景区酒店一榀框架结构计算书毕业设计.doc

毕业设计 题 目 一榀框架计算书一榀框架计算书 专 业 建筑结构工程建筑结构工程 班 级 20112011 级级 2 2 班班 学生姓名 王培可王培可 指导老师 王旭王旭 2015 5 2 摘要 本建筑位于某旅游城市郊区 基地平坦 基地总面积 12000m2 主体七层 结构形式采用多层现浇钢筋混凝土框架结构体系 梁板柱均为现浇 建筑面积 约为 5000m2 宽 17 1 米 长为 41 7 米 建筑方案确定 建筑分类为乙类公共 类建筑 二类场地 抗震设防烈度为 8 度 场地设计基本地震加速度值为 0 2g 基础底面持力层为强风化泥岩 地基承载力特征值为 410Kpa 3 目录 第一章 框架结构设计任务书 1 1 1 工程概况 1 1 2 设计资料 2 1 3 设计内容 2 第二章 框架结构布置及结构计算图确定 2 2 1 梁柱界面确定 2 2 2 结构计算简图 2 第三章 荷载计算 5 3 1 恒荷载计算 5 3 1 1 屋面框架梁线荷载标准值 5 3 1 2 楼面框架梁线荷载标准值 5 3 1 3 屋面框架节点集中荷载标准值 6 3 1 4 楼面框架节点集中荷载标准值 7 3 1 5 恒荷载作用下结构计算简图 8 3 2 活荷载标准值计算 9 3 2 1 屋面框架梁线荷载标准值 9 3 2 2 楼面框架梁线荷载标准值 9 3 2 3 屋面框架节点集中荷载标准值 9 3 2 4 楼面框架节点集中荷载标准值 10 3 2 5 活荷载作用下的结构计算简图 10 3 3 风荷载计算 11 第四章 结构内力计算 15 4 1 恒荷载作用下的内力计算 15 4 2 活荷载作用下的内力计算 25 4 3 风荷载作用下内力计算 33 第五章 内力组合 34 5 1 框架横梁内力组合 38 5 2 柱内力组合 46 第六章 配筋计算 60 6 1 梁配筋计算 60 6 2 柱配筋计算 75 6 3 楼梯配筋计算 80 6 4 基础配筋计算 84 第七章 电算结果 80 7 1 结构电算步骤 86 7 2 结构电算结果 87 参考文献 112 4 一 框架结构设计任务书 1 1 工程概况 工程概况 本建筑位于某旅游城市郊区 基地平坦 基地总面积 12000m2 主体七层 结构形式采用多层现浇钢筋混凝土框架结构体系 梁板柱均为现浇 建筑面积 为 5000m2 宽 17 1 米 长为 41 7 米 建筑方案确定 建筑分类为乙类公共类 建筑 二类场地 抗震设防烈度为 8 度 图 1 柱网布置 1 2 设计资料设计资料 1 气象条件 基本风压 0 40KN m2 2 抗震设防 设防烈度 8 度 场地设计基本地震加速度 0 2g 3 屋面做法 30mm 厚细石混凝土保护层 三毡四油防水层 20mm 厚泥沙浆找平层 150mm 水泥蛭石保温层 120 厚现浇钢筋混凝土板 V 形轻钢龙骨吊顶 5 4 楼面做法 瓷砖地面 100 厚钢筋砼楼板 V 形轻钢龙骨吊顶 凝土强度等级为 C30 钢筋 2 级 1 3设计内容设计内容 1 确定梁柱截面尺寸及框架计算简图 2 荷载计算 3 框架纵横向侧移计算 4 框架在水平及竖向力作用下的内力分析 5 内力组合及截面设计 6 节点验算 二二 框架结构布置及结构计算简图确定框架结构布置及结构计算简图确定 2 12 1 梁柱截面的确定梁柱截面的确定 柱 b h 500mm 500mm 梁 AB CD 跨 L 10 7200 10 720mm 取 h 700mm b 350mm 梁 BC 跨 取 h 500mm b 350mm 纵梁 取 h 600mm b 300mm 现浇板厚取 h 100mm 各层梁 柱和板的混凝土强度设计值均为 C30 fc 14 3kN f t kN 梁截面尺寸 梁截面尺寸 mm 及各层混凝土强度等级 及各层混凝土强度等级 横梁 b h 层次 混凝土强度等 级 AB 跨 CD 跨BC 跨 纵梁 b h 1 6C30350 700350 500300 600 柱截面尺寸可根据式 Ac1 2N fc 估算 各层的重力荷载可近似取 14kN 由 图 1 可知边柱及中柱的负载面积分别为 3 9m 3 6m 和 3 9m 4 95m 可得柱截 面面积为 边柱 2 3 mm144327 3 14 710146 39 325 1 2 1 2 1 fc N Ac 中柱 2 3 198450 3 14 7101495 4 9 325 1 2 1 2 1mm fc N Ac 取柱截面为正方形 则边柱和中柱截面尺寸分别为 380mm 和 445mm 6 根据上述估算结果并综合考虑其它因素 本设计柱截面尺寸取值为 mm500mm500 2 2 结构计算简图结构计算简图 基础顶面离室外地面为 450mm 由此可知底层标高为 4 05m 本设计仅取一榀横向框架进行计算 计算简图如下图所示 横向框架 取轴号为 的一榀横向框架 图 2 横向框架计算简图 7 三三 荷载计算荷载计算 3 13 1 重力荷载计算重力荷载计算 1 屋面永久荷载标准值 屋面 上人 框架梁线荷载标准值 30mm 厚细石混凝土保护层 24 0 03 0 72KN M2 三毡四油防水层 0 40KN M2 20mm 厚水泥砂浆找平层 20 0 02 0 40KN M2 150mm 水泥蛭石保温层 5 0 15 0 75KN M2 100mm 厚钢筋混凝土板 