求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、青 島 工 學(xué) 院畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 郭世壯 學(xué)號(hào) 201007105208 指導(dǎo)教師 夏玉峰 學(xué) 院 建筑工程學(xué)院 專 業(yè) 土木工程 年級(jí) 2010級(jí) 答辯日期 2014 年 6 月 8 日 青 島 工 學(xué) 院求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 完成日期： 指導(dǎo)教師簽字： 評(píng)閱教師簽字： 答辯小組組長(zhǎng)簽字： 答辯小組成員簽字： 摘 要本設(shè)計(jì)為醫(yī)院門診樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中建筑設(shè)計(jì)部分為已知條件，建筑層數(shù)為5層，總高度20.25，建筑面積大約6000，抗震等級(jí)為三級(jí)，建筑整體為鋼筋混土框架結(jié)構(gòu)。結(jié)合建筑部分，考慮風(fēng)荷載、雪荷載及地震作用對(duì)建筑的影響。本設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆

2、式框架結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行荷載計(jì)算和構(gòu)件截面估算后，選取一榀框架進(jìn)行計(jì)算，豎向荷載作用下用彎矩分配法計(jì)算出內(nèi)力，橫向荷載作用下用d值法計(jì)算出內(nèi)力，并對(duì)最不利活荷載和最不利內(nèi)力進(jìn)行組合分析，從而進(jìn)行配筋計(jì)算。樓蓋采用肋梁樓蓋，在進(jìn)行樓蓋配筋計(jì)算時(shí)按雙向板彈性理論的內(nèi)力計(jì)算?；A(chǔ)類型選用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)中始終貫徹安全、適用、耐久的原則。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；框架結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；內(nèi)力計(jì)算abstractthis design is about the structural design of the hospital outpatient building. there are several known

3、conditions about the building design, as follows. the five-storey building is twenty point two five meters tall, which occupies about six thousand square meters and has a third class of seismic measure. additionally, the whole architecture is a reinforced concrete frame structure.as for the part of

4、building, taking the influence of the wind load, the snow load and the earthquake, this design chooses the cast-in-place reinforced concrete frame structure. according to the calculation of the load and the estimation of the components section, one can select a structure and calculate its internal f

5、orce by means of the distribution method and the d value method and make a combinatory analysis of the ultimately limited load and the most dangerous internal force. in this way, the reinforcement computation is being figured up. moreover, the floor has a ribbed beam. and one may use the theory of e

6、lasticity about two-way slab during the calculation of slab reinforcement. the author chooses the independent under-post foundation as the base type. on the whole, the design follows the principle of safety, application and durability.key words: structural design; frame structure; anti-seismic desig

7、n; internal force calculation目 錄1 工程概況12 結(jié)構(gòu)方案布置2 2.1 豎向承重體系的選擇2 2.2 水平承重體系選取2 2.3 基礎(chǔ)形式選取23 結(jié)構(gòu)布置3 3.1 結(jié)構(gòu)平面布置圖3 3.2 梁柱截面尺寸初選5 3.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖64 荷載計(jì)算8 4.1 恒載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算8 4.2 活載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算11 4.3 風(fēng)荷載計(jì)算12 4.4 風(fēng)荷載作用下的側(cè)移驗(yàn)算13 4.4.1 框架側(cè)移剛度計(jì)算13 4.4.2 風(fēng)荷載作用下的水平位移驗(yàn)算15 4.5 地震作用計(jì)算16 4.5.1 重力荷載代表值計(jì)算16 4.5.2 橫向自振周期的計(jì)算16 4.5.3 水平地震作用

8、各樓層剪力計(jì)算17 4.6 地震作用下的位移驗(yàn)算185 內(nèi)力計(jì)算20 5.1 恒荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算20 5.1.1 恒載m的計(jì)算20 5.1.2 恒載作用下的梁端剪力、跨中彎矩及柱的剪力、軸力計(jì)算23 5.2 活荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算27 5.2.1 活載m的計(jì)算27 5.2.2 活載作用下的梁端剪力、跨中彎矩及柱的剪力、軸力計(jì)算29 5.3 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算32 5.4 地震作用下的內(nèi)力計(jì)算376 內(nèi)力組合41 6.1 塑性調(diào)幅41 6.2 控制截面處內(nèi)力41 6.3 內(nèi)力組合類別437 框架截面設(shè)計(jì)49 7.1 框架梁的截面設(shè)計(jì)49 7.2 框架柱的截面設(shè)計(jì)548 樓板設(shè)計(jì)609 基

