土木毕业设计内力组合.doc

表 恒载作用下梁端弯矩（kNm）层次A5-191.376291.17-269.871260.348-260.3484-174.925200.007-188.225185.579-185.5793-165.304200.007-188.225185.579-185.5792-164.852200.007-188.225185.579-185.5791-156.682200.007-188.225185.579-185.579表 活载作用下梁端弯矩（kNm）层次A5-43.5460.82-56.36954.38-54.384-84.675102.558-96.51795.16-95.163-84.795102.558-96.51795.16-95.162-84.988103.558-96.51795.16-95.161-80.617102.815-96.6495.16-95.16表 雪载作用下梁端弯矩（kNm）层次A5-14.37413.544-12.55312.11-12.114-81.992102.558-96.51795.16-95.163-84.795102.558-96.51795.16-95.162-84.988103.558-96.51795.16-95.161-80.617102.815-96.6495.16-95.16 恒载作用下的梁端剪力（kN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力AB跨BC跨CD跨AB跨BC跨CD跨5 164.000 164.000 164.000 -12.794 1.2210.000 4 116.955 116.955 116.955 -3.2160.3390.000 3 116.955 116.955 116.955 -4.449 0.3390.000 2 116.955 116.955 116.955 -4.5070.3390.000 1 116.955 116.955 116.955 -5.989 0.339 0.000 总剪力（kN）层次AB跨BC跨CD跨5151.206 176.794165.221162.779164.000 164.000 4113.739120.171117.294116.616116.955 116.955 3112.506 121.404 117.294116.616 116.955 116.955 2112.448 121.462 117.294116.616 116.955 116.955 1110.966122.944 117.294116.616116.955 116.955 恒载作用下柱轴力（kN）层次A柱B柱C柱N顶N底N顶N底N顶N底5267.976336.699496.325565.048481.089549.8124592.988706.727914.993983.716795.863864.5863961.7831030.5061330.1061398.7881112.6371181.3621285.5041354.2271750.0651818.7881429.4111498.13411607.7431685.8982165.1782243.3331746.1851824.34表 活载作用下的梁端剪力及轴力（kN）活载作用下的梁端剪力（kN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力AB跨BC跨CD跨AB跨BC跨CD跨5 34.223 34.223 34.223 -2.2150.2250.000 4 59.892 59.892 59.892 -2.2930.1740.000 3 59.892 59.892 59.892 -2.2770.1740.000 2 59.892 59.892 59.892 -2.3810.1740.000 1 59.892 59.892 59.892 -2.8460.1900.000 总剪力（kN）层次AB跨BC跨CD跨5 32.00836.43834.448-2.2150.2250.000457.59962.18559.718-2.2930.1740.000357.61562.16959.718-2.2770.1740.000257.51162.27359.718-2.3810.1740.000157.04662.73859.892-2.8460.1900.000 活载作用下柱轴力（kN）层次A柱B柱C柱N顶=N底N顶=N底N顶=N底547.218101.30698.6414131.437276.449271.8393204.262451.576445.0372276.983626.807618.2351349.239802.487791.433表 调幅后雪荷载作用下的梁端剪力及轴力（kN）调幅后活载作用下的梁端剪力（kN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力AB跨BC跨CD跨AB跨BC跨CD跨5 7.794 7.794 7.794 -0.1060.0570.000 4 59.892 59.892 59.892 -2.6370.1740.000 3 59.892 59.892 59.892 -2.2770.1740.000 2 59.892 59.892 59.892 -2.3810.1740.000 1 59.892 