房建类毕业设计---高校教学楼设计.doc

- 1 - 目目 录录 引言引言2 第第 1 1 章章 建筑设计说明建筑设计说明3 1.11.1 基本概况基本概况 3 1.2 工程地质条件 3 1.3 主体结构工程和装饰工程 3 1.4毕业设计任务内容3 第第 2 2 章章 框架结构布置及计算简图框架结构布置及计算简图 5 2.12.1 梁、柱截面尺寸梁、柱截面尺寸 5 2.2 材料强度等级 5 2.3 计算简图 5 2.4荷载计算 6 2.5 地震作用 9 第三章第三章 框架内力计算框架内力计算14 3.1 恒载作用下的框架内力计算 14 3.2 活载作用下的框架内力 22 3.3 地震作用下横向框架的内力计算 38 第第 4 章章 框架内力组合框架内力组合 47 第第 5 章章 框架梁、柱截面设计框架梁、柱截面设计 56 第第 6 章章 楼梯楼梯78 6.1 楼梯梯段斜板设计78 6.2 平台板设计80 6.3 平台梁设计81 第第 7 章章 基础设计基础设计83 7.1 荷载计算83 7.2 确定基础底面积84 7.3 基础变形验算87 7.4 基础结构设计89 结论结论 93 致谢致谢 94 参考文献参考文献95 附表附表 1（计算结构力学验算）（计算结构力学验算）96 附表附表 2（英文翻译）（英文翻译）98 陈应保：高校教学楼设计 - 2 - 引引 言言 本设计为高校教学楼设计，通过对专业课程的全方面综合的应用，进行建筑，结构和绘 图等方面的全面训练，并设计出合理可靠的方案。 本宿舍楼结构层数为 5 层，采用框架结构，体型对称，平面轮廓呈 l 形，层高 3.6m。本 体系采用整体现浇钢筋混凝土楼（屋）盖，纵横向承重方案。柱子采用 450mm450mm 矩形 钢筋混凝土现浇柱；主梁选用 300mm600mm 矩形混凝土现浇梁， 本次设计首先完成了建筑方案设计，确定了建筑物各细部的构造做法，并完成了主要建 筑施工图的绘制。 结构分析采用 pkpm 软件计算，并由此绘制结构施工图。首先根据框架剪力墙布局确定 各构件尺寸，然后在 pmcad 中建模，并输入几何信息和荷载信息。在 tat 中采用串联刚片 系模型和振型分解反应谱法计算地震作用，采用空间杆系薄壁柱模型和矩阵位移法进行结构 内力计算。在输出的计算结果的基础上，进行建筑体型的规则性分析和结构设计的合理性分 析。最后，依据计算结果，结合相应的结构构造要求，绘制结构施工图，写出相应的设计说 明。 根据对计算结果的分析，所有指标均达到国家行业规范和规程的要求，而且建筑图与施工图 纸均符合制图标准。通过结果分析，验证了本次框架剪力墙结构设计方案的可行性。 - 3 - 第第 1 章章 设计资料及要求设计资料及要求 1.11.1、基本概况、基本概况 经上级主管部门批准，拟按一般标准建造一栋五层框架结构某高校教学楼。该工程为钢 筋混凝土框架结构，横向框架不少于三跨，总建筑面积不小于 5000m2。设计使用年限为 50 年， 结构安全等级为二级，环境类别为一类。抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.1g，第一组。建筑室内外高差 600mm，室外标高即为现有自然地面标高。不考虑风荷载设 计。 1.21.2、工程地质条件、工程地质条件 自然地表以下 1m 内为杂填土，重度 =17kn/m3；杂填土下为 3m 厚可塑性粘土，重度为 =18kn/m3，液性指数 il=0.62,含水率 =23.1%，天然孔隙比 e=0.8，es1- 2=7/9mpa，ck=/18/20/25kpa，k=8/10/12 度；再下为砾石土层，重度为 =20kn/m3，天然 孔隙比 e=0.8，es1-2=15/20mpa，ck=8/10/15kpa，k=16/18/20 度，液性指数 il=0.50,含水率 =15.2%。粘土承载力特征值为 180kn/m2，砾石土层承载力特征值为 300kn/m2。各土层分布 均匀，场地土类别为类，地基基础设计等级为丙级。基础埋深范围内无地下水。 1.31.3、主体结构工程和装饰工程、主体结构工程和装饰工程 采用现浇混凝土框架结构，肋梁楼盖。混凝土强度等级为 c30，钢筋采用 hpb235 级和 hrb400 级钢筋。 内外墙均采用粉煤灰混凝土空心砌块，厚度 200mm，重量参见最新结构荷载设计规范 。 