【四層】3000平米教學樓（計算書、建筑、結(jié)構(gòu)圖）,【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有預覽點開可看。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)文檔可直接點開預覽,需要原稿請自助充值下載,所見才能所得,請細心查看有疑問可以咨詢QQ：11970985或197216396 學 號： 畢業(yè)論文（設計說明書） 論文題目： 唐山市中學第一教學樓 學 院： 專 業(yè)： 土木工程 班 級： 12土升本6班 姓 名： 指導教師： 2014年 11月 27日  畢業(yè)論文（設計說明書） 唐山市中學第一教學樓設計 學 院： 專 業(yè)： 土木工程 班 級： 12土升本6班 姓 名： 指導教師： 2014 年 11月 27日 X 畢業(yè)設計（論文）任務書 學院 學生姓名 指導教師 設計（論文）題目 唐山市中學第一教學樓設計 主要研究目標和 研究內(nèi)容 使學生通過畢業(yè)設計，在教師指導下，獨立完成工程項目設計，培養(yǎng)學生綜合運用以往所學的理論和專業(yè)知識，分析和解決土建工程設計和施工組織等實際問題的能力，培養(yǎng)學生建立理論聯(lián)系實際、勤奮、嚴謹、求實、創(chuàng)新的科學作風，以及土建工程技術人員必備的建筑、結(jié)構(gòu)、施工的全局觀點和經(jīng)濟觀點，培養(yǎng)學生調(diào)查研究、查閱資料、綜合分析能力。 具體要求如下： 1．進一步熟悉多層民用建筑方案設計原則、方法和步驟，并初步掌握建筑總平面圖的布置、平、立、剖面建筑施工圖的設計。 2．繪制建筑施工圖，訓練用工程圖表達設計意圖的技能 研究內(nèi)容如下： 1.建筑學部分：結(jié)構(gòu)的平、立、剖面圖。 2.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置及構(gòu)件尺寸的初定。 3.統(tǒng)計荷載 （1）、面荷載的統(tǒng)計； （2）、梁上線荷載的統(tǒng)計； （3）、重力荷載代表值的統(tǒng)計。 4.內(nèi)力計算 （1）、水平地震作用的計算； （2）、水平地震作用下的內(nèi)力計算（D值法）； （3）、豎向荷載作用下的內(nèi)力計算（分層法或彎矩二次分配法）， 恒載與活載要分別計算。 5.內(nèi)力組合 6.配筋設計 7.基礎設計 8.樓梯設計 9.樓板設計 說明書 （論文） 的要求 1、計算書清晰工整； 2、至少有2篇外文翻譯； 3、要有中英文摘要； 4、要列出參考文獻。 5、編寫設計說明書，內(nèi)容包括設計依據(jù)；建筑學、結(jié)構(gòu)方案；概述；主要經(jīng)濟指標和主要裝飾做法及材料等。 圖紙的 要求 建筑施工圖及結(jié)構(gòu)圖： 1）建筑設計部分：建筑設計說明；首層和標準層及屋頂平面圖（1：100）；南、北立面圖、側(cè)立面圖（1：100）；剖面圖（1：100）；樓梯詳圖（1：50）；衛(wèi)生間詳圖（1：20） 2）結(jié)構(gòu)設計部分：結(jié)構(gòu)設計說明；基礎平面圖；基礎配筯圖、各層樓面結(jié)構(gòu)布置平面圖和現(xiàn)澆板配筯圖、框架配筯圖、連梁和次梁配筯圖、樓梯結(jié)構(gòu)布置平面圖和樓梯構(gòu)件配筯圖。要求達到施工圖深度，符合制圖標準。平面圖（1：100）；配筋詳圖（1：50） 進度安排 第1-2周 現(xiàn)場調(diào)研及文獻檢索，翻譯外文資料。 第3-5周 資料分析，確定總體方案，結(jié)構(gòu)的詳細設計及計算。 第6-13周 繪制建筑及結(jié)構(gòu)施工圖。 第14 周 撰寫設計說明書。 第17 周 準備答辯。 設計的基礎數(shù)據(jù)和主要參考文獻 1．建筑基地：唐山市古冶區(qū) 2．主要功能：為框架結(jié)構(gòu)教學樓樓設計，功能安排見方案圖。 3．氣象、水文、地質(zhì)資料 ?溫度：最熱月平均25.4℃，最冷月平均－8.8℃。 最熱日平均29.4℃，最高氣溫：38℃。最低氣溫：-18℃。 ?相對濕度：最熱月平均78%，最冷月平均54%。 ?主導風向：夏季東南風，冬季西北風?；撅L壓：0.45KN/m2。 ?降水量：年降雨量1000mm，最大雨量110mm/日。 ?最大降雪深度：190毫米，基本雪壓：0.4 KN/m2。 ?最大冰凍深度：700毫米 ?地震設防烈度：7度 ?地基承載力標準值：180KN/m2 4.設防烈度 7度；抗震等級 二級；場地類別 二類； 5.抗震設防類別 丙類；建筑物安全等級 二級。 6.場地土類型 中軟場地土；最大凍結(jié)深度 0.7米； 7.地基承載力標準值 fk=160Kpa；持力層為粉質(zhì)粘土。 8.