9、礎(chǔ)設(shè)計(jì)62 9.1 荷載計(jì)算62 9.2 基礎(chǔ)截面設(shè)計(jì)63 9.3 地基承載力驗(yàn)算64 9.4 基礎(chǔ)沖切驗(yàn)算65 9.5 基底配筋67參考文獻(xiàn)70致謝711 工程概況工程名稱：求恩醫(yī)院門診樓工程規(guī)模：建筑層數(shù)45層，建筑面積60008000平方米結(jié)構(gòu)類型：多層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)場(chǎng)地類別：類場(chǎng)地特征周期：0.35s地面粗糙程度：c類設(shè)防烈度：7度，第二組地震加速度：0.10g基本風(fēng)壓：0.4kn/m2工程地質(zhì)勘探資料：地表填土為0.6m，填土下為2.5m厚的亞粘土層，承載力設(shè)計(jì)值為245kn/m2；再下層為1.8m中砂層，承載力設(shè)計(jì)值為320kn/m2；再往下為礫石層，承載力設(shè)計(jì)值為400k

10、n/m2。不考慮地下水位的影響。凍土深度最大為0.5m。建筑環(huán)境見(jiàn)圖1-1。圖1-1 建筑場(chǎng)地2 結(jié)構(gòu)方案布置選擇合理的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件布置，使之具有較大的抗側(cè)剛度和良好的抗風(fēng)、抗震性能，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。同時(shí)還須綜合考慮建筑物高度、用途、經(jīng)濟(jì)及施工條件等因素。2.1 豎向承重體系的選擇多層及高層建筑的結(jié)構(gòu)體系大致有混合結(jié)構(gòu)體系、框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、筒體結(jié)構(gòu)體系、巨型結(jié)構(gòu)體系?？蚣苁怯闪骸⒅鶚?gòu)件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接形成的骨架結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是由梁、柱承受豎向和水平荷載，墻僅起維護(hù)作用，其整體性和抗震性均好于混合結(jié)構(gòu)，且平面布置靈活，可提供較大的使用空間，也可構(gòu)成豐富多變的立面

11、造型。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)按施工方式的不同，可分為全現(xiàn)澆式、裝配式以及裝配整體式框架結(jié)構(gòu)三種形式。本醫(yī)院門診樓設(shè)計(jì)充分考慮框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和施工方法，決定采用鋼筋混凝土全現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)。2.2 水平承重體系選取常見(jiàn)的橫向承重體系包括：現(xiàn)澆樓蓋、疊合樓蓋、預(yù)制板樓蓋、組合樓蓋等?，F(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)可分為肋梁樓蓋、密肋樓蓋、平板式樓蓋和無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆平板樓蓋等。肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可以最大限度地節(jié)省混凝土和鋼筋的用量，能充分發(fā)揮材料的作用，結(jié)構(gòu)整體性好，抗震性能好，且結(jié)構(gòu)平面布置靈活，易于滿足樓面不規(guī)則布置、開(kāi)洞等要求，容易適用各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)平面及各種復(fù)雜的樓面荷載。本設(shè)計(jì)選用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)

12、構(gòu)中的肋梁樓蓋為該門診樓的水平承重體系。2.3 基礎(chǔ)形式選取多層框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，一般有柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字形基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)，必要時(shí)也可采用箱形基礎(chǔ)或樁基等?；A(chǔ)類型的選擇，取決于現(xiàn)場(chǎng)的工程地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)荷載的大小、上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基上不均勻沉降及傾斜的敏感程度以及施工條件等因素，還應(yīng)進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。綜上考慮，本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)形式選取現(xiàn)澆柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。3 結(jié)構(gòu)布置3.1 結(jié)構(gòu)平面布置圖1、柱網(wǎng)布置本設(shè)計(jì)中，柱網(wǎng)布置比較合理，對(duì)稱排列。柱網(wǎng)布置圖見(jiàn)圖3-1。2、承重框架的布置柱網(wǎng)確定后，沿房屋的縱橫向兩個(gè)方向均應(yīng)布置梁系，因此，實(shí)際的框架結(jié)構(gòu)是一個(gè)空間受力體系。但是為了計(jì)算方

