框架結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要根據(jù)住宅樓設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和其它相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)要求和提供的地質(zhì)資料，設(shè)計(jì)該框架結(jié)構(gòu)住宅樓。按照先建筑后結(jié)構(gòu)，先整體布局后局部節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)資料、建筑設(shè)計(jì)總說(shuō)明、建筑的平面、立面、剖面圖設(shè)計(jì)說(shuō)明，以及其它局部的設(shè)計(jì)說(shuō)明；結(jié)構(gòu)平面布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖確定、荷載計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力組合、主梁截面設(shè)計(jì)和配筋計(jì)算、框架柱截面設(shè)計(jì)和配筋計(jì)算、樓板和屋面設(shè)計(jì)、樓梯設(shè)計(jì)，根底設(shè)計(jì)等。其中附有風(fēng)荷載作用下的框架彎矩、剪力和軸力圖；橫向地震荷載作用下的框架彎矩、剪力和軸力圖；恒荷載和活荷載作用下的框架彎矩、剪力和軸力圖以及梁柱的內(nèi)力組合表。關(guān)鍵詞：框架、重力荷載代表值；現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；內(nèi)力組合；彎矩調(diào)幅。AbstractAccordingtobuildingdesignspecificationsandotherrelevantstandardsanddesignrequirementsandprovidegeologicaldata,thedesignoftheframeworkoftheResidentialbuilding.Afterthefirstbuildinginaccordancewiththestructureandlayoutoftheoverallafterthefirstlocalnodedesignstepsdesign.Maincontentsinclude:design,architecturaldesignofthetotalshowsthattheconstructionoftheplane,Facade,profiledesignspecifications,,andotherpartsofthedesign;structurallayoutandschematiccalculationofidentification,load,stress,thecombinationofinternalforces,Mainbeamreinforcementdesignandcalculation,frame-sectiondesignandreinforcement,meetingbeamreinforcementdesign,floorandroofdesign,stairdesign,infrastructuredesign.Enclosingwindloadundertheframeworkmoment,shearandaxialbid;verticalandhorizontalseismicloadsundertheframeworkofthemoment,shearandaxialbid;Constantloadandliveloadundertheframeworkmoment,shearandaxialtryingtointernalforcesandthecombinationofbeam-columntable.KeyWords：frame,Gravityloadcharectervalue,cast-in-placereinforcedconcretestructure,internalforcemakeup,curvedsquareamplitudemodulation.目錄1、緒論…………………12、建筑設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)依據(jù)…………22.1設(shè)計(jì)資料………………………22.2工程概況………………………22.3設(shè)計(jì)依據(jù)………………………3結(jié)構(gòu)布置方案與結(jié)構(gòu)選型…………33.1設(shè)計(jì)資料………………………33.2結(jié)構(gòu)構(gòu)件參數(shù)估計(jì)……………43.3框架計(jì)算簡(jiǎn)圖確實(shí)定…………54、荷載計(jì)算……………64.1恒荷載計(jì)算……………………64.2屋、樓面活荷載計(jì)算…………94.3水平地震作用計(jì)算……………115、內(nèi)力計(jì)算……………155.1恒荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算……………………155.2活荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算……………………275.3地震作用下的內(nèi)力計(jì)算………376、內(nèi)力組合……………426.1梁、柱內(nèi)力組合………………426.2抗震計(jì)算………………………427、截面設(shè)計(jì)……………457.1梁截面設(shè)計(jì)……………………457.2柱截面設(shè)計(jì)……………………517.3屋蓋、樓蓋設(shè)計(jì)………………568、樓梯的設(shè)計(jì)…………608.1底層樓梯的設(shè)計(jì)………………608.2其它層樓梯設(shè)計(jì)………………639、根底設(shè)計(jì)與地基處理………………659.1工程概況………………………659.2材料參數(shù)選用…………………669.3根底梁的截面設(shè)計(jì)……………669.4根底的計(jì)算簡(jiǎn)圖………………669.5根底的設(shè)計(jì)計(jì)算………………679.6地基處理………………………75結(jié)論……………………77參考文獻(xiàn)………………78致謝…………………80附錄1梁內(nèi)力組合表附錄2柱內(nèi)力組合表TOC\o"1-3"\h\u1、緒論畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要階段，是畢業(yè)前的綜合學(xué)習(xí)階段,是深化、拓寬、綜合教和學(xué)的重要過(guò)程,是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識(shí)的全面總結(jié)。本組畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為——晉中市平遙縣美中美公司框架樓上部結(jié)構(gòu)與地基根底設(shè)計(jì)。在畢設(shè)前期，我溫習(xí)了《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《鋼筋混凝土設(shè)計(jì)》、《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》等書籍，并借閱了《抗震標(biāo)準(zhǔn)》、《混凝土標(biāo)準(zhǔn)》、《荷載標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)。在畢設(shè)中期，我們通過(guò)所學(xué)的根本理論、專業(yè)知識(shí)和根本技能進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在畢設(shè)后期，主要進(jìn)行設(shè)計(jì)手稿的電腦輸入，并得到老師的審批和指正，使我圓滿的完成了任務(wù)，在此表示衷心的感謝。畢業(yè)設(shè)計(jì)的三個(gè)月里，在指導(dǎo)老師的幫助下，經(jīng)過(guò)資料查閱、設(shè)計(jì)計(jì)算、論文撰寫以及外文的翻譯，加深了對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、手冊(cè)等相關(guān)內(nèi)容的理解。