需根据建筑设计和结构承重、抗震方面的要求及场地地质条件，合理地进行结构选型和结构 整体布置，统一构件编号及各种结构构件的定位尺寸，绘制出结构布置图。 1.41.4、毕业设计任务内容、毕业设计任务内容 1.4.1、毕业设计的意义 根据建筑设计和结构承重、抗震方面的要求以及场地地质条件，合理地进行结构选型和 结构整体布置，确定各种结构构件的尺寸，选取一榀主要横向结构框架进行结构设计计算， 用计算结构力学程序对该榀结构框架进行电算与手算结果进行对比分析；完成楼梯设计和基 础设计；用 pkpm 软件对整栋框架结构进行 satwe 电算；绘制出相关建筑和结构施工图。 通过本模拟设计，可使学生综合土木工程专业各课程的知识，了解建筑设计方法，熟悉 结构设计与分析过程。 陈应保：高校教学楼设计 - 4 - 1.4.2、毕业设计的主要内容 （0）外文资料翻译、调研、复习相关主干课程 （1）建筑设计，绘制建筑施工图 （2）结构平面布置（楼盖布置、估算构件截面尺寸）和荷载计算 （3）竖向荷载作用下横向框架内力计算（采用弯矩二次分配法） 、计算结构力学程序核 算 （4）水平地震荷载作用下横向框架内力计算及侧移计算（采用 d 值法） 、计算结构力学 程序核算 （5）横向框架梁、柱内力组合（列表进行）和截面设计 （6）主楼梯的结构设计 （7）柱下基础设计 （8）绘制横向框架、主楼梯、基础结构施工图 （9）用 pkpm 软件对整栋框架结构进行 satwe 电算并绘制出标准层结构平面图（板配筋 图）和梁配筋平面图 （10）电子版毕业设计文件的输入、打印和装订 （11）指导教师审核，评阅教师审核，毕业设计答辩 1.4.3、提交的成果 - 5 - 第第 2 2 章章 框架结构布置及计算简图框架结构布置及计算简图 2.12.1 梁、柱截面尺寸梁、柱截面尺寸 框架柱：一般才有 450*450，门柱处取用 600*600 梁：横向框架 ab、cd 跨 300mm*600mm，bc 跨 300mm*500mm，纵向连续梁 300mm*500mm 2.22.2 材料强度等级材料强度等级 混凝土：均采用 c30 级。 钢筋：采用 hpb235 钢筋、hrb400 钢筋 2.32.3 计算简图计算简图 图 2-1 陈应保：高校教学楼设计 - 6 - 2.42.4荷载计算荷载计算 2.4.1 屋面横梁竖向线荷载标准值 (1)横载（图 2-2） 屋面恒载标准值 35mm 厚架空隔热板 0.035 25=0.87kn/m2 防水层 0.4kn/m2 20mm 厚 1：3 水泥砂浆找平层 0.0220=0.4kn/m2 120mm 钢筋混凝土板 0.1225=3kn/m2 屋面标准值： 4.08 kn/m2 (bc 跨取 100) 0.125=2.5 kn/m2 12mm 厚劲石灰粉平顶 0.01216=0.192 kn/m2 屋面恒载标准值 4.87 kn/m2) （4.37 kn/m2） - 7 - 梁自重 边跨 ab、bc 跨： 0.30.625=4.5 kn/m 梁侧粉刷 2（0.6-0.12）0.0217=0.33 kn/m 4.83 kn/m 中跨 bc 跨 0.30.625=3.75kn/m 梁侧粉刷 2（0.6-0.1）0.0317=0.272 kn/m 4.02kn/m 作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值为： 梁自重： g5ab1= g5cb1=4.83kn/m , g5bc1=4.02kn/m 板传来的荷载： g5ab2=g5cd2=4.874.5=21.9 kn/m g5bc2 =4.373=13.11kn/m (2)活载（图 2-3） 作用在顶层框架梁上的线荷载标准值为： q5ab =q5cd =0.74.5=3.15kn/m q5bc =0.73.0=2.1kn/m 陈应保：高校教学楼设计 - 8 - 2.4.2 楼面横梁竖向线荷载标准值 (1)恒载 25 厚水泥砂浆面层 0.02520=0.5 kn/m2 120(100)厚钢筋混凝土楼板 0.1225=3kn/m2 0.125=2.5 kn/m2 12 厚底粉刷 0.01216=0.192 kn/m2 楼面横载标准值 （3.692 kn/m2） （3.192 kn/m2） 边跨(ab、cd)框架梁自重 4.83kn/m 