13、便起見(jiàn)，可以把實(shí)際空間框架結(jié)構(gòu)看成縱橫兩個(gè)方向的平面的平面框架，這種簡(jiǎn)化僅限于方形或矩形的規(guī)則平面。沿建筑物長(zhǎng)向的稱為縱向框架，沿建筑物短向的稱為橫向框架。它們分別承受各自方向上的水平力，而樓面豎向荷載則依樓蓋結(jié)構(gòu)布置方式不同而按不同的方式傳遞。按樓面豎向荷載傳遞路線的不同，承重框架的布置方案可以有橫向框架承重、縱向框架承重和縱橫向框架混合承重三種方案。橫向框架承重體系有利于提高建筑物的橫抗側(cè)剛度，縱向框架有利于房屋內(nèi)的采光與通風(fēng)，而混合框架整體性好，受力均勻，有利于抗震，由于本醫(yī)院門診樓考慮抗震，采用雙向框架承重方案和現(xiàn)澆樓面的屋樓蓋體系。圖3-1 柱網(wǎng)布置圖3.2 梁柱截面尺寸初選1、柱截

14、面尺寸框架柱的截面尺寸根據(jù)柱的軸壓比限值，按下列公式計(jì)算：柱截面尺寸初估時(shí)，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式粗略確定： (3-1)式中 折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可近似取15；按簡(jiǎn)支狀態(tài)計(jì)算的柱的負(fù)荷面積；驗(yàn)算截面以上樓層層數(shù)；考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)，邊柱取1.3，中柱取1.25；混凝土軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；框架柱軸壓比限值，查建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第6.3.6條；柱截面面積，取方形截面時(shí)邊長(zhǎng)為a。因?yàn)橹幕炷翉?qiáng)度等級(jí)為c30，故，本方案為三級(jí)抗震等級(jí)，查建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（gb500112010）第6.3.6條知軸壓比為0.75；中柱與邊柱的負(fù)荷面積分別為（7+2.4）/23.6=16.92和3

15、.53.6=12.6；所以得第一層柱截面面積為：中柱： 邊柱： 柱取方形截面，則中柱與邊柱邊長(zhǎng)分別為385mm和338mm，根椐上述計(jì)算結(jié)果并綜合考慮其它因素，本設(shè)計(jì)柱截面尺寸1-5層為bh=400mm400mm。2-5層柱高度為3.9m，底層柱高度為4.2+0.45+0.5=5.15m。其中4.2m為底層層高，0.45m為室內(nèi)外高差，0.5m為基礎(chǔ)頂面至室外地面的高度。2、梁截面尺寸框架主梁截面高度，可取，且不小于400，為主梁的計(jì)算跨度。不宜大于1/4凈跨。主梁截面寬度不宜小于及，為柱子寬度，且不應(yīng)小于250。邊跨梁（ab、cd跨）：,取,取中跨梁(bc跨)：取縱向框架梁：取，3.3 結(jié)構(gòu)

16、計(jì)算簡(jiǎn)圖6號(hào)軸線的一榀框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-2所示。各梁柱構(gòu)件線剛度經(jīng)計(jì)算后示于圖3-2中。其中在求梁截面慣性矩時(shí)考慮到現(xiàn)澆板的作用，?。椴豢紤]樓板翼緣作用的梁截面慣性矩）。圖3-2 框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖ab、cd跨梁：bc跨梁： 縱向梁： 上部各層柱： 底層柱： 4 荷載計(jì)算4.1 恒載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算1、屋面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值（1）屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算（不上人屋面）25mm厚1：2.5水泥砂漿抹平11m分格，密封膠嵌縫 0.02520=0.50kn/m2隔離層（干鋪玻纖布或低強(qiáng)度等級(jí)砂漿）防水層：1.2mm厚合成高分子防水卷材刷基層處理劑一道20mm厚1：3水泥砂漿找平保溫層：120mm厚硬質(zhì)

17、聚氨酯泡沫板防水層：1.5mm厚合成高分子防水涂料刷基層處理劑一道20mm厚1：3水泥砂漿找平0.05kn/m20.05kn/m20.05kn/m20.0220=0.40kn/m20.06kn/m20.05kn/m20.05kn/m20.0220=0.40kn/m240mm厚（最薄處）1：8（重量比）水泥珍珠巖找坡層2% 0.0413=0.52kn/m2100mm厚鋼筋混凝土屋面板素水泥漿一道7厚1：2.5水泥砂漿打底掃毛或劃出紋道7厚1：2水泥砂漿找平內(nèi)墻涂料0.1025=2.50kn/m20.00720=0.14kn/m20.00720=0.14kn/m2匯總4.91kn/m2（2）框架梁