穩(wěn)固了專業(yè)知識(shí)、提高了綜合分析、解決問(wèn)題的能力。在進(jìn)行內(nèi)力組合的計(jì)算時(shí)，進(jìn)一步了解了Excel。在繪圖時(shí)熟練掌握了AutoCAD、天正等繪圖軟件，以上所有這些從不同方面到達(dá)了畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與要求。框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算工作量很大，在計(jì)算過(guò)程中以手算為主，輔以一些計(jì)算軟件的校正。由于自己水平有限，難免有不妥和疏忽之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。2、建筑設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)依據(jù)2.1設(shè)計(jì)理念住宅樓是為人們提供良好生活條件的建筑。縱觀住宅建筑的開展歷史，無(wú)不表達(dá)著人類文化生活的歷史進(jìn)程和時(shí)代特征。住宅樓建筑設(shè)計(jì)同設(shè)計(jì)其他類型建筑一樣有許多共同點(diǎn)，也有許多不同的特點(diǎn)和要求。隨著時(shí)代的開展，住宅樓的內(nèi)容和形式都在不斷發(fā)生變化。因此，我對(duì)住宅樓的設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)研究，經(jīng)過(guò)一番思考，我認(rèn)為本設(shè)計(jì)應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：彈性。從設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)到效勞功能都應(yīng)做到開放性，以適應(yīng)時(shí)空的變化。緊湊性。臥室以及其它輔助用房的空間布置要做到緊湊合理。易接近性。從樓外到樓內(nèi)，從入口到各個(gè)部門，要規(guī)劃得合理，要設(shè)計(jì)一個(gè)良好的導(dǎo)引系統(tǒng)?？蓴U(kuò)展性。在未來(lái)擴(kuò)展時(shí)可靈活延伸，將損失減小到低程度?！?〕舒適性。在環(huán)境、通風(fēng)、溫濕度、光線等方面要柔和、協(xié)調(diào)，盡量借用外部的自然環(huán)境?！?〕環(huán)境的穩(wěn)定性?！?〕平安性。建筑平安防護(hù)措施做到不僅滿足標(biāo)準(zhǔn)要求而且更加人性化。〔8〕濟(jì)性。把建設(shè)和維護(hù)一座住宅樓所需要的經(jīng)費(fèi)和人員控制在最低限度。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我本著“平安，適用，經(jīng)濟(jì)，美觀”的原那么，在滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書提出的功能要求前提下，完成了建筑設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，合理的選擇框架，并為以后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下了良好的根底。2.2工程概況〔1〕本工程位于晉中市平遙縣，用途為住宅?！?〕本工程為3層框架結(jié)構(gòu)。主體結(jié)構(gòu)：地下1層，地上3層，地下室2.2m，首層層高3.2m，2至4層各層層高2.8m，柱距平面布置詳見附圖?！?〕本工程耐火等級(jí)為二級(jí)，屋面防水等級(jí)為Ⅲ級(jí)，建筑耐久年限為二級(jí)?！?〕結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，填充墻為加氣混凝土砌塊，所有衛(wèi)生間墻體為粘土空心磚?！?〕設(shè)計(jì)使用年限：50年；平安等級(jí)：二級(jí)；〔6〕抗震設(shè)防類別為丙類；〔7〕地基根底設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)；〔8〕本工程地質(zhì)場(chǎng)地類別為Ⅱ類，場(chǎng)地卓越周期0.40s；?！?〕該場(chǎng)地具有Ⅰ級(jí)非自重濕陷性。根據(jù)地質(zhì)資料，該地區(qū)地下水埋深在15米以下；〔10〕最大凍土深度為0.8米；〔11〕根本風(fēng)壓為0.40kN/m2，根本雪壓為0.25kN/m2；〔12〕混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別：根底為三類；上部外露構(gòu)件如女兒墻、挑梁等為二類；室內(nèi)結(jié)構(gòu)為一類；〔13〕地震影響：抗震設(shè)防烈度及設(shè)計(jì)根本地震加速度按題目；場(chǎng)地類別為III類；設(shè)計(jì)地震分組為第一組。2.3設(shè)計(jì)依據(jù)〔1〕通過(guò)定案的建筑設(shè)計(jì)方案及有關(guān)使用功能等要求?！?〕國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、根底及地基處理等標(biāo)準(zhǔn)。〔3〕本工程巖土工程條件。結(jié)構(gòu)布置方案與結(jié)構(gòu)選型3.1設(shè)計(jì)資料〔1〕平安等級(jí)系數(shù)確定，依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50010——2002〕第3.2.3條：對(duì)于平安等級(jí)為二級(jí)或者使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中要性系數(shù)r0不應(yīng)小于1.0，此處取1.0?！?〕抗震設(shè)防烈度：抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)根本地震加速度為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組?！?〕根本風(fēng)壓：根本風(fēng)壓為0.40kN/m2，地面粗糙度為C類?！?〕根本雪壓：根本雪壓為0.25KN/m2?！?〕活荷載取值〔KN/m2〕，表3-1活荷載位置活荷載取值房間2.0走廊2.0上人屋面2.0〔6〕底層柱高：底層柱高應(yīng)計(jì)算至根底頂面，設(shè)室內(nèi)外高差0.6m，根底頂面至室外標(biāo)高0.5m，即底層柱高H1=3.2+0.6+0.5=4.3m。〔7〕屋的建筑高度：H=3.2+2.8×2+0.6+1.1=10.5m。〔8〕抗震等級(jí)：根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》6.1.2條，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)抗震烈度為8度，房屋高度小于30m，所以框架抗震等級(jí)為二級(jí)?！?〕材料參數(shù)選用結(jié)構(gòu)各構(gòu)件選用的材料及其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值如表，選用材料及其強(qiáng)度表3-2工程強(qiáng)度值(N/mm2〕C30混凝土〔板、柱、梁〕軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc14.3軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft1.43HRB335鋼筋〔梁受力筋〕強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy，fy‘300HPB235鋼筋〔板受力筋，梁、柱箍筋〕強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy，fy‘210HPB400鋼筋〔柱受力筋〕強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy，fy‘3603.2結(jié)構(gòu)構(gòu)件參數(shù)估算3.2.1框架梁截面按照跨度進(jìn)行估算：橫梁：邊跨梁〔AB、CD跨〕，高h(yuǎn)=1/12L=500mm，取h=500mm；寬b=〔1/3~1/2〕L=200mm~300mm，取b=250mm；中跨梁〔BC跨〕，取高h(yuǎn)=400mm，寬b=250mm；縱梁：取h=〔1/12~1/8〕L=300~450mm,取h=400mm,b=250mm；次梁：取bb×hb=250mm×550mm；3.2.2框架柱截面尺寸可根據(jù)式Ac=ζN/μN(yùn)fc估算：由《建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》可知該框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為二級(jí)，軸壓比限值μN(yùn)=0.8；各層重力荷載代表值可根據(jù)實(shí)際荷載計(jì)算，這里近似取14KN/m2.