机床电器开关厂 多层厂房框架结构设计

第一章设计任务及要求11工程概况该厂是专门生产机床电器开关的专业厂,模具车间是其中主要车间之一,专门生产开关零件的冷冲模和成型模构件，该车间正立项建设，厂区位于上海市嘉定区南翔镇。车间内多为小型机床，为节省土地，缩短工艺流程，可采用多框架结构，既四层二跨框架，其柱网布置图见图1。14层的建筑层高分别为5M、44M、44M、40M。14层的结构层标高分别为58M、44M、44M、40M。车间内工作人员约为150人左右，故车间二头设有二部楼梯，并在一头设有办公室若干间及厕所一间，男女隔层设置，在两面还设有2T客货梯一台。结构采用现浇RC四层框架，楼板大部分采用预制板，局部在楼梯间及其附近采用现浇楼板结构，柱下采用片筏基础。图11柱网布置图12设计资料121工程地质条件根据地质勘查报告说明，场地内地下水位平均深度为04M，对砼无侵蚀性，勘查范围内未见不良地质现象。土质构成自地表向下依次为1填土层厚度约为05M，承载力标准值FK80KPA。2粘土层厚度约为20M，承载力标准值FK80KPA。3淤质粘土厚度约为20M，承载力标准值FK80KPA。4粉砂土厚度约为20M，承载力标准值FK72KPA。5淤质粘土厚度约为60M，承载力标准值FK72KPA。6粉砂土厚度约为25M，承载力标准值FK80KPA。7粘土厚度约为120M，承载力标准值FK80KPA。第2层褐黄色粘土层，虽然它呈可一软塑状况，具高压缩性，但仍可作为甲类建筑物的天然地基；第8层绿色粘土层是理想的桩基持力层。又根据不同手段测试所得地基土承载力不同，个别相差较大，所以勘查单位建议土层的计算强度采用二层100KN/M2；三层80KN/M2；四层75KN/M2；五层60KN/M2；六层80KN/M2；七层85KN/M2；八层190KN/M2122气象资料1基本雪压值025KN/M2020KN/M2无2基本风压值040KN/M2055KN/M2070KN/M23主导风向东南123抗震设防烈度抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为010G，建筑场地图类别为二类，场地特征周期为035S，设计地震分组为第一组。但不进行抗震计算。124材料梁、板、柱的混凝土均选用C30，梁、柱主筋选用HRB400，箍筋选用HPB235，板受力钢筋选用HRB335。13设计任务及要求131建筑设计任务及要求根据初步设计方案与生产工艺对建筑用料及装修等要求进行该车间建筑技术设计。包括平、主、剖面图，部分节点大样及装修要求等。1311底层、柱标准层（楼层）平面图要求1标注建筑纵横轴线及其编号，各层平面柱高；2标注平面三道尺寸及三道尺寸尚未标清的细部尺寸,总尺寸要表明总长和总进,注意标清轴线尺寸；3底层平面应包括室内外联系部分,如出入口,平台踏步等,二楼平面应表示雨蓬及其位置；4平面图上要标清门窗编号及门的开放方式；5楼梯要画出梯段，踏步，休息平台及栏杆扶手,并标注上下行箭头；6厕所间给出蹲位，小便池，洗手盆及污水池等位置；7在底层平面上应标明剖面指示线及其编号；8注明各房间使用名称本参考图缺隔墙及隔断位置，注明图名，比例及局部说明。1312顶层平面图要求1标注各转角部位定位轴线；2标注局部面各部分的标高；3绘出屋面排水方向，坡度及各坡面交线，排水沟，沟内坡度，出水口位置等；4绘出屋面四周出檐或女儿墙位置，注明图名及比例。1313立面图南立面、北立面、侧立面要求1表明建筑外形，门窗、雨蓬、外廊及雨水管的形式与位置，外轮廓线画中粗线，地坪线画粗实线，其余画细实线、门窗画洞口、窗应分扇，以单线表示；2标注二道尺寸，即总高从室外地坪至屋顶最高处和各层间尺寸；3表明立面二端边的轴线号；4对局部装饰绘制大样或另加说明；5注明各立面名称及比例。1314剖面图1剖面图不少于2个有代表性的剖面,要求2剖面尺寸应标注总高尺寸室外地面至房屋最高处尺寸,如女儿墙压顶上皮,层间尺寸室外地坪，各层楼面到楼面；3内外墙及柱轴线；4楼地面，屋面等的构造做法；5标注室外地坪，地面，各层楼面，女儿墙顶的标高；6标注屋面的排水坡度及排水方向；7剖到楼梯的应将楼梯踏步,休息平台等标清；8应反映建筑物内部空间关系和结构体系,以及屋面檐口,墙身的构造设计或绘节点大样；9注明剖面名称及比例。1316节点详图要求可在楼梯间、女儿墙、檐口、窗台、墙身、雨蓬等自选23个体节点详图。主要说明建筑物构造和各种装修要求，及施工注意要点等，务求中心突出，与平面图或剖面图要有联系，和圈节点编号相对应。必要时可绘在有关剖面图的外围空挡内，并辅以文字说明。内容较多时，可集中起来另绘节点详图，并注明图及比例。132结构设计任务及要求根据所确定的建筑设计平、立剖面图方案及所绘的结构设计资料进行结构选型及布置，初步拟定结构构件的截面尺寸，并选择施工方案。按照所采用的结构方案，进行结构平面布置，选定某一部分的主要承重结构，包括某榀框架粱、柱、楼板、纵向连系粱、基础、楼梯、雨蓬等构件中的设计计算。结构按地震烈度为7度设防，最后绘制施工图。1321图纸具体要求1基础总平面图及结构总说明；2基础详图；3各层楼面的结构平面布置图（预制板、现浇板、框架、纵向粱等的编号、布置必要的大样图,并附构件索引表；4一榀框架施工图；5楼梯结构平面布置图及施工图；6其他构件施工图。