高層建筑結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)六層辦公樓

1、高層建筑結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)目錄摘要5一、建筑設(shè)計(jì)51、 設(shè)計(jì)資料52、結(jié)構(gòu)方案評(píng)價(jià)6二、結(jié)構(gòu)布置及有關(guān)尺寸的初步估算61、結(jié)構(gòu)布置及梁,柱截面尺寸的初選62、荷載計(jì)算9三、結(jié)構(gòu)的線剛度與橫向側(cè)移剛度計(jì)算131、結(jié)構(gòu)的線剛度計(jì)算132、結(jié)構(gòu)的橫向側(cè)移剛度計(jì)算15四、框架的風(fēng)荷載、地震荷載集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值gi151、地震荷載作用下的梁、柱、墻、門、窗重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值152、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算及位移驗(yàn)算22五、風(fēng)荷載計(jì)算24六、豎向荷載內(nèi)力計(jì)算25七、水平荷載作用下內(nèi)力計(jì)算281.水平地震荷載作用下282.水平風(fēng)載作用下的內(nèi)力計(jì)算31八、三四層內(nèi)力算至柱邊緣處32九、豎向荷載作用下彎矩調(diào)幅后

2、梁控制截面內(nèi)力值33十、三四層內(nèi)力組合如下表33十一、截面配筋計(jì)算331.梁跨中截面配筋計(jì)算332.計(jì)算柱彎矩設(shè)計(jì)值36十二、參考文獻(xiàn)39摘要：現(xiàn)建一棟整體式鋼筋混凝土六層框架結(jié)構(gòu)的建筑物，建筑高度為20.4m，基本風(fēng)壓0.35kn/m。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分。這個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的建筑設(shè)計(jì)，進(jìn)行了建筑物的平、立、剖的三方面的設(shè)計(jì)。辦公樓屬于公共建筑，既要求滿足建筑布局，也要有抗震、采風(fēng)通光等各方面的要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行了結(jié)構(gòu)布置及選型、荷載計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力組合、按最不利內(nèi)力進(jìn)行各桿件配筋計(jì)算。關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)；辦公樓；建筑設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、 建筑設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)資料 （1） 某六層

3、辦公樓，采用整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)層平面圖詳見(jiàn)附圖1 。（2） 建筑物層高：底層層高為3.9m，26層層高為3.3m。（3） 抗震設(shè)防烈度為7度，類場(chǎng)地土，特征周期分區(qū)為二區(qū)。（4） 基本風(fēng)壓：w00.35 kn/m2，地面粗糙度為b類。（5） 其他條件可參照相關(guān)教材中有關(guān)框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)例題。（6） 恒載分項(xiàng)系數(shù)為1.2；活荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.4。（7） 材料選用：混凝土采用c30； 鋼筋 梁、柱中受力縱筋均采用hrb335或hrb400，箍筋及構(gòu)造鋼筋采用hpb235。附圖1 標(biāo)準(zhǔn)層平面圖其他： 室內(nèi)外高差450mm；基頂標(biāo)高為-1.200m。 屋面做法：不上人屋面（活荷載0.5 kn/m

4、2），卷材防水（有保溫層，二道防水），水泥膨脹珍珠巖找坡。（注：屋面保溫、防水、找坡層總重按2.5 kn/m2計(jì)算。） 女兒墻： 240 mm厚，采用實(shí)心磚（自重按18 kn/m3）砌筑，墻高0.5m，100mm混凝土壓頂。 外墻飾面：20 mm厚水泥砂漿打底、找平，面刷乳膠漆（外墻用）。 內(nèi)墻飾面：混合砂漿刷乳膠漆（總厚度22mm）。 外縱墻上開(kāi)窗高度：底層為2.6m，24層為2.0m。 內(nèi)縱墻自重計(jì)算可以不扣除門洞，外縱墻自重計(jì)算必須扣除窗洞，然后再計(jì)算窗重。（塑鋼窗自重按0.4 kn/m3計(jì)算） 縱向框架梁及基礎(chǔ)梁均按照250×400設(shè)計(jì)。2. 結(jié)構(gòu)方案評(píng)價(jià)該建筑為常見(jiàn)的一般建