由結(jié)構(gòu)平面布置圖可知邊柱及中柱的負(fù)載面積分別為7.2m3.0m和7.2m4.8m。由此可得第一層柱截面面積為：邊柱：Ac=ζN/μN(yùn)fc=(1.37.23140003)/(0.814.3)=103090.9mm2中柱：Ac=ζN/μN(yùn)fc=(1.25×14000×7.24.83)/(0.8×14.3)=158601.4mm2，如取邊柱截面為正方形，那么邊柱和中柱的截面高度分別為322mm和398mm。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，本設(shè)計(jì)柱截面尺寸取值為400mm400mm。3.2.3樓板厚度按照板跨度進(jìn)行估算：板厚h=1/45×3600=80mm，取h=100mm。3.3框架計(jì)算簡(jiǎn)圖確實(shí)定3.3.1計(jì)算簡(jiǎn)圖取A4~D4軸線橫向框架：圖3-1.框架計(jì)算簡(jiǎn)圖3.3.2框架梁剛度計(jì)算：〔在求梁截面慣性矩時(shí)考慮到現(xiàn)澆樓板的作用，取I=2I0)(1)邊跨框架梁線剛度：ib=2Ec×I。/l=2×EC×MACROBUTTONMTEditEquationSection2SEQMTEqn\r\hSEQMTSec\h0.25×0.503/(12×6.0)=8.68×10-4EC(m3〕(2)中間跨框架梁線剛度：ib=2Ec×I。/l=2×EC×0.25×0.403/(12×2.4)=11.11×10-4EC〔m3〕3.3.3二、三層框架柱線剛度：ic=Ec×I。/l=EC×0.4×0.43/(12×2.8)=7.62×10-4EC〔m3〕3.3.4首層框架柱線剛度：ic=Ec×I。/l=EC×0.4×0.43/(12×4.3)=4.96×10-4EC〔m3〕4荷載計(jì)算4.1恒載計(jì)算〔1〕屋面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值：10mm厚地磚200.01=0.2KN/m220mm厚1:3水泥砂漿結(jié)合層200.02=0.4KN/m250mm厚聚苯乙烯泡沫塑料0.50.05=0.025KN/m22mm厚改性瀝青0.3KN/m220mm厚1:2.5水泥砂漿找平層200.02=0.4KN/m2100mm厚鋼筋混凝土樓板250.1=2.5KN/m215mm厚水泥石灰漿打底，5mm厚紙筋灰批面0.34KN/m2屋面恒荷載4.165KN/m2邊跨〔AB、CD跨)框架梁自重0.25×0.50×25＝3.13KN/m梁側(cè)粉刷2×〔0.50-0.1〕×0.02×17＝0.27KN/m中跨〔BC跨〕框架梁自重0.25×0.40×25＝2.50KN/m梁側(cè)粉刷2×〔0.50-0.1〕×0.02×17＝0.27KN/m作用在頂層框架梁上的線荷載為：G3AB1=g3CD1=3.13+0.27＝3.40KN/mg3BC1=2.70KN/mg5AB2=g5CD2=4.165×3.6=14.99KN/mg5BC2=4.165×2.4=10.00KN/m〔2〕樓面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值：10mm厚地磚200.01=0.2KN/m225mm厚1:3水泥砂漿結(jié)合層250.02=0.5KN/m2100mm厚鋼筋混凝土樓板250.1=2.5KN/m15mm厚水泥石灰漿打底，5mm厚紙筋灰批面0.34KN/m2樓面恒載3.54KN/m2邊跨框架梁自重及梁側(cè)粉刷3.4KN/m2邊跨填充墻自重：0.20×〔2.8-0.50〕×5.5＝2.53KN/m墻面粉刷：〔2.8-0.5〕×0.02×2×17＝1.56KN/m中間跨框架梁及梁側(cè)粉刷2.7KN/m2因此，作用在中間層框架梁上的線荷載為：gAB1=gCD1=3.4+2.53+1.56＝7.49KN/mgBC1=2.7KN/mgAB2=gCD2=3.54×3.6=12.74KN/mgBC2=3.54×2.4=8.50KN/m〔3〕屋面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：邊柱縱梁自重：0.25×0.40×7.2×25＝18.00KN粉刷：2×0.02×〔0.40-0.10〕×7.2×17＝1.46KN1.1m高女兒墻自重：1.1×7.2×0.30×5.5＝13.06KN粉刷：2×0.02×1.1×7.2×17＝5.38KN縱梁傳來(lái)屋面自重〔A、D點(diǎn)相同〕：R1+FL-1板傳來(lái)荷載為三角形荷載所產(chǎn)生的集中力為R1=2×0.5×3.6×3.6/2×4.165=26.98KN次梁傳給縱向框架梁的集中荷載FL-1的計(jì)算：梁重〔250×400〕25×0.25×〔0.4-0.1〕=1.875KN/m板傳來(lái)的梯形荷載所產(chǎn)生的集中力為R2=〔3.6-1.8+3.6〕/2×1.8×4.165×2=40.48KNFL-1=1.875×6/2+40.48=46.11KN頂層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載：G3A=G3D=110.99KN中柱縱梁自重：0.25×0.40×7.2×25＝18.00KN粉刷：2×0.02×〔0.40-0.10〕×7.2×17＝1.46KN縱梁傳來(lái)屋面自重〔B、C點(diǎn)相同〕：R1+R2板傳來(lái)荷載為三角形荷載所產(chǎn)生的集中力為R1=2×0.5×3.6×3.6/2×4.165=26.98KN板傳來(lái)荷載為梯形荷載所產(chǎn)生的集中力為R2=2×(3.6-2.4/2+3.6)×1.2×4.165=29.99KN頂層中間節(jié)點(diǎn)集中荷載：G3B=G3C=76.43KN〔4〕樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：邊柱縱梁自重：0.25×0.40×7.2×25＝18.00KN粉刷：2×0.02×〔0.40-0.10〕×7.2×17＝1.46KN鋼窗自重(200×160)：2.0×2×1.6×0.45＝2.88KN窗下墻體自重：0.3×0.80×7.2×5.5＝9.50KN粉刷：2×0.02×0.80×7.2×17＝3.92KN窗邊墻體自重：1.6×〔7.2－0.4-2×2〕×0.3×5.5＝7.39KN粉刷：2×0.02×1.6×〔7.2－0.4-2×2〕×17＝3.05KN框架柱自重：0.40×0.40×2.8×25＝11.2KN粉刷：4×0.02×0.4×2.8×17＝1.52KN縱梁傳來(lái)樓面自重(與屋面算法相同〕：1.875×6/2+2×1/2×3.6×36./2×3.54+〔3.6-1.8+3.6〕/2×1.8×3.54×2＝62.97KN中間層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載：GA=GD=126.84KN中柱縱梁自重：18.00KN粉刷：1.46KN內(nèi)縱墻自重：〔7.2-0.4〕×〔2.80－0.40〕×0.2×5.5＝17.95KN粉刷：6.8×2.4×2×0.02×17＝11.10KN扣除門洞重加上門重：－2.1×1.0×〔5.5×0.2+17×2×0.02－0.2〕＝-3.318KN框架柱自重：11.2KN粉刷：1.52KN縱梁傳來(lái)樓面自重〔與屋面算法相同〕：2×1/2×3.6×3.6/2×3.54+2×1/2×〔3.6-2.4/2+3.6〕×1.2×3.54＝48.43KN中間層中節(jié)點(diǎn)集中荷載：GB=GC=106.34KN〔5〕恒載作用下的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖其中：G3A=G3D=110.99KNG3B=G3C=76.43KNGA=GD=126.84KNGB=GC=106.34KNg3AB1=g3CD1=3.40KN/m，g3bc1=2.70KN/mg3AB2=g3CD2=14.99KN/mg3BC2=10.00KN/mgAB1=gCD1=7.49KN/mgBC1=2.7KN/mgAB2=gCD2=12.74KN/mgBC2=8.5KN/m4.2屋、樓面活荷載計(jì)算屋、樓面活荷載作用下的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4所示。