土木工程框架組畢業(yè)設(shè)計

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8.4梁跨間剪力調(diào)整448.5框架柱內(nèi)力組合458.6柱端彎矩及柱剪力調(diào)整49

8.6.1柱端彎矩調(diào)整498.6.2柱端剪力調(diào)整50

第九章框架梁的截面設(shè)計和構(gòu)造要求51

9.1梁的正截面受彎承載力計算519.2梁斜截面受剪承載力計算559.3框架柱截面設(shè)計56

9.3.1剪跨比和軸壓比驗算569.3.2柱正截面承載力計算569.3.3柱的斜截面承載力計算

58

9.4框架梁柱節(jié)點設(shè)計59第十章樓板設(shè)計62

10.1設(shè)計資料62

10.1.1截面尺寸6210.1.2荷載計算6210.2板的計算62

10.2.1雙向板設(shè)計6210.2.2單向板設(shè)計66

第十一章次梁設(shè)計68

11.1荷載及內(nèi)力計算68

11.1.1荷載設(shè)計值68

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11.1.2內(nèi)力計算6811.2截面設(shè)計68

11.2.1正截面受彎承載力計算6811.2.2斜截面受剪承載力計算69

第十二章樓梯設(shè)計71

12.1梯段板設(shè)計71

12.1.2配筋計算7212.2平臺板設(shè)計72

12.2.1荷載及內(nèi)力計算7212.2.2配筋計算7212.3平臺梁設(shè)計73

12.3.1荷載及內(nèi)力計算7312.3.2配筋計算7312.3.3斜截面受剪承載力驗算74

第十三章基礎(chǔ)設(shè)計75

13.1設(shè)計資料7513.2獨立基礎(chǔ)設(shè)計75

13.2.1基礎(chǔ)埋深的確定7513.2.2基礎(chǔ)底面尺寸的確定及地基承載力驗算7613.2.3基礎(chǔ)抗沖切驗算7813.2.4基礎(chǔ)配筋計算8113.3聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計83

13.3.1基礎(chǔ)底面尺寸確定83

VI

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13.3.2地基承載力驗算8513.3.3基礎(chǔ)抗沖切驗算8513.3.4基礎(chǔ)配筋計算86

第十四章電算部分88外文翻譯92參考文獻108致謝109

VII

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第一章工程概況

1.1工程簡介

內(nèi)蒙古天彩稀土技術(shù)責任有限公司辦公樓工程，建筑面積約為5200平方米，根據(jù)包頭市規(guī)劃部門及甲方要求，本工程擬建層數(shù)為五層，框架結(jié)構(gòu),總高度不超過24m,建筑總面允許有10%增減。

1.2地質(zhì)、水文及氣象資料

擬建工程所在地地形較為平坦。

自然地坪以下1.6m～2.3m為細砂層，承載能力標準值f=180kN/㎡（KPa）；2.3m～3.9m為礫砂層，承載能力特征值f=280kN/㎡（KPa）；

3.9m～6.9m為圓礫層，承載能力特征值f=350kN/㎡（KPa），Ⅱ類場地。地下水位在自然地面以下9.55～11m，地下水對各種混凝土無侵蝕性。土壤凍結(jié)深度為1.6m。

地震烈度：8度（0.2g）、第一組。

最熱平均溫度：27.3℃（絕對最高溫度39℃）最冷平均溫度：-10℃（絕對最低溫度-25℃）主導方向：北風，西北風。基本風壓值：0.55kN/㎡基本雪壓值：0.25kN/㎡

1.3施工技術(shù)條件及建筑材料供應

施工技術(shù)條件及預制構(gòu)件的能力，按包頭市地區(qū)條件，建筑材料供應，以本地區(qū)原材料為主，外地材料為輔。

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其次章結(jié)構(gòu)布置及梁柱截面尺寸確定

2.1結(jié)構(gòu)布置及計算簡圖

結(jié)構(gòu)平面形狀宜簡單、規(guī)則、對稱，剛度和承載力分布均勻，不應采用嚴重不規(guī)則的平面形狀。結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件應對稱布置，盡量使結(jié)構(gòu)的剛心與質(zhì)心重合，避免地震時引起結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)及局部應力集中。結(jié)構(gòu)平面布置如下圖所示。

圖2.1結(jié)構(gòu)平面布置圖

結(jié)構(gòu)的豎向布置應使體型規(guī)則、均勻，避免有較大的外挑和內(nèi)收，質(zhì)量沿高度方向均勻分布，結(jié)構(gòu)的承載力和剛度宜自下而上逐漸的減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。

結(jié)構(gòu)整體采用L型，在L型轉(zhuǎn)角處設(shè)置變形縫，將結(jié)構(gòu)分為兩個一字型。橫向、豎向均較為簡單、規(guī)則。

計算簡圖用框架的軸線表示，框架柱的底部與基礎(chǔ)頂面固接。2～5層柱的計算高度即為層高，取3.6m；底層柱的計算高度從基礎(chǔ)頂面到一層樓板底面，室內(nèi)外高差為

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0.45m，基礎(chǔ)埋深1.7m，階梯形基礎(chǔ)每階高度取0.40m，即h=3.6+0.45+0.5-0.1=4.45m。

圖2.2橫向框架計算簡圖2.2梁柱截面尺寸初定

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》第6.3.1，梁的截面尺寸，宜符合以下各項要求：1、截面寬度不宜小于200mm；2、截面高寬比不宜大于4；