5、筑物，即屬于a級(jí)框架結(jié)構(gòu)體系，查表2-2得：抗震設(shè)防烈度為7度時(shí)，最大適用高度為50m，該設(shè)計(jì)方案建筑高度為（3.9+3.3×5）m=20.4m50m，故滿足要求。查表2-6得：最大高寬比為4，該設(shè)計(jì)方案高寬比為h/b=，故滿足要求。查表2-10得長(zhǎng)寬比限值為6.0，該設(shè)計(jì)方案長(zhǎng)寬比為故滿足要求。該方案設(shè)計(jì)的建筑物立面規(guī)則，均勻，從上到下外形不變，沿高度布置連續(xù)均勻；建筑平面形狀為矩形，規(guī)則，簡(jiǎn)單，對(duì)稱；長(zhǎng)寬比不大，有利于抗震。綜上所述：該結(jié)構(gòu)方案合理。二、 結(jié)構(gòu)布置及有關(guān)尺寸的初步估算1、結(jié)構(gòu)布置及梁,柱截面尺寸的初選項(xiàng)目情況：該工程為辦公樓設(shè)計(jì)。建筑總共6層，底層層高為3.9m，

6、26層層高為3.3m。室內(nèi)外高差450mm；基頂標(biāo)高為-1.200m?？蚣芷矫媾c柱網(wǎng)布置圖如下圖2-1。圖2-1 結(jié)構(gòu)平面布置圖板厚取120 mm，。一 確定計(jì)算簡(jiǎn)圖假定框架柱與基礎(chǔ)頂面接觸，框架梁與柱剛接，設(shè)計(jì)時(shí)為了計(jì)算的方便，使每個(gè)柱子的尺寸不變，于是梁的跨度和柱截面形心線之間的距離相等。將基礎(chǔ)距離室外地坪的高度設(shè)為1.2m，室內(nèi)外高差為0.45m，所以底層的柱子高度為h=3.9+1.2+0.45=5.55m，其余各層竹篙從露面算到上一層樓面，所以都是3.3m,于是框架的計(jì)算見(jiàn)圖為下圖2-2表示。 圖2-2 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖二.梁、柱截面尺寸的估算：（1）梁截面1.ab跨：主梁：l =7200

7、mmh=（）l=600mm900mm,取h=700mmb=（）h=233mm350mm，取b=300mm故該框架的橫梁與縱梁的初步設(shè)計(jì)截面尺寸為b×h=300mm×700mm次梁：l=7200 h=（）l=400mm600mm,取h=500mm b=（）h=200mm300mm，取b=300mm故框架的次梁初步設(shè)計(jì)截面尺寸為b×h=300mm×500mm2.bc跨：主梁：l=3000mmh=（）l=250mm375mm,取h=500mmb=（）h=167mm250mm，取b=300mm故框架梁的初步設(shè)計(jì)截面尺寸為b×h=300mm×5

8、00mm。于是計(jì)算結(jié)果歸納于下表2-1：表2-1估算梁的截面尺寸，單位為mm層數(shù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)橫梁（b×h）縱梁（b×h）次梁（b×h）ab,ce跨bc跨16c30300×700300×500300×700300×500(2)柱截面尺寸的估算框架柱截面尺寸根據(jù)柱的軸壓比限制，按下式計(jì)算： 公式（2-1）式中：為考慮地震作用組合后柱軸力壓力增大系數(shù)，邊柱取1.3，等跨內(nèi)柱取1.2,不等跨取1.25；: 為按照簡(jiǎn)支狀態(tài)計(jì)算柱的負(fù)荷面積；：為折算后在單位面積上的重力荷載代表值，近似取14kn/;: 為驗(yàn)算截面以上樓層層數(shù)；則底層中

9、柱的軸力設(shè)計(jì)值為n=1.2×14×7.2×(7.2+3)/2×5=3084.48kn該項(xiàng)目工程全部使用c30的混凝土, 查表的fc =14.3n/mm2 ，首先假定該層柱截面尺寸b×h=500mm×500mm，則柱的軸壓比為：，滿足要求。故該框架柱的估計(jì)尺寸符合要求，確定為b×h=500mm×500mm。并且為了施工的方便性，可以使得各層的所有柱子的截面尺寸都保持不變。2、荷載計(jì)算2.1 屋面與樓面的恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算一.屋面防水層（剛性）30厚c20細(xì)石混凝土 1.0防水層（柔性）三氈四油上面鋪小石子 0.4 找平