18、及粉刷自重邊跨（ab、cd跨）框架梁自重邊跨梁側(cè)粉刷中跨（bc跨）框架梁自重中跨梁側(cè)粉刷0.300.6025=4.50kn/m2（0.6-0.1）0.0217=0.34kn/m0.250.5025=3.13kn/m2（0.5-0.1）0.0217=0.27kn/m（3）邊跨（ab、cd跨）線荷載標(biāo)準(zhǔn)值（自重，均布）（恒載傳來(lái)，梯形）4.84kn/m4.913.6=17.68kn/m（4）中跨（bc跨）線荷載標(biāo)準(zhǔn)值（自重，均布）（恒載傳來(lái)，三角形）3.40kn/m4.912.4=11.78kn/m2、樓面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值（1）樓面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算樓面恒載（除衛(wèi)生間）40mm厚c20細(xì)石混凝土（

19、上部配4雙向間距200鋼筋網(wǎng)），表面撒1：1水泥砂子隨打隨抹平 0.0420=0.80kn/m2素水泥漿一道100mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板素水泥漿一道7厚1：2.5水泥砂漿打底掃毛或劃出紋道7厚1：2水泥砂漿找平內(nèi)墻涂料0.1025=2.50kn/m20.00720=0.14kn/m20.00720=0.14kn/m2匯總3.58kn/m2樓面恒載（衛(wèi)生間）40mm厚c20細(xì)石混凝土（上部配4雙向間距200鋼筋網(wǎng)），表面撒1：1水泥砂子隨打隨抹平 0.0420=0.80kn/m21.5mm厚合成高分子防水涂料刷基層處理劑一道30mm厚c20細(xì)石混凝土找坡抹平素水泥漿一道100mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝

20、土樓板7厚1：2.5水泥砂漿打底掃毛或劃出紋道7厚1：2水泥砂漿找平內(nèi)墻涂料0.05kn/m20.05kn/m20.0320=0.60kn/m20.1025=2.50kn/m20.00720=0.14kn/m20.00720=0.14kn/m2匯總4.28kn/m2（2）邊跨框架梁及梁側(cè)粉刷自重（均布）4.84kn/m（3）邊跨填充墻自重0.20(3.9-0.6) 6.5=4.29kn/m填充墻墻面粉刷內(nèi)墻涂料5mm厚1：2.5水泥砂漿壓實(shí)趕光6mm厚1：3水泥砂漿找平掃毛2(3.9-0.6)0.00520=0.66kn/m2(3.9-0.6)0.00620=0.79kn/m9mm厚1：1：6

21、水泥石灰膏砂漿打底或劃出紋道 2(3.9-0.6)0.00917=1.01kn/m刷界面劑一道匯總2.46kn/m（4）中跨框架梁及梁側(cè)粉刷自重（均布） 3.40kn/m（5）樓面邊跨（ab、cd跨）線荷載標(biāo)準(zhǔn)值（自重，均布）（恒載傳來(lái)，梯形）（衛(wèi)生間，恒載傳來(lái)，梯形）11.59kn/m3.583.6=12.89kn/m4.283.6=15.41kn/m（6）樓面中跨（bc跨）線荷載標(biāo)準(zhǔn)值（自重，均布）（恒載傳來(lái)，三角形）3.40kn/m3.582.4=8.59kn/m3、屋面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值（1）頂層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載邊柱縱向框架梁自重邊柱縱向框架梁粉刷900mm高女兒墻自重900mm高女

22、兒墻粉刷縱向框架梁傳來(lái)屋面自重0.250.403.625=9.00kn2（0.4-0.1）0.023.617=0.73kn0.90.23.66.5=4.21kn0.90.023.617=1.10kn0.53.60.53.64.91=15.91kn匯總30.95kn（2）頂層中節(jié)點(diǎn)集中荷載中柱縱向框架梁自重中柱縱向框架梁粉刷縱向框架梁傳來(lái)屋面自重0.250.403.625=9.00kn2（0.4-0.1）0.023.617=0.73kn0.5(3.6+3.6-2.4)0.52.44.91=14.14kn0.53.60.53.64.91=15.91kn匯總39.78kn4、樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)

