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1、3 结构设计说明3.1 工程概况某大学教学楼，设计要求建筑面积约2 5005000m?,4-5层。经多方论证，初步确定设为五层，结构为钢筋混凝土框架结构。3.2 设计主要依据和资料3.2.1设计依据a)国家及江苏省现行的有关结构设计规范、规程及规定。b)本工程各项批文及甲方单位要求。c)本工程的活载取值严格按 建筑结构荷载规范(G B 50009-2 001)执行。3.2.2设计资料1房屋建筑学2混凝土结构(上、下)3基础工程4建筑结构设计5结构力学6地基与基础7工程结构抗震8简明建筑结构设计手册9 土木工程专业毕业设计指导1 0实用钢筋混凝土构造手册1 1房屋建筑制图统-标准(B G 500
2、01-2 001)1 2建筑结构制图标准(B G 50105-2 001)1 3建筑设计防火规范(G B J 16 8 7)1 4民用建筑设计规范(G B J I 0I 8-7)1 5综合医院建筑设计规范(J G J 49-8 8)1 6建筑楼梯模数协调标准(G B J I 0I-8 7)1 7建筑结构荷载规范(G B 5009-2 001)1 8建筑结构可靠度设计统一标准(G B 5006 8-2 001)1 9混凝土结构设计规范(G B 500102 002)2 0地基与基础设计规范(G B 5007-2 002)2 1建筑抗震设计规范(G B 500112 001)2 2砌体结构2 3简
3、明砌体结构设计施工资料集成武汉工业大学出版社武汉理工大学出版社同济大学出版社东南大学出版社人民教育出版社武汉工业大学出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社科学出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国电力出版社2 4 土木工程专业毕业设计指南 中国水利水电出版社2 5 土建工程图与A u t o C A D 科学出版社2 6简明砌体结构设计手册 机械工业出版社2 7砌体结构设计手册 中国建筑
4、工业出版社2 8砌体结构设计规范(G B 500102 002)中国建筑工业出版社本工程采用框架结构体系，抗震等级为四级。本工程耐火等级为二级，其建筑构件的耐火极限及燃烧性能均按民用建筑设计规范(G B J I 0I 8-7)执行.全部图纸尺寸除标高以米为单位外均以毫米为单位。本工程结构图中所注标高均为结构标高。3.3 结构设计方案及布置钢筋混凝土框架结构是由梁，柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。墙体只给围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优点，广泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。因此这次设计的成集中学教学楼采
5、用钢筋混凝土框架结构。按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三种布置方案。本次设计的教学楼采用横向承重方案，竖向荷载主要由横向框架承担，楼板为预制板时应沿横向布置，楼板为现浇板时，-一般需设置次梁将荷载传至横向框架。横向框架还要承受横向的水平风载和地震荷载。在房屋的纵向则设置连系梁与横向框架连接，这些联系梁与柱实际上形成了纵向框架，承受平行于房屋纵向的水平风荷载和地震荷载。3.4 变形缝的设置在结构总体布置中，为了降低地基沉降、温度变化和体型复杂对结构的不利影响，可以设置沉降缝、伸缩缝和防震缝将结构分成若干独立的单元。当房屋既需要设沉降缝，又需要设伸缩缝，沉降缝可以兼做
6、伸缩缝，两缝合并设置。对有抗震设防要求的的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应该符合防震缝的要求，并进可能做到三缝合一。3.5 构件初估3.5.1 柱截面尺寸的确定柱 截 面 高 度 可 以 取 =（1/1 5-1/2 0），H 为 层 高；柱 截 面 宽 度 可 以 取 为6 =（1-2/3）。选定柱截面尺寸为5 0 0 m m X5 0 0 m m3.5.2梁尺寸确定框架梁截面高度取梁跨度的1/8 1/1 2。该工程框架为纵横向承重，根据梁跨度可初步确定框架梁3 0 0 m m X6 0 0 m m3.5.3楼板厚度楼板为现浇双向板，根据经验板厚取1 3 0 m m。3.6 基本假定与计算简图3.6
