选.95.3 支撑截面初选.105.4 构件平面布置图.106.6.结构体系确定结构体系确定 .10106.1 不同种类支撑体系的比较 .106.2 框架体系与框架支撑体系的结构性能比较.126.3 构件立面布置图.137.7.竖向内力计算竖向内力计算 .13137.1 结构计算简图与各构件线刚度计算.137.2 恒荷载作用下的内力计算.137.3 活荷载作用下的内力计算.228.8.抗震内力计算抗震内力计算 .24248.1 重力荷载计算.248.2 刚度计算.258.3 自振周期计算.278.4 地震作用计算.28III8.5 变形验算.288.6 地震作用下的内力计算.299.9.风荷载内力计算风荷载内力计算 .32329.1 风荷载作用计算.329.2 变形验算.339.3 风荷载作用下的内力计算.3310.10.内力组合内力组合 .353510.1 梁内力组合.3510.2 柱内力组合.3610.3 各控制截面最大内力组合值.3811.11.手算与电算结果分析比较手算与电算结果分析比较 .393911.1 竖向荷载分析比较.3911.2 水平地震力计算分析比较.4111.3 电算主要计算指标.4212.12.截面验算截面验算 .444412.1 框架柱的计算长度.4412.2 框架柱截面验算.4512.3 框架梁截面验算.4712.4 支撑截面验算.4812.5 组合次梁设计.4812.6 钢框架梁柱节点全塑性承载力验算.4912.7 节点域抗剪强度验算.4912.8 抗震构造措施验算.4913.13.节点设计节点设计 .505013.1 柱脚节点设计.5013.2 柱与柱的拼接连接设计.5113.3 梁柱节点设计.5113.4 次梁与主梁连接节点设计.5213.5 支撑节点设计.5314.14.楼梯设计与基础设计楼梯设计与基础设计 .545414.1 楼梯设计.5414.2 基础设计.5515.15.防锈防火设计防锈防火设计 .555515.1 防锈处理.5515.2 防火处理.5516.16.结语结语 .5757参考文献：参考文献： .585811.1.钢结构住宅简介与工程概况钢结构住宅简介与工程概况1.11.1 钢结构住宅简介钢结构住宅简介钢结构住宅是以钢结构为骨架，同时配以多种其它材料的墙体和楼板拼装而成的一种住宅体系，是住宅建筑的一个重要分支。钢结构住宅是以工厂化生产的 H 型钢梁、钢柱(包括 H 型钢柱、钢管柱、箱形柱、钢骨混凝土柱或圆、方或矩形钢管混凝土柱)为承重骨架，同时配以新型轻质的保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构，并与功能配套的水暖电卫设备和部品优化集成的节能和环保型住宅。与传统的砖混和混凝土结构住宅相比，钢结构住宅是一种更符合与传统的砖混和混凝土结构住宅相比，钢结构住宅是一种更符合“绿色生态建筑绿色生态建筑”11：1特征的结构形式。它具有强度高、质量轻，构建界面小、有效空间大，材料均匀，塑性、韧性好，抗震性能优越，制造简单、施工周期短，节能、环保等优点。2因此，钢结构住宅是我国住宅产业化的发展方向，大力发展钢结构住宅符合我国人口日益增长与经济实力不断提升的国情。同时钢结构住宅的发展依然存在耐火能力弱与容易腐蚀等问题。1.21.2 工程概况工程概况工程名称：鑫悦花园建设地点：珠海市区某地；场地概况：场地大小为 30m30m，812 层，建筑总高度不超过 40m，室内外高差为 0.3m，设计使用年限为 50 年；结构形式：多高层钢结构基本风压：w0=0.8kN/m2，地面粗糙程度为 C 类；抗震要求：抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为 8 度，类场地土，设计地震分组为第一组；场地土层情况：表 1-1层次层厚（m）层底标高（m）（标高0.00）土体类型土体参数1.00-1.00杂填土2.50-3.50淤泥质土3.00-6.50粉质粘土含水率，塑限131%，液限P18%L37%5.50-12.00粉土孔隙比0.7e -中密的中砂屋面做法：压型钢板混凝土组合楼板，20 厚水泥混凝土找平，100mm 厚钢筋混凝土楼板，20mm 厚石灰砂浆抹底，八层作法防水层（三毡四油上铺小石子） ；楼面做法：压型钢板混凝土组合楼板，水磨石面层，20 厚水泥混凝土找平，100mm 厚钢筋混凝土楼板，20mm 厚石灰砂 浆抹底；2墙身做法：外墙采用 150mm 厚 ALC 板，内隔墙采用 100mm 厚 ALC 板，自重6.5KN/m3；要加支撑的墙选用混凝土空心小砌块，自重 11.8KN/m3；女儿墙做法：V-125 型压钢板外加 100 厚彩色钢板岩棉夹芯板，自重 0.545 kN/m2；门窗做法：门为木门，自重 0.2 kN/m2，窗为钢窗玻璃窗，自重 0.4 kN/m2。1.31.3 钢结构住宅设计方法钢结构住宅设计方法50 年代中期至 60 年代末,有限元法出现并迅猛发展,由于当时理论尚处于初级阶段，计算机的硬件及软件也无法满足需求，有限元法和有限元程序无法在工程上普及。到 60年代末 70 年代初出现了大型通用有限元程序，它们以功能强、用户使用方便、计算结果可靠和效率高而逐渐形成新的技术商品，成为结构工程强有力的分析工具。有限元法是建立在固体流动变分原理基础之上的，用有限元进行分析时，首先将被分析物体离散成为许多小单元，其次给定边界条件、载荷和材料特性，再者求解线性或非线性方程组，得到位移、应力、应变、内力等结果，最后在计算机上，使用图形技术显示计算结果。由于采用有限元法可以模拟任何形式的结构，且对结构的简化近似可以做到最少，因此有限元计算精度很高，能反映结构的真实受力状态，能够分析复杂结构在复杂受力状态下的效应。3本结构可以利用 PKPM 系列软件对结构进行有限元分析，配合手算及结构设计知识完成主体结构的设计。2.2.建筑设计建筑设计以下根据住宅建筑模数协调标准 （GB/T 501002001）4、 住宅建筑规范（GB503682005）5以及住宅设计规范 （GB 500961999）6进行建筑设计。本结构建筑设计满足建筑使用要求，空间布局协调，同时风格以简洁为主，以适合当地的经济状况，属于休闲经济型住宅。32.12.1 首层建筑平面图首层建筑平面图图 2-1 首层平面图2.22.2 二十层建筑平面图二十层建筑平面图图 2-2 二十层建筑平面图42.32.3 建筑正立面图建筑正立面图图 2-3 建筑正立面图52.42.4 建筑建筑 A-AA-A 剖面图剖面图图 2-4 建筑 A-A 剖面图3.3.结构体系初选结构体系初选3.13.1 结构体系初步选择结构体系初步选择高层钢结构住宅结构体系主要有钢框架体系、框架支撑体系、框架剪力墙体系、框架核心筒体系。根据高层民用钢结构技术规程 （JGJ9998）7规定，各种结构体系的钢结构房屋有一定的适用高度：表 3-1 钢结构房屋的适用高度（m）抗震设防烈度结构体系6、7 度8 度9 度框架1109070框架支撑（剪力墙板）220200140各种筒体3002601806钢框架体系是多层钢结构住宅最常见的结构体系之一，这种体系的抗侧移刚度小。钢框架支撑体系借助支撑来承受水平力和提供侧向刚度。当房屋较高时,它比纯框架经济，比较适用于 715 层的住宅。支撑框架主要可分为中心支撑框架、偏心支撑框架。一般而言,地震区不超过 12 层的楼房,可用中心支撑；超过 12 层的楼房,抗震等级达到 8度、9 度时宜采用偏心支撑等耗能支撑。鉴于本结构高度较小，后两种结构体系不再叙述。本结构适用的结构体系有钢框架体系与框架支撑体系。考虑到本结构建筑高度为29.75m，属于不超过 12 层的高层钢结构，且珠海地区抗震设防烈度为 8 级，初步选取框架支撑体系中的中心支撑框架体系作为本结构的结构体系。3.23.2 结构平面布置图结构平面布置图根据建筑设计进行结构平面布置。本结构各层结构布置相同，以下是结构平面图，立面布置图有待确定（图中描黑处为支撑） 。图 3-1 结构平面布置图4.4.楼盖与屋盖设计楼盖与屋盖设计楼盖与屋盖均采用压型钢板混凝土组合楼板，且两者结构布置相同，故只需取楼盖与屋盖荷载较大的进行设计。8根据钢混凝土组合楼板结构设计与施工规程（YB923892）9第 2.1.6 条规定，选用适用于组合板的国产压型钢板 YX75-230-690（II） ，钢材等级 Q235，板厚 1.0mm，强肋沿建筑横向布置。混凝土厚度 100mm，且l/h=15.8827，可视为单向简支板计算。根据结构布置，可知板的最大跨度为 2.7m，故取 2.7m 的单向板按高层民用钢结构技术规程 （JGJ9998）7规定设计。下面查建筑结构荷载规范 （GB500092001）10进行荷载计算。74.14.1 屋面楼面荷载计算屋面楼面荷载计算.1 楼盖荷载楼盖荷载恒荷载标准值：水磨石面层 0.65 kN/m220 厚水泥混凝土找平 0.0220=0.46kN/m2100mm 厚钢筋混凝土楼板 0.1025=2.50kN/m220mm 厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34kN/m2压型钢板自重 0.133kN/m2小计 4.083kN/m2荷载设计值：2221.2 4.0834.900/,1.4 2.02.8/,4.9002.87.700/gkN m qkN mgqkN m.2 屋盖荷载恒荷载标准值：20 厚水泥混凝土找平 0.0220=0.40kN/m2八层作法防水层 0.4kN/m2100mm 厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.50kN/m220mm 厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34kN/m2压型钢板自重 0.133kN/m2小计 3.773kN/m2荷载设计值：2221.2 3.7734.53/,1.4 0.50.7/,4.530.75.23/gkN m qkN mgqkN m楼盖比屋盖的荷载大，取楼盖作验算。4.24.2 施工阶段验算施工阶段验算查压型钢板规格表，压型钢板强度 f=205N/mm2，面积 Ap1656mm2，压型钢板自重0.133kN/mm2,Ief=110cm4,Wef=26.2cm3,混凝土选用 C20，面层自重为 1.11kN/m2，重心距底板高度为 39.1mm。平均板厚度为：（100mm690mm+3（88mm+118mm）275mm）690mm134.6mm荷载计算：取一米板宽计算。