23、值（1）中間層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載邊柱縱向框架梁自重邊柱縱向框架梁粉刷普通窗自重窗上墻體自重窗上墻體粉刷窗下墻體自重窗下墻體粉刷窗邊墻體自重窗邊墻體粉刷框架柱自重框架柱粉刷連系梁傳來(lái)樓面自重9.00kn0.73kn1.51.80.45=1.22kn1.500.80.26.5=1.56kn1.50.8(0.00520+0.00620+0.00917)=0.45kn1.50.90.26.5=1.76kn1.50.9(0.00520+0.00620+0.00917)=0.50kn2.13.50.26.5=9.56kn2.13.5(0.00520+0.00620+0.00917)=2.74kn0.40.43

24、.925=15.6kn(0.44-0.243)0.02(3.9-0.4)17=1.05kn0.53.60.53.63.58=11.60kn匯總55.75kn（2）中間層中節(jié)點(diǎn)集中荷載中柱縱向框架梁自重中柱縱向框架梁粉刷內(nèi)縱墻自重內(nèi)縱墻粉刷扣除門洞重加上門重框架柱自重框架柱粉刷連系梁傳來(lái)樓面自重9.00kn0.73kn(3.9-0.4)0.20(3.6-0.4)6.5=14.56kn2(3.9-0.4) (3.6-0.4)(0.00520+0.00620+0.00917)=8.36kn-2.11.0(0.26.5+0.00520+0.00620+0.00917-0.2)=-3.09kn15.6k

25、n1.05kn0.5(3.6+3.6-2.4)2.40.53.58=10.31kn0.53.63.60.53.58=11.60kn匯總68.11kn5、恒荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖恒荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-1所示。4.2 活載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算樓面活荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-2所示。圖中各荷載值計(jì)算如下： 圖4-1 恒荷載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖4-1 活荷載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖4.3 風(fēng)荷載計(jì)算風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式為： （4-1）式中 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kn/m2）； 基本風(fēng)壓（kn/m2）；風(fēng)荷載體型系數(shù)；風(fēng)壓高度變化系數(shù)；高度z處的風(fēng)振系數(shù)。因結(jié)構(gòu)高度h=19.8m30m，可取=1.0；對(duì)于矩形平面=1.

26、3；可查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范。將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點(diǎn)上的集中荷載，計(jì)算過(guò)程如表4-1所示。表中z為框架節(jié)點(diǎn)至室外地面的高度，a為一榀框架各層節(jié)點(diǎn)的受風(fēng)面積，計(jì)算結(jié)果如圖4-3所示。表4-1 風(fēng)荷載計(jì)算層次z（m）（kn/m2）a（m2）pw（kn）51.01.320.250.8440.410.264.5041.01.316.350.7670.414.045.6031.01.312.450.740.414.045.4021.01.38.550.740.414.045.4011.01.34.650.740.416.396.31圖4-3 風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖4.4 風(fēng)荷載作用下的側(cè)移驗(yàn)算4

27、.4.1 框架側(cè)移剛度計(jì)算“框架側(cè)移剛度按求d值的方法計(jì)算，在計(jì)算梁的線剛度時(shí)，考慮到樓板對(duì)框架梁截面慣性矩的影響，中框架梁取，邊框架梁取?！币虼酥锌蚣芰旱木€剛度和柱的線剛度可采用圖3-2的結(jié)果，邊框架梁的線剛度為中框架梁的線剛度的1.5/2=0.75倍。所有梁、柱的線剛度見(jiàn)表4-2。表4-2 梁柱線剛度表（）層次邊框架梁中框架梁柱2-511.5711.8715.4315.825.47111.5711.8715.4315.824.14柱的側(cè)移剛度計(jì)算公式為： (4-2)系數(shù)由表4-3所列公式計(jì)算。表4-3 值和k值得計(jì)算公式樓層簡(jiǎn)圖k一般層底層根據(jù)梁、柱線剛度比的不同，圖3-2中的柱可分為中框

