畢業(yè)設計（論文）某大學教學樓設計

1、目 錄 1、建筑設計.1 1.1 設計基本資料.1 1.1.1 工程概況.1 1.1.2 原始設計資料.1 1.2 建筑設計說明.2 1.2.1 設計概要.2 1.2.2 建筑立面剖面設計.4 1.2.3 裝飾.5 1.2.4 抗震設計.5 1.2.5 樓梯的設計.5 1.2.6 關于防火的設計.6 1.2.7 細部構造總說明.6 1.3 建筑細部具體構造做法.10 2、結構設計.12 2.1 結構布置及計算簡圖的確定.12 2.2.1 選擇承重方案.12 2.2.2 梁、柱截面尺寸估算.12 2.2.3 結構計算簡圖.13 3、荷載計算.15 3.1 屋面及樓面的永久荷載標準值.15 3.2

2、 屋面及樓面可變荷載標準值.15 3.3 梁、柱、墻、窗、門重力荷載計算.15 3.3.1 梁自重計算.16 3.3.2 柱自重計算.16 3.4 計算重力荷載代表值.16 3.4.1 第 5 層的重力荷載代表值：.16 3.4.2 24 層的重力荷載代表值.17 3.4.3 一層的重力荷載代表值：.17 4、橫向框架側移剛度計算.18 4.1 計算梁、柱的線剛度.18 4.2 計算柱的側移剛度.18 5、橫向水平荷載作用下框架結構的內力和側移計算.20 5.1 橫向水平地震作用下的框架結構的內力計算和側移計算。.20 5.1.1 橫向自振周期的計算.20 5.1.2 水平地震作用及樓層地震剪

3、力計算.20 5.1.3 水平地震作用下的位移驗算.22 5.1.4 水平地震作用下框架內力計算.23 5.2 橫向風荷載作用下框架結構內力和側移計算.26 5.2.1 風荷載標準值.26 5.2.2 風荷載作用下的水平位移驗算.28 5.2.3 風荷載作用下框架結構內力計算.29 6、豎向荷載作用下橫向框架結構的內力計算.32 6.1 計算單元.32 6.2 荷載計算.33 6.2.1 恒載計算.33 6.2.2 活荷載計算：.35 6.2.3屋面雪荷載標準值：.37 6.3 內力計算.37 6.3.1、計算分配系數(shù)。 .37 6.3.2 用彎矩二次分配法來計算恒載作用下的梁端、柱端彎矩。.

4、39 6.3.3 計算恒載和活載作用下梁端剪力和柱軸力。.41 7 框架內力組合.51 7.1 結構抗震等級.51 7.2 框架梁內力組合.51 7.2.1 作用效應組合.51 7.2.2 承載力抗震調整系數(shù).51 7.2.3 梁內力組合表.52 7.2.4 計算跨間最大彎矩.52 7.3.1 柱內力組合.55 7.3.2 柱端彎矩值設計值的調整.55 8、截面設計.57 8.1 框架梁.57 8.1.1 一層 ab 梁的正截面受彎承載力計算.57 8.1.2 梁斜截面受剪承載力計算.59 8.1.3 二層 ab 梁的正截面受彎承載力計算.59 8.1.4 梁斜截面受剪承載力計算.61 8.2

5、 框架柱.62 8.2.1 柱截面尺寸驗算.62 8.2.2 框架柱的截面設計.64 9 基礎設計.68 9.1 基礎梁截面尺寸的選取.68 9.2 荷載選用.68 9.3 基礎截面計算.69 9.4 地基承載力及基礎沖切驗算.70 9.5 基礎底板配筋計算.71 10.樓梯的設計.74 10.1 梯段板計算.74 10.2 平臺板計算.75 10.3 平臺梁計算.76 11.板的配筋.78 11.1 a 板的設計.78 11.2 b 板的設計.80 參考文獻.78 附錄.84 英文翻譯.89 致謝.105 2、結構設計 2.1 結構布置及計算簡圖的確定 根據(jù)該房屋的使用功能及建筑設計的要求，

6、進行了建筑平面、立面及 剖面設計，填充墻采用 190mm 厚的混凝土空心小砌塊，樓蓋及屋蓋均采用 現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，樓板厚度取 100mm。 2.2.12.2.1 選擇承重方案選擇承重方案 該建筑為教學樓，房間布局較為整齊規(guī)則，且教學樓不需要考慮太大 空間布置，所以采用橫向框架承重方案，四柱三跨不等跨的形式。柱網(wǎng)布 置形式詳見建筑平面圖。 2.2.22.2.2 梁、柱截面尺寸估算梁、柱截面尺寸估算 縱 梁：,mmlh9006007200 12 1 8 1 12 1 8 1 取mmh700 ,mmhb350233700 3 1 2 1 3 1 2 1 取mmb300 橫 梁：， 1111 75