耐久年限50年 參考文獻： [1] 建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2001[2] 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范GB50010-2002 [3] 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001 [4] 建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007－2002 [5] 華北建筑構(gòu)造通用圖集88J 98J [6] 住宅設計規(guī)范GB50096－1999 [7]室內(nèi)設計細部圖集－門窗 [8] 中國建筑工業(yè)出版社編制.土木建筑制圖標準[9].建筑構(gòu)造圖集 [10]建筑結(jié)構(gòu)設計新規(guī)范綜合應用手冊 指導教師簽字: 系主任簽字:  畢業(yè)設計（論文）進程表 學 院 姓 名 合作者 設計（論文）題目 唐山市中學第一教學樓設計 時 間 工 作 內(nèi) 容 完 成 情 況 10月11日 10月25日~ 11月2日 11月3日 11月4日~11月10日 11月11日~11月21日 11月22日 11月23日~ 11月28日 11月29日~ 11月30日 12月10日 指導教師布置建筑部分畢業(yè)設計任務并借設計參考資料。 建筑方案設計，平面圖、立面圖、剖面并整理建筑說明。 指導教師韓建強老師布置結(jié)構(gòu)部分畢業(yè)設計任務。 閱讀和熟悉設計文件及資料、結(jié)構(gòu)布置、荷載統(tǒng)計計算。 框架各部分計算及配筋，整理結(jié)構(gòu)計算書并繪制結(jié)構(gòu)圖。 施工指導教師韓建強老師布置施工部分畢業(yè)設計任務書。 統(tǒng)計施工工程量，按定額計算各施工段工期。繪制施工平面圖、進度表。 整理計算書。 準備畢業(yè)答辯。 已按計劃完成 已按計劃完成 已按計劃完成 已按計劃完成 已按計劃完成 已按計劃完成 已按計劃完成 已按計劃完成 本人完成部分 論文 （說明書） 1.1萬字 圖紙 22張 畢業(yè)設計說明書 指導教師簽字： 指導教師對設計的評語： 成 績： 指 導 教 師: 2014年 月 日 評議人對設計的評語及評定的成績： 成 績： 評議人： 2014 年 月 日 一、 設計題目： 唐山市中學第一教學樓設計 二、 設計組成： 圖形 22 張， 說明書 60 頁 三、 答辯（評議）小組需要設計人答辯的問題： 答辯成績: 四、答辯（評議）小組對設計的評語和總評成績 總評成績： 答辯（評議）小組負責人: 職務: 工作單位: 2014 年 月 日 摘 要 本設計主要進行了結(jié)構(gòu)方案中橫向框架2、3、7、8軸框架的抗震設計。在確定框架布局之后，先進行了層間荷載代表值的計算,接著利用頂點位移法求出自振周期，進而按底部剪力法計算水平地震荷載作用下大小，進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，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。此外還進行了結(jié)構(gòu)方案中的室內(nèi)樓梯的設計。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。 關鍵詞： 框架 結(jié)構(gòu)設計 抗震設計 Abstract The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 2、3、7、8. 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. Key words： frames, structural design, anti-seismic design 目 錄 第1章 工程概況 1 1.1 初估截面尺寸 1 1.2 框架計算簡圖 2 1.2.1 計算簡圖說明 2 1.2.2 框架梁柱的線剛度計算 2 第2章 荷載計算 3 2.1 恒載標準值計算 3 2.1.1 上人屋面框架梁線荷載標準值 3 2.1.2 樓面框架梁線荷載標準值 4 2.1.3屋面框架節(jié)點集中荷載標準值 4 2.1.4樓面框架節(jié)點集中荷載標準值 5 2.2 活荷載標準值計算 6 2.3 風荷載計算 6 2.4地震作用計算 7 2.4.1 用“D值法”計算柱的側(cè)向剛度 8 2.4.2用頂點位移法求結(jié)構(gòu)基本周期T1 9 2.4.3 地震作用下的水平位移的彈性驗算 10 2.5 屋面雪荷載（分布同屋面活荷載） 11 第3章 內(nèi)力計算 11 3.1 恒載作用下的內(nèi)力計算采用分層法 11 3.1.1跨中彎矩計算 15 3.1.2彎矩調(diào)幅 16 3.1.3剪力計算 17 3.2.