25 0 10 2 50KN M2 V 形轻钢龙骨吊顶 0 20KN M2 4 97KN M2 屋面恒载设计值 4 97 1 2 5 964KN M2 边跨 AB CD 框架梁自重 0 35 0 7 25 6 125KN M 6 125KN M 中跨 BC 框架梁自重 0 35 0 5 25 4 375KN M 4 375KN M 因此作用在顶层框架梁上的线荷载为 g6AB1 g6CD1 6 125KN M g6BC1 4 375KN M g6EF2 g6CF2 g6BC2 4 97 3 9 19 383KN M 1 5 层楼面 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 0 55KN M2 100mm 厚钢筋混凝土板 25 0 10 2 50KN M2 V 形轻钢龙骨吊顶 0 20KN M2 3 25KN M2 楼面恒载设计值 3 25 1 2 3 9KN M2 边跨 AB CD 框架梁自重 0 35 0 7 25 6 125KN M 6 125KN M 中跨 BC 框架梁自重 0 35 0 5 25 4 375KN M 4 375KN M 因此作用在顶层框架梁上的线荷载为 8 g6AB1 g6CD1 6 125KN M g6BC1 4 375KN M g6EF2 g6CF2 g6BC2 3 25 3 9 12 675KN M 2 屋面及楼面的可变荷载标准值 上人屋面均布荷载标准值 2 0KN M2 楼面活荷载标准值 房间 2 0KN M2 楼面活荷载标准值 走廊 2 5KN M2 3 梁 柱 墙 门 窗等重力荷载计算 梁 柱可根据截面尺寸 材料密度等计算出单位长度的重力荷载 内墙为 250mm 厚水泥空心砖 9 6KN M3 两侧均为 20mm 厚抹灰 则墙 面单位面积重力荷载为 2 kN08 3202 01725 0 6 9m 外墙亦为 250mm 水泥空心砖 外墙面贴瓷砖 0 5kN m2 内墙面为 20mm 厚抹灰 0 34kN m2 则外墙墙面单位面积重力荷载为 2 24 3 34 0 5 025 0 6 9mkN 外墙窗尺寸为 1 8m 1 5m 单位面积自重为 0 4kN m2 3 23 2 风荷载计算风荷载计算 风压标准值计算公式为 wk z s zw0 wk 风荷载标准值 w0 基本风压 s 风荷载体型系数 z 风荷载变化系数 z Z 高度处的风振系数 w0 0 4 因结构高度 H 30m 可取 z 1 0 对于矩形平面 S 1 3 地面粗糙度类别 B 类 z 按下表取用 风压高度变化系数风压高度变化系数 z z 层数 1 2 3 4 5 6 z 1 00 1 00 1 00 1 10 1 18 1 25 将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载 A 为一榀框架各层 9 节点的受风面积 计算过程如下表所示 横向风荷载计算横向风荷载计算 层次 z sz m zw0 kN m2 A m2 Pw kN 61 01 320 551 250 408 7755 70 51 01 317 251 180 4012 877 90 41 01 313 951 100 4012 877 36 31 01 310 651 000 4012 876 69 21 01 37 351 000 4012 876 69 11 01 34 051 000 4014 337 45 10 3 33 3 地震作用计算地震作用计算 1 1 重力荷载代表值计算重力荷载代表值计算 作用于屋面梁及各层楼面梁处的重力荷载代表值为 屋面梁处 结构和构件自重 EW G 楼面梁处 活荷载结构和构件自重 0 0 1E 50G 其中结构和构件自重取楼面上下 1 2 层高范围内 屋面梁处取顶层一半 的结 构和构件自重 各质点人的重力荷载代表值及质点高度如下图所示 质点重力荷载代表值及质点高度质点重力荷载代表值及质点高度 各层荷载为 墙 自重层所有构件 包括女儿 自重屋面下半层的柱及墙体屋盖纵横梁自重屋面恒载 7 G6 kN33 361735 1795 4197 4 G 屋面板 12 kN70 11326 02 35 179 3 7 41 08 3 7 07 2 47 624 3 6 07 2 44 324 3 425 5 09 3 6 03 0425 5 02 7 7 035 0245 715 497 481 0 7 2255 05 0G7 层自重 kN465481 0 65 1 255 05 0G 柱 kN148825 485 04 2 42 1 06 0 3 01225 5 07 2 1 05 0 35 0 2425 5 02 7 1 0 7 035 0 G 梁 kN44 964206 0 65 1 4 308 3 207 0 65 1 7 608 3 6 065 1 325 02 6 1722 42 24 3 G 墙 kN47 766744 964148846570 113233 3617G6 同理得 G G5 5 G G4 4 G G3 3 G G2 2 8790 60kN 8790 60kN G G1 1 9007 69kN 9007 69kN 2 2 结构基本周期的计算 结构基本周期的计算 框架总高度 H 20 55M 宽度 B 17 1M 框架结构横向自振周期为 