中跨（bc）梁自重 4.03kn/m 作用在楼面层框架梁上的线荷载标准值为： 梁自重 ： gab1 = gcd1 =4.83kn/m gbc1 =4.03kn/m 板传来的荷载： gab2 = gcd2 =3.6924.5=16.61kn/m gbc2=3.1923=9.576kn/m (2)活载（图 2-3） 楼面活载： qab =qcd=24.5=9.0kn/m qbc =23.0=6.0kn/m 2.4.3 屋面框架节点集中荷载标准值 (1)恒载 边跨连系梁自重 0.30.54.525=16.875kn 粉刷 2(0.5-0.12) 0.024.517=1.16 kn 900mm 高女儿墙 0.94.53.6=14.58kn 粉刷 0.920.024.517=2.754kn - 9 - 连系梁传来屋面自重 0.54.50.54.54.87=24.65kn 顶层边节点集中荷载 g5a=g5d=60.02kn 中柱连系梁自重 0. 250.54.525=16.875kn 粉刷 【（0.5-0.12）+（0.5-0.1） 】 0.024.517=1.19kn 连系梁传来屋面荷载 1/24.51/24.54.87=24.65kn 0.5（4.5+4.5-3）3/24.37=17.30kn 顶层节点集中荷载 g5b=g5c=60.015kn (2)活载 q5a=q5d=1/24.51/24.50.7=3.54kn q5b=q5c=1/24.51/24.50.7+1/2(4.5+4.5-3.0) 3.0/20.7=6.7kn 2.4.4 楼面框架节点集中荷载标准值 (1)恒载 边柱连系梁自重： 16.875kn 粉刷 1.16kn 连系梁传来楼面自重 18.69kn 36.725kn 中间层边节点集中荷载 ga=gd=36.725kn 框架柱自重: ga=gd=0.450.453.625=18.225kn 中柱连系梁自重： 18.225kn 粉刷: 1.19kn 连系梁传来楼面自重： 1/2(4.5+4.5-3.0) 3/23.192=14.32kn 1/24.51/24.53.692=18.69kn 52.425kn 陈应保：高校教学楼设计 - 10 - 中间层中节点集中荷载 gb=gc=52.425kn 柱传来的集中荷载 18.225kn (2)活载 qa=qd=1/24.51/24.52.0=10.13kn qb=qc=1/24.51/24.52.0+1/2(4.5+4.5-3.0) 3/22.5=21.375kn 2.52.5 地震作用地震作用 2.5.1 建筑物总重力荷载代表值 gi 的计算 2.5.2 集中于屋盖处得质点重力荷载代表值： 50%雪载： 0. 50.651545=219.4kn 屋面恒载: 4.87456.92+4.37453.0=3496.23kn 横梁： (4.837.22+4.023) 16=1220.8kn 纵梁： (18.225+1.19) 15+（18.225+1.19）152=873.67kn 女儿墙： 0.93.6（45+15）2=388.8kn 柱重： 0.450.45251.824+0.50.5251.84=263.7kn 横墙： 3.6196.91.8+(3.01.8-1.52.1/2)2=877.06kn 纵墙： ( 4.51.8-3.32.1/2) 183.6+4.51.83.618=825.22kn 钢窗： 203.31.81/20.4=23.76kn g5=8188.5n 2.5.3 集中于三、四、五层处得质点重力荷载代表值 g4g2： 50%楼面活载： 0.52.01745=675kn 楼面恒载: 3.692456.92+3.192453.0=2637.46kn 横梁： 1220kn 纵梁： 873.675kn - 11 - 柱重： 263.72=527.4kn 横墙： 877.062=1754.12kn 纵墙： 825.222=1650.44kn 钢窗： 30.52=61kn g4=g3=g2=8857.3kn 2.5.4 集中于二层处重力荷载标准值 g1： 50%楼面活载： 675kn 楼面恒载: 2637.46kn 横梁： 1220kn 纵梁： 873.68kn 柱重： 0.450.4525(2.6+1.8) 24+0.50.525(2.6+1.8)4=644.6kn 横墙： 877+8772.6/1.8=2143.8kn 纵墙： 825.22+825.222.6/1.8=2017.2kn 钢窗： 23.762=47.52kn g1=12617kn 2.5.5 地震作用计算 4.2.1 框架柱的抗侧移刚度： 考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，在计算梁、柱刚度 时，中框架梁的抗弯惯性矩 i=2i0 ；边框架梁取 i=1.5i0；i0为框架梁按矩形截面计算的截面 惯性矩。