8恒载： 11.21.2(0.1346250.133)4.198(/)kggkNm活载：11.41.4 1.01.40(/)kqqkN m弯矩：2211011()5.5982.75.10()88Mgq lkN m抗弯强度： 图 4-1326.2 102055.37()5.10()efW fkN mkN m挠度计算：4343568()538454.498 102.710.47 10 ( )10.473842.1 1010110 10 /1802700/18015()kksefgq lE Immmlmm4.34.3 使用阶段验算使用阶段验算抗弯强度：，01007539.1135.9()hmm165620535.36()1000 9.6pccA fxmmhbf组合截面塑性中和轴在压型钢板顶面以上，则：2211()7.7002.77.02(/)88Mgq lkNm00.8()0.8 205 1656 (135.935.36/ 2)232.1(/)7.02(/)pxfA hkN mkN m斜截面抗剪承载力：11()7.72.710.40()22gq lkNV00.70.7 1.10 1000 135.9104.64()10.40()tf bhkNkN4.44.4 剪切剪切- -粘结验算粘结验算荷载为均布荷载，a=1/4l=675mm，则：0021656 135.9195.800.0499 1000 135.9 1.167572.74( N)10.40()pscktA hG lmkbh faKKN4.54.5 挠度验算挠度验算荷载标准组合下的刚度计算：54/2.10 10 / 2.55 108.24EscEE根据压型钢板一个波宽截面的尺寸（图 4-1）计算组合截面的形心位置以及组合惯性矩。组合截面形心位置:91(10.3 7.5 8.57)5.52 (57.53.91)0.41()23 10 10.3 7.55.52iiEsiA yycmA 组合截面惯性矩24668.95 110628.93369.361677.24()ciiiIIA ycm一个波宽内的标准荷载()0.23 (4.0832.0)1.399(/)kkPb gqKN m挠度验算：4454538451.39927003842.1 101677.24 100.273()/3607.5()sefPlE Immlmm4.64.6 自振频率验算自振频率验算 自震频率验算： 1134150.1780.1780.0273fHzHzv5.5.框架初步设计框架初步设计该建筑选用轴框架进行截面初步设计，对于 AB 跨梁与次梁选用 Q235 钢材，对于CD 跨梁选用 Q345 钢材，柱子选用 Q345 钢材。框架的承重体系为横向框架体系。5.15.1 梁截面初选梁截面初选楼板为单向板，因此荷载的传递路线为板次梁主梁。由第 4 章计算得楼面恒载为 4.083 kN/m2，活载为 2.0kN/m2。墙面为 25mm 厚的水刷石墙面，自重 0.5kN/m2 ；粉刷为 20mm 厚的石灰粗砂粉刷，自重 0.35kN/m2 。则内墙墙体荷载（假定梁高 150mm）：（6.5kN/m30.1m+0.35kN/m2+0.5kN/m2）（2.9m0.15m）=4.125kN/m。选取 CD 梁估算最大弯矩（暂不考虑梁自重） 。作用于梁上的均布荷载 q=1.24.125=4.95 kN/m；集中荷载 F1= F2=1.24.08352.4+1.42.052.4=99.12kN则其固端弯矩为：2222222114.95 7.2kN m121299.122.4 4.84.8 2.47.2DMFabqll179. 98+内力组合时梁的最不利组合多是：恒荷载+活荷载+风荷载，将计算弯矩乘以一个 1.2的放大倍数，可得： 631.2 179.98 10,10041.0215xxnxxnxxMMf WcmWf作为初始梁高可根据梁的跨度的 1/201/12（360mm600mm）选取，且考虑到梁的10自重和要有一定安全储备，选取 HN396199711,Wnx=1010cm3。5.25.2 柱截面初选柱截面初选不考虑自重，选用轴力最大的 C 柱估算截面，并考虑楼面活荷载的折减系数。标准层的作用压力为 278.9kN，屋面层作用的压力为 154.8kN。底层受力为 278.9kN9+154.8kN2664.9kN。根据经验公式：。322664.9 10171930.5 3100.5AmmNf考虑到抗震要求中的柱长细比要求：，15 层选用60235/49.5yfHW400400，610 层选用 HW300300，强轴沿横向布置。5.35.3 支撑截面初选支撑截面初选可初估横向荷载，以支撑承受 100的横向荷载作用初选截面，并满足长细比要求。选用 HW250250914，Q235 钢材。为了满足住宅的使用要求，框架支撑体系的高层住宅一般会在山墙，分户墙，楼梯间布置支撑。对于本结构，在山墙与分户墙处布置支撑，以增强结构抗侧刚度。而纵向则在与列框架之间的 C 轴隔墙上布置支撑。5.45.4 构件平面布置图构件平面布置图其余梁柱支撑等也用上述的步骤选择，最终构件平面布置如图 5-1 所示：图 5-1 构件平面布置图6.6.结构体系确定结构体系确定6.16.1 不同种类支撑体系的比较不同种类支撑体系的比较框架中心支撑体系是常用的双重抗侧力体系之一。该类体系具有较大抗侧刚度,保证了正常使用极限状态要求，在常遇地震作用下能有效防止非结构构件的破坏。但是设11计不当的框架-中心支撑结构在罕遇地震中易遭到破坏。地震中当某一层钢支撑出现刚度、强度退化后,很容易在该层形成软弱层，甚至会引起整体结构的倒塌。1111 连尉安,张耀春钢支撑及框架中心支撑重抗侧力体系研究现状、不足及改进D.哈尔滨.地震工程与工程振动因此，选择正确的支撑对结构的性能也有不容忽视的的影响。高层建筑钢结构的中心支撑宜采用十字交叉斜杆、单斜杆、人字形斜杆或 V 形斜杆体系。抗震设防的结构不得采用 K 形斜杆体系。根据高层民用钢结构技术规程（JGJ9998）7第 6.4.1 条规定，当采用只能受拉的单斜杆体系时，应同时设不同倾斜方向的两组单斜杆，且每层中不同方向单斜杆的截面面积在水平方向的投影面积之差不得大于 10%。因此，本结构不适合采用单斜杆支撑。以本结构框架为基础，使用 PKPM12, 13, 14分别对十字交叉斜杆支撑、人字形斜杆支撑和 V 形斜杆支撑体系进行建模与有限元计算分析。支撑均使用相同截面HW250250914，两端铰支。通过自振周期、地震力和结构位移等方面比较各种支撑的性能。以下是三种支撑体系的轴框架立面布置图15：图 6-1 三种支撑体系的轴框架立面布置图表 6-1 三种支撑体系的结构性能比较支撑体系结构自重（t）结构自振周期（s）底部地震力（kN）最大层间位移角最大层间位移（mm）支撑最大轴力（kN）十字支撑2610.1940.98772566.181/77127.81046.3人字支撑2587.3490.97232666.611/78026.9758.3V 字支撑2581.2251.00662513.51/74128.2958.5由以上比较可以看出在采用相同支撑截面的情况下，人字形支撑体系的周期最小，12即其刚度最大。因此其层较位移角与层间位移最小，但其底部地震力也最大。另一方面，十字形支撑体系的用钢量比人字形支撑体系、V 字形支撑体系大。人字形支撑的承担的轴力在三者之中最小。结构在刚度增加同时，所受到地震作用增大，支撑所受内力也加大。人字支撑在地震作用增大的情况下，能承受更大的轴力，达到耗能功能。综上所述，考虑住宅的舒适性、安全性与经济性的需求。本结构采用人字形支撑体系。6.26.2 框架体系与框架框架体系与框架支撑体系的结构性能比较支撑体系的结构性能比较为更进一步了解支撑对结构性能的影响，对纯框架结构建模计算，对比其主要的性能指标。以下是纯框架体系的轴框架立面布置图：图 6-2 纯框架体系的轴框架立面布置图纯框架体系的第一自振周期为 1.1938s，地震作用下的最大层间位移角为 1/464，大多数构件的效应偏大，使结构存在不安全因素。而人字形中心支撑体系的结构周期为130.9723s，最大层间位移角为 1/774，而支撑的用钢量只占整个结构用钢量的 15%。由此可见，支撑使结构的抗震性能大大提高，主要是因为结构的抗侧刚度提高，使变形大大减小，梁柱弯矩也相应地减小。除此以外，在下面的地震力计算中还将对两种体系的手算计算结果进行比较。6.36.3 构件立面布置图构件立面布置图本结构确定使用人字形框架中心支撑结构体系，以下是构件立面布置图：图 6-3 构件立面布置图7.7.竖向内力计算竖向内力计算7.17.1 结构计算简图与各构件线刚度计算结构计算简图与各构件线刚度计算根据高层民用建筑钢结构技术规程 （JGJ98-99）7规定，压型钢板组合楼盖中梁的惯性矩对两侧有楼板的梁宜取 1.5I0，对仅一侧有楼板的梁宜取 1.2I0，I0为钢梁惯性矩。结构计算简图和各构件的线刚度经计算16, 17, 18后如图 7-1 所示：AC 跨梁： 451.52 10/5.45.56 10iEE CD 跨梁：451.52 10/ 7.24.17 10iEE 柱 510 层：452.05 10/ 2.97.07 10iEE14柱 15 层： 456.69 10/ 2.923.07 10iEE7.27.2 恒荷载作用下的内力计算恒荷载作用下的内力计算恒荷载作用下的内力计算采用分层法。510 层的中间层为第一标准层，15 层 图 7-1的中间层为第二标准层。 .1 顶层计算顶层计算荷载计算：梁自重 56.79.810-30.56kN/m小计 0.56kN/mA 节点纵向主梁自重 0.56（1.8+2.5）2.41kN屋盖传来的荷载 3.7734.31.3521.90kN小计 24.31kNB 节点纵向主梁自重 0.56（1.8+2.5）2.41kN屋盖传来的荷载 3.7734.32.743.80kN小计 46.21kNC 节点纵向主梁自重 0.56（1.8+2.5）2.41kN屋盖传来的荷载 3.773(4.31.35+51.2)44.54kN小计 46.95kNE 与 F 节点纵向主梁自重 0.56（1.8+3.2）2.8kN屋盖传来的荷载 3.77352.445.28kN小计 48.08kND 节点纵向主梁自重 0.56（1.8+3.2）2.8kN屋盖传来的荷载 3.77351.222.64kN小计 25.44kN则顶层荷载与计算简图如图 7-2 所示：15图 7-2分层法计算中，除底层柱外，其余各层柱的线刚度乘以 0.9 的折减系数，弯矩传递系数取 1/3。