3、為了避免發(fā)生剪切破壞，梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。2.2.1主梁尺寸

框架結(jié)構(gòu)中梁截面高度h一般取計算跨度的1/14～1/8，當梁的負載面積較大或荷載較大時宜取上限值。同時為防止梁產(chǎn)生脆性破壞，梁的凈跨與截面高度之比不宜小于4。梁的截面寬度可取梁高的1/3～1/2，同時不應小于250mm。

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主梁截面尺寸的確定：

橫向框架梁：h=(1/14～1/8)×6900=493～863（mm），取700mmb=(1/3～1/2)×700=233～350（mm）,取300mm縱向框架梁：h=(1/14～1/8)×7200=514～900（mm）,取700mmb=(1/3～1/2)×700=233～350（mm）,取300mm走道梁：h=(1/14～1/8)×2400=171～300（mm)，取450mm

b=(1/3～1/2)×450=150～225（mm）,取250mm次梁截面高度取主梁間距的h=(1/18～1/12)×l次梁：h=(1/18～1/12)×6900=383～575（mm)，取450mm

b=(1/3～1/2)×450=150～225（mm）,取250mm綜上所述，在本設(shè)計中，梁截面尺寸初選如下；

橫向框架主梁的截面尺寸為（300×700）mm，走廊梁由于走廊的跨度較小，為了防止梁的脆性破壞，規(guī)定梁高宜不大于

11凈跨，即hb??1800?450mm，截面尺寸為44（250×450）mm，縱向框架主梁的截面尺寸為（300×700）mm。2.2.2次梁尺寸

次梁：h=(1/18～1/12)L=(1/18～1/12)×6900=383～575（mm）

則次梁的高度在400～600之間取450mm。梁截面寬度可取(1/3～1/2)梁高，同時不小于

1柱寬，且不應小于250mm。則取次梁的截面尺寸為?250?450?mm。22.2.3柱截面尺寸

框架柱的截面尺寸一般根據(jù)軸壓比限值按以下公式估算：N??FgEn

A?cN

??N?fc其中N——柱組合的軸壓力設(shè)計值；

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β——考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)，邊柱取1.3,不等跨內(nèi)

取1.25,等跨內(nèi)柱取1.2；

gE——折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可根據(jù)實際計算，也

可近似取12～15kN/m2；

n——驗算截面以上樓層層數(shù)；

F——按簡支狀態(tài)計算的柱的負載面積；Ac——柱截面面積；

[μN]——框架柱軸壓比限值，對一級、二級、三級、四級抗震等級分別取

0.65、0.75、0.85、0.90；

fc——混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；

由表可知本工程抗震等級為二級，軸壓比限值[μN]=0.75，各層重力荷載代表值近似取14.0kN/m2，柱的負荷面積如下圖。

圖2.3柱負載面積示意圖

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中柱的負載面積:(1.2+3.45)×7.2=33.48m

2邊柱的負載面積：3.45×7.2=24.84m2

為了便利施工取邊柱與中柱的截面一致，因此取兩者較大值F=33.48m2

中柱：Ac?N??N?fc1.25?33.48?14?103?5??273146..86mm2

0.75?14.3ac?273146.86?522.63mm

如取柱截面為正方形，根據(jù)上述計算結(jié)果并綜合考慮其他因素，本設(shè)計柱的截面尺寸為

?600?600?mm。

2.2.4樓板尺寸

按跨高比條件：樓板厚度b=(1/45～1/40)×3600=80～90（mm）。對于現(xiàn)澆樓板要求h?80mm，則取板厚100mm。

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第三章荷載計算

3.1屋面及樓面的永久荷載

3.1.1屋面荷載（不上人）

保護層C20細石混凝土，內(nèi)配I級4@150?150鋼筋網(wǎng)片0.04?22?0.88kN/m2隔離層平鋪無紡聚酯纖維布一層保溫層100厚擠塑聚苯乙烯泡沫塑料板0.10?0.50?0.05kNm2找平層20厚1:3水泥砂漿0.02?20?0.40kNm2找坡層1：8水泥膨脹珍珠巖找2%的坡，最薄處20厚0.101?10?1.01kNm2結(jié)構(gòu)層100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板0.10?25?2.5kNm2

20.25kN/m裝飾層V型輕鋼龍骨吊頂

標準值5.49kNm2設(shè)計值1.2?5.49?6.59kNm23.1.2樓面荷載

10厚地磚鋪實拍平,水泥漿擦縫0.01?19.8?0.20kN/m220厚1：4硬性水泥砂漿0.02?20?0.40kNm2素水泥漿結(jié)合層一遍

100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板0.10?25?2.5kNm2

20.25kN/mV型輕鋼龍骨吊頂

標準值3.35kNm2設(shè)計值1.2?3.35?4.02kNm2

3.2墻、門窗重力荷載

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3.2.1外墻荷載

300厚陶?？招钠鰤K0.30?5?1.50kNm220厚1:3水泥砂漿找平層0.02?20?0.40kNm210厚1:1水泥專用膠粘劑刮于板后面0.01?20?0.20kN/m270厚聚苯乙烯泡沫塑料板加壓粘牢，板面打磨成細麻面0.07?0.50?0.035kNm21.5厚專用膠貼加強網(wǎng)于需加強的部位0.0015?20?0.03kN/m21.5厚專用膠貼標準網(wǎng)于整個墻面，并用抹刀將網(wǎng)壓入膠泥中，0.03kN/m2基層整修平整，不露網(wǎng)紋及抹刀痕一底二涂高彈丙烯酸涂料

