大學(xué)課程設(shè)計(jì)鋼框架結(jié)構(gòu)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）常熟市海天科技綜合樓專業(yè)年級(jí) 05級(jí)土木（2）班 學(xué)生學(xué)號(hào)_0 5 0 4 4 2 1 9_學(xué)生姓名指導(dǎo)教師評(píng) 閱 人摘 要本設(shè)計(jì)是對(duì)常熟海天綜合科技樓的設(shè)計(jì)。該科研樓的結(jié)構(gòu)主體為四層結(jié)構(gòu)，局部為五層。結(jié)構(gòu)主體為鋼框架結(jié)構(gòu)，采用鋼與混凝土組合樓蓋，基礎(chǔ)為獨(dú)立擴(kuò)展基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮到了結(jié)構(gòu)的抗震性能，在有關(guān)地震效應(yīng)計(jì)算時(shí)，主要參考國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范。結(jié)構(gòu)的計(jì)算的主要內(nèi)容依次如下：PKPM軟件計(jì)算初步選取構(gòu)件尺寸，荷載的計(jì)算，內(nèi)力的計(jì)算，構(gòu)件的驗(yàn)算，構(gòu)件的連接設(shè)計(jì)，柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。其中內(nèi)力考慮了風(fēng)荷載、地震荷載、雪荷載等多種荷載，構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)算均考慮了有震及無震兩種情況。根據(jù)

2、不同力的作用方式選擇計(jì)算方法，其中計(jì)算：框架剛度采用 “D值法”;水平地震作用計(jì)算采用“底部剪力法”，豎向荷載作用下采用分層法，風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算采用反彎點(diǎn)法。計(jì)算中采用了一些合理的假定，如不考慮屋面結(jié)構(gòu)找坡，當(dāng)作平屋定計(jì)算，從而使計(jì)算結(jié)構(gòu)對(duì)稱，可取一半結(jié)構(gòu)，大大簡(jiǎn)化計(jì)算，且誤差僅在1.5%左右。計(jì)算中注意對(duì)手算結(jié)果和電算結(jié)果的比較，可以對(duì)軟件計(jì)算和手算各自的特點(diǎn)有更充分的認(rèn)識(shí)。在計(jì)算組合梁撓度時(shí)，按簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)化計(jì)算。計(jì)算組合板負(fù)彎矩時(shí)，按單跨兩端固支簡(jiǎn)化計(jì)算。在具體的結(jié)構(gòu)計(jì)算中以國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范為依據(jù)。關(guān)鍵詞： 鋼框架結(jié)構(gòu) 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)AbstractThe design Object

3、 is Changshu Haitian Integrated Science and TechnologyBuilding.This building is four-strory, partially five. The main form of its structure is steel frame structure,while the floor is steel and concrete composite floor. The building use single extended foundation.the structural design bases on gradu

4、ation project requests,such as the capacity of resisting the earthquake.in the calculation,the solutions about earthquake computing is according to the aseismic code,which is our national noruns.specificly speaking,the process of the structural design are as follows,judge the size of the member of s

5、tructure,calculate the load,calculate the internal force,design the conection of members,design the single extended foundation under the column.When calculate the internal force,many loads are taken into consideration,such as the wind load,the seismic load,the snow load and etc;when check the steel

6、member and the connections,the normal situation and seismicsituation are both considered.According to different modes of selection method, which calculated : frame rigidity "D" Seismic levels calculated using "bottom shear," under vertical load stratified, Wind Load Calculation o

7、f internal forces of anti-bending point method.In the calculation, I adopt somereasonable assumptions.For instance,ignore the slope madefor draining the water,treat the roof as flat roof so that the structure is symmetrical.And when the structure is symmetrical,we can take half of the it to calculat

8、e,thus greatly reduce the workload and the error range is Only 1.5%.I also compare the resultsbetweenhand count and software,so that I can know better about the difference between them. When calculate the deformation of the steel-concretecombinated beam,the beam issimplified as a simple supported be

9、am.When calculate the moment of the combinated slab,the slab is simplified as a slab with both ends fixed.In the specific structural caculations,the prevail codes are used as reference.Keywords：steel framed structure；the design of connections;the design of steel member目 錄第1章工程概況及結(jié)構(gòu)選型11.1工程概況11.2結(jié)構(gòu)選型

10、1第2章結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件參數(shù)22.1框架計(jì)算簡(jiǎn)圖22.2材料選擇32.3截面選擇42.4框架梁柱線剛度計(jì)算4第3章荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算63.1恒荷載計(jì)算6樓面荷載6屋面荷載7梁間荷載73.2活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算93.3豎向荷載作用下橫向框架受力計(jì)算9A-B軸線間框架梁9B-C軸線間框架梁10A軸線柱縱向集中荷載的計(jì)算10B軸柱縱向集中荷載的計(jì)算10柱重113.4風(fēng)荷載計(jì)算123.5地震荷載計(jì)算13結(jié)構(gòu)自重計(jì)算13重力荷載代表值計(jì)算14多遇水平地震作用下標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算14第4章水平荷載作用下橫向框架位移計(jì)算164.1風(fēng)荷載作用下的位移驗(yàn)算16柱D值計(jì)算16風(fēng)荷載作用下位移驗(yàn)算16側(cè)移驗(yàn)算174.2地震作用下地震

