【三層】3264平米框架教學(xué)樓畢業(yè)設(shè)計（計算書、建筑、結(jié)構(gòu)圖）,【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有預(yù)覽點開可看。打包內(nèi)容里dwg后綴的文件為CAD圖,可編輯,無水印,高清圖,壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預(yù)覽,需要原稿請自助充值下載,所見才能所得,請細(xì)心查看有疑問可以咨詢QQ：11970985或197216396 河 海 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計說明書 作 者： 李良 學(xué) 號：AHG2009140 專 業(yè)： 土木工程 題 目： 溧陽職業(yè)學(xué)校一號教學(xué)樓設(shè)計 指導(dǎo)者： 評閱者： 2011 年 5 月 南 京 土木工程畢業(yè)設(shè)計 目錄 2011 年 5月 南 京 1 前 言 1 內(nèi)容摘要 2 第一章 工程概況 4 1．1 工程總體概況 4 1．2 設(shè)計資料 4 1．3 承重方案選擇 4 1．4 結(jié)構(gòu)布置 5 第二章 確定計算簡圖 6 2.1 框架梁截面尺寸 6 2.2 框架柱截面尺寸 6 2.3 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖 6 第三章 荷載代表值 7 3.1荷載統(tǒng)計 7 3.2 荷載作用計算 9 3.3 地震作用下荷載計算 12 第四章 框架內(nèi)力計算 17 4.1 恒載作用下的框架內(nèi)力 17 4.2 活載作用下的框架內(nèi)力 24 4.3地震作用下橫向框架的內(nèi)力計算 28 第五章 框架內(nèi)力組合 32 5.1 彎矩調(diào)幅 32 5.2橫向框架梁內(nèi)力組合 33 5.3橫向框架柱內(nèi)力組合 36 第六章 框架梁、柱截面設(shè)計 40 6.1框架梁截面設(shè)計 40 6.2 框架柱截面設(shè)計 46 第七章 樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計 48 7.1 樓梯板計算 48 7.2 平臺板計算 49 7.3 平臺梁計算 50 第八章 現(xiàn)澆樓蓋設(shè)計 53 8.1現(xiàn)澆樓蓋設(shè)計 54 第九章 基礎(chǔ)設(shè)計 56 9.1 荷載計算 57 9.2 確定基礎(chǔ)底面積 58 9.3 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計（混凝土采用C20） 59 第十章 科技資料翻譯 64 參考資料 83 土木工程畢業(yè)設(shè)計 前 言 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)的重要階段，是畢業(yè)前的綜合學(xué)習(xí)階段,是深化、拓寬、綜合教和學(xué)的重要過程,是對大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)理論知識的全面總結(jié)。 本組畢業(yè)設(shè)計題目為《溧陽職業(yè)學(xué)校一號教學(xué)樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計》。在畢業(yè)設(shè)計前期，我溫習(xí)了《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《鋼筋混凝土》、《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計》等知識，并借閱了《抗震規(guī)范》、《混凝土規(guī)范》、《荷載規(guī)范》等規(guī)范。在畢業(yè)設(shè)計中期，我通過所學(xué)的基本理論、專業(yè)知識和基本技能進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計。在設(shè)計期間，本組在校成員齊心協(xié)力、分工合作，發(fā)揮了大家的團(tuán)隊精神。在設(shè)計后期，主要進(jìn)行設(shè)計手稿的電腦輸入，并得到老師的審批和指正，使我圓滿的完成了任務(wù)，在此表示衷心的感謝。 畢業(yè)設(shè)計的三個月里，在指導(dǎo)老師的幫助下，經(jīng)過資料查閱、設(shè)計計算、論文撰寫以及外文的翻譯，加深了對新規(guī)范、規(guī)程、手冊等相關(guān)內(nèi)容的理解。鞏固了專業(yè)知識、提高了綜合分析、解決問題的能力。在進(jìn)行內(nèi)力組合的計算時，進(jìn)一步了解了Excel。