s34 0 1 17 55 20 1053 0 25 0 B H 1053 0 25 0 T 3 2 3 3 2 3 1 13 3 3 多遇水平地震作用标准值计算多遇水平地震作用标准值计算 8 度第一组地震和 类场地 sTg35 0 16 0 max 164 0 34 0 35 0 16 0 T 9 09 0 1gmax1 T s49 0 4 1s34 0 T 1 g T 所以不考虑顶部附加水平地震作用 结构的总重力荷载为 51837 56kN 所以底 部剪力为 kNGGeq7226164 0 56 5183785 0F 11ek 各楼层水平地震作用标准值按下式计算 ek j jj ii F HG HG 6 1 i F 楼层的地震作用标准值和地震剪力标准值的计算见下表 i F i V 层次层次 G Gi i kN kN H Hi i m m G Gi iH Hi iF Fi i kN kN V Vi i kN kN 6 67667 477667 4720 6520 65158333 26158333 261811181118111811 5 58790 608790 6017 3517 35152516 91152516 911744174435553555 4 48790 608790 6014 0514 05123507 93123507 931413141349684968 3 38790 608790 6010 7510 7594498 9594498 951081108160496049 2 28790 608790 607 457 4565489 9765489 9774974967986798 1 19007 699007 694 154 1537381 9137381 9142842872267226 51837 651837 6 631728 9631728 972267226 4 4 竖向荷载作用下框架结构竖向荷载作用下框架结构 内力分析 内力分析 1 1 计算单元及计算简图计算单元及计算简图 由于楼面荷载均匀分布 所以可取 两轴线中线之间的长度为计算单元长度 如左图所示 因梁板为整体现浇 且各区格为双 向板 故直接传给横梁的楼面荷载为梯 形分布荷载 边梁 和三角形分布荷载 走道梁 计算单元范围内的其余荷 载通过纵梁以集中荷载的形式传给框架 柱 另外 本例中纵梁轴线与柱轴线不 重合 以及悬臂构件在柱轴线上产生力 矩等 所以作用在框架上的荷载还有集 中力矩 框架横梁自重以及直接作用在 横梁上的填充墙体自重则按均布荷载考 虑 竖向荷载作用下框架结构计算简图 如下图所示 框架的计算单元 2 2 恒荷载计算 恒荷载计算 下图 a 中 及包括梁自重 扣除板自重 和填充墙自重 0 q 0 q 6 层 无填充墙 mkNq 25 5 25 1 07 0 35 0 0 mkNq 5 325 1 05 0 35 0 0 1 5 层 mkNq 26 13 7 03 3 08 3 25 1 07 0 35 0 0 mkNq 5 325 1 05 0 35 0 0 为板自重传给横梁的梯形和三角形分布荷载峰值 由上图计算单元可得 1 q 2 q 6 层 mkNqmkNq 42 137 297 4 38 199 397 4 21 1 5 层 mkNqmkNq 78 8 7 225 3 68 129 325 3 21 15 1 屋面框架结点集中荷载标准值 屋面框架结点集中荷载标准值 顶层边节点集中荷载 边柱连系梁自重 0 3 0 6 3 9 25 17 55KN 边柱连系梁粉刷 0 02 0 6 0 1 2 3 9 17 1 33KN 0 6M 女儿墙自重 0 6 3 9 0 2 14 6 55KN 女儿墙粉刷 2 0 6 3 9 0 02 17 1 59KN 框架梁传来屋面自重 0 5 3 9 0 5 3 9 4 97 18 90KN 顶层边节点集中荷载 P1 45 92KN 弯矩弯矩mkNePM 59 4 2 3 05 0 92 45 111 顶层中节点集中荷载 中柱纵向框架梁自重 0 3 0 6 3 9 25 17 55KN 中柱纵向框架梁粉刷 0 02 0 6 0 1 2 3 9 17 1 33KN 框架梁传来屋面自重 0 5 3 9 3 9 2 7 2 7 2 4 97 17 11KN 0 5 3 9 0 5 3 9 4 97 18 90KN 顶层中节点集中荷载 P2 44 89KN 弯矩弯矩mkNePM 49 4 2 3 05 0 89 44 222 2 楼面框架节点集中荷载标准值楼面框架节点集中荷载标准值 中间层边节点集中荷载 边柱纵向框架梁自重 17 55KN 边柱纵向框架梁粉刷 1 33KN 墙体自重及粉刷 3 24 3 9 0 5 3 3 0 6 29 74KN 框架柱子自重 0 5 0 5 3 3 25 20 63KN 粉刷 0 5 4 0 25 3 3 3 0 6 0 02 17 1 15KN 边柱纵向框架梁传来楼面自重 3 25 3 9 0 5 3 9 0 5 12 36KN 1 5 层边结点集中荷载 P1 82 76KN 弯矩弯矩 mkNePM 28 8 2 3 05 0 76 82 111 中间层中节点集中荷载 中柱纵向框架梁自重 17 55KN 中柱纵向框架梁粉刷 1 33KN 内纵墙自重及粉刷 3 08 3 9 0 5 3 3 