10、層：15厚水泥砂漿 0.015m×200.3找坡層：40厚水泥石灰焦渣砂漿找坡 0.04m×140.56保溫層：80厚礦渣水泥 0.08m×14.51.16結(jié)構(gòu)層：120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 0.12m×253抹灰層：10厚混合砂漿 0.01m×170.17合計(jì) 6.59 二.標(biāo)準(zhǔn)層樓面： 大理石面層 0.02m×280.5620厚1：3干硬性水泥砂漿 0.02m×200.4結(jié)構(gòu)層：120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 0.12m×253抹灰層：10厚混合砂漿 0.01m×170.17合計(jì)： 4.13 三衛(wèi)生間樓面2厚

11、水泥砂漿貼10厚300 ×300防滑地磚 0. 3420厚水泥細(xì)砂漿面層 0.02m×200.430厚水泥砂漿找坡 （0.03+3.4×0.01/2）m×200.9615厚水泥砂漿找平 0.015m×200.3結(jié)構(gòu)層：120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 0.12m×253抹灰層：10厚混合砂漿 0.01m×170.17合計(jì)： 5.17 2.2 屋面與樓面活荷載計(jì)算一. 根據(jù)荷載規(guī)范查得 ：樓 面：2.0走 廊: 2.5二.雪荷載sk=1.0×0.45 =0.45 2.3 梁、柱、墻、門、窗的重力荷載計(jì)算一.梁自重：1.邊橫梁

12、、縱梁：b×h=300mm×700mm梁自重： (0.7m-0.12m)×25×0.3m =4.35 抹灰層：10厚混合砂漿： (0.7m-0.12m)×2+0.3m ×0.01m×17=0.25合計(jì)： 4.6 2中橫梁：b×h=300mm×500mm梁自重： (0.5m-0.12m) ×25 ×0.3m =2.85抹灰層：10厚混合砂漿： (0. 5m-0.12m)×2+0.3m ×0.01m×17=0.18 合計(jì)： 3.03 3.次梁：b×h

13、=300 mm×500 mm因?yàn)榇瘟旱某叽绾妥鞣ㄅc中橫梁完全一樣，則次梁的重力荷載也是3.034.基礎(chǔ)梁：b×h=300 mm×500mm梁自重： 25 ×0.3m×0.5m=3.75二.柱自重：柱尺寸：b×h=500 mm×500 mm柱自重： 0.5m×0.5m×25 =6.25抹灰層：10厚混合砂漿： 0.01m×0.5m×4×17=0.34 合計(jì)： 6.59 三.外墻自重：標(biāo)準(zhǔn)層：墻體： （3.4m-1.8m-0.5m-0.4m）×0.3m×18=

14、4.32鋁合金窗： 0.35 ×1.8m×1.8m =0.63 水刷石外墻面： （3.4m-1.8m）×0.5 =0.9 水泥粉刷內(nèi)墻面： （3.4m-1.8m）×0.36 =0.648合計(jì)： 6.498 底層：墻體： （3.4m-1.8m-0.5m-0.4m）×0.3m×18=4.32 鋁合金窗： 0.35 ×1.8m=0.63 水刷石外墻面： （3.4m-1.8m）×0.5 =0.9水泥粉刷內(nèi)墻面： （3.4m-1.8m）×0.36 =0.648合計(jì)： 6.498 四.內(nèi)墻自重：標(biāo)準(zhǔn)層：墻體： （3.

15、4m-0.5m）×0.3m×18=16.2水泥粉刷內(nèi)墻面： 3.0m×0.36 ×2=2.16合計(jì)： 18.36 底層：墻體： （3.4m-0.5m）×0.3m×18=16.2 水泥粉刷內(nèi)墻面： 3.0m×0.36 ×2=2.16 合計(jì)： 18.36 五.女兒墻自重：女兒墻使用300mm厚的蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊，=5.5kn/m3，兩側(cè)均為20mm厚的抹灰，墻高設(shè)計(jì)為900mm，另外上面為100厚混凝土蓋頂。則單位面積內(nèi)的重力荷載為：5.5×0.3m+17×0.02m×2=2.33