圖中各荷載值計(jì)算如下P3AB=P3CD=3.6×2.0=7.20KN/mP3BC=2.4×2.0=4.80KN/mP3A=P3D=2×1/2×3.6×3.6/2×2+(3.6-1.8+3.6)/2×1.8×2×2=32.40KNP3B=P3C=2×1/2×3.6×3.6/2×2+2×1/2×(3.6-2.4/2+3.6)×1.2×2=27.36KNPAB＝PCD=2.0×3.6=7.2KN/mPBC＝2×2.4=4.8KN/mPA=PD=32.40KNPB=PC=27.36KN圖4-1.恒荷載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖4-2.活荷載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖4.3水平地震作用計(jì)算4.3.1計(jì)算框架梁柱的線剛度：框架梁線剛度：邊跨：ib1=2.60×104KN·M中跨：ib2=3.33×104KN·M框架柱線剛度：首層：ic1=1.49×104KN·M其他層：ic2=2.29×104KN·M4.3.2本設(shè)計(jì)僅考慮水平地震作用即可，并采用基底剪力法計(jì)算水平地震作用力為求基底剪力，先要計(jì)算結(jié)構(gòu)各層的總重力荷載代表值〔建筑的重力荷載代表制應(yīng)取結(jié)構(gòu)構(gòu)配件標(biāo)準(zhǔn)值與各可變荷載組合值之和，各永久荷載的組合值系數(shù)取1.0，各可變荷載的組合值系數(shù)取0.5〕：頂層：G3=[g3AB1×12+g3BC1×2.4+2×(2.4+6)×g3AB2×0.5+g3BC2×2.4×0.5+G3A+G3B+G3C+G3D+4×G柱/2]×4+[(2.4+6)×(P3AB+P3CD)×0.5+P3BC×2.4×0.5+P3A+P3B+P3C+P3D]×0.5×4=[(3.4×12+2.7×2.4+2×8.4×14.99×0.5+10×2.4×0.5+110.99×2+76.43×2+4×(11.2+1.52)×0.5+(8.4×14.4×0.5+4.8×1.2+32.4×2+27.36×2)×0.5]×4=2713.42KNG2=[gAB1×12+gBC1×2.4+2×(2.4+6)×gAB2×0.5+gBC2×2.4×0.5+GA+GB+GC+GD+4×G柱]×4+[(2.4+6)×(PAB+PCD)×0.5+PBC×2.4×0.5+P3A+P3B+P3C+P3D]×0.5×4=[7.49×12+2.7×2.4+8.4×12.77+8.5×1.2+126.84×2+106.34×2+4×(11.2+1.52)+(8.4×14.4×0.5+4.8×1.2+32.4×2+27.36×2)×0.5]×4=3294.78KNG1=G2+4×(2.15-1.4)×G柱/2.8×4=3294.78+16×0.268×(11.2+1.52)=3349.32KN質(zhì)量重力荷載代表值見圖圖4-4.重力荷載代表值4.3.3用“D值法”計(jì)算柱的側(cè)向剛度，框架各構(gòu)件線剛度如圖圖4-5.框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度其中：i31=i21=i11=2.6×104KN·Mi32=i22=i12=3.33×104KN·Mi1=1.49×104KN·Mi2=i3=2.29×104KN·M除底層外，其余柱的D值：邊柱由K=〔i31+i21〕/〔2i3〕=1.14α=K/〔2+K〕=0.363那么D5邊=12αic/hj2=0.363×12×2.29×104/2.82=12618KN/m中柱由K=〔i31+i32+i21+i22〕/〔2i3〕=2.59α=K/〔2+K〕=0.56那么D3中=α×12ic/hj2=19629KN/m底層柱的D值：邊柱由K=i11/i1=1.745α=〔0.5+K〕/〔2+K〕=0.600故D1邊=α×12ic/hj2=5802KN/m中柱由K=〔i11+i12〕/i1=3.98得α＝〔0.5+K〕/〔2+K〕=0.750故D1中=α×12ic/hj2=7252KN/m從而得各層的側(cè)向剛度如下：K1=2〔D1邊+D1中〕=2×〔5802＋7252〕＝156648KN/mK2=K3==2〔D邊+D中〕=2×〔12618＋19629〕＝386964KN/m4.3.4用頂點(diǎn)位移法求結(jié)構(gòu)根本周期T1：將各層的重力荷載代表值當(dāng)作水平力，產(chǎn)生的樓層剪力為：V3=G3=2713.42KNV2=G3+G2=2713.42+3294.78=6008.20KNV1=V2+G1=9357.52KN求頂點(diǎn)位移，那么：U1=V1/K1=0.0597mU2=U1+V2/K2=0.0597+0.0155=0.0752mU3=U2+V3/K3=0.0752+0.0070=0.0822m=UT故T1=1.8=0.5161S由于要考慮填充墻對(duì)根本周期的折減，故取折減系數(shù)為0.6，那么T1=0.6×0.5161＝0.3100s由于T1<1.4Tg=1.4×0.35=0.49s，故不考慮頂層附加作用。查抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)得：αmax＝0.16由于T1＝0.3100s＜Tg＝0.35s，故α1＝αmax＝0.16FEK=α1Geq=0.85α1GE=0.85×0.16×(2713.42+3294.78+3349.32)=1272.57KNF1=FEK=×1272.57=270.04KN(注意：Hj為該點(diǎn)到地面的總高度，不是層高〕同理：F2=1272.57=461.37KNF3=541.16KN故地震的水平作用力如圖8.所示：圖4-6.地震力的水平作用4.3.5地震作用下的水平位移的彈性驗(yàn)算：U=++=1272.57/156648+(1252.57-270.04)/386964+541.16/386964=8.124×10-3+2.591×10-3+1.398×10-3=12.11×10-3m層間位移驗(yàn)算：底層：＝<滿足要求；二層：＝<滿足要求；頂點(diǎn)位移驗(yàn)算：==<滿足要求。由于風(fēng)荷載遠(yuǎn)小于水平地震作用，故不必驗(yàn)算風(fēng)荷載作用下框架的彈性水平位移，肯定能夠滿足。5、內(nèi)力計(jì)算5.1恒載作用下的內(nèi)力計(jì)算5.1.1恒載〔豎向荷載〕作用下的內(nèi)力計(jì)算采用分層法。頂層：由圖2中取出頂層進(jìn)行分析，結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖8所示。圖8中的柱子線剛度取框架柱實(shí)際線剛度的0.9倍?！瞐〕〔b〕圖5-1.分層法計(jì)算簡(jiǎn)圖圖中，梁上分布荷載由矩形和梯形兩局部組成，可根據(jù)固端彎矩相等的原那么先將梯形分布荷載及三角形分布荷載化為等效均布荷載。等效均布荷載的計(jì)算公式如下圖：圖5-2.荷載等效轉(zhuǎn)換過(guò)程G3邊＝g3AB1+g3AB2=3.4+×14.99=16.75KN/mG3中＝g3BC1+g3BC2=2.7+×10=8.95KN/m圖示結(jié)構(gòu)內(nèi)力可用彎矩分配法計(jì)算，并可利用結(jié)構(gòu)對(duì)稱性取二分之一結(jié)構(gòu)計(jì)算，各桿的固端彎矩為：M3AB=M3BA=g3邊·l邊2＝×16.75×62＝50.25KN·MM3BE=g3中·l中2＝×8.95×1.22＝4.30KN·MM3EB=g3中·l中2＝×8.95×1.22＝2.15KN·M彎矩分配法計(jì)算過(guò)程如下圖：下柱ABBA下柱BE0.440.560.3970.3490.254-50.2550.25-4.322.1128.141/2→14.07-10.42←1/2-23.83-20.95-15.254.585.841/2→2.92-0.58←1/2-1.16-1.02-0.740.260.321/2→0.16-0.06-0.06-0.0426.95-26.9542.35-22.03-20.33圖5-3.