0 6 28 27KN 框架柱自重 20 63KN 框架柱粉刷 0 5 0 25 4 3 3 0 6 0 02 17 0 92KN 框架梁传来楼面自重 0 5 3 9 3 9 2 7 2 7 2 3 25 11 19KN 0 5 3 9 0 5 3 9 3 25 12 36KN 1 5 层中节点集中荷载 P2 92 25KN 弯矩弯矩mkNePM 23 9 2 3 05 0 25 92 222 16 a 恒载作用下计算简图 b 活荷载作用下计算简图 3 3 活荷载标准值计算 活荷载标准值计算 6 层 mkNqmkNq 4 57 22 8 79 32 21 1 5 层 mkNqmkNq 75 6 7 25 2 8 79 32 21 1 屋面框架节点集中荷载标准值屋面框架节点集中荷载标准值 mkN 61 7 29 35 09 35 0P1 mkNePM 76 0 2 3 05 0 61 7 111 mkN 49 1422 9 39 35 022 7 27 2 9 39 35 0P2 mkNePM 45 1 2 3 05 0 49 14 222 2 楼面框架节点集中荷载标准值楼面框架节点集中荷载标准值 mkN 61 7 29 35 09 35 0P1 mkNePM 76 0 2 3 05 0 61 7 111 mkN 21 1622 9 39 35 05 22 7 27 2 9 39 35 0P2 mkNePM 62 1 2 3 05 0 21 16 222 q 1 q 0 q 0 q 2 q 1 q 2 q 1 q 1q 2 P1 M 2 M 2 M1 M1 M2 M2 M1 P1 P2P2P 1 P2P2P1 17 4 4 梁 柱线刚度计算 梁 柱线刚度计算 框架梁线刚度 因取中框架计算 故 其中 I0为按lEIi bb lIEi ocb 2 b h 的矩形截面梁计算所得的梁截面惯性矩 计算结果见下表 梁线刚度 梁线刚度 N mmN mm 类别层次 Ec N mm2 b h mm I0 mm4 l mm lIEi cb 2 0 边梁 1 63 0 104350 70010 004 10972008 337 1010 走道梁 1 63 0 104350 5003 646 10927008 102 1010 柱线刚度 计算结果见下表 cccc hIEi 柱线刚度 柱线刚度 N mmN mm 层次层高 mm b h mm Ec N mm2 Ic mm4 cccc hIEi 2 63300500 5003 0 1045 208 1094 735 1010 14050500 5003 0 1045 208 1093 858 1010 五 内力计算五 内力计算 1 1 竖向恒载作用下框架内力分析 竖向恒载作用下框架内力分析 因结构和荷载均对称 故取对称轴一侧的框架为计算对象 且中间跨梁取 为竖向滑动支座 另外 除底层和顶层的荷载值略有不同外 其余各层荷载的 分布和数值相同 为简化计算 沿竖向取 3 层框架计算 其中 1 层代表原结构 底层 第 2 层代表原结构 2 5 层 3 层代表原结构顶层 用弯矩二次分配法计算杆断弯矩 首先计算杆端弯矩分配系数 由于计算 简图中的中间跨梁跨长为原跨长的一半 故其线刚度应取表中所列值的 2 倍 下面以第一层两个框架节点的杆端弯矩分配系数计算为例 说明计算方法 其 中 SA SB分别表示边节点和中节点各杆端的转动刚度只和 18 radmmNSA 1093 16410 337 8735 4858 3 4 1010 radmm SB N10924 83 10102 8 210 858 3735 4 337 8 4 10 1010 280 0 93 16 735 4 A 上柱 228 0 93 16 858 3 A 下柱 492 0 93 16 337 8 A 右梁 226 0 924 83 735 4 4 B 上柱 184 0 924 83 858 3 4 B 下柱 397 0 924 83 337 8 4 B 左梁 193 0 924 83 102 8 2 B 右梁 其余各节点的杆端弯矩分配系数计算过程从略 计算结果见下图 其次计算杆件固端弯矩 仍以在恒载作用下第一层的边跨梁和中间跨梁为 例说明计算方法 边跨梁的固端弯矩为 A M mkN lqlq 11 105 2 7 95 1 2 7 95 1 212 768 12 12 1 2 726 13 12 1 21 12 1 12 1 3222 322 1 2 0 中间跨梁的固端弯矩为 B M mkN lqlq 46 5 35 1 78 8 24 5 35 1 5 3 3 1 24 5 3 1 22 2 2 2 0 19 恒载作用下框架结构的弯矩二次分配恒载作用下框架结构的弯矩二次分配 20 恒载作用下框架各节点的弯矩分配以及杆端分配弯矩的传递过程在上图中 进行 最后所得的杆端弯矩应为固端弯矩 分配弯矩和传递弯矩的代数和 不 得计入节点力矩 因为节点力矩是外部作用 不是截面内力 梁跨间最大弯 矩根据梁两端的杆端弯矩及作用于梁上的荷载 用平衡条件求得 下面计算在活荷载作用下各层的边跨梁和中间跨梁的固端弯矩 1 51 5 层 层 边跨梁的固端弯矩 A M mkN lq 42 29 2 7 95 1 2 7 95 1 212 78 7 12 1 21 12 1 322 322 1 中间跨梁的固端弯矩为 