樓面活載作用下的內(nèi)力計算 23 3.3 地震力作用下的內(nèi)力計算 35 3.4 風荷載作用下的內(nèi)力計算 41 3.5雪荷載作用下的內(nèi)力計算 46 第4章 內(nèi)力組合 48 第5章 截面設計 49 第6章 框架節(jié)點核心區(qū)抗震驗算 49 第7章 框架柱下基礎設計 50 7.1 基礎初步確定 50 7.2基礎受沖切承載力驗算 51 7.3 基礎底板配筋 51 第8章 板式樓梯設計 53 8.1設計資料 53 8.2樓梯板設計 53 8.2.1梯段板數(shù)據(jù) 53 8.2.2荷載計算 54 8.2.3截面設計 54 8.3平臺板設計 54 8.3.1荷載計算 54 8.3.2截面設計 55 8.4平臺梁設計 55 8.4.1荷載計算 55 8.4.2截面設計及配筋設置 56 參考文獻 58 致 謝 60 唐山市古冶區(qū)范各莊中學第一教學樓結(jié)構(gòu)設計 第1章 工程概況 1.1 初估截面尺寸 1、本建筑的抗震等級為7級。樓蓋、屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。樓板厚度取為100mm，各層梁板混凝土強度等級為,柱混凝土強度等級為，其余鋼筋采用HPB235級鋼筋。 2、根據(jù)建筑平面布置確定的結(jié)構(gòu)平面布圖可知，邊柱及中柱的承載范圍分別為㎡和㎡。估算結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸時，樓面荷載近似取計算。（以中柱為例） 3、梁截面尺寸估算依據(jù)： 框架結(jié)構(gòu)的主梁截面高度及寬度由下式確定： 其中橫梁跨度：m,m. 由此估算的梁截面尺寸如下： 邊跨（AB、CD跨）梁: L 中跨（BC）梁： 次梁： 4、柱截面尺寸估算依據(jù)： 柱的軸壓比應小于軸壓比限值的要求： 注：1.2為荷載分項系數(shù)，為樓面荷載近似值，4為層數(shù)，N按底層中柱的負荷面積考慮。取柱截面為正方形則柱截面邊長為369mm，結(jié)合實際情況并考慮其他因素，本設計柱截面尺寸為，縱向受拉鋼筋抗震錨固長度,梁內(nèi)鋼筋伸至邊柱內(nèi)長度，故柱子截面滿足次抗震構(gòu)造要求。 結(jié)構(gòu)平面布置如圖1所示。各梁柱尺寸確定如下： 1.2 框架計算簡圖 1.2.1 計算簡圖說明 本設計基礎選用柱下獨立基礎，基礎頂面標高為-1.000m(即室外地坪以下0.55m)?？蚣艿挠嬎銌卧?0軸上的一榀框架計算。假定框架柱嵌固于基礎頂面，框架梁與柱剛接。由于各層柱截面尺寸不變，故梁跨度等于柱截面形心軸線之間的距離。首層柱高以基礎頂算至二層樓面，即為4.6m，二-四層層高為3.6m，頂層層高為3.9m。 1.2.2 框架梁柱的線剛度計算 ①柱子計算 首層柱子： 2—4層柱： 頂層柱子： ②粱計算：⑩軸梁為中框架梁，,各層梁截面均相同 AB、CD跨梁 BC跨梁 結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖1所示 第2章 荷載計算 2.1 恒載標準值計算 2.1.1 上人屋面框架梁線荷載標準值 隔熱層： 保溫層：40厚配筋C25細石混凝土 防水層：SBS(3+3)改性瀝青防水卷材 找平層：1：3水泥砂漿20mm 找坡層：1:8水泥陶粒100mm 結(jié)構(gòu)層：100mm現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 板底抹灰：10mm 合計： 邊跨（AB、CD跨）梁自重 0.3×0.65×25＝4.875 KN/m 梁側(cè)粉刷 2×（0.65-0.1）×0.02×17＝0.374KN/m 中跨（BC跨）梁自重 0.3×0.55×25＝4.125 KN/m 梁側(cè)粉刷 2×（0.55-0.1）×0.02×17＝0.306KN/m 作用在頂層框架梁上的線荷載為： g5AB1=g5CD1=5.25 KN/m g5BC1=4.43KN/m g5AB2=g5CD2=6.812×6.3=42.92 KN/m g5BC2=6.812×2.7=18.39KN/m 2.1.2 樓面框架梁線荷載標準值 教室及辦公室地面 水磨石地面：30mm 現(xiàn)澆鋼筋混凝土板：100mm V型輕鋼龍骨吊頂 0.25 KN/m 合計： 邊跨填充墻自重及梁側(cè)粉刷： 5.25KN/m 邊跨填充墻自重： 0.25×5.5×（3.6-0.5）=4.26 KN/m 墻面粉刷： 0.02×2×17×（3.6-0.5）=2.11 KN/m 作用在中間層框架梁上的線荷載為： gAB1=gCD1=5.25+6.37＝11.62KN/m gBC1=4.43 KN/m gAB2=gCD2=4.0×6.3=25.2 KN/m gBC2=4.0×2.7=10.8 KN/m 2.1.3屋面框架節(jié)點集中荷載標準值 邊柱連系梁自重： 0.3×0.65×6.3×25＝30.71KN 粉刷： 2×0.02×（0.65-0.10）×6.3×17＝2.36KN 0.9m高女兒墻自重： 0.9×6.3×0.25×5.5＝7.79 KN 粉刷： 2×0.02×0.9×6.3×17＝3.86 KN 連系梁傳來屋面自重 0.5×6.3×0.5×6.3×6.81=67.59KN 