16、三、結(jié)構(gòu)的線剛度與橫向側(cè)移剛度計(jì)算1、結(jié)構(gòu)的線剛度計(jì)算在框架結(jié)構(gòu)中，為了增大梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減少框架的側(cè)移，現(xiàn)澆樓板的樓可以作為梁的有效翼緣。為考慮這一有利的作用，在計(jì)算梁的截面慣性矩的時(shí)候，對(duì)于中框架取i=2 io（io為梁的截面慣性矩），邊跨梁i=1.5 io 梁采用c30混凝土，查表的，其彈性模量i邊ei/l=中跨梁：i中ei/l=底層柱：i底ei/l=其余各層柱：i上ei/l=令i上1.0,則其余各桿件的相對(duì)線剛度為：i邊i中i底則該框架的相對(duì)線剛度如下圖3-1所示： 圖3-1 框架梁柱的相對(duì)線剛度2、結(jié)構(gòu)的橫向側(cè)移剛度計(jì)算底層： a、e柱 b、c柱 標(biāo)準(zhǔn)層： a、e柱

17、 b、c柱 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表3-1：表3-1 橫向側(cè)移剛度統(tǒng)計(jì)表層號(hào)12345d72517.9889430.489430.489430.489430.4d1/d2=72517.98/89430.4=0.810.7 故框架為規(guī)則框架四、框架的風(fēng)荷載、地震荷載集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值gi1、地震荷載作用下的梁、柱、墻、門、窗重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值1.1 梁、柱、墻、門、窗重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值一 表4-1 梁、柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值層次構(gòu)件b/mh/m /(kn/m3)g/(kn/m)/mngi/kngi/kn1邊橫梁0.300.70251.055.5136.40016564.5312064.635 

18、中橫梁0.300.50251.053.9382.800888.211次梁0.30 0.50251.053.9386.85014377.654縱梁0.300.70 251.055.5136.700281034.239柱0.500.50251.106.8754.85032106725邊橫梁0.30 0.70 251.055.5136.40016564.5312064.635中橫梁0.30 0.50 251.053.9382.800888.211次梁0.30 0.50251.053.9386.85014377.654縱梁0.300

19、.70251.055.5136.700281034.239柱0.50 0.50251.106.8753.40032748二墻自重外墻作法：全部使用300mm厚的灰砂磚，=18kn/m3，,一側(cè)為20mm的厚抹灰層，=17kn/，一側(cè)墻體為水刷石墻面，=0.5kn/；則外墻的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：18×0.3m+17×0.02m+0.5 =6.24內(nèi)墻使用300mm厚的灰砂磚，=18kn/m3,兩側(cè)均為20mm厚的抹灰層，則內(nèi)墻的單位面積重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：18×0.3m+17×0.02m×2=5.74三門窗單個(gè)重力荷載計(jì)算除大門為玻璃門，辦

20、公室為木門窗：全部使用鋁合金玻璃窗1.2 重力荷載代表值重力荷載代表值指該建筑物的相關(guān)構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值和可變荷載組合值之和。公式（4-1）其中前所乘的系數(shù)0.5為可變荷載的組合值系數(shù)。當(dāng)計(jì)算頂層時(shí)，可變荷載取雪荷載，系數(shù)仍取0.5。底層：外墻總長(zhǎng)：外墻面積：56.7m×4.85m=274.995外墻自重：6.24×274.995=1715.97 kn所以 g=171597./2=857.985 kn內(nèi)墻總長(zhǎng)：（7.2-0.35-0.4）×8+（7.2-0.2-0.15）×5+5.4-0.2-0.15+3.6×4-0.4-0.5×2-1.

21、8-0.9×3+0.15+3.6×3-0.4-0.5×2-0.9×3+3.6×2-0.35×2-0.9×2+3.6×3-0.35-0.5-1.8-0.9+0.15+3.6×2-0.3-0.9×2=123.45m內(nèi)墻g=123.45×4.85×5.74/2=1718.362 kn底層梁自重 g=2064.635kn柱子：g=(1067+748)/2=907.5 kn門： g=（1.8×2.7×2+2.4×2.7×2+2.7×2.