在繪圖時熟練掌握了AutoCAD，以上所有這些從不同方面達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計的目的與要求。 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算工作量很大，在計算過程中以手算為主，輔以一些計算軟件的校正。由于自己水平有限，難免有不妥和疏忽之處，敬請各位老師批評指正。 2011.5.8 內(nèi)容摘要 本設(shè)計主要進(jìn)行了結(jié)構(gòu)方案中橫向框架3軸框架的抗震設(shè)計。在確定框架布局之后，先進(jìn)行了層間荷載代表值的計算,接著利用頂點位移法求出自震周期，進(jìn)而按底部剪力法計算水平地震荷載作用下大小，進(jìn)而求出在水平荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力（彎矩、剪力、軸力）。接著計算豎向荷載（恒載及活荷載）作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，。 是找出最不利的一組或幾組內(nèi)力組合。 選取最安全的結(jié)果計算配筋并繪圖。此外還進(jìn)行了結(jié)構(gòu)方案中的室內(nèi)樓梯的設(shè)計。完成了平臺板，梯段板，平臺梁等構(gòu)件的內(nèi)力和配筋計算及施工圖繪制。 關(guān)鍵詞： 框架 結(jié)構(gòu)設(shè)計 抗震設(shè)計 Abstract The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 3. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end. Keywords : frames, structural design, anti-seismic design 第一章 工程概況 1．1 工程總體概況 江蘇溧陽職業(yè)學(xué)校一號樓為三層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，建筑面積約3000 m2 ，層高3.6 m，室內(nèi)外高差為0.45m，屋面為上人屋面，采用有組織排水。樓蓋及屋蓋用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板。建筑設(shè)計使用年限50年。 1．2 設(shè)計資料 （1）建筑構(gòu)造 屋面做法：SBS改性瀝青防水卷材屋面，屋面保溫材料選用聚苯板 樓面作法：水磨石樓面， 內(nèi)外墻作法：內(nèi)外墻均選用粉煤灰輕渣空心砌塊（390mm×190mm×190mm） （2）地質(zhì)資料 層次 土類 平均厚度 （m） 承載力特征值fak(kPa) 重度 （KN/m3） 土層剪切波速（m/s） 1 雜填土 0.8 90 16.5 2 素填土 0.9 100 16.0 3 粉塵沙土 6.2 160 19.2 200 4 粉土 5.7 140 19.0 180 5 粉質(zhì)粘土 7.9 225 19.4 350 注：1、場地土覆蓋厚度（地面至剪切波速大于500m/s的土層距離）為66m。 2、常年地下水位在地表下2.0m。 （3）基本雪壓：0.5kN/m2 （4）地震資料：設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.1g，設(shè)計地震為第一組。 （5）建筑等級：結(jié)構(gòu)安全等級二級，耐火等級Ⅱ級。 （6）材料：混凝土強(qiáng)度等級上部結(jié)構(gòu)采用C25，基礎(chǔ)采用C20；梁柱及基礎(chǔ)縱向受力鋼筋采用HRB335級鋼筋，其余鋼筋均采用HPB235級鋼筋，鋼筋最大直徑不超過25mm。 （7）教學(xué)樓樓面活載，查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009–2001)，確定樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值為2 kN/m2；上人屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.0 kN/m2 1．3 承重方案選擇 豎向荷載的傳力途徑：樓板的均布活載和恒載經(jīng)次梁間接或直接傳至主梁，再由主梁傳至框架柱，最后傳至地基。根據(jù)以上樓蓋的平面布置及豎向荷載的傳力途徑，本教學(xué)樓框架的承重方案為橫向框架承重方案。 84 1．4 結(jié)構(gòu)布置 第二章 確定計算簡圖 2.1 框架梁截面尺寸 1．主梁高 h=(1/12～1/8)l ， b = (1/2～1/3)h 橫向：AB、CD跨：l=7500mm。h=625～937.5mm，取h=700mm ，b =300mm。 