內(nèi)墻面20厚粉刷石膏0.02?12?0.24kNm2標準值2.49kNm2設(shè)計值1.2?2.49?2.99kNm23.2.2內(nèi)墻荷載

粉刷石膏素漿一遍

18厚1:2粉刷石膏砂漿，分兩次抹灰0.018?12?0.216kN/m2

2厚粉刷石膏漿壓光0.002?12?0.024kN/m2200厚陶?？招钠鰤K墻0.20?5?1.0kNm22厚粉刷石膏漿壓光0.002?12?0.024kN/m218厚1:2粉刷石膏砂漿，分兩次抹灰0.018?12?0.216kN/m2標準值1.48kNm2

設(shè)計值1.2?1.48?1.78kNm23.2.3門窗荷載

木門單位面積重力荷載為0.20kNm2，鋁合金窗單位面積重力荷載取0.50kNm2。

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3.3梁柱荷載

主梁：

邊跨橫梁及縱梁：0.7?0.3?25???0.7?0.1??2?0.3??17?0.02?5.76kNm中跨橫梁及次梁：0.45?0.25?25???0.45?0.10??2?0.25??17?0.02?3.14kNm柱：0.6?0.6?25?0.02?17?0.6?4?9.82kNm

3.4屋面及樓面可變荷載

不上人屋面均布活荷載標準值樓面活荷載標準值走廊活荷載標準值屋面雪荷載標準值樓梯間、衛(wèi)生間的重量取為一般房間的1.5倍

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0.50kNm22.0kNm22.5kNm20.25kNm2內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書

第四章重力荷載代表值計算

建筑物的重力荷載代表值是結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重的標準值和各可變荷載的組合值之和。在計算水平地震作用時，用到重力荷載代表值各樓層僅可考慮一個自由度，在每一樓層質(zhì)點處集中了本層樓面及上下各半層墻、柱的重力荷載代表值。

G5的計算：外橫墻：

S?[?6.9?0.6???1.8?0.6??4??2.4?0.6???1.8?0.6??2?1.5?(1.8?0.6)?2]?30.96m2

外縱墻：

S?[?7.2?0.6?2.1?2??(1.8?0.6)?11?(3.6?0.6?2.1)?(1.8?0.6)?7]?[(7.2?0.6)?

(1.8?0.6)?4.2?0.6]?[(3.6?0.6)?(1.8?0.6)?2.1?0.6]?46.98m2

G外?2.49?(30.96?46.98)?194.46kN

內(nèi)橫墻：S??6.9?0.6???1.8?0.35??10?(6.9?0.6)?(1.8?0.6)?9?159.39m2內(nèi)縱墻：S?[?7.2?0.6??(1.8?0.6)?11??3.6?0.6???1.8?0.6??7

?1.0?(2.1?1.8?0.1)?24]?102.72m2

G內(nèi)?1.48?(159.39?102.72)?387.92kN

窗：G?[(2.1?(1.8?0.6)?27?4.2?0.6?2.1?0.6?1.5?(1.8?0.6)?2]?37.71kN

門：G?0.2?1.0?(2.1?1.8?0.1)?24?1.92kN

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女兒墻：G?(16.2?57.6?0.6)?2?0.1?25?372kN

2G?(7.2?0.6)?(1.8?0.6)?1.5kN/m?11.88kN玻璃幕墻:

屋面面積計算：

普通房間：??3.6?0.6???6.9?0.6???12?226.80m2大房間：?(10.8?0.6)?(6.9?0.6)??5?321.30kN

走廊：(2.4?0.6)?57.6?103.68m2衛(wèi)生間:(7.2?0.6)?(6.9?0.6)?41.85m2

樓梯間：[(7.2?0.6)?(6.9?0.6)?(3.6?0.6)?(6.9?0.6)]?60.48m2

因此，G?(226.80?321.30?103.68?41.58?60.48)?(5.49?0.5?0.25)

.81kN?4232主梁：橫梁G?6.9?5.76?18?2.4?5.76?2?743.04kN縱梁G?57.6?5.76?4?1327.10kN次梁：G?6.9?3.14?16?346.21kN走道梁：G?2.4?3.14?7?52.69kN柱子：G?1.8?9.82?44?777.74kN

G5?194.46?387.92?37.71?1.92?372?11.88?4232.81?743.04?1327.10?52.69?346.21?777.74?8485.49kN

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G2~G4的計算：

外橫墻：S?(6.9?0.6)?(3.6?0.7)?4?(2.4?0.6)?(3.6?0.7)?2?1.5?2?2?77.52m2外縱墻：S?[?7.2?0.6??(3.6?0.7)?11?(3.6?0.6)?(3.6?0.7)?8?2.1?2?27??2.1?0.6?4.2?0.6]?162.96m2

G外?2.49??77.52?162.96??599.99kN

內(nèi)橫墻：S?(6.9?0.6)?(3.6?045)?10?(6.9?0.6)?(3.6?0.7)?9?362.88m2內(nèi)縱墻：S?[?7.2?0.6???3.6?0.7??11?(3.6?0.6)?(3.6?0.7)?7?1.0?2.1?2.4]?221.04m