28、架中柱和邊柱、邊框架中柱和邊柱。各柱的側(cè)移剛度計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表4-4和表4-5。表4-4 邊框架柱側(cè)移剛度d值（）層次邊柱a-1，a-20，d-1，d-20中柱b-1，b-20，c-1，c-20kk2-50.512.200.522.2417.7610.691.940.802.2516.76表4-5 中框架柱側(cè)移剛度d值（）層次邊柱中柱kk2-50.592.550.743.19118.4410.742.080.842.37160.20將上述不同層框架側(cè)移剛度相加，得框架各層層間側(cè)移剛度，并考慮將單位10-4em換算為單位n/mm，這里c30混凝土的彈性模量e=3.00104n/mm2,可得10-4e

29、m=3.00103n/mm。換算結(jié)果見(jiàn)表4-6。表4-6 不同層框架側(cè)移剛度層次12-5（10-4em）176.96136.20（n/mm）5308804086004.4.2 風(fēng)荷載作用下的水平位移驗(yàn)算根據(jù)圖4-3所示的水平荷載，由式（4-3）計(jì)算層間剪力。 （4-3）然后根據(jù)表4-5求出軸線框架的層間側(cè)移剛度，再按式（4-4）和式（4-5）計(jì)算各層的相對(duì)側(cè)移和絕對(duì)側(cè)移。 （4-4） （4-5）計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表4-7所示。由表4-7可見(jiàn)，風(fēng)荷載作用下框架的最大層間位移角為1/76471，遠(yuǎn)小于1/550，滿足規(guī)范規(guī)定。表4-7 風(fēng)荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計(jì)算層次123456.315.405.4

30、05.604.5027.2120.9015.5010.104.50176.96136.20136.20136.20136.205308804086004086004086004086000.0510.0510.0380.0250.0111/911761/764711/1026321/1560001/3545454.5 地震作用計(jì)算4.5.1 重力荷載代表值計(jì)算本部分參考規(guī)范：建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（gb 50011-2010）表4-8 各種結(jié)構(gòu)重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值層 次柱墻窗戶門梁樓板恒載樓板活載（kn）（kn）（kn）（kn）（kn）（kn）（kn）187.96129.642.440.84114.842

31、11.36118.082466.6120.382.440.84114.84211.36118.08566.6120.382.440.84114.84289.8929.52=87.96+129.64+2.44+0.84+114.84+211.36+118.08=665.16kn=634.54kn=624.52kn圖4-4 質(zhì)點(diǎn)重力荷載代表值（kn）4.5.2 橫向自振周期的計(jì)算對(duì)于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)，基本自振周期可按下式計(jì)算： （4-6）式中 基本周期調(diào)整系數(shù)?？紤]填充墻使框架自振周期減小的影響的折減系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)取0.60.7。當(dāng)采用輕質(zhì)墻，外掛墻時(shí)取0.8?？蚣艿捻旤c(diǎn)假想

32、位移。在未求出框架的周期前，無(wú)法求出框架的地震力及位移，為將框架的重力荷載代表值視為水平作用力，求得假想的框架頂點(diǎn)位移。對(duì)框架結(jié)構(gòu)，按下列公式計(jì)算： （4-7） （4-8） （4-9）由上述公式求解結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想側(cè)移的過(guò)程和結(jié)果見(jiàn)表4-9。表4-9 框架頂點(diǎn)位移計(jì)算層數(shù)5665.16665.164086001.6321.854634.541299.74086003.1820.223634.541934.244086004.7317.042634.542568.784086006.2912.311624.52319335308806.026.02由表4-9計(jì)算基本周期：基本自振周期=1.70.7=

33、0.176s4.5.3 水平地震作用各樓層剪力計(jì)算該建筑結(jié)構(gòu)高度小于40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切變形為主，因此用底部剪力法來(lái)計(jì)算水平地震作用。首先計(jì)算總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值即底部剪力fek，按式4-10計(jì)算： （4-10）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)；geq結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，多質(zhì)點(diǎn)取總重力荷載代表值的85，geq0.85gi0.853193.32714.305kn。場(chǎng)地類別為類，查建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（gb50011-2010）中表5.1.4-2得特征周期tg0.35s，查抗震規(guī)范中表5.1.4-1得，水平地震影響系數(shù)最大值max0.08。由水平地震影響系數(shù)曲