施工图要符合制图标准，要求图面整洁匀称，正确体现设计意图，构造合理，尺寸齐全，说明清晰，字体端正。1322结构设计计算说明书具体要求说明书要求写整齐，文字简练，思路清晰，条理清楚，计算依据要明确，计算方法要合理，计算数据要准确，计算步骤要尽量格式化，并配有必要的计算简图，内力图及配筋简图。133进度安排1第1周阅读相关的文献、资料，撰写文献综述、开题报告。2第2周第4周进行建筑设计并绘制建筑施工图。3第5周第6周结构布置，竖向荷载、地震、风荷载计算。4第78周一层楼板内力配筋计算，次梁内力及配筋计算。5第910周地震、风荷载作用下的一榀框架的侧移及内力计算。6第11周竖向荷载作用下的一榀框架的内力计算。7第12周框架配筋计算；计算机软件校核内力及配筋。8第13周结构施工图绘制。9第14周基础内力计算及配筋10第15周毕业设计答辩。第二章建筑设计总说明21平面设计211总平面布置上海嘉定机床厂模具车间位于上海市嘉定区南翔镇，该地主导风向为东南，因此考虑厂房定为西南走向，有利于厂房的通风。厂房平面形状规则，符合厂房的建筑风格，方便施工，同时便于室内设备的布置，且有利于结构抗震。建筑风格与厂区原有建筑相协调，并且建筑占地不影响厂区原有交通联系。本厂房采用钢筋混凝土框架结构，采用横向称重方案。框架结构有点在于建筑平间布置灵活，如采用轻质隔断材料，可降低建筑物的自重，经过合理设计，框架结构延性好，抗震能力强。横向承重框架刚度好，以纵向连系梁连接构成整幢建筑。图21总平面布置图212建筑结构方案为节约工业用地，缩短工艺流程，拟采用多层结构。由于各层生产工艺有差别，平面布置有较大差异，且楼面荷载大，厂房宽度较大，因此决定采用多层现浇钢筋混凝土框架结构而非砖混结构。框架结构的优点在于其平面布置灵活，可用隔断分隔成小房间，也可拆除隔断改为大房间，其自重轻，通过合理设计，延性好，具有较好的抗震性能。同时由于填充墙不承重，应此可以在其上开较大门洞，有利于采光通风。213柱网布置柱网的选择应满足生产工艺的需要。柱网尺寸的确定应符合建筑模数协调统一标准（GBJ286）和厂房建筑模数协调标准（GBJ686）的要求。同时，柱网的布置还应考虑厂房的结构形式，采用的建筑材料和其在经济上的合理性及施工上的可能性。基于以上原则，同时结合生产工艺要求作出调整，该建筑柱网布置如图11。214平面组合本建筑各个楼层的平面组合基于满足该楼层生产工艺要求的原则，并且把生产用房间列为主要房间，置于各个楼层中间部位，其余房间如办公室、厕所等置于各个楼层两侧，同时为分散人流，将楼梯间亦置于各个楼层两端。车间底层为大型机床间及精密机床间。底层平面布置形式采用内廊式，这种布置形式适宜于各工段面积不大，生产上既需要相互紧密联系，但又不希望相互干扰的工段。精密机床间需要恒温条件，因此在底层车间中间分隔出一个恒温室，并且吊顶。车间二、三层布置各种车、钳、刨、铣床等小型设备。由于生产工段需要大面积，各工序之间联系紧密，不宜使用隔断分隔成房间，因此平面布置形式采用统间式，这种布置形式对流水线操作比较有利。同时，为满足生产所需,在三层楼板下A、B轴线间设有5KN单轨悬挂吊车一台。车间四层布置电脉冲加工机床和线切割机床，采用内廊式布置形式。215交通组织及防火疏散设计各个楼层中间均设有走廊，两端设有楼梯，同时设有一台2T客货电梯。走廊的宽度应符合人流通畅和建筑防火要求。考虑到生产需要及人流通畅的原则，走廊宽度满足最小宽度的要求。本建筑房屋耐火等级为二级，走廊宽度（米/100人）满足建筑设计防火规范GBJ1687（修订本）的要求，同时房间门至外部出口或楼梯间的最大距离亦满足规范要求。楼梯间布置于各个楼层两端，能很好起到分流作用，楼梯间宽度满足最小宽度的要求，同时楼梯间有天然采光。楼梯采用双跑形式，中间设有休息平台。216采光通风多层厂房宽度较小，因此采用自然采光与通风，由于是框架结构，外墙上可以开较大洞口，因此除底层恒温室一侧外，其余外墙上均安装有宽度较大，高度较高的窗，有利于车间采光均匀，通风良好。第三章结构方案设计说明31结构方案的确定结构方案的确定首先应该结合生产工艺及层数的要求，其次还应该考虑建筑材料的供应、当地的施工安装条件、构配件的生产能力以及基地的自然条件等。本厂房采用钢筋混凝土框架结构，采用横向称重方案。框架结构有点在于建筑平间布置灵活，如采用轻质隔断材料，可降低建筑物的自重，经过合理设计，框架结构延性好，抗震能力强。横向承重框架刚度好，以纵向连系梁连接构成整幢建筑。32基础类型的确定基础类型的确定随建筑物上部结构形式、荷载大小及地基土质情况而定。上部结构形式直接影响基础的型式，当上部荷载增大，且地基承载能力有变化时，基础形式也随之改变。本厂房采用筏形基础，这种基础大大减少了土方工作量，且适用于上部荷载较大、地基较弱的情况。33结构布置331柱网布置图图31柱网布置图332梁布置图图32梁布置图333楼板布置图图33楼板布置图B15072960606050ABC134578B142270529A1BC34567860600534框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力路径楼板的均布活载和恒载经过次梁间接或者直接传递至主梁，再由主梁传递至框架柱，最后传递至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载额传力路径，本多层工业厂房的承重方案为横向框架承重方案，这样可以由横向框架承担竖向荷载以及平行于建筑横向的水平荷载，框架沿主梁布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，而纵向框架跨数较多，且仅需要按照构造要求布置较小的连系梁，这样有利于建筑物室内的采光和通风。