59.892 59.892 -2.8460.1900.000 总剪力（kN）层次AB跨BC跨CD跨57.6887.9007.8517.7377.7947.794457.25562.52960.06659.71859.89259.892357.61562.16960.06659.71859.89259.892257.51162.27360.06659.71859.89259.892157.04662.73860.08259.70259.89259.892 调幅后活载作用下柱轴力（kN）层次A柱B柱C柱N顶=N底N顶=N底N顶=N底510.72821.83121.611494.603197.666194.4613178.838373.141367.3112262.969548.72540.1611346.635724.299713.011跨中弯矩计算2.跨中弯矩计算采用叠加法对跨中弯矩进行计算，首先将荷载分解为图 所示的三个部分，先求出每个部分的跨中弯矩，然后进行叠加。 (a)均布荷载弯矩图 (b)三角荷载弯矩图 (c)集中荷载弯矩图图2.15 荷载分解弯矩图恒荷载作用下，梁的跨中弯矩为：；活荷载作用下，梁的跨中弯矩为： 风荷载和地震荷载作用下的跨中弯矩计算方法按下式计算：恒载、活载、雪荷载作用下跨中弯矩计算结果见表 层次恒载作用活载作用屋面活载取雪荷载AB跨BC跨CD跨AB跨BC跨CD跨AB跨BC跨CD跨5219.982191.146200.90744.21341.01942.0137.1668.7949.0154141.241141.805143.12875.08272.8675.53876.42372.8675.5383146.052141.805143.12875.02372.8675.53875.02372.8675.5382146.278141.805143.12874.42572.8675.53874.42572.8675.5381148.669141.805143.12876.98272.8675.53876.98272.79875.538框架梁柱内力组合1. 一般规定求出各种荷载作用下的框架内力后，应根据最不利又是可能的原则进行内力组合。1） 梁端负弯矩调幅 当考虑结构塑性重分布的有利影响时，应在内力组合之前对竖向荷载作用下的内力进行调幅（梁端负弯矩调幅系数取0.85，水平荷载作用下的弯矩不能调幅）调幅后结果如下：1. 梁端弯矩的调幅系数取0.85，调幅后的弯矩值结果见表 调幅后恒载作用下梁端弯矩（kNm）层次A5-162.67247.495-229.390221.296-221.2964-148.686170.006-159.991157.742-157.7423-140.508170.006-159.991157.742-157.7422-140.124170.006-159.991157.742-157.7421-133.18072.886-159.991157.742-157.742调幅后活载作用下梁端弯矩（kNm）层次A5-37.00951.697-47.91446.223-46.2234-71.97487.174-82.03980.886-80.8863-72.07687.174-82.03980.886-80.8862-72.24088.024-82.03980.886-80.8861-68.52487.393-82.14480.886-80.886调幅后雪载作用下梁端弯矩（kNm）层次A5-12.21811.512-10.68710.294-10.2944-69.69387.174-82.03980.886-80.8863-72.07687.174-82.03980.886-80.8862-72.24088.024-82.03980.886-80.8861-68.52487.393-82.14480.886-80.8862. 调幅后梁端剪力及轴力计算（计算方法同调幅前）表 调幅后恒载作用下的梁端剪力及轴力（kN） 调幅后恒载作用下的梁端剪力（kN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力AB跨BC跨CD跨AB跨BC跨CD跨5 164.000 164.000 164.000 -10.875 1.038 0.000 4 116.955 116.955 116.955 -2.733 0.288 0.000 3 116.955 116.955 116.955 -3.782 0.288 0.000 2 116.955 116.955 116.955 -3.831 0.288 0.000 1 116.955 116.955 116.955 -5.091 0.288 0.000 总剪力（kN）层次AB跨BC跨CD跨5153.125 174.875 165.038 162.962 164.000 164.000 4114.222 119.688 117.243 116.667 116.955 116.955 3113.173 120.737 117.243 116.667 116.955 116.955 2113.124 120.786 117.243 116.667 116.955 116.955 1111.864 122.046 117.243 116.667 116.955 116.955 调幅后恒载作用下柱轴力（kN）层次A柱B柱C柱N顶N底N顶N底N顶N底5269.895 338.618 