7、00625 938 812812 hlmm 取mmh700 mmhb350233700 3 1 2 1 3 1 2 1 取mmb300 次 梁： mmlh6004007200 18 1 12 1 18 1 12 1 取mmh500 mmhb167250500 3 1 2 1 3 1 2 1 取mmb300 各層梁截面尺寸及混凝土強度等級如下表， 表 2-2-1 梁截面尺寸(mm)及各層混凝土強度等級 橫梁 bh 層次 混凝土強 度等級ab 跨，cd 跨bc 跨 縱梁次梁 15 c35300 700300 500300 700300 500 柱截面尺寸估算 該框架結構的抗震等級為三級，其軸壓比限

8、值 為 n =0.9,各層重力荷載代表值近似取 15kn/m2，邊柱及中柱的負荷面積 分別為 3.757.2 m2和 5.257.2 m2，可得一層柱截面面積為: 邊柱 3 2 1.3 3.75 7.2 15 105 175151 0.9 16.7 e s ncnc fg nn amm ff 中柱 3 2 1.25 5.25 7.2 15 105 235779 0.9 16.7 e s ncnc fg nn amm ff 取柱子截面為正方形，則邊柱和中柱截面高度分別為 418mm 和 485mm。 根據(jù)上述結果，并綜合考慮其它因素，本設計柱截面尺寸取值如下： 15 層 600mm 600mm

9、基礎選用柱下獨立基礎，基礎頂面距室外地面為 500mm。 2.2.32.2.3 結構計算簡圖結構計算簡圖 框架結構計算簡圖，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；底層柱高度從基礎頂面取至一層 板頂，即 h13.6+0.45+0.54.55m。見下圖: 3600 3000 4850360036003600 75007500 圖 2-2-1 結構計算簡圖 3、荷載計算 3.1 屋面及樓面的永久荷載標準值 屋面(不上人) 屋面為剛性防水屋面 40 厚的 c20 細石混凝土保護層 230.040.92kn/m2 3 厚 1：3 石灰砂漿隔離層 0.00

10、317=0.0513kn/m2 卷材防水層 0.3 20 厚的 1：2.5 水泥砂漿找平層 200.020.4kn/m2 100 厚的鋼筋混凝土板 250.10=2.5kn/m2 20 厚水泥砂漿找平層 200.020.4kn/m2 12 厚紙筋石灰抹底 0.160kn/m2 合計 4.98kn/m2 14 層樓面(水磨石樓面) 15 厚的 1：2 白水泥白石子(摻有色石子)磨光打蠟 180.0150.27kn/m2 20 厚的 1：3 水泥砂漿找平層 200.020.40kn/m2 現(xiàn)澆 100 厚的鋼筋混凝土樓板 250.12.5kn/m2 3 厚細石粉面 160.0030.048kn/m

11、2 8 厚水泥石灰膏砂漿 140.0080.112kn/m2 合計 3.33kn/m2 3.2 屋面及樓面可變荷載標準值 不上人屋面均布活荷載標準值 0.50kn/m2 樓面活荷載標準值 2.0kn/m2 走廊活荷載標準值 2.5kn/m2 屋面雪荷載標準值 sk=r s0=1.0 0.35=0.35kn/m2 式中：r 為屋面積雪分布系數(shù)，取 r1.0 3.3 梁、柱、墻、窗、門重力荷載計算 查規(guī)范得以下自重， 外墻面為面磚墻面自重： 0.5 kn/m2 混凝土空心小砌塊 11.8 kn/m2 3.3.13.3.1 梁自重計算梁自重計算 邊橫梁自重： 0.30.7255.25 kn/m 粉刷

12、： （0.7-0.1）0.048170.459 kn/m 合計 5.709 kn/m 中橫梁自重 : 0.30.5253.75 kn/m 粉刷： 0.60.105170.360 kn/m 合計 4.11 kn/m 縱梁自重： 0.30.7255.25 kn/m 粉刷： 0.60.048170.459 kn/m 合計 5.709 kn/m 次梁自重： 0.3 0.5 253.75 kn/m 粉刷： 0.40.045170.306 kn/m 合計 4.06 kn/m 3.3.23.3.2 柱自重計算柱自重計算 柱自重： 0.60.6259 kn/m 貼面及粉刷： (0.64-0.22) 0.021