荷载计算如表 7-1 所示：表 7-1 顶层梁弯矩分配节点ACD项目下柱右梁左梁下柱右梁左梁下柱分配系数0.534 0.466 0.345 0.396 0.259 0.396 0.604 固端弯矩-32.5532.55-79.3579.3517.382 15.168 -31.423 -47.927 7.584 -15.711 18.950 21.751 14.226 9.475 7.113 -5.060 -4.415 -2.817 -4.296 -2.208 -1.408 1.248 1.432 0.937 12.32 -12.32 58.12 23.18 -81.31 52.22 -52.22 图 7-3.2 第一标准层计算第一标准层计算荷载计算：梁自重 0.56kN/m墙自重 (6.5kN/m30.1m+0.35kN/m2+0.5kN/m2) (2.9-0.199)=4.05kN/m小计 4.61kN/m16A 节点纵向主梁自重 0.56（1.8+2.5）2.41kN墙自重 (6.5kN/m30.15m+0.35kN/m2+0.5kN/m2) (2.9-0.199) 4.2=20.71kN楼盖传来的荷载 4.0834.31.3523.70kN柱自重 94.59.810-32.92.69kN小计 49.51kNB 节点纵向主梁自重 0.56（1.8+2.5）2.41kN墙自重 4.052.5=10.13kN楼盖传来的荷载 4.0834.32.747.40kN柱自重 94.59.810-32.92.69kN小计 62.63kNC 节点纵向主梁自重 0.56（1.8+2.5）2.41kN墙自重 4.051.8=7.29kN楼盖传来的荷载 4.083(4.31.35+51.2)48.20kN柱自重 94.59.810-32.92.69kN计 60.59kNE 与 F 节点纵向主梁自重 0.56（1.8+3.2）2.8kN楼盖传来的荷载 4.08352.449.00kN柱自重 94.59.810-32.92.69kN小计 54.49kND 节点纵向主梁自重 0.56（1.8+3.2）2.8kN墙自重 4.934.9=24.16kN楼盖传来的荷载 4.08351.224.50kN柱自重 94.59.810-32.92.69kN小计 54.15kN则顶层荷载与计算简图如图 7-4 所示：17图 7-4荷载计算如表 7-2 所示：表 7-2 第一标准层梁弯矩分配节点ACD项目上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱分配系数0.3480.348 0.304 0.248 0.283 0.283 0.186 0.246 0.377 0.377 固端弯矩 -53.48 53.48-107.1107.118.611 18.611 16.258 -26.347 -40.377 -40.377 8.129 -13.173 14.549 16.602 16.602 10.912 7.274 5.456 -2.531 -2.531 -2.211 -1.342 -2.057 -2.057 -1.106 -0.671 0.441 0.503 0.503 0.330 16.08 16.08 -32.16 75.49 17.10 17.10 -109.70 84.87 -42.43 -42.43 图 7-5.3 第一标准层与第二标准层连接层计算第一标准层与第二标准层连接层计算表 7-3 第一标准层梁与第二标准层连接层弯矩分配节点ACD项目上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱分配系数0.195 0.635 0.170 0.151 0.173 0.5630.1130.1330.6630.20418固端弯矩 -53.48 53.48-107.1107.110.429 33.960 9.092 -14.244 -71.007 -21.848 4.546 -7.122 8.486 9.722 31.639 6.350 4.243 3.175 -0.827 -2.694 -0.721 -0.422 -2.105 -0.648 -0.361 -0.211 0.086 0.099 0.322 0.065 9.60 31.27 -40.87 66.24 9.82 31.96 -108.02 95.61 -73.11 -22.50 图 7-6.4 第二标准层计算第二标准层计算截面改变后荷载值发生改变，但只是柱节点荷载因柱截面改变而发生变化，故在其他荷载不必重复计算，利用以前的数据即可。HM350350 的柱自重为2.69kN，HM400400 的柱自重为 4.89kN，故个节点自重均增加 2.2kN。A 节点荷载为51.71kN，B 节点荷载为 64.83kN，C 节点荷载为 62.79kN，E 与 F 节点荷载为56.69kN，D 节点荷载为 56.35kN。表 7-4 第二标准层弯矩分配节点ACD项目上柱下柱右梁 左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱分配系数0.441 0.441 0.118 0.109 0.405 0.405 0.0810.0920.4540.454固端弯矩 -54.96 54.96-110.62 110.6224.237 24.237 6.485 -10.177 -50.221 -50.221 3.243 -5.089 6.268 23.290 23.290 4.658 3.134 2.329 -1.382 -1.382 -0.370 -0.214 -1.057 -1.057 -0.185 -0.107 19 0.032 0.118 0.118 0.024 22.86 22.86 -45.71 64.32 23.41 23.41 -111.13 102.56 -51.28 -51.28 图 5-7.5 底层计算底层计算底层的荷载与第二标准层相同，但底层柱的线刚度不乘以 0.9，且传递系数为 1/2。表 7-4 第二标准层弯矩分配节点ACD项目上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱分配系数0.420 0.4670.1130.104 0.388 0.4300.0780.0870.4810.432固端弯矩 -54.96 54.96 -110.62 110.6223.083 25.666 6.210 -9.624 -53.208 -47.788 3.105 -4.812 5.966 22.258 24.668 4.4752.983 2.237 -1.253 -1.393 -0.337 -0.195 -1.076 -0.967 -0.169 -0.097 0.028 0.103 0.114 0.021 21.83 24.27 -46.10 63.89 22.36 24.78 -111.03 103.04 -54.28 -48.75 图 7-820.6 各层弯矩组合与剪力、轴力计算各层弯矩组合与剪力、轴力计算 各层弯矩组合各层弯矩组合顶层与第一标准层的弯矩组合如表 7-5 所示：表 7-5 顶层与第一标准层的弯矩组合ACD 节点内容上柱 下柱 右梁左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱顶层梁分配系数0.534 0.466 0.3450.3960.2590.3960.604节点弯矩17.68 -12.32 58.1228.88 -81.3152.22 -66.37弯矩分配-2.86 -2.50-1.97-2.26-1.485.608.5414.82 -14.82 56.1626.63 -82.7857.82 -57.82第 9 层梁分配系数0.348 0.348 0.304 0.248 0.283 0.2830.1860.2460.377 0.377节点弯矩20.19 21.44 -32.16 75.49 24.83 22.81 -109.70 84.87 -56.58 -59.84弯矩分配-3.29 -3.29 -2.88-3.33-3.80-3.80-2.507.7611.90 11.9016.89 18.14 -35.04 72.16 21.03 19.01 -112.20 92.63 -44.68 -47.95第一标准层与第一标准层的弯矩组合如表 7-6 所示：表 7-6 第一标准层与第一标准层的弯矩组合ACD 节点内容上柱 下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱分配系数0.348 0.348 0.304 0.248 0.283 0.2830.1860.2460.377 0.377节点弯矩21.44 21.44 -32.16 75.49 22.81 22.81 -109.70 84.87-56.58 -56.58弯矩分配-3.73 -3.73-3.26-2.83-3.23-3.23-2.126.9610.66 10.6617.71 17.71 -35.42 72.66 19.58 19.58 -111.82 91.83-45.91 -45.91第一标准层与第二标准层的弯矩组合如表 7-7 所示：表 7-7 第一标准层与第二标准层的弯矩组合ACD 节点内容上柱 下柱 右梁左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱第 6 层梁分配系数0.348 0.348 0.304 0.248 0.283 0.2830.1860.2460.377 0.377节点弯矩21.44 19.28 -32.16 75.49 22.81 20.38 -109.70 84.87-49.93 -56.58弯矩分配-2.98 -2.98 -2.60-2.23-2.54-2.54-1.675.328.168.1618.46 16.30 -34.76 73.27 20.27 17.84 -111.37 90.19-41.77 -48.4221第 5 层梁分配系数0.195 0.635 0.170 0.151 0.173 0.5630.1130.1330.663 0.204节点弯矩14.96 38.88 -40.87 66.24 15.52 39.76 -108.02 95.61-90.21 -36.64弯矩分配-2.53 -8.24 -2.21-2.04-2.34-7.60-1.534.1520.716.3712.43 30.64 -43.07 64.20 13.19 32.16 -109.54 99.76-69.49 -30.27第 4 层梁分配系数0.441 0.441 0.118 0.109 0.405 0.4050.0810.0920.454 0.454节点弯矩33.28 30.47 -45.71 64.32 34.06 31.21 -111.13 102.56 -68.37 -75.65弯矩分配-7.96 -7.96 -2.13-2.01-7.47-7.47-1.493.8118.82 18.8225.32 22.52 -47.84 62.31 26.59 23.74 -112.63 106.37 -49.55 -56.83第二标准层与第二标准层的弯矩组合如表 7-8 所示：表 7-8 第二标准层与第二标准层的弯矩组合ACD 节点内容上柱 下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱分配系数0.441 0.441 0.118 0.109 0.405 0.4050.0810.0920.454 0.454节点弯矩30.47 30.47 -45.71 64.32 31.21 31.21 -111.13 102.56 -68.37 -68.37弯矩分配-6.72 -6.72-1.80-1.70-6.32-6.32-1.263.1515.52 15.5223.75 23.75 -47.51 62.62 24.89 24.89 -112.40 105.70 -52.85 -52.85第二标准层与底层的弯矩组合如表 7-9 所示：表 7-9 第二标准层与底层的弯矩组合ACD 节点内容上柱 下柱 右梁左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱第 2 层梁分配系数0.441 0.441 0.118 0.109 0.4050.4050.0810.0920.454 0.454节点弯矩30.47 33.77 -45.71 64.32 31.2134.59 -111.13 102.56 -75.66 -68.37弯矩分配-8.17 -8.17-2.19-2.07-7.69-7.69-1.543.8218.83 18.8322.30 25.60 -47.90 62.25 23.5226.90 -112.67 106.37 -56.83 -49.54第 1 层梁分配系数0.420 0.467 0.113 