多層框架結(jié)構(gòu)辦公樓畢業(yè)設(shè)計(手算)

本科生畢業(yè)論文(設(shè)計)某辦公樓設(shè)計（二）院 系： 城市與環(huán)境學(xué)院 專 業(yè)： 土木工程 班 級： 08房建 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 崔云博 聯(lián)系方式： 指導(dǎo)老師：王俊 職稱：副教授2012年05月獨 創(chuàng) 性 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下取得的研究成果。除了文中特別加以注釋和致謝的地方外，設(shè)計中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果。與本研究成果相關(guān)的所有人所做出的任何貢獻(xiàn)均已在設(shè)計中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)生簽名： 年月 日授 權(quán) 聲 明本人完全了解許昌學(xué)院有關(guān)保留、使用本科生畢業(yè)設(shè)計的規(guī)定，即：有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交畢業(yè)設(shè)計的復(fù)印件和磁盤，允許畢業(yè)設(shè)計被查閱和借閱。本人授權(quán)許昌學(xué)院可以將畢業(yè)設(shè)計的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編設(shè)計。本人設(shè)計中有原創(chuàng)性數(shù)據(jù)需要保密的部分為：無學(xué)生簽名： 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日摘 要本設(shè)計為某辦公樓設(shè)計（二），采用現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。在建筑設(shè)計完成之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在建筑設(shè)計時先進(jìn)行建筑方案設(shè)計，在建筑方案通過后進(jìn)行建筑施工圖的繪制。完成建筑施工圖繪制之后，根據(jù)建筑施工圖確定結(jié)構(gòu)布置方案，在確定框架布局后，選取橫向一榀框架作為代表進(jìn)行計算，本設(shè)計以7軸線為代表進(jìn)行計算。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，先對水平地震荷載和風(fēng)荷載、豎向恒荷載和活荷載進(jìn)行內(nèi)力計算，水平地震荷載和風(fēng)荷載的內(nèi)力計算采用D值法計算，豎向的恒荷載和活荷載的內(nèi)力計算采用分層法進(jìn)行計算。在計算出各種內(nèi)力之后，然后進(jìn)行內(nèi)力組合，內(nèi)力組合時要考慮地震的作用，之后找出最不利的內(nèi)力組合，選取最安全的結(jié)果計算配筋，設(shè)計時先算上部結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行下部基礎(chǔ)設(shè)計。最后進(jìn)行施工圖的繪制。施工的繪制要依據(jù)混凝土制圖規(guī)范和混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖。 關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計，辦公樓設(shè)計，抗震設(shè)計AbstractThe design for the second office building design, is used cast-in-place framework structure. In the architectural design for the first building project design, construction scheme in after the construction plans drawn. Completion of construction drawing, according to the construction drawings to determine the layout of the structure, after determining the frame layout, selection of transverse frame as a representative of calculation, the design has been selected 7 axis as the representative to calculate.In structural design, first on the horizontal seismic load and wind load, vertical dead load and live load inner force calculation, horizontal seismic load and wind load calculation of internal forces calculated