35确定计算简图基础采用筏形基础，基础埋深采用天然地基时，可以不小于建筑高度的1/12，因室外标高为0300M，所以基础埋深为19M（房屋总高度）/1203188M自室内地坪算起，取屋顶柱的形心线作为框架的轴线，各层柱轴线重合，梁柱轴线取在板底处，底层柱计算高度从基础梁顶面取至一层楼板底面高度，即，24层取计算高度为44M、44M、40M。1520158MH取1轴线横向框架计算简图图341号轴线结构计算简图ABC290750405836梁柱截面尺寸的初步确定361框架梁柱截面尺寸估计所有梁柱均采用C30混凝土。梁的截面尺寸宜符合以下要求截面的宽度不宜小于200MM，截面高宽比不宜大于4；净跨与截面高度比不宜小于4。梁截面一般采用下面的方法估计1框架梁H（1/121/8）L,B1/31/2H,B2502次梁H1/181/15L3纵梁承重梁H（1/121/8）L非承重梁H1/181/15L根据上述规定，对结构进行估算，结果如下。主梁（即AB跨、CD跨）1/121/87000583875MM取750MMBH（1/31/2）750250375MM取300MM次梁1/181/156000333400MM取400MMBH（1/31/2）400133200MM取200MM纵梁750MM；300MMBHB由此可得各梁截面数据，见表31。表31各梁截面尺寸表混凝土等级横梁BH纵梁（BH）次梁（BH）轴线外伸部分的横梁C30300750300750200400300400362框架柱截面尺寸估计3621柱的截面尺寸宜符合下列各项要求1矩形截面柱在非抗震设计设计时，边长不宜小于250MM，剪跨比宜大于2，截面长边与短边的边长比不宜小于3；2柱子的轴压比按照建筑抗震设计规范（GB500112010），即抗震等级分别为一、二、三的框架结构，柱的轴压比限值分别为07、08、09。根据柱的轴压比限值按照下列公式计CUFCCNABH为考虑地震荷载组合时柱的轴力设计值，可进行初步估算，CNCN为弯矩对框架柱轴力的影响，中柱扩大系数取11，边柱12；（1214）KN/MS,S为该柱承担的楼面荷载面积；12GRQSNA2为框架柱轴压比限值，本方案为三级抗震等级，查规范取09；NU为混凝土轴心抗压强度设计值，C30混凝土为143N/MM。CF23621计算过程1第一层底层边柱14（1256354）121764KNCN1210137063MMCFUNA12530932所以可以取400500200000MM137063MM22底层中柱1110215385MMCFUNCA154609332所以可以取500600MM215385MM222第二、三层二、三层边柱1210102797MMCFUNCA1254630932所以可以取500500250000MM102797MM22二、三层中柱1110161538MMCFUNCA15463092所以可以取500500250000MM161538MM223第四层四层边柱121034266MMCFUNCA12546310932所以可以取400400160000MM34266MM22四层中柱111053846MMCFUNCA1546109332所以可以取400400160000MM53846MM224底层小柱（轴线间）底层小柱121022420MMCFUNCA1254310932所以可以取250250875000MM22420MM22综合以上计算，各柱截面尺寸取值如表32。表32各柱截面尺寸表层次底层（BH）第二、三层（BH）第四层（BH）混凝土等级边柱（A、C柱）500500500500400400中柱（B柱）500600500500400400轴线外伸部分的横梁250350250350250350C30第四章重力荷载代表值计算本设计的建筑高度为18M14故需要考虑顶部附加水平地震作用TG顶部附加地震作用系数008007008062400701199N1T01199129701555KN5FNEK（1）1011991297011415KN则各质点的地震作用可由下式计算EKNNJJFHGF11II地震作用下各楼层水平地震层间剪力（I1,2,3,4）IVK表63各楼层地震剪力计算层次MIHIGIHKNMIGJIHIFKNIVKN4186314411365920311653557535575314845921184288032473370687264329684592812083022270254229806515888633514071364703401409216086114151613多遇水平地震作用下位移验算水平地震作用下框架结构层间位移和顶点位移分别按照下列公式计IUIU算；IJIIDVUKT各层的层间弹性位移角，根据建筑抗震规范考虑砖填充IIEHU/墙抗侧力作用的框架，层间弹塑性位移角值025S1T32BH32914依照规范规定对于基本自振周期大于025S的工程结构，如房屋，屋盖及各种高耸结构，以及高度大于30M且高宽比大于15的高柔房屋，均应该考虑风压对结构产生顺风向风振影响。