層邊節(jié)點集中荷載 G5A=G5D=112.31KN 中柱連系梁自重： 0.30×0.55×6.3×25＝23.63KN 粉刷： 2×0.02×（0.55-0.10）×6.3×17＝1.93 KN 連系梁傳來屋面自重：0.5×（6.3+6.3-2.7）×1.35×6.812＝45.51 KN 0.5×6.3×3.15×6.81=67.57KN 頂層中間節(jié)點集中荷載 G5B=G5C=138.64KN 2.1.4樓面框架節(jié)點集中荷載標準值 邊柱連系梁自重： 30.71KN 粉刷： 2.36KN 鋼窗自重： 3.0×1.8×0.45＝2.43KN 窗下墻體自重： 0.25×0.9×5.5×6.3＝7.80KN 粉刷： 2×0.02×0.9×6.3×17＝3.86KN 窗邊墻體自重： 0.25×（3.6－1.55）×5.5×0.6＝1.69 KN 粉刷： 0.6×2×（3.6－1.55）×0.02×17＝0.84KN 框架柱自重： 0.60×0.60×3.9×25＝35.1 KN 粉刷： 1.6×0.02×3.9×17＝2.12KN 連系梁傳來樓面自重： 　 0.5×3.6×0.5×3.6×4.0＝39.69KN 中間層邊節(jié)點集中荷載 GA=GD=126.60KN 中柱連系梁自重： 23.63 KN 粉刷： 1.93 KN 內(nèi)縱墻自重： 0.25×（3.6－0.55）×5.5×3.6＝15.10KN 粉刷： 3.6×（3.6－0.55）×2×0.02×17＝7.47KN 扣除門洞重加上門重： －2.1×1.0×（7×0.2+17×2×0.02－0.2）＝-3.95KN 框架柱自重： 32.4KN 粉刷： 1.96KN 連系梁傳來樓面自重：0.5×（6.3+6.3-2.7）×1.35×4.0＝26.73 KN 中間層中節(jié)點集中荷載 GB=GC=148.91KN 恒載作用下的結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖3所示， 其中：G5A= G5D=112.31KN G5B= G5C=138.64 KN GA= GD=126.60 KN GB= GC=148.91 KN g5AB1= g5CD1=5.25 KN/m g5BC1=4.43 KN/m g5AB2= g5CD2=42.92 KN/m g5BC2=18.39KN/m gAB1 = gCD1 =11.62KN/m gBC1=4.43KN/m gAB2 = gCD2 =25.2KN/m gBC2=10.8 KN/m 2.2 活荷載標準值計算 屋面及樓面活載。 查得上人屋面為。教學樓樓面為，走廊樓面為。綜合考慮二次裝修及其他情況，樓面活載標準值均取 2.3 風荷載計算 風壓標準值計算公式為：ω=βz·μs·μz·ωo 因結(jié)構(gòu)高度H＝18.600m<30m,可取βz＝1.0；對于矩形平面μs＝1.3；μz可查荷載規(guī)范得到，當查得得μz <1.0時，取μz＝1.0。將風荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載，計算過程如表1所示。表中A為一榀框架各層節(jié)點的受風面積。計算結(jié)果如表1所示。 風荷載計算 表1 層次 βz μs Z（m） μz ωo (KN/m2) A (m2) Pw (KN) 五層 1.0 1.3 19.3 0.82 0.45 17.96 8.62 四層 1.0 1.3 15.4 0.74 0.45 22.68 9.82 三層 1.0 1.3 11.8 0.74 0.45 22.68 9.82 二層 1.0 1.3 8.2 0.74 0.45 22.68 9.82 一層 1.0 1.3 4.6 0.74 0.45 34.10 10.43 2.4地震作用計算 計算框架梁柱的線剛度： 框架梁線剛度：邊跨：ib1=12.44×104KN·M 中跨：ib2=37.33×104KN·M 框架柱線剛度：首層：ic1=6.20×104KN·M 其他層：ic2=8.1×104KN·M 本設計僅考慮水平地震作用即可，并采用基底剪力法計算水平 地震作用力。為求基底剪力，先要計算結(jié)構(gòu)各層的總重力荷載代表值： 頂層： G5= g5AB1×16.8+(3.6+7.2)×(g5AB2+ g5CD2)×0.5+ g5BC2×2.4×0.5+ G5A+ G5B+ G5C+ G5D+4×G柱/2+0.3×7.2×16.8×0.5 =7.48×16.8+10.8×18.12×2×0.5+12.07×2.4×0.5+(165.33+183.76)×2+4×0.5×(32.4+2.20) +0.3×7.2×16.8×0.5＝1121.36KN G4 = G3= G2= gAB1×14.4+ gBC1×2.4+ 0.5×gAB2×(3.6+7.2)×2+0.5×2.4×gBC2+GA+GB+ GC+ GD+4×G柱×0.5+[(3.6+7.2)×(pAB+ pCD)×0.5+ pBC×2.4×0.5+PA+ PB+ PC+ PD] ×0.5 =13.30×14.4+7.48×2.4+10.8×12.71+0.5×2.4×8.47+(183.97+217.75) ×2+2×34.6+[10.8×0.5×14.8+1.2×6.0+(32.4+46.8) ×2] ×0.5 =1352.30KN G1= G2+4×(2.35-1.8) ×G柱/3.6=1352.30+4×0.65×34.6/3.6 =1373.44 KN 質(zhì)量重力荷載代表值見圖6。 