0.104 0.3880.4300.0780.0870.481 0.432节点弯矩29.45 24.27 -46.10 63.89 30.1624.78 -111.03 103.04 -54.28 -65.85弯矩分配-3.20 -3.56-0.86-0.81-3.03-3.36-0.611.498.227.3826.25 20.72 -46.96 63.08 27.1421.43 -111.64 104.53 -46.06 -58.46 各层弯矩组合各层弯矩组合根据以上计算，汇总各节点弯矩如表 7-10 所示：表 7-10 恒荷载作用下的各节点弯矩22ACD 节点层次上柱 下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱1014.82 -14.82 56.1626.63 -82.78 57.82 -57.82916.89 18.14 -35.04 72.16 21.03 19.01 -112.20 92.63 -44.68 -47.95817.71 17.71 -35.42 72.66 19.58 19.58 -111.82 91.83 -45.91 -45.91717.71 17.71 -35.42 72.66 19.58 19.58 -111.82 91.83 -45.91 -45.91618.46 16.30 -34.76 73.27 20.27 17.84 -111.37 90.19 -41.77 -48.42512.43 30.64 -43.07 64.20 13.19 32.16 -109.54 99.76 -69.49 -30.27425.32 22.52 -47.84 62.31 26.59 23.74 -112.63 106.37 -49.55 -56.83323.75 23.75 -47.51 62.62 24.89 24.89 -112.40 105.70 -52.85 -52.85222.30 25.60 -47.90 62.25 23.52 26.90 -112.67 106.37 -56.83 -49.54126.25 20.72 -46.96 63.08 27.14 21.43 -111.64 104.53 -46.06 -58.46根据弯矩进行剪力与轴力的计算，结果如表 7-11 所示：表 7-11 恒荷载作用下的轴力与剪力项目剪力(kN)轴力(kN)层次AC（左）C（右）DACD1016.96-32.2753.56-46.63-41.27-132.79-72.07936.89-50.6473.80-68.37-127.67-317.82-194.59836.87-50.6673.86-68.31-214.05-502.93-317.05736.87-50.6673.86-68.31-300.42-688.04-439.51636.63-50.8974.03-68.14-386.56-873.55-561.80539.85-47.6772.44-69.73-475.92-1054.26-685.68442.18-47.5474.16-72.42-569.81-1238.74-814.45342.06-47.6674.22-72.36-663.59-1423.41-943.15242.20-47.5274.16-72.41-757.50-1607.88-1071.91141.88-47.8574.27-72.30-851.09-1792.79-1200.567.37.3 活荷载作用下的内力计算活荷载作用下的内力计算计算或荷载作用下的内力时，考虑活荷载最不利分布。活荷载的不利分布有下图所示的两种情况，利用恒荷载计算是的参数进行弯矩分配法计算。楼面活荷载为 2kN/m 和屋面活荷载为 0.5kN/m。顶层活荷载计算：最不利分布的两种情况：图 7-923计算结果如下：图 7-10标准层活荷载计算：图 7-11第一标准层计算结果：图 7-12第一与第二标准层连接层计算结果：图 7-13第二标准层计算结果：图 7-14因为活荷载较小，底层与第二标准层的计算结果差别很小，可以采用第二标准层的计算结果。24另外，由于传递弯矩也较小，各层弯矩不需再进行弯矩组合，直接得出各节点弯矩的计算结果，如表 7-12、7-13 所示：表 7-12 活荷载作用下的各节点弯矩（左布置）ACD 节点层次上柱 下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱102.54-2.543.25-2.04-1.210.380.38966.24 6.24 -12.47 13.79 -5.27 -5.27 -3.25 -1.27 0.63 0.63 53.31 10.77 -14.08 14.53 -2.97 -9.68 -1.88 -0.83 0.64 0.20 417.31 7.31 -14.63 14.84 -6.76 -6.76 -1.32 -0.61 0.31 0.31 表 7-13 活荷载作用下的各节点弯矩（右布置）ACD 节点层次上柱 下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱10-0.88 0.88 3.80 4.80 -8.60 6.55 -6.55 96-1.86 -1.86 3.72 10.21 12.57 12.57 -35.35 31.98 -15.99 -15.99 5-0.60 -1.96 2.57 5.98 7.16 23.29 -36.43 35.30 -26.99 -8.31 41-0.97 -0.97 1.93 4.27 16.35 16.35 -36.97 36.34 -18.17 -18.17 根据弯矩进行两种情况剪力与轴力的计算（轴力无需叠加） ，结果如表 5-14、7-15 所示：表 7-13 活荷载作用下的剪力与轴力剪力(kN)轴力(kN) 节点层次AC（左）C（右）DACD左布置102.77-3.040.120.12-5.67-9.050.129611.38-11.860.630.63-22.98-36.090.63511.54-11.700.380.38-23.14-35.680.384111.58-11.660.270.27-23.18-35.530.27右布置10-0.87-0.876.29-5.710.87-13.05-8.7196-2.58-2.5824.47-23.532.58-50.65-35.535-1.58-1.5824.16-23.841.58-49.34-35.8441-1.15-1.1524.09-23.911.15-48.84-35.91258.8.抗震内力计算抗震内力计算 本结构高度不超过 40m，质量和刚度沿高度分布均匀且近似于单质点体系，可以采用底部剪力19法计算地震作用。在计算过程中，分别计算纯框架体系与框架支撑体系的地震作用，进一步比较两种体系的结构性能。内力计算则采用 D 值法计算。8.18.1 重力荷载计算重力荷载计算根据建筑抗震设计规范 （GB500112001）20第 5.1.3 条规定，计算地震作用时重力荷载代表值应取结构自重标准值和各可变荷载组合值之和。按等效均布荷载计算的民用建筑楼面活荷载的组合系数为 0.5 且不再按楼层折减，屋面活荷载则不计。.1 顶层重力荷载计算顶层重力荷载计算屋盖自重 3.77327.212.6=1293.08kN梁自重 0.56（12.66+7.2+5.42+27.25+12.22）=142.24kN柱自重 2.6924=64.56kN支撑自重 0.712（3.962+4.623+3.142）=39.85kN带支撑墙体自重 （11.80.15+0.85）2.9（12.6+3.6+7.2）=177.79 kN内墙自重 （6.50.1+0.85）56.682.9=246.56kN外墙自重 （6.50.15+0.85）（27.2-0.24）22.9=285.37kN女儿墙自重 0.545（12.6+27.2-0.242）20.75=32.14kN小计 2281.59kN.2 第一标准层重力荷载计算第一标准层重力荷载计算楼盖自重 （4.083+0.52）27.212.6=1742.05kN梁自重 0.56（12.66+7.2+5.42+27.25+12.22）=142.24kN柱自重 2.6924=64.56kN支撑自重 0.712（3.962+4.623+3.142）=39.85kN带支撑墙体自重 （11.80.15+0.85）2.9（12.6+3.6+7.2）=177.79 kN内墙自重 （6.50.1+0.85）56.682.9=246.56kN外墙自重 26（6.50.15+0.85）（27.2-0.24）22.9=285.37kN小计 2698.42kN.2 第二标准层重力荷载计算第二标准层重力荷载计算第二标准层与第一标准层的柱截面不同，而其他荷载相同。第二标准层的柱自重为117.36kN。故 2698.42-64.56+117.362751.22kN8.28.2 刚度计算刚度计算.1 梁的线刚度计算梁的线刚度计算表 6-1 梁的线刚度边框框架梁中框框架梁位置跨度 l(m)惯性矩 I0(m4)Ib=1.2I0(m4)Kb=E Ib /l(kNm)Ib=1.2I0（m4）Kb=E Ib /l(kNm)AC5.42.00E-042.40E-049.33E+033.00E-041.17E+04CD7.22.00E-042.40E-047.00E+033.00E-048.75E+03.2 支撑的侧移刚度计算支撑的侧移刚度计算在 D 值法的计算中，必须考虑支撑的抗侧刚度的影响。在 D 值法的力学模型中，梁的中点是反弯点，且只有水平位移而无竖向位移。支撑与梁的连接处也是梁的中点，所以支撑的顶点也只有水平位移而无竖向位移。因此两支撑的轴力绝对值相等，竖向分力恰 好抵消，没有改变梁和柱的弯矩。 图 8-1假定框架有单位=1的水平位移（如图8-1） 。支撑所受的轴力N=uEA/B，u=cos=1l/2B。则支撑的水平力V=Ncos=l2EA/4B3=Disin=Di。则支撑的水平抗侧刚度D= l2EA/2B3。