11、力計(jì)算及位移驗(yàn)算17第5章橫向框架內(nèi)力計(jì)算195.1恒荷載作用下內(nèi)力計(jì)算20四層（屋面層）框架計(jì)算20標(biāo)準(zhǔn)層（以第三層為例）框架計(jì)算21底層框架計(jì)算22不平衡力矩二次分配23恒載作用下框架內(nèi)力圖245.2活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下內(nèi)力計(jì)算27四層（屋面層）框架計(jì)算27標(biāo)準(zhǔn)層（以第三層為例）框架計(jì)算28底層框架計(jì)算29不平衡力矩二次分配30活載作用下框架內(nèi)力圖315.3風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算34框架柱反彎點(diǎn)位置。34框架各柱的桿端彎矩、梁端彎矩計(jì)算35風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算35風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力圖355.4橫向地震作用下內(nèi)力計(jì)算38橫向水平地震作用下框架柱剪力和梁端彎矩38橫向水平地震作用下框架內(nèi)力圖3

12、85.5手算內(nèi)力與電算內(nèi)力的比較和分析。41第6章內(nèi)力組合446.1內(nèi)力組合44梁內(nèi)力組合44柱內(nèi)力組合456.2選取控制內(nèi)力46第7章內(nèi)力及位移修正487.1底部剪力法對(duì)柱軸力的修正487.2節(jié)點(diǎn)域剪切變形對(duì)樓層側(cè)移影響487.3結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定48第8章構(gòu)件設(shè)計(jì)及驗(yàn)算508.1框架梁截面驗(yàn)算50最不利內(nèi)力50強(qiáng)度驗(yàn)算50剛度驗(yàn)算51整體穩(wěn)定驗(yàn)算52局部穩(wěn)定驗(yàn)算538.2柱截面驗(yàn)算53最不利內(nèi)力53驗(yàn)算GKZ（首層A軸）54驗(yàn)算GKZ（首層B軸）56驗(yàn)算GKZ（四層A軸）57驗(yàn)算GKZ（四層B軸）598.3壓型鋼板組合樓板設(shè)計(jì)60施工階段驗(yàn)算61使用階段驗(yàn)算648.4組合梁設(shè)計(jì)68施工階段驗(yàn)算

13、68使用階段驗(yàn)算698.5手算與電算的對(duì)比分析72第9章節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算739.1梁與柱的連接73梁與柱的連接在彎矩和剪力作用下的承載力73梁柱連接處的柱的水平加勁肋設(shè)計(jì)75節(jié)點(diǎn)域抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算75強(qiáng)柱弱梁驗(yàn)算769.2柱與柱的拼接779.3主次梁連接78螺栓的抗剪79鋼板的凈截面強(qiáng)度79主梁加勁肋驗(yàn)算799.4柱腳設(shè)計(jì)80抗剪計(jì)算80確定底板尺寸圖80柱腳加勁肋設(shè)計(jì)81錨栓設(shè)計(jì)829.5框架橫梁與縱向連系梁的隅撐設(shè)計(jì)839.6節(jié)點(diǎn)計(jì)算手算與PKPM電算結(jié)果比較84第10章基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算8610.1獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)86基礎(chǔ)尺寸及埋置深度驗(yàn)算87基底壓力驗(yàn)算88基礎(chǔ)高度驗(yàn)算88基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算9010.2

14、聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)90計(jì)算基礎(chǔ)內(nèi)力90沖切承載力驗(yàn)算92抗剪承載力驗(yàn)算92配筋計(jì)算9210.3基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計(jì)93參考文獻(xiàn)95圖 索 引圖 21 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖2圖 22橫向框架計(jì)算簡(jiǎn)圖3圖 23 橫向框架相對(duì)線剛度圖5圖 31 樓面和屋面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值()11圖 32 樓面活荷載和屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（）11圖 33 水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖（）13圖 34各層重力荷載代表值15圖 51分層法分層示意圖19圖 52四層框架計(jì)算簡(jiǎn)圖20圖 53四層框架力矩分配的參數(shù)20圖 54四層框架力矩分配過程（）20圖 55三層框架計(jì)算簡(jiǎn)圖21圖 56框架力矩分配的參數(shù)21圖 57三層框架力矩分配過程21圖