B M mkN lq 56 2 35 1 75 6 24 5 24 5 2 2 2 6 6 层 层 边跨梁的固端弯矩为 A M mkN lq 42 29 2 7 95 1 2 7 95 1 212 78 7 12 1 21 12 1 322 322 1 中间跨梁的固端弯矩为 B M mkN lq 05 2 35 1 4 5 24 5 24 5 2 2 2 21 活荷载作用下框架结构的弯矩二次分配活荷载作用下框架结构的弯矩二次分配 22 恒载作用下框架各节点的弯矩分配以及杆端分配弯矩的传递过程在上图中 进行 最后所得的杆端弯矩应为固端弯矩 分配弯矩和传递弯矩的代数和 不 得计入节点力矩 因为节点力矩是外部作用 不是截面内力 梁跨间最大弯 矩根据梁两端的杆端弯矩及作用于梁上的荷载 用平衡条件求得 下图 a 是 恒载作用下的框架弯矩图 下图 b 是活荷载作用下的弯矩框架图 53 23 35 76 74 54 28 63 31 61 79 78 40 75 24 25 79 72 92 92 31 44 18 80 22 34 41 41 23 23 72 92 87 47 33 41 19 22 25 61 11 62 9 61 71 34 77 46 a 恒载作用下框架弯矩图 单位 kN m 15 85 11 28 22 82 8 95 9 68 24 81 12 21 7 02 21 89 26 38 9 12 5 53 7 28 12 17 6 81 19 74 24 74 9 42 5 44 8 26 3 40 2 72 19 99 21 88 b 活载作用下框架弯矩图 单位 kN m 23 根据作用于梁上的荷载及梁端弯矩 用平衡条件可求得梁端剪力及梁跨中 截面弯矩 将柱两侧的梁端剪力 节点集中力及柱轴力叠加 既得柱轴力 梁端剪力及柱轴力的计算结果见下表 恒载作用下梁端剪力及柱轴力 恒载作用下梁端剪力及柱轴力 kNkN 恒载内力 梁端剪力A 柱轴力B 柱轴力层次 A V l B V l C r B VV u A N b A N u B N l B N 666 8172 7313 78112 73133 36131 41152 03 579 1982 8510 65295 31315 93337 79358 41 479 1982 8510 65477 88498 50544 17564 79 379 1982 8510 65660 45681 08750 55771 17 279 1982 8510 65843 02863 65956 93977 55 179 0083 0410 651025 411047 911163 50 1186 00 活载作用下梁端剪力及柱轴力 活载作用下梁端剪力及柱轴力 kNkN 活载内力 梁端剪力柱轴力层次 A V l B V l C r B VV A N B N 619 51 21 44 3 65 27 12 39 58 519 85 21 10 4 56 54 58 81 44 419 85 21 10 4 56 82 04 123 31 319 85 21 10 4 56 109 50 165 17 219 85 21 10 4 56 136 96 207 04 119 78 21 17 4 56 164 35 248 97 24 5 25 2 风荷载作用下框架结构分析风荷载作用下框架结构分析 1 框架结构侧向刚度计算 柱侧向刚度按式计算 下面计算各层的边柱和中柱的侧向刚度 2 12 D h ic c 如下所示 2 62 6 层 层 761 1 735 4 2 2337 8 2 c b i i K 468 0 761 12 761 1 2 K K c mmN h ic c 24418 3300 10735 412 468 0 12 D 2 10 2 边柱 472 3 735 4 2 2102 8 337 8 2 c b i i K 634 0 472 3 2 472 3 2 K K c mmN h ic c 33080 3300 10735 4 12 634 0 12 D 2 10 2 中柱 1 1 层 层 161 2 858 3 337 8 c b i i K 640 0 161 2 2 161 2 5 0 2 5 0 K K c mmN h ic c 18064 4050 10858 312 640 0 12 D 2 10 2 边柱 261 4 858 3 102 8337 8 c b i i K 760 0 261 4 2 261 4 5 0 2 5 0 K K c mmN h ic c 21451 4050 10858 312 760 0 12 D 2 10 2 中柱 25 各层计算结果绘于下表 各层柱侧向刚度各层柱侧向刚度 D D 值 值 N mmN mm 边柱中柱 层次 Kc 1 i D Kc 2i D D 61 7610 468244183 4720 63433080114996 51 7610 468244183 4720 63433080114996 41 7610 468244183 4720 63433080114996 31 7610 468244183 4720 63433080114996 21 7610 468244183 4720 63433080114996 12 1610 64180644 