using D values, vertical dead load and live load calculation using hierarchical method. After the calculation of the various forces, then the combination of internal force, internal force combination to consider when earthquake, then identify the most unfavorable combination of internal forces, select the most secure reinforcement calculation of the results, before designing the lower foundation, we should desing the upper structure. Finally, the work is drawing.Construction drawing should be relied on the concrete drawing rule and concrete construction diagram representation of the whole plane and construction drawings detailing the rules.Key Words： Frame structure, structural design, office design, seismic design目 錄摘 要IABSTRACTII引 言11工程概況21.1 概況介紹21.2 柱網(wǎng)布置21.3 框架結(jié)構(gòu)承重方案的選擇22構(gòu)件截面尺寸的初步確定及計算簡圖32.1 構(gòu)件截面尺寸的初步確定32.2 結(jié)構(gòu)計算簡圖33 橫向框架側(cè)移剛度計算44荷載計算44.1 計算單元44.2 恒載計算44.2.1 屋面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值44.2.2 梁自重計算44.2.3 女兒墻自重44.2.4 屋面恒荷載計算44.2.5 樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值44.2.6 柱自重計算44.2.7 樓面恒荷載計算44.3 活載計算44.3.1 樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值44.4風(fēng)荷載計算44.41 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值45 水平地震作用下的內(nèi)力計算和側(cè)移計算45.1 計算重力荷載代表值45.1.1 第5層的重力荷載代表值：45.1.2 24層的重力荷載代表值45.1.3 一層的重力荷載代表值：45.2 結(jié)構(gòu)自振周期45.3 水平地震作用及樓層地震剪力計算45.4 水平地震作用下的位移驗算45.5 水平地震作用下框架內(nèi)力計算46橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計算46.1 風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算46.2風(fēng)荷載作用下的水平位移驗算47 豎向荷載作用下橫向框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算47.1 恒荷載作用下內(nèi)力計算47.2活載作用下內(nèi)力計算48 框架內(nèi)力組合49 截面設(shè)計410 樓梯設(shè)計410.1 樓梯梯段板設(shè)計410.1.1 荷載計算410.1.2 截面設(shè)計410.2 平臺板計算410.2.1 荷載計算410.2.2 截面設(shè)計410.3 平臺梁設(shè)計410.3.1 荷載計算410.3.2 截面設(shè)計411 樓蓋設(shè)計411.1 板區(qū)格布置圖411.2 荷載設(shè)計值411.3 彎矩計算411.4 截面設(shè)計412 次梁設(shè)計412.1 荷載計算412.2 斜截面承載力計算412.3驗算配筋率413 基礎(chǔ)設(shè)計413.1 基礎(chǔ)底面尺寸計算413.2 計算基底壓力413.3 地基承載力驗算413.4 基礎(chǔ)高度驗算413.5 基礎(chǔ)底板配筋計算4參考文獻(xiàn)4致 謝4附錄A 圖紙名稱及編號4引 言作為一名即將畢業(yè)的土木工程專業(yè)的本科生，在大學(xué)幾年的理論學(xué)習(xí)后，要結(jié)合社會的實際情況，檢驗一下所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識是否專業(yè)和完善。畢業(yè)設(shè)計恰好就是一種最好的檢驗，可以使五年中所學(xué)習(xí)的知識得到綜合利用，使得各方面的知識系統(tǒng)化和實踐化。通過獨立完成畢業(yè)設(shè)計，可以培養(yǎng)獨立思考、獨立工作的能力，以及調(diào)查、分析和查閱資料的能力。