表 8-2 支撑的侧移刚度位置跨度 l(m)支撑长度 B(m)截面面积 A(m4)DAC5.43.969.22E-05454494CD7.24.629.22E-05508821.3 柱的侧移刚度计算柱的侧移刚度计算表 8-3 柱的侧移刚度层次惯性矩 I0(m4)线刚度Kc=E I0 /h(kNm)K=Kb/2Kc （一般层）K=Kb/Kc（底层）=K/（2+K）（一般层）=（K+0.5）/（2+K）D=12Kc/ h227（底层）A 轴边框架边柱1062.05E-041.48E+040.630.245065526.69E-044.84E+040.190.09607216.69E-044.84E+040.190.3221835A 轴中框架边柱1062.05E-041.48E+040.790.285988526.69E-044.84E+040.240.11744816.69E-044.84E+040.240.3322867C 轴边框架中柱1062.05E-041.48E+041.100.357516526.69E-044.84E+040.340.14997016.69E-044.84E+040.340.3624759C 轴中框架中柱1062.05E-041.48E+041.380.418639526.69E-044.84E+040.420.171204716.69E-044.84E+040.420.3826316C 轴中框架楼梯柱1062.05E-041.48E+040.790.285988526.69E-044.84E+040.240.11744816.69E-044.84E+040.240.3322867C 轴中框架分户墙柱1062.05E-041.48E+040.590.234822526.69E-044.84E+040.180.08572616.69E-044.84E+040.180.3121575D 轴边框架边柱1062.05E-041.48E+040.470.194041526.69E-044.84E+040.140.07465816.69E-044.84E+040.140.3020774D 轴中框架边柱1062.05E-041.48E+040.590.234822526.69E-044.84E+040.180.08572616.69E-044.84E+040.180.3121575.4 各层各层 D D 值总汇值总汇表 8-4 各层 D 值总汇28 层次 柱类型106（D 值根数）52（D 值根数）1（D 值根数）A 轴5065607221835边框架边柱D 轴4041465820774边框架中柱C 轴7516997024759A 轴5988744822867中框架边柱D 轴4822572621575中框架中柱C 轴86391204726316楼梯柱5988744822867分户墙柱4822572621575支撑243545124354512435451不带支撑D144636183528552386带支撑D258008726189792987837 由此可以看出，支撑的抗侧刚度比框架大，从而对结构的抗震性能作出了很大的贡献。8.38.3 自振周期计算自振周期计算按顶点位移法计算自振周期。由于填充墙也存在一定刚度，计算模型中的纯框架或纯剪力墙结构没有考虑到这一部分刚度。可考虑周期折减系数，鉴于本结构的墙板刚度比实心粘土砖填充墙小，而且填充墙比较少，取 0.9。顶点位移按 D 值法计算，计算结果如表 8-5 所示：表 8-5 重力荷载下的顶点位移计算Gi(kN)G(kN)Dii-i-1=Gi/D(m)i(m)Gi(kN)G(kN)Dii-i-1=Gi/D(m)i(m)层次不带支撑的带支撑的102242 2242 144636 0.0155 0.7361 2282 2282 2580087 0.0009 0.0905 92659 4900 144636 0.0339 0.7206 2698 4980 2580087 0.0019 0.0896 82659 7559 144636 0.0523 0.6867 2698 7678 2580087 0.0030 0.0876 72659 10217 144636 0.0706 0.6344 2698 10377 2580087 0.0040 0.0847 62659 12876 144636 0.0890 0.5638 2698 13075 2580087 0.0051 0.0806 52711 15587 183528 0.0849 0.4748 2751 15826 2618979 0.0060 0.0756 42711 18299 183528 0.0997 0.3898 2751 18578 2618979 0.0071 0.0695 32711 21010 183528 0.1145 0.2901 2751 21329 2618979 0.0081 0.0624 22711 23722 183528 0.1293 0.1757 2751 24080 2618979 0.0092 0.0543 12711 26433 552386 0.0479 0.04642751 26831 2987837 0.0090 0.045129 则不带支撑的结构自振周期；带支撑的结构自振周期11.7 0.90.73611.3( )Ts。纯框架体系的周期比框架支撑体系的大，说明框架11.7 0.90.09050.46( )Ts支撑体系比较“刚” ，但框架支撑体系所受的地震作用力，也将较大。8.48.4 地震作用计算地震作用计算根据工程概况，采用高层民用建筑钢结构技术规程 （JGJ98-99）7对地震作用的规定，得 Tg=0.40s，max=0.16。未带支撑的结构底部剪力：0.90.91max110.4()()0.160.0551.30.055 26433 0.801163gEKeqTTFGKN顶点附加地震作用为:，1110.050.050.15881.38nT0.158 1163184nnEKFFKN由于 T11.5，应考虑风振影响，风阵系数按照采用公式34计算。1zzz 根据结构高宽比，脉动影响系数取0.451。结构横向自振周期采用下面公式估算：。10.150.15 101.5Tns则，因此脉动增大系数取2.59。1222200.88 1.50.621.23/w TkNsm现取第五层分荷载作为示例，振型系数z取0.34。根据建筑结构荷载规范（GB5009-2001）规定，风压高度变化系数z取0.74。则：00.451 0.34112.591.5370.741.537 1.3 1 0.88 2.9 27.2126.09zisiziizzziwFAkN 表 9-1 各层风荷载内力计算层次zzzsFi(kN)1012.590.4510.9842.1871.3194.2090.862.590.4510.9382.0711.3175.2980.792.590.4510.8912.0361.3163.6770.592.590.4510.8451.8161.3138.4460.462.590.4510.7881.6821.3119.6050.342.590.4510.741.5371.3102.6240.242.590.4510.741.3791.392.0730.142.590.4510.741.2211.381.5320.062.590.4510.741.0951.373.1010.022.590.4510.741.0321.368.889.29.2 变形验算变形验算表 9-2 变形验算Vi(kN)Diui -ui-1= Vi/Di层间相对弹性转角Vi(kN)Diui -ui-1= Vi/Di层间相对弹性转角层次不带支撑的带支撑的10194.21446360.00131/2173194.2 2580087 0.00008 1/384629175.291446360.00121/2380175.29 2580087 0.00007 1/434788163.671446360.00111/2564163.67 2580087 0.00006 1/454557138.441446360.00101/3030138.44 2580087 0.00005 1/555566119.61446360.00081/3448119.6 2580087 0.00005 1/625005102.621835280.00061/5263102.62 2618979 0.00004 1/71429492.071835280.00051/588292.07 2618979 0.00004 1/83333381.531835280.00041/666781.53 2618979 0.00003 1/90909273.11835280.00041/714373.12618979 0.00003 1/100000168.885523860.00011/2500068.88 2987837 0.00002 1/125000359.39.3 风荷载作用下的内力计算风荷载作用下的内力计算36.1 柱内力计算柱内力计算表 9-4 风荷载作用下的柱内力计算A 轴柱C 轴柱D 轴柱层次层间剪力Vi(kN)层间刚度DiDimVimKyM上M下DimVimKyM上M下DimVimKyM上M下10 194.20 2580087 59880.450.790.345-0.86 -0.45 86390.65 1.38 0.419-1.10-0.794822 0.36 0.59 0.295 -0.74-0.319 175.29 2580087 59880.410.790.4-0.71 -0.47 86390.59 1.380.45-0.94-0.774822 0.33 0.59 0.395 -0.57-0.388 163.67 2580087 59880.380.790.45-0.61 -0.50 86390.55 1.38 0.469-0.84-0.754822 0.31 0.590.4-0.53-0.357 138.44 2580087 59880.320.790.45-0.51 -0.42 86390.46 1.380.5-0.67-0.674822 0.26 0.59 0.45-0.41-0.346 119.60 2580087 59880.280.790.45-0.44 -0.36 86390.40 1.380.5-0.58-0.584822 0.22 0.59 0.45-0.36-0.295 102.62 2618979 74480.290.240.45-0.47 -0.38 12047 0.47 0.420.45-0.75-0.625726 0.22 0.18 0.44-0.36-0.29492.07 2618979 74480.260.240.45-0.42 -0.34 12047 0.42 0.420.46-0.66-0.565726 0.20 0.18 0.46-0.32-0.27381.53 2618979 7443-0.32 -0.36 12047 0.38 0.420.5-0.54-0.545726 0.18 0.18 0.56-0.23-0.29273.10 2618979 7443-0.22 -0.38 12047 0.34 0.420.55-0.44-0.545726 0.16 0.18 0.69-0.14-0.32168.88 2987837 22867 0.530.240.96-0.06 -1.47 26316 0.61 0.420.79-0.37-1.39 21575 0.50 0.18 1.070.14-2.1637.2 支撑轴力计算支撑轴力计算表 9-3 风荷载作用下的支撑轴力计算AC 跨支撑（刚度454494）CD 跨支（刚度 508821）层次层间剪力Vi(kN)层间刚度Di拉杆(kN)压杆(kN)拉杆(kN)压杆(kN)10194.20258008717.10-17.1019.15-19.159175.29258008715.44-15.4417.28-17.288163.67258008714.42-14.4216.14-16.147138.44258008712.19-12.1913.65-13.656119.60258008710.53-10.5311.79-11.795102.6226189798.90-8.909.97-9.97492.0726189797.99-7.998.94-8.94381.5326189797.07-7.077.92-7.92273.1026189796.34-6.347.10-7.10168.8829878375.24-5.245.87-5.87.3 梁内力以及柱轴力计算梁内力以及柱轴力计算表 9-5 风作用下的梁内力以及柱轴力计算梁端弯矩(kNm)梁端剪力(kN)柱轴力(kN)层次AC（左） C（右）DAC（左） C（右）DACD100.860.630.470.74-0.27-0.27-0.17-0.170.27-0.11-0.1791.160.990.740.89-0.40-0.40-0.23-0.230.67-0.28-0.3981.080.920.690.91-0.37-0.37-0.22-0.221.04-0.43-0.6271.010.810.610.77-0.34-0.34-0.19-0.191.38-0.57-0.8160.860.720.540.69-0.29-0.29-0.17-0.171.67-0.69-0.9850.830.760.570.66-0.29-0.29-0.17-0.171.96-0.82-1.1540.800.730.550.60-0.28-0.28-0.16-0.162.25-0.94-1.3130.660.630.480.50-0.24-0.24-0.13-0.132.49-1.04-1.4420.580.560.420.43-0.21-0.21-0.12-0.122.70-1.14-1.5610.440.520.390.18-0.18-0.18-0.08-0.082.88-1.23-1.6410.10.