2610 762145179030 2 侧移二阶效应的考虑 首先需按式验算是否须考虑侧移二阶效应的影响 式中可 i n ij ji hGD 20 n ij j G 根据梁端剪力及柱轴力表中各层柱下端截面的轴力计算 且应转换为设计值 计算结果见下表 各楼层重力荷载设计值计算各楼层重力荷载设计值计算 恒载轴力标准值活载轴力标准值 层次层高 A 柱B 柱A 柱B 柱 i G ii hG 63 3133 36152 0327 1239 58435 84132 07 53 3315 93358 4154 5881 44999 64302 92 43 3498 50564 7982 04123 311563 44473 77 33 3681 08771 17109 50165 172127 24644 62 23 3863 65977 55136 96207 042691 04815 47 14 051047 911186 00164 35248 973259 34804 78 比较上表与 D 值表相应数值可见 各层均满足式的要求 即本 i n ij ji hGD 20 例的框架结构不需要考虑二阶效应的影响 26 3 框架结构侧移验算 根据风荷载作用下的结构计算简图中所示的水平荷载 由式计算 m ik ki FV 层间剪力 然后依据各层的层间侧向刚度 按式计算各层的 i V s j ijii DVu 1 相对位移 计算过程见下表 由于该酒店的高宽比 H B 20 55 17 1 1 20 较 小 故可以不考虑柱轴向变形产生的侧移 按式进行侧移验算 验算结果见下表 huhu 层间剪力及侧移计算层间剪力及侧移计算 层次 654321 kNFi 5 77 97 366 696 697 45 kNVi 5 713 620 9627 6534 3441 79 mmND 11499611499611499611499611499679030 mmu i 0 050 0 118 0 182 0 240 0 299 0 529 ii hu 1 665321 278951 181021 137271 11052 1 7659 4 框架结构内力计算 按式计算各柱的分配剪力 然后按式和式 i s j ij ij ij V D D V 1 yhVM ij b ij 计算柱端弯矩 由于结构对称 故只需计算一根边柱和一根中hyVM ij u ij 1 柱的内力 计算过程见下表 表中的反弯点高度比 y 是按式 确定的 其中标准反弯点高度比查均布荷载作用下的相应 321 yyyyy n n y 值 风荷载作用下各层边柱端弯矩计算风荷载作用下各层边柱端弯矩计算 边柱 层次 层高 m i V kN i D N mm 1 i D 1 i V Ky b i M 1 u i M 1 63 35 7114996244181 21 1 761 0 451 80 2 20 53 313 6114996244182 89 1 7610 54 76 4 76 43 320 96114996244184 45 1 7610 57 34 7 34 33 327 65114996244185 87 1 7610 59 69 9 69 23 334 34114996244187 29 1 7610 512 03 12 03 27 14 0541 7979030180649 55 2 161 0 59 22 82 15 86 风荷载作用下各层中柱端弯矩计算风荷载作用下各层中柱端弯矩计算 中柱 层次 层高 m i V kN i D N mm i2 D 2i V Ky b i M 2 u i M 2 63 35 7114996330801 64 3 4720 52 71 2 71 53 313 6114996330803 91 3 4720 56 46 6 46 43 320 96114996330806 03 3 4720 59 95 9 95 33 327 65114996330807 95 3 4720 513 12 13 12 23 334 34114996330809 88 3 4720 516 30 16 30 14 0541 79790302145111 34 4 261 0 5525 27 20 67 计算梁端弯矩 然后由平衡条件求出梁端剪力及柱轴力 计算结果见下表 风荷载作用下梁端弯矩 剪力及柱轴力计算风荷载作用下梁端弯矩 剪力及柱轴力计算 边梁走道梁柱轴力 层次 l b M r b M l b V l b M r b M l b V 边柱中柱 62 21 374 7 20 496 1 336 1 336 2 70 989 0 496 0 493 56 564 651 7 21 557 4 519 4 519 2 73 348 2 053 2 284 412 18 322 7 22 836 8 088 8 088 2 75 991 4 890 5 438 317 03 11 700 7 23 990 11 370 11 370 2 78 422 8 880 9 870 221 72 14 920 7 25 089 14 500 14 500 2 7 10 741 13 969 15 522 127 89 18 749 7 26 478 18 221 18 221 2 7 13 497 20 447 22 541 