2

G內(nèi)?1.48??362.88?221.04??864.20kN

窗：G?[2.1?2?27?4.2?0.6?1?2.1?0.6?1?1.5?2?2]?0.5?72.93kN門：G?1.0?2.1?24?0.2?10.08kN

2玻璃幕墻：G?(7.2?0.6)?(3.6?0.7)?1.5kN/m?28.71kN

樓板面積計算：

普通房間：??3.6?0.6???6.9?0.6???12?226.80m2大房間：[(10.8?0.6)?(6.9?0.6)?5]?321.30m2走廊：(2.4?0.6)?57.6?103.68m2衛(wèi)生間：(7.2?0.6)?(6.9?0.6)?41.58m2

樓梯間：(7.2?0.6)?(6.9?0.6)?(3.6?0.6)?(6.9?0.6)?60.48m2

因此，G?[(226.80?321.30)?(3.35?2.0?0.5)?103.68?(3.35?2.5?0.5)?

(41.58?60.48)?(3.35?1.5?2.0?0.5)?3128.75kN

主梁：橫梁G?6.9?5.76?18?2.4?5.76?2?743.04kN

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縱梁G?57.6?5.76?4?1327.10kN次梁：G?6.9?3.14?16?346.21kN走道梁：G?2.4?3.14?7?52.69kN柱子：G?3.6?9.82?44?1555.49kN

G2?G3?G4?599.99?864.20?72.93?10.08?28.71?3128.75?743.04?1327.10?52.69

?346.21?1555.49?8729.20kN

G1的計算：

外橫墻：S?(6.9?0.6)?(2.225?0.6)?4?(2.4?0.6)?(2.225?0.6)?2?(2.225?1.5?0.1)

?1.2?2?(6.9?0.6)(1.8?0.1)?4?(2.4?0.6)?(1.8?0.1)?2?(1.8?0.1?0.9)

?1.5?2?91.38m2

外縱墻：上半部S?(7.2?0.6)?(1.8?0.1)?11?(3.6?0.6)?(1.8?0.1)?7

(1.8?0.1?0.9)?2.1?21?123.84m2

下半部S?(7.2?0.6)?(2.225?0.6)?11?(3.6?0.6)?(2.225?0.6)?6?(2.225?1.5?0.1)?1.0?23?128.25m2G外?2.49??91.38?123.84?128.25??856.96kN

內(nèi)橫墻：S??6.9?0.6???1.8?0.1??20?(6.9?0.6)?(2.225?0.45?0.1)?11?(6.9?0.6)?(2.225?0.6)?9?436.28kN

內(nèi)縱墻：上半部S?(1.8?0.1)?(7.2?0.6)?11?(1.8?0.1)?(3.6?0.6)?6

2?(1.8?0.1)?1?23?114.92m

下半部S?(7.2?0.6)(2.225?0.6)?10?(3.6?0.6)(2.225?0.6)?6

2?[2.225?(3.6?0.1?2.1)]?1?22?118.35m

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G內(nèi)?1.48??436.28?114.92?118.35??990.93kN

窗：G?[(1.8?0.1?0.9)?2.1?2.1?(2.225?0.6)?2.1?22?2.1?0.6?1?4.2?0.6?1?(1.8?0.1?0.9)?1.5?2]?0.5?58.27kN

門：G??1.8?0.1??1.0?23?0.2?[2.225?(3.6?0.1?2.1)?1.0?22]?0.2?[2.225?(3.6?0.1?2.1)]?1.2?5?0.4?13.43kN玻璃幕墻：(1.8?0.1)?(7.2?0.6)?1.5?16.83kN樓板面積計算：

普通房間：??3.6?0.6???6.9?0.6???12?226.80m2

大房間：[(10.8?0.6)?(6.9?0.6)?4?(7.2?0.6)?(6.9?0.6)]?298.62m2走廊：(2.4?0.6)?57.6?(3.6?0.6)?(6.9?0.6)?122.58m2衛(wèi)生間：(7.2?0.6)?(6.9?0.6)?41.58m2

樓梯間：(7.2?0.6)?(6.9?0.6)?(3.6?0.6)?(6.9?0.6)?60.48m2

因此，G?[(226.80?298.62)?(3.35?2.0?0.5)?122.58?(3.35?2.5?0.5)?

(41.58?60.48)?(3.35?1.5?2.0?0.5)?3464.36kN

主梁：橫梁G?6.9?5.76?18?2.4?5.76?2?743.04kN縱梁G?57.6?5.76?4?1327.10kN次梁：G?6.9?3.14?16?346.21kN走道梁：G?2.4?3.14?7?52.69kN

.52kN柱子：G?(1.8?2.225)?9.82?44?1717雨棚：G?(7.2?2.1?2.4?0.9?2)?(3.35?0.5?2)?93.96kN

門廳：G?[2.225?(3.6?0.1?2.1)]?1.2?5?0.4?[2.225?(2.1?2?1.2)?(3.6?01.?2.1)