34、線（抗震規(guī)范圖5.1.5）來(lái)計(jì)算1，按式4-11計(jì)算： （4-11）式中 衰減系數(shù)，應(yīng)按式（4-12）確定；2阻尼調(diào)整系數(shù)，應(yīng)按式（4-13）確定。 （4-12） （4-13）其中為結(jié)構(gòu)的阻尼比，取0.05。=0.1491geq0.1492714.305404.43kn因?yàn)椋簍0.179s1.4tg，所以不需要考慮頂部附加水平地震作用。計(jì)算各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用及相應(yīng)樓層剪力的過(guò)程和結(jié)果見(jiàn)表4-10。層號(hào)hi（m）hi（m）gi（kn）gihi（knm）vi（kn）53.920.75665.1613802.070.33133.46133.4643.916.85634.5410692.000.26

35、105.15238.6133.912.95634.548217.2930.2080.89319.523.99.05634.545742.590.1456.62376.1215.155.15624.523216.280.0728.31404.43表4-10 各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及相應(yīng)樓層剪力計(jì)算表4.6 地震作用下的位移驗(yàn)算用d值法來(lái)驗(yàn)算：框架第i層的層間剪力vi、層間位移（ui）及結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移u分別按式4-144-16來(lái)計(jì)算： （4-14） （4-15） （4-16）計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表4-11，表中計(jì)算了各層的層間彈性位移角，其中表4-11 橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算層數(shù)5133.464086000

36、.3239001/121874238.614086000.5839001/67243319.504086000.7839001/50002376.124086000.9239001/42391404.435308800.7651501/6776由表4-11中可以看到最大層間彈性位移角為1/42391/550，滿足要求。5 內(nèi)力計(jì)算5.1 恒荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算5.1.1 恒載m的計(jì)算恒載（豎向荷載）作用下的內(nèi)力計(jì)算采用彎矩二次分配法。由圖4-1取出中間任一層進(jìn)行分析，結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5-1所示。圖中柱的線剛度取框架柱實(shí)際線剛度的0.9倍。圖5-1中梁上分布荷載由矩形和梯形兩部分組成，在求固端彎

37、矩時(shí)可直接根據(jù)圖示荷載計(jì)算，也可根據(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。圖5-1 分層法計(jì)算簡(jiǎn)圖圖5-2 荷載的等效梯形荷載化為等效均布荷載的公式： （5-1）式中 梯形荷載腰部投影和總長(zhǎng)度比值；梯形荷載最大值。三角形荷載化為等效均布荷載的公式： （5-2）各梁固端彎矩是由各種簡(jiǎn)單荷載下的梁固端彎矩疊加所得，現(xiàn)對(duì)頂層各梁的固端彎矩進(jìn)行求解，其余各層的求解方法相同。把梯形荷載化作等效均布荷載=11.59+（120.2572+0.2573）12.89=23.00kn/m=8.77kn/m圖5-1（b）所示結(jié)構(gòu)內(nèi)力可用彎矩分配法計(jì)算并可利用結(jié)構(gòu)對(duì)稱性取二分之一結(jié)構(gòu)

38、計(jì)算。各桿的固端彎矩為：=93.92kn/m=4.21kn/m=2.10kn/m彎矩分配法計(jì)算過(guò)程如圖5-3所示，計(jì)算所得結(jié)構(gòu)彎矩圖見(jiàn)圖5-5。同樣可用分層法求得頂層及底層的彎矩圖，列于圖5-4、圖5-6。恒荷載下的彎矩圖見(jiàn)圖5-7。圖5-3 恒載彎矩分配圖圖5-4 頂層恒載彎矩圖圖5-5 標(biāo)準(zhǔn)層恒載彎矩圖圖5-6 底層恒載彎矩圖圖5-7 恒載彎矩圖（knm）5.1.2 恒載作用下的梁端剪力、跨中彎矩及柱的剪力、軸力計(jì)算1、梁端剪力梁端剪力可以根據(jù)簡(jiǎn)支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。不同分布荷載在簡(jiǎn)支梁上引起的剪力，按圖5-8計(jì)算，此處定義梁端剪力向上為正： 圖5-8 分

39、布荷載在簡(jiǎn)支梁上引起的剪力計(jì)算示意圖彎矩引起的剪力，計(jì)算原理是桿件彎矩平衡，此處定義梁端剪力向上為正，即： （5-3）表5-1 恒載作用下的梁端剪力（kn）層次54321由荷載產(chǎn)生dc跨d62.9174.0874.0874.0874.08c62.9174.0874.0874.0874.08cb跨c11.159.239.239.239.23b11.159.239.239.239.23ba跨b62.9174.0874.0874.0874.08a62.9174.0874.0874.0874.08由彎矩產(chǎn)生dc跨d-3.45-2.15-2.15-2.15-1.02c3.452.152.152.151.