本次畢業(yè)設(shè)計題目為某辦公樓設(shè)計，結(jié)構(gòu)形式采用全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。在熟悉本課題設(shè)計任務(wù)書的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，施工技術(shù)水平，并查閱相關(guān)建筑設(shè)計的書籍和規(guī)范，獨立完成辦公樓工程的建筑方案設(shè)計，并最終繪制出建筑施工圖。通過建筑方案的設(shè)計，對框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行柱網(wǎng)布置和結(jié)構(gòu)選型，并確定材料類型和截面尺寸。首先，通過現(xiàn)行規(guī)范選定房間作法，并以此計算框架結(jié)構(gòu)各層的重力荷載代表值；其次，采用合適的計算方法對豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、水平地震荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力及側(cè)移進(jìn)行計算；最后，通過以上的結(jié)構(gòu)計算，對框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行截面設(shè)計（梁、板、柱截面尺寸及配筋）、樓板設(shè)計（樓板尺寸及配筋）、樓梯設(shè)計（平臺板、樓梯梁、梯段板截面尺寸及配筋）、基礎(chǔ)設(shè)計（柱下獨立基礎(chǔ)的截面設(shè)計及配筋），使得截面的配筋滿足構(gòu)造要求。最后通過框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算結(jié)果，繪制出框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)施工圖。1 工程概況 1.1 概況介紹建筑介紹：辦公樓建筑面積約4000平方米，五層，采用內(nèi)廊式布置，層高為3600mm，樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，填充墻采用蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊。地質(zhì)條件：基本設(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震分組為第三周，此建筑場地類別為二類場地1.2 柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)與層高：本辦公樓采用柱距為7.8m的內(nèi)廊式小柱網(wǎng)，邊跨為6m，中間跨為2.4m，層高取3.6m，如圖1.1柱網(wǎng)布置圖所示：圖1.1 結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置圖1.3 框架結(jié)構(gòu)承重方案的選擇豎向荷載的傳力途徑：樓板的均布荷載經(jīng)次梁間接或直接傳至主梁，再有主梁傳至框架柱，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，本辦公樓框架的承重方案為橫向框架承重方案。2 構(gòu)件截面尺寸的初步確定及計算簡圖2.1 構(gòu)件截面尺寸的初步確定框架結(jié)構(gòu)的主梁截面高度和寬度可有下式確定：hb=110118L bb=1213hb 且hb200mm各層梁截面尺寸及混凝土強度等級如下表表2.1 梁截面尺寸(mm)及各層混凝土強度等級層次混凝土強度等級橫梁bh縱梁次梁AB跨，CD跨BC跨15C30柱截面尺寸估算 該框架結(jié)構(gòu)的抗震等級為三級，其軸壓比限值為=0.9,各層重力荷載代表值近似取14kN/m2，邊柱及中柱的負(fù)荷面積分別為7.83 m2和7.84.2 m2，可得一層柱截面面積為:邊柱AcNNfc=2129.41030.914.3=.55mm2中柱 AcNNfc=2866.51030.914.3=.27mm2取柱子截面為正方形，則邊柱和中柱截面尺寸分別為450mm450mm和500mm500mm2.2 結(jié)構(gòu)計算簡圖框架結(jié)構(gòu)計算簡圖，取頂層柱的形心線作為框架柱的軸線，梁軸線取至板頂，25層高度即為層高，取3.6m；底層柱高度從基礎(chǔ)頂面取至一層板頂，本設(shè)計選用柱下獨立基礎(chǔ)，基頂標(biāo)高為-0.95m,則底層柱高度h13.6+0.45+0.54.55m。見下圖2.1:圖2.1 結(jié)構(gòu)計算簡圖（注：圖中數(shù)字為相對線剛度）3 橫向框架側(cè)移剛度計算梁線剛度計算梁柱混凝土標(biāo)號均為C30，在框架結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)澆樓面可以作為梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減少框架側(cè)移?？紤]這一有利作用，在計算梁的截面慣性矩時，對現(xiàn)澆樓面的邊框架梁取，對中框架梁取。 