13、7=0.68 kn/m 合計 9.68 kn/m 女兒墻自重(含貼面和粉刷)： 0.9 0.02 2 170.2 15 0.93.312 kn/m 內外墻自重(含貼面和粉刷)： 0.2 150.02 2 173.68 kn/m 3.4 計算重力荷載代表值 3.4.13.4.1 第第 5 5 層的重力荷載代表值：層的重力荷載代表值： 屋面恒載： (7.5 2+3) 7.2 4.98645.41 kn 女兒墻： 3.3127.2247.69 kn 縱橫梁自重： 41.104+27.55.709+27.54.06+33.46321.315 kn 半層柱自重： (9.683.64) 0.569.70

14、kn 半層墻自重： 40.99+54.8+(3.6-0.5) (7.5+0.6-0.4)=181.99 kn 屋面雪載： (7.5 2+3) 7.2 0.35=45.36 kn 恒載+0.5 雪載： 645.41+47.69+321.315+69.70+181.99+0.5 45.361288.79 kn 3.4.23.4.2 2 24 4 層的重力荷載代表值層的重力荷載代表值 樓面恒載： (7.5 2+3) 7.2 3.33431.568kn 上下半層墻重： 181.99+181.99=363.98 kn 縱橫梁自重： 321.315 kn 上半層柱+下半層柱： 69.70+69.70139

15、.4 kn 樓面活荷載： 7.2 (7.5 2 2+3 2.5)270 kn 恒載+0.5 活載： 431.568+363.98+321.315+139.4+0.52701391.26 kn 3.4.33.4.3 一層的重力荷載代表值：一層的重力荷載代表值： 樓面恒載： 431.568 kn 上.下半層墻自重： (a)外縱墻: 40.09+3.68(4.55-0.7) (7.2-0.252)-31.01=104.41 kn (b)內縱墻: 54.8+3.68(4.55-0.7) (7.2-0.252)-16.70=132.02 kn (c )橫墻： 86.70+(7.5+0.5-0.22)(4

16、.55-0.5)3.68=198.85 kn 縱橫梁自重： 321.315 kn 上半層自重： 69.70 kn 下半層自重： 0.59.684.554)=88.09 kn 樓面活荷載： 270 kn 恒載+0.5樓面活載： 431.568+104.41+132.02+198.85+321.315+157.79+270/2=1481.95 kn 則一榀框架總重力荷載代表值為： n i i g 1 )5( n 12345 1 1288.793 1391.26 1481.956944.5 n i i ggggggkn 4、橫向框架側移剛度計算 4.1 計算梁、柱的線剛度 梁線剛度計算梁柱混凝土標號

17、均為，。 35 c 72 3.15 10/ c ekn m 在框架結構中，現(xiàn)澆樓面或預制樓板但只有現(xiàn)澆層的樓面，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 0 5 . 1 ii 。 0 0 . 2 ii 表 4-1-1 橫梁線剛度計算表 類別 ec /(n/mm2) bh /mmmm i0 /mm4 l /mm eci0/l /n mm 2eci0/l n mm 邊橫梁3.1510 4 3006508.57510975003.6010107.201010 走道梁 3.151043005003.1251

18、0930003.2810106.561010 柱線剛度計算 表 4-1-2 柱線剛度 ic 計算表 層次/mm c h ec /(n/mm2) bh /mmmm ic /mm4 ecic/ c h /n mm 145503.15104 600600 10.8109 7.471010 25 36003.1510460060010.81099.451010 4.2 計算柱的側移剛度 柱的側移剛度 d 計算公式： 2 12 h i d c c 其中為柱側移剛度修正系數(shù)，為梁柱線剛度比，不同情況下， c k 、取值不同。 c k 對于一般層： 2 b c k k k 2 c k k 對于底層： 2 b

19、 c k k k 0.5 2 c k k 表 4-2-1 橫向框架柱側移剛度 d 計算表 層次 層高 (m)h 柱 根 數(shù) kc 2 12 h i d c c n/mm d 邊柱 2 0.7620.27624150 2-53.6 中柱 2 1.4560.42136838 121976 邊柱 2 0.9640.49421390 1 4.55 中柱 2 1.8420.61026412 95604 ，該框架為規(guī)則框架。 1 2 95604 0.7840.7 121976 d d 圖 4-2-1 框架計算簡圖 5、橫向水平荷載作用下框架結構的內力和側移計算 5.1 橫向水平地震作用下的框架結構的內力計

20、算和側移計算。 5.1.15.1.1 橫向自振周期的計算橫向自振周期的計算 運用頂點位移法來計算，對于質量和剛度沿高度分布比較均勻的框架 結構，基本自振周期可按下式來計算： tt ut7 . 1 1 式中， 計算結構基本自振周期用的結構頂點假想位移，即 t u 假想把集中在各層樓面處的重力荷載代表值作為水平荷載而算得的結構 i g 頂點位移； 結構基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù)，取 0.7； t 故先計算結構頂點的假想側移，計算過程如下表： 表 5-1-1 結構頂點的假想位移計算 層次/ i gkn/ gi vkn/(/) i dn mm / i umma/ i umm 51288.

