江蘇省昆山市某醫(yī)院住院大樓建筑專業(yè)畢業(yè)設(shè)計

1、目目 錄錄 第一章第一章 結(jié)構(gòu)選型與布置結(jié)構(gòu)選型與布置.1 1.1 結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)選型.1 1.2 結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)布置.1 1.3 設(shè)計例題已知條件設(shè)計例題已知條件.3 第二章第二章 確定計算簡圖確定計算簡圖.10 2.1 基本理論基本理論.10 2.2 設(shè)計例題設(shè)計例題.16 2.2.1 確定計算簡圖 .16 2.2.2 梁、柱截面尺寸 .16 2.2.3 材料強度等級 .17 2.2.4 荷載計算 .17 第三章第三章 框架內(nèi)力計算框架內(nèi)力計算.24 3.1 計算方法計算方法.24 3.1.1 豎向荷載作用下框架內(nèi)力計算 .24 3.1.2 框架活荷載不利布置 .27 3.1.3 水平荷載作用

2、下框架內(nèi)力計算 .27 3.2 例題計算例題計算.30 3.2.1 恒載作用下的框架內(nèi)力 .30 3.2.2 活載作用下的框架內(nèi)力 .36 3.2.3 風(fēng)荷載作用下的位移、內(nèi)力計算 .51 3.2.4 地震作用下橫向框架的內(nèi)力計算 .55 第四章第四章 框架內(nèi)力組合框架內(nèi)力組合.63 4.1 荷載組合荷載組合.63 4.2 控制截面及最不利內(nèi)力控制截面及最不利內(nèi)力.64 4.2.1 控制截面 .64 4.2.2 最不利內(nèi)力組合 .64 4.3 彎矩調(diào)幅彎矩調(diào)幅.65 4.4 例題計算例題計算.65 第五章第五章 框架梁柱截面設(shè)計框架梁柱截面設(shè)計.73 5.1 理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ).73 5.2 例

3、題計算例題計算.75 第六章第六章 樓梯結(jié)構(gòu)計算設(shè)計樓梯結(jié)構(gòu)計算設(shè)計.86 6.1 基本理論基本理論.86 6.1.1 板式樓梯 .86 6.1.2 梁式樓梯 .88 6.2 例題設(shè)計例題設(shè)計.89 6.2.1 梯段板計算 .90 6.2.2 休息平臺板計算 .90 6.2.3 梯段梁計算 .91 第七章第七章 現(xiàn)澆樓面板設(shè)計現(xiàn)澆樓面板設(shè)計.93 7.1 計算方法計算方法.93 7.1.1 單向板肋形樓蓋 .93 7.1.2 雙向板肋形樓蓋 .95 7.2 例題計算例題計算.97 7.2.1 跨中最大彎矩 .98 7.2.2 求支座中點最大彎矩 .98 7.2.3 a 區(qū)格 .99 7.2.4

4、 e 區(qū)格.100 第八章第八章 基礎(chǔ)設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)計.102 8.1 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計.102 8.1.1 按持力層強度初步確定基礎(chǔ)底面尺寸 .102 8.1.2 抗震承載力驗算 .104 8.1.3 地基軟臥層強度驗算 .104 8.1.4 地基變形驗算 .105 8.1.5 確定基礎(chǔ)高度 .105 8.1.6 基礎(chǔ)底板配筋 .107 8.2 基礎(chǔ)設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)計例題例題.107 8.2.1 荷載計算 .108 8.2.2 確定基礎(chǔ)底面積 .108 8.2.3 地基變形驗算 .112 8.2.4 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計 .114 第九章第九章 pkpmpkpm 軟件在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用軟件

5、在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用.119 9.1pkpm 軟件介紹軟件介紹.119 9.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計在 pkpm 系列軟件中的實施系列軟件中的實施.119 9.2.1pmcad 全樓結(jié)構(gòu)模型建立.119 9.2.2pk 模塊分析單榀框架內(nèi)力.127 9.2.3tat-8 空間框架分析及平法配筋施工圖繪制.134 9.3 軟件分析結(jié)果與手算結(jié)果分析比較軟件分析結(jié)果與手算結(jié)果分析比較.140 第十章第十章 施工圖繪制施工圖繪制.143 10.1 結(jié)構(gòu)施工圖的表示方法結(jié)構(gòu)施工圖的表示方法.143 10.2 各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平法施工圖各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平法施工圖.146 10.2.1 柱平法施工圖 .

6、146 10.2.2 梁平法施工圖 .146 10.2.3 板平法施工圖 .146 10.2.4 樓梯平法施工圖 .147 10.2.5 基礎(chǔ)平法施工圖 .147 10.2.6 標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件詳圖 .147 10.3 例題部分施工圖例題部分施工圖.147 第十一章第十一章 單位工程施工組織設(shè)計單位工程施工組織設(shè)計.157 11.1 單位工程施工組織設(shè)計概述單位工程施工組織設(shè)計概述.157 11.1.1 單位工程施工組織設(shè)計的編制依據(jù) .157 11.1.2 單位工程施工組織設(shè)計的編制程序和基本內(nèi)容 .157 11.2 單位工程施工組織設(shè)計指導(dǎo)單位工程施工組織設(shè)計指導(dǎo).158 11.2.1 工程概況