表3.1 橫梁線剛度計算表桿件Ec(N/mm2)bh(mmmm)I0(mm4)(mm)i=2ECI0/(Nmm) 相對剛度AB跨CD跨3.0104 5.410960001.81062.4BC跨3.01045.410924004.51066縱梁3.01045.410978001.391061.85柱線剛度計算表3.2 柱線剛度Ic計算表層次柱（mm）Ec/(N/mm2)bh/mmmmIc/mm4ECIc/Nmm相對剛度1A D柱45503.0104 3.411097.511051B C柱45503.0104 5.2110911.451051.5325A D柱36003.01043.411099.491051.26B C柱36003.01045.2110914.471051.93計算柱的側(cè)移剛度柱的側(cè)移剛度D計算公式：其中為柱側(cè)移剛度修正系數(shù)，為梁柱線剛度比，不同情況下，、取值不同。對于一般層： 對于底層： 表3.3 橫向框架柱側(cè)移剛度D計算表層次層高 (m)柱N/mm2-53.6邊柱1.90.4912.9210681.3106中柱4.350.6927.7310614.55邊柱2.40.668.6210649.1106中柱5.490.8015.931064 荷載計算4.1 計算單元取7軸線橫向框架進(jìn)行計算，計算單元寬度為7.8m，如圖所示，由于房間內(nèi)布置有次梁，故直接傳給該框架的樓面荷載如圖中的水平陰影線所示，計算單元內(nèi)的其余樓面荷載則通過次梁和縱向框架梁以集中力的形式傳給橫向框架，作用于各節(jié)點上。見圖4.1圖4.1 橫向框架計算單元4.2 恒載計算4.2.1 屋面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面40厚的細(xì)石混凝土保護(hù)層 220.040.88kN/m2SBS（3+3）改性瀝青防水卷材 0.4kN/m220厚的1：3水泥砂漿找平層 200.020.4kN/m2100厚1:8水泥陶粒找坡 0.114=1.4 kN/m2100厚的鋼筋混凝土板 250.10=2.5kN/m220厚水泥砂漿找平層 200.020.4kN/m210厚板底抹底 0.170kN/m2合計 5.75kN/m24.2.2 梁自重計算框架主梁自重： 0.30.5253.75kN/m 粉刷： 2（0.6-0.1）0.01170.17 kN/m 合計 3.92 kN/m次梁自重： 0.30.45253.375 kN/m 粉刷： 20.450.01170.153 kN/m 合計 3.528 kN/m4.2.3 女兒墻自重女兒墻自重(含貼面和粉刷)：1.20.022170.245.51.22.4 kN/m 圖4.3 活荷載作用下計算簡圖圖4.2 恒荷載作用下計算簡圖4.2.4 屋面恒荷載計算 P1 P2 P2 P1 q1 q1 圖4.4 各層梁上作用的荷載在圖中，、代表橫梁自重，為均布荷載形式，對于第五層，q1=3.92KN/m和分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載，由圖所示的幾何關(guān)系可得，=5.753.9=22.425KN/m=5.752.4=13.8KN/m、分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的荷載，它包括梁自重、樓板重和女兒墻等的自重荷載，計算過程如下：節(jié)點集中荷載：(a)板重 （0.53.90.53.95.75）2+0.5（12-3.9）0.53.95.75=89.14KN(b)次梁自重 63.528=21.168KN(c)縱梁自重： 3.92（7.8-0.5）=29.616KN合計： 141.276kN節(jié)點集中荷載：(a)板重 136.22KN(b)次梁自重 （2.4+6）3.528=30KN(c)縱梁自重 21.168KN合計： 194.83kN4.2.5 樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值水磨石地面 0.65kN/m2100厚的鋼筋混凝土板 250.10=2.5kN/m210厚板底抹底 0.170kN/m2合計 3.33kN/m2 4.2.6 柱自重計算邊柱自重： 0.450.453.62518.225kN/m粉刷： (0.454-0.243) 3.60.0217=1.322kN/m合計 19.547kN/m中柱自重： 0.50.53.62522.5kN/m粉刷： (0.54-0.243) 3.60.0217=1.57kN/m合計 24.07kN/m內(nèi)縱墻自重(含貼面和粉刷)： 6.0kN/m外縱墻自重(含貼面和粉刷)： 4.04kN/m4.2.7 樓面恒荷載計算對于14層，計算的方法基本與第五層相同，計算過程如下：q1=3.92+6=9.92KN/m=3.92KN/m=3.223.9=12.558KN/m=3.222.4=7.728KN/m節(jié)點集中荷載：(a)板重 （0.53.93.9）+0.5（12-3.9）0.53.93.32=51.47KN(b)次梁自重 6(3.528+6)=57.168KN(c)縱梁自重 (3.92+4.04)（7.8-0.5）=58.108KN(d)柱重 19.547KN 合計： 141.276kN節(jié)點集中荷載：(a)板重 136.22/5.753.32=78.65KN (b)次梁自重 6(3.528+6)+2.4 3.528=65.64KN(c)縱梁自重 (3.92+4.04)（7.8-0.5）=58.108KN(d)柱重 24.07KN 合計： 221.945kN4.3 活載計算4.3.1 樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.0kN/m2樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.0kN/m2走廊活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.5kN/m2屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Sk=rs0=1.00.5=0.5kN/m2式中：r為屋面積雪分布系數(shù)，取r1.0活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖： P1 P2 P2 P1 圖4.5 各層梁上作用的活載對于屋面， =2.53.9=9.75KN/m=2.52.4=6KN/m節(jié)點集中荷載=15.512.5=38.775KN節(jié)點集中荷載=23.692.5=59.225KN對于14層， =23.9=7.8KN/m=2.52.4=6KN/m節(jié)點集中荷載=15.512=31.02KN節(jié)點集中荷載=23.692.5=59.225KN4.4風(fēng)荷載計算4.41 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值當(dāng)計算主要承重結(jié)構(gòu)時按下式來計算：式中，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）高度Z處的風(fēng)振系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)基本風(fēng)壓（kN/m2）基本風(fēng)壓：=0.4KN/m，地面粗糙度為B類。風(fēng)載體型系數(shù)由荷載規(guī)范第7.3節(jié)查得： =0.8（迎風(fēng)面）和=-0.5（背風(fēng)面）。本設(shè)計中，房屋高度H=18.95 30m，則不需要考慮風(fēng)壓脈動的影響，取=1.0。 將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載，如下表4.1：表4.1 風(fēng)荷載計算層次sZ(m)51.01.318.451.2160.418.9611.9911.9941.01.314.851.130.428.0816.528.4931.01.311.251.0350.428.0815.1143.621.01.37.6510.428.0814.658.211.01.34.0510.429.83515.5273.72 其中，A為一榀框架各層節(jié)點的受風(fēng)面積，取上層的一半和下層的一半之和，頂層取到女兒墻頂，底層只取到下層的一半。注意底層的計算高度應(yīng)從室外地面開始取。圖4.6 等效節(jié)點集中風(fēng)荷載計算簡圖(kN)5 水平地震作用下的內(nèi)力計算和側(cè)移計算5.1 計算重力荷載代表值5.1.1 第5層的重力荷載代表值：屋面恒載： 屋面板自重 5.7514.47.8645.84 kN女兒墻： 0.247.821.25.520.592 kN梁自重： 24.752+8.55+4（33.75+23.51）+28.66304.41 kN半層柱自重： 2(18.225+22.5) 0.569.70 kN橫墻自重： 60.24(6-0.3) 35.5=135.432 KN窗洞 41.51.8+41.21.5=18m2縱墻重 80.24（3.6-0.3）3-180.24 5.5=90.288KN屋面活載 2.014.47.8=224.64KN雪載 0.514.47.8=56.16 kNG5=恒載+0.5活載=1267.527KN5.1.2 24層的重力荷載代表值樓面恒載： 板自重 14.47.83.32372.90kN上下半層墻重： （135.432+90.288）KN縱橫梁自重： 304.41 kN上半層柱+下半層柱： 81.45kN樓面活荷載： 224.64kNG=恒載+0.5活載=1102.2KN 5.1.3 一層的重力荷載代表值：G1=恒載+0.5樓面活載=372.90+40.725+304.41+（90.288+5.4）/4=854.77kN 圖5.1 結(jié)構(gòu)重力荷載代表值5.2 結(jié)構(gòu)自振周期對于框架結(jié)構(gòu)，采用經(jīng)驗公式計算 T=0.085n=0.0855=0.425s 5.3 水平地震作用及樓層地震剪力計算該建筑結(jié)構(gòu)高度遠(yuǎn)小于40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切為主，因此用底部剪力法來計算水平地震作用。首先計算總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值即底部剪力。 式中，相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)；結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，多質(zhì)點取總重力荷載代表值的85；查規(guī)范得特征周期Tg=0.45s查表得，水平地震影響系數(shù)最大值由水平地震影響系數(shù)曲線來計算，T=0.425s Tg=0.45s 故=因為T1.4 Tg，所以不需要考慮頂部附加水平地震作用 FEK=GEq=0.85GE=0.850.08（1267.527+31102.2+854.277）=369.13 則質(zhì)點i的水平地震作用為：式中：、分別為集中于質(zhì)點i、j的荷載代表值；、分別為質(zhì)點i、j的計算高度。