框架弯矩图见下图 28 框架柱弯矩图 29 框架梁弯矩图 5 35 3 水平地震作用下的内力分析水平地震作用下的内力分析 1 框架结构侧移验算 层间剪力及侧移计算层间剪力及侧移计算 层次 654321 kNFi 1811174414131081749428 kNVi 181135554968604967987226 mmND 13799521379952137995213799521379952948360 mmu i 1 312 2 576 3 600 4 383 4 926 6 619 ii hu 1 25151 12811 9171 7531 6701 612 由上表的验算结果可知 各层的层间位移角均小于 1 500 满足要求 2 框架结构内力计算 一般情况下 只按楼层地震剪力标准值分析求得梁的柱内力标准值即可 但也可以采用楼层剪力标准值直接分析求出内力标准值 供以后内力组合之用 先采用后一方法 以一榀中框架计算 将楼层地震剪力标准值按各柱的 D 值分配求得各柱的 剪力标准值 近似按各楼层水平地震作用为倒三角分布情形确定各柱的反弯点 计算柱端的弯矩标准值 根据节点平衡条件 将节点处逐段弯矩之和按节点两 侧凉的线刚度按比例分配 求得梁端标准值 然后计算梁端的地震剪力标准值 并由节点两侧梁端剪力标准值之差求得柱的地震轴向力标准值 结果列于下表 以左震为例计算 右震符号相反 地震荷载作用下各层边柱端弯矩计算地震荷载作用下各层边柱端弯矩计算 边柱 层次层高 kN Vi i D N mm 1 i D 1 i V Ky b i M 1 u i M 1 63 3181113799522441832 05 1 761 0 45 47 59 58 16 53 3355513799522441862 91 1 7610 5 103 79 103 79 43 3496813799522441887 91 1 7610 5 145 05 145 05 33 36049137995224418107 04 1 7610 5 176 61 176 61 30 23 36798137995224418120 29 1 7610 5 198 48 198 48 14 05722694836018064137 64 2 161 0 59 328 89 228 55 地震荷载作用下各层中柱端弯矩计算地震荷载作用下各层中柱端弯矩计算 边柱 层次层高 kN Vi i D N mm 2i D 2i V Ky b i M 2 u i M 2 63 3181113799523308043 41 3 4720 571 63 71 63 53 3355513799523308085 22 3 4720 5140 61 140 61 43 34968137995233080119 09 3 4720 5196 50 196 50 33 36049137995233080145 01 3 4720 5239 26 239 26 23 36798137995233080162 96 3 4720 5268 89 268 89 14 05722694836021451163 45 4 261 0 55 364 07 297 88 地震作用下梁端弯矩 剪力及柱轴力计算地震作用下梁端弯矩 剪力及柱轴力计算 边梁走道梁柱轴力 层 次 l b M r b M l b V l b M r b M l b V 边柱中柱 658 1636 3277 2 13 123 35 30335 303 2 7 26 150 13 123 13 027 5151 38 107 637 7 2 35 975 104 603 104 603 2 7 77 484 49 098 54 536 4248 84 170 965 7 2 58 306 166 145 166 145 2 7 123 071 107 404 119 301 3321 66 220 995 7 2 75 369 214 765 214 765 2 7 159 085 182 773 203 018 2375 09 257 707 7 2 87 888 250 443 250 443 2 7 185 513 270 661 300 642 31 1427 03 287 436 7 2 99 231 279 334 279 334 2 7 206 914 369 893 408 325 框架弯矩图见下图 框架柱弯矩图 32 六 内力组合六 内力组合 1 梁控制截面内力标准值 梁在恒载 活载 风荷载标准值和地震荷载标准值作用下 柱轴线处及柱 边缘处 控制截面 的梁端端弯矩值和剪力值见下表 其中柱轴线处的弯矩值 和剪力取自竖向荷载下梁端剪力和柱轴力表 风荷载作用下各层框架柱端弯矩 表 地震荷载作用下各层柱端弯矩表和框架弯矩图 柱边缘处的梁端弯矩值和 剪力值按下述方法计算 在竖向荷载作用下 2 bVMMb 2 bqVVb 例如 第 1 层恒载作用下 A 支座边缘处的和分别为 b M b V mkNbVMMb 17 532 5 07992 722 kNbqVVb69 752 5 026 13792 梁端控制截面恒载 活载内力标准值梁端控制截面恒载 活载内力标准值 恒载内力活载内力 楼层 截 面 柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处 