7、.158 11.2.2 施工準(zhǔn)備 .159 11.2.3 施工方案 .160 11.2.4 施工進(jìn)度計劃 .161 11.2.5 資源需要量計劃 .162 11.2.6 施工現(xiàn)場平面圖 .162 11.2.7 技術(shù)措施 .163 11.3 某中學(xué)教學(xué)樓施工組織設(shè)計實例某中學(xué)教學(xué)樓施工組織設(shè)計實例.163 11.3.1 工程概況 .163 11.3.2 施工準(zhǔn)備工作 .164 11.3.3 施工方案 .167 11.3.4 施工進(jìn)度計劃 .175 11.3.5 施工平面布置圖 .178 11.3.6 技術(shù)質(zhì)量、安全生產(chǎn)、文明施工措施 .178 附錄附錄 1 1 規(guī)則框架承受均布及倒三角形分布水平

8、力作用時標(biāo)準(zhǔn)反彎點的高度比規(guī)則框架承受均布及倒三角形分布水平力作用時標(biāo)準(zhǔn)反彎點的高度比.181 附錄附錄 2 2 雙向板彎矩、撓度計算系數(shù)雙向板彎矩、撓度計算系數(shù).186 主要參考文獻(xiàn)主要參考文獻(xiàn).190 1 1.3 設(shè)計例題設(shè)計例題已知條件已知條件 題目：江蘇省昆山市某醫(yī)院住院大樓 根據(jù)建筑方案圖，本工程結(jié)構(gòu)為五層鋼筋混凝土框架，建筑面積約 4100m2，建筑一層平面圖、 南立面圖、西立面圖及剖面圖分別見圖 1-4、1-5、1-6、1-7，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層平面及剖面簡圖如圖 1- 8、1-9 所示，其它條件如下： 1.氣象資料 （1）基本風(fēng)壓值：w0 = 0.35 kn/m2 （2）基本雪壓值：s

9、0 = 0.40 kn/m2 2.水文地質(zhì)資料 場地條件： 擬建場地地表平整，現(xiàn)場地標(biāo)高變化范圍在 6.72-7.25 m，土層分布見圖 1-10。 場地土層等效剪切波速為 195 m/s，3mdov50m。 場地為穩(wěn)定場地,類別類。 編 號 土體 名稱 平均厚度 （米） eskn/m3 fk kpa 1-1 素填土 0.51690 1-2 粘土 1.16.016.8130 2 粘土 3.2 17.8200 3 粘土 3.3 18.6220 地 質(zhì) 報 告 4 未風(fēng)化的巖石，未鉆透 場地土層物理力學(xué)指標(biāo)見表： 3.抗震設(shè)防烈度：七度。 （假定場地覆蓋層厚度大于 9 m，小于 80 m。 ） 4

10、.荷載資料 （1）醫(yī)院樓樓面活載，查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(gb 500092001)，確定樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值為 2 kn/m2； （2）不上人屋面：活載標(biāo)準(zhǔn)值為 0.5 kn/m2； （3）屋面構(gòu)造： 35 厚 490490 的 c20 預(yù)制鋼筋混凝土架空板、防水層、20 厚 1:3 水泥砂漿找平層，現(xiàn)澆鋼筋 混凝土屋面板、12 厚紙筋石灰粉平頂； （4）樓面構(gòu)造： 水泥樓面：10 厚 1:2 水泥砂漿面層壓實抹光、15 厚 1:3 水泥砂漿找平層、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓面 板、12 厚紙筋石灰粉平頂； （5）圍護墻： 圍護墻采用 240 厚非承頁巖磚（容重 3.6 kn/m2） ，m5 混合砂漿砌筑，雙面

11、粉刷 (容重 3.6 kn/m2) ，每開間采用 33002100（bh）通長塑鋼窗。 本工程采用全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，由于開間較小，雙向板的跨度超過經(jīng)濟跨度不多，同時考慮使用 要求，在樓面不設(shè)次梁。 2 圖 1-4 一層建筑平面圖（1：100） 圖 1-5 南立面圖（1：100） 3 圖 1-6 東立面圖 圖 1-7 剖面圖 4 圖 1-8 標(biāo)準(zhǔn)層柱網(wǎng)平面布置圖 5 圖 1-9 剖面圖 圖 1-10 土層分布 6 第二章第二章 確定計算簡圖確定計算簡圖 2.2 設(shè)計例題設(shè)計例題 2.2.1 確定計算簡圖確定計算簡圖 本工程橫向框架計算單元取圖 1-8 中斜線部分所示范圍，框架的計算簡圖假定底層柱下

12、端固定 于基礎(chǔ)，按工程地質(zhì)資料提供的數(shù)據(jù)，查抗震規(guī)范可判斷該場地為類場地土，地質(zhì)條件較好， 初步確定本工程基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)，挖去所有雜填土，基礎(chǔ)置于第三層粘土層上，基底標(biāo)高為 設(shè)計相對標(biāo)高2.20 m（圖 8-5） 。柱子的高度底層為：h1 = 3.9+1.90.5 = 5.3 m（初步假設(shè)基礎(chǔ)高度 0.5m） ，二四層柱高為 h2h4 = 3.6 m。柱節(jié)點剛接，橫梁的計算跨度取柱中心至中心間距離，三 跨分別為：l = 7200、3600、7200。計算簡圖見圖 2-8。 2.2.2 梁、柱截面尺寸梁、柱截面尺寸 (1)框架柱：各柱尺寸均為 500500； (2)梁：橫向框架梁 ab 跨