BC跨： l=3000mm。h=250～375mm，取h=400mm ，b =300mm。 縱向：l=8100mm。h=675～1012.5mm，取h=700mm ，b =300mm。 （3）次梁： h=(1/18～1/15)l h=500 mm b=250 mm 2.2 框架柱截面尺寸 本工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，7度設(shè)防，高度<30m，抗震等級為二級，取底層柱估算柱尺寸，根據(jù)經(jīng)驗荷載為14kN/m2： 中柱負(fù)荷面積（3/2+7.5/2）×8.1=42.525m2。 豎向荷載產(chǎn)生的軸力估計值：NV=14×42.525×3=1786.05 kN。 軸力增大系數(shù)，中柱1.1，邊柱1.2，N=1.1×1786.05=1964.66kN。 Ac≥N/uNfc=1964.66×103/(0.8×11.9)=206371.32mm2。 為安全起見，取柱截面尺寸為500mm×500mm。 2.3 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖 第三章 荷載代表值 3.1荷載統(tǒng)計 一、屋面（上人）（蘇J01-2005 21+A/7） （1）恒荷載 25厚1：2.5水泥砂漿保護(hù)層，表面抹光壓平： 0.025×25=0.63kN/m2 隔離層：（SBS改性瀝青柔性卷）： 0.4kN/m2 高分子卷材（一層）： 0.05 kN/m2 20厚1：3水泥砂漿找平層： 0.02×20=0.4kN/m2 120厚鋼筋混凝土屋面板： 0.12×25=3.0kN/m2 20厚天棚石灰砂漿抹灰： 0.02×17=0.34kN/m2 合計： 5.93kN/m2 （2）活荷載和雪荷載 上人屋面均布活荷載： 2.0kN/m2 （基本雪壓0.5KN/m2） 合計： 2.0 KN/m2 二、樓面（蘇J01-2005 5/3） （1）恒荷載 1.15厚1:2白水泥白石子（或摻有色石子）磨光打蠟0.27 KN/m2 2.刷素水泥漿結(jié)合層一道 20厚1:3水泥砂漿找平層 0.02×20=0.4kN/m2 120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 25×0.12=3.0kN/m2 20厚天棚石灰砂漿抹灰： 0.02×17=0.34kN/m2 樓面恒載: 4.01kN/m2 （2）活荷載 樓面均布活荷載： 2.0kN/m2 走廊： 2.5kN/m2 三、內(nèi)墻面（蘇J01-2005 9/5） 刷乳膠漆 5厚1:0.3:3水泥石灰膏砂漿粉面 0.005×12=0.06kN/m2 12厚1:1:6水泥石灰膏砂漿打抵 0.012×17=0.204kN/m2 刷界面處理劑一道 粉煤灰輕渣空心砌塊 7×0.19=1.33kN/m2 合計： 1.594kN/m2 四、外墻面（蘇J01-2005 22/6） 外墻涂料飾面 聚合物砂漿 保溫材料 3厚專用膠粘劑 20厚1:3水泥砂漿找平層 0.020×20=0.4kN/m2 12厚1:3水泥砂漿打底掃毛 0.012×20=0.24kN/m2 刷界面劑處理一道 粉煤灰輕渣空心砌塊 7×0.19=1.33kN/m2 合計 1.97kN/m2 表3-1 2-3層墻重 位置 墻重kN/m2 梁高m 鋼框玻璃窗kN/m2 窗高m 層高m 均布墻重kN/m 跨度m 自重kN 總重kN 外縱墻 1.97 0.4 0.45 2 3.6 3.264 54.44 177.69 641.58 內(nèi)縱墻 1.594 0.4 　 　 3.6 5.101 54.44 277.7 外橫墻 1.97 0.7 　 　 3.6 5.713 18 102.83 內(nèi)橫墻 1.594 0.7 　 　 3.6 4.631 18 83.36 表3-2 底層墻重 位置 墻重kN/m2 梁高m 鋼框玻璃窗kN/m2 窗高m 層高m 均布墻重kN/m 跨度m 自重kN 總重kN 外縱墻 1.97 0.4 0.45 2.0 4.55 5.136 54.44 279.6 886.72 內(nèi)縱墻 1.594 0.4 4.55 6.615 54.44 360.12 外橫墻 1.97 0.7 4.55 7.585 18 136.53 內(nèi)橫墻 1.594 0.7 4.55 6.137 18 110.47 五、主梁荷載 縱軸梁： 0.7×0.3×25=5.25kN/m 橫軸梁： AB，CD跨自重0.7 ×0.3×25=5.25kN/m 粉刷2×（0.7-0.12）×0.02×17=0.39kN/m 5.64kN/m BC跨自重 0.3 ×0.4×25=3kN/m 粉刷 2×（0.4-0.12）×0.02×17=0.19kN/m 3.19kN/m 次梁荷載 自重0.5 ×0.25×25=3.125kN/m 粉刷2×（0.5-0.12）×0.02×17=0.129kN/m 3.254kN/m 