15、 58底層框架計(jì)算簡(jiǎn)圖22圖 59底層框架力矩分配的參數(shù)22圖 510底層框架力矩分配過程（）22圖 511不平衡彎矩二次分配（）23圖 512恒載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架彎矩圖（）24圖 513恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架剪力圖（）25圖 514恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架軸力圖26圖 515四層框架計(jì)算簡(jiǎn)圖27圖 516四層框架力矩分配的參數(shù)27圖 517四層框架力矩分配過程（）27圖 518三層框架計(jì)算簡(jiǎn)圖28圖 519三層框架力矩分配的參數(shù)28圖 520三層框架力矩分配過程（）28圖 521底層框架計(jì)算簡(jiǎn)圖29圖 522底層框架力矩分配的參數(shù)29圖 523底層框架力矩分配過程（）29圖 524活荷載作用下

16、框架彎矩圖（）30圖 525活荷載作用下框架彎矩圖（）31圖 526活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架剪力圖（）32圖 527活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架軸力圖（）33圖 528風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架彎矩圖（）36圖 529風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下手算框架剪力圖（）37圖 530風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下手算框架軸力圖（）37圖 531橫向水平地震力標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架彎矩圖（）39圖 532橫向水平地震力標(biāo)準(zhǔn)值作用下手算框架剪力圖（）40圖 533橫向水平地震力標(biāo)準(zhǔn)值作用下手算框架軸力圖（）40圖 534未考慮結(jié)構(gòu)找坡PKPM電算內(nèi)力41圖 535考慮3%結(jié)構(gòu)找坡PKPM電算內(nèi)力42圖 536未考慮結(jié)構(gòu)找坡手算內(nèi)力42圖 53

17、7未考慮結(jié)構(gòu)找坡有限元電算內(nèi)力43圖 81梁截面圖50圖 82 PKPM恒荷載與活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下主梁撓度（mm）52圖 83柱截面圖53圖 84組合樓板截面尺寸61圖 85次梁間板計(jì)算圖62圖 86走廊間板計(jì)算圖62圖 87兩跨連續(xù)梁計(jì)算簡(jiǎn)圖63圖 88有限元軟件計(jì)算位移圖63圖 89跨中彎矩和撓度計(jì)算簡(jiǎn)圖64圖 810支座彎矩計(jì)算簡(jiǎn)圖64圖 811次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖68圖 812組合梁等效截面69圖 91梁與柱連接詳圖73圖 92柱節(jié)點(diǎn)圖77圖 93主次梁節(jié)點(diǎn)圖78圖 94加勁肋有效截面79圖 95柱腳平面圖80圖 96板帶計(jì)算簡(jiǎn)圖81圖 97加勁肋受力簡(jiǎn)圖82圖 98錨栓計(jì)算簡(jiǎn)圖83圖 99柱

18、腳PKPM電算圖84圖 101基礎(chǔ)各部位相對(duì)標(biāo)高（m）87圖 102基礎(chǔ)計(jì)算簡(jiǎn)圖89圖 103聯(lián)合基礎(chǔ)計(jì)算簡(jiǎn)圖91圖 104基礎(chǔ)拉梁配筋圖94表 索 引表 21構(gòu)件計(jì)算參數(shù)4表 31集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值12表 41標(biāo)準(zhǔn)層柱D值計(jì)算16表 42底層柱值計(jì)算16表 43風(fēng)荷載作用下框架側(cè)移計(jì)算17表 44橫向水平地震作用下框架側(cè)移計(jì)算18表 51框架柱反彎點(diǎn)位置34表 52風(fēng)荷載作用下框架剪力和梁柱端彎矩35表 53橫向水平地震作用下框架柱剪力和梁端彎矩38表 61框架梁內(nèi)力組合44表 62框架柱內(nèi)力組合45表 63各構(gòu)件控制內(nèi)力47表 71結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定計(jì)算49表 81壓型鋼板截面特性61表 101地

19、下土的性質(zhì)86第1章 工程概況及結(jié)構(gòu)選型1.1 工程概況工程名稱：常熟海天綜合科技樓。建設(shè)地點(diǎn)：江蘇省蘇州市常熟市。主體建筑為四層，女兒墻高度為13.7m。五層為貨梯檢修間，屋面高度最高處為16.5m?？拐鹪O(shè)防烈度為6度，抗震設(shè)防類別為丙類。分組為第一組，基本地震加速度0.05g，場(chǎng)地類別為二類。當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓=0.45；基本雪壓=0.4。耐火等級(jí)2級(jí)，屋面防水等級(jí)2級(jí)。1.2 結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)體系：鋼框架結(jié)構(gòu)屋面和樓面結(jié)構(gòu)：壓型鋼板組合樓板樓梯結(jié)構(gòu)：鋼結(jié)構(gòu)樓梯電梯間：鋼框架柱截面：箱形截面主梁截面：焊接工子型鋼次梁、連系梁截面：H型鋼框架梁與柱剛接，主梁與次梁鉸接。第2章 結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件參數(shù)2.1