13、、cd 跨：300700，bc 跨：300350?？v向連系梁：300650。 圖 2-8 計算簡圖 2.2.3 材料強度等級材料強度等級 混凝土：均采用 c30 級 鋼筋直徑12 mm 的采用 hpb400 鋼筋，其余采用 hpb235 鋼筋。 2.2.4 荷載計算荷載計算 本例題以軸線橫向框架為計算分析對象。 1.屋面橫梁豎向線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 7 a）恒載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖 b）活載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖 圖 2-9 計算簡圖 （1）恒載（圖 2-9a） 屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值： 35 厚架空隔熱板0.03525 = 0.875 kn/m2 防水層0.4 kn/m2 20 厚 1:3 水泥砂漿找平層 0.0

14、220 = 0.4 kn/m2 120(100)厚鋼混凝土現(xiàn)澆板 0.1225 = 3 kn/m2 （ab，cd 跨板厚取 120； bc 跨取 100）(0.1025 = 2.5 kn/m2) 12 厚紙筋石灰粉平頂0.01216 = 0.192 kn/m2 屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值： 4.87 kn/m2 （4.37kn/m2） 梁自重 邊跨 ab、cd 跨：0.300.725 =5.25 kn/m 梁側(cè)粉刷： 2（0.7-0.12）0.0217 = 0.39 kn/m 5.64 kn/m 中跨 bc 跨：0.30.3525 = 2.625 kn/m 梁側(cè)粉刷： 2（0.35-0.1）0.0217

15、= 0.17 kn/m 2.795 kn/m 作用在頂層框架梁上的線恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 梁自重： g4ab1 = g4cd1 = 5.64kn/m，g4bc1 = 2.795 kn/m 板傳來的荷載： g4ab2 = g4cd2 = 4.873.6= 17.53 kn/m g4bc2 = 4.372.4 = 10.49 kn/m （2）活載（圖 2-9b） 作用在頂層框架梁上的線活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： q4ab = q4cd = 0.53.6 = 3.45kn/m q4bc = 0.52.4 = 1.2kn/m 2.樓面橫梁豎向線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （1）恒載（圖 2-9a） 8 25 厚水泥砂漿面層0.02

16、520 = 0.50 kn/m2 120(100)厚鋼混凝土現(xiàn)澆板0.1225 = 3 kn/m2 (0.1025 = 2.5 kn/m2 ) 12 厚板底粉刷0.01216 = 0.192 kn/m2 樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值： 3.692 kn/m2 （3.192 kn/m2) 邊跨（ab，cd 跨）框架梁自重： 5.64 kn/m 中跨（bc 跨）梁自重： 2.80 kn/m 作用在樓面層框架梁上的線恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 梁自重： gab1 = gcd1 = 5.64 kn/m gbc1 = 2.80 kn/m 板傳來荷載： gab2 = gcd2 = 3.6923.6= 14.40 kn/m gbc

17、2 = 3.1922.4= 7.66kn/m （2）活載（圖 2-9b） 樓面活載： qab = qcd = 23.6= 7.2 kn/m qbc = 22.4 = 4.8kn/m 3.屋面框架節(jié)點集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：（圖 2-10） （1）恒載 邊跨連系梁自重： 0.300.653.625 = 17.55 kn 粉刷： 2(0.65-0.12)0.023.617 = 1.30 kn 0.9m 高女兒墻： 0.93.63.6 = 11.66kn 粉刷： 0.920.023.617 = 2.20kn 連系梁傳來屋面自重： 0.53.60.53.64.87 =15.78kn 次梁傳來集中力： 0.50

18、.30.457.225=12.15 kn 粉刷 0.52（0.45-0.12）0.027.217=0.808 kn 頂層邊節(jié)點集中荷載： g4a = g4d = 61.45 kn 圖 2-10 恒載頂層集中力 中柱連系梁自重 ： 0.300.653.625 = 17.55kn 粉刷： (0.65-0.12)+(0.65-0.10)0.023.617 = 1.32 kn 連系梁傳來屋面自重 ： 1/23.61/23.64.87 = 18.52 kn 0.5(3.9+3.9-2.4)2.4/2 4.37 = 12.59 kn 9 次梁傳來集中力： 12.15+0.50.30.452.425=16.

19、2 kn 粉刷 ： 0.808+0.52（0.45-0.10）0.022.417=1.096 kn 頂層中節(jié)點集中荷載： g5b = g5c = 67.28 kn （2）活載： q4a = q4d = 1/23.91/23.90.5 = 1.90 kn q4b = q4c =1.90+1/2(3.9+3.9-3.6)3.6/20.5=3.79 kn 4.樓面框架節(jié)點集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：（圖 2-11） （1）恒載： 邊柱連系梁自重 17.55 kn 粉刷： 1.30kn 連系梁傳來樓面自重： 1/23.61/23.63.692 = 11.96 kn 次梁傳來集中力： 12.15 kn 粉刷： 0.