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?1.2?5]?1.5?32.60kN

G1?856.96?990.93?58.27?13.43?16.83?3464.36?743.04?1327.10?52.69

346.21?1717.52?9713.90m2集中質(zhì)點系的Gi如下圖所示：

圖4.1重力荷載代表值

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第五章框架側(cè)移剛度計算

梁板柱采取整表達澆方式，在框架結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)澆層的樓面可以作為梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減小梁的側(cè)移。為考慮這一有利作用，在計算梁的截面慣性矩時，對現(xiàn)澆樓板的中框架梁取Ib?2.0I0，邊框架梁取Ib?1.5I0（I0為矩形梁的截面慣性矩）。

1?5各層框架梁均采用C30混凝土，對C30混凝土查《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》得

Ec?3.0?104Nmm2。

表5.1橫梁線剛度ib計算表

類別層次EC?Nmm2?b?hmm?mmI0mm4lmm邊橫梁走廊梁1?51?53.0?1043.0?104300?700250?4508.575?1091.898?10969002400

類別層次EcI0l1.5EcI0lN?mmN?mm2.0EcI0lN?mm邊橫梁走廊梁1?53.728?10102.373?1010

5.592?10103.559?10107.456?10104.746?10101?5表5.2柱線剛度ic計算表

層次hcmmEcb?hNmm2mm?mmIcmm4EcIchcN?mm1445036003.00?1043.00?104600?600600?60016

1.080?10101.080?10107.281?10102?5

9.0?1010內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書

柱的側(cè)移剛度計算：根據(jù)梁柱線剛度比K的不同，據(jù)平面布置圖中的柱可分為中框架中柱和邊柱，邊框架中柱和邊柱以及樓梯間柱等。柱的側(cè)移剛度D值按下式計算：

D??c?12ic式中，?c為柱側(cè)移剛度修正系數(shù)對不可憐況按下表計算，其中K表示梁柱2h線剛度之比。

表5.3柱抗側(cè)移剛度影響系數(shù)?c

樓層邊柱一般層底層簡圖中柱KαK?i1?i2?i3?i42ic??K2?Ki?iK?12icK?0.5?K2?K

12ic可計算出各柱的側(cè)移剛度，將同層所有柱的D值相加，即為該層2h按式D??c?框架的總側(cè)移剛度即?Di，框架各層的?Di應沿高層均勻分布即應滿足規(guī)則建筑的要求。

表5.4中框架柱側(cè)移剛度D值?Nmm?邊柱15根層次??中柱15根??K?c0.293Di124417K?c0.4040.592Di2?Di2?510.8281.3561.676

336671045512261201.0240.5042223687040917

內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書表5.5邊框架柱側(cè)移剛度D值?Nmm?邊柱?4根?層次中柱?4根?K?c0.2370.458Di11975020238K1.0171.257?c0.3370.540Di22808323826?Di2?510.6210.768191333176135將上述不可憐況下同層框架柱側(cè)移剛度相加，即得框架各層層間側(cè)移剛度?Di，

表5.6框架各層層間側(cè)移剛度

層次110465442123684531236845?D

i4123684551236845?Di由表可見，?D1?1046544?0.846?0.7，

1236845D?2?0.846?0.8,故該框架為規(guī)則框架。

?D1?(D

2?D3?D4)

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第六章水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計算

6.1橫向自振周期計算

表6.1結(jié)構(gòu)頂點的假想側(cè)移計算

層次Gi(KN)?GiniDi（N/mm）12368451236845123684512368451046544?ui/mmui/mm(kN)543218485.508729.208729.208729.209713.908485.5017214.7025943.9034673.1044387.006.8613.9220.9828.0342.41112.20105.3491.4270.4442.41按式T1?1.7??T?uT計算基本周期T1，其中uT量綱為m，取?T為0.7，則

T1?1.7?0.7?0.11220?0.40s

6.2水平地震作用及樓層地震剪力計算

本設(shè)計結(jié)構(gòu)高度不超過40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切型為主，故可用底部剪力法計算水平地震作用。

由《抗震規(guī)范》可知：對于8度設(shè)防區(qū)，設(shè)計基本加速度為0.2g，第一組?？刹榈媒Y(jié)構(gòu)特征周期Tg=0.35(s)，水平地震影響系數(shù)α＜5Tg=5×0.35=1.75s，

max

=0.16，由于Tg?0.35s＜T?0.40s

??(Tg/T)0.9?max?(0.35/0.40)0.9?0.16?0.142Geq???Gi?0.85?44387.00?37728.95kN

FEK??Geq?0.142?37728.95?5357.51kN

因1.4Tg?1.4?0.35?0.49?T1，故可不考慮考慮頂部附加水平地震作用系數(shù)?n

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作用在質(zhì)點i的水平地震作用標準值Fi?(GiHi/?GiHi)?FEKi?1n

Fi?5357.51?(GiHi/?GiHi)計算結(jié)果見下表：

表6.2各質(zhì)點橫向水平地震作用及樓層地震剪力計算表

層次54321

Hi/m18.8515.2511.658.054.45Gi/kN8485.508729.208729.208729.209713.90GiHi/kN·m159951.52133120.27101695.1670270.0443226.83GiHi/?GiHi0.3150.2620.2000.1380.085Fi/kN1687.621403.671071.49739.34455.39Vi/kN1687.623091.294162.784902.135357.51各質(zhì)點水平地震作用及樓層地震剪力房屋高度的分別見下圖：