20、 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖標(biāo)準(zhǔn)層平面結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)圖見圖2-1。（a）1-7軸線布置圖（b）7-12軸線布置圖圖 21標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖選取一榀典型框架4軸線橫向框架作為計(jì)算單元。由于頂層柱承受的荷載較小，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可不考慮頂層柱因結(jié)構(gòu)找坡而引起的細(xì)微長(zhǎng)度差別。簡(jiǎn)化后的框架單元見圖2-2。圖 22橫向框架計(jì)算簡(jiǎn)圖2.2 材料選擇選擇材料，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范1確定材料容重。鋼材：Q235-B；混凝土：樓面板采用C25級(jí)，基礎(chǔ)采用C20級(jí)。墻體：外墻 雙層壓型鋼板復(fù)合保溫墻體 0.65；內(nèi)墻 紙面石膏板0.49（衛(wèi)生間與更衣室處為0.28）鋁合金窗：0.45；木門：0.2樓蓋（屋蓋）：壓型鋼板組合樓蓋。2.3

21、截面選擇樓面板： YX51-305-915壓型鋼板和混凝土組合樓板。結(jié)合PKPM電算選取構(gòu)件截面尺寸，主梁截面高度約為跨度的，次梁約為跨度的。主要構(gòu)件數(shù)據(jù)見表1：表 21構(gòu)件計(jì)算參數(shù)構(gòu)件編號(hào)尺寸(mm)截面面積()每米質(zhì)量(kg/m)截面特征高度寬度腹板厚翼緣厚GKL-134420081273.657.815417896.414.471602160.24.75GKL-229420081271.0555.810858738.612.361602160.24.75GL-124417571155.4943.65908484.310.32983.51134.21GL-21941506938.1129.

22、92586266.68.24506.6266.636.5GKZ3003001414160.16125.8218861459.111.69218861459.111.692.4 框架梁柱線剛度計(jì)算=；=；=；=；令標(biāo)準(zhǔn)層中柱線剛度=1.000，其余桿件相對(duì)線剛度 =0.351；=0.964；=0.857； 各桿件相對(duì)線剛度見圖3。圖 23橫向框架相對(duì)線剛度圖第3章 荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算3.1 恒荷載計(jì)算依據(jù)江蘇省建設(shè)工程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集施工說明10確定屋面及樓面施工做法，再依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范1確定樓面和屋面恒荷載及活荷載標(biāo)準(zhǔn)值。3.1.1 樓面荷載A、復(fù)合木地板20厚硬木地板與軟制襯墊 0.02

23、5;5=0.120厚1：3水泥砂漿找平層 0.02×20=0.4混凝土板自重 0.1×25=2.5 YX51-305-915壓型鋼板 0.078 輕鋼龍骨吊頂 0.12 合計(jì) 3.20 B、石材樓面20厚大理石樓面 0.02×28=0.5630厚1：2干硬性水泥砂漿結(jié)合層 0.03×20=0.6混凝土板自重 0.1×25=2.5 YX51-305-915壓型鋼板 0.078 輕鋼龍骨吊頂 0.12 合計(jì) 3.86 C、地磚樓面10厚地磚樓面 0.01×22=0.225厚1：1干水泥細(xì)砂漿結(jié)合層 0.005×20=0.1 30

24、厚C20細(xì)石混凝土 0.03×22=0.66 20厚水泥砂漿找平層 0.02×20=0.4 混凝土板自重0.1×25=2.5 YX51-305-915壓型鋼板 0.078 輕鋼龍骨吊頂 0.12 合計(jì) 3.86 3.1.2 屋面荷載3+3厚雙層APP改性瀝青防水卷材0.35 20厚1：3水泥砂漿找平層 0.02×20=0.4 聚苯乙烯保溫層 0.1520厚1：3水泥砂漿找平 0.02×20=0.4 混凝土板自重 0.1×25=2.5 YX51-305-915壓型鋼板 0.078 輕鋼龍骨吊頂 0.12 合計(jì) 4.03.1.3 梁間荷載

25、（1）外縱墻 A（D）軸線 折算線荷載（2）內(nèi)縱墻 B（C）軸線 折算線荷載 =1.28（3）外橫墻 1軸線 折算線荷載 0.65×（）=1.84 12軸線 折算線（4）內(nèi)橫墻 紙面石膏板0.49×（）=1.39（5）梁自重 1）主梁 主梁結(jié)構(gòu)自重 7厚膨脹型防火涂 裝飾 0.02 合計(jì) 0.77 2）連系梁 主梁結(jié)構(gòu)自重 7厚膨脹型防火涂料 裝飾 0.02 合計(jì) 0.743）次梁 次梁結(jié)構(gòu)自重 7厚膨脹型涂料 裝飾 0.02 合計(jì) 0.59（6）柱 柱結(jié)構(gòu)自重 40厚非膨脹型防火涂料 裝飾 0.02 合計(jì) 2.05（7）女兒墻和鋼構(gòu)架 女兒墻 0.5×0.65=