六、柱荷載 2-3層 0.5×0.5×3.6×25=22.5kN 底層 0.5×0.5×4.55×25=28.44kN 七、梁自重 縱梁自重 5.25×54.44×4=1143.24kN 橫向AB,CD 5.25×7.5×2×7=551.25 kN BC 3×3×7=63 kN 八、柱自重 2-3層每層柱重 22.5×32=720kN 底層 28.44×32=910.1kN 九、活荷載統(tǒng)計 上人屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.0 kN/m2 樓面，衛(wèi)生間活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.0 kN/m2 走廊，樓梯 2.5 kN/m2 屋面雪荷載 Sk=us0=1.0×0.5=0.5 kN/m2 3.2 荷載作用計算 一、屋面荷載 1.屋面恒荷載： 5.93kN/m2 梁自重 AB,CD跨： 5.64kN/m BC跨： 3.19kN/m 作用在頂層框架梁上的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為； 梁自重 g5AB1=g5CD1=5.64kN/m g5BC1=3.19kN/m 板傳來的荷載g5AB2= g5CD2=5.93×8.1=48.0kN/m g5BC2=3.19×3=9.57kN/m 2.活載 作用在頂層框架梁上的線活載標(biāo)準(zhǔn)值為； g5AB= g5CD=2×8.1=16.2kN/m g5BC=2×3=6kN/m 二、樓面荷載 1.樓面荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 4.01kN/m2 邊跨（AB,CD）框架自重：5.64kN/m 中跨（BC） 3.19kN/m 梁自重 gAB1= gCD1=5.6kN/m gBC1=3.19kN/m 板傳來荷載 gAB2= gCD2=4.01×8.1=32.48kN/m gBC2=4.01×3=12.03kN/m 2.活載 gAB= gCD=2×8.1=16.2kN/m gBC=2.5×3=7.5kN/m 三、屋面框架節(jié)點集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 1.恒載 邊跨連系梁自重 0.7×0.3×8.1×25=42.53kN 粉刷 2×（0.7-0.12）×0.02×8.1×17=3.19kN 連系梁傳來屋面自重 0.5×8.1×0.5×8.1×5.93=97.27kN 頂層邊節(jié)點集中荷載 G5A=G5D=142.99kN 中柱連系梁自重 0.7×0.3×8.1×25=42.53kN 粉刷 2×（0.7-0.1）×0.02×8.1×17=3.19kN 連系梁傳來屋面板自重 0.5×8.1×0.5×8.1×5.93=97.27kN 0.5×（8.1+8.1-3）×3/2×5.93=58.71kN 頂層中節(jié)點荷載 G5B=G5C=201.67kN 2.活載 Q5A=Q5D=0.5×8.1×0.5×8.1×2=32.81 kN Q5B=Q5C=32.81+0.5×（8.1+8.1-3）×3/2×2=52.61kN 四、樓面框架節(jié)點集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 1.恒載 邊梁連系梁自重 0.7×0.3×8.1×25=42.53kN 粉刷 2×（0.7-0.1）×0.02×8.1×17=3.19kN 連系梁傳來樓面荷載 0.5×8.1×0.5×8.1×4.01=65.77kN 縱向梁上填充墻 8.1×3.264=26.44kN 柱自重 22.5kN 28.44kN 中間層邊節(jié)點集中荷載 160.43kN 底層166.37kN 中柱連系梁自重 0.7×0.3×8.1×25=42.53kN 粉刷 2×（0.7-0.1）×0.02×8.1×17=3.19kN 連系梁傳來樓面自重 0.5×8.1×0.5×8.1×4.01=65.77kN 0.5×（8.1+8.1-3）×3/2×4.01=48.72kN 內(nèi)縱向梁上填充墻 8.1×5.101=41.32kN 柱自重 22.5kN 28.44kN 中間層中節(jié)點集中荷載 224.03kN 底層229.97kN 2.活載 QA=QD=0.5×8.1×0.5×8.1×2=32.81kN Q5B=Q5C=32.81+0.5×（8.1+8.1-3）×3/2×2.5=57.56kN 圖3-1 恒載作用下計算簡圖 圖3-2 活載作用下計算簡圖 3.3 地震作用下荷載計算 1.建筑物總重力荷載代表值Gi的計算 a.集中于屋蓋處的質(zhì)點重力荷載代表值G 3 50%雪載： 0.5×0.5×18×54.44 = 244.8kN 屋面恒載： 5.93×18×54.44 = 5810.93kN 橫梁： （5.64×7.5×2+3.19×3）×7= 659.19kN 縱梁： 5.25×54.44×4=1143.24kN 柱重： 0.5×32×22.5= 360kN 墻自身重（各層一半） 641.58／2=320.79kN G 3=8538.91kN b.