頂層彎矩分配法計(jì)算過(guò)程 二至四層荷載作用如圖：圖5-4.分層法計(jì)算簡(jiǎn)圖利用結(jié)構(gòu)對(duì)稱性取二分之一結(jié)構(gòu)計(jì)算。同理，先將梯形分布荷載及三角形分布荷載化為等效均布荷載。g邊＝gAB1+gAB2=7.49+0.847×12.74=18.28KN/mg中＝gBC1+gBC2=2.7+×8.5=8.01KN/m各桿的固端彎矩為：MAB=MBA=g邊·l邊2＝×18.28×62＝54.84KN·MMBC=g中·l中2＝×8.01×1.22＝3.84KN·MMCB=g中·l中2＝×8.01×1.22＝1.92KN·M彎矩分配法計(jì)算過(guò)程如下圖：上柱下柱ABBA上柱下柱BE0.3060.3060.3880.3110.2450.2450.199-54.8454.84-3.8416.7816.7821.281/2→10.64-9.59←1/2-19.17-15.1-15.1-12.272.932.933.721/2→1.86-0.29←1/2-0.58-0.46-0.46-0.370.090.090.1119.819.8-39.6147.59-15.56-15.56-16.48圖5-5.標(biāo)準(zhǔn)層彎矩分配法計(jì)算過(guò)程底層除柱子的線剛度不同外，其它同二層，故其彎矩分配過(guò)程如下圖：上柱下柱ABBA上柱下柱BE0.3460.2250.4280.3340.2710.1760.219-54.8454.84-3.8418.9712.3923.471/2→11.74-10.48←1/2-20.96-17.00-11.04-13.743.632.374.481/2→2.24-0.38←1/2-0.75-0.61-0.39-0.490.130.090.1622.7314.85-37.5947.11-17.61-11.43-18.07圖5-6.底層彎矩分配法計(jì)算過(guò)程各層彎矩圖為：頂層圖5-7.頂層彎矩圖標(biāo)準(zhǔn)層圖5-8.標(biāo)準(zhǔn)層彎矩圖底層圖5-9.底層彎矩圖將各層分層法求得的彎矩圖疊加，可得整個(gè)框架結(jié)構(gòu)在恒載作用下的彎矩圖，很顯然，疊加后框架內(nèi)各節(jié)點(diǎn)并不一定能到達(dá)平衡，這是由于分層法計(jì)算的誤差造成的。為提高精度，可將節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩再分配一次進(jìn)行修正，彎矩二次分配法的計(jì)算過(guò)程如下：上柱下柱左梁右梁上柱下柱左梁0.4670.5330.3170.2780.40533.55-26.9542.35-27.22-20.33-3.08-3.521/2→-1.761.11←1/22.211.932.82-0.52-0.591/2→-0.300.100.080.1229.95-29.9542.60-25.21-17.390.3190.3190.3620.2480.2180.2170.31728.6927.3839.6147.59-22.90-21.43-16.48-5.25-5.25-5.961/2→-2.982.01←1/24.023.523.525.14-0.64-0.64-0.731/2→-0.370.090.080.080.1222.8021.49-44.2948.35-19.30-17.83-11.220.3590.2330.4080.2680.2350.1530.34429.3314.85-37.5947.11-22.80-11.43-18.07-2.37-1.54-2.681/2→-1.340.88←1/21.751.531.002.25-0.32-0.21-0.351/2→-0.180.050.040.030.0626.6413.10-39.7447.39-21.23-10.40-15.76AB圖5-10.彎矩二次分配計(jì)算過(guò)程5.1.2跨中彎矩計(jì)算：將固端彎矩簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支端計(jì)算，同時(shí)將荷載疊加，如圖24.所示：對(duì)于：圖5-12M中＝ql2=×3.4×6.02＝15.30KN·M〔三層邊跨〕=×2.7×2.42＝1.94KN·M〔中跨〕=×7.49×6.02＝33.71KN·M〔其它層邊跨〕對(duì)于：圖5-13M中＝〔14.99×2.4+2×0.5×14.99×1.8〕×3/2-0.5×14.99×1.8×〔3-2/3×1.8〕-14.99×1.2×1.2/2＝59.36KN·M(頂層邊跨)M中＝〔12.74×2.4+2×0.5×12.74×1.8〕×3/2-0.5×12.74×1.8×〔3-2/3×1.8〕-12.74×1.2×1.2/2＝50.45KN·M(其它層邊跨)對(duì)于：圖5-14M中=0.5×10×2.4×1.2/2-0.5×10×1.2×1.2×1/3=4.8KN·M(頂層中跨)M中=0.5×8.5×2.4×1.2/2-0.5×8.5×1.2×1.2×1/3=4.08KN·M(其它層中跨)跨中彎矩組合：頂層：標(biāo)準(zhǔn)層：故梁的跨中彎矩即等于梁端彎矩的平均值減去跨中彎矩組合值 圖5-15.框架在恒載作用下的彎矩圖〔左邊標(biāo)注梁，右邊標(biāo)注柱〕5.1.3剪力計(jì)算：按簡(jiǎn)支跨計(jì)算對(duì)頂層邊跨：圖5-16VAB×6－3.4×6×3－14.99×2.4×3－×14.99×1.8×6－29.95+42.60＝0VAB＝39.57KN同理：VBA＝43.79KN對(duì)頂層中間跨：圖5-17VAB+VBA=0.5×10×2.4+2.7×3.4VAB=VBAV1＝V2＝9.24KN同理可求其它層剪力，將計(jì)算結(jié)果列于下表中各層剪力表表5-1層次邊跨中跨MAB(KN/m)MBA(KN/m)VAB(KN)VBA(KN)VBC(KN)VCB(KN)329.9542.6039.5743.799.249.24244.2948.3548.5549.908.348.34139.7447.3947.9550.508.348.345.1.4柱子軸力計(jì)算：表5-2層次VAB(KN)VBA(KN)VBC(KN)GA(KN)GB(KN)柱子軸力N的計(jì)算過(guò)程軸力N(KN)339.5743.799.24110.9976.43邊跨39.57+110.99=150.56150.56中跨43.79+9.24+76.43=129.46129.46248.5549.908.34126.84106.34邊跨48.55+126.84+150.56=325.95325.95中跨49.90+8.34+106.34+129.46=294.04294.04147.9550.508.34126.84106.34邊跨47.95+126.84+325.95=500.74500.74中跨50.50+8.34+106.34+294.04=459.22459.22圖5-18.框架在恒載作用下的梁剪力、柱軸力圖5.1.5彎矩調(diào)幅將梁各固端彎矩值乘以0.85的折減系數(shù)，并將梁端節(jié)點(diǎn)彎矩?fù)Q算至梁端柱邊彎矩值，計(jì)算過(guò)程如下：表5-3層次調(diào)幅前彎矩M(KN/m)軸線處剪力V(KN)柱邊剪力V'(KN)調(diào)幅并算至柱邊的過(guò)程M'=M×0.85-V'×b/2調(diào)幅后M'(KN/m)3AB29.9539.5736.7929.95×0.85-36.79×0.2=18.1018.10BA42.6043.7941.0142.60×0.85-41.01×0.2=28.0128.01BC17.399.247.7017.39×0.85-7.70×0.2=13.2413.242AB44.2948.5545.2744.29×0.85-45.27×0.2=28.5928.59BA48.3549.9046.6248.35×0.85-46.62×0.2=31.7731.77BC11.228.346.9511.22×0.85-6.95×0.2=8.158.151AB39.7447.9544.6739.74×0.85-44.67×0.2=24.8524.85BA47.3950.5047.2247.39×0.85-47.22×0.2=30.8430.84BC15.768.346.9515.76×0.85-6.95×0.2=12.0112.01單位：KN/m圖5-19.