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

常熟市海天科技綜合樓摘要本設(shè)計(jì)是對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)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)對稱，可取一半結(jié)構(gòu)，大大簡化計(jì)算，且誤差僅在1.5%左右。計(jì)算中注意對手算結(jié)果和電算結(jié)果的比較，可以對軟件計(jì)算和手算各自的特點(diǎn)有更充分的認(rèn)識。在計(jì)算組合梁撓度時(shí)，按簡支梁簡化計(jì)算。計(jì)算組合板負(fù)彎矩時(shí)，按單跨兩端固支簡化計(jì)算。在具體的結(jié)構(gòu)計(jì)算中以國家現(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)AbstractThedesignObjectisChangshuHaitianIntegratedScienceandTechnologyBuilding.Thisbuildingisfour-strory,partiallyfive.Themainformofit’sstructureissteelframestructure,whilethefloorissteelandconcretecompositefloor.Thebuildingusesingleextendedfoundation.thestructuraldesignbasesongraduationprojectrequests,hecalculation,thesolutionsaboutearthquakecomputingisaccordingtotheaseismiccode,whichisournationalnoruns.specificlyspeaking,theprocessofthestructuraldesignareasfollows,judgethesizeofthememberofstructure,calculatetheload,calculatetheinternalforce,designtheconectionofmembers,designthesingleextendedfoundationunderthecolumn.Whencalculatetheinternalforce,manyloadsaretakenintoconsideration,suchasthewindload,theseismicload,thesnowloadandetc;whencheckthesteelmemberandtheconnections,thenormalsituationandseismicsituationarebothconsidered.Accordingtodifferentmodesofselectionmethod,whichcalculated:framerigidity"D";Seismiclevelscalculatedusing"bottomshear,"underverticalloadstratified,WindLoadCalculationofinternalforcesofanti-bendingpointmethod.Inthecalculation,Iadoptsomereasonableassumptions.Forinstance,ignoretheslopemadefordrainingthewater,treattheroofasflatroofsothatthestructureissymmetrical.Andwhenthestructureissymmetrical,wecantakehalfoftheittocalculate,thusgreatlyreducetheworkloadandtheerrorrangeisOnly1.5%.Ialsocomparetheresultsbetweenhandcountandsoftware,sothatIcanknowbetteraboutthedifferencebetweenthem.Whencalculatethedeformationofthesteel-concretecombinatedbeam,thebeamissimplifiedasasimplesupportedbeam.Whencalculatethemomentofthecombinatedslab,theslabissimplifiedasaslabwithbothendsfixed.Inthespecificstructuralcaculations,theprevailcodesareusedasreference.Keywords：steelframedstructure；thedesignofconnections;thedesignofsteelmember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385.5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底部剪力法對柱軸力的修正487.2節(jié)點(diǎn)域剪切變形對樓層側(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68使用階段驗(yàn)算698.5手算與電算的對比分析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TOC\h\z\c"圖"圖21標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖2圖22橫向框架計(jì)算簡圖3圖23橫向框架相對線剛度圖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58底層框架計(jì)算簡圖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537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82PKPM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)算簡圖64圖810支座彎矩計(jì)算簡圖64圖811次梁計(jì)算簡圖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)算簡圖81圖97加勁肋受力簡圖82圖98錨栓計(jì)算簡圖83圖99柱腳PKPM電算圖84圖101基礎(chǔ)各部位相對標(biāo)高（m）87圖102基礎(chǔ)計(jì)算簡圖89圖103聯(lián)合基礎(chǔ)計(jì)算簡圖91圖104基礎(chǔ)拉梁配筋圖94表索引TOC\h\z\c"表"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Ｄ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地下土的性質(zhì)86工程概況及結(jié)構(gòu)選型工程概況工程名稱：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抗震設(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2級，屋面防水等級2級。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。結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件參數(shù)框架計(jì)算簡圖標(biāo)準(zhǔn)層平面結(jié)構(gòu)布置簡圖見圖2-1。（a）1-7軸線布置圖（b）7-12軸線布置圖圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s11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)微長度差別。簡化后的框架單元見圖2-2。圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s12橫向框架計(jì)算簡圖材料選擇選擇材料，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，基礎(chǔ)采用C20級。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。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STYLEREF1\s2SEQ表\*ARABIC\s11構(gòu)件計(jì)算參數(shù)構(gòu)件編號尺寸(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-21941506938.1129.92586266.68.24506.6266.636.5GKZ3003001414160.16125.8218861459.111.69218861459.111.69框架梁柱線剛度計(jì)算===；===；===；===；令標(biāo)準(zhǔn)層中柱線剛度=1.000，其余桿件相對線剛度==0.351；==0.964；==0.857；各桿件相對線剛度見圖3。圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s13橫向框架相對線剛度圖荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算恒荷載計(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。