圖6.1水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度分布圖

6.3水平地震作用下的位移驗算

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水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移?ui和頂點位移ui分別按下式進行計算：

sn??u?i?Vi?Diju????u?j?1k?1

k計算過程見下表：

表6.3橫向水平地震作用下的位移驗算

層次54321Vi/kN1687.623091.294162.794902.135357.52?D(N/mmi2)?ui/m0.00140.00250.00340.00400.0051ui/m0.01640.01500.01250.00910.0051hi/m3.63.63.63.64.45?e??ui/hi1/25711/14401/10591/9001/87312368451236845123684512368451046544有表可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第1層，其值為

11滿足?ui???e??h的要求，?873550其中?1??u??。??h?5506.4水平地震作用下框架內(nèi)力計算

6.4.1柱剪力及柱端彎矩計算

按式Vi??Fk求得框架第i層的層間剪力Vi后，i層j柱分派到得剪力Vij及該柱上

bu下兩端的彎矩Mij和Mij分別按下式計算：

Vij?(Dij/?Dij)Vi

bu?Vij?y0h柱上端：Mij?Vij(1?y0)h柱下端：Mijy?(y0?y1?y2?y3)?h

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表6.4各層邊柱端彎矩及剪力

層次54321hi/m3.63.63.63.64.45Vi/kN1687.623091.294162.794902.135357.52

?DijDi12441724417244172441722236邊柱N/mm12368451236845123684512368451046544Vi133.3261.0282.1896.78113.83k0.8280.8280.8280.8281.024y0Mib141.9890.07133.13174.20329.26Miu177.96129.62162.71174.20177.290.350.410.450.500.65

表6.5各層中柱端彎矩及剪力

層次54321bhiVikN1687.623091.294162.794902.135357.52、

?Dij中柱m3.63.63.63.64.45N/mm12368451236845123684512368451046544Di23366733667336673366726120Vi245.9483.47112.40132.36133.72k1.3561.3561.3561.3561.676y0Mib261.19135.21202.31238.24374.87Miu2104.19165.26202.31238.24220.160.370.450.500.500.63注：Mij?Vij?y0huMij?Vij(1?y0)h表中M的量綱為kN?m，V的量綱為kN。

，

6.4.2梁端彎矩、剪力及柱軸力計算

lllru梁左端：Mb?[ib/(ib?ib)](Mib?1?Mij)

rrlru梁右端：Mb?[ib/(ib?ib)](Mib?1?Mij)

nVb?(M?M)/lNi??(Vbl?Vbr)k

1b2bk?1lrib,ib分別為表示節(jié)點左右梁的線剛度；Mbl,Mbr分別表示節(jié)點左右的彎矩：Ni式中：

為柱在i層的軸力，以受壓為正。

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表6.6梁端彎矩剪力及柱軸力

層次54321lMb邊梁走道梁柱軸力Mbr63.67138.36206.23269.18280.08l6.96.96.96.96.9Vb20.5340.9266.5283.5591.53lMbMbr40.5388.09131.30171.37178.31l2.42.42.42.42.4Vb33.7873.41109.42142.81148.59邊柱N-20.53-61.45-127.97-211.52-303.05中柱N-13.25-45.74-88.64-147.90-204.9677.96171.60252.78307.33351.4940.5388.09131.30171.37178.31注：1）柱軸力中的負號表示拉力，當為地震作用時左側(cè)兩根柱為拉力，對應的左側(cè)兩根柱為壓力；

2）表中M的單位為kN?m，V的單位為kN，N的單位為kN，l的單位為m。

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水平地震作用下的框架的彎矩圖，梁端剪力圖及柱軸力圖如下圖所示：

圖6.2左震作用下框架彎矩圖

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圖6.3左震作用下梁端剪力及柱軸力圖

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第七章豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算

7.1計算單元

由③號軸線橫向框架進行計算，計算單元寬度為7.2m，如下圖所示，由于房間內(nèi)布置有次梁，故直接傳給該框架的樓面荷載如圖中的水平陰影線所示，計算單元范圍內(nèi)的其余樓面荷載則通過次梁和縱向框架梁的集中力的形式傳給橫向框架作用在節(jié)點上。由于縱向框架梁的中心線與柱的中心線不重合，因此在框架節(jié)點上還有集中力矩。

圖7.1橫向框架計算單元

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7.2恒載計算

圖7.2各層梁上作用的恒載

根據(jù)上圖，q1、q1?代表對于頂層：

??3.14kNmq1?5.76kNmq1

?分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載，頂層為屋面板。q2、q2由計算單元圖所示幾何關(guān)系可得：q2?5.49?3.6?19.76kNm

P1、P2分別為邊縱梁，中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括梁自重、樓板自重和女兒墻等的重力荷載計算如下：

???1?3.3?6.96.9P?3.6?1.8??2??1.8?5.49?5.76?7.2?3.14??1???2?22????25?0.6?0.1?7.2?149.06kN

???1?3.3?6.9P2???3.6?1.8???2??1.8?7.2?1.2??5.49?5.76?7.2?

2?2???3.14?6.9?185.69kN20.6?0.3?22.36kN?m2

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集中力矩：M1?P1?e1?149.06?