7、.1 基本假定第一：平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。第二：由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转影响。3.6.2计算简图在横向水平力作用下，连梁梁对墙产生约束弯矩，因此将结构简化为刚结计算体系，计算简图如后面所述。3.7 荷载计算作用在框架结构上的荷载通常为恒载和活载。恒载包括结构自重、结构表面的粉灰重、土压力、预加应力等。活荷载包括楼面和屋面活荷载、风荷载、雪荷载、安装荷载等。高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用和风力。地震作用计算方法 按 建筑结构抗震设计规范进行，对高度不
8、超过4 0 m 以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使 用 荷 载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。3.8 侧移计算及控制框架结构的侧移由梁柱杆件弯曲变形和柱的轴向变形产生的。在层数不多的框架中，柱轴向变形引起的侧移很小，可以忽略不计。在近似计算中，一般只需计算由杆件弯曲引起的变形。当一般装修标准时，框架结构在地震作用下层间位移和层高之比、顶点位移与总高之比分别为1：6 5 0,1：7 0 0 o框架结构在正常使用条件下
9、的变形验算要求各层的层间侧移值与该层的层高之比不宜超过1/5 5 0的限值。3.9 内力计算及组合3.9.1竖向荷载下的内力计算竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每根框架。框架结构在竖向荷载下的内力计算采用分层法计算各敞口单元的内力，然后在将各敞口单元的内力进行叠加；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定进行计算。3.9.2水平荷载下的计算利 用D值法计算出框架在水平荷载作用下的层间水平力，然后将作用在每一层上的水平力按照该棉框架各柱的刚度比进行分配，算出各柱的剪力，再求出柱端的弯矩，利用节点平衡求出梁端弯矩。3.9.3内力组合第一：荷载组合。荷载组合简化如下
10、：（1）恒荷载+活荷载、（2）恒荷载+风荷载、（3）恒荷载+活荷载+风荷载、（4）恒荷载+地震荷载+活荷载。第二：控制截面及不利内力。框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层，底层,混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。框架梁控制截面及不利内力为：支座截面，-M*,跨中截面，耽 框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：M m a x及相应的N、V,及相应M、V,N m及相应M、V。3.1 0 基础设计在荷载作用下，建筑物的地基、基础和上部结构3部分彼此联系、相互制约。设计时应根据地质资料，综合考虑地基基础上部结构的相互作用与施工条件，通过经济条件比较，选取安全可靠、经济合理、技术先进
11、和施工简便的地基基础方案。根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用整体性较好的独立基础。3.1 1 施工材料第一：本工程中所采用的钢筋箍筋为I级钢，f y=2 1 0 N/mmM主筋为H级钢，f y=3 0 0 N/mm2o第二：柱梁钢筋混凝土保护层为3 5 mm,板为1 5 mm。第三：钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行。第四：本工程所有混凝土强度等级均为C 3 0。第五：墙体外墙及疏散楼梯间采用2 4 0厚蒸压灰砂砖。第六：当门窗洞宽W 1 0 0 0 mm时,应采用钢筋砖过梁,两端仰入支座3 7 0并弯直钩;门窗洞宽21 0 0 0 mm时,设置钢筋混凝土过梁。3.1 2 施工要求及
12、其他设计说明第一：本工程上部楼板设计时未考虑较大施工堆载(均布)，当外荷载达到3.0 K n/m时，应采取可靠措施予以保护。第二：本工程女儿墙压顶圈梁为2 4 0 mmX 1 2 0 mm,内配4 6 8,6 6 2 5 0,构造柱为2 4 0 n l mX2 4 0 mm,内配4 4)1 0,6 6 2 5 0,间隔不大于2 0 0 0 mm第三；施工缝接缝应认真处理，在混凝土浇筑前必须清除杂物，洗净湿润，在刷2度纯水泥浆后，用高一级的水泥沙浆接头，再浇筑混凝土。第四：未详尽说明处，按相关规范执行。4设计计算书4.1 设计原始资料(1).冬季主导风向东北平均风速2.6 m/s,夏季主导风向东