圖6.重力荷載代表值 G 1 G 2 G 4 G 3 2.4.1 用“D值法”計算柱的側(cè)向剛度 框架各構(gòu)件線剛度如圖7： 其中：i5= i4= i3= i2=8.1×1010 N*mm i1=6.2×1010 N*mm i51=i41=i31=i21=i11=12.44×1010 N*mm i52=i42=i32=i22=i12=37.33×1010 N*mm 除底層外，其余柱的D值： 邊柱 由K=（i51+ i41）/（2 i5）=1.536 α=K/（2+K）=0.434 則 D5邊=12αic/hj2 =0.414×12×8.1×104 /3.62 =32550KN/m 中柱 由K=（i51+ i52+ i41+ i42）/（2 i5）=6.144 α=K/（2+K）=0.754 則D5中=α×12 ic/ hj2=56550KN/m 底層柱的D值： 邊柱 由K= i11/ i1=2.006 α=（0.5+K）/（2+K）=0.626 故D1邊=α×12 ic/ hj2=21083 KN/m 中柱 由K=（i11+ i12）/ i1=8.027 得α＝（0.5+K）/（2+K）=0.850 故D1中=α×12 ic/ hj2=28628 KN/m 從而得各層的側(cè)向剛度如下： K1=2（D1邊+D1中）=2×（21083＋28628）＝99422KN/m K2= K3= K4= K5=2（D邊+ D中）=2×（32550＋56550）＝178200KN/m 圖7.框架各構(gòu)件線剛度 i 5 i 5 i 41 i 4 i 4 i 42 i 4 i 41 i 4 i 3 i 2 i 21 i 3 i 31 i 32 i 22 i 2 i 2 i 3 i 31 i 21 i 3 i 2 i 1 i 11 i 1 i 12 i 1 i 11 i 1 2.4.2用頂點位移法求結(jié)構(gòu)基本周期T1 將各層的重力荷載代表值當作水平力，產(chǎn)生的樓層剪力為： V5=G5=1121.36KN V4= G4+G5=1352.30+1121.36=2473.66KN V3= V4+G3=3825.96KN V2= V3+G2=5178.26KN V1= V2+G1=6551.70KN 求頂點位移，則： U1= V1/ K1=0.0659m U2= U1+ V2/ K2=0.0659+0.0291=0.0950m U3= U2+ V3/ K3=0.0950+0.0215=0.1165m U4= V4/ K4+ U3=0.1165+0.0139=0.1304m U5= V5/ K5+ U4=0.1304+0.0063=0.1367m= UT 故T1=1.8 =0.6655s 由于要考慮填充墻對基本周期的折減，故取折減系數(shù)為0.6， 則T1=0.6×0.6655＝0.3993s 由于T1<1.4 Tg=1.4×0.4=0.56s，故不考慮頂層附加作用。 查抗震設計規(guī)范得：αmax＝0.16 由于T1＝0.3993s＜Tg＝0.4s，故 α1＝αmax＝0.16 FEK=α1Geq=0.85α1GE=0.85×0.16×(1121.36+1352.30×3+1373.44) =891.03 KN F1=FEK=×891.03=75.53KN 同理： F2=131.33 KN F3=188.30KN F4=245.26 KN F5=250.61 KN 故地震的水平作用力如圖8.所示： 圖8.地震力的水平作用 F 1 F 2 F 4 F 3 2.4.3 地震作用下的水平位移的彈性驗算 U=++++ =8.962×10-3+4.576×10-3+3.839×10-3+2.783×10-3+1.406×10-3 =21.53×10-3m 層間位移驗算：底層：＝<滿足要求； 二層：＝<滿足要求； 頂點位移驗算：==<滿足要求。 由于風荷載遠小于水平地震作用，故不必驗算風荷載作用下框架的彈性水平位移，肯定能夠滿足。 2.5 屋面雪荷載（分布同屋面活荷載） P雪AB＝P雪CD＝0.4×3.15＝1.26 KN/m P雪BC＝0.4×2.7=1.08 KN/m P雪A=P雪D=(6.3×3.15) ×0.4=7.94KN P雪B= P雪C= （1.35+3.15）×6.3×0.4=11.34 KN 第3章 內(nèi)力計算 3.1 恒載作用下的內(nèi)力計算采用分層法 頂層：由圖3中取出頂層進行分析，結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖9所示。圖9中的柱子線剛度取框架柱實際線剛度的0.9倍。 