20、808 kn 43.77kn 中間層邊節(jié)點集中荷載： ga = gd = 43.77kn 框架柱自重： ga = gd = 0.50.53.625 = 22.5 kn 中柱連系梁自重： 17.55 kn 粉刷： 1.32kn 連系梁傳來樓面自重： 1/23.61/23.63.692 = 11.96 kn 1/2(3.6+3.6-2.4)2.4/23.192 = 9.193 kn 次梁傳來集中力： 16.2kn 粉刷： 1.096 kn 57.32 kn 中間層中節(jié)點集中荷載： gb = gc = 57.32 kn 柱傳來集中荷載： gb= gc= 22.5kn (2)活載： qa = qd =

21、 1/23.61/23.62.0 = 6.48 kn qb = qc = 1/23.61/23.62.0+1/2(3.6+3.6-2.4)2.4/22.0= 12.24 kn 10 圖 2-11 恒載中間層結(jié)點集中力 5.風(fēng)荷載 已知基本風(fēng)壓 w0 =0.35kn/m2，本工程為市郊中學(xué)，地面粗糙度屬 c 類，按荷載規(guī)范 ozszk ww。 風(fēng)載體型系數(shù) s ：迎風(fēng)面為 0.8；背風(fēng)面為0.5，因結(jié)構(gòu)高度 h = 19.65 m30 m（從室外地面 算起） ，取風(fēng)振系數(shù)0 . 1z，計算過程如表 2-7 所示，風(fēng)荷載圖見圖 2-12： 圖 2-12 橫向框架上的風(fēng)荷載 風(fēng)荷載計算風(fēng)荷載計算 表

22、表 2-7 層次 zsz(m)zw0(kn/m2)a(m2)pi(kn) 51.01.318.750.750.358.13.17 41.01.315.150.650.3512.963.83 31.01.311.550.650.3512.963.83 21.01.37.950.650.3512.963.83 11.01.34.350.570.3514.313.71 6.地震作用 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 4 50%雪載： 0.50. 550.416.2 = 204.12kn 層面恒載： 4.8750.46.92+4.3750.42.4 =

23、 3915.78 kn 橫梁： （5.646.92+2.3862.4）8= 688.9 kn 次梁 0.30.456.92258+37.8=363.833 kn 縱梁： （17.55+1.30）72+（17.55+1.32）72 = 528.08kn 女兒墻： 0.93.6（50.4+16.2）2 = 431.57 kn 柱重： 0.50.5251.832 = 360kn 橫墻： 3.66.91.824+（2.41.8-1.51.05）2 = 1139.51 kn 縱墻：（3.61.8-1.51.05）2823.6+3.61.83.626 = 1595.38kn 11 （忽略內(nèi)縱墻的門窗按墻重

24、量算） 鋼窗： （22.10.60.4+261.81.50.4）0.4= 11.64 kn ge5=9238.81kn （b）集中于三、四、五層處的質(zhì)點重力荷載代表值 g 3g 2 50%樓面活載： 0.52.050.416.2=816.48 kn 樓面恒載： 3.69250.46.92+3.19250.42.4= 2961.1 kn 橫梁： 688.91kn 次梁： 363.83 kn 縱梁：528.08kn 柱重：3602 = 720 kn 橫墻：1139.512 = 2279.02 kn 縱墻：1595.382 = 3190.76 kn 鋼窗：21.422 = 23.28 kn g 3

25、= g 2 = 11571.46 kn （c）集中于二層處的質(zhì)點重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值 g 1 50%樓面活載：816.48 kn 樓面恒載：2961.1kn 橫梁：688.91 kn 次梁： 363.83kn 縱梁：528.08 kn 柱重：0.50.525（1.95+1.8）32= 750 kn 橫墻：1139.51+1139.512.6/1.8 = 2785.47 kn 縱墻：1595.38+1595.382.6/1.8= 3900.0 kn 鋼窗：23.28 kn g1 = 12817.15 kn 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

26、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。 橫梁、柱線剛度橫梁、柱線剛度 表表 2-8 截面尺寸 桿件 b (mm) h (mm) ec (kn/mm2) i0 (mm4) i (mm4) l (mm) l ie i c (knmm) 相對 剛度 邊框架梁30065025.5 6.8710910.3110969003.81071 邊框架梁30035025.5 0.6751091.011092400 1.1107 0

27、.3 中框架梁30065025.5 6.8710913.741096900 5.1107 1.34 中框架梁30035025.5 0.6751091.3510924001.431070.38 底層框架柱 150050025.5 5.211095.2110939003.41070.89 中層框架柱 250050025.5 5.211095.2110936003.61070.95 每層框架柱總的抗側(cè)移剛度見表 2-9： 12 框架柱橫向側(cè)移剛度框架柱橫向側(cè)移剛度 d 值值 表表 2-9 項目 層柱類型及截面 /2 ( cz kii一般層） 底層）(/ zc iik )(2/(5 . 0 )(2/(

28、 底層）（ 一般層 kk kk c c 2 (12/) (/) cz dih kn mm 根 數(shù) 邊框架邊柱(500500) 1.050.345.66 4 邊框架中柱(500500) 1.37 0.417.76 4 中框架邊柱(500500) 1.41 0.41 7.76 12 二 至 四 層 中框架中柱(500500) 1.81 0.488.42 12 邊框架邊柱(500500) 1.120.524.29 4 邊框架中柱(500500) 1.460.574.7 4 中框架邊柱(500500) 1.51 0.574.7 12 底 層 中框架中柱(500500) 1.930.625.11 12