即ZV1Z对于1轴线框架，其负荷宽度为B6/23M。621风振系数计算Z由于05503280059。查表得脉动增大系数119210TW2由于H/B19/149128，H20但20但V1794KN所以板得斜截面受剪承载力满足要求。72次梁设计按照考虑塑性内力重分布设计。根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁活荷载不考虑从属面积上的荷载折减。721荷载设计值1恒荷载设计值1板传来的恒荷载3842KN/M2375M912KN/M22次梁自重2502（0401）15KN/M3次梁粉刷170015（0401）20153KN/M合计108KN/M2活荷载标准值8KN/M2375M19KN/M2总的荷载设计值由可变荷载效应控制的组合GQ1210813193766KN/M；由永久荷载效应控制的组合GQ135108071419332KN/M；所以次梁内力计算时取GQ3766KN/M。722次梁的计算简图次梁与主梁整体现浇，混凝土采用级，钢筋采用HRB400,主梁尺寸30C300MM750MM，次梁尺寸200MM400MM。次梁计算简图如图74所示。图74次梁计算简图次梁的计算跨度易知，可取6000MM1L5500MM2因跨度相差小于10可按等跨度连续梁计算。723次梁的内力计算次梁L1、L2弯矩、剪力计算见表76和表77。606650L1L12234578表76次梁L1的内力计算截面跨中支座截面跨中支座弯矩系数A1/101/1420MAGQL1356968截面L1左端L1右端截面L1左端L1右端弯矩系数A05055VNVL11301243同理，可求出次梁L2的内力，参见表77。表77次梁L2的内力计算截面跨中支座截面跨中支座弯矩系数A1/101/1420MAGQL1139814截面L2左端L2右端截面L2左端L2右端弯矩系数A05505VNVL11391036724次梁正截面配筋计算7241截面计算次梁跨中截面按照T形截面计算，支座截面按照矩形截面计算左边跨/36000/32000MM；FB0LB20022502450MMFNS取较小值2000MMF右边跨/35500/318333MMFB0LB20022502450MMFNS取较小值18333MMF7242判断截面类型H40040360MM,360N/MM,143N/MM0HSYF2CF2101432000100360100/28866KNM8403KNM102FCFHB所以各跨中属于第一类T行截面，支座按照矩形截面设计。次梁正截面受弯承载力计算见表78，表79。表78次梁L1正截面配筋计算截面跨中支座截面跨中支座M（KNM/M）135696810CSYFBHA137857522或BMMFB2002000210/SCH036600261选配钢筋618318S048200263实配钢筋（MM）1526763次梁L2的正截面配筋计算过程见表79所示。表79次梁L2正截面配筋计算截面跨中支座截面跨中支座M（KNM/M）113981410CSYFBHA108396349或BMMFB2002000210/SCH030700220选配钢筋616216118S037900222实配钢筋（MM）1206656724次梁斜截面受剪承载力计算次梁斜截面受剪承载力计算见表710，按照规定考虑塑性内力重分布时，箍筋数量应增大20，所以计算时将乘以12，配筋率应大于或等于/SVASSV036000143，经计算各截面均满足要求。/TYVF配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积，其中N为SVA1SVSA在同一个截面内的箍筋肢数，为单支箍筋的截面面积；1SVAS沿构件长度方向箍筋的间距。表710次梁斜截面承载力计算截面L1左端L1右端L2左端L2右端VKN1130124311391036025CFBH0251432003602574KN1243KN截面满足要求MAXV7T071432003607202000143000201000143000201000143000201000143由于次梁Q/G19/108176183KNTFBH抗剪要求。支座构造筋10200。83平台板计算按照简支板计算，计算简图如图83。L1480MM图83平台板计算简图取一米板作为计算单元，计算跨度近似取板跨度14601202/2148M0L平台板厚度H1/351/351484228MM0L按照构造要求取平台板的厚度为70MM831荷载计算1恒载平台板自重1200712521KN/M20MM厚找平层12002120048KN/M板底粉刷12002170408KN/M合计恒荷载标准值2988KN/M2活荷载活荷载标准值25KN/M活荷载设计值142535KN/M3荷载总计GQ298835649KN/M832内力计算跨中弯矩1/10649148142KN/M210NMGQL2833配筋计算H25702545MM保护层厚度为25MM0H004906221014035SCFB005033639KNM02FFCH故属于第一类T形截面006626221035104SCFMBH006859S6799MM1013502685CFSYA2受力钢筋选用514（769MM）SA22箍筋计算0714320026540810N4081KN4605KN5620MAXV满足要求。