21、791288.7912197610.57183.33 41391.262680.6512197621.97172.76 31391.264071.3112197633.37150.79 21391.265462.5712197644.78117.42 11481.956944.529560472.6472.64 由上表計算基本周期， 1 t 1 1.71.7 0.60.183330.437 tt tus 5.1.25.1.2 水平地震作用及樓層地震剪力計算水平地震作用及樓層地震剪力計算 該建筑結構高度遠小于 40m，質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

22、作用。 首先計算總水平地震作用標準值即底部剪力。 ek f 1ekeq fg 式中， 相應于結構基本自振周期的水平地震影響系數(shù)； 1 結構等效總重力荷載，多質點取總重力荷載代表值的 eq g 85； 0.850.85 6944.55902.8 eqi gg 徐州地區(qū)特征分區(qū)為一區(qū)，又場地類別為類，查規(guī)范得特征周期 0.35 g ts 查表得，水平地震影響系數(shù)最大值 max 0.08 由水平地震影響系數(shù)曲線來計算， 1 0.9 1max 0.35 0.080.0655 0.437 g t t 式中， 衰減系數(shù)， 0.05 時，取 0.9； 1 0.0655 5902.8386.6 ekeq fg

23、kn 因為 1 0.4371.41.4 0.350.49 g tsts 所以不需要考慮頂部附加水平地震作用。 則質點 i 的水平地震作用為： i f 1 ii iekn jj j g h ff g h 式中：、分別為集中于質點 i、j 的荷載代表值；、 i g j g i h 分別為質點 i、j 的計算高度。 j h 具體計算過程如下表，各樓層的地震剪力按 來計算，一并 1 n ik k vf 列入表中， 表 5-1-2 各質點橫向水平地震作用及樓層地震剪力計算表 層次/ i hm/ i gkn/ ii g hkn m/ i f kn/ i vkn 518.951288.7924423117.

24、59117.59 415.351391.2621356102.84220.41 311.751391.261634779.14299.55 28.151391.261133954.59354.14 14.551481.95674332.46386.6 jj g h 78208 各質點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見圖 圖 5-1-1 橫向水平地震作用及層間地震剪力 5.1.35.1.3 水平地震作用下的位移驗算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、層間位移及結構頂點位移分別按下式 ii v()iu u 來計算： n ik k i vf 1 ()/ s

25、iiij j uvd 1 () n k k uu 計算過程見下表，表中計算了各層的層間彈性位移角 / eii uh 。 表 5-1-3 橫向水平地震作用下的位移驗算 層次/ i vkn/(/) i dn mm / i umm/ i umm/ i hmm/ eii uh 5117.591219760.96412.17436001/1556 4220.411219761.80711.21036001/1369 3299.551219762.4569.40336001/1250 2354.141219762.9036.94736001/1173 1386.6956044.0444.04445501/

26、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。 5.1.45.1.4 水平地震作用下框架內力計算水平地震作用下框架內力計算 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： 1 ij ijis ij j d vv d 柱上、下端彎矩、按下式來計算 u ij m b ij m b ijij mvyh (1) u ijij mvy h 123n yyyyy 式中： i 層 j 柱的側移剛度；h 為該層柱的計算高度； ij d y-反彎點高度比； 標準反彎點高比，根據(jù)上下梁的平

27、均線剛度，和柱的相對線 n y b k 剛度的比值，總層數(shù)，該層位置查表確定。 c kmn 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 1 y 及 查表得。 1 i 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 2 y 2 i 表。 下層層高對該層層高的比值及 查表得。 3 y 3 i 需要注意的是是根據(jù)表：倒三角形分布水平荷載下各層柱標準反彎點 n y 高度比查得。 n y 表 5-1-4 各層邊柱柱端彎矩及剪力計算 層次 / i hm/ i vkn/(/) ij dn mm 1 i d 1 i v ky m上m下 53.6117.591219762415023.28

28、0.76 0.3554.4829.33 43.6220.411219762415043.64 0.76 0.4094.2662.83 33.6299.551219762415059.29 0.76 0.45117.3996.05 23.6354.141219762415070.12 0.76 0.50126.22126.22 14.55386.6956042139076.54 0.96 0.65121.89226.37 表 5-1-5 各層中柱柱端彎矩及剪力計算 層次/ i hm/ i vkn/(/) ij dn mm 1 i d 1 i v ky m上m下 53.6117.591219763