29、ic:梁的線剛度，iz：柱的線剛度。 底層： d = 4（4.29+4.7）+12(4.7+5.11)= 153.68 kn/mm 二四層：d = 4（5.66+7.76）+12(7.76+8.42)= 247.44kn/mm （2）框架自振周期的計算 框架頂點假想水平位移框架頂點假想水平位移 計算表計算表 表表 2-10 層gi(kn)gi(kn)d(kn/mm) =gi/d （層間相對位移） 總位移 (mm) 59238.819238.81 247.4415.03 264.98 411571.4620810.27 247.4433.16249.95 311571.4632381.73 24

30、7.4451.26 216.79 211571.4643953.19 247.4469.35165.54 112817.1556770.34 153.68 96.1996.19 0 ：（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：st53 . 0 265. 06 . 07 . 17 . 1 01 （3）地震作用計算 根據(jù)本工程設(shè)防烈度 7、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，max = 0.08 055. 008 . 0 ) 53 . 0 35 . 0 ( 9 . 0 max 9 . 0 1 1 t tg 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載

31、：kngg leq 79.4825434.5677085 . 0 85. 0 t11.4tg = 1.40.35 = 0.49 sec，故需考慮框架頂部附加集中力作用 112 . 0 07 . 0 53. 008 . 0 07 . 0 08 . 0 1 t n 框架橫向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為： 結(jié)構(gòu)底部：kngf eqek 01.265479.48254055. 0 1 各樓層的地震作用和地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值由表 2-11 計算列出。 樓層地震作用和地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值計算表樓層地震作用和地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值計算表 表表 2-11 13 層hi(m)gi(kn)gihi ek1- ) inn ii in ii f

32、ff g h ff g h （頂層） （其它層） 樓層剪力 vi(kn) 519.7 9238.81 193079.641063.681063.68 416.1 11571.46 186997.23717.46 1781.14 312.5 11571.46 141201.99541.752322.89 28.9 11571.46 95256.75 365.472679.36 15.3 12817.15 50713.65194.47 2873.93 24.667249 iih g knff eknn 89.32294.2882112 . 0 圖 2-13 橫向框架上的地震作用 第三章第三章 框架

33、內(nèi)力計算框架內(nèi)力計算 3.2 例題計算例題計算 3.2.1 恒載作用下的框架內(nèi)力恒載作用下的框架內(nèi)力 1.彎矩分配系數(shù) (1)計算彎矩分配系數(shù) 14 根據(jù)上面的原則，可計算出本例橫向框架各桿件的桿端彎矩分配系數(shù)，由于該框架為對稱結(jié)構(gòu)， 取框架的一半進(jìn)行簡化計算，如圖 3-6。 節(jié)點 a1：56. 389 . 0 44 0101 aaaa is 36 . 5 34 . 1 44 1101 baaa is 8 . 395. 044 2121 aaaa is 72.12)95 . 0 8 . 389. 0(4 a s 30. 0 )884 . 0 333 . 1 809 . 0 (4 536. 3

34、42 . 0 )884 . 0 333 . 1 809 . 0 (4 332 . 5 280 . 0 )884. 0333. 1809 . 0 (4 236 . 3 21 21 11 11 01 01 a aa aa a ba ba a aa aa s s s s s s 節(jié)點 b1： 68 . 2 34. 12 11 db s 6 . 1334. 12)95. 034. 189 . 0 (4 a s 411 . 0 34 . 1 2)89 . 0 34. 189 . 0 (4 34. 12 192. 0 34 . 1 2)89 . 0 34. 189 . 0 (4 89 . 0 4 205

35、. 0 34. 12)89 . 0 34. 189 . 0 (4 34 . 1 4 192. 0 34. 12)89 . 0 34 . 1 89. 0(4 89 . 0 4 11 21 11 01 db bb ab bb 節(jié)點 a2： 666 . 0 )34. 195 . 0 95 . 0 (4 34 . 1 4 167 . 0 )34. 195. 095 . 0 (4 95 . 0 4 22 3212 ba aaaa 15 節(jié)點 b2： 25 . 0 34 . 1 2)34 . 1 95 . 0 95 . 0 (4 34. 12 5 . 0 34 . 1 2)34 . 1 95 . 0 95

36、. 0(4 34 . 1 4 125 . 0 34. 12)4 . 195 . 0 95 . 0 (4 95. 04 22 22 3212 db ab bbbb 節(jié)點 a5： 節(jié)點 b5： 286 . 0 34 . 1 2)34. 195 . 0 (4 34 . 1 2 143 . 0 34 . 1 2)34 . 1 95. 0(4 34. 14 571. 0 34 . 1 2)34 . 1 95 . 0 (4 34. 14 8 . 0 )34 . 1 95. 0(4 34 . 1 4 2 . 0 )34 . 1 95 . 0 (4 95 . 0 4 55 55 45 55 45 db ab