第九章竖向荷载的作用下框架结构的内力计算91计算单元的确定取1号轴线横向框架进行计算，计算单元如图91所示，框架简图如图92，计算单元的宽度3M由于房间布置有次梁（BH200400）故直接传给框架的楼面荷载如图所示。计算单元范围内的其余楼面荷载通过次梁和纵向框架以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。图911号轴线横向框架计算单元图921号轴线横向框架简图40ABC290758236547507018936217825ABCDEFMNQPYAB092荷载计算921恒载作用921123层恒载作用计算恒载作用下框架梁上的荷载分布如下图（图93）所示图931轴线第2、3层框架计算简图对于第23层，H4400。1计算1Q代表横梁自重以及横墙自重，为均布荷载形式0304251054944042275KN/M。12计算2Q为楼面板传给横梁的三角形荷载三角形荷载3342KN/M363M/2607KN/M。2将分布荷载转化成等效荷载则5/8607379KN/M2Q3计算3为楼面板传给横梁的均布荷载3342KN/M285M/2476KN/M；3Q265904750P1F2P3QABCAE84计算1F是由楼梯板、平台梁传来的集中荷载6239/22491585/202030072531751/22415KN15计算2F分析纵梁FQ上的荷载分布如图94。58390QNF图94恒载下第23层QF横梁上荷载分布为其纵梁自重、横墙自重以及楼面板传来的均布荷载Q03075251053342285/236844075241KN/M。是由楼梯板、平台梁传来的集中荷载NF6239/22491585/202030072531751/22415KN所以由静力平衡关系可得1/21/2241548524158327KNQFQL39548NF395481/21/2241548524157307KN11分析横梁PY上的荷载分布如图95。P1FYQ375280图95恒载作用下第23层横梁PY上荷载分布横梁PY上，在PQ段均布荷载由横墙自重、外纵墙等效均布荷载及楼梯平台板传来的均布荷载构成。在QY段均布荷载由横墙自重、外纵墙等效均布荷载构成。为横梁自重0305251053938KN/M1Q1Q是外纵墙等效均布荷载由于外墙上含有门窗（18M30M）,先将外2墙等效成均布荷载602544052183049218304/60251153KN/M2Q为楼梯平台板传来的均布荷载29881585/2237KN/M33Q所以由静力平衡关系得YP221001ELLFL22547637583715209247KN1P分析横梁EM上的荷载分布如图96。3175280FEFMF图96恒载作用下第23层EM梁荷载分布横梁EM上，在EF及FM段均布荷载由梁自重、内纵墙等效均布荷载、双向板等效荷载。为梁自重3938KN/M；1Q1Q为内纵墙等效荷载2由于内纵墙含有门（12M28M）,需先将内纵墙荷载等效成均布荷载，28544051228368021228/6025485KN/M；2Q为双向板等效荷载30301；6205（）（）607514KM/M；3Q31Q231016239/2020301251309KN/M。4由静力平衡关系得EFEF221001FQLLL6793KN221396053985364852所以6793KNEFP26计算1P根据横梁PY段得计算结果，易知，9247KN。1P7计算2P分析横梁AB上的荷载分布如图97。40358FAFB图97恒载作用下第23层AB梁荷载分布5906475/236844075475/23482244/2475/25602KN；FQ纵梁3938KN/M（梯形荷载）514KN/M3342221/23585/60251128KN/M1/2QL560211286025/26731KNA3586023586026731KN2PF8计算分析横梁CD上的荷载分布如图98。3CFD图98恒载作用下第23层CD梁荷载分布5602KN；FQ纵梁3938外纵墙4944052305KN/M；3585/602556021/22305602510277KN。C3586021QL10277KN3P9212第4层恒载作用计算对于第4层，H4000MM。1计算1Q代表横梁自重以及横墙自重，为均布荷载形式0304251054940042079KN/M。12计算2Q为楼面板传给横梁的三角形荷载三角形荷载3342KN/M363M/2607KN/M。2将分布荷载转化成等效荷载则5/8607379KN/M2Q3计算3为楼面板传给横梁的均布荷载3342KN/M285M/2476KN/M；3Q24计算1F是由楼梯板、平台梁传来的集中荷载6239/22491585/202030072531751/22415KN15计算2F分析纵梁FQ上的荷载分布如图94。158390FQNF图94恒载下第23层QF横梁上荷载分布为其纵梁自重、横墙自重以及楼面板传来的均布荷载Q03075251053342285/2368400752235KN/M。