494.223 562.946 439.442 508.165 4593.390 664.112 912.357 981.080 854.267 922.990 3919.836 988.559 1331.540 1400.263 1269.092 1337.815 21244.233 1312.956 1750.772 1819.495 1683.917 1752.640 11567.352 1645.507 2171.264 2249.419 2098.742 2176.897 表 调幅后活载作用下的梁端剪力及轴力（kN）调幅后活载作用下的梁端剪力（kN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力AB跨BC跨CD跨AB跨BC跨CD跨5 34.223 34.223 34.223 -1.883 0.217 0.000 4 59.892 59.892 59.892 -1.949 0.148 0.000 3 59.892 59.892 59.892 -1.936 0.148 0.000 2 59.892 59.892 59.892 -2.024 0.148 0.000 1 59.892 59.892 59.892 -2.419 0.161 0.000 总剪力（kN）层次AB跨BC跨CD跨532.340 36.106 34.440 34.006 34.223 34.223 457.943 61.841 60.040 59.744 59.892 59.892 357.956 61.828 60.040 59.744 59.892 59.892 257.868 61.916 60.040 59.744 59.892 59.892 157.473 62.311 60.040 59.744 59.892 59.892 调幅后活载作用下柱轴力（kN）层次A柱B柱C柱N顶=N底N顶=N底N顶=N底547.550 100.966 121.469 4132.113 276.087 294.345 3216.689 451.195 467.221 2301.177 626.391 640.097 1385.270 801.982 812.973 表 调幅后雪荷载作用下的梁端剪力及轴力（kN）调幅后活载作用下的梁端剪力（kN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力AB跨BC跨CD跨AB跨BC跨CD跨5 7.794 7.794 7.794 -0.091 0.041 0.000 4 59.892 59.892 59.892 -2.241 0.148 0.000 3 59.892 59.892 59.892 -1.936 0.148 0.000 2 59.892 59.892 59.892 -2.024 0.148 0.000 1 59.892 59.892 59.892 -2.419 0.148 0.000 总剪力（kN）层次AB跨BC跨CD跨57.703 7.885 7.840 7.758 7.794 7.794 457.651 62.133 60.040 59.744 59.892 59.892 357.956 61.828 60.040 59.744 59.892 59.892 257.868 61.916 60.040 59.744 59.892 59.892 157.473 62.311 60.040 59.744 59.892 59.892 调幅后活载作用下柱轴力（kN）层次A柱B柱C柱N顶=N底N顶=N底N顶=N底510.743 21.805 21.632 495.014 197.218 194.508 3179.590 372.326 367.384 2264.078 547.522 540.260 1348.171 723.113 713.136 2.调幅后梁跨中弯矩计算对于跨中弯矩，也要进行调幅，调幅方法如下：（1） 恒载作用下跨中弯矩调幅：I.梁端弯矩调幅完成后，将整个弯矩图曲线根据调幅后的梁端弯矩往下移动，然后计算调幅后的跨中弯矩。调幅后弯矩见表 （I）.直接将没调幅前的跨中弯矩乘以1.2.倍。调幅后弯矩如下表 （） 表 （I）调幅后恒载作用下跨中弯矩（kNm） 层次AB跨BC跨CD跨52623.978229.375241.0884169.489170.166171.7543175.262170.166171.7542175.534170.166171.7541178.403170.166171.754（）调幅后恒载作用下跨中弯矩（kNm）层次AB跨BC跨CD跨5256.171235.910239.9574143.232143.712144.8363147.321143.712144.8362147.513143.712144.8361149.545143.712144.836因此，恒荷载作用下，跨中弯矩选用第二种调幅方案。（2） 活载作用下跨中弯矩调幅先用恒荷载作用下的两种计算方法进行计算，取所得弯矩较大值为调幅后的弯矩。（I）梁端弯矩调幅完成后，将整个弯矩曲线根据调幅后的梁端弯矩玩下移动，然后计算调幅后的跨中弯矩，该弯矩即为调幅后的跨中弯矩。调幅后跨中弯矩见表 （I）（）直接将没调幅前的跨中弯矩乘以1.11.2的调幅系数进行调幅。