37、bb ba aa a3、b3 與相應(yīng)的 a2、b2 相同。 1.桿件固端彎矩 計算桿件固端彎矩時應(yīng)帶符號，桿端彎矩一律以順時針方向為正，如圖 3-6。 圖 3-6 桿端及節(jié)點彎矩正方向 1）橫梁固端彎矩： （1）頂層橫梁 自重作用： 16 mknmm mknqlm mknqlmm dbbd db abba 571 . 0 )145 . 1 ( 2 1 2 1 145 . 1 2 . 1795 . 2 3 1 3 1 39.229 . 664 . 5 12 1 12 1 5555 22 55 22 5555 板傳來的恒載作用： mknqlm mknqlm mkn l a l a qlmm bd

38、db dbba 89 . 1 4 . 249.10 32 1 32 1 147 . 3 4 . 249.10 96 5 96 5 77.58) 9 . 6 8 . 1 9 . 6 8 . 12 1 (9 . 6802.16 12 1 ) 2 1 ( 12 1 22 55 22 55 3 3 2 2 2 3 3 2 2 2 5555 （2）二五層橫梁 自重作用： mknm mknm mknmm bd db abba 57. 0 145. 1 39.22 11 11 1111 板傳來的恒載作用： 3 2223 1 11 1 1 (1 2/) 12 a bb a mmqlalal 55.44) 9

39、. 6 8 . 1 9 . 6 8 . 1 21 (9 . 674.12 12 1 3 3 2 2 2 mknqlm mknqlm bd db 38. 14 . 266 . 7 32 1 32 1 3 . 24 . 266. 7 96 5 95 5 22 11 22 11 2）縱梁引起柱端附加彎矩：（本例中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 樓層外縱梁 頂層中縱梁 mknmm mknmm mknmm mknmm cb cb da da 23 . 5 1 . 026.52 25 . 6 1 . 046.62 37 . 4 1 . 071.43 45 . 6 1 . 052.64

40、 11 55 11 55 樓層中縱梁 17 2.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，如圖 3-7。 節(jié)點 a5的不平衡彎矩： mknmm aba 71.74452. 677.5839.22 555縱梁 本例計算的橫向框架的節(jié)點不平衡彎矩如圖 3-7。 （a）恒載 （b）恒載產(chǎn)生的節(jié)點不平衡彎矩 圖 3-7 橫向框架承擔(dān)的恒載及節(jié)點不平衡彎矩 3.內(nèi)力計算 根據(jù)對稱原則，只計算 ab、bc 跨。在進(jìn)行彎矩分配時，應(yīng)將

41、節(jié)點不平衡彎矩反號后再進(jìn)行桿 件彎矩分配。 節(jié)點彎矩使相交于該節(jié)點桿件的近端產(chǎn)生彎矩，同時也使各桿件的遠(yuǎn)端產(chǎn)生彎矩，近端產(chǎn)生的 彎矩通過節(jié)點彎矩分配確定，遠(yuǎn)端產(chǎn)生的彎矩由傳遞系數(shù) c（近端彎矩與遠(yuǎn)端彎矩的比值）確定。 傳遞系數(shù)與桿件遠(yuǎn)端的約束形式有關(guān)，如圖 3-2。 恒載彎矩分配過程如圖 3-8，恒載作用下彎矩見圖 3-9，梁剪力、柱軸力見圖 3-10。 根據(jù)所求出的梁端彎矩，再通過平衡條件，即可求出恒載作用下梁剪力、柱軸力，結(jié)果見表 3- 3、表 3-4、表 3-5、表 3-6。 ab 跨梁端剪力跨梁端剪力 （kn） 表表 3-3 層 q(kn/m) (板傳來作用) g(kn/m) (自重作

42、用) a(m)l(m)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) 516.85.641.86.919.4642.84-31.2359.924.1658.15-66.46 412.745.641.86.919.4632.49-40.89 54.241.9350.03 -53.89 312.745.641.86.919.4632.49-38.5653.672.1949.77 -54.15 18 212.745.641.86.919.4632.49-38.4355.02 2

43、.449.56-54.36 112.745.641.86.919.4632.49-31.974.05 6.2545.71 -58.21 注：a 見表 3-1 圖。 bc 跨梁端剪力（跨梁端剪力（kn） 表表 3-4 層 q(kn/m) (板傳來荷載作用) g(kn/m) (自重作用) l(m)gl/2l*q/4vb=gl/2+l*q/4vc=-(gl/2+l*q/4) 510.492.392.42.876.299.16-9.16 47.662.392.42.874.607.46-7.46 37.662.392.42.874.607.46-7.46 27.662.392.42.874.607.4

44、6-7.46 17.662.392.42.874.607.46-7.46 19 圖 3-8 恒載彎矩分配過程 20 圖 3-9 恒載作用下彎矩圖（kn.m） ab 跨跨中彎矩（跨跨中彎矩（kn.m） 表表 3-5 層 q(kn/m) (板傳來作用) g(kn/m) (自重作用) a(m)l(m)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/2 516.85.641.86.919.4742.84-31.234.1658.15-90.82 412.745.641.86.919