内力组合内力组合内力组合中，控制截面为各跨梁的梁端、跨中和各柱的柱边，每层梁有六个控制截面，每层柱有两个控制截面。如下图所示：活荷载作用下的内力计算采用分层组合法。梁只考虑本层活荷载的最不利布置；柱的弯矩必须考虑在该层以上所与该柱相邻的梁作用活荷载的情况，轴力则仅考虑其轴向38力的传递而不考虑其弯矩的作用。同时，应 图 10-1考虑活荷载按楼层折减。以下组合均以第二层构件为例，再汇总各层列表表示。 10.110.1 梁内力组合梁内力组合表 10-1 第二层梁内力标准值活荷载0.9恒荷载左布置右布置风荷载地震荷载 荷截载面MVMVMVMVMV1-47.942.2-13.1710.421.74-1.350.58 -0.21 32.98 -12.08249.2514.98-1.050.010.37362.25-47.5213.36-10.493.84-1.350.56 -0.21 32.25 -12.084-122.67 74.16-1.190.24-33.2721.680.42 -0.12 24.23-6.76556.41-0.3218.85-0.01-0.116106.37 -72.41-0.550.2432.71-21.520.43 -0.12 24.45-6.76表 10-2 第二层梁内力组合值1.2+1.4 1.2+1.41.2+0.91.4（+）0.85（+0.5+1.3） 荷截 载面MVMVMVMV1-75.9165.23-58.2950.93-40.1637.24-83.3854.14280.0759.1177.9849.34393.40-71.7275.48-57.3292.23-70.5194.86-58.704-193.79119.35-147.7989.16-104.7561.52-146.7680.74594.0867.7143.9356.976173.43-117.02128.25-87.06169.40-114.16132.88-79.1810.210.2 柱内力组合柱内力组合表 10-3 第一、二层柱活荷载内力标准值一层活荷载二层活荷载轴线号 荷载截面左布置右布置左布置右布置M17.31-0.972.44-0.32M22.44-0.327.31-0.97AN-23.181.15-23.181.15M1-6.7616.35-2.255.45M2-2.255.45-6.7616.35CN-35.53-48.84-35.53-48.84M10.31-18.170.10-6.06M20.10-6.060.31-18.17DN0.27-35.910.27-35.9139表 10-4 第二层柱内力标准值活荷载轴线号荷载截面恒荷载最不利布置上层传递风荷载地震荷载M126.259.75-0.38-23.72M225.69.75-0.22-13.93AN-757.5-23.18-108.612.769.03M127.1421.80-0.54-33.5M226.921.80-0.44-27.41CN-1607.88-48.84-235.74-1.14-29.48M1-58.46-24.23-0.32-19.97M2-56.83-24.23-0.14-8.97DN-1071.91-35.91-168.02-1.56-39.56表 10-5 第二层柱内力组合值轴线号 荷载截面1.2+1.41.2+1.41.2+0.91.4（+）0.85（+0.5+1.3）M145.1532.0344.2652.67M244.3731.0343.2841.29AN-1093.50-912.78-1078.46-776.16M163.0933.3260.7269.35M262.8032.9060.3062.42CN-2327.86-1927.86-2286.58-1520.22M1-104.07-69.70-100.27-82.05M2-102.11-68.39-98.90-68.51DN-1571.79-1288.48-1545.21-970.104010.310.3 各控制截面最大内力组合值各控制截面最大内力组合值表 10-6 各控制截面最大内力组合值梁柱123456层次MVMMVMVMMVM1M2N10-20.9823.8440.95-110.1763.1567.0672.267.0677.64-63.15-82.98-86.02-177.629-57.7658.6180.28103.97-75.71-179.1839.69100.03151.45-111.69-86.73-87.79-470.568-58.2258.5879.75104.57-75.74-178.73119.46100.74150.49-111.62-84.94-84.94-750.237-58.2258.5879.75104.57-75.74-178.73119.46100.74150.49-111.62-87.95-84.94-1032.636-61.8158.2979.79105.3-76.01-178.19119.67102148.52-111.42-81.57-85.11-1280.875-73.8762.3678.7795.35-71.95-177.35117.3794.58164.19113.71-106.23-129.65-1545.534-82.0965.2180.0793.47-71.74-181.74119.3594.1173.43-117.03-97.34-93.38-17963-81.8765.0680.0893.84-71.88-181.46119.4296.64172.63-116.96-93.37-97.34-2061.792-83.3865.2380.0794.86-71.72-193.79119.3594.08173.43-117.02-104.07-102.11-2327.861-76.8364.8580.1396.47-72.11-180.55119.4895.79171.22-116.89-85.72-80.71-2594.24111.11.手算与电算结果分析比较手算与电算结果分析比较手算分析中没有考虑到结构的空间效应等因素的影响，为得到更精确的结果，可利用有限元分析软件 PKPM 进行电算，分别用 SATWE，PMSAP 分别建模验算。11.111.1 竖向荷载分析比较竖向荷载分析比较SATWE 与 PMSAP 的计算模型存在一定区别，主要是对楼板的假定不同。而对于中梁和边梁刚度的放大处理中，PMSAP 不分中梁和边梁，统一乘以中梁的刚度放大系数，但相差不大。通过内力计算的比较可以评价两种软件对竖向荷载的分析结果的差异。现给出对第二层轴 AB 跨梁在恒荷载作用下的内力比较，如表 11-1 所示：表 11-1 各软件竖向荷载内力比较软件类型截面123456789弯矩-47-33.5-20.5-8415.426.336.746.5SATWE剪力40.939.337.836.234.733.131.53028.4弯矩-46.7-33.7-21.1-92.613.724.434.544.2PMSAP剪力4139.53836.53533.53230.529.5通过以上比较。可以看出在 SATWE 与 PMSAP 的竖向荷载计算结果相差不大。因此可采用 SATWE21分析结果与手算结果比较。手算与电算结果绝大部分误差在 10%以内，说明弯矩二次分配的分层大的计算精度较高。同时也验证了有限元，模型的正确性，截面设计时，可以采用电算的设计值。电算结果的剪力图与轴力图如下所示。以下给出轴框架在恒荷载作用下的内力的手算结果与电算结果比较。图 11-1 恒荷载作用下的弯矩图（电算结果） 图 11-2 恒荷载作用下的弯矩图（手算结果）42图 11-3 恒荷载作用下的剪力图（电算结果） 图 11-4 恒荷载作用下的轴力图（电算结果）11.211.2 水平地震力计算分析比较水平地震力计算分析比较一般情况下，在抗震分析中建筑的周期越大，承受的地震力越小。在手算中，得到的周期是 0.46s，而 SATWE 分析所得周期是 0.9723s，PMSAP 分析所得周期是 1.069s。手算的结构底部总剪力是 3027kN，SATWE 计算是 2667kN，PMSAP 是 2502kN，且最大层间位移角超过 1/1000，必须按照有侧移住计算。电算的周期与特征周期相差较大，可以防止产生共振而增强地震作用。手算与电算的差异明显，其主要原因是力学模型的不同。在手算中，把楼层的质量看作质点，结构总刚度计算时线性叠加了支撑的抗侧刚度，以致于得出的周期很小。这样的计算模型没有考虑到结构的空间效应。43实际上，不带支撑的框架要和带支撑的框架要共同工作，支撑的抗侧刚度不能作用到整个结构。因此如果采用手算的力学模型，会导致结构刚度过大，周期变小，结构受到的地震力也会过大了。因此， 高层民用建筑钢结构技术规程 （JGJ98-99）7第 5.2.3 条规定，以总支撑与总框架进行协同工作分析，返回进算结构水平力，得出结果与电算结果相近。另一方面，SATWE 与 PMSAP 假定的力学模型不同。SATWE 中假定楼板是无限刚，楼板不变形；PMSAP 中假定楼板是弹性壳体，可以单独变形。对两种计算软件所得的周期作出比较：表 11-2 各软件计算周期比较振型123456789SATWE 0.9723 0.5395 0.4262 0.3243 0.1756 0.1731 0.1387 0.1207 0.0935PMSPA1.0690.5660.4380.3440.1840.1790.1410.1240.096相差9.0%4.7%2.7%5.7%4.6%3.3%1.6%2.7%2.6%虽然不同的力学模型可能导致结构效应差异很大，但由结果可知， SATWE 与PMSAP 的周期相差不超过 10%。原因在于本结构的楼板没有开大洞口，平面、竖向均属规则结构，而且楼板的刚度足够大，平面内变形小，符合“刚性楼板假定” 。