具體計算過程如下表，各樓層的地震剪力按 來計算，一并列入表中，表5.1 各質(zhì)點橫向水平地震作用及樓層地震剪力計算表層次518.951267.52786.1986.19415.351102.274.95161.14311.751102.274.95236.0928.151102.274.95311.0414.55854.27758.09369.13各質(zhì)點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見圖5.2圖5.2 橫向水平地震作用及層間地震剪力 5.4 水平地震作用下的位移驗算用D值法來驗算框架第層的層間剪力、層間位移及結(jié)構(gòu)頂點位移分別按下式來計算： 計算過程見下表，表中計算了各層的層間彈性位移角。表5.2 橫向水平地震作用下的位移驗算層次586.190.96412.17436001/15564161.141.80711.21036001/13693236.092.4569.40336001/12502311.042.9036.94736001/11731369.13956044.0444.04445501/1125由表中可以看到，最大層間彈性位移角發(fā)生在第一層，1/11731/550,滿足要求。5.5 水平地震作用下框架內(nèi)力計算將層間剪力分配到該層的各個柱子，即求出柱子的剪力，再由柱子的剪力和反彎點高度來求柱上、下端的彎矩。柱端剪力按下式來計算： 柱上、下端彎矩、按下式來計算 式中： i層j柱的側(cè)移剛度；h為該層柱的計算高度； y-反彎點高度比；標(biāo)準(zhǔn)反彎點高比，根據(jù)上下梁的平均線剛度，和柱的相對線剛度的比值，總層數(shù)，該層位置查表確定。 上下梁的相對線剛度變化的修正值，由上下梁相對線剛度比值 及查表得。 上下層層高變化的修正值，由上層層高對該層層高比值及查表。下層層高對該層層高的比值及查表得。查表y1 = y2 =y3 =0表5.3 各層邊柱柱端彎矩及剪力計算層次y053.613.700.39532.3321.0543.625.610.44551.1741.0333.637.520.49567.5467.5423.649.430.5088.9788.9714.5564.810.56129.75165.14表5.4 各層中柱柱端彎矩及剪力計算層次y053.6117.590.4558.2147.6343.6220.410.598.9398.9333.6299.550.5144.95144.9523.6354.140.5190.96190.9614.55386.60.55245.21299.70注：表中彎矩單位為,減力單位為KN梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按下式來計算 水平地震作用下框架的彎矩圖5.3、梁端剪力圖及柱軸力圖5.4圖5.3 水平地震作用下框架的彎矩圖圖5.4 地震作用下梁端剪力及柱軸力圖6 橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計算6.1 風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算計算方法與地震作用下的相同,都采用D值法。在求得框架第I層的層間剪力后，I層j柱分配到的剪力以及柱上、下端的彎矩、分別按下列各式計算： 柱端剪力計算公式為柱端彎矩計算公式為 ， 需要注意的是，風(fēng)荷載作用下的反彎點高比是根據(jù)表：均布水平荷載作用下的各層標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比查得。表6.1 各層邊柱柱端彎矩及剪力計算層次y53.61.910.3954.162.7243.64.530.4459.057.2633.66.930.49512.47412.47423.69.250.5016.6516.6514.55 12.940.5625.9132.97表6.2 各層中柱柱端彎矩及剪力計算層次y053.64.090.458.16.6343.69.720.517.517.533.614.870.526.7726.7723.619.850.535.7335.7314.5523.920.5548.9859.86注：表中彎矩單位為KN.M,剪力單位為KN。 梁端彎矩、剪力以及柱軸力分別按照下列公式計算：； ； 橫向框架在風(fēng)荷載作用下彎矩、梁端剪力及柱軸力見圖6.1和6.2圖6.2 風(fēng)荷載作用下梁端剪力及柱軸力圖圖6.1 風(fēng)荷載作用下彎矩圖6.2風(fēng)荷載作用下的水平位移驗算 根據(jù)水平荷載，計算層間剪力，再依據(jù)層間側(cè)移剛度，計算出各層的相對側(cè)移和絕對側(cè)移。計算過程如下表，表6.3 風(fēng)荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計算層次511.9911.990.051.051/18047416.528.490.120.601/15350315.1143.60.191.201/13352214.658.20.261.971/11811115.5273.72956040.433.141/10581由表可以看出，風(fēng)荷載作用下框架的最大層間位移角為一層的1/10581，小于1/550，滿足規(guī)范要求。