横梁、柱的线刚度见表 2-1。 梁、柱线刚度梁、柱线刚度 表表 2-12-1 截面尺寸 杆件 b(mm)h(mm) ec(kn/mm2)io(mm4)i(mm4)l(mm)i=eci/l(kn.mm)相对刚度 边框架梁300600305.91098.6510969003.21071 陈应保：高校教学楼设计 - 12 - 边框架梁300500303.131094.691093003.981071.25 中框架梁300600305.91091.1810969004.361071.36 中框架梁300500303.131096.251093005.311071.66 底层框架柱450450303.421093.4210952001.681070.52 中层框架柱450450303.421093.4210936002.421070.75 每层框架柱总的抗侧移刚度见 2-2 表 框架柱横向侧移刚度框架柱横向侧移刚度 d d 值值 表表 2-22-2 项目 层柱类型及截面 k=ic/2iz（一 般层） k=ic/iz（底 层） c=k/(2+k)（一般层） c=(0.5+k)/(2+k)（底层） d=ciz(12/h2 ） 根数 边框架边柱（450450） 1.330.408.964 边框架中柱（450450） 2.670.5712.774 中框架边柱（450450） 2.580.5612.5417 二 至 五 层中框架中柱（450450） 4.020.679.3615 边框架边柱（450450） 1.920.614.534 边框架中柱（450450） 4.320.765.654 中框架边柱（450450） 2.600.673.1017 底 层 中框架中柱（450450） 5.800.813.7015 底层：d=4（4.53+5.65）+173.1+24.28+153.7=157.12kn/mm 二五层：4（8.96+12.77）+1712.54+210.10+159.36=460.7kn/m 2.5.6 框架自振周期计算： 则自振周期为：t1=1.70=1.70.60.465 =1.334s - 13 - 其中 0 为考虑结构非承重砖墙的结构折减系数，对于框架取 0.6， 为框架顶点水平位移， 计算见表 2-3 框架顶点假想水平位移框架顶点假想水平位移 计算表计算表 表表 2-32-3 层 gi(kn)gi(kn)d(kn/mm) =gi/d (层间相对位移） 总位移 （mm) 58188.518188.51460.717.77465.24 48857.3117045.82460.737.05447.47 38857.3125903.13460.756.22410.42 28857.3134760.44460.775.45354.20 19037.9043798.34157.12278.75278.75 楼层地震作用和地震剪力标准值计算表楼层地震作用和地震剪力标准值计算表 表表 2-42-4 层 hi(m)gi(kn)gihi fi=fn+fn(顶层） fi=gihifek(1- n)/gihi(其他层) 楼层剪力 vi(kn) 519.6 8188.51160494.79522.46522.46 416.0 8857.31141716.96447.80970.26 312.4 8857.31109830.64357.531327.79 28.8 8857.31 77944.33253.731581.52 15.2 9037.946997.08152.991734.51 2.5.7 地震作用计算 根据地震设防烈度 7 度，类土，设计烈度为第一组，查建筑抗震设计规范 ，特征周 陈应保：高校教学楼设计 - 14 - 期 tg=0.35s ，max=0.08 1=（tg/t1 ）0.9max=（0.35/0.551）0.90.08=0.053 结构等效总重力荷载：geq=0.85gl =0.8543798.34=37228.6kn t1 1.4 tg=1.40.35=0.49s，故需考虑框架顶部附加集中作用 n= 0.08 t1+0.07=0.080.551+0.07=0.114 框架横向水平地震作用标准值为： 结构底层：fek=1 geq=0.05337228.6=1972.92kn 各层得地震作用和地震剪力标准值由表 2-4 计算列出，图示见图 2-4。 