29、683835.511.460.3780.5447.30 43.6220.411219763683866.571.460.45131.80 107.84 33.6299.551219763683890.441.460.47172.56 155.57 23.6354.1412197636838106.951.460.50192.51 192.51 14.55386.69560426412116.761.840.65 1185.94 345.32 注：表中彎矩單位為,減力單位為 knkn m 梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按下式來計算 1, l lbu b bijij lr bb i mmm ii 1,

30、 r rbu b bijij lr bb i mmm ii 2l bb b mm v l n lr ibb k ik nvv 表 5-1-6 梁端彎矩、剪力及柱軸力計算 邊梁走道梁柱軸力 層次 l b m r b ml b v l b m r b ml b v邊柱 n中柱 n 554.4842.147.5 12.8838.438.43.0025.6-12.88-12.72 4123.59 93.727.5 28.9785.3885.383.0056.92 -41.85-40.67 3180.22 146.72 7.5 43.59 133.68133.683.0089.12 -85.44-86.

31、20 2222.27 182.13 7.5 53.92166.1166.13.00110.73 -139.36 -143.01 1248.11 198.02 7.5 59.48 180.43180.433.00120.27 -198.84 -203.80 水平地震作用下框架的彎矩圖、梁端剪力圖及柱軸力圖如圖所示： 54.48 54.48 29.33 94.26 123.59 62.83 117.39 180.22 96.05 126.22 222.27 126.22121.89 248.11 226.37 345.32 192.51 180.43 185.94 198.02 42.1480.5

32、4 38.4 93.72 47.30 85.38 182.13 192.51 166.1 107.84 146.72 131.80 133.68 47.30 80.54 圖 5-1-2 左地震作用下框架彎矩圖)(kn -198.84 -139.36 -85.44 -41.85 59.48 53.92 43.59 28.91 -12.88 12.88 -203.80 120.27 -143.01 110.73 -86.12 89.12 -40.67 25.6 56.92 -12.72 25.6 -12.72 56.92 -40.67 89.12 -86.12 110.73 -143.01 120

33、.27 -203.80 12.88 28.91 -12.88 -41.85 -85.44 -139.36 -198.84 43.59 59.48 53.92 圖 5-1-3 左地震作用下梁端剪力及柱軸力圖 5.2 橫向風荷載作用下框架結構內力和側移計算 5.2.15.2.1 風荷載標準值風荷載標準值 垂直于建筑物表面上的風荷載標準值當計算主要承重結構時按下式來 計算： 0kzsz ww 式中，風荷載標準值（kn/m2） k 高度 z 處的風振系數(shù) z 風荷載體型系數(shù) s 風壓高度變化系數(shù) z 基本風壓（kn/m2） 0 由荷載規(guī)范 ，徐州地區(qū)重現(xiàn)期為 50 年的基本風壓：=0.35kn/m，地

34、面 0 粗糙度為 b 類。風載體型系數(shù)由荷載規(guī)范第 7.3 節(jié)查得： =0.8（迎 s 風面）和=-0.5（背風面） 。 荷載規(guī)范規(guī)定，對于高度大于 30m，且高 s 寬比大于 1.5 的房屋結構，應采用風振系數(shù)來考慮風壓脈動的影響。本 z 設計中，房屋高度 h=18.95 30m，h/b=18.5/18=1.05 1.5，則不需要考 慮風壓脈動的影響，取=1.0。 z 將風荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載，如下表： 表 5-2-1 風荷載計算 層次 z s z(m) z 0 2 ()a m() w p kn()v kn 51.00.95418.450.810.3516.25.975.

35、97 41.00.77114.850.740.3525.928.7314.70 31.00.58811.250.740.3525.928.7323.43 21.00.4057.650.740.3525.928.7332.16 11.00.2214.050.740.3527.549.2741.43 其中，a 為一榀框架各層節(jié)點的受風面積，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 應從室外地面開始取。 頂層 2 3.6 (0.9) 7.216.2 2 am 中間層 2 3.6 7.225.92am 底層 2 4.053.6 () 7.227.54

36、22 am f3=8.73 f1=9.27 f2=8.73 f5=5.97 f4=8.73 圖 5-2-1 等效節(jié)點集中風荷載計算簡圖(kn) 5.2.25.2.2 風荷載作用下的水平位移驗算風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)層間側移剛度，計算出各層的 相對側移和絕對側移。計算過程如下表， 表 5-2-2 風荷載作用下框架層間剪力及側移計算 層次/ i f kn/ i vkn/(/)dn mm / i umm/ i umm/ ii uh 55.97 5.97 121976 0.05 1.05 1/18047 48.73 14.70 1219760.12 0.60 1

37、/15350 38.73 23.43 121976 0.19 1.20 1/13352 28.73 32.16 1219760.26 1.97 1/11811 19.27 41.43 95604 0.43 3.14 1/10581 由表可以看出，風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。 5.2.35.2.3 風荷載作用下框架結構內力計算風荷載作用下框架結構內力計算 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 i v ij v 上、下端的彎矩、分別按下列各式計算： b ij

38、m u ij m 柱端剪力計算公式為 i s j ij ij ij v d d v 1 柱端彎矩計算公式為 ， yhvm ij b ij hyvm ij u ij )1 ( 123n yyyyy 需要注意的是，風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 n y 的各層標準反彎點高度比查得。 n y 表 5-2-3 各層邊柱柱端彎矩及剪力計算 層次/ i hm/ i vkn /(/) ij dn mm 1 i d 1 i v ky m上m下 53.65.97121976241501.180.760.302.971.27 43.614.7121976241502.910.760.406.