13、南平均风速2.6 m/s,最大风速2 3.7 m/s o(2).常年地下水位低于-1.3 m,水质对混凝土没有侵蚀作用。(3).最大积雪厚度0.3 2 m,基本雪压So=0.4 K N/M2,基本风压Wo=0.4 K N/M,土壤最大冻结深度0.0 9 m。(4).抗震设防烈度6 度，设计地震分组第三组.(5).地质条件序号岩石名称厚度Fuk(M Pa)1耕土1.12黏土2.82503黏土9.41104.2 结构布置及计算简图根据该房屋的使用功能及建筑设计的需求，进行了建筑平面、立面、及剖面设计其各层建筑平面剖面示意图如建筑设计图，主体结构5 层，层高均为3.6 m。填充墙面采用2 4 0 m
14、m厚的灰砂砖砌筑，门为木门，窗为铝合金窗，门窗洞口尺寸见门窗表。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取1 3 0 mm,梁载面高度按梁跨度的1/1 2 1/8 估算，由此估算的梁载而尺寸见表1,表中还给出柱板的舲强度等级。C 3 0 (fc=1 4.3 N/mm2,ft=l.4 3 N/mm2)表 1 梁截面尺寸层次佐强度横 梁(bxh)纵梁(bxh)AB跨BC跨CD跨1-5C30300X600250X500300X600250X500柱载面尺寸可根据式N=B FgE-A cN N/U f c估算表2查得该框架结构在3 0 m以下，抚震得级为三级，其轴压比值U J =0.9表 2 抗震
15、等级分类结构类型烈 度6789框架结构高度/mW30303030W303025框架四三三二二一剧场、体育等三二一一表 3轴压比限值结构类型抗 震 等 级二三框架结构0.70.80.9柱截面尺寸：柱截面高度可取h=（1/1 5-1/2 0）H,H为层高；柱截面高度可取b=（1-2/3）h,并按下述方法进行初步估算。a）框架柱承受竖向荷载为主时，可先按负荷面积估算出柱轴力，再按轴心受压柱验算。考虑到弯矩影响，适当将柱轴力乘以L 2 T.4的放大系数。b）对于有抗震设防要求的框架结构，为保证柱有足够的延性,需要限制柱的轴压比,柱截面面积应满足下列要求。AN/Afcc）框架柱截面高度不宜小于4 0 0
16、 mm,宽度不宜小于3 5 0 mm。为避免发生剪切破坏,柱净高与截面长边之比不宜大于4。根据上述规定并综合考虑其他因素，设计柱截面尺寸取值统一取5 0 0 x 5 0 0 mm。基础采用柱下条形基础，基础+距离室外地平0.5,室内外高差为0.4 5,框架结构计算简图如图所示，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2-5层柱高度即为层高3.6 m,底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即h,=4.2+0.4 5+0.5=4.9 5 mo4.3荷载计算4.3.1恒载标准值计算屋面：刚性防水屋面（有保温层）：苏J 0 1-2 0 0 5 1 2/74 0厚C 2 0细石碎内配直径4间距1
17、5 0双向钢筋2 0厚1:3水泥砂浆找平7 0厚水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩保温层2 0厚1:3水泥砂浆找平层1 0 0厚结构层0.8 kN/m20.0 2 x2 0=0.4 kN/m20.0 7 x1 0=0.7 kN/m20.0 2 x2 0=0.4 kN/m20.1 x2 5=2.5 kN/m21 2 厚板底抹灰 0.0 1 2 x2 0=2.5 kN/m?合 计4.8 2 kN/m2楼面：水磨石地面(1 0 m m 面层,2 0 m m 水泥砂浆打底，素水泥打底)0.6 5 kN/m21 3 0 厚钢筋碎板 2 5 X 0.1 3=3.2 5 kN/m21 2 厚水泥沙浆 0.0 1
18、2 X 2 0=2.5 kN/n?合 计4.1 4 kN/m2梁自重：边跨梁 b X h=3 0 0 X 6 0 0 m m梁自重 2 5 X 0.3 X (0.6-0.1 3)=3.7 5 kN/m抹灰层：1 2 厚水泥砂浆V O.0 1 2 X (0.6-0.1 3)X2+0.0 1 2 X 0.3 X2 0 =0.3 1 2 kN/m合计4.0 6 2 kN/m2中间跨梁 b X h=2 5 0 X 5 0 0 m m梁自重 2 5 X 0.2 5 X (0.5-0.1 3)=3.0 0 kN/m抹灰层：1 2 厚水泥砂浆X 2 0=0.2 6 kN/m合计3.2 6 kN/m2柱自重：