gihi=53696.79 fn=nfek=0.1141972.92=224.91kn 图 2-4 横向框架的地震作用 第第 3 3 章章 框架内力计算框架内力计算 - 15 - 3.13.1 恒载作用下的框架内力计算恒载作用下的框架内力计算 3.1.1 弯矩分配系数 由于该框架为对称结构，取框架的一半进行计算，如图 3-1。 （a）恒载 ； （b）承担产生的节点不平衡弯矩 图 3-1 横向框架承担的恒载节点不平衡弯矩 节点 a1：sa1a0=4ia1a0=40.52=2.08 sa1b1=4ia1b1=41.36=5.44 sa1a2=40.75=3 (相对刚度见 2-1) s=4(0.52+1.36+0.75)=10.52 ua1a0=sa1a0/s=2.08/10.52=0.197 ua1b1= sa1b1/s=5.44/10.52=0.517 ua1a2= sa1a2/s=3/10.52=0.285 节点 b1:sb1d1=21.66=3.32 s=4(0.52+1.36+0.75)+21.66=13.84 ub1a1=41.36/13.84=0.393 ub1b2 =40.75/13.84=0.216 ub1d1 =21.66/13.84=0.239 陈应保：高校教学楼设计 - 16 - ub1b0=40.52/13.84=0.150 节点 a2: s=4(0.75+1.36+0.75)=11.52 ua1a2= ua2a3 = 40.75/11.52=0.262 ua2b2= 41.36/11.52=0.475 节点 b2: s=4(0.75+1.36+0.75)+21.66=14.85 ub2a2 =41.36/14.85=0.368 ub2b1 = ub2b3 =0.754/14.85=0.406 ub2d2=1.664/14.85=0.449 节点 a5: s=4(1.36+0.75)=8.44 ua5b5a2= 41.36/8.44=0.644 ua5a4=40.75/8.44=0.355 节点 b5: s=4(0.75+1.36)+21.66=11.76 ub5a5=41.36/11.76=0.462 ub5b4=40.75/11.76=0.255 ub5d4=21.66/11.76=0.282 3.1.2 杆件固端弯矩 固端弯矩一律以顺时针方向为正 （1） 横梁固端弯矩 杆端弯矩一律以顺时针方向为正，如图 3-1 图 3-1 杆端及节点弯矩正方向 1）顶层横梁: 自重作用： m a5b5= - m b5a5=-1/12ql2=-1/124.836.92=-19.24 knm - 17 - m b5d5=-1/3 ql2=-1/34.021.52=-3.02kn m m d5b5=1/2m b5d5= -1.51kn m 板传来的荷载作用： ma5b5= -mb5a5= -1/12ql2(1-2a2/l2+a3/l3)=-1/1221.96.92(1-22.252/6.92+2.253/6.93) =-71.42 kn m m b5a5= -5/95 ql2=-5/9613.113.02=-6.14 kn m m d5b5= -1/32ql2=-1/3213.113.02=-3.68 kn m 2）二五层横梁 自重作用： m a1b1= - m b1a15= -1/12ql2=-1/124.836.92=-19.24 knm m b1d1= -1/3 ql2= -1/34.021.52=-3.02kn m m d1b1=1/2m b1d1= -1.51kn m 板传来的荷载作用： ma1b1=-mb1a1= -1/12ql2(1-2a2/l2+a3/l3)=-1/1216.616.92(1-22.252/6.92+2.253/6.93) = -54.17 