26、0.32 鋼構(gòu)架 0.5 合計(jì) 0.823.2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范1確定活荷載標(biāo)準(zhǔn)值。不上人屋面 0.5；樓面（實(shí)驗(yàn)室與辦公室） 2.0；走廊 2.5雪荷載 。屋面活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，取兩者較大值，即0.5。3.3 豎向荷載作用下橫向框架受力計(jì)算取圖2-2所示4號(hào)軸線處典型橫向框架進(jìn)行計(jì)算，由于結(jié)構(gòu)和荷載均對(duì)稱，故取一半結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，即只算A-B軸線和B-C軸線。內(nèi)力計(jì)算均針對(duì)該框架。3.3.1 A-B軸線間框架梁次梁自重 ；樓面板傳恒載=；樓面?zhèn)骰钶d=；屋面?zhèn)骱爿d=；屋面?zhèn)骰钶d=。A-B軸間框架梁集中荷載為：樓面梁恒載=梁自重+板傳荷載=2.66+31.68=34.3

27、4；樓面梁活載=板傳荷載=19.8；屋面梁恒載=梁自重+板傳荷載=2.66+39.6=42.26；屋面梁活載=板傳荷載=4.95。A-B軸間框架梁均布荷載為：樓面梁均布荷載=主梁自重+隔墻自重=0.77+1.38=2.15；屋面梁均布荷載=主梁自重=0.77。3.3.2 B-C軸線間框架梁僅有均布荷載，即主梁自重=0.77.3.3.3 A軸線柱縱向集中荷載的計(jì)算頂層柱：頂層柱恒載=女兒墻及構(gòu)架自重+連系梁自重+板傳荷載=；頂層柱活載=板傳活載=；標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=外縱墻自重+連系梁自重+板傳荷載=；標(biāo)準(zhǔn)層柱活載=板傳荷載=；3.3.4 B軸柱縱向集中荷載的計(jì)算頂層柱恒載=連系梁自重+板傳荷載= ；

28、頂層柱活載=板傳活載=；標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=內(nèi)縱墻自重+連系梁自重+板傳荷載=；標(biāo)層柱活載=板傳活載=3.3.5 柱重底柱自重=；標(biāo)準(zhǔn)層柱自重=；結(jié)構(gòu)在豎向恒荷載和豎向活荷載作用下框架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-1，3-2所示。（a）電算（b）手算圖 31樓面和屋面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值()（a）電算 （b）手算圖 32樓面活荷載和屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（）3.4 風(fēng)荷載計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范1計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)時(shí)，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：。由于是框架結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)對(duì)稱，可將均布風(fēng)荷載簡(jiǎn)化為作用在屋面梁和樓面節(jié)點(diǎn)處的集中風(fēng)荷載：。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（）集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（）風(fēng)振系數(shù)，本結(jié)構(gòu)低于30m，且高跨比小于1.5，同時(shí)本結(jié)構(gòu)不屬于高

29、聳結(jié)構(gòu)和大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)，則可捕考慮風(fēng)壓脈動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)震影響，即取=1.0。風(fēng)荷載體型系數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范1，選擇第15項(xiàng)，迎風(fēng)墻體+0.8，背風(fēng)墻體-0.5，等效體型系數(shù)為1.3。風(fēng)壓高度變化系數(shù)，因建筑地點(diǎn)位于市區(qū)，文獻(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范1，所以地面粗糙度為C類?；撅L(fēng)壓，（常熟市五十年一遇）。下層柱高。上層柱高，頂層取女兒墻兩倍高度。迎風(fēng)面寬度，為4.5m。表 31集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值層號(hào)離地高度(m)迎風(fēng)背風(fēng)413.650.741.0+0.8-0.50.4333.30.53.70310.350.741.0+0.8-0.50.4333.33.36.4327.050.741.0+0.8-0

30、.50.4333.33.36.4313.750.741.0+0.8-0.50.4333.853.36.97風(fēng)荷載作用下框架計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖3-3（a）電算（b）手算圖 33水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖（）3.5 地震荷載計(jì)算3.5.1 結(jié)構(gòu)自重計(jì)算 屋蓋自重=； 樓蓋自重=； 梁自重： 主梁自重= 連系梁自重= 次梁= 合計(jì)=35.97kN； 柱自重： 底層柱自重=； 標(biāo)準(zhǔn)層柱自重=； 墻自重：標(biāo)準(zhǔn)層外縱墻自重=；標(biāo)準(zhǔn)層內(nèi)縱墻自重=；標(biāo)準(zhǔn)層內(nèi)橫墻自重=；女兒墻及構(gòu)架自重=。 底層外縱墻自重=； 底層內(nèi)縱墻自重=； 底層內(nèi)橫墻自重=；3.5.2 重力荷載代表值計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范1計(jì)算作