19、b X h=5 0 0 X 5 0 0 m m柱自重 2 5 X 0.5 0 X 0.5 0=6.2 5 kN/m抹灰层：1 2 厚水泥砂浆 0.0 1 2 X 0.5 0 X 4 X 2 0 =0.4 8 kN/m合计6.7 3 kN/m外纵墙自重：标准层：纵 墙（2 4 0 灰砂砖）铝合金门窗1 8 X (3.9-0.5-1.8)X 0.2 4=6.4 8 kN/m0.3 5 X 1.8 =0.6 3 kN/m水泥粉刷外墙面 0.3 6 X (3.6 0-1.8 0)=0.7 5 6 kN/m水泥粉刷内墙而 O 3 6 X 6 0 T.8 0)=0.7 5 6 kN/m合计8.6 2 2
20、kN/m2底层：纵 墙(2 4 0 灰砂砖)1 8 X (4.8 5-1.8 0-0.5 0-0.4 0)X 0.2 4=9.2 8 8 kN/m铝合金门窗 0.3 5 X 1.8=0.6 3 kN/m釉面砖外墙面 0.5 X (4.3 5-1.8 0-0.5 0)=1.0 2 5 kN/m水泥粉刷内墙面 0.7 5 6 kN/m合计1 1.7 0 kN/m内纵墙自重：标准层：纵 墙(2 4 0 灰砂砖)1 8 X 9 0-0.5 0)X 0.2 4=1 4.6 8 8 kN/m水泥粉刷墙面 0.3 6 X (3.9 0-0.5)X 2.0 0=2.4 4 8 kN/m合计 1 7.1 3 6
21、 kN/m?底层：纵 墙(2 4 0 灰砂砖)1 8 X (4.8 5-0.5 0-0.4 0)X 0.2 4=1 7.0 6 kN/m水泥粉刷墙面 0.3 6 X 3.9 0 X 2=2.8 0 8 kN/m合计1 9.8 7 kN/m4.3.2活荷载标准值计算第一：面和楼屋面活荷载标准值根据荷载规范查得：上人屋面2.0 kN/楼面：教室 2.QkN/m2走道2.5kN/m2第二：雪荷载0.”N/屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。4.3.3 竖向荷载下框架受荷总图本次设计的教学楼纵向柱距为4.50m,横梁跨度为6.90m,单区格板为4.50mX图 2板面荷载分配图23400图 3
22、计算单元的选取第一：A-B轴间框架屋面板荷载：板传至梁上的三角形和梯形荷载等效为均布荷载楼面板荷载:恒载4.82x x6.3x x2=18.98攵N/m2 8活载2.0 x x6.3x x2=7.88ZN/m2 8恒载4.14x-x6.3x-x2=16.30/Z H2 8活载2.0 x-x6.3x-x2=7.88/m2 8梁自重4.06AN/mA-B轴间框架梁均布荷载：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=4.06+18.98=23.04ZN/九活载=板传荷载=l.SSkN/m楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载=4.06+16.30+11.136=31.496ZN/机活载=板传荷载=7.88kN 1m第
23、二：B-C轴间框架梁均布荷载:屋面板传荷载：恒载4.82X-X2.1X2=10.122/M2活载2.0 xx2.1x2=4.2kN/m2楼面板荷载:恒载4.14x-x2.1x2=8.694W/m2活载2.5x,x2.1x2=5.25ZN Im2梁自重3.26kN/mB-C轴间框架梁均布荷载：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=3.26+10.122=338kN I m活载=板传荷载=42kN/m楼面梁恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=3.26+8.69 4 +1 1.1 36=23.0 9 kN/根活载=板传荷载=525kN/m第三：C-D轴间框架梁均布板荷载同A-B轴第四：A柱纵向集中荷载计算顶层
24、柱：女儿墙自重（做 法:墙 高9 0 0 mm,1 0 0 mm碎压顶）=O.24 xO.9 xl8KN/m3 +25x0.1 x0.24 +(1.2机 X2+0.24 m)x0.5=5.80 8kN/m顶层柱恒载=梁自重+板传荷载+板传荷载=8.62+(6.9 -0.5)+3.26x(6.9-0.5)+-x 6.9=60.73+20.86+34.85=1 1 6.4 4 AN顶层柱活载=2.0 x-x6.3 x-x(6.9-0.5 0)=25.20kN2 8标准层柱：标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=8.62x(6.9-0.50)+3.26x(6.9-0.50)+1 6.30 x1 x