框架梁弯矩图 33 MVMVMVMV A53 2366 8136 5365 5015 8519 5110 9719 51 Bl74 5472 7356 3671 4222 8221 4417 4621 446 Br31 6113 7828 1712 919 683 658 773 65 A79 7279 1959 9275 8821 8919 8516 9319 85 Bl92 9282 8572 2179 5426 3821 1021 1121 105 Br16 5210 6513 869 787 284 566 144 56 A79 7279 1959 9275 8821 8919 8516 9319 85 Bl92 9282 8572 2179 5426 3821 1021 1121 104 Br16 5210 6513 869 787 284 566 144 56 A79 7279 1959 9275 8821 8919 8516 9319 85 Bl92 9282 8572 2179 5426 3821 1021 1121 103 Br16 5210 6513 869 787 284 566 144 56 A79 7279 1959 9275 8821 8919 8516 9319 85 Bl92 9282 8572 2179 5426 3821 1021 1121 102 Br16 5210 6513 869 787 284 566 144 56 A72 9279 0053 1775 6919 7419 7814 8019 78 Bl87 4783 0466 7179 7324 7421 1719 4521 171 Br25 6110 6522 959 788 264 567 124 56 在风荷载作用下 2 bVMMb VVb 同样以第 1 层为例 风荷载作用下 A 支座边缘处的弯矩值和剪力值分别为 mkNbVMMb 85 142 5 050 1322 182 kNVVb50 13 地震荷载下作用下计算方法同风荷载 梁端控制截面风载 地震荷载内力标准值梁端控制截面风载 地震荷载内力标准值 风载内力地震内力 柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处楼层 截 面 MVMVMVMV A2 20 0 50 2 08 0 50 58 1613 1254 8813 12 Bl1 37 0 50 1 25 0 50 36 3313 1233 0513 126 Br1 34 0 99 1 09 0 99 35 3026 1528 7626 15 5A6 56 1 56 6 17 1 56 151 3835 98142 3835 98 34 Bl4 65 1 56 4 26 1 56 107 6435 9898 6435 98 Br4 52 3 35 3 68 3 35 104 6077 4885 2377 48 A12 10 2 84 11 39 2 84 248 8458 31234 2658 31 Bl8 32 2 84 7 61 2 84 170 9658 31156 3858 314 Br8 09 5 99 6 59 5 99 166 14123 07135 37123 07 A17 03 3 99 16 03 3 99 321 6675 37302 8275 37 Bl11 70 3 99 10 70 3 99 221 0075 37202 1675 373 Br11 37 8 42 9 27 8 42 214 76159 08174 99159 08 A21 72 5 09 20 45 5 09 375 0987 89353 1287 89 Bl14 92 5 09 13 65 5 09 257 7187 89235 7487 892 Br14 50 10 74 11 82 10 74 250 44185 51204 06185 51 A27 89 6 48 26 27 6 48 427 0399 23402 2299 23 Bl18 75 6 48 17 13 6 48 287 4499 23262 6399 231 Br18 22 13 50 14 85 13 50 279 33206 91227 60206 91 2 梁控制截面内力组合值 梁控制截面内力值见附表 1 相应截面的内力标准值取自上表 组合时 竖向 荷载作用下的梁支座截面负弯矩乘以系数 0 8 以考虑塑性内力重分布 跨中截 面弯矩相应增大 当风荷载作用下支座截面为正弯矩且与永久荷载效应组合时 永久荷载分项系数取 1 0 3 柱控制截面内力组合值 柱控制截面为其上 下端截面 其内力组合值见附表 2 附表 7 表中的柱端弯 矩 以绕柱端截面反时针方向旋转为正 柱端剪力以绕柱端截面顺时针方向旋 转为正 35 七 梁 柱截面设计七 梁 柱截面设计 1 1 梁截面设计梁截面设计 材料强度 C30 fc 14 3N mm2 ft 1 43N mm2 HRB400 级钢筋 fy 360N mm2 HPB300 级钢筋 fy 270N mm2 从梁控制截面内力组合设计值表格中 找出每一层梁的跨中及支座截面的 最不利内力 如下 第 1 层 AB 跨 跨中截面 M 148 56kN m 支座截面 MA 33