圖中，梁上分布荷載由矩形和梯形兩部分組成，可根據(jù)固端彎矩相等的原則先將梯形分布荷載及三角形分布荷載化為等效均布荷載。等效均布荷載的計算公式如圖10.所示： g5邊＝g5AB1+g5AB2=11.62+×25.2=32.36KN/m g5中＝g5BC1+g5BC2=4.43+×10.8=11.18 KN/m 圖示結(jié)構(gòu)內(nèi)力可用彎矩分配法計算，并可利用結(jié)構(gòu)對稱性取二分之一結(jié)構(gòu)計算，各桿的固端彎矩為： M5AB= M5BA =g5邊·l邊2＝×32.36×6.32＝107.03 KN·M M5BE=g5中·l中2＝×11.18×1.352＝6.80 KN·M M5EB=g5中·l中2＝×11.18×1.352＝3.40KN·M 彎矩分配法計算過程如圖11.所示： 466 -1 -1 -1 圖11.頂層彎矩分配法計算過程 -29.43 93.16 0.65 15.72 -93.16 1/2 0.56 -0.44 1/2 1/2 13.97 76.79 A 5 1/2 1/2 67.02 -143.81 AB 466 -41.41 -67.40 -58.85 -70.27 123.1 -0.11 -0.10 0.28 -2.76 6.68 -2.41 -52.84 -0.07 -1.69 33.51 143.81 B 5 BA 402 351 -7.24 BC 247 41.41 38.33 0.078 1.69 -4.84 CB 534 二至四層荷載作用如圖12.： 利用結(jié)構(gòu)對稱性取二分之一結(jié)構(gòu)計算。 同理，先將梯形分布荷載及三角形分布荷載化為等效均布荷載。 g邊＝gAB1+gAB2=11.62+×25.2=32.36 KN/m g中＝gBC1+gBC2=4.43+×10.8=11.18 KN/m 各桿的固端彎矩為： MAB= MBA=g邊·l邊2＝×32.36×6.32＝107.03 KN·M MBC=g中·l中2＝×11.18×1.352＝6.80KN·M MCB=g中·l中2＝×11.18×1.352＝3.40 KN·M 彎矩分配法計算過程如圖13.所示： 底層除柱子的線剛度不同外，其它同二至四層，故其彎矩分配過程如圖14.所示： 圖14.底層彎矩分配法計算過程 -63.53 0.08 35.98 0.13 -0.28 0.06 27.55 -0.55 109.12 1/2 -0.36 -16.10 AB 465 -106.36 303 A 上 32.23 3.67 49.46 5.64 232 A 下 2.81 24.68 -12.12 194 24.73 106.36 -24.24 2.82 1/2 1/2 1/2 B 上 BA -15.74 126 -80.62 -1.64 -12.39 -0.27 71.43 1.64 -1 -72.85 583 097 BC -6.13 B 下 -12.12 CB -1 -3.06 72.85 各層彎矩圖為： 頂層（圖15.）： 45.70 -45.70 -18.19 109.26 圖15.頂層彎矩圖（頂層） 80.19 -91.06 109.26 -45.70 45.70 -18.19 標準層（圖16.）： 33.45 33.45 107.47 -15.37 -15.37 圖16.標準層彎矩圖 -66.89 -76.85 67.66 -15.37 107.47 -15.37 33.45 33.45 底層（圖17.）： 27.55 -63.53 35.98 圖17.底層彎矩圖 -12.39 71.43 -80.62 109.12 -16.10 -16.10 109.12 -12.39 27.55 35.98 將各層分層法求得的彎矩圖疊加，柱子按傳遞，并將疊加后的各個不平衡的節(jié)點重新分配，從而得到豎向荷載作用下的整個結(jié)構(gòu)的彎矩圖。 頂層(圖18)： 三層（圖20.）： 二層（圖21.）： 一層（圖22.）： 一層傳至柱底的彎矩為（圖23.）： 3.1.1跨中彎矩計算 將固端彎矩簡化為簡支端計算，同時將荷載疊加，如圖24.所示： 對于： M中＝ql2=×7.48×7.22＝48.47KN·M?。ㄋ膶舆吙纾? =×7.48×2.42＝5.39 KN·M?。ㄖ锌纾? =×13.30×7.22＝86.18 KN·M?。ㄆ渌鼘舆吙纾? 對于： M中＝18.12×2×3+×18.12×2×＝132.88KN·M　(頂層邊跨) ＝12.71×2×3+×12.71×2×＝93.21KN·M　(其它層邊跨) 對于： M中＝×1.2×12.07×1.2×＝5.79 KN·M (頂層中跨) ＝×1.2×8.47×1.2×＝4.07KN·M (其它層中跨) 跨中彎矩組合： 頂層： 標準層： 故梁的跨中彎矩即等于梁端彎矩的平均值減去跨中彎矩組合值。 3.1.2彎矩調(diào)幅 將梁各固端彎矩值乘以0.85的折減系數(shù)如圖25.所示,括號內(nèi)為調(diào)幅后的彎矩，跨中彎矩為調(diào)幅后的端彎矩的平均值減去跨中彎矩組合值。 圖25.