调幅后跨中弯矩见表 （）表 （I）调幅后活载作用下跨中弯矩（kNm）层次AB跨BC跨CD跨552.04049.32550.170489.12487.23687.812390.07387.23687.812288.56687.23687.812190.74087.23687.812 调幅后雪荷载作用下跨中弯矩（kNm）层次AB跨BC跨CD跨59.26010.64310.831490.26587.23687.812389.07387.23687.812288.56687.23687.812190.74087.23687.812（）调幅后恒载作用下跨中弯矩（kNm）层次AB跨BC跨CD跨553.05649.22350.416490.09887.43290.646390.02887.43290.646289.31087.43290.646192.37887.43290.646 调幅后雪荷载作用下跨中弯矩（kNm）层次AB跨BC跨CD跨58.599 10.533 10.818 491.708 87.432 90.646 390.028 87.432 90.646 289.310 87.432 90.646 192.378 87.432 90.646 考虑到活荷载的不利布置，需将各跨中弯矩增大20%，其结果如下：层次活载作用AB跨BC跨CD跨563.66759.06860.4994110.050104.918108.7753108.034104.918108.7752107.172104.918108.7751110.854104.918108.7752） 控制截面框架梁的控制截面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，支座截面还会出现负弯矩。框架梁的控制截面最不利组合有以下几种。梁跨中截面：及相应（正截面设计），有的需组合；梁支座截面：及相应的（正截面设计），及相应的 (斜截面设计)，有时需组合。框架柱的控制截面框架柱的控制截面通常是柱上下端截面。柱的剪力和轴力在同一层柱内变化很小，甚至没有变化，而柱的梁端弯矩最大。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。框架柱的控制截面最不利组合有以下几种。柱截面：及相应的、 及相应的、 及相应的、 及相应的、3） 内力换算结构受力分析所得内力是构件轴线处内力，而梁支座截面是指柱边缘处梁端截面；柱上、下端截面是指梁顶和梁底处柱端截面。因此，进行内力组合前，应将各种荷载作用下梁柱轴线的弯矩值和剪力值换算到梁柱边缘处，然后进行内力组合。对于框架柱，在手算时，为了简便起见，可采用轴线处内力值，也就是可不用换算为柱边缘截面的内力，这样算得的钢筋用量比需要的钢筋用量略微多一些。梁支座边缘处的内力值： 式中：支座边缘截面的弯矩标准值； 支座边缘截面的剪力标准值； 梁柱中线交点处的弯矩标准值； 与相应的梁柱中线交点处的剪力标准值； 梁单位长度的均布荷载标准值； 梁端支座跨度（及柱截面高度）。4） 框架梁内力组合 选取轴所在框架进行内力组合。根据建筑结构荷载规范第3.2.3条规定，对于一般排架、框架结构，基本组合可采用简化规则，并按照下列组合区最不利值确定：(1)由可变荷载控制的效应设计值，应按下式计算： (2)由永久荷载控制的效应设计值，应按下式进行计算： 式中： 第个永久荷载的分项系数； 第个永久荷载的分项系数；其中主导可变荷载的分 项系数； 第个可变荷载考虑使用年限的调整系数；其中主导可 变荷载的分项系数； 按第个永久荷载标准值计算的荷载效应值； 按第个可变荷载标准值计算的荷载效应值，其中， 为诸可变荷载效应中起控制作用者； 第个可变荷载的组合值系数； 参与组合的永久荷载数； 参与组合的可变荷载数。 根据建筑结构荷载规范第3.2.4条规定，基本组合的荷载分项系数，应按下列规定采用： 1 永久荷载的分项系数应符合下列规定： 1)当永久荷载效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取12，对由永久荷载效应控制的组合应取135； 2)当永久荷载效应对结构有利时，不应大于10。 2 可变荷载的分项系数应符合下列规定： 1)对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载，应取13； 2)其他情况，应取14。 3 对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，荷载的分项系数应满足有关的建筑结构设计规范的规定。 根据建筑结构荷载规范第3.2.5条规定，楼面和屋面活荷载考虑设计使用年限的调整系数，当结构使用年限为50年时，取为1.0.根据上述规定，得出以下3种组合：由可变荷载控制的效应设计值：由永久荷载控制的效应设计值：该建筑同时需要进行抗震验算，根据建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）第5.4.1条规定，结构构件的地震组合效应和其它荷载效应的基本组合，应按下式计算：式中： 结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩，轴向力和剪力设 计值等； 重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2，当重力荷载效应对构 件承载力有利时不应大于1.0； 、分别为水平、竖向地震作用分项系数，按表 采用：表 地震作用分项系数地震作用仅计算水平地震作用1.30.0仅计算竖向地震作用0.01.3同时计算水平与竖向地震作用（水平地震为主）1.30.5同时计算水平与竖向地震作用（水平地震为主）0.51.3风荷载分项系数，应采用1.4；重力荷载代表值效应；水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系 数；竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系 数；风荷载标准值效应；风荷载组合值系数，一般结构取0.0，风荷载起控制作用的建筑应采 用0.2. 