樓面荷載A、復(fù)合木地板20厚硬木地板與軟制襯墊0.02×5=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=2.5YX51-305-915壓型鋼板0.078輕鋼龍骨吊頂0.12合計(jì)3.20B、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=2.5YX51-305-915壓型鋼板0.078輕鋼龍骨吊頂0.12合計(jì)3.86C、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=0.130厚C20細(xì)石混凝土0.03×22=0.6620厚水泥砂漿找平層0.02×20=0.4混凝土板自重0.1×25=2.5YX51-305-915壓型鋼板0.078輕鋼龍骨吊頂0.12合計(jì)3.86屋面荷載3+3厚雙層APP改性瀝青防水卷材0.3520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=2.5YX51-305-915壓型鋼板0.078輕鋼龍骨吊頂0.12合計(jì)4.0梁間荷載（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×（）=1.8412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)0.772）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=0.32鋼構(gòu)架0.5合計(jì)0.82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。豎向荷載作用下橫向框架受力計(jì)算取圖2-2所示4號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)算均針對該框架。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=34.34；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。B-C軸線間框架梁僅有均布荷載，即主梁自重=0.77.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=；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=；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=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)算簡圖如圖3-1，3-2所示。（a）電算（b）手算圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s11樓面和屋面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值()（a）電算（b）手算圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s12樓面活荷載和屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（）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)對稱，可將均布風(fēng)荷載簡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)壓脈動產(chǎn)生的風(fēng)震影響，即取=1.0?！L(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?！L(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。—基本風(fēng)壓，（常熟市五十年一遇）?！聦又?。—上層柱高，頂層取女兒墻兩倍高度?！L(fēng)面寬度，為4.5m。表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s11集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值層號離地高度(m)迎風(fēng)背風(fēng)413.650.741.0+0.8-0.50.430310.350.741.0+0.8-0.50.43327.050.741.0+0.8-0.50.43313.750.741.0+0.8-0.50.4333.853.36.97風(fēng)荷載作用下框架計(jì)算簡圖見圖3-3（a）電算（b）手算圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s13水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的計(jì)算簡圖（）地震荷載計(jì)算結(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=；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：=；=；=；。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化計(jì)算水平地震作用，取，查表得，又對不超過12層的鋼結(jié)構(gòu)，在多遇地震下取由<<，則；；。由>，則；；；。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s14各層重力荷載代表值水平荷載作用下橫向框架位移計(jì)算風(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。柱D值計(jì)算表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s11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STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s12底層柱Ｄ值計(jì)算構(gòu)件名稱A/D軸柱0.3793590B/C軸柱0.5765456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側(cè)移值。即：——表示第j層的層間位移?！硎镜趈層的剪力?！硎镜趈層的總體抗側(cè)剛度。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s13風(fēng)荷載作用下框架側(cè)移計(jì)算層號43.703.70166660.0002236.4310.13166660.0006126.4316.56166660.0009916.9723.53180920.0013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。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STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s14橫向水平地震作用下框架側(cè)移計(jì)算層號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<，滿足要求；柱頂側(cè)移最大值<，滿足要求。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)動趨勢為正，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)和荷載均對稱，因此手算內(nèi)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STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s11分層法分層示意圖恒荷載作用下內(nèi)力計(jì)算四層（屋面層）框架計(jì)算（a）荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡圖（）（b）左圖加剛臂后彎矩圖（）圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s12四層框架計(jì)算簡圖假定柱的遠(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。修正后的相對線剛度，分配系數(shù)，傳遞系數(shù)見圖5-3。（a）相對線剛度（b）分配系數(shù)（c）傳遞系數(shù)圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s13四層框架力矩分配的參數(shù)力矩分配過程見圖5-4。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s14四層框架力矩分配過程（）標(biāo)準(zhǔn)層（以第三層為例）框架計(jì)算（a）荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡圖（）（b）左圖加剛臂后彎矩圖（）圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s15三層框架計(jì)算簡圖相對線剛度、分配系數(shù)、傳遞系數(shù)見圖5-6。（a）相對線剛度（b）分配系數(shù)（c）傳遞系數(shù)圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s16框架力矩分配的參數(shù)力矩分配過程見圖5-7圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s17三層框架力矩分配過程底層框架計(jì)算（a）荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡圖（）（b）左圖加剛臂后彎矩圖（）圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s18底層框架計(jì)算簡圖相對線剛度、分配系數(shù)、傳遞系數(shù)見圖5-9。