25、6.9=55.1 6+20.86+52.1 6=1 28.1%N标准柱活载=板传活载=7.8 8 x 3 9-=25.2AN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=1 1.70 x(6.9-0.5)+2.5x(6.9-0.5)=74.88+1 8=9 0.88Z N第五：B柱纵向集中荷载计算顶层柱：顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.26x(6.9-0.50)+4.82xlx6.3x-x(6.9-0.50)2 8+4.8 2 x-x2.1 x(l-2 x 0.152+0.153)x(6.9-0.50)2=20.86+60.73+31.04=112.63AN顶层柱活载=板传活载=2.0 x-x6
26、.3x-x(6.9-0.50)+2.0 x-x 2.4 x-x(6.9-0.50)2 8 2 8=25.2+9.6=34.8AN标准层柱：标准层柱恒载=内纵墙自重+梁自重+板传荷载=17.14x(6.9-0.50)+3.62x(6.9-0.50)+4.14x-x6.3x-x(6.9-0.50)2 8+4.1 4 xix 2.1 x-x(6.9-0.50)2 8=202.4 IAN顶层柱活载=2.0 x1x6.3x*x(6.9-0.50)+2.5xx2.1x*x(6.9-0.50)2 8 2 8=25.2+10.5=35.7 kN基础顶面恒载=底层内总墙+基础梁自重=19.87x(6.9-0.5
27、0)+2.5x(6.9-0.50)=127.17+16=143.17 W结构在进行梁柱的布置时柱轴线与梁的轴线不重合，因此柱的竖向荷载对柱存在偏心。框架的竖向荷载及偏心距如图4所示。4.3.4重力荷载代表值计算结构的重力荷载代表值应取结构和构件自重标准值G加上各可变荷载组合值Z (pQ iQ ik G=G+Z=i,即*=i其中可变荷载为雪荷载OAkN/m2(PQi=0.5屋而活载2.0kN/m29Q=。楼面活载：教室2.0kN/m2%=1.0走道2.5kN/m2(1)屋面处的重力荷载代表值的计算女儿墙的计算G 女 儿 墙=g 女 儿 增/=5.81 x(23.4 +1 4.7)x2=442.7
28、2kN屋面板结构层及构造层自重的标准层G%而 收=4.82 x(23.4 +0.3)x(1 4.7+0.3)=1 731.5 MNG 柱=25x0.5x0.5x(1.9 5-0.1 3)x20=228.75Z W顶层的墙重G培=1 x8.62x(6.6-0.5)x2+(7.2-0.5)x2+(6-0.5)x2+(6.3-0.5)x2+(2.1-0.5)+1 7.1 4 x(6.6-0.5)x2+(7.2-0.5)x2+(3.6-0.5)x2+(6-0.5)x2+(6.3-0.5)x2+(6.3-0.5)x8+(2.1-0.5)x4 1=1 0 9 5.9 WG顶 层=G 女 儿 墙+G 屋 面
29、 板+G 梁+G 柱+G 墙=4 4 2.72+1 71 3.51 +584.33+228.75+1 0 9 5.9 9=4 0 65.30 0 V(2)其余层楼面处重力荷载代表值计算G=21 9 1.9 8G=3.39 x(23.4 +0.6)x(1 4.7+0.6)横面板=3.39 x24 x1 5.3=1 24 4.8 L W VGtt=25x0.5x0.5x(3.9-0.13)x20=4725kNG标 准 层=G 墙+G楼面板+G梁+G 柱=2191.98+1244.81+584.33+472.5=4493.62攵N(3)底层楼面处重力荷载代表值计算型+型-0.13G=2191.98x
30、-2-=2191.98x1.1263 3.9-0.13=2468.17G=1244.8 W慢面板G*=584.33ZN珠；G,+=472.5x1.126=532.0WG标 准 层=G 墙+G楼面板+G梁+G 柱=2468.17+1244.81+584.33+532.04=4843.4ZN(4)屋顶雪荷载标准值=q.xS=0.40 x(23.4+0.6)x(14.7+0.6)=0.40 x24x15.3=146.88(5)楼面活荷载标准值G楼 面=4教x S教+q走 道x S走道=2.0 x23.7x13.2+2.5x23.7x2.6=625.68+154.05=779.73ZN（6）总重力荷载