31、用于屋面梁及各層樓面梁處的重力荷載代表值：屋面梁處=結(jié)構(gòu)和構(gòu)件自重+1/2×雪載；樓面梁處=結(jié)構(gòu)和構(gòu)件自重+1/2×活載。其中結(jié)構(gòu)和構(gòu)件自重取樓面上、下1/2層高范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件自重（屋面梁處取頂層的一半）。計(jì)算結(jié)果如下：=；=；=；。3.5.3 多遇水平地震作用下標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范4，建筑物高度為15.9m，不超過40m，且質(zhì)量和剛度沿高度均勻分布，故可采用底部剪力法來簡(jiǎn)化計(jì)算水平地震作用。，取，查表得，又對(duì)不超過12層的鋼結(jié)構(gòu)，在多遇地震下取由<<， 則；。由>，則；。圖 34各層重力荷載代表值第4章 水平荷載作用下橫向框架位移計(jì)算4.1

32、 風(fēng)荷載作用下的位移驗(yàn)算根據(jù)圖3-3（b）所示荷載計(jì)算位移。4.1.1 柱D值計(jì)算表 41標(biāo)準(zhǔn)層柱D值計(jì)算構(gòu)件名稱A/D軸柱0.1492249B/C軸柱0.4036084表 42底層柱值計(jì)算構(gòu)件名稱A/D軸柱0.3793590B/C軸柱0.57654564.1.2 風(fēng)荷載作用下位移驗(yàn)算根據(jù)高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程2，結(jié)構(gòu)按一階線彈性計(jì)算所得各樓層層間相對(duì)側(cè)移值。即：表示第j層的層間位移。表示第j層的剪力。表示第j層的總體抗側(cè)剛度。表 43風(fēng)荷載作用下框架側(cè)移計(jì)算層號(hào)43.703.70166660.0002236.4310.13166660.0006126.4316.56166660.0009

33、916.9723.53180920.00134.1.3 側(cè)移驗(yàn)算由表4-3所示層間側(cè)移最大值<，滿足要求；柱頂側(cè)移最大值<，滿足要求。4.2 地震作用下地震力計(jì)算及位移驗(yàn)算地震力及位移計(jì)算見表4-4。表 44橫向水平地震作用下框架側(cè)移計(jì)算層號(hào)4370.6513.654292.7911.2311.23166660.000673405.8110.354200.1310.9922.22166660.00132405.817.052860.967.4829.70166660.00171411.843.751544.404.0433.74180920.0019由表4-4所示層間側(cè)移最大值&l

34、t;，滿足要求；柱頂側(cè)移最大值<，滿足要求。第5章 橫向框架內(nèi)力計(jì)算根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范1，要考慮如下幾種受荷情況：1、恒載計(jì)算，2、活荷載滿跨布置，3、風(fēng)荷載作用，4、橫向水平地震作用。根據(jù)高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程2，本結(jié)構(gòu)層高小于40m，可不考慮豎向地震作用。1、2兩種情況，框架在豎向荷載作用下，采用分層法計(jì)算，3、4兩種情況，框架在水平荷載作用下，采用D值法計(jì)算。符號(hào)規(guī)定：內(nèi)力圖表示中，軸力取受壓為正（梁不考慮軸力），剪力取使構(gòu)件截面產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)為正，彎矩圖中不標(biāo)正負(fù)，畫在受拉一側(cè)。荷載組合時(shí)，彎矩有正負(fù)，梁彎矩取下拉為正，柱彎矩取左拉為正。由于結(jié)構(gòu)和荷載均對(duì)稱，因此手算內(nèi)

35、力可以只取一半結(jié)構(gòu)。圖5-1為為半結(jié)構(gòu)分層法示意圖。圖 51分層法分層示意圖5.1 恒荷載作用下內(nèi)力計(jì)算5.1.1 四層（屋面層）框架計(jì)算（a）荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡(jiǎn)圖（）（b）左圖加剛臂后彎矩圖（）圖 52四層框架計(jì)算簡(jiǎn)圖假定柱的遠(yuǎn)端是固定的，為減小這一假定帶來的誤差，將除底層柱外的其他各層柱的線剛度乘以0.9加以修正，傳遞系數(shù)修正為1/3，底層線剛度不變，傳遞系數(shù)為1/2。修正后的相對(duì)線剛度，分配系數(shù)，傳遞系數(shù)見圖5-3。（a）相對(duì)線剛度 （b）分配系數(shù) （c）傳遞系數(shù)圖 53四層框架力矩分配的參數(shù)力矩分配過程見圖5-4。圖 54四層框架力矩分配過程（）5.1.2 標(biāo)準(zhǔn)層（以第三層為例）框架計(jì)算（a