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M2?P2?e2?185.69?0.6?0.3?27.85kN?m2

對于1?4層，q1包括梁自重和其上橫墻自重為均布荷載，其它荷載計算方法同第5層，結(jié)果為:

q1?5.76?1.48?2.9?10.05kN/mq1??3.14kNmq2?3.35?3.6?12.06kNm

P1????3.6?1.8?12?2?(3.3?6.9)?1.8?1?6.92???3.35?5.76?7.2?3.14?2?2.49??(7.2?0.6)?(3.6?0.7)?2.1?2?2??131.55kN

P?11?2???3.6?1.8?2?2?(3.3?6.9)?1.8?2?7.2?1.2???3.35?5.76?7.2?14?6.9?3.14?2?1.48?(6.6?2.9?2.1?1.0?2)

?155.80kN

M1?P1?e1?131.55?0.6?0.32?19.73kN?mM?e0.6?0.32?P22?155.80?2?23.37kN?m

7.3活載計算

活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下圖：

7.3各層梁上作用的活載

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圖

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對于第5層

??2.4?0.5?1.2kNmq2?3.6?0.5?1.8kNmq2P1?(3.6?1.8?5.1?1.8)?0.5?7.83kN

P2??3.6?1.8?5.1?1.8?7.2?1.2??0.5?12.15kN

M1?P1?e1?7.83?0.6?0.3?1.17kN?m2

M2?P2?e2?12.15?0.6?0.3?1.50kN?m2對于1?4層

??2.4?2.5?6.0kNmq2?3.6?2.0?7.2kNmq2P1??3.6?1.8?5.1?1.8??2.0?31.32kN

P2??3.6?1.8?5.1?1.8??2.0?7.2?1.2?2.5?52.92kN

M1?P1?e1?31.32?0.6?0.3?4.70kN?m20.6?0.3?7.94kN?m2

M2?P2?e2?52.92?將以上結(jié)果總匯，見下表：

表7.1橫向框架恒載匯總表

層次51-4q1?q1q2p1p2M1M2kN/m5.7610.05kN/m3.143.14kN/m19.7612.06

kN149.06131.55kN185.69155.80kN?m22.3619.73kN?m27.8523.37表7.2橫向框架活載匯總表

層次51-4q2p1p2M1M2kN/m1.87.2kN7.8331.32kN12.1552.92kN?m1.174.70kN?m1.507.49

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7.4內(nèi)力計算

對于多層框架結(jié)構(gòu)，采用彎矩二次分派法計算梁柱端彎矩，先確定梁的固端彎矩及節(jié)點各桿的彎矩分派系數(shù)，而后進行彎矩分派與傳遞。

節(jié)點的不平衡力矩包括節(jié)點兩側(cè)反號的梁固端彎矩及縱梁偏心所產(chǎn)生的節(jié)點集中力矩，應將它們的代數(shù)和相加進行分派，最終的桿端彎矩應為固端彎矩與分派彎矩之代數(shù)和。

正負號規(guī)定桿端轉(zhuǎn)角，桿端彎矩對桿端順時針旋轉(zhuǎn)為正，節(jié)點處逆時針為正，用于節(jié)點的外力偶荷載，作用于轉(zhuǎn)動約束的約束力矩對節(jié)點約束順時針為正。

梁端柱端彎矩采用彎矩二次分派法計算，由于結(jié)構(gòu)和荷載均對稱，故可取半榀框架。7.4.1分派系數(shù)計算

表7.3梁柱線剛度表（單位：?104kN?m）

構(gòu)件類型層次2-51梁柱iAB7.4567.456iBC9.492(4.746)9.492iA9.07.281注：中間梁計算跨度為原來的1/2，故線剛度值為原來的2倍。傳遞系數(shù)：對于AB跨梁，兩端固定傳遞系數(shù)為C?對于BC跨梁，一端固定，一端滑動C??1。

分派系數(shù)：5層：

A節(jié)點分派系數(shù)：u梁?u柱?7.456?4?0.453

7.456?4?9?41；2

9.0?4?0.547

7.456?4?9.0?4?u?0.453?0.547?1.0

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B節(jié)點分派系數(shù)：u左梁?7.456?4?0.396

7.456?4?9.492?9.0?4

u右梁?u柱?9.492?0.126

7.456?4?9.492?9.0?49.0?4?0.478

7.456?4?9.492?9.0?4?0.126?0.478?1.0?u?0.3962-4層：

A節(jié)點分派系數(shù)：u梁?7.456?4?0.292

7.456?4?9.0?4?2u上柱?u下柱?9.0?4?0.354

7.456?4?9.0?4?2?u?0.292?0.354?2?1.0B節(jié)點分派系數(shù)：u左梁?u右梁?7.456?4?0.268

7.456?4?9.0?4?2?9.492?19.492?1?0.085

7.456?4?9.0?4?2?9.492?1

u上柱?u下柱?9.0?4?0.323

7.456?4?9.0?4?2?9.492?1?u?0.268?0.085?0.323?2?1.0

1層：

A節(jié)點分派系數(shù)：u梁?u上柱?u下柱?7.456?4?0.314

7.456?4?7.281?4?9.0?49.0?4?0.379

7.456?4?7.281?4?9.0?47.281?4?0.307

7.456?4?7.281?4?9.0?4?u?0.314?0.379?0.307?1.0B節(jié)點分派系數(shù):u左梁?u右梁?7.456?4?0.286