集中于樓面處的質(zhì)點重力荷載代表值G 2 50%樓面活荷載： 0.5×（2×7.5×54.44×2+2.5×3×54.44） = 1020.75kN 樓面恒載： 4.01×18×54.44= 3929.48 kN 梁自重： 1802.43kN 墻自重（上下各半層）： 641.58kN 柱重（上下各半層）： 720kN G 2-4=8114.24kN c.集中于底層樓面處的質(zhì)點重力荷載代表值G 1 50%樓面活荷載： 0.5×（2×7.5×54.44×2+2.5×3×54.44） = 1020.75kN 樓面恒載： 4.01×18×54.44= 3929.48kN 梁自重： 1802.43kN 墻自重（上下各半層）： 641.58/2+886.72 /2=764.15kN 柱重（上下各半層）： 720/2+910.1/2=815.05kN G 1=8331.86kN 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載： 圖3-4 各質(zhì)點的重力荷載代表值 2.地震作用計算： （1）框架柱的抗側(cè)移剛度 在計算梁、柱線剛度時，應(yīng)考慮樓蓋對框架梁的影響，在現(xiàn)澆樓蓋中，中框架梁的抗彎慣性矩取 I = 2I0；邊框架梁取 I = 1.5I0；在裝配整體式樓蓋中，中框架梁的抗彎慣性矩取I = 1.5I0；邊框架梁取I = 1.2I0，I0為框架梁按矩形截面計算的截面慣性矩。 表3-4 橫梁、柱線剛度 桿件 截面尺寸 Ec (kN/mm2) I0 (mm4) I (mm4) L (mm) (kN﹒mm) 相對剛度 B (mm) H (mm) 邊框架梁 300 700 30 8.58×109 12.87×109 7500 5.15×107 1 邊框架梁 300 400 30 1.6×109 2.4×109 3000 2.4×107 0.466 中框架梁 300 700 30 8.58×109 17.16×109 7500 6.86×107 1.332 中框架梁 300 400 30 1.6×109 3.2×109 3000 3.2×107 0.621 底層框架柱 500 500 30 5.21×109 5.21×109 4550 3.44×107 0.668 中層框架柱 500 500 30 5.21×109 5.21×109 3600 4.34×107 0.843 每層框架柱總的抗側(cè)移剛度見表3-5： 表3-5 框架柱橫向側(cè)移剛度D值 　項目 　 　 根數(shù)　 層 柱類型及截面 二至三層 邊框架邊柱(500×500) 1.19 0.37 14.87 4 邊框架中柱(500×500) 1.74 0.47 18.89 4 中框架邊柱(500×500) 1.58 0.44 17.68 10 中框架中柱(500×500) 2.32 0.54 21.7 10 底層 邊框架邊柱(500×500) 1.5 0.57 11.37 4 邊框架中柱(500×500) 2.19 0.64 12.76 4 中框架邊柱(500×500) 1.99 0.62 12.36 10 中框架中柱(500×500) 2.92 0.7 13.96 10 ic:梁的線剛度，iz：柱的線剛度。 底層： ∑D = 11.37×4+12.76×4+12.36×10+13.96×10=359.72 kN/mm 二～三層：∑D = 4×（14.87+18.89）+（17.68+21.7）×10= 528.84kN/mm （2）框架自振周期的計算 表3-6 框架頂點假想水平位移Δ計算表 層 Gi(kN) ∑Gi(kN) ∑D(kN/mm) δ=∑Gi/∑D 總位移Δ(mm) 3 8538.91 8538.91 528.84 16.15 117.1 2 8114.24 16653.15 528.84 31.49 100.96 1 8331.86 24985.01 359.72 69.46 69.46 ：（考慮結(jié)構(gòu)非承重磚墻影響的折減系數(shù)，對于框架取0.6） 則自振周期為： （3）地震作用計算 根據(jù)本工程設(shè)防烈度7、Ⅱ類場地土，設(shè)計地震分組為第一組，查《抗震規(guī)范》特征周期Tg = 0.35 sec，αmax = 0.08 由于Tg = T1 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載： 因為T1<1.4Tg 所以無需在此結(jié)構(gòu)頂部附加集中水平地震作用。 各樓層的地震作用和地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值由表3-7計算列出。 