kn m m b1d1= -5/95 ql2=-5/969.563.02=-4.48 kn m m d1b1= -1/32ql2=-1/329.563.02=-2.69kn m （2）纵梁引起柱端附加弯矩 顶层外纵梁 m a5= -m d5=60.020.75=4.50 kn m 楼层外纵梁 m a1= -m d1=36.730.075=2.75 kn m 顶层中纵梁 m b5= -mc5=-60.020.075=-4.50kn m 楼层中纵梁 m b1= -mc1=-52.430.075=-3.93 kn m (3).节点不平衡弯矩 横向框架节点的不平衡弯矩为通过该节点的各杆件在节点端得固端弯矩与通过该节点 的纵梁引起的柱端横向附加弯矩之和。 节点 a5 的不平衡弯矩： m a5b5= m a5 纵梁=-19.24-71.42+4.50=-86.16 kn m 横向框架的节点不平衡如图 3-1 (4)内力计算 陈应保：高校教学楼设计 - 18 - 根据对称原则，只计算 ab、bc 跨。 恒载弯矩分配过程见图 3-2，恒载作用下弯矩图见图 3-3，梁剪力、柱轴力见图 3-4 - 19 - 图 3-2 恒载弯矩分配过程 陈应保：高校教学楼设计 - 20 - 图 3-3 恒载作用下弯矩图 图 3-4 恒载作用下梁剪力、轴力图（kn） - 21 - 根据所求处得梁端弯矩，再通过平衡条件，即可求出恒载作用下梁剪力、柱轴力，结果 见表 3-1表 3-4 ab 跨梁端剪力（ kn ） 表 2-1 层 q（kn/ m） （板传 来作用） g（kn/ m)(自重 作用） a（m ） l（m ） gl/2 u=（ l- a)q/ 2 mab( knm ) mba(kn m) mik /l vc=gl/2+ u-mik/l vd=- (gl/2+u+ mik/l) 5 21.90 4.87 2.25 6.90 16.80 50.92 -48.34 74.25 3.76 63.96 -71.47 4 16.61 4.87 2.25 6.90 16.80 38.62 -58.77 62.86 0.59 54.83 -56.01 3 16.61 4.87 2.25 6.90 16.80 38.62 -53.14 61.10 1.15 54.27 -56.57 2 16.61 4.87 2.25 6.90 16.80 38.62 -68.97 61.17 -1.13 56.55 -54.29 1 16.61 4.87 2.25 6.90 16.80 38.62 -49.21 64.71 2.25 53.17 -57.67 ab 跨梁端剪力（kn) 表 2-2 层 q（kn/m） （板传来作 用） g（kn/m)(自重作 用） l（m）gl/2lq/4vb=gl/2+lq/4vc=-(ql/2+ql/4) 513.114.023 6.039.83 15.86 -15.86 49.564.023 6.037.17 13.20 -13.20 39.564.023 6.037.17 13.20 -13.20 29.564.023 6.037.17 13.20 -13.20 19.564.023 6.037.17 13.20 -13.20 陈应保：高校教学楼设计 - 22 - ab 跨跨中弯矩（ knm ） 表 2-3 层 q（kn/m ） （板 传来作 用） g（kn/m) (自重作用） a（m ） l（m ） gl/2 u=（l- a)q/2 mab(kn m) mik/ l v1/a=gl/2+u -mik/l m=gl/2l/4+ u1.52- mab- v1/al/2 521.94.872.256.916.80 50.92 -48.343.76 63.96 -89.87 416.614.872.256.916.80 38.62 -58.770.59 54.83 -60.86 316.614.872.256.916.80 38.62 -53.141.15 54.27 -64.56 216.614.872.256.916.80 38.62 -68.97 - 1.13 56.55 -56.59 116.614.872.256.916.80 38.62 -49.212.25 53.17 -64.69 