是由楼梯板、平台梁传来的集中荷载NF6239/22491585/202030072531751/22415KN所以由静力平衡关系可得1/21/22235548524157847KNQFQL39548NF395481/21/22235548524156627KN11分析横梁PY上的荷载分布如图95。P1FYQ375280图95恒载作用下第23层横梁PY上荷载分布横梁PY上，在PQ段均布荷载由横墙自重、外纵墙等效均布荷载及楼梯平台板传来的均布荷载构成。在QY段均布荷载由横墙自重、外纵墙等效均布荷载构成。为横梁自重0305251053938KN/M1Q1Q是外纵墙等效均布荷载由于外墙上含有门窗（18M30M）,先将外2墙等效成均布荷载602540052183049218304/60251153KN/M2Q为楼梯平台板传来的均布荷载29881585/2237KN/M33Q所以由静力平衡关系得YP221001ELLFL225476375847315208994KN1P分析横梁EM上的荷载分布如图96。3175280FEFMF图96恒载作用下第23层EM梁荷载分布横梁EM上，在EF及FM段均布荷载由梁自重、内纵墙等效均布荷载、双向板等效荷载。为梁自重3938KN/M；1Q1Q为内纵墙等效荷载2由于内纵墙含有门（12M28M）,需先将内纵墙荷载等效成均布荷载，28540051228368021228/6025415KN/M；2Q为双向板等效荷载30301；6205（）（）607514KM/M；3Q31Q231016239/2020301251309KN/M。4由静力平衡关系得EFEF221001FQLLL6793KN221396053985364852所以6793KNEFP26计算1P根据横梁PY段得计算结果，易知，8994KN。1P7计算2P分析横梁AB上的荷载分布如图97。40358FAFB图97恒载作用下第23层AB梁荷载分布5906475/236840075475/23482244/2475/25252KN；FQ纵梁3938KN/M（梯形荷载）514KN/M3342221/23585/60251128KN/M1/2QL525211286025/26523KNA3586023586026523KN2PF8计算分析横梁CD上的荷载分布如图98。3CFD图98恒载作用下第23层CD梁荷载分布5252KN；FQ纵梁3938外纵墙4940052110KN/M；3585/602552521/221160259481KN。C3586021QL9481KN3PF9213屋顶平面恒载作用计算对于屋顶平面，其1号轴线平面布置如图99所示。FE47506292A1BCD图99屋顶梁平面布置图在恒载作用下，其荷载分布见图910。9067540FP3BCEP1QQ2图9101号轴线屋顶梁平面上荷载分布示意图代表横梁以及横墙自重自重，代表屋顶为均布荷载形式1Q2Q030425105女儿墙102425915KN/M；476KN/M；2、是次梁传至横梁的集中荷载1F3由图中关系可以得到3775KN/M229/36025/2M1302KN；1223775KN/M225225/2M66025M/2M052554KN。2F3、分别由边纵梁、中纵梁直接转给柱的恒载，它包括主梁自1P234重，楼板自重、次梁自重。女儿墙等重力荷载。计算如下1（板）229/21/26025/2M3775KN/M纵梁6025/2M1223938KN/M女儿墙6025/2102425651111862180753645KN。2板225229/2/26025/2M3775KN/M纵梁6025/2M2P223938KN/M女儿墙6025/21024251931186184916K。3的计算。利用上述过程相同的原理，对EF梁进行分析，简化计算过3程，易求得。P1/2QL28033946736025/24882KNAF586023586024882KN34的计算。利用上述过程相同的原理，对CD梁进行分析，简化计算过4P程，易求得。Q纵梁3938女儿墙102425994KN/M3585/602527021/299460254602KNCF358602QL4602KN4P9214屋顶平面恒载作用计算综合以上计算可得到恒载作用下各层梁等效荷载（图911，图912，图913）。A1BCAEP3650249460QQ2758MKN,/M图911恒载作用下顶层横梁荷载分布82365909237476MKN,Q/M图912恒载作用下第4层横梁荷载分布A1BCAEP50187239476MKN,Q/M图913恒载作用下第2、3层横梁荷载分布922活荷载作用922124层活荷载作用计算活荷载作用下第24层框架梁上荷载荷载分布如图914所示。活载计算与恒载计算类似，故不对上述过程再做赘述。P1F2P3Q1ABCAE5836904750图914活荷载作用下各层梁荷载分布示意图8KN/M363M/21452KN/M，将三角形荷载转化成等效荷载，则1Q25/81452908KN/M8KN/M244M/2976KN/M。