31、标准值屋面处GEW=屋面处结构和构件自重+0.5x雪荷载标准值=4065.30+0.5x146.88=4138.74kN楼面处 底层G.=楼面处结构自重+0.5X活荷载标准值=4843.40+0.5x779.93=5233.27kN标准层GEW=楼面处结构自重+O.5x活荷载标准值=4493.62+0.5x779.93=4883.6kN4.4地震作用计算4.4.1横向框架侧移刚度计算横梁线刚度ib计算过程见下表4,柱线刚度i c计算见表5o表 4 横梁线刚度ib i 一 算 表次类别Ec/(N/nun2)b X h/mm2lo/mmL/mmEclo/L(N.m m)1.5EcIo/L2EcIo
32、/L1-5AB跨3.OX 101300X6005.4X10963005.21X1092.57X103.85 XIO105.14Xio10BC跨3.0X104250X5002.6X10921003.71XIO105.57XIO107.43XIO10表 5 柱线刚度i c 计算表层次hc/mmEc/(N/mm2)b X h/mmIc/mm1Eclc/hc/(N.m m)148503.0X10500X5005.21X1093.22X 102-539003.0X104500X5005.21X1094.00X 10取BC跨梁的相对线刚度为1.0,则其他为：AB跨 BC跨 1层柱 2-4层柱相对刚度 I
33、0.69 1.0 0.43 0.54框架梁柱的相对线刚度如图4,作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。柱的侧移刚度按式D=Q cM计算，式由系数Q,为柱侧移刚度修正系数，由相关的表可查，根据梁柱线刚度比后的不同。例如，中框架柱分中柱和边柱，边柱梁分中柱和边柱等，现以第2层B-3柱的侧移刚度计算为例，其余见表65%+5 1 4 +7 4 3 +7 4 32 X，。=3.1 4n =3 a“c 2+3 M=0 61 1D =Q c1 2 i c=0 61 1 X1 2 X4 0 0 X1 0 3 9 0 0 2=1 9 2 7 9 N/m m表 6 框架柱侧移刚度A ,D 轴中框架边柱层次线刚度k
34、=d（一般层）%.=（一般层）2+kc 不,根数）。攵=2（底层）40.54-k/一口、a=-（底层）2+k13.22X1O101.580.581954462-44.00X101.270.388122456A-L5、D-1,5轴边框架边柱层次1Ka Di (N/m m)u i(m m)u i/m m441 3941 3930 58821 3.51 77.83488490 2 330 58822 9.51 64.3按式T产 1.7%而 计 算 基 本 周 期 T”其中心的量纲为m248841390730588245.5134.8152331914021436889.389.3取外=0.7 则T,
35、=l.7 X 0.7 X V 1 77.8X 1 O-3=0.50 2 S4.4.3 横向水平地震力计算本工程中结构不超过40 m 质量和刚度沿度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，结构总水平地震作用标准值按式F/aG.计算即Gc p=0.85 2 Gl=0.85X 1 91 40=1 62 69k N由于该工程所在地抗震设防烈度为6 度，场地类别为H 类，设计地震分组为第三组，则 7；=0.45s,%,x =0 9 4。由于7；7；57；，则 a=,z72 a M（式 中 r-一衰减指数，在7；7；T)=0.50 2 S,则凡取为 0F产#L%（l-6n）j=i
36、各层横向地震作用及楼层地震剪力计算见表8表 8 各层横向地震作川及楼层地震剪力层次hiHiGiGi HiG.H,FiVij=l43.91 6.5541 396850 00.3452 0 2.0 72 0 2.0 733.91 2.65488461 782.60.31 11 82.1 5384.2 223.98.75488442 7350.2 1 51 2 5.9351 0.1 514.854.8552 332 53800.1 2 874.97585.1 2各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如图5,6图 6 水平地震作用分布图 7层间剪力分布4.4.4 水平地震作用下的位移验算水平
37、地震作用下框架结构的层间位移便,和顶点位移口，分别按式%=和 2（口）k 计算计算过程见表9,表中还计算了各层的层间弹性位移角4=4 d/h.表 9 横向水平地震作用下的位移验算层次V iDi u ihi。产必%42 0 2.0 730 58820.666.32390 01/590 93384.2 230 58821.2 65.66390 01/30 95251 0.1 530 58821.674.40390 01/2 3351585.1 22 1 43682.732.7348501/1 777由表9 可见，最大层间弹性位移角发生在第1 层，其值为1/590 9V 1/550 满足式八J h