柱轴力 （kn） 表 2-4 边柱 a 轴、d 轴边柱 b 轴、c 轴 层 横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力 柱 顶 123.98 147.34 5 柱 底 63.96 60.02 18.23 142.21 87.32 60.02 18.23 165.57 柱 顶 233.76 287.19 4 柱 底 54.82 36.73 18.23 251.99 69.20 52.43 18.23 305.41 柱 顶 342.96 427.60 3 柱 底 54.26 36.73 18.23 361.19 69.76 52.43 18.23 445.82 柱 顶 454.45 567.73 2 柱 底 56.54 36.73 18.23 472.68 69.48 52.43 18.23 586.00 柱 顶 562.57 709.23 1 柱 底 53.17 36.73 18.23 580.80 70.85 52.43 18.23 727.45 - 23 - 3.23.2 活载作用下的框架内力活载作用下的框架内力 3.2.1 梁固端弯矩 （1）顶层 m a5b5=- m b5a5= -1/12ql2(1-2a2/l2+a3/l3)= -1/123.156.92(1-22.252/6.92+2.253/6.93) = -10.27 knm m b5d5= -5/96 ql2= -5/962.13.02= -0.98kn m m d5b5= -1/32ql2= -0.59 kn m （2）二五层横梁 m a1b1=- m b1a15= -1/12ql2(1-2a2/l2+a3/l3)= -1/1296.92(1-22.252/6.92+2.253/6.93) = -30.15 knm m b1d1= -5/96 ql2= -5/966.03.02= -2.81kn m m d1b1= -1/32m b1d1= -1.69 kn m 3.1.2 纵梁偏心引起柱端附加弯矩 顶层外纵梁 m a5= -m d5=3.540.075=0.27kn m 楼层外纵梁 m a1= -m d1=10.130.075=0.76kn m 顶层中纵梁 m b5=-mc5=-6.700.075=-0.50kn m m b5=-mc5=-2.770.075=-0.21 kn m （仅 bc 跨作用活载时） 楼层中纵梁 m b1=-mc1=-21.380.075=-1.60kn m m b1=-mc1=-7.920.075=-0.59kn m （仅 bc 跨作用活载时） 3.1.3 本工程考虑如下四种最不利组合 （1）顶层边跨梁跨中弯矩最大，图 3-5。 （2）顶层边柱柱顶左侧及柱底右侧受拉最大弯矩，如图 3-6。. （3）顶层边跨梁梁端最大负弯矩，图 3-7。 （4）活载满跨布置。 陈应保：高校教学楼设计 - 24 - 图 3-5 活载最不利布置 a 图 3-6 活载最不利布置 b - 25 - 图 3-5 活载最不利布置 c 图 3-6 活载最不利布置 d 当 ab 跨布置活载时： m a5=m a5b5+m a5=-10.27+0.27=-10 kn m m a1= m a2= m a3= m a4= m a1b1+ m a1=-30.15+0.76=-29.39 kn m m b5= m b5a5+ m b5=10.27-0.27=10 kn m m b1= m b2= m b3= m b4= m b1a1+ m b1=30.15-0.75=29.39 kn m 当 bc 跨布置活载时： m b5= m b5d5+ m b5=-0.98-0.21=-1.19 kn m m b1= m b2= m b3= m b4= m b1d1+ m b1=-2.81-0.59=-3.40 kn m 当 ab 跨和 bc 跨均布置活载时： m a5=m a5b5+m a5=-10.27+0.27=-10 kn m m a1= m a2= m a3= m a4= m a1b1+ m a1=-30.15+0.76=-29.39 kn m m b5= m b5a5+ m b5=10.27-0.50-0.59=9.19 kn m 陈应保：高校教学楼设计 - 26 - m b1= m b2= m b3= m b4= m b1a1+ m b1+ m b1d1=30.15-1.60-2.81=25.74 kn m 4.