22、是由次梁传至主梁的集中荷载1F2539/2251585/231751/21088KN为楼梯平台板传来的均布荷载251585/2198KN/MQQ由静力平衡关系得1MP210ELFL298538601978KN如上述对梁EM进行分析为双向板传来的等效荷载12030103018363/21228KN1Q1Q23为楼梯板平台梁传来的均布荷载20839/2156KN/M由静力平衡关系得PF2PF221001FQLLL221186056853418525423KN所以5423KN。2FP分析梁AB8244/2254/2124KNQ8221/2884KN/MAF12205LQLL143584235802462458KN2458KN2PA分析梁CD124KN124738KN；738KN。FD20LF35863PDF9222屋顶活荷载作用计算对于屋顶（活荷载取2KN/M），由前部分分析，易知屋顶活荷载作用计算2简图如图915。A1BCAEP4970图915活荷载作用下各层梁荷载分布示意图、是由次梁传至主梁的集中荷载，与荷载作用下的计算原理相同。1F232229/26025/269KN；1052225225/260256/21353KN2F3、分别由屋面活荷载以集中力的形式作用在柱顶上。1P2342229/21/26025/2345KN；2229225/26025225/2605170KN21分析梁EFQ2244/2244KN/MF2221/23585/2396KN1/21/2244475254/475396791KNEFQL20F1/21/2854475221/475396764KNFL102分析梁AB2225/2225KN/M2221/2221KN/M1Q2Q3P201105ELLLFL2564385247913586021478KN3分析梁CD3585/6025764454KNMF2022213ABLQCABCLL22375/26/230971251167KN4PM综合以上计算结果，可以得到活荷载作用下各层横梁荷载分布如图916，图917，图918。A1BCAEP345697167204508图916活荷载作用下屋顶横梁荷载分布967图917雪荷载作用下屋顶横梁荷载分布A1BCAEP582360450P23Q198976图918活荷载作用下第24层横梁荷载分布93横向框架恒载作用下内力计算汇总前面各层的计算简图，画出框架在恒荷载作用下的计算简图，如图919。该计算简图较复杂，由前过程手算得出的。365102549460Q15Q272670548MKN,Q/M2ACEP1582369036047509498Q12279Q3476MKN,Q/M2ACEP158236903604750947128Q125Q279Q3476MKN,Q/M2A1BCAEP58236903604750947128Q125Q279Q3476MKN,Q/M2ACEP图9191号轴线横向框架在恒载作用下的计算简图931弯矩分配系数由前述各框架梁柱的截面惯性矩、框架梁柱线刚度图920及相对刚度计算结果，计算横向框架弯矩分配系数（表91表94）。A1BC1111A1213A4B23B4C43C2040993123676046655246262907050图920框架梁柱线刚度表91框架柱A1对应结点弯矩分配系数结点上柱下柱右梁4层A140014208583层A13012601140762层A120116011607691层A11012009079表92框架柱A对应结点弯矩分配系数结点左梁上柱下柱右梁4层A40270010706233层A302180119008605042层A201970173017304561层A10207018201330478表93框架柱B对应结点弯矩分配系数结点左梁上柱下柱右梁4层B404020006905293层B30349013300604592层B203250124012404281层B10313011901560412表94框架柱C对应结点弯矩分配系数结点左梁下柱上柱4层C40885011503层C30705020300922层C20634018301831层C1066701410192932计算固端弯矩框架梁承担的荷载比较复杂，故采用叠加法计算在复杂荷载作用下的固端弯矩。每一跨的两端分布荷载分解为满跨均布荷载和局部分布荷载。1均布荷载作用下的固端弯矩可按图921公式计算。QABLMBL/2V图921均布荷载作用下的固端弯矩2局部分布荷载作用下的固端弯矩，可按图922中公式计算。AB22ABBAFABBMLL2213QCCL图922局部分布荷载作用下的固端弯矩3集中荷载作用下的固端弯矩，可按图923中公式计算。LV2ABFABML2BAL图923集中荷载作用下的固端弯矩4固端弯矩的计算过程，详见表95表98。表95恒载作用下4层固端弯矩计算过程各部分荷载固端位置均布荷载P1F1P2F2F3P3P4最终端弯矩1AM91536513492639191536513492639AB9154922552554885023M9154922552554885023BC1391488462176第4层框架梁1391488462176表96恒载作用下3层固端弯矩计算过程各部分荷载固端位置均布荷载P1F1F2P2P3最终端弯矩1AM20298992421234120298992421478AB240867965289964M240867965212057BC28849483392第3层框架梁28849483350表97恒载作用下2层固端弯矩计算过程各部分荷载固端位置均布荷载P1F1F2P2P3最终端弯矩1AM22759252421356122759252421573AB26546796731302M26546796731251BC31310283586第2层框架梁31310283586表98恒载作用下1层固端弯矩计算过程各部分荷载固端位置均布荷载P1F1F2P2P3最终端弯矩1AM22759252421356122759252421573AB26546796731302M26546796731251BC31310283586第1层框架梁313102835865利用弯矩二次分配法计算横荷载作用下的框架梁柱弯矩。