恒載作用下彎矩圖 3.1.3剪力計算 按簡支跨計算： 對頂層邊跨： 44.29 V 1 18.12KN/M 7.48KN/M 91.37 V 2 頂層邊跨 V1×7.2－7.48×7.2×3.6－18.12×3.6×3.6－×18.12×1.8×7.2－44.29+91.37＝0 V1＝69.31KN 同理：V2＝82.39KN 對頂層中間跨： V1×2.4-7.48×2.4×1.2-×12.07×2.4×1.2＝0 V1＝V2＝16.22KN 對三層邊跨： V1×7.2－13.30×7.2×3.6－12.71×3.6×3.6－×12.71×1.8×7.2－64.40+89.65＝0 V1＝78.69KN 同理：V2＝85.70KN 對三層中間跨： V·2.4-7.48×2.4×1.2-×8.47×2.4×1.2＝0 V1＝V2＝14.06 KN 對二層邊跨： V1×7.2－13.30×7.2×3.6－12.71×3.6×3.6－×12.75×1.8×7.2－64.69+89.57＝0 V1＝78.74KN 同理：V2＝85.65 KN 對二層中間跨： V·2.4-7.48×2.4×1.2-×8.47×2.4×1.2＝0 V1＝V2＝14.06 KN 對首層邊跨： V1×7.2－13.30×7.2×3.6－12.71×3.6×3.6－×12.75×1.8×7.2－58.06+91.83＝0 V1＝77.51KN 同理：V2＝86.89KN 對首層中間跨： V·2.4-7.48×2.4×1.2-×8.47×2.4×1.2＝0 V1＝V2＝14.06KN （1） 柱子軸力計算： 四層邊柱 ： N5D=G5D＋G柱＋V1=269.44KN 三層邊柱 N3D=GD＋N4D＋G柱＋V1=864.27KN 三層中柱 N3C=GC＋N4C＋G柱＋V1＋V2=1020.93KN 二層邊柱 N2D=GD＋N3D＋G柱＋V1=1161.58KN 二層中柱 N2C=GC＋N3C＋G柱＋V1＋V2=1372.99KN 底層邊柱 N1D=GD＋N2D＋G柱＋V1=1468.23KN 底層中柱 N1C=GC＋N2C＋G柱＋V1＋V2=1736.86KN （2） 恒載作用下的內(nèi)力簡圖為：剪力圖（圖26.）、軸力圖（圖27.）。 3.2.樓面活載作用下的內(nèi)力計算 活載分布按滿布荷載法，活載作用下的內(nèi)力計算也采用分層法 由于頂層活載大小和標準層不一樣，所以分開算。 對頂層，其荷載分布情況如圖28.所示： 圖示（a）結(jié)構(gòu)內(nèi)力較復雜，可將梯形荷載等效為均布荷載計算，同樣利用彎矩分配法計算，并利用結(jié)構(gòu)對稱性，取二分之一結(jié)構(gòu)，如圖（b）所示。 P5邊＝P5AB=×7.2=6.41 KN/m P5中＝P5BC=×4.8=3.00 KN/m 各桿的固端彎矩為： MAB= MBA=P5邊·l邊2＝×6.41×7.22＝27.69KN·M MBC=P5中·l中2＝×3.00×1.22＝1.44KN·M MCB=P5中·l中2＝×3.00×1.22＝0.72KN·M 故其彎矩分配過程如圖29.所示： 對二～三層，其荷載分布情況如圖30.所示： P5邊＝P5AB=×7.2=6.41 KN/m P5中＝P5BC=×6.0=3.75KN/m 各桿的固端彎矩為： MAB= MBA=P5邊·l邊2＝×6.41×7.22＝27.69KN·M MBC=P5中·l中2＝×3.75×1.22＝1.80KN·M MCB=P5中·l中2＝×3.75×1.22＝0.90KN·M 故其彎矩分配過程如圖31.所示： 對于底層，荷載分布與二～三層相同，只是分配時分配系數(shù)不同，其彎矩分配過程如圖32所示： 各層彎矩圖為： 頂層（圖33）： 二～四層（圖34）： 底層（圖35）： 將各層分層法求得的彎矩疊加，柱子按傳遞，底層按傳遞，并將各節(jié)點重新分配求得活載作用下的彎矩圖。 對頂層（圖36）： 對三層（圖38）： 對二層（圖39）： 對底層（圖40）： 底層傳至柱底的彎矩（如圖41）： 跨中彎矩計算： 與端彎矩一樣，活荷載仍然按滿跨布置，將固端簡化為簡支，求出簡時的跨中彎矩。 頂層及其他層邊跨： M中=6.413.61.8 =41.54KN·M 頂層中跨： M中=3.01.20.6 =2.16KN·M 一～四層中跨： M中=3.751.20.6 =2.70KN·M 跨中彎矩為： 頂層： 其他層: 彎矩調(diào)幅并考慮活荷載的不利布置，將跨中彎矩乘以系數(shù)1.1，調(diào)整后的彎矩圖如圖42所示： 剪力計算： 同恒載作用下，按簡支跨計算： 頂層中跨： V1＝V2＝3.0×1.2×0.5=1.80 KN 一～四層中跨： V1＝V2＝3.75×1.2×0.5=2.25 KN 頂層邊跨： V1×7.2-6.41×7.2×3.6-11.99+24.75=0 V1=21.30 KN 同理：V2=24.85KN 四層邊跨： V1×7.2-6.41×7.2×3.6-17.20+23.41=0 V1=22.21 KN 同理：V2=23.94KN 三層邊跨： V1×7.2-6.41×7.2×3.6-16.76+23.54=0 