表3-7 樓層地震作用和地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值計算表 層 Hi(m) Gi(kN) GiHi Fi=GiHiFEk/（∑GkHk） 樓層剪力Vi(kN) 3 11.75 8538.91 100332.19 834.07 834.07 2 8.15 8114.24 66131.06 549.76 1383.83 1 4.55 8331.86 37909.96 315.15 1698.98 （4）多遇水平地震作用下位移驗算 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移（△u）i和頂點位移u i分別按下列公式計算： （△u）i = Vi/∑D ij （3-1） u i=∑（△u）k （3-2） 各層的層間彈性位移角θe=（△u）i/hi，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，考慮磚填充墻抗側(cè)力作用的框架，層間彈性位移角限值[θe]<1/550。 計算過程如表3-8所示： 表3-8 橫向水平地震作用下的位移驗算 樓層 hi (mm) Vi (kN) ∑Di (kN/mm) (Δue) (mm) ui （mm） [] 三 3600 834.07 359.72 2.32 9.38 0.00064 1/550= 0.00182 二 3600 1383.83 359.72 3.85 7.06 0.00107 一 4550 1698.98 528.84 3.21 3.21 0.00071 第四章 框架內(nèi)力計算 4.1 恒載作用下的框架內(nèi)力 1.彎矩分配系數(shù) 計算彎矩分配系數(shù) 頂層： 節(jié)點A3 節(jié)點B3 節(jié)點A2 節(jié)點B2 底層： 節(jié)點A1 節(jié)點B1 2.均布等效荷載 頂層邊跨 頂層中跨 中間層邊跨 中間層中跨 表4-1均布等效荷載（單位：kN/m） 位置 AB梁 BC梁 CD梁 3 23.38 9.08 23.38 2 23.38 9.08 23.38 1 23.38 9.08 23.38 3.固端彎矩 頂層邊跨 M5AB=1/12×23.68×7.52=102.3 kN.m 頂層中跨 M5BC=1/12×9.08×32=6.8 kN.m 中間層邊跨 MAB=1/12×23.38×7.52=101 kN.m 中間層中跨 MBC=1/12×9.08×32=5.52 kN.m 4.縱梁引起柱端附加彎矩 邊框架縱梁偏向外側(cè)，中框架縱梁偏向內(nèi)側(cè) 頂層外縱梁 MA5=－MD5=45.3×0.125=5.66kN.m (逆時針為正) 頂層中縱梁 MB5=－MC5=－58.01×0.125=－7.25kN.m 樓層外縱梁 MA1=－MD1=48.83×0.125=6.10kN.m 樓層中縱梁 MB1=－MC1=－63.14×0.125=－7.89kN.m 5.節(jié)點不平衡彎矩 橫向框架的節(jié)點不平衡彎矩為通過該節(jié)點的各桿件（不包括縱向框架梁）在節(jié)點處的固端彎矩與通過該節(jié)點的縱梁引起柱端橫向附加彎矩之和，根據(jù)平衡原則，節(jié)點彎矩的正方向與桿端彎矩方向相反，一律以逆時針方向為正。 頂層：MA5=－MD5=－102.3+5.66=－96.64kN.m MB5=－MC5=102.3－6.8－7.25=88.25kN.m 樓層：MA=－MD=－101+6.10=－94.9kN.m MB=－MC=101－5.52－7.89=87.59kN.m 6.恒荷載作用下彎矩二次分配 7.恒荷載作用下梁端剪力和柱軸力計算 表4-2 AB跨梁端剪力（kN） 層 g(kN/m) (自重作用) q(kN/m) (板傳來作用) gl/2 u=(l-a) *q/2 MAB (kN.m) MBA (kN.m) ∑Mik/l V1/A=gl/2 +u-∑Mik/l VB=-(gl/2 +u+∑Mik/l) 3 5.64 48.03 32.76 42.32 -87.28 92.68 0.75 74.33 -75.83 2 5.64 32.48 32.76 42.32 -87.78 92.94 0.72 74.36 -75.8 1 5.64 32.48 32.76 42.32 -79.6 88.2 1.19 73.89 -76.27 注：l=7.5m a=4.05m 表4-3 BC跨梁端剪力（kN） 層 g(kN/m) (自重作用) q(kN/m) (板傳來荷載作用) l(m) gl/2 l*q/4 VB=gl/2+l*q/4 VC=-(gl/2+l*q/4) 3 3.19 9.57 3 3.65 6.89 10.54 -10.54 2 3.19 12.03 3 3.65 6.89 10.54 -10.54 1 3.19 12.03 3 3.65 6.89 10.54 -10.54 表4-4 AB跨跨中彎矩（kN.m） 層 