节点弯矩使相交于该节点的杆件的近端产生弯矩，同时也使各杆件的远端产生弯矩，近端产生的弯矩通过节点弯矩分配确定，远端产生的弯矩由传递系数确定。以弯矩二次分配法对顶层框架在恒载作用下的弯矩进行计算。顶层框架的弯矩分配系数如图924所示。A134B34C08527602695081图924顶层框架的弯矩分配系数弯矩二次分配法的计算过程，见下表99。表99顶层框架在恒荷载作用下的弯矩二次分配结点A14A4B4C4杆件A14/A13A14/A4A4/A14A4/A3A4/B4B4/A4B4/B3B4/C4C4/B4C4/C3固端弯矩06396390502350230217621760090754832749631398弯矩分配09451256209674弯矩值020302032125482605510212648762525运用上述计算方法，可求出其他各层框架梁柱的弯矩值。6绘制内力图根据弯矩二次分配法的计算结果，画出恒荷载作用下框架梁柱弯矩图，如图925所示。图9251号轴线横向框架恒载作用下弯矩图根据弯矩图，取出梁柱隔离体，利用隔离体的平衡条件，求出剪力，并画出恒荷载作用下的框架梁柱剪力图，如图926所示。依据剪力图，根据节点的平衡条件，求出轴力，并画出恒荷载作用下的框架柱轴力图。如图927所示。图9261号轴线横向框架在恒载作用下的轴力图图9271号轴线横向框架在恒载作用下的简力图94横向框架在活载作用下内力计算汇总前面各层的计算简图，画出框架在活荷载作用下的计算简图，如图928。该计算简图较复杂，由前过程手算得出。ACEP15823690360475097542P2P3Q1908Q2976ACEP34569135171672067047508ACEP15823690360475097542P2P3Q1908Q2976A1BCAEP5823690360475097542P2P3Q1908Q2976图9281号轴线横向框架在活荷载作用下的计算简图941弯矩分配系数框架梁柱的线刚度、相对线刚度和弯矩分配系数与图920，表91表94中所求数值相同。942计算固端弯矩固端弯矩的计算过程，详见表910表913。表910活载作用下4层固端弯矩计算过程各部分荷载固端位置均布荷载P1F1P2F2F3P3P4最终端弯矩1AM345691719813456917198AB17135313531478203M17135313531478203BC1478116731第4层框架梁1478116729表911活载作用下3层固端弯矩计算过程各部分荷载固端位置均布荷载P1F1F2P2P3最终端弯矩1AM19781088188119781088381AB90854232458774M90854232458774BC976738197第3层框架梁976738194表912活载作用下2层固端弯矩计算过程各部分荷载固端位置均布荷载P1F1F2P2P3最终端弯矩1AM19781088188119781088381AB90854232458774M90854232458774BC976738197第2层框架梁976738194表913活载作用下1层固端弯矩计算过程各部分荷载固端位置均布荷载P1F1F2P2P3最终端弯矩1AM19781088188119781088381AB90854232458774M90854232458774BC976738197第1层框架梁976738194利用弯矩二次分配法计算横荷载作用下的框架梁柱弯矩。节点弯矩使相交于该节点的杆件的近端产生弯矩，同时也使各杆件的远端产生弯矩，近端产生的弯矩通过节点弯矩分配确定，远端产生的弯矩由传递系数确定。以弯矩二次分配法对顶层框架在恒载作用下的弯矩进行计算。顶层框架的弯矩分配系数如图929所示。A134B34C08527602695081图929顶层框架的弯矩分配系数弯矩二次分配法的计算过程，见下表914。表914顶层框架在活荷载作用下的弯矩二次分配结点A14A4B4C4杆件A14/A13A14/A4A4/A14A4/A3A4/B4B4/A4B4/B3B4/C4C4/B4C4/C3固端弯矩0198198020320303129002817085128644弯矩分配0423925904434弯矩值01201284122106217751541618034034运用上述计算方法，可求出其他各层框架梁柱的弯矩值。943框架活荷载最不利布置活荷载为可变荷载，应按照其最不利为止确定框架梁、柱计算截面的最不利内力。竖向荷载最不利布置原则1求某跨跨中最大正弯矩本层同连续梁本跨布置，其他隔跨布置其它按同跨各层布置；2求某跨梁端最大负弯矩本层铜连续梁本跨及相邻跨布置，其他隔跨布置，相邻层与横梁同