22、7+1.8×2.1×2）×0.45+（0.9×2.1×11+1.8×2.1）×0.2=21.803 kn窗：g=（1.8×1.8×3+2.1×1.8×10+2.4×1.8×6）×0.35=25.704 kn板：g=43.4×17.6-(3.6-0.3)×(5.4-0.35)×4.13+(3.6-0.3)×(5.4-0.35)×5.17=3171.99kn活荷載：g=0.5×2.0×43.

23、4×17.6=763.84kn二層：外墻總長(zhǎng)：43.4-0.5×8-1.8×2-2.1×4-2.4×6+（17.6-0.5×4-2.1）×2+43.4-0.5×8-1.8×2-2.1×10=54.8m外墻自重：g=54.8×3.4×6.24/2=581.318kn內(nèi)墻總長(zhǎng)：（7.2-0.35-0.4）×12-2.4×6+（7.2-0.2-0.15）×6+5.4-0.2-0.15+43.4-0.5×8-0.9×6+36-0.7-

24、0.5×4-1.2×4-0.9×4-1.8+3.6×2-0.3-0.9×2=171.35m內(nèi)墻g=171.35×3.4×5.74/2=1672.033 kn柱：g=748 kn梁：g=2064.635 kn門：g=（2.4×2.1×6+1.8×2.1+1.2×2.1×4+0.9×2.1×12）×0.2=13.356 kn窗：g=（1.8×1.8×4+2.1×1.8×14+2.4×1.8×

25、6）×0.35=32.13kn板：g=3171.99kn活荷載：g=763.84kn標(biāo)準(zhǔn)層：外墻：g=581.318kn內(nèi)墻：總長(zhǎng):(7.2-0.35-0.4)11+(7.2-0.2-0.15)8+5.4-0.2-0.15+43.4-0.5×8-0.9×10-1.2×2+36-0.7-0.5×4-1.8-0.9×8+3.6×2-0.3-0.9×2=188.2m內(nèi)墻自重：g=188.2×3.4×5.74/2=1836.456kn柱：g=748 kn梁：g=2064.635 kn門：g=（0.9&#

26、215;2.1×20+1.2×2.1×2+1.8×2.1）×0.2=9.324kn窗：g=32.13kn板：g=3171.99kn活荷載：g=763.84 kn頂層：雪荷載：g=0.5×0.45×43.4×17.6=171.864kn外墻：g=581.318kn內(nèi)墻：總長(zhǎng)：（7.2-0.35-0.4）×8+（7.2-0.2-0.15）×7+5.4-0.2-0.15+43.4-0.5×8-1.2×4-0.7×4+36-0.7-0.5×4-1.8-0.7

27、15;6-0.9×2+3.6×2-0.3-0.9×2+(1.8-0.3-0.7) ×10+(2.1-0.3) ×10=193kn內(nèi)墻自重：g=193×3.4×5.74/2=1883.294kn柱：g=748/2=374kn梁：g=2064.635kn門：g=（1.2×2.1×4+0.9×2.1×4+0.7×2.1×20+1.8×2.1）×0.2=10.164 kn窗：g=32.13kn女兒墻:使用300mm厚的蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊，=5.5k

28、n/m3，兩側(cè)均為20mm厚的抹灰，墻高設(shè)計(jì)為900mm，另外上面為100厚混凝土蓋頂。則單位面積內(nèi)的重力荷載為：5.5×0.3m+17×0.02m×2=2.33屋面女兒墻：0.9×（43.4+17.6）×2=122m2女兒墻自重：g=122×2=244kn板：g=43.4×17.6×6.59=5033.706kn活荷載：g=763.84kn綜合以上計(jì)算得：g1=7813.457+1718.362+581.318+1672.033=11785.17kng2=581.318+581.318+1672.033+1836

29、.456+748+2064.635+13.356+32.13+3171.99+763.84=11465.076kng3=g4=(581.318+1836.45)*2+748+2064.635+9.324+32.13+3171.99+763.84=11625.467kng5=1883.294+581.318+374+2064.635+10.164+32.13+171.864+244+5033.706+763.84=11158.951kn所以，地震荷載集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值gi，可由下圖4-1表示：圖4-1 地震荷載集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值gi1.3 橫向水平地震作用下框架的