由此可以得到以下组合： =。由此可见，本工程应考虑四种组合： 根据建筑结构抗震设计规范第5.4.2条规定，结构构件的截面抗震验算，应采用下列设计表达式： 式中： 承载力抗震调整系数，混凝土结构中，梁受弯时取0.75，轴压 比小于0.15的柱偏压时取0.75，轴压比不小于0.15的柱偏压时 取0.80，各类构件受剪、偏拉时取0.85； R结构构件承载力设计值。根据建筑结构抗震设计规范第6.2.4条规定，对于一、二、三级的框架梁和抗震墙中跨高比大于2.5的连梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整： 式中： 梁端截面组合的剪力设计值； 梁的净跨； 梁在重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设 计值； 、分别为梁左右端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值； 梁端剪力增大系数，一级可取1.3，二级可取1.2，三级可取1.1。梁内力组合计算结果见表 2.8.2 框架柱内力组合取每层柱顶和柱底两个控制截面，所采用的组合与梁采用的四种组合相同。根据建筑抗震设计规范第6.2.2条规定，一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求： 式中： 节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值 之和； 节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值 之和； 柱端弯矩增大系数，对于框架结构，一、二、三、四级可 分别取1.7、1.5、1.3、1.2。其它结构中的框架，一级取1.4， 二级取1.2，三级、四级取1.1。框架柱的弯矩和轴力组合及柱端弯矩设计值的调整见表 。当考虑地震作用效应的组合中，取屋面为活荷载时的内力进行组合。根据建筑抗震设计规范第6.2.3条规定，一、二、三、四级框架结构的底层，柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.7、1.5、1.3、1.2。底层柱纵向钢筋宜按上下端的不利情况配置。由框架柱的轴压比得，对于轴力的非顶层柱需要进行弯矩调整。；由此可见需对A柱的13层进行调整，对B柱的13层进行调整，C柱柱端弯矩为零，无需调整。调整结果如表 建筑抗震设计规范第6.2.5条规定，一、二、三、四级的框架柱和框支柱组合的剪力设计值应按下式调整： 式中： 柱端截面组合的剪力设计值； 柱的净高； 、分别为柱的上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计 值； 柱剪力增大系数，一级、二、三、四级可分别取1.5、1.3、1.2、 1.1。层次控制截面不利内力 恒载活载左风载右风载左震右震1.2SGK+0.9*1.4(SQK+SWK)1.2（SGk+0.5SQk）+1.3 SEk1.35SGK+1.05SQK1.2SGK+1.4SQKSGKSQKSWK（左）SWK（右）SEK（左）SEK（右）左右左右五AM-162.67-37.0090.849-0.84924.05-24.05-240.77 -242.91 -186.14 -248.67 -258.46 -247.02 V153.12532.340.243-0.2436.85-6.85224.80 224.19 212.06 194.25 240.68 229.03 B左M247.49551.6971.043-1.04329.39-29.39363.45 360.82 366.22 289.81 388.40 369.37 V174.87536.1060.243-0.2436.85-6.85255.65 255.04 240.42 222.61 273.99 260.40 B右M-229.39-47.9140.785-0.78521.12-21.12-334.65 -336.63 -276.56 -331.47 -359.99 -342.35 V165.03834.440.218-0.2186.13-6.13241.71 241.17 226.68 210.74 258.96 246.26 C左M221.29646.2230.913-0.91325.72-25.72324.95 322.65 326.73 259.85 347.28 330.27 V162.96234.0060.218-0.2186.13-6.13238.68 238.13 223.93 207.99 255.71 243.16 C右M-221.296-46.2230.913-0.91325.72-25.72-322.65 -324.95 -259.85 -326.73 -347.28 -330.27 V16434.2230.234-0.2346.59-6.59240.22 239.63 225.90 208.77 257.33 244.71 跨间MAB263.97863.667396.99 396.99 354.97 354.97 423.22 405.91 MBC229.37559.068349.68 349.68 310.69 310.69 371.68 357.95 MCD241.08860.499365.53 365.53 325.61 325.61 388.99 374.00 四AM-148.686-71.9744.871-4.871111.59-111.59-262.97 -275.25 -76.54 -366.67 -276.30 -279.19 V114.22257.9431.195-1.19527.63-27.63211.58 208.57 207.75 135.91 215.04 218.19 B左M170.00687.1744.5452-4.5452103.94-103.94319.57 308.12 391.43 121.19 321.04 326.05 V119.68861.8411.195-1.19527.63-27.63223.05 220.04 216.65 144.81 226.51 230.20 B右M-159.991-82.0393.427-3.42778.21-78.21-291.04 -299.68 -139.54 -342.89 -302.13 -306.84 V117.24360.040.95-0.9521.69-21.69217.54 215.15 204.91 148.52 221.32 224.75 C左M157.74280.8863.985-3.98590.95-90.95296.23 286.19 356.06 119.59 297.88 302.53 V116.66759.7440.95-0.9521.69-21.69216.47 214.08 204.04 147.65 220.23 223.64 C右M-157.742-80.8863.985-3.98590.95-90.95-286.19 -296.23 -119.59 -356.06 -297.88 -302.53 V116.95559.8921.022-1.02223.32-23.32217.10 214.52 206.60 145.97 220.78 224.19 跨间MAB169.489110.05342.05 342.05 269.42 269.42 344.36 357.46 MBC170.166104.918336.40 336.40 267.15 267.15 339.89 351.08 MCD171.154108.775342.44 342.44 270.65 270.65 345.27 357.67 三AM-140.508-72.0769.06-9.06156.11-156.11-248.01 -270.84 -8.91 -414.80 -265.37 -269.52 V113.17357.9562.228-2.22838.35-38.35211.64 206.02 220.44 120.73 213.64 216.95 B左M170.00687.1748.316-8.316143-143324.32 303.37 442.21 70.41 321.04 326.05 V120.73761.8282.228-2.22838.35-38.35225.59 219.98 231.84 132.13 227.91 231.44 B右M-159.991-82.0396.274-6.274107.61-107.61-287.45 -303.26 -101.32 -381.11 -302.13 -306.84 V117.24360.041.74-1.7429.84-29.84218.53 214.15 215.51 137.92 221.32 224.75 C左M157.74280.8867.295-7.295125.13-125.13300.40 282.02 400.49 75.15 297.88 302.53 V116.66759.7441.74-1.7429.84-29.84217.47 213.09 214.64 137.05 220.23 223.64 C右M-157.742-80.8867.295-7.295125.13-125.13-282.02 -300.40 -75.15 -400.49 -297.88 -302.53 V116.95559.8921.871-1.87132.08-32.08218.17 213.45 217.99 134.58 220.78 224.19 跨间MAB176.262108.034347.64 347.64 276.33 276.33 351.39 362.76 MBC170.166104.918336.40 336.40 267.15 267.15 339.89 351.08 MCD171.754108.775343.16 343.16 271.37 271.37 346.08 358.39 二AM-140.124-72.2412.923-12.923188.38-188.38-242.89 -275.45 33.40 -456.39 -265