g(kN/m) (自重作用) q(kN/m) (板傳來作用) gl/2 u=(l-a) *q/2 MAB (kN.m) ∑Mik/l V1/A=gl/2 +u-∑Mik/l M=gl/2*l/4+u*1.05 -MAB- V1/A*l/2 3 5.64 48.03 32.76 42.32 -87.28 0.75 74.33 -76.9 2 5.64 32.48 32.76 42.32 -87.78 0.72 74.36 -76.51 1 5.64 32.48 32.76 42.32 -79.6 1.19 73.89 -83 注：l=7.5m a=4.05m 表4-5 BC跨跨中彎矩（kN.m） 層 g(kN/m) (自重作用) q(kN/m) (板傳來荷載作用) l(m) gl/2 l*q/4 MBC (kN.m) VB=gl/2 +l*q/4 M=gl/2*l/4+ql/4*l/6 -MBc- VB*l/2 3 3.19 9.57 3 3.65 6.89 -13.82 10.54 5.16 2 3.19 12.03 3 3.65 6.89 -13.65 10.54 4.99 1 3.19 12.03 3 3.65 6.89 -17.22 10.54 8.56 表4-6 柱軸力（kN） 層 邊柱A軸、D軸 中柱B軸、C軸 橫梁端部壓力 縱梁端部壓力 柱重 柱軸力 橫梁端部壓力 縱梁端部壓力 柱重 柱軸力 3 柱頂 66.03 48.83 22.5 369.91 90.72+10.54=101.26 63.14 22.5 503.87 柱底 392.41 526.37 2 柱頂 66.03 48.83 22.5 507.27 90.72+10.54=101.26 63.14 22.5 690.77 柱底 529.77 713.27 1 柱頂 73.84 48.83 28.44 652.44 98.53+10.54=109.07 63.14 28.44 885.45 柱底 682.75 915.79 8.內(nèi)力圖 圖4.3 恒載作用下橫向框架彎矩圖（kN·m） 圖4.4 恒載作用下橫向框架剪力圖（kN） 圖4.5 恒載作用下橫向框架軸力圖（kN） 4.2 活載作用下的框架內(nèi)力 1.均布等效荷載 頂層邊跨 頂層中跨 中間層邊跨 中間層中跨 表4-7均布等效荷載（單位：kN/m） 位置 AB梁 BC梁 CD梁 3 7.52 4.25 7.52 2 7.52 4.25 7.52 1 7.52 4.25 7.52 2.固端彎矩 頂層邊跨 M5AB=1/12×7.52×7.52=32.49 kN.m 頂層中跨 M5BC=1/12×4.25×32=2.05 kN.m 中間層邊跨 MAB=1/12×7.52×7.52=32.49 kN.m 中間層中跨 MBC=1/12×4.25×32=2.58 kN.m 3.縱梁引起柱端附加彎矩 邊框架縱梁偏向外側(cè)，中框架縱梁偏向內(nèi)側(cè) 頂層外縱梁 MA5=－MD5=32.81×0.125=1.27kN.m (逆時針為正) 頂層中縱梁 MB5=－MC5=－52.61×0.125=－2.33kN.m 樓層外縱梁 MA1=－MD1=32.81×0.125=1.27kN.m 樓層中縱梁 MB1=-MC1=-（2×0.5×8.1×0.5×8.1+2.5×（8.1-2.7+8.1）×3×0.5×0.5）×0.125=－2.78kN.m 4.節(jié)點不平衡彎矩 橫向框架的節(jié)點不平衡彎矩為通過該節(jié)點的各桿件（不包括縱向框架梁）在節(jié)點處的固端彎矩與通過該節(jié)點的縱梁引起柱端橫向附加彎矩之和，根據(jù)平衡原則，節(jié)點彎矩的正方向與桿端彎矩方向相反，一律以逆時針方向為正。 頂層：MA5=－MD5=－32.49+1.27=－31.22kN.m MB5=－MC5=32.49－2.33－2.05=28.11kN.m 樓層：MA=－MD=－32.49+1.27=－31.22kN.m MB=－MC=32.49－2.58－2.78=27.13kN.m 1. 活荷載作用下彎矩二次分配 圖4.6 活載作用下橫向框架彎矩的二次分配（KN·m） 6.恒荷載作用下梁端剪力和柱軸力計算 表4-8 滿跨活載作用下AB跨梁端剪力 層 q(kN/m) u=(l-a)*q/2 MAB(kN.m) MBA(kN.m) ∑Mik/l V1/A=u-∑Mik/l VB=-(u+∑Mik/l) 3 16.2 22.28 -27.82 30.14 0.32 21.96 -22.6 2 16.2 22.28 -27.99 30.21 0.31 21.97 -22.59 1 16.2 22.28 -25.29 28.78 0.48 21.8 -22.76 注：l=7.5m a=4.05m 表4-9 滿跨活載作用下BC跨梁端剪力 層 q(kN/m) l(m) ql/4(kN) VB= ql/4 (kN) VC=-ql/4 (kN) 3 6 3 4.59 4.59 -4.59 2 7.5 3 4.59 4.59 -4.59 