V1=22.13KN 同理：V2=24.02KN 二層邊跨： V1×7.2-6.41×7.2×3.6-16.83+23.51=0 V1=22.15 KN 同理：V2=24.00KN 底層邊跨： V1×7.2-6.41×7.2×3.6-15.20+23.94=0 V1=21.86 KN 同理：V2=24.29KN 軸力計算： 頂層： 邊柱軸力： N5D=P5D+V1=53.70KN 中柱軸力： N5C=P5C+V1+V2=73.45 KN N4D=PD+ N5D +V1=108.31 KN 三層： 三層邊柱： N3D=PD+ N4D +V1=162.84KN 三層中柱： N3C=PC+V1+ N4C +V2=226.72 KN 二層： 二層邊柱： N2D=PD+ N3D +V1=217.39KN 二層中柱： N2C=PC+V1+ N3C +V2=303.37 KN 底層： 底層邊柱： N1D=PD+ N2D +V1=271.65KN 底層中柱： N1C=PC+V1+ N2C +V2=380.31 KN 活載作用下的內(nèi)力簡圖為：剪力（圖43）、軸力（圖44） 3.3 地震力作用下的內(nèi)力計算 地震力作用下的內(nèi)力計算采用D值法，把各層層間剪力Vj分配給該層的各個柱子。 V4=F4=250.61KN V3=F3 +V4=684.17KN V2=F2 +V3=815.50KN V1=F1 +V2=891.03KN 各層柱子的D值為： D5中＝D4中＝D3中＝D2中＝56550KN/M D5邊＝D4邊＝D3邊＝D2邊＝32550KN/M D1中＝28628KN/M D1邊＝21083KN/M 所以： V4邊＝＝45.78KN V4中＝＝79.53KN V3邊＝＝124.97KN V3中＝＝217.11KN V2邊＝＝148.96KN V2中＝＝258.79KN V1邊＝＝188.95KN V1中＝＝256.57KN 各層柱子的反彎點高度為： yh=(y0+y1+y2+y3)h 對頂層邊柱：k＝1.536，查表得：y0=0.3768，y1=y2=y3=0 所以：yh=0.3768h 對頂層中柱：k＝6.144，查表得：y0=0.50，y1=y2=y3=0 yh=(y0+y1+y2+y3)h＝0.50h 三層邊柱：k＝1.536，查表得：y0=0.4768，y1=y2=y3=0 yh=(y0+y1+y2+y3)h＝0.4768h 三層中柱：k＝6.144，查表得：y0=0.50，y1=y2=y3=0 yh=(y0+y1+y2+y3)h＝0.50h 二層邊柱：k＝1.536，查表得：y0=0.50，y1=y2=y3=0 yh=(y0+y1+y2+y3)h＝0.50h 二層中柱：k＝6.144，查表得：y0=0.50，y1=y2=y3=0 yh=(y0+y1+y2+y3)h＝0.50h 首層邊柱：k＝2.006，查表得：y0=0.6494，y1==y2 =y3=0 , yh=(y0+y1+y2+y3)h＝0.6494h 首層中柱：k＝8.027，查表得：y0=0.55，y1=y2=y3=0 yh=(y0+y1+y2+y3)h＝0.55h 求出反彎點高度和各層柱子剪力后，即可求出各柱端彎矩。 對頂層： 邊柱： Mc4bu=45.780.62323.6=102.71KN·M Mc4bl=45.780.37683.6=62.10KN·M 中柱： Mc4zu=79.530.503.6=143.15KN·M Mc4zl =79.530.503.6=143.15KN·M 由節(jié)點平衡求得梁端彎矩： 邊節(jié)點： Ml4b=102.71KN·M 中間節(jié)點： Mbl=Mc5zu=143.15=35.78 KN·M Mbr=Mc5zu=143.15=107.37 KN·M 對三層： 邊柱： Mc3bu=124.970.52323.6=235.38KN·M Mc3bl=124.970.47683.6=214.51KN·M 中柱： Mc3zu=217.110.53.6=390.80KN·M Mc3zl =217.110.53.6=390.80KN·M 由節(jié)點平衡求得梁端彎矩： 邊節(jié)點： Ml3b=146.74+235.38＝382.12KN·M 中間節(jié)點： Mbl=（Mc4zl +Mc3zu）= (283.25+390.80)=168.48KN·M Mbr=505.57 KN·M 對二層： 邊柱： Mc2bu=148.960.503.6=268.12KN·M Mc2bl=148.960.503.6=268.12KN·M 中柱： Mc2zu=258.790.53.6=465.82KN·M Mc2zl =258.790.53.6=465.82KN·M 由節(jié)點平衡求得梁端彎矩： 邊節(jié)點： Ml2b=214.51+268.12＝482.63KN·M 中間節(jié)點： Mbl=（Mc3zl +Mc2zu）= (390.80+465.82)=214.11KN·M Mbr=642.51 KN·M 對首層： 邊柱： Mc1bu=188.950.35064.7=31