（a）相對線剛度（b）分配系數(shù)（c）傳遞系數(shù)圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s19底層框架力矩分配的參數(shù)力矩分配過程見圖5-10圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s110底層框架力矩分配過程（）不平衡力矩二次分配圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s111不平衡彎矩二次分配（）恒載作用下框架內(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STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s112恒載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架彎矩圖（）（a）電算（ｂ）手算圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s113恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架剪力圖（）（a）電算（b）手算圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s114恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架軸力圖活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下內(nèi)力計(jì)算四層（屋面層）框架計(jì)算（a）荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡圖（）（b）左圖加剛臂后彎矩圖（）圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s115四層框架計(jì)算簡圖相對線剛度、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）相對線剛度（b）分配系數(shù)（c）傳遞系數(shù)圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s116四層框架力矩分配的參數(shù)彎矩傳遞過程見5-17。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s117四層框架力矩分配過程（）標(biāo)準(zhǔn)層（以第三層為例）框架計(jì)算（a）荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡圖（）（b）左圖加剛臂后彎矩圖（）圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s118三層框架計(jì)算簡圖相對線剛度、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）相對線剛度（b）分配系數(shù)（c）傳遞系數(shù)圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s119三層框架力矩分配的參數(shù)力矩分配過程見圖5-20圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s120三層框架力矩分配過程（）底層框架計(jì)算（a）荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡圖（）（b）左圖加剛臂后彎矩圖（）圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s121底層框架計(jì)算簡圖相對線剛度、分配系數(shù)、傳遞系數(shù)見圖5-22。（a）相對線剛度（b）分配系數(shù)（c）傳遞系數(shù)圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s122底層框架力矩分配的參數(shù)力矩分配過程見圖5-23圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s123底層框架力矩分配過程（）不平衡力矩二次分配圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s124活荷載作用下框架彎矩圖（）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STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s125活荷載作用下框架彎矩圖（）（a）電算（a）手算圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s126活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架剪力圖（）（a）電算（b）手算圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s127活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架軸力圖（）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)；——上下梁線剛度比對反彎點(diǎn)高度的影響；、——層高變化對反彎點(diǎn)高度的影響；——第i層m柱所分配的剪力?？蚣苤磸濣c(diǎn)位置。表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s11框架柱反彎點(diǎn)位置A/D軸線層號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43.31.3150.3660000.3661.02833.31.3150.450000.451.48523.31.3150.4660000.4661.53813.851.5400.6340000.6342.411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，梁彎矩的分配按照線剛度平分。中柱兩端梁，邊柱處梁。風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s12風(fēng)荷載作用下框架剪力和梁柱端彎矩A/D軸線層號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43.701666660840.3651.351.2082.831.630.762.07310.131666660840.3653.701.4856.715.492.236.11216.561666660840.3656.051.53810.659.304.3111.83123.531809254560.3027.102.41110.2117.115.2114.30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STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s128風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架彎矩圖（）圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s129風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下手算框架剪力圖（）圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s130風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下手算框架軸力圖（）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。橫向水平地震作用下框架柱剪力和梁端彎矩表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s13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411.231666660840.3654.101.2088.584.952.296.29322.221666660840.3658.111.48514.7212.055.2514.42229.701666660840.36510.841.53819.1016.688.3222.83133.741809254560.30210.172.41114.6424.538.3622.96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STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s131橫向水平地震力標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架彎矩圖（）圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s132橫向水平地震力標(biāo)準(zhǔn)值作用下手算框架剪力圖（）圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s133橫向水平地震力標(biāo)