36、）荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡(jiǎn)圖 （） （b）左圖加剛臂后彎矩圖（）圖 55三層框架計(jì)算簡(jiǎn)圖相對(duì)線剛度、分配系數(shù)、傳遞系數(shù)見圖5-6。（a）相對(duì)線剛度 （b）分配系數(shù) （c）傳遞系數(shù)圖 56框架力矩分配的參數(shù)力矩分配過程見圖5-7圖 57三層框架力矩分配過程5.1.3 底層框架計(jì)算（a）荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡(jiǎn)圖 （） （b）左圖加剛臂后彎矩圖（）圖 58底層框架計(jì)算簡(jiǎn)圖相對(duì)線剛度、分配系數(shù)、傳遞系數(shù)見圖5-9。（a）相對(duì)線剛度 （b）分配系數(shù) （c）傳遞系數(shù)圖 59底層框架力矩分配的參數(shù)力矩分配過程見圖5-10圖 510底層框架力矩分配過程（）5.1.4 不平衡力矩二次分配圖 511不平衡彎矩二次分配（）5.1.5 恒

37、載作用下框架內(nèi)力圖將分層法所得各層彎矩疊加得框架內(nèi)力圖，見圖5-12至5-14。（a）電算（b）手算圖 512恒載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架彎矩圖（）（a）電算（）手算圖 513恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架剪力圖（）（a）電算（b）手算圖 514恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架軸力圖5.2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下內(nèi)力計(jì)算5.2.1 四層（屋面層）框架計(jì)算（a）荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡(jiǎn)圖 （） （b）左圖加剛臂后彎矩圖（）圖 515四層框架計(jì)算簡(jiǎn)圖相對(duì)線剛度、分配系數(shù)、傳遞系數(shù)與計(jì)算恒載時(shí)相同，見圖5-16。（a）相對(duì)線剛度 （b）分配系數(shù) （c）傳遞系數(shù)圖 516四層框架力矩分配的參數(shù)彎矩傳遞過程見5-17。圖 517四層框架力矩分配

38、過程（）5.2.2 標(biāo)準(zhǔn)層（以第三層為例）框架計(jì)算（a）荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡(jiǎn)圖 （） （b）左圖加剛臂后彎矩圖（）圖 518三層框架計(jì)算簡(jiǎn)圖相對(duì)線剛度、分配系數(shù)、傳遞系數(shù)與計(jì)算恒載時(shí)相同，見圖5-19。（a）相對(duì)線剛度 （b）分配系數(shù) （c）傳遞系數(shù)圖 519三層框架力矩分配的參數(shù)力矩分配過程見圖5-20圖 520三層框架力矩分配過程（）5.2.3 底層框架計(jì)算（a）荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡(jiǎn)圖 （） （b）左圖加剛臂后彎矩圖（）圖 521底層框架計(jì)算簡(jiǎn)圖相對(duì)線剛度、分配系數(shù)、傳遞系數(shù)見圖5-22。（a）相對(duì)線剛度 （b）分配系數(shù) （c）傳遞系數(shù)圖 522底層框架力矩分配的參數(shù)力矩分配過程見圖5-23圖 523底層

39、框架力矩分配過程（）5.2.4 不平衡力矩二次分配圖 524活荷載作用下框架彎矩圖（）5.2.5 活載作用下框架內(nèi)力圖將分層法所得各層彎矩疊加得框架內(nèi)力圖，見圖5-25至5-27。（a）電算（b）手算圖 525活荷載作用下框架彎矩圖（）（a）電算（a）手算圖 526活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架剪力圖（）（a）電算（b）手算圖 527活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架軸力圖（）5.3 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算框架在風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力用D值法進(jìn)行計(jì)算，利用如下公式。 ，其中：反彎點(diǎn)高度比；標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比，與總層數(shù)和框架梁柱線剛度比有關(guān)；上下梁線剛度比對(duì)反彎點(diǎn)高度的影響；、層高變化對(duì)反彎點(diǎn)高度的影響；第i層m柱所分配

40、的剪力。5.3.1 框架柱反彎點(diǎn)位置。表 51框架柱反彎點(diǎn)位置A/D軸線層號(hào)43.30.3510.1760000.1760.58133.30.3510.3260000.3261.07623.30.3510.50000.51.65013.850.4110.7440000.7442.864B/C軸線層號(hào)43.31.3150.3660000.3661.02833.31.3150.450000.451.48523.31.3150.4660000.4661.53813.851.5400.6340000.6342.4115.3.2 框架各柱的桿端彎矩、梁端彎矩計(jì)算；由節(jié)點(diǎn)彎矩平衡求梁端彎矩，梁彎矩的分配按

41、照線剛度平分。中柱兩端梁，邊柱處梁。5.3.3 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算表 52風(fēng)荷載作用下框架剪力和梁柱端彎矩A/D軸線層號(hào)43.701666622490.1350.500.5811.360.291.36310.131666622490.1351.371.0763.041.473.33216.561666622490.1352.231.6503.693.695.16123.531809235900.1984.672.8644.6013.378.29B/C軸線層號(hào)43.701666660840.3651.351.2082.831.630.762.07310.131666660840.3653.7