1 7.5 3 4.59 4.59 -4.59 表4-10 滿跨活載作用下AB跨跨中彎矩 層 q(kN/m) (板傳來荷載作用) u=(l-a)*q/2 MAB (kN.m) ∑Mik/l V1/A=u-∑Mik/l M=u*1.05-MAB- V1/A*l/2 3 16.2 22.28 -27.82 0.32 21.96 -27.82 2 16.2 22.28 -27.99 0.31 21.97 -27.71 1 16.2 22.28 -25.29 0.48 21.8 -29.8 注：l=7.5m a=4.05m 表4-11 滿跨活載作用下BC跨跨中彎矩 層 q(kN/m) l(m) ql/4(kN) MBC (kN.m) VB= ql/4 (kN) M= ql/4*l/6 -MBc- VB*l/2 3 6 3 4.59 -5.21 4.59 1.08 2 7.5 3 4.59 -5.16 4.59 1.03 1 7.5 3 4.59 -6.27 4.59 2.14 表4-12 滿跨活載作用下柱軸力 (kN) 層 邊柱（A軸） 中柱（B軸） 橫 梁 端部剪力 縱 梁 端部剪力 柱軸力 橫 梁 端部剪力 縱 梁 端部剪力 柱軸力 3 21.96 10.13 95.96 22.6+4.59=27.19 22.22 143.95 2 21.97 10.13 128.06 22.59+4.59=27.18 22.22 193.35 1 21.8 10.13 159.99 22.76+4.59=27.35 22.22 242.92 圖4.7 活載作用下橫向框架彎矩圖（kN·m） 圖4-8 活載作用下橫向框架剪力圖 （kN） 圖4-9 活載作用下橫向框架軸力圖 （kN） 4.3地震作用下橫向框架的內(nèi)力計算 多遇水平地震作用下位移驗算 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移（△u）i和頂點位移u i分別按下列公式計算： （△u）i = Vi/∑D ij （3-1） u i=∑（△u）k （3-2） 各層的層間彈性位移角θe=（△u）i/hi，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，考慮磚填充墻抗側(cè)力作用的框架，層間彈性位移角限值[θe]<1/550。 計算過程如表3-8所示： 表3-8 橫向水平地震作用下的位移驗算 樓層 hi (mm) Vi (kN) ∑Di (kN/mm) (Δue) (mm) ui （mm） [] 三 3600 834.07 359.72 2.32 9.38 0.00064 1/550= 0.00182 二 3600 1383.83 359.72 3.85 7.06 0.00107 一 4550 1698.98 528.84 3.21 3.21 0.00071 滿足要求 表4-23 各層柱反彎點位置 層 次 柱別 K y0 α2 y2 α3 y3 y 3 邊柱 1.58 0.45 1 0 1 0 0.45 中柱 2.32 0.49 1 0 1 0 0.49 2 邊柱 1.58 0.5 1 0 1.35 0 0.5 中柱 2.32 0.5 1 0 1.35 0 0.5 1 邊柱 1.99 0.65 0.74 0 \ \ 0.65 中柱 2.92 0.58 0.74 0 \ \ 0.58 2.確定各層中各柱分配到的剪力、柱端彎矩。 Vij=DijVi/∑Dij （4-10） Mbij=Vijxyh （4-11） Muij=Vij（1-y）h （4-12） 表4-24 地震作用下框架柱剪力及柱端彎矩 層 h(m) Vi(kN) ΣD 柱別 Di Vik y M下 M上 3 3.6 834.07 359.72 邊柱 13.66 28.61 0.45 -46.35 -56.65 中柱 18.49 38.73 0.49 -68.32 -71.11 2 3.6 1383.83 359.72 邊柱 13.66 33.83 0.5 -60.89 -60.89 中柱 18.49 45.79 0.5 -82.42 -82.42 1 4.55 1698.98 528.84 邊柱 9.2 39.8 0.65 -125.47 -67.56 中柱 10.68 46.2 0.58 -129.96 -94.11 3.梁端彎矩，剪力，軸力計算 Mlb=ilb（Mci+1，j+Mci，j）/（ilb+irb） （4-13） Mrb=irb（Mci+1，j+Mci，j）/（ilb+irb） （4-14） Vb=（Mlb+ Mrb）/l （4-15） Ni=∑（Vlb- Vrb）k （4-16） 具體計算過程見下表： 表4-25 梁端彎矩、剪力及柱軸力的計算 層次 邊梁 走道梁 柱軸力 Mlb Mrb l Vb Mlb Mrb l Vb 邊柱N 中柱N 3 87.15 69.56 7.5 21.77 46.96 46.96 3 34.79 -43.31 -25.46 2 107.24 89.99 7.5 27.39 60.7