39、294.19 33.623.43121976241504.640.760.459.197.52 23.632.16121976241506.370.760.5011.47 11.47 14.5541.4395604213909.270.960.6514.76 27.42 表 5-2-4 各層中柱柱端彎矩及剪力計算 層次 / i hm / i vkn /(/) ij dn mm 1 i d 1 i v ky m上m下 53.65.97121976368381.801.460.374.082.40 43.614.7121976368384.441.460.429.276.71 33.623.431

40、21976368387.081.460.4713.51 11.98 23.632.16121976368389.711.460.5017.48 17.48 14.5541.43956042641211.451.840.6020.84 31.26 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： b m i v i n ； )( , 1 u ij b ji r b l b l bl b mm ii i m ；)( , 1 u ij b ji r b l b r bl b mm ii i m ； lmmv r b l bb / )( n ik r b

41、 l bi vvn)( 表 5-2-5 風荷載作用下的梁端彎矩、剪力及柱軸力計算 邊梁走道梁柱軸力 層次 l b m r b ml b v l b m r b ml b v邊柱 n中柱 n 52.972.137.50.681.951.953.001.3-0.68-0.62 47.566.117.51.825.565.563.003.71-2.50-2.51 313.3810.587.53.199.649.643.006.43-5.69-5.75 218.9915.427.54.5914.0414.043.009.36-10.28-10.52 126.2320.057.56.1718.2718.

42、273.0012.18-16.45-16.53 橫向框架在風荷載作用下彎矩、梁端剪力及柱軸力見圖 5-2-3。 6.71 20.05 17.48 11.98 15.42 27.42 26.23 31.26 11.47 7.52 14.76 18.99 11.47 13.38 18.27 20.84 14.04 17.48 9.64 10.58 2.40 6.11 2.13 2.97 1.27 4.19 6.29 9.19 7.56 2.97 4.08 9.27 13.51 5.56 1.95 圖 5-2-2 左風作用下框架彎矩圖)(kn 0.68 -0.68 1.82 -2.50 3.19 -

43、5.69 4.59 -10.28 6.17 -16.45 1.3 -0.62 3.71 -2.51 6.43 -5.75 9.36 -10.52 12.18 -16.53 1.3 3.71 6.43 9.36 12.18 10.52 5.75 2.51 0.62 16.53 0.68 1.82 3.19 4.59 6.17 0.68 2.50 5.69 10.28 16.45 圖 5-2-3 左風作用下梁端剪力及柱軸力圖 6、豎向荷載作用下橫向框架結構的內力計算 6.1 計算單元 取 3 軸線橫向框架進行計算，計算單元寬度為 7.5m，如圖所示，由于 房間內布置有次梁，故直接傳給該框架的樓面荷

44、載如圖中的水平陰影線所 示，計算單元內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 6-1-1 圖 6-1-1 橫向框架計算單元 6.2 荷載計算 6.2.16.2.1 恒載計算恒載計算 p1 p2 p2 p1 2 q 2 q 2 q q1 q1 1 q 圖 6-2-1 各層梁上作用的荷載 在圖中， 1 q 、 1 q 代表橫梁自重，為均布荷載形式，對于第五層， 3.46/knm 1 5.709/qkn m 1 q 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 2 q 2 q 所示的幾何關系可得， 2 5.104.976 3.617.91/

45、qkn m 2 4.976 3.014.93/qkn 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、 1 p 2 p 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： 1 p 邊縱梁傳來： (a)屋面自重(三角形部分)： 3.63.6 4.98 232.27 22 kn (b)由次梁傳來的屋面自重（梯形部分）： 0.5 （7.5+7.5-3.6） 1.8 4.98=51.09kn (c)邊縱梁自重： 5.709 7.241.10kn 次梁自重： 7.5 4.0615.225 2 kn 女兒墻自重： 3.312 7.223.85kn 合計： 163.54kn 1 p 節(jié)點