7.456?4?9.0?4?7.281?4?9.492?19.492?1?0.090

7.456?4?9.0?4?7.281?4?9.492?131

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u上柱?9.0?4?0.345

7.456?4?9.0?4?7.281?4?9.492?1u下柱?7.281?4?0.279

7.456?4?9.0?4?7.281?4?9.492?1?u?0.286?0.090?0.345?0.279?1.0

7.4.2節(jié)點彎矩計算

恒載作用下：5層AB梁：

q1作用MAB??MBA?121ql???5.76?6.92??22.853kN?m1212121ql??5.76?6.92?22.853kN?m121212ql1?2?2??312q2作用MAB????23?1?1.8??1.8??2???19.76?6.9??1?2?????????69.147kN?m

12?6.9??6.9?????MBA?69.147kN?mBC梁

11q1?作用MBC??ql2???3.14?1.22??1.507kN?m

33則5層MAB??22.853???69.147???92.000kN?mMBA?92.000kN?m、MBC??1.507kN?m1-4層AB梁：q1作用MAB??121ql???10.05?6.92??39.873kN?m1212MBA?39.873kN?mq2作用MAB??12ql1?2?2??312??32

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23?1?1.8??1.8??2???12.06?6.9??1?2?????????42.202kN?m

12?6.9??6.9?????MBA?42.202kN?m

BC梁：

11q1?作用MBC??ql2???3.14?1.22??1.507kN?m

33則1-4層MAB??39.873???42.202???82.075kN?mMBA?82.075kN?m、MBC??1.507kN?m活載作用下：

5層AB梁：

23?112?1.8??1.8??232??ql1?2??????1.8?6.9??1?2???????1212?6.9??6.9?????MAB????6.299kN?mMBA?6.299kN?m

1-4層AB梁：

23?112?1.8??1.8??232??ql1?2??????7.2?6.9??1?2???????1212?6.9??6.9?????MAB????26.115kN?mMBA?26.115kN?m

7.4.3彎矩二次分派

將各個節(jié)點不平衡彎矩進行第一次反號分派；所有桿端的分派彎矩向遠端傳遞，傳遞系數(shù)均為1/2；各節(jié)點因傳遞彎矩而產(chǎn)生新的不平衡，將不平衡的彎矩進行其次次反號分派，使各節(jié)點處于平衡狀態(tài)；將桿端的固端彎矩、分派彎矩、和傳遞彎矩代數(shù)和，

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即得各桿端彎矩。具體詳細過程見圖。

上柱下柱右梁0.5470.45322.36-92.00038.09331.54711.035-12.4040.7490.62049.877-72.2370.3540.3540.29219.73-82.07520.07020.07018.20519.04711.035-7.665-7.936-7.936-6.54633.18125.169-78.0810.3540.3540.29219.73-82.07522.07022.07018.20511.03511.035-7.665-5.099-5.099-4.20628.00628.006-75.7410.3540.3540.29219.73-82.07522.07022.07018.02511.03511.815-7.665-5.375-5.375-4.43427.73028.510-75.9690.3790.3070.31419.73-82.07523.62919.14019.576-8.18011.035-1.082-0.876-0.89633.58218.264-71.575左梁上柱下柱右梁0.4780.1260.396-1.50792.00027.85-29.943-7.893-24.807-9.23815.774-2.588-3.124-0.82480.379-42.305-10.2240.2680.3230.3230.08523.37-1.50782.075-15.329-18.475-18.475-4.8629.103-14.972-9.2384.8804.0494.8801.28479.898-28.567-22.833-5.0850.2680.3230.3230.08523.37-1.50782.075-15.329-18.475-18.475-4.8629.103-9.238-9.2382.5123.0273.0270.79778.361-24.686-24.686-5.3920.2680.3230.3230.08523.37-1.50782.075-15.329-18.475-18.475-4.8629.103-9.238-9.8672.6813.2313.2310.85078.530-24.482-25.111-5.5190.2860.3450.2790.09082.07523.37-1.507-16.359-19.733-15.958-5.1489.788-9.238-0.190-0.153-0.050-0.15775.347-29.161-16.111-6.7059.132-8.056圖7.4恒載作用下框架二次彎矩分派計算圖

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上柱下柱右梁0.5470.4531.17-6.2992.3232.8063.790-0.950-1.553-1.2875.043-6.2130.3540.3540.2924.70-26.1157.5817.5816.2531.4033.790-2.653-0.899-0.899-0.7428.08510.472-23.2570.3540.3540.2924.70-26.1157.5817.5816.2533.7903.790-2.653-1.745-1.745-1.4399.6269.626-23.9540.3540.3540.2924.70-26.1157.5817.5816.2533.7904.058-2.653-1.839-1.839-1.5179.5329.800-24.0320.3790.3070.3144.70-26.1158.1166.5746.724-2.8313.790-0.363-0.294-0.30111.5436.280-22.523左梁上柱0.3966.2991.50-1.9001.1620.8066.367下柱右梁0.4780.126-2.294-0.605-3.1970.2560.973-4.518-0.3490.2680.3230.3230.0856.3226.115-5.305-6.394-6.394-1.6833.127-1.147-3.1970.3640.3640.0960.32624.263-7.177-9.227-1.5870.2680.3230.3230.0856.3226.115-5.305-6.394-6.394-1.6833.127-3.197-3.1970.8761.0551.0550.27824.813-8.536-8.536-1.4050.2680.3230.3230.0856.3226.115-5.305-6.394-6.394-1.6833.127-3.197-3.4150.9341.1261.1260.29624.871-8.465-8.683-1.3870.2860.3450.