框架梁在恒荷載作用下經(jīng)調(diào)幅并算至梁端柱邊截面的彎矩5.2活荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算活載分布按滿布荷載法，活載作用下的內(nèi)力計(jì)算也采用分層法。對(duì)頂層，其荷載分布情況如下圖：圖示〔a〕結(jié)構(gòu)內(nèi)力較復(fù)雜，可將梯形荷載等效為均布荷載計(jì)算，同樣利用彎矩分配法計(jì)算，并利用結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，取二分之一結(jié)構(gòu)，如圖〔b〕所示?！瞐〕〔b)圖5-20.頂層活荷載分布圖P3邊＝0.847×P3AB=0.847×7.2=6.10KN/mP3中＝P3BC=×4.8=3.00KN/m各桿的固端彎矩為：MAB=MBA=P3邊·l邊2＝×6.10×62＝18.30KN·MMBC=P3中·l中2＝×3.00×1.22＝1.44KN·MMCB=P3中·l中2＝×3.00×1.22＝0.72KN·M故其彎矩分配過(guò)程如下圖：下柱ABBA下柱BE0.4400.5600.3970.3490.254-18.3018.3-1.448.0510.251/2→5.13-4.37←1/2-8.73-7.67-5.591.922.451/2→1.23-0.25←1/2-0.49-0.43-0.310.110.141/2→0.1610.08-10.0815.44-8.10-7.34圖5-21.活荷載作用下頂層彎矩分配法的計(jì)算過(guò)程對(duì)二層，其荷載分布情況如下圖：圖5-22P邊＝0.847×PAB=0.847×7.2=6.10KN/mP中＝PBC=×4.8=3.00KN/m各桿的固端彎矩為：MAB=MBA=P邊·l邊2＝×6.10×62＝18.30KN·MMBC=P中·l中2＝×3.00×1.22＝1.44KN·MMCB=P中·l中2＝×3.00×1.22＝0.72KN·M故其彎矩分配過(guò)程如下圖：上柱下柱ABBA上柱下柱BE0.3060.3060.3880.3110.2450.2450.199-18.318.3-1.445.65.67.11/2→3.55-3.18←1/2-6.35-5-5-4.060.970.971.241/2→0.62-0.1←1/2-0.19-0.15-0.15-0.130.030.030.046.606.60-13.2015.93-5.15-5.15-5.63圖5-23.活荷載作用下標(biāo)準(zhǔn)層彎矩分配法計(jì)算過(guò)程對(duì)于底層，荷載分布與二層相同，只是分配時(shí)分配系數(shù)不同，其彎矩分配過(guò)程如下圖：上柱下柱ABBA上柱下柱BE0.3460.2260.4280.3340.2710.1760.219-18.3018.30-1.446.334.147.831/2→3.92-3.47←1/2-6.94-5.63-3.66-4.551.200.781.491/2→0.75-0.13←1/2-0.25-0.20-0.13-0.170.040.030.067.574.95-12.5215.78-5.83-3.79-6.16圖5-24.活荷載作用下底層彎矩分配法計(jì)算過(guò)程將各層分層法求得的彎矩圖疊加，可得整個(gè)框架結(jié)構(gòu)在恒載作用下的彎矩圖，很顯然，疊加后框架內(nèi)各節(jié)點(diǎn)并不一定能到達(dá)平衡，這是由于分層法計(jì)算的誤差造成的。為提高精度，可將節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩再分配一次進(jìn)行修正，彎矩二次分配法的計(jì)算過(guò)程如下：上柱下柱左梁右梁上柱下柱左梁0.4670.5330.3170.2780.40512.28-10.0815.44-9.82-7.34-1.03-1.171/2→-0.590.37←1/20.730.640.94-0.17-0.201/2→-0.100.030.030.0411.08-11.0815.51-9.15-6.340.3190.3190.3620.2480.2180.2170.3179.969.12-13.2015.93-7.85-7.09-5.63-1.88-1.87-2.131/2→-1.070.71←1/21.421.241.241.81-0.22-0.23-0.261/2→-0.130.030.030.030.047.867.02-14.8816.18-6.58-5.82-3.780.3590.2330.4080.2680.2350.1530.3449.774.95-12.5215.78-7.55-3.79-6.16-0.79-0.51-0.901/2→-0.450.29←1/20.580.510.330.75-0.10-0.07-0.128.884.37-13.2515.91-7.04-3.46-5.41A2.48B1.90圖5-25.彎矩二次分配計(jì)算過(guò)程5.2.2跨中彎矩計(jì)算：與端彎矩一樣，活荷載仍然按滿跨布置，將固端簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支，求出簡(jiǎn)支時(shí)的跨中彎矩邊跨：M中=1/8ql2=1/8×6.10×62=27.45中跨：M中=1/8ql2=1/8×3.0×2.42=2.16故梁的跨中彎矩即等于梁端彎矩的平均值減去跨中彎矩值。圖5-26.框架在活荷載作用下的彎矩圖〔左邊標(biāo)注梁，右邊標(biāo)注柱〕5.2.3剪力計(jì)算同恒載作用下，按簡(jiǎn)支跨計(jì)算：中跨：VBC=VCB=1/23.02.4=3.6KN頂層邊跨：VABVAB=17.56KNVBA=19.04KN二層邊跨：VABVAB=18.08KNVBA=18.52KN底層邊跨：VABVAB=17.86KNVBA=18.74KN5.2.4柱子軸力計(jì)算：表5-4層次VAB(KN)VBA(KN)VBC(KN)GA(KN)GB(KN)柱子軸力N的計(jì)算過(guò)程軸力N(KN)317.5619.043.632.427.36邊跨17.56+32.4=49.9649.96中跨19.04+3.6+27.36=50.0050.00218.0818.523.632.427.36邊跨18.08+32.4+49.96=100.44100.44中跨18.52+3.6+27.36+50=99.4899.48117.8618.743.632.427.36邊跨17.86+32.4+100.44=150.70150.70中跨18.74+3.6+27.36+99.48=149.18149.18圖5-27.框架在活荷載作用下的梁剪力、柱軸力圖5.2.5彎矩調(diào)幅將梁各固端彎矩值乘以0.85的折減系數(shù)，并將梁端節(jié)點(diǎn)彎矩?fù)Q算至梁端柱邊彎矩值，同時(shí)考慮活荷載的不利布置，將跨中彎矩乘以系數(shù)1.1，計(jì)算過(guò)程如下：表5-5層次調(diào)幅前彎矩M(KN/m)軸線處剪力V(KN)柱邊剪力V'(KN)調(diào)幅并算至柱邊的過(guò)程M'=M×0.85-V'×b/2調(diào)幅后M'(KN/m)3AB11.0817.5616.3411.08×0.85-16.34×0.2=6.156.15BA15.5119.0417.8215.51×0.85-17.82×0.2=9.629.62BC6.363.603.006.36×0.85-3.00×0.2=4.814.812AB14.8818.0816.8614.88×0.85-16.86×0.2=9.289.28BA16.1818.5217.3016.18×0.85-17.30×0.2=10.2910.29BC3.783.603.003.78×0.85-3.00×0.2=2.612.611AB13.2517.8616.6413.25×0.85-16.64×0.2=7.937.93BA15.9118.7417.5215.91×0.85-17.52×0.2=10.0210.021BC5.413.603.005.41×0.85-3.00×0.2=4.004.00圖5-28.框架梁在活荷載作用下經(jīng)調(diào)幅并算至梁端柱邊截面的彎矩5.3地震力作用下的內(nèi)力計(jì)算：5.3.1地震力作用下的內(nèi)力計(jì)算采用D值法，把各層層間剪力Vj分配給該層的各個(gè)柱子。