46、集中荷載： 2 p 縱梁傳來 （a）屋面自重(三角形部分)： 3.63.6 4.98232.27 22 kn (b)次梁自重： 7.5 4.0615.225 2 kn (c)由次梁傳來的屋面自重（梯形部分） 51.09kn （d）走道屋面板自重 0.5 （7.2+7.2-3） 1.5 4.98=42.58kn 縱梁自重： 5.709 7.241.10kn 合計： 182.26kn 2 p 對于 14 層，計算的方法基本與第五層相同，計算過程如下： 1 5.709/qkn m 3.46/kn/m 1 q 2 3.33 3.611.99/qkn m 2 3.33 3.09.99/qkn m 節(jié)點集

47、中荷載： 1 p 縱梁自重： 5.709 7.241.10kn 外墻自重： 7.20.25 23.60.73.6871.50kn 縱梁傳來 (a)樓面自重（三角形部分）： (0.5 3.6 0.5 3.6 3.33) 221.58kn （b）次梁自重： 7.5 4.0615.225 2 kn ( c ) 次梁上墻重 11 (7.50.60.2 2) (3.60.5) 3.6821.68 22 kn （d）由次梁傳來的樓面自重（梯形部分） 0.5 (7.57.53.6) 1.8 3.3334.17kn 扣窗面積墻重加窗重： 2 2.4 2.0 3.682 2.1631.01kn 合計： 174.

48、24kn 節(jié)點集中荷載： 2 p 縱梁自重： 5.709 7.241.10kn 內墻自重： 71.50kn 縱梁傳來 (a)樓面自重（三角形部分）： (0.5 3.6 0.5 3.6 3.33) 221.58kn （b）次梁自重： 7.5 4.0615.225 2 kn ( c ) 次梁上墻重 11 (7.50.60.2 2) (3.60.5) 3.6821.68 22 kn （d）由次梁傳來的樓面自重（梯形部分） 0.5 (7.57.53.6) 1.8 3.3334.17kn （e）走道樓面板自重（梯形部分） 1 (7.27.23) 1.5 3.3328.47 2 kn 扣窗面積墻重加窗重：

49、 2.4 1 2 3.682 0.4816.10kn 合計： 217.03kn 6.2.26.2.2 活荷載計算活荷載計算： 活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖： p1 p2 p2 p1 2 q 2 q 2 q q1 q1 1 q 圖 6-2-2 各層梁上作用的活載 對于第五層， 2 0.5 3.61.80/qkn m 2 0.5 3.01.50/qkn m 節(jié)點集中荷載： 1 p 屋面活載（三角形部分）： 0.5 （0.5 3.6 0.5 3.6 0.5）3.24kn 次梁傳來的屋面活載（梯形部分）： 0.5 (7.57.53.6) 1.8 0.55.13kn 合計： 8.37kn 節(jié)點

50、集中荷載： 2 p 屋面活載（三角形部分）： 0.5 （0.5 3.6 0.5 3.6 0.5）3.24kn 走道傳來屋面荷載（梯形部分）： 1 (7.27.23.0) 1.5 0.54.28 2 kn 次梁傳來的屋面活載（梯形部分）： 0.5 (7.57.53.6) 1.8 0.55.13kn 合計： 12.65kn 對于 14 層， 2 2.0 3.67.2/qkn m 2 2.5 3.07.5/qkn m 節(jié)點集中荷載： 1 p 樓面活載（三角形部分）： 2 （0.5 3.6 0.5 3.6 2） 12.96kn 次梁傳來的樓面活載（梯形部分）： 0.5 (7.57.53.6) 1.8

51、220.52kn 合計： 33.44kn 中節(jié)點集中荷載： 2 p 樓面活載（三角形部分）： 2 （0.5 3.6 0.5 3.6 2）12.96kn 走道傳來屋面荷載（梯形部分）： 1 (7.27.23.0) 1.5 2.521.38 2 kn 次梁傳來的屋面活載（梯形部分）： 0.5 (7.57.53.6) 1.8 220.52kn 合計： 54.86kn 6.2.36.2.3屋面雪荷載標準值：屋面雪荷載標準值： 同理，在屋面雪荷載作用下 2 0.35 3.61.26/qkn m 2 0.35 3.01.05/qkn m 節(jié)點集中荷載： 1 p 屋面雪載（三角形部分）： 2 （0.5 3.