30、側(cè)移計(jì)算表4-2 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移計(jì)算表層次giknvgikndi（nmm)uimmuimm511158.95111158.95189430.4×167.840.2411625.46722784.41889430.4×1615.972.2311625.46734409.88589430.4×1624.096.2211465.07645874.96189430.4×1632.072.2111785.1757660.13172517.98×1640.240.2框架的自振周期：取,則s1.4 橫向水平地震作用下的樓層地震剪力計(jì)算由于本結(jié)構(gòu)高度不超過(guò)

31、40m，變形以剪切型為主的且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，故使用底部剪力法計(jì)算水平地震作用。結(jié)構(gòu)總的橫向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下： 查表得 ，；因?yàn)椋钥刹豢紤]頂部附加地震作用分?jǐn)?shù)。 計(jì)算各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，將上述和代入可得 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4-3：表4-3 各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用下樓層地震剪力計(jì)算表層次himgikngihikn·mfiknvikn518.4511158.951205882.65 0.3081225.391225.39415.0511625.467174963.28 0.262 1042.382267.77311.6511625

32、.467135436.70 0.203807.653075.4228.2511465.07694586.88 0.142564.953640.3714.8511785.1757158.070.086342.163982.53各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用下的樓層地震剪力沿著房屋高度的布設(shè)情況見(jiàn)圖4-2所示：(a)橫向地震作用下荷載分布 （b）每層之間剪力分布 圖4-2 橫向水平地震作用及樓層地震剪1.5 水平地震作用下的位移驗(yàn)算橫向水平地震作用下的該一榀框架結(jié)構(gòu)的每層間位移和頂點(diǎn)位移各按下面兩式計(jì)算： 公式（4-3） 公式（4-4）計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4-4所示，表中的層間彈性位移角=/。表

33、4-4 橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算層次vikndi（nmm)uimmuimmhimm=/51225.3989430.4×160.86119.934001395342267.7789430.4×161.58112.134001215233075.4289430.4×162.15 96.234001158123640.3789430.4×162.5472.234001133913982.5372517.98×163.4340.2485011414由上表可知，該框架的最大層間位移角位于在第二層，其為1/1339/h= 1/550，滿足要求

34、。2、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算及位移驗(yàn)算2.1 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算為簡(jiǎn)化計(jì)算，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)程如下表所示，表中z為框架節(jié)點(diǎn)之室外地面的高度，a為一榀框架每層節(jié)點(diǎn)的受風(fēng)面積。計(jì)算公式為： 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表4-5：表4-5 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算層次51.31.00.8418.450.3515.846.0541.31.00.7415.050.3524.489.3631.31.00.7411.650.3524.489.3621.31.00.748.250.3524.489.3611.31.00.744.850.3529.711.35所以，該框架在風(fēng)荷載作用下的標(biāo)準(zhǔn)值示意圖見(jiàn)下圖4

35、-3：圖4-3 風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)受荷圖，單位為kn2.2 風(fēng)荷載作用下框架的的位移驗(yàn)算風(fēng)荷載作用下框架的層間位移計(jì)算公式為： 該框架在橫向風(fēng)荷載作用下的側(cè)向位移計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表4-6：表4-6 風(fēng)荷載作用下框架的位移計(jì)算層次56.056.0589430.40.000073.41/4857149.3615.4189430.40.000173.41/2000039.36 24.7789430.40.000283.41/1214329.3634.1389430.40.000383.41/8947111.35 45.4872517.980.000634.851/7698由上表可知，風(fēng)荷載作用下該框架的

36、最大層間位移角最大值為1/7698/h= 1/550，滿足要求。五、風(fēng)荷載計(jì)算取4號(hào)軸線處一榀橫向框架為計(jì)算單元h=35.4m30m，且高寬比h/b=35.4/13=2.71.5 所以要考慮風(fēng)振系數(shù)z=1+ 基本振型z高度處振型系數(shù) 基本風(fēng)壓值0=0.35kn/m2框架結(jié)構(gòu)基本周期：t1=0.25+0.53×10-3 ×城市郊區(qū)屬于b類粗糙度地區(qū)，查表3-3得，脈動(dòng)增大系數(shù)=1.228h/b=35.4/36=0.983 查表3-4得脈動(dòng)影響系數(shù)=0.4585平面為矩形所以風(fēng)載體型系數(shù)s=0.8+0.5=1.3z由表3-1查得 ki=zi sz 0樓層z/msziziz0ki