42、01.4856.715.492.236.11216.561666660840.3656.051.53810.659.304.3111.83123.531809254560.3027.102.41110.2117.115.2114.305.3.4 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力圖見圖5-28至圖5-30（a）電算（b）手算圖 528風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架彎矩圖（）圖 529風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下手算框架剪力圖（）圖 530風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下手算框架軸力圖（）5.4 橫向地震作用下內(nèi)力計(jì)算框架在橫向水平地震作用下的內(nèi)力計(jì)算同風(fēng)荷載作用的計(jì)算，也用D值法進(jìn)行計(jì)算。反彎點(diǎn)高度也同風(fēng)荷載下反彎點(diǎn)高度，見表5-1。5.4

43、.1 橫向水平地震作用下框架柱剪力和梁端彎矩表 53橫向水平地震作用下框架柱剪力和梁端彎矩A/D軸線層號(hào)411.231666622490.1351.520.5814.120.884.12322.221666622490.1353.001.0766.673.237.55229.701666622490.1354.011.6506.616.619.84133.741809235900.1986.702.8646.6019.1713.21B/C軸線層號(hào)411.231666660840.3654.101.2088.584.952.296.29322.221666660840.3658.111.4851

44、4.7212.055.2514.42229.701666660840.36510.841.53819.1016.688.3222.83133.741809254560.30210.172.41114.6424.538.3622.965.4.2 橫向水平地震作用下框架內(nèi)力圖見圖5-31至圖5-33（a）電算（b）手算圖 531橫向水平地震力標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架彎矩圖（）圖 532橫向水平地震力標(biāo)準(zhǔn)值作用下手算框架剪力圖（）圖 533橫向水平地震力標(biāo)準(zhǔn)值作用下手算框架軸力圖（）5.5 手算內(nèi)力與電算內(nèi)力的比較和分析。在內(nèi)力計(jì)算時(shí)，列出了恒載標(biāo)準(zhǔn)值、活載標(biāo)準(zhǔn)值、恒載的彎剪軸內(nèi)力、活載的彎剪軸內(nèi)力、風(fēng)荷載

45、的彎矩、地震荷載的彎矩的手算結(jié)果和PKPM電算結(jié)果的對(duì)比，可以看到手算結(jié)果和電算結(jié)果誤差并不是很大。下以恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的框架彎矩圖為例，分析手算結(jié)果與電算結(jié)果的細(xì)微差別。以恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用為例，列出四種情況彎矩圖（單位均為）a、未考慮結(jié)構(gòu)找坡PKPM電算b、考慮3%結(jié)構(gòu)找坡PKPM電算c、未考慮結(jié)構(gòu)找坡手算d、未考慮結(jié)構(gòu)找坡有限元軟件電算（使用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器，求解在圖4a荷載作用下，4號(hào)軸線平面框架內(nèi)力）。分別見圖5-34至5-37。圖 534未考慮結(jié)構(gòu)找坡PKPM電算內(nèi)力圖 535考慮3%結(jié)構(gòu)找坡PKPM電算內(nèi)力圖 536未考慮結(jié)構(gòu)找坡手算內(nèi)力圖 537未考慮結(jié)構(gòu)找坡有限元電算內(nèi)力比較圖

46、5-34和5-35，可以發(fā)現(xiàn)，同樣用PKPM計(jì)算，考慮與不考慮3%結(jié)構(gòu)找坡，內(nèi)力誤差僅在1.6% 1.9%之間，完全在工程誤差允許范圍之內(nèi)。因此手算時(shí)為計(jì)算方便不考慮3%結(jié)構(gòu)找坡是合理的。比較圖5-34和5-36，可以發(fā)現(xiàn)同樣沒考慮結(jié)構(gòu)找坡，手算結(jié)果與電算結(jié)果誤差在2%7%之間，誤差較大。分析原因：電算考慮了重力放大系數(shù)；另外手算采用分層法計(jì)算時(shí)，最后只對(duì)不平衡彎矩進(jìn)行二次分配，并沒有進(jìn)行多次的再分配再傳遞，這樣必然結(jié)果不如電算結(jié)果精確。比較圖5-34和5-37，可以發(fā)現(xiàn)，同樣是電算，PKPM與有限元軟件計(jì)算結(jié)果誤差在1%5%之間，其中PKPM在節(jié)點(diǎn)處內(nèi)力偏小，跨中內(nèi)力偏大。分析原因：PKPM考慮了空間扭轉(zhuǎn)效應(yīng)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)變?nèi)?，?nèi)力降低，較符合實(shí)際情況。第6章 內(nèi)力組合根據(jù)高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程2進(jìn)行內(nèi)力組合，考慮如下組合