38、的要求，其中 u/h =1/550 由表查得。4.4.5 水平地震作用下框架内力计算水平地震作用下的内力采用改进的反弯点法。框架柱端剪刀及等矩分别按式匕初词计算，其中口“取自表Z D,取自表5,层间剪刀取自表7,各柱工 口 j=i反弯点高度比y 按式y=y 0+%+y 2+y，确度，各修正值见表1 0,各层柱剪力计算见表9。表 1 0 柱剪力计算层次A 轴柱B 轴柱C 轴柱D 轴柱第四层D 12245 0.040305882V=0.040X 202.07=8.09KND 20074 八”，,O.OooX。305882V=0.066x202.07=13.26KN同A轴同B轴第层D 12245 八
39、八 0.040X。305882V=0.040 x384.22=15.38KND 20074 八 ().066305882V=0.066x384.22=25.36KN同A轴同B轴层次A轴柱B轴柱C轴柱D轴柱第层D 12245 0.040X。305882V=0.040 x510.15=20.41KND 20074 O.OooD 305882V=0.066x510.15=30.67 KN同A轴同B轴第层D 9544 八几=-=0.0445 D 214368V=0.0445 x 585.12=26.1 KN品=-=0.0 5 8 5D 368071V=0.0585x585.12=3426KN同A轴同B
40、轴表 1 1 各柱的反弯点高度次A轴柱B轴柱c轴柱D轴柱第%=1.27y0=0.364%=3.49%=0.45五a,=1.0X=0 =1.0M =0同A轴同B轴片已3 =10%=0生=1.0%=0y=0.364+0=0.364y=0.45第女=1.27%=0.45%=3.49yQ=0.50四0 =1.0必=0ocx=1.0X=0同A轴同B轴公a2=1.0%=o%=1 .。%=。y=0.45y=0.50第%=1.27%=0.464%=3.49 y0=0.50三%=1.0%=0a=1.0%=0同A轴同B轴6r3=1.0 y3=0a3=1.24 y3=0y=0.50 =0.50第左=1.27 y0=
41、0.4642=3.49%=0.5二ax=1.00 弘=0=1.0%=0同A轴同B轴层a3=1.24 y3=0a3=1.24 y3=0y=0.464y=0.50层A轴柱B轴柱C轴柱D轴柱次第%=1.58%=0.587%=4.36 y0=0.554=0 y3=0a2=0.804 y3=0同A轴同B轴层y=0.587 =0.55梁端弯矩剪力及柱轴力发别按下式计算:M；=(M3MQ4+1；Vb=(M+Mb2)/1,叩k=i k表 1 2 横向水平地震作用下A轴框架柱层号匕“(KN)y(m)MiKN-m)Mcl；KN-tn)48.090.36420.0711.48315.380.4532.9926.99
42、220.410.46442.6736.93126.10.58752.2874.31表 1 3 横向水平地震作用下B轴框架柱层号匕“(K N)y(McKN-m)413.260.4528.4423.27325.360.5049.4549.45230.670.5059.8159.81134.260.5574.7791.394.5竖向荷载作用框架内力计算竖向荷载作用下的内力一一般可采用近似法，有分层法，弯矩二次分配法和迭代法。当框架为少层少跨时，采用弯矩二次分配法较为理想。这里竖向荷载作用下的内力计算采用分层法。竖向荷载作用下,框架的内力分析除活荷载较大的工业与民用建筑.可以不考虑活荷载的不利布置，这
43、样求得的框架内力,梁跨中弯距较考虑活载不利布置法求得的弯局偏低，但当活载占总荷载的比例较小时，其影响很小.若活荷载占总荷载的比例较大时，可在截面配筋时，将 跨 中 弯 距 乘 以 的 较 大 系 数。框架横梁均布恒荷载、活荷载可从前面荷载计算中查得。具体数值见图1 0。其中框架柱的相对线刚度除底层柱之外其于各层乘以0.9o由于柱纵向集中荷载的作用，对柱产生偏心。在恒荷载和活荷载的作用下的偏心矩 如 图1 2,1 3所示。4.5.1梁柱端的弯矩计算梁端柱端弯矩采用弯矩分配法计算。计算步骤为：（1）将原框架分为5个敞口单元，除底层柱外的其于各层柱的相对线刚度乘以 0.90（2）用弯矩分配法计算每一