45、.4732.49-40.89 1.9350.03 -64.01 312.745.641.86.919.4732.49-38.56 2.1949.77 -65.45 212.745.641.86.919.4732.49-38.43 2.449.56 -64.85 112.745.641.86.919.4732.49-30.9 6.2545.71 -59.10 21 圖 3-10 恒載作用下梁剪力、柱軸力（kn） 柱軸力（柱軸力（kn） 表表 3-6 邊柱 a 軸、d 軸中柱 b 軸、c 軸 層 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 柱頂122.67138.08

46、 5 柱底 58.1564.5222.5 145.17 66.46+9.16=75.6262.4622.5 160.58 柱頂238.91274.19 4 柱底 50.0343.7122.5 261.41 53.89 +7.46=61.3552.2622.5 296.69 柱頂354.89410.56 3 柱底 49.7743.7122.5 377.39 54.15+7.46=61.61 52.2622.5 433.06 柱頂470.66547.14 2 柱底 49.5643.7122.5 493.16 54.36+7.46=61.8252.2622.5 569.64 柱頂582.58687.

47、57 1 柱底 45.7143.7122.5 605.08 58.21+7.46=65.6752.2622.5 710.43 3.2.2 活載作用下的框架內(nèi)力活載作用下的框架內(nèi)力 注意：各不利荷載布置時計算簡圖不一定是對稱形式，為方便，近似采用對稱結(jié)構(gòu)對稱荷載形 22 式簡化計算。 1.梁固端彎矩： （1）頂層： 3 2223 4444 1 (1 2/) 12 a bb a mmqlalal = mkn 07.12) 9 . 6 8 . 1 9 . 6 8 . 1 21 (9 . 645 . 3 12 1 3 3 2 2 2 mknqlm mknqlm bd db 22 . 0 4 . 22

48、. 1 32 1 32 1 36 . 0 4 . 22 . 1 96 5 96 5 22 55 22 55 （2）二五層橫梁： mknqlm mknqlm mkn l a l a qlmm bd db abba 86 . 0 4 . 28 . 4 32 1 32 1 44 . 1 4 . 28 . 4 96 5 96 5 14.24) 9 . 6 8 . 1 9 . 6 8 . 12 1 (9 . 69 . 6 12 1 ) 2 1 ( 12 1 22 11 22 11 3 3 2 2 2 3 3 2 2 2 1111 2.縱梁偏心引起柱端附加彎矩：（本例中邊框架縱梁偏向外側(cè)，中框架縱梁偏向內(nèi)

49、側(cè)） 頂層外縱梁 樓層外縱梁 頂層中縱梁 mknmm mknmm mknmm mknmm cb cb da da 224. 11 . 024.12 31 . 0 1 . 006 . 3 65. 01 . 048 . 6 16. 01 . 062 . 1 11 55 11 55 樓層中縱梁 3.本工程考慮如下四種最不利組合： 活載滿跨布置，圖 3-14。 4.各節(jié)點不平衡彎矩： 節(jié)點 a5： 12.07+0.16=11.91kn.m 節(jié)點 b5： 12.070.3060.36=11.404kn.m 節(jié)點 a1： 24.14+0.65=23.49kn.m 節(jié)點 b1： 24.141.441.224

50、=21.48kn.m 23 圖 3-14 活載不利布置 d 5.內(nèi)力計算： 采用“迭代法”計算，迭代計算次序同恒載，如圖 3-15、圖 3-18、圖 3-21、圖 3-24。 活 活載（d）作用下梁彎矩、剪力、軸力如圖 3-25、圖 3-26。 根據(jù)所求出的梁端彎矩，再通過平衡條件，即可求出的恒載作用下梁剪力、柱軸力，結(jié)果見表 3-7表 3-22。 滿跨活載作用下梁剪力滿跨活載作用下梁剪力 ab 跨梁端剪力跨梁端剪力 表表 3-19 層q(kn/m)a(m)u=(6-a)*q/2mab(kn.m)mba(kn.m)mik/lv1/a=u-mik/lvb=-(u+mik/l) 53.451.89

51、.32-5.118.950.568.76-9.89 46.91.818.63-13.1519.060.86 17.77-19.49 36.91.818.63-13.5219.38 0.8517.78 -19.48 26.91.818.63-13.40 19.84 0.9317.70-19.56 16.91.818.63-10.53 26.94 2.38 16.25-21.01 滿跨活載作用下滿跨活載作用下 bc 跨梁端剪力跨梁端剪力 表表 3-20 層q(kn/m)l(m)ql/4(kn)vb= ql/4 (kn)vc= ql/4 (kn) 51.22.40.720.72-0.72 44.82

52、.42.88 2.88 -2.88 34.82.42.88 2.88 -2.88 24.82.42.88 2.88 -2.88 14.82.42.88 2.88 -2.88 24 滿跨活載作用下滿跨活載作用下 ab 跨跨中彎矩（跨跨中彎矩（kn.m） 表表 3-21 層 q(kn/m) (板傳來荷載 作用) a(m)l(m)u=(l-a)*q/2 mab (kn.m) mik/lv1/a=u-mik/l m=u*1.05-mab- v1/a*l/2 53.451.86.98.80-5.110.538.26-14.15 46.91.86.917.6-13.150.86 16.74-26.12 3