37、hiaifi13.01.31.00001.04770.08470.350.47673.319.89.4426.61.31.00001.10500.18640.350.50283.621.610.86310.21.31.00561.16130.28810.350.53143.621.611.48413.81.31.10641.19840.38980.350.60333.621.613.03517.41.31.19281.23200.49150.350.66863.621.614.44621.01.31.26701.26360.59320.350.72843.621.615.73六、 豎向荷載內(nèi)力

38、計(jì)算梁柱線剛度計(jì)算因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)：當(dāng)梁兩邊都有樓板時(shí)，i=2.0ir 當(dāng)梁一邊有樓板時(shí)， i=1.5ir注：ir為按矩形截面計(jì)算的慣性矩。所以梁的線剛度計(jì)算如下表：梁位置eclb×hiriib ×1010中間梁3.15×1046500400mm×600mm7.2×10914.4×1096.98邊 梁3.15×1046500400mm×600mm5.4×10910.8×1095.24注：ib=柱的線剛度計(jì)算如下表：層數(shù)echb×hiic ×10102-63.15×104

39、3300650mm×650mm14.88×10913.0213.15×1043900650mm×650mm14.88×10911.72注：ic=因?yàn)樨Q向荷載為對(duì)稱荷載，取4號(hào)軸線的一榀框架為計(jì)算單元，結(jié)構(gòu)對(duì)稱,所以中柱的剪力和彎矩為零。由每個(gè)桿件均為固端，所以轉(zhuǎn)動(dòng)剛度s=4i分配系數(shù)i=傳遞系數(shù)c=0.5在豎向恒載作用下在豎向恒載作用下梁柱內(nèi)力計(jì)算結(jié)果如下其中梁端剪力由公式：vbli= 柱剪力：vihi=梁軸力為上下兩柱剪力的代數(shù)和，柱上端的軸力=其上所有柱自重+其上所有墻自重+其上所有梁端剪力柱下端的軸力=該柱上端的軸力+本層柱的自重柱的自重

40、=0.65×0.65×25×3.6=38.03kn 外墻自重=6kn/m×6m=36kn內(nèi)墻自重=1.5kn/m2×6m×(3.6-0.6)m=27kn層數(shù)截面mnv4柱邊柱上端43.72-1041.68-24.29下端43.72-1079.71-24.29中柱上端0-1691.180下端0-1729.210梁左端-87.44089.00跨中51.29-右端110.980-96.253柱邊柱上端43.72-1024.71-24.20下端43.41-1242.74-24.20中柱上端0-1948.710下端0-1986.740梁左端-8

41、7.440.0989.00跨中51.29-右端110.980.09-96.25注：彎矩、剪力以順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)。軸力以壓負(fù)，拉為正。計(jì)算3,4層柱的軸力時(shí)用到的其他各層梁的剪力見(jiàn)下表層數(shù)/kn/kn3-689.0096.25在豎向活載作用下梁柱內(nèi)力統(tǒng)計(jì)如下表其中梁端剪力由公式：vbl·= 柱剪力：vihi=梁軸力為上下兩柱剪力的代數(shù)和，柱軸力=其上所有梁端剪力層數(shù)截面mnv4柱邊柱上端18.42-261.09-10.23下端18.42-261.09-10.23中柱上端0-569.820下端0-569.820梁左端-36.84037.48跨中37.48-右端46.730-40.5

42、23柱邊柱上端18.42-298.57-10.20下端18.29-298.57-10.20中柱上端0-650.860下端0-650.860梁左端-36.910.0337.48跨中37.48-右端46.730.03-40.52注：彎矩、剪力以順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)。軸力以壓負(fù)，拉為正。計(jì)算3,4層柱的軸力時(shí)用到的其他各層的梁的剪力見(jiàn)下表層數(shù)/kn/kn3-637.4840.52七、水平荷載作用下內(nèi)力計(jì)算1. 水平地震荷載作用下由d值法其計(jì)算過(guò)程如下表層數(shù)柱類型根數(shù)k=d=d/×104345縱向邊柱100.5360.2112.54461.447中間柱51.0720.3494.207橫向邊