这也说明了，在比较规则的中高层住宅中，一般刚度较大的楼板符合“刚性楼板假定” 。11.311.3 电算主要计算指标电算主要计算指标表 11-3 层间刚度比层次RJXRJYRatX=RJXi/RJXi-1RatY=RJYi/RJYi-111.00E+063.03E+061126.89E+052.08E+060.68850.687335.67E+051.74E+060.82380.836444.87E+051.50E+060.85830.85954.32E+051.33E+060.8870.886963.07E+051.10E+060.71070.830572.76E+059.51E+060.89820.863482.49E+057.95E+050.90370.835892.11E+055.97E+050.84820.7507101.25E+052.90E+050.590.4865注：RatX 与 RatY 均小于 1.4，满足规范要求44图 11-5 地震作用下 X，Y 最大位移图 11-6 地震作用下 X，Y 最大层间位移角图 11-7 风作用下 X，Y 最大位移图 11-8 风作用下 X，Y 最大层间位移角周期如上节所示，X 方向有效质量系数45为 98.37%，Y 方向有效质量系数为 91.04%，均大于 90%，满足规范要求。12.12.截面验算截面验算由于手算中水平力计算的不精确，采用 PKPM 中的 SATWE 分析所得的构件设计内力值进行轴框架截面验算、框架支撑截面验算、组合次梁设计框架梁柱节点全塑性承载力验算、节点域抗剪强度验算以及抗震构造措施验算22。12.112.1 框架柱的计算长度框架柱的计算长度根据钢结构设计规范 （GB50017-2003）23规定，框架支撑体系，需要考虑柱的计算长度系数 。侧移刚度（产生单位侧倾角的水平力）Sb满足的属于强支撑框架，不满足的属于弱支撑框架。Nbi和N0i是03(1.2)bbiiSNN指第 i 层层间所有框架柱用无侧移框架和有侧移框架柱计算长度系数算得的轴压稳定承载力之和。强支撑框架按无侧移计算，反之按有侧移计算。在抗震荷载计算是得出的支撑刚度为产生单位水平位移的水平力。若要产生单位侧倾角 =/h=1，则相当于产生水平位移 =h。因此在抗震荷载计算是得出的支撑刚度需要乘上一个产生单位位移角时的水平位移 h，才符合刚度规定。则：。各层柱的计算长度系数如表2435451 2.97062808bS 9-1 所示：表 12-1 柱计算长度系数无侧移有侧移层次框架轴线号 K1K2b003(1.2)bbiiSNNA0.38 10 0.695 11.52 0.985 1.36 22.54 0.945C0.67 10 0.674 11.17 0.986 1.26 20.88 0.952边框架D0.29 10 0.702 11.63 0.985 1.43 23.70 0.94A0.48 10 0.687 11.38 0.985 1.31 21.71 0.949C0.85 10 0.663 10.99 0.986 1.21 20.05 0.956中框架D0.36 10 0.696 11.53 0.985 1.38 22.87 0.943楼梯柱0.38 10 0.695 11.52 0.985 1.36 22.54 0.9451分户墙柱 0.36 10 0.696 11.53 0.985 1.38 22.87 0.94311503416无侧移框架A0.38 0.38 0.882 14.62 0.977 1.76 29.17 0.917C0.67 0.67 0.827 13.70 0.9791.524.86 0.934边框架D0.29 0.29 0.93 15.41 0.974 1.93 31.98 0.904A0.48 0.48 0.889 14.73 0.976 1.61 26.68 0.928C0.85 0.85 0.798 13.22 0.9811.423.20 0.943中框架D0.36 0.36 0.887 14.70 0.976 1.79 29.66 0.914楼梯柱0.38 0.38 0.882 14.62 0.977 1.76 29.17 0.91725分户墙柱 0.36 0.36 0.887 14.70 0.976 1.79 29.66 0.91412190942无侧移框架6边A1.26 1.26 0.753 16.67 0.969 1.28 28.34 0.9211185207846C2.20 2.20 0.677 14.99 0.976 1.15 25.46 0.933框架D0.95 0.95 0.646 14.30 0.977 1.35 29.89 0.913A1.58 1.58 0.73 16.16 0.971 1.23 27.23 0.925C2.76 2.76 0.651 14.41 0.977 1.12 24.79 0.936中框架D1.18 1.18 0.758 16.78 0.969 1.29 28.56 0.92楼梯柱1.26 1.26 0.753 16.67 0.969 1.28 28.34 0.92110分户墙柱 1.18 1.18 0.758 16.78 0.969 1.29 28.56 0.92无侧移框架12.212.2 框架柱截面验算框架柱截面验算第二标准层框架柱验算：A=21950；Wx=3.34106；Wy=1.12106。内力设计值：Mx=-24.7；My=21.6；N=-1998.5。强度验算：36666221998.5 1024.7 1021.6 100.85 219501.05 0.85 3.34 101.2 0.85 1.12 10134/295/yxnxnxynyMMNAWWN mmN mm平面内稳定性验算：ix=175；iy=101。按有侧移的柱计算长度系数计算，则由表 9-1 可知 x=20.05，x=0.956。2223282/206 1021950/ 20.051.11 10/,1.0ExxmxNEAN mm 36mx3618221998.5 101.0 24.7 101998.5 100.956 21950(1 0.8)1.05 3.34 10(1 0.8)1.11 10102/295/ExxxxxMNNAWNN mmN mm平面外稳定性验算：计算柱平面外计算长度系数，y=1.27，y=36.47，y=0.881。2221222328236.473451.071.071.026,1.044000 23544000 2351.0,0.650.351.01,1.0/206 1021950/36.470.34 10/yybxbytxmytyEyyfMMNEAN mmmx366366822(1 0.8)1998.5 101.0 24.7 101.01 21.6 101.01998.5 100.956 219501.0 1.12 101.05 3.34 10(1 0.8)1.11 10139/295/ExtyyxxbyyxxMMNNAWWNN mmN mm366366822(1 0.8)1998.5 101.0 24.7 101.01 21.6 101.01998.5 100.881 219501.026 3.34 101.2 1.12 10(1 0.8)0.34 10137/295/EymyytxxybxxyyMMNNAWWNN mmN mm第一标准层框架柱验算：A=12040；Wx=1.37106；Wy=0.45106。47内力设计值：Mx=-17.8；My=54.2；N=-1025.4。强度验算：36666221025.4 1017.8 1054.2 100.85 120401.05 0.85 1.37 101.2 0.85 0.45 10233/295/yxnxnxynyMMNAWWN mmN mm平面内稳定性验算：ix=131；iy=74.9。按有侧移的柱计算长度系数计算，则由表 11-1 可知 x=24.79，x=0.936。2223282/206 1012040/ 24.790.40 10/,1.0ExxmxNEAN mm 36mx3618221025.4 101.0 17.8 101025.4 100.936 12040(1 0.8)1.05 1.37 10(1 0.8)0.40 10104/295/ExxxxxMNNAWNN mmN mm平面外稳定性验算：计算柱平面外计算长度系数，y=1.53，y=43.93，y=0.841。2221222328243.933451.071.071.006,1.044000 23544000 2351.0,0.650.351.01,1.0/206 1012040/ 43.930.13 10/yybxbytxmytyEyyfMMNEAN mmmx366366822(1 0.8)1025.4 101.0 17.8 101.01 54.2 101.01025.4 100.936 120401.0 0.45 101.05 1.37 10(1 0.8)0.40 10225/295/ExtyyxxbyyxxMMNNAWWNN mmN mm366366822(1 0.8)1025.4 101.0 17.8 101.01 54.2 101.01025.4 100.841 120401.006 1.37 101.2 0.45 10(1 0.8)0.13 10222/295/EymyytxxybxxyyMMNNAWWNN mmN mm12.312.3 框架梁截面验算框架梁截面验算内力设计值：Mmax=239.4；Vmax =127.8抗弯强度验算：Wx1.01106 ，x取 1.05。6226239.4 10266/295/1.05 0.85 1.01 10xxnxMN mmN mmW48抗剪强度验算：按剪力完全由腹板承担计算。322max127.8 1057/180/(39922) 7 0.85N mmN mm 由于次梁的侧向支撑作用，主梁最大的侧向支撑点间距 2.7m。则 l/b=13.616,不需验算整体稳定。型钢的局部稳定均符合规范要求，不需要验算。12.412.4 支撑截面验算支撑截面验算支撑必须满足抗震要求，内力设计值：Mx=14.5 ; My=1.9 ; N=-797.5。强度验算：。21.51.5 797.51196,131,9218crxNNkN imm Amm22340025.95,0.95013125.952350.2793.14206000110.9111 0.351 0.35 0.2791196 1000137/0.911 215196/0.95 9218ynncrfENN mmN mmA则支撑满足抗震要求。12.512.5 组合次梁设计组合次梁设计根据钢混凝土组合楼盖结构设计与施工规程 （YB923892）9设计组合次梁截面，取跨度 6m 的次梁进行验算。钢梁 Ix2.0108。混凝土板的有效宽度：由于压型钢板强肋与次梁垂直，不考虑压型钢板顶面以下的混凝土。l/6=6000/6=1000,S0/2=(2400-199)/2=1101,6hc=600,则取 b1= b2=600。则 be= b0+b1+b2=1399mm。混凝土截面的换算宽度：E=8.08,be,eq=1399/8.08=173mm,Asc=2.45104。49混凝土板顶到中和轴距离：173 100 507216 (396/ 275 100)14524500xmm换算截面的惯性矩：Isc=7.46108。