53、6.91.86.917.6-13.52 0.8516.75-25.79 26.91.86.917.6-13.400.93 16.67-25.63 16.91.86.917.6-10.532.3815.22-23.50 滿跨活載作用下柱軸力滿跨活載作用下柱軸力 (kn) 表表 3-22 邊柱（a 軸）中柱（b 軸） 層 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 58.261.629.8810.613.0613.67 416.746.4833.122.3712.2448.28 316.756.4856.3322.3612.2482.88 216.676

54、.4879.4822.4412.24117.56 115.226.48101.1823.8912.24153.69 25 圖 3-24 滿跨活載迭代過程 26 圖 3-25 滿跨活載彎矩（kn.m） 圖 3-26 滿跨活載剪力、軸力（kn） 27 3.2.3 風(fēng)荷載作用下的位移、內(nèi)力計算風(fēng)荷載作用下的位移、內(nèi)力計算 1.框架側(cè)移 風(fēng)載作用下框架側(cè)移風(fēng)載作用下框架側(cè)移 表表 3-23 層次層高 hi(m)pik(kn)vik(kn)d(kn/mm) d vik i (mm) 總側(cè)移 i(mm) 53.63.173.1714.680.030.57 43.63.857.0214.680.070.54

55、 33.63.8310.8514.680.110.47 23.63.8314.6814.680.150.36 14.353.7118.3918.390.210.21 2.層間側(cè)移 mm32 . 0 85 . 0 27. 0 max 其中 0.85 為位移放大系數(shù)。 相對側(cè)移 400 1 12656 1 4050 32 . 0 max h 3.頂點側(cè)移 側(cè)移mm94 . 0 85 . 0 8 . 0 相對側(cè)移 500 1 17250 94 . 0 h 滿足要求。 4.水平風(fēng)載作用下框架層間剪力 3-27 風(fēng)載作用下層間剪力 28 各層柱反彎點位置各層柱反彎點位置 表表 3-24 層 次柱別k2y

56、23y3y0y 邊柱 1.81 0100.390.39 5 中柱 1.41 0100.370.37 邊柱 1.8110100.440.44 4 中柱 1.4110100.420.42 邊柱 1.8110100.490.49 3 中柱 1.4110100.470.47 邊柱 1.81101.2100.540.54 2 中柱 1.41101.2100.520.52 邊柱 1.930.830 00.700.70 1 中柱 1.510.830 00.680.68 注：風(fēng)荷載作用下的反彎點高度按均布水平力考慮，查附表 1-1。 圖 3-28 風(fēng)載作用框架彎矩（kn.m） 29 風(fēng)荷載作用下框架柱剪力及柱

57、端彎矩風(fēng)荷載作用下框架柱剪力及柱端彎矩 表表 3-25 層次h(m)vik(kn)d柱別diviym下m上 邊柱3.38-0.730.39-0.97-1.66 53.6 3.1714.68 中柱3.96-0.860.39-1.21-1.89 邊柱3.38-1.62 0.42-2.45 -3.38 43.67.0214.68 中柱 3.96-1.890.44-2.99 -3.81 邊柱3.38-2.500.47-4.32 -4.77 33.610.8514.68 中柱 3.96-2.930.49-5.17-5.38 邊柱3.38-3.380.52-6.33 -5.84 23.614.6814.6

58、8 中柱 3.96-3.960.54-7.70-6.56 邊柱3.38-4.410.68-10.80 -5.80 14.2518.3919.62 中柱 3.96-4.790.70 -12.07-5.17 30 圖 3-29 風(fēng)載作用框架梁剪力、柱軸力（kn） 風(fēng)載風(fēng)載作用作用下梁端、跨中彎矩和剪力下梁端、跨中彎矩和剪力 表表 3-26 中跨梁端彎矩 m(kn.m)風(fēng)載下梁端剪力層 次 柱別 m下 (kn. m) m上 (kn.m) 節(jié)點左右梁 線剛度比 邊跨梁 端彎矩 m(kn. m) 左梁右梁vavb左vb右 邊跨梁跨中 彎矩(kn.m) 邊柱-0.97 -1.66 0.001.66-0.4

59、-0.295 中柱-1.21 -1.89 1.341.080.81-0.4-0.67 邊柱-2.45 -3.38 0.004.36-0.95-1.094 中柱-2.99 -3.81 1.342.181.63-0.95-1.46 邊柱-4.32 -4.77 0.007.22-1.49-2.07 3 中柱-5.17 -5.38 1.343.082.30-1.49-1.92 邊柱-6.33 -5.84 0.0010.07-2.0-3.162 中柱-7.70 -6.56 1.343.762.80-2.0-2.34 邊柱- 10.80 -5.80 0.0011.41-2.08-4.221 中柱- 12.

60、07 -5.17 1.342.962.21-2.08-1.84 風(fēng)載風(fēng)載作用作用下柱軸力下柱軸力 表表 3-27 風(fēng)載作用下梁端剪力柱軸力層 次 柱別m下(kn.m)m上(kn.m) vavb左vb右nanb 邊柱-0.97-1.66 -0.4 -0.4 5 中柱-1.21-1.89 -0.4-0.67 0.17 邊柱-2.45-3.38 -0.95 -1.35 4 中柱-2.99 -3.81 -0.95-1.36 -0.58 邊柱-4.32-4.77 -1.49 -2.84 3 中柱-5.17-5.38 -1.49-1.92 -1.11 邊柱-6.33 -5.84 -2.0 -484 2 中