V3=F3=541.16KNV2=F2+V3=541.16+461.37=1002.53KNV1=F1+V2=1002.53+270.04=1272.57KN各層柱子的D值為：D3中＝D2中＝19629KN/MD3邊＝D2邊＝12618KN/MD1中＝7252KN/MD1邊＝5802KN/M所以：V3邊＝1/6＝17.65KNV3中＝1/6＝27.45KNV2邊＝1/6＝32.70KNV2中＝1/6＝50.85KNV1邊＝1/6＝47.13KNV1中＝1/6＝58.91KN各層柱子的反彎點(diǎn)高度為：yh=(y0+y1+y2+y3)h對(duì)頂層邊柱：k＝1.14，查表得：y0=0.357，y1=y2=y3=0所以：yh=0.357h對(duì)頂層中柱：k＝2.59，查表得：y0=0.430，y1=y2=y3=0yh=(y0+y1+y2+y3)h＝0.430h二層邊柱：k＝1.14，查表得：y0=0.450，y1=y2=y3=0yh=(y0+y1+y2+y3)h＝0.450h二層中柱：k＝2.59，查表得：y0=0.480，y1=y2=y3=0yh=(y0+y1+y2+y3)h＝0.480h底層邊柱：k＝1.74，查表得：y0=0.563，y1=y2=y3=0yh=(y0+y1+y2+y3)h＝0.563h底層中柱：k＝3.98，查表得：y0=0.550，y1=y2=y3=0yh=(y0+y1+y2+y3)h＝0.550h求出反彎點(diǎn)高度和各層柱子剪力后，即可求出各柱端彎矩。其中=Vj〔h-yh)=Vjyh具體計(jì)算結(jié)果見下表表5-6層次Vj邊〔KN)Vj中(KN)yh邊柱中柱邊中317.6527.450.357h0.430h27.45×0.643×2.8=43.8117.65×0.357×2.8=17.6427.45×0.570×2.8=43.8127.45×0.430×2.8=33.05232.7050.850.450h0.480h32.70×0.55×2.8=50.3632.70×0.45×2.8=41.2050.85×0.52×2.8=74.0450.85×0.48×2.8=68.34147.1358.910.563h0.550h47.13×0.437×4.3=88.5647.13×0.563×4.3=114.1058.91×0.45×4.3=113.9958.91×0.55×4.3=139.32在求得柱端彎矩之后，由節(jié)點(diǎn)彎矩平衡條件，即可求得梁端彎矩所以三層邊節(jié)點(diǎn)Mb3=31.78KNm中間節(jié)點(diǎn)二層邊節(jié)點(diǎn)Mb2=17.64+50.36=68.00KNm中間節(jié)點(diǎn)一層邊節(jié)點(diǎn)Mb1=41.20+88.56=129.76KNm中間節(jié)點(diǎn)故水平地震作用下的彎矩圖如下圖圖5-29.地震荷載作用下的彎矩圖(KNm)5.3.2剪力計(jì)算：對(duì)三層：邊柱邊跨：中跨：中柱：對(duì)二層：邊柱邊跨：中跨：中柱：對(duì)首層：邊柱邊跨：中跨：中柱：5.2.3軸力計(jì)算：三層邊柱：N3邊=-8.52KN三層中柱：N3中=8.52-20.42=-11.90KN同理：N2邊=-8.52-19.16=-27.68KNN2中=19.16-11.9-50.12=-42.86KNN1邊=-27.68-34.95=-62.63KNN1中=34.95-42.86-85.33=-93.24KN圖5-30.地震作用下框架剪力、軸力圖(KN)6、內(nèi)力組合：6.1根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，即可進(jìn)行框架各梁柱各控制截面上的內(nèi)力組合，其中梁的控制截面為梁端柱邊及跨中。具體組合見附錄1、2〔梁、柱內(nèi)力組合表〕。6.2抗震計(jì)算經(jīng)查《建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，因該建筑所處地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為8度，且建筑高度小于30m，故本設(shè)計(jì)框架的抗震等級(jí)是二級(jí)，所以在計(jì)算地震作用下梁、柱的配筋時(shí)需要對(duì)梁、柱內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整。6.2.1為了增大梁“強(qiáng)剪弱彎”程度，抗震設(shè)計(jì)中，其兩端截面組合的剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式調(diào)整：彎矩組合設(shè)計(jì)值：例如一層橫梁AB左右端剪力V左、V右計(jì)算如下：梁左端：=1.2〔-28.82〕+1.3〔-122.77〕=-194.18KN=1.2〔-28.82〕+1.3122.77=125.02KN梁右端：=1.235.85+1.372.95=137.86KN=1.272.95=-51.82KN取梁端順時(shí)針或逆時(shí)針方向彎矩組合的絕對(duì)值大者計(jì)算梁端剪力+Mb=125.02+137.86=262.88KN-Mb=-194.18-51.82=-246.00KN所以V左==1.2262.88/6+1.252.99=111.78KN V右=1.2262.88/6+1.255.98=115.37KNLn為凈跨，此處近似按計(jì)算跨度計(jì)算。其余梁端剪力計(jì)算過(guò)程同理可得出表6-1層次一111.78115.37111.8311.83二90.8292.7162.7662.76三65.7771.9635.3735.37取以上調(diào)整后的數(shù)值與組合表中相應(yīng)數(shù)值的較大值即可。6.2.2為了滿足和提高框架結(jié)構(gòu)“強(qiáng)柱弱梁”程度，在抗震設(shè)計(jì)中采用增大柱端彎矩設(shè)計(jì)值的方法，框架的梁柱節(jié)點(diǎn)處：例如二層A柱下端和底層A柱上端彎矩，計(jì)算過(guò)程如下：考慮地震組合時(shí)二層橫梁AB左端彎矩最大值為123.30KNm，所以1.2123.30=135.63KNm，上下柱端的彎矩設(shè)計(jì)值按柱線剛度分配。二層A柱上端Mc=三層A柱下端Mc=取以上調(diào)整后的數(shù)值與組合表中相應(yīng)彎矩?cái)?shù)值的較大者即可，其余節(jié)點(diǎn)計(jì)算結(jié)果如下表6-2層次一70.9667.82118.36197.27二67.82130.3097.27178.29三83.30113.99為了防止框架結(jié)構(gòu)底層柱下端過(guò)早屈服，影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形能力，抗震等級(jí)二級(jí)框架結(jié)構(gòu)的底層，柱下端截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值，應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.25一層A柱柱下端Mc=一層B柱柱下端Mc=6.2.3抗震設(shè)計(jì)時(shí)，框架柱的剪力設(shè)計(jì)值要適當(dāng)提高，剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式調(diào)整具體框架計(jì)算長(zhǎng)度按下式取：現(xiàn)澆樓蓋：底層柱l0=1.0H其它層柱l0=1.25表6-3層次VABVBC三43.6648.14二58.5675.32一74.7590.016.2.4結(jié)構(gòu)軸壓比驗(yàn)算由公式驗(yàn)算所有柱中較大值即可。底層中柱：，滿足要求7截面設(shè)計(jì)7.1梁截面設(shè)計(jì)正截面受彎承載力計(jì)算〔1〕條件混凝土強(qiáng)度等級(jí)選用C30,fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2?？v向受力鋼筋選用HRB335(fy==300N/mm2)，箍筋選用HRB235〔fy==210N/mm2〕.梁的截面尺寸為250×500mm×mm，250×400mm×mm兩種，那么h01=500-35=465mm，h02=400-35=365mm?！?