到顶面的换算截面模量：Wsct=Isc/x=5.14106。到顶面的换算截面模量：Wsct=Isc/（h-x）=1.75106。施工阶段组合梁计算：gIk=3.492.4+0.56=8.936kN/m; qIk=1.02.4=2.4kN/m.。设计内力：2(1.2 8.936 1.4 2.4)/863.37(1.2 8.936 1.4 2.4) / 242.25MlkN mVlkN承载力验算：fc=9.6N/mm2。塑性中和轴位置确定：，中和轴在钢梁内。1399 100 9.613430407216 2151551440eccb h fAf钢梁受压区面积：。20.5 (/)484.7ceccAAb h ffmm钢梁受压区高度为 484.7/199=2.4mm，则 y1=177.4mm；y2=366.6mm。组合梁的抗弯承载力：121399 100 9.6 177.47216 215 366.680763.37eccb h f yAfykN mkN m组合梁的抗剪承载力： 374 7 12532742.25svh tfkNkN 连接件计算：连接件选用单排 M16 圆柱头焊钉，对简支梁 =1，栓钉高度取150mm，压型钢板 YX75-230-690（II）的 bw=88mm,he=75mm。压型钢板垂直于钢梁布置，故折减系数：00.850.85 88 15075()()0.99775751wdeveebhhhhn单个抗剪件的抗剪承载力为：242(0.43)0.997 1 0.4316 / 42.55 109.642648(0.7)0.716 / 4 1.67 215 0.997 150382vcvsbccsbvNAE fNAfN 所需栓钉数目：n=Vs/N=1343/42.65=32 个，沿半跨单排布置，纵向间距a=6000/32=187.5mm，同时 6d=96mm。因此取栓钉间距 180mm。挠度验算： 4485()5 (8.9362.4) 60004.64/ 25024384384 206000 2.0 10IkIkslssgqlVmmvlmmE I12.612.6 钢框架梁柱节点全塑性承载力验算钢框架梁柱节点全塑性承载力验算对框架 C 轴柱和第一层节点进行验算。63968(1998.5 1890.4)(/)3.34 10(2 34510 )1.71 10219501.01 10(345235)5.86 10pcyccpbybWfNAWf5012.712.7 节点域抗剪强度验算节点域抗剪强度验算对框架 C 轴柱和第一层节点进行验算，a=0.7。68681268122261.01 102352.37 10 ,1.01 103453.48 10369 400 131.92 10()0.7(2.373.48) 104213.2/226.7/1.92 103pbpbpbc ppbpbvpMMVh h ta MMN mmfN mmV12.812.8 抗震构造措施抗震构造措施验算验算框架柱构造验算：分别验算其长细比与板件宽厚比。长细比要求：28.56120 235/34599板件宽厚比要求：验算伸出翼缘与腹板，符合要求。/(400 13)/(2 21)9.212/(40021 2)/1327.548b th t框架梁构造验算：本结构的楼盖采用压形钢板现浇混凝土楼盖，并与钢梁有可靠连接，符合抗震规范要求，现验算梁的伸出翼缘与腹板板件宽厚比值：，符合要求。/(1997)/(2 11)8.710/(396 11 2)/753.460b th t支撑造验算：分别验算其长细比与板件宽厚比。长细比要求：42.8120板件宽厚比要求：验算伸出翼缘与腹板。，符合要求。/(2509)/(2 14)8.611/(250 14 2)/92530b th t13.13.节点设计节点设计 节点设计是钢结构的主要部分之一，以下进行柱脚节点设计、柱与柱拼接节点设计、梁柱节点设计、次梁与主梁连接节点设计以及支撑节点设计24。本结构抗震烈度为 8 级，可采用等强度设计方法。柱与柱的连接为柱贯通连接，以三层为一根。梁以一跨为一根。13.113.1 柱脚节点设计柱脚节点设计.1 设计条件设计条件采用露出式刚性固定柱脚，取轴 C 框架柱验算。作用于柱脚处的内力 M=24.7；N =-1998.5；V=48.9kN。柱的高度 h2.9m，柱截面为HW4004001321。Ix66900cm4；Iy22400cm4；Wx3340cm3；Wy1120cm3；A219.5cm2。柱与柱脚的连接板件、锚栓等均采用 Q235 钢，焊条底板下混凝土的强度等级为 C40。柱翼缘采用完全汗透的坡口对接焊缝，而腹板采用角焊缝链接，角焊缝高度hf=8mm。51.2 柱脚细部设计计算柱脚细部设计计算柱脚一侧的锚栓为 3M24，则取底板尺寸 LB =500640，a=70mm，lt=50mm，加劲肋厚度 12mm，高度 340mm，长度 100mm，与底板链接的角焊缝高度 8mm。柱脚底板处的混凝土基础的面积为 1000mm1000mm。底板下混凝土最大受压应力的计算：2227.40.01370.1067 ,(1 6 /)1998.561998500(1 6 13.7/640)7.0/19.5/640 5000.40.4 1998.5799.4cctbMLNemme LNLBN mmfN mmVNkNV 底板厚度确定： 220.048,5000.048 7.0 5008400066 8400040315cPbaMaMtmmf取 t=40mm，。 图 13-1 柱角节点设235235181840594640345ytf柱与底板焊缝强度验算：22222222222199850087.71/160/22 84002 374 8247000008.18/160/3019548489008.17/160/2 374 895.89/160/87.71()()()(8.11NcFewWMcPvewWfNcMcNcfsvfNN mmN mmAAMN mmN mmWVN mmN mmAN mmN mm 2227)88.09/160/N mmN mm加劲肋验算：2222270 100 5.514850014850024.75/115/300 2014850088.39/160/22 0.7 10 120/200/ 201018fiRi RiciRvRi RiWife wRiRiVa lNVN mmfN mmh tVN mmfN mmh lat13.213.2 柱与柱的拼接连接设计柱与柱的拼接连接设计柱连接方式为翼缘采用全焊透的坡口对接焊缝链接，并采用引狐板施焊。腹板全部采用双剪的高强度螺栓进行拼接连接，表面喷砂处理；螺栓采用 10.9 级的摩擦型高强螺52栓；衬板厚 10mm，宽 30mm。连接点为距楼板顶 1.2m 处，所受轴力 N=-1450.8kN。400 21840013 (4002 21) 132446543120.90.9 2 0.5 225000202500315 (4654312),4.9202500cnFcnWWWbHvvcnWWWWbHvAAnnNnPAfnnnN 取 nW=18（个） 。 图 13-2 柱与柱的拼接连接设计13.313.3 梁柱节点设计梁柱节点设计主梁与柱强轴连接节点为刚性节点，翼缘与柱的连接采用设引弧板的完全焊透的坡口对接焊缝连接，腹板与柱连接采用摩擦型高强度螺栓连接，表面喷砂处理。设计内力：M239.4kNm，V127.8kN。梁翼缘完全焊透的对接焊缝验算：6220239.4 10292.4/315/(39622) 199 11tWbFb FbMN mmfN mmh b t图 13-3 梁柱节点设计（强轴） 图 13-4 梁柱节点设计（弱轴）腹板连接所需的摩擦型高强度螺栓数目： 61278001.30.9 1 0.5 225000(39620 11 2) 3100.5422 101250()(239.4246.2) 100.77200 101250wbHvnwvwbHvbbLRwbHvVnNAfnNMMnlN 取 nW=6（个） 。 连接板厚度。则取连接板厚度为 10mm，与柱翼缘127 374119.2320wbt htmmmmh 的连接用双面角焊缝连接，焊脚尺寸10mm。fh柱水平加劲肋设计：，加劲肋可按构造设置。取加劲肋尺0(5 )13 (11 5 21) 310467480wFtttfN 寸为 4009610，则。与柱翼缘/96/109.618 235/34514.8ssbt 53与腹板采用全焊透的坡口对接焊缝连接。节点的抗剪强度验算： 612(396 11) (40021) 131896895(239.4200.9) 10323246518968952pbc WcbbPvpVh h tMMfV同理，弱轴方向处理相同，按照构造确定。13.413.4 次梁与主梁连接节点设计次梁与主梁连接节点设计 将主梁作为支点，并将次梁的两端与主梁的连接作为铰接处理，采用双剪的摩擦型高强螺栓连接，表面喷砂处理。设计内力：V=61.2。采用 10.9 级取 8M24 螺栓，竖向排距 93mm，竖向行距 84mm。连接板尺寸为 171300。 螺栓抗剪与受弯承载力验算：max2222max22/61200/61020061200 154 84280504 840.90.9 2 0.5 22500202500()()(10200)(28050)29847veMibHvfsvMbHvNVnNM yNNyNnPNNNNNN 连接板板厚确定： ，取 t=7mm。127 374226.3622 300Wt htmmh主梁加劲肋与主梁连接的焊缝验算： 图 13-5 次梁与主梁连接节点设计222322222226,3546120020.58/2 0.72 0.7 6 354/30.7 6 354 /317544261200 15453.72/175442()()(20.58)(53.72)57.53/200/wfwvf wWeeMWfsvMhmm lmmVN mmh lWh lmmMN mmWN mmN mm 13.513.5 支撑节点设计支撑节点设计支撑是采用等强度设计方法。设计内力 N=797.5kN。采用单剪的摩擦型高强螺栓连接，表面喷砂处理。采用 10.9 级取 8M24 螺栓，连接板尺寸为 390160。净截面强度验算：2279750090.77/215/92182 24 9N mmN mm 连接板板厚确定：，取129 206227.7922 160Wt htmmht=8mm54螺栓抗剪承载力： 0.90.9 2 0.5 225002025007975003.938202500bHvfbHvNnPNNN 图 13-6 支撑节点设计14.14.楼梯设计楼梯设计与基础设计与基础设计14.114.1 楼梯设计楼梯设计楼梯采用梁式钢楼梯25。踢脚 161mm，踏步 270mm，梯段梁采用 Q235 的22a，踏板采用 6mm 厚的扁豆型花纹钢板，与梯段梁以 6mm 焊缝连接。楼梯上的均布活荷载标准值 qk=2.0kN/m2。平台板采用与楼板相同的压型钢板组合板。平台梁选用 Q235 的工28a 梁。.1 梯段梁验算梯段梁验算荷载计算： 水磨石地面 (0.27+0.161)0.60.65/0.27=0.62kN/m水泥砂浆找平 (0.27+0.161) 0.60.0220/0.27
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