44、个敞口单元的杆端弯矩，底层柱的传递系数为0.5,其余各层柱的传递系数为1/3。将分层法所得到的弯矩图叠加，并将节点不平衡弯矩进行再分配。梁端固定弯矩计算:恒载：屋面：M s=-g/2=-x 23.04x6.32=-76.20-mA W B W 12 12M BsW .A W=76.20kN-m111 OM&二 gl2=xl3.382x2.12=-3.72 m3 12 12M 8C W.B W=3.72kN m1 0 J,M g 二 一一gl2=一一x23.04x6.32=-76.20/?C W 5，120 12M gD W .C W=1620kN m楼面：M&=-g/2 x31.496 x 6
45、.32=-104.173Z:N/nz 12 12M gB b.A b=104.73kN-mlol 0M g=-g/2=-X23.09X2.12=-8.4 W /7 2BbM 12 12M Bsb.C b=8A9kN-mM sC b.D b=-104.173 mM gD b.C b=104.73-m活载：屋面：M q =-ql2=-x7.88 x 6.32=-26.06kN-m 12 12M qR W.A W=26.06faV m/1 9 1 oM q=ql2=x4.2x212=154雨 机8 3 12 12M qO V=L54kN m1 9 1 .M 口=ql2=一一x7.88x6.32=-2
46、6.06Z:7V mc s 12 12M qC W,D W=26.G6kN m屋面：M 11 ,1 ,=-ql2=-x7.88x6.32=-26.06jl7Vm12 12M 口B b,A b 26.06kN m1 ,1 ,M q =ql2=x5.25x2.12=-1.93kN?3 12 12M q =1.93kN mCb.Bb1 7 1 7M =q?=x7.88 x 6.32=-2 6.0 6 /ncbM 12 12M q =26.06kN mDb.Cb分层法计算见图14、15、16。下柱 左梁石梁卜柱1 左梁0.4 1 3 0.58 70.4 1 20.2 90 0.2 98-1 1.6 4
47、3 6.2 87.4 0-76.2 0 76.2 0 -1 1.2 51.56 2 5,78-1 7.92 -3 5.8 4 -2 5.2 31 0.52 5.2 6-1.0 9-2.1 7-1.53-3.72 -1.8 6-2 5.93 -2 5.93-1.57 1.57 0.4 50.6 4GQ 9Q 09一99 DA A/13 2.4 91 0.8 J-3 2.4 9-1 2.6 7图 1 4 顶层弯矩分配及弯矩图12.99-7.73上柱r e右梁0.292 0.2920.415-12.82-104.1734.1634.1648.55-15.914.654.656.60-0.53 2 3
48、.8 5-0.8 4 -0.8 40.1 83 8.70 -2 4.0 7-4 1.4 5-3 5.1 8 2 0.4 64 0.6 31 1.562 3.1 1 -6 3.6 02 0.73 图 1 6 底层弯矩分配及弯矩图竖向均布恒载作用下的框架弯矩图如图1 7。竖向均布活荷载作用下的框架内力计算方法同上，结果见图1 8、1 9、2 0、2 1。-1 0.8 4 8.53卜 柱0.4 1 3 0.58 71 1.93 -1 1.93-2.52-2 6.0 62 6.0 6-3.4 81 1.8 01 6.78)8.3 9-6.0 7-1 2.1 3 -8.532.503.57_X1 78-
49、0.3 7-0.74-0.520.1 50.2 22 3.3 6-1 2.531 1.932 3.图 18顶层弯矩分配及弯矩图3.2 1-2.0 5卜柱 卜柱左 梁 匕 柱下柱磷0.2 92 0.2 92 0.4 1 60.3 1 9 0.2 2 5 0.2 2 50.2 3 1-2.52 -2 6.0 6 2 6.0 6 -3.578.3 5 8.3 5 1 1.8 9 5.94-4.2 3 -8.4 5-5.96 -5.961.2 3 1.2 3 1.76 0.8 80.1 4 6.1 2-0.2 0 0.2 0-0 4 1 ,0 4 1 ,0 5 8 2 4.1 5-6.1 6 -9.3
50、 79.6 2 7.1 0 -1 6.72-3.2 42.3 7/力 _8.2 5 5.3 5/图19三-二层弯矩分配及弯矩图 3.3 5-2.1 3上柱下 柱 右 梁 W上 柱 下 柱楔0.3 0 30.2 6 8 0.4 3 0 0.3 2 8 0.2 3 1 0.2 0 4 0.2 3 7-2.52 -2 6.0 6 2 6.0 6 -3.57-1.93 -0.978.6 67.6 6 1 2.2 9 6.1 5-4.3 8 6.3 31.3 31.1 7 1.8 8 、-0.94-0.1 6 -0.2 20.0 4 741 0 4 -0.0 7 2 4.0 8 -6.3 9-9-8.4