52、6 0.5 3.6 0.35） 2.27kn 次梁傳來的屋面雪載（梯形部分）： 0.5 (7.57.53.6) 1.8 0.353.59kn 合計： 5.86kn 中節(jié)點集中荷載： 2 p 屋面雪載（三角形部分）： 2 （0.5 3.6 0.5 3.6 0.35） 2.27kn 走道傳來屋面雪載（梯形部分）： 1 (7.27.23.0) 1.5 0.352.99 2 kn 次梁傳來的屋面雪載（梯形部分）： 2.64kn 合計： 8.85kn 14 層,雪荷載作用下的節(jié)點集中力同屋面活荷載作用下的。這里從略。 6.3 內力計算 6.3.16.3.1、計算分配系數(shù)。、計算分配系數(shù)。 梁端和柱端彎矩

53、采用彎矩二次分配法來計算，計算時先對各節(jié)點不平 衡彎矩進行第一次分配，向遠端傳遞(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行分配，不再傳遞，到此為止，由于結構和荷載均 對稱，故計算時可用半框架。 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)4sii 11 1j s s 點相連的走道梁的遠端轉化為滑動支座，因此轉動剛度，其余桿端si ，分配系數(shù)計算過程如下：4si 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，

54、化為等效均布荷載，等效均布荷載的計算公式如圖 所示。 aa l p q ，（三角形荷載）lq)21 ( 32 2 1 pq 8 5 圖 6-3-1 荷載的等效 頂層梯形荷載化為等效均布荷載 25 32 15 )21 ( abab ggg 邊 23 5.709(1 2 0.240.24 ) 17.9121.80/kn m 5152 55 3.4614.9312.79/ 88 bcbc gggkn m 中 則頂層各桿的固端彎矩為 跨：倆端均為固定支座ab 22 11 21.8 7.5102.19 1212 abba mmg lkn m 邊邊 跨：一端為固定支座，一端為滑動支座bc 22 11 12

55、.79 1.59.59 33 bc mg lkn m 中中 22 11 12.79 1.54.80 66 cb mg lkn m 中中 其余層梯形荷載化為等效均布荷載 2 32 1 )21 ( abab ggg 邊 23 15.88(1 2 0.240.24 ) 11.9916.48/kn m 12 55 3.469.999.70/ 88 bcbc gggkn m 中 同理，其余層各桿的固端彎矩為： 22 11 16.48 7.577.27 1212 abba mmg lkn m 邊邊 22 11 9.78 1.57.28 33 bc mg lkn m 中中 22 11 9.78 1.53.2

56、4 66 cb mg lkn m 中中 6.3.26.3.2 用彎矩二次分配法來計算恒載作用下的梁端、柱端彎矩。用彎矩二次分配法來計算恒載作用下的梁端、柱端彎矩。 表 6-3-1 恒載作用下的框架彎矩二次分配法： 上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁 0.568 0.432 0.361 0.474 0.165 -102.19 102.19 -9.59 58.04 44.15 -33.43 -43.89 -15.28 13.99 -16.71 22.07 -11.27 1.55 1.18 -3.90 -5.12 -1.78 73.58 -73.58 86.93 -60.28 -26.65 0.362 0

57、.362 0.276 0.245 0.322 0.322 0.112 -77.27 77.27 -7.28 27.97 27.97 21.33 -17.15 -22.54 -22.54 -7.84 29.02 13.99 -8.57 10.66 -21.95 -11.27 -12.47 -12.47 -9.50 5.53 7.26 7.26 2.53 44.53 29.49 -74.02 76.31 -37.22 -26.54 -12.59 0.362 0.362 0.276 0.245 0.322 0.322 0.112 -77.27 77.27 -7.28 27.97 27.97 21.3

58、3 -17.15 -22.54 -22.54 -7.84 13.99 13.99 -8.57 10.66 -11.27 -11.27 -7.02 -7.02 -5.35 2.91 3.82 3.82 1.33 34.94 34.94 -69.87 73.69 -29.98 -29.98 -13.79 0.362 0.362 0.276 0.245 0.322 0.322 0.112 -77.27 77.27 -7.28 27.97 27.97 21.33 -17.15 -22.54 -22.54 -7.84 13.99 15.14 -8.57 10.66 -11.27 -12.07 -7.44

59、 -7.44 -5.67 3.11 4.08 4.08 1.42 34.52 35.68 -70.19 73.89 -29.72 -30.53 -13.70 0.392 0.310 0.298 0.263 0.345 0.273 0.120 -77.27 77.27 -7.28 30.29 23.95 23.03 -18.41 -24.15 -19.11 -8.40 13.99 -9.20 11.51 -11.27 -1.87 -1.48 -1.43 -0.06 -0.08 -0.07 -0.03 42.40 22.47 -64.87 70.31 -35.50 -19.17 -15.71 11

60、.24 -9.59 圖 6-3-2 恒載作用下的框架彎矩圖()kn m 6.3.36.3.3 計算恒載和活載作用下梁端剪力和柱軸力。計算恒載和活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 )1( 22 1 12 11 lq lqvv ba 1 q 2 q 、分別為矩形和三角形荷載 2 22 1 4 1 2 1 lqlqvv cb 1