40、02cb跨c00000b00000ba跨b3.452.152.152.151.02a-3.45-2.15-2.15-2.15-1.02恒載下梁端總剪力dc跨d59.4671.9371.9371.9373.06c66.3676.2376.2376.2375.10cb跨c11.159.239.239.239.23b11.159.239.239.239.23ba跨b66.3676.2376.2376.2375.10a59.4671.9371.9371.9373.062、梁的跨中彎矩“梁跨中彎矩可以根據(jù)簡(jiǎn)支梁上豎向荷載引起的跨中彎矩與梁端彎矩引起的跨中彎矩相疊加而得?！贝颂幙缰袕澗囟x為梁下端受拉為正

41、。計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表5-2。表5-2 恒載跨中彎矩(knm)層次簡(jiǎn)支梁情況豎向荷載產(chǎn)生的跨中m恒載跨中彎矩dccbbadccbbadccbba557.3134.7257.31125.447.75125.4468.13-28.9768.13473.2228.9773.22140.886.31140.8867.66-22.6667.66373.2228.9773.22140.886.31140.8867.66-22.6667.66273.2228.9773.22140.886.31140.8867.66-22.6667.66166.1231.7666.12140.886.31140.8874.76-25

42、.7674.76將計(jì)算結(jié)果填入手算恒載彎矩m圖5-4內(nèi)。3、柱的剪力柱的剪力計(jì)算按式5-5計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5-3。 （5-5）表5-3 恒載作用下柱剪力(kn)層次d柱c柱b柱a柱5-19.7015.01-15.0119.704-16.8513.27-13.2716.853-16.8513.27-13.2716.852-17.6713.7-13.717.671-7.716.02-6.027.714、柱的軸力頂層柱頂軸力由節(jié)點(diǎn)剪力和節(jié)點(diǎn)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(jì)算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5-4。表5-4 恒載作用下柱軸力(kn)層

43、次d柱c柱b柱a柱上下上下上下上下590.41107.06117.29133.94117.29133.9490.41107.064243.74251.39287.51304.16287.51304.16243.74251.393379.07395.72457.73474.38457.73474.38379.07395.722523.40540.05627.95644.60627.95644.60523.40540.051668.86690.85797.04819.03797.04819.03668.86690.85n下n上柱自重，其中第一層柱自重為21.99，25層為16.65。豎向荷載下的剪

44、力和軸力圖分別見(jiàn)圖5-9圖5-10。圖5-9 恒載作用下的剪力圖（kn）圖5-10 恒載作用下的軸力圖（kn）5.2 活荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算5.2.1 活載彎矩的計(jì)算由于豎向活載下的內(nèi)力計(jì)算方法與豎向恒載內(nèi)力計(jì)算方法相同，這里不再詳細(xì)介紹，只給出內(nèi)力圖。彎矩分配法計(jì)算過(guò)程如圖5-11所示，計(jì)算所得結(jié)構(gòu)彎矩圖見(jiàn)圖5-13。同樣可用分層法求得頂層及底層的彎矩圖，列于圖5-12、圖5-14。圖5-11 活載彎矩分配圖圖5-12 頂層活載彎矩圖圖5-13 標(biāo)準(zhǔn)層活載彎矩圖圖5-14底層活載彎矩圖圖5-15 活載彎矩圖（knm）5.2.2 活載作用下的梁端剪力、跨中彎矩及柱的剪力、軸力計(jì)算1、梁端剪力表

45、5-5 活載作用下的梁端剪力（kn）層次54321由荷載產(chǎn)生dc跨d4.6818.7218.7218.7218.72c4.6818.7218.7218.7218.72cb跨c0.723.603.603.603.60b0.723.603.603.603.60ba跨b4.6818.7218.7218.7218.72a4.6818.7218.7218.7218.72層次54321由彎矩產(chǎn)生dc跨d-0.26-0.63-0.63-0.63-0.73c0.260.630.630.630.73cb跨c00000b00000ba跨b0.260.630.630.630.73a-0.26-0.63-0.63-0.63-0.