〕構(gòu)造要求=1\*GB3①承載力抗震調(diào)整系數(shù)γRE=0.75二級(jí)抗震設(shè)防要求，框架梁的混凝土受壓高度x≤0.35h0，那么x1≤0.35h01=0.35×465=162.75mmx2≤0.35h02=0.35×365=127.75mm=2\*GB3②梁的縱筋最小配筋率：支座0.25%×250×465=290.625mm2,<(55×1.43/300)%×250×465=304.77mm20.25%×250×365=228.125mm2<〔55×1.43/300)%×250×365=239.227mm2所以As1min=304.77mm2As2min=239.227mm2跨中0.2%×250×465=232.5mm2<(45×1.43/300)%×250×465=249.36mm20.2%×250×365=182.5mm2<(45×1.43/300)%×250×365=195.73mm2所以As1min=249.36mm2As2min=195.73mm2=3\*GB3③箍筋的配箍率Ρsvmin=0.24×ft/fyv=0.24×1.43/210=0.16%〔3〕配筋計(jì)算因結(jié)構(gòu)、荷載均對(duì)稱，故整個(gè)框架采用左右對(duì)稱配筋。當(dāng)兩下部受拉時(shí)，按T形截面控制。當(dāng)梁上部受拉時(shí)，按矩形截面設(shè)計(jì)。以第三層AB跨梁為例，給出計(jì)算方法和過(guò)程，其他各梁的配筋計(jì)算見表格。=1\*GB3①跨中2截面下部受拉，按T形截面設(shè)計(jì)。翼緣計(jì)算寬度按跨度考慮時(shí)，=l/3=6000/3=2000mm；當(dāng)按梁間間距考慮時(shí)，=b+Sn=250+〔3600-125-100〕=3625mm；當(dāng)按翼緣厚度考慮時(shí)，h0=465mm，/h0=100/465=0.215>0.1，此種情況不起控制作用。綜上，取=2000mm。考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)γRE=0.75，彎矩設(shè)計(jì)值為0.75×67.85=51.56KNm。因?yàn)?，故屬于第一類截面。，而Asmin=249.36mm2，故配筋412，As=452mm2=2\*GB3②支座支座1截面考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)γRE=0.75，彎矩設(shè)計(jì)值為0.75×64.51=48.38KNm，<0.35滿足要求而Asmin=304.77mm2，故配筋412，As=452mm2支座3截面考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)γRE=0.75，彎矩設(shè)計(jì)值為0.75×62.28=46.71KNm，滿足而Asmin=304.77mm2，故配筋412，As=452mm2支座4截面考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)γRE=0.75，彎矩設(shè)計(jì)值為0.75×45.32=33.99KNm，滿足而Asmin=304.77mm2故配筋412，As=452mm2跨中5截面考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)γRE=0.75，彎矩設(shè)計(jì)值為0.75×19.25=14.44KNm滿足而Asmin=195.73mm2故配筋412，As=452mm2全部梁的正截面配筋計(jì)算過(guò)程與結(jié)果見下表。表7-1層混凝土強(qiáng)度等級(jí)α1fcfyb*h(mm)截面位置柱邊截面彎矩γREh0三層C301.014.3300250×500AB梁左端-64.510.754651.014.3300AB梁跨中67.850.754651.014.3300AB梁右端-62.280.754651.014.3300250×400BC梁左端-45.320.753651.014.3300BC梁跨中-19.250.753651.014.3300BC梁右端-45.320.75365二層C301.014.3300250×500AB梁左端-123.300.754651.014.3300AB梁跨中66.480.754651.014.3300AB梁右端-100.350.754651.014.3300250×400BC梁左端-76.500.753651.014.3300BC梁跨中-8.760.753651.014.3300BC梁右端-76.500.75365一層C301.014.3300250×500AB梁左端-194.180.754651.014.3300AB梁跨中89.110.754651.014.3300AB梁右端-137.860.754651.014.3300250×400BC梁左端-127.850.753651.014.3300BC梁跨中-17.550.753651.014.3300BC梁右端-127.850.75365αs=γREM/α1fcbh02ξ=1-sqrt(1-2αs)As實(shí)際選用〔mm〕備注0.0630.065360.852Φ16，As=402ξ＜0.3500.0080.008365.724Φ12，As=452ξ＜0.3500.0600.062343.102Φ16，As=402ξ＜0.3500.0710.074320.642Φ16，As=402ξ＜0.3500.0300.03099.384Φ12，As=452ξ＜0.3500.0710.074320.642Φ16，As=402ξ＜0.3500.1200.128710.503Φ18，As=763ξ＜0.3500.0080.008365.724Φ12，As=452ξ＜0.3500.0970.102566.453Φ16，As=603ξ＜0.3500.1200.128557.703Φ16，As=603ξ＜0.3500.0140.01548.934Φ12，As=452ξ＜0.3500.1200.128557.703Φ16，As=603ξ＜0.3500.1880.2101164.014Φ20，As=1256ξ＜0.3500.0110.011465.474Φ14，As=615ξ＜0.3500.1340.144800.324Φ18，As=1256ξ＜0.3500.2010.227986.034Φ18，As=1017ξ＜0.3500.0270.02789.304Φ14，As=615ξ＜0.3500.2010.227986.034Φ18，As=1017ξ＜0.350梁正截面配筋表7.1.2斜截面受剪承載力計(jì)算承載力抗震調(diào)整系數(shù)γRE=0.85，，以第三層AB,BC跨梁為例，給出計(jì)算方法和過(guò)程，其他各梁的配筋計(jì)算見表格。AB跨梁故截面尺寸滿足要求。梁端箍筋加密區(qū)取2肢Φ8@100，箍筋用HPB235級(jí)鋼筋〔fyv=210N/mm2〕，那么：箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度取1.2m，非加密區(qū)取2肢Φ8@150設(shè)置滿足要求。BC跨梁故截面尺寸滿足要求。梁端箍筋加密區(qū)取2肢Φ8@100，箍筋用HPB235級(jí)鋼筋，那么：由于非加密區(qū)長(zhǎng)度較小，故全跨可按加密區(qū)配置。全部梁的斜截面配筋計(jì)算過(guò)程與結(jié)果見下表。表7-2橫梁AB、BC跨斜截面受剪承載力計(jì)算層次混凝土強(qiáng)度等級(jí)b*h(mm)截面位置組合內(nèi)力V(KN)h0/0.85選用箍筋+備注三層C30250×500A3支座67.02465391.15Φ8@100225.74ρsv﹥?chǔ)裺vminB3支座左74.16465391.15Φ8@100225.74ρsv﹥?chǔ)裺vmin250×400B3支座右37.59365307.03Φ8@100182.93ρsv﹥?chǔ)裺vminC3支座左37.59365307.03Φ8@100182.93ρsv﹥?chǔ)裺vmin二層C30250×500A2支座90.82465391.15Φ8@100225.74ρsv﹥?chǔ)裺vminB2支座左92.71465391.15Φ8@100225.74ρsv﹥?chǔ)裺vmin250×400B2支座右75.30365307.03Φ8@100182.93ρsv﹥?chǔ)裺vminC2支座左75.30365307.03Φ8@100182.93ρsv﹥?chǔ)裺vmin一層C30250×500A1支座111.78465391.15Φ8@100225.74ρsv﹥?chǔ)裺vminB1支座左115.37465391.15Φ8@100225.74ρsv﹥?chǔ)裺vmin250×400