43、柱20.4020.1672.013角 柱40.8050.2873.46取4號(hào)軸線一榀框架為計(jì)算單元，每根柱子所分剪力計(jì)算如下表層數(shù)層剪力vpi/kn邊柱d值中柱d值d/×104每根邊柱剪力每根中柱剪力54714k=0.536=0.211d=2.544k=1.072=0.349d=4.20761.44745134k=0.536=0.211d=2.544k=1.072=0.349d=4.20761.44735454k=0.536=0.211d=2.544k=1.072=0.349d=4.20761.447查表得柱子的反彎點(diǎn)如下表層數(shù)邊柱中柱5n=10 j=5k=0.536 y0=0.45

44、=0.211 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.45n=10 j=5k=1.072 y0=0.50=0.349 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.504n=10 j=4k=0.536 y0=0.50=0.211 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.50n=10 j=4k=1.072 y0=0.50=0.349 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.503n=10 j=3k=0.536 y0=0.50=0.211 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.50n=10 j=3k=1.072 y0=0.50=0.349 y

45、1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.50注：由于上下層梁的線剛度及上下層高均相同，所以y1 y2 y3均為零柱端彎矩由公式： 計(jì)算梁端彎矩：邊跨 中間跨 由平衡條件計(jì)算梁端剪力及跨中彎矩柱的軸力=梁端剪力的代數(shù)和 所以中柱軸力為零。所以在水平地震荷載作用下梁柱內(nèi)力計(jì)算見(jiàn)下表層數(shù)截面mnv4柱邊柱上端382.61888.19212.56下端382.61888.19212.56中柱上端632.700351.50下端632.700351.50梁左端698.79-200.86右端606.83-200.863柱邊柱上端406.441109.27225.80下端406.441109.2722

46、5.80中柱上端672.140373.41下端672.140373.41梁左端789.05-221.76右端652.42-221.762. 水平風(fēng)載作用下的內(nèi)力計(jì)算由d值法其計(jì)算過(guò)程如下表層數(shù)柱類型根數(shù)k=d=d/×104345邊柱20.5360.2112.5449.295中柱11.0720.3494.207取4號(hào)軸線一榀框架為計(jì)算單元，每根柱子所分剪力計(jì)算如下表層數(shù)層剪力vpi/kn邊柱d值中柱d值d/×104每根邊柱剪力每根中柱剪力594.42k=0.536=0.211d=2.544k=1.072=0.349d=4.2079.2954107.45k=0.536=0.21

47、1d=2.544k=1.072=0.349d=4.2079.2953118.93k=0.536=0.211d=2.544k=1.072=0.349d=4.2079.295反彎點(diǎn)的算法同水平地震作用下反彎點(diǎn)算法柱端彎矩由公式： 計(jì)算梁端彎矩：邊跨 中間跨 由平衡條件計(jì)算梁端剪力及跨中彎矩柱的軸力=梁端剪力的代數(shù)和 所以中柱軸力為零。所以在水平風(fēng)荷載作用下梁柱內(nèi)力計(jì)算見(jiàn)下表層數(shù)截面mnv4柱邊柱上端52.94105.8529.41下端52.94105.8529.41中柱上端87.53048.63下端87.53048.63梁左端94.80-27.24右端82.23-27.243柱邊柱上端58.591

48、37.2232.55下端58.59137.2232.55中柱上端96.89053.83下端96.89053.83梁左端111.53-31.34右端92.21-31.34八、三四層內(nèi)力算至柱邊緣處由公式： m邊=mv·b/2 v邊=vq·b/2q=12kn/m g=28.5kn/m b=0.65m計(jì)算過(guò)程見(jiàn)下表截面a3b3la4b4l恒載內(nèi)力柱軸線處m87.44110.9887.44110.98v89.0096.2589.0096.25柱邊緣處m58.5279.7058.5279.70v79.7486.9979.7486.99活載內(nèi)力柱軸線處m36.8446.7336.8446.73v37.4840.5237.4840.52柱邊緣處m24.6633.5624.6633.56v33.5836.6233.5836.62風(fēng)載內(nèi)力柱軸線處m111.5392.2194.8082.23v31.3431.3427.2427.24柱邊緣處m101.3482.0285.9573.38v31.3431.3427.2