7 豎向荷載作用下橫向框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算7.1 恒荷載作用下內(nèi)力計算荷載作用下得計算簡圖如圖4.2所示，恒載作用下的內(nèi)力計算采用分層法，取中間層任一層進(jìn)行分析，中柱的線剛度取框架柱實際線剛度的0.9倍。對于邊節(jié)點，與節(jié)點相連的各桿件均為固接，因此桿端近端的轉(zhuǎn)動剛度，為桿件的線剛度，分配系數(shù)為；對于中間節(jié)點，與該節(jié)點相連的走道梁的遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)化為滑動支座，因此轉(zhuǎn)動剛度，其余桿端。梁上分布荷載由矩形和梯形兩部分組成，在求固端彎矩時可直接根據(jù)圖示荷載計算，也可根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分布荷載以及三角形分布荷載，化為等效均布荷載，等效均布荷載的計算公式如圖所示。 ，（三角形荷載）圖7.1 荷載的等效頂層梯形荷載化為等效均布荷載 =3.92+(1-20.3252+0.3253) 22.425=22.38KN/mg中=gBC1+58gBC2=3.92+5/813.8=12.545KN/m結(jié)構(gòu)內(nèi)力可用彎矩分配法計算并可利用結(jié)構(gòu)對稱性取一半結(jié)構(gòu)計算，則頂層各桿的固端彎矩為M AB=-112g邊l邊=-1/1222.3862=-67.14KN.mM BC=-13g中l(wèi)中=-1/312.5451.22=-6.02KN.mM CB=-16g中l(wèi)中=-1/612.5451.22=-3.01KN.m其余層梯形荷載化為等效均布荷載=9.92+(1-20.3252+0.3253) 12.558=20.26KN/mg中=gBC1+58gBC2 =3.92+5/87.728=8.75KN/m同理，其余層各桿的固端彎矩為：M AB=-112g邊l邊 =-1/1220.2662=-60.78KN.mM BC=-13g中l(wèi)中=-1/38.751.22=-4.2KN.mM CB=-16g中l(wèi)中=-1/68.751.22=-2.1KN.m梁端和柱端彎矩采用彎矩二次分配法來計算，計算時先對各節(jié)點不平衡彎矩進(jìn)行第一次分配，向遠(yuǎn)端傳遞(傳遞系數(shù)為1/2)，然后對由于傳遞而產(chǎn)生的不平衡彎矩再進(jìn)行分配，不再傳遞，到此為止，由于結(jié)構(gòu)和荷載均對稱，故計算時可用一半框架。彎矩分配法計算過程A下ABBAB下BCCB0.3210.6790.3360.2440.42-67.1467.14-6.02-3.0121.5445.5922.8-14.1-28.2-20.48-35.2535.254.539.574.7826.07-26.0866.52-20.48-41.2732.24頂層彎矩分配法計算過程A上A下ABBAB上B下BCCB0.2430.2430.5140.270.1960.1960.338-60.7860.78-4.2-2.114.7714.7731.2415.62-9.75-19.49-14.15-14.15-24.424.42.372.375.012.517.1417.14-34.2859.41-14.15-14.15-28.622.3標(biāo)準(zhǔn)層彎矩分配法計算過程A上A下ABBAB上B下BCCB0.250.220.530.2770.20.1770.346-60.7860.78-4.2-2.115.19513.3732.2116.110.06-20.13-14.54-12.86-25.1525.152.522.215.332.6717.71515.58-33.359.42-14.54-12.86-29.5523.05底層彎矩分配法計算過程將各層分層法求得的彎矩圖（圖7.2）疊加，可得整個框架結(jié)構(gòu)在恒荷載作用下得彎矩圖，如圖7.3所示。疊加后框架各節(jié)點彎矩并不一定能達(dá)到平衡，可將節(jié)點不平衡彎矩再分配一次進(jìn)行修改，修改后彎矩圖如圖7.5所示，進(jìn)而可求得框架各梁柱的剪力和軸力，如圖7.4所示。計算恒載作用下梁端剪力和柱軸力梁端剪力可根據(jù)梁上豎向荷載引起的剪力與梁端彎矩引起的剪力相疊加而得，而柱軸力可由梁端剪力和節(jié)點集中力疊加得到，計算恒載作用時的柱底軸力，要考慮柱的自重。恒載作用下梁的剪力以及柱的軸力、剪力計算梁端剪力由兩部分組成：a.荷載引起的剪力，計算公式為： 、分別為矩形和梯形荷載 、分別為矩形和三角形荷載b.彎矩引起的剪力，計算原理是桿件彎矩平衡，即跨 跨 因為跨兩端彎矩相等，故柱的軸力計算：頂層柱頂軸力由節(jié)點剪力和節(jié)點集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自重。其余層軸力計算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞。表 7.1 恒載作用下AB梁端剪力層次M ABM BAV ABV BA53.9222.42529.9566.5251.08-63.2749.9212.55841.6861.8551.83-58.5539