内力计算 采用迭代法计算，迭代次序同恒载，如图 3-7、图 3-10、图 3-13、图 3-16。 活载(a)作用下梁弯矩、剪力、轴力如图 3-8、图 3-9。 活载(b)作用下梁弯矩、剪力、轴力如图 3-11、图 3-12。 活载(c)作用下梁弯矩、剪力、轴力如图 3-14、图 3-15。 活载(d)作用下梁弯矩、剪力、轴力如图 3-17、图 3-18。 - 27 - 图 3-7 活载（a）迭代过程 陈应保：高校教学楼设计 - 28 - 图 3-8 活载（a）弯矩图 图 3-9 活载（a）剪力、轴力（kn） - 29 - 图 3-10 活载（b）迭代过程 陈应保：高校教学楼设计 - 30 - 图 3-11 活载（b）弯矩图 图 3-12 活载（b）剪力、轴力（kn） - 31 - 图 3-13 活载（c）迭代过程 陈应保：高校教学楼设计 - 32 - 图 3-14 活载（c）弯矩图 图 3-15 活载（c）剪力、轴力（kn） - 33 - 图 3-16 活载（d）迭代过程 陈应保：高校教学楼设计 - 34 - 图 3-17 活载（d）弯矩图 图 3-18 活载（d）剪力、轴力（kn） - 35 - 根据所求出的梁端弯矩，在通过平衡条件，即可求出恒载条件下的梁的剪力、柱轴力， 结果见表 3-5 3-20 活载(a）作用下 ab 跨梁端剪力 表 3-5 层q(kn/m)a(m) u=(l- a)q/2 mab(knm ) mba(knm ) mik/lva=u-mik/lvb=-(u+mik/l) 5 3.15 2.25 7.32 -4.40 7.95 0.51 6.81 -7.84 4 0.00 2.25 0.00 -2.84 1.55 -0.19 0.19 0.18 3 9.00 2.25 20.93 -19.04 24.73 0.82 20.10 -21.75 2 0.00 2.25 0.00 -1.79 1.20 -0.09 0.09 0.09 1 0.00 2.25 0.00 -0.29 -0.02 -0.04 0.04 0.04 活载(a）作用下 bc 跨梁端剪力 表 3-6 层 q(kn/m)l(m)ql/4vb = ql/4 (kn) vc= - ql/4 (kn) 50.00 3.00 0.00 0.00 0.00 46.00 3.00 4.50 4.50 -4.50 30.00 3.00 0.00 0.00 0.00 26.00 3.00 4.50 4.50 -4.50 10.00 3.00 0.00 0.00 0.00 活载(a）作用下 ab 跨跨中弯矩 (knm) 表 3-7 层 q(kn/m) （板传 来荷载 作用） a(m)l(m) u=(l- a)q/2 mab(knm ) mik/l vc=u- mik/l m=u1.05-mab-val/2 53.152.256.97.32 -4.40 0.51 6.81 -11.40 402.256.90.00 -2.84 -0.19 0.19 3.46 392.256.920.93 -19.04 0.82 20.10 -28.34 202.256.90.00 -1.79 -0.09 0.09 1.50 102.256.90.00 -0.29 -0.04 0.04 0.14 陈应保：高校教学楼设计 - 36 - 活载（a)作用下柱轴力 3-8 边柱（ a 轴 )中柱（ b 轴 ） 横梁纵梁横梁纵梁层 端部剪力端部剪力 柱轴力（kn） 端部剪力端部剪力 柱轴力（kn） 56.81 3.54 10.35 6.41 6.70 13.11 4-0.18 10.13 20.30 4.68 21.38 39.17 320.11 10.13 50.54 21.75 21.38 82.30 2-0.08 10.13 60.59 4.42 21.38 108.10 1-0.04 10.13 70.68 0.04 21.38 129.52 活载(b）作用下 ab 跨梁端剪力 表 3-9 层q(kn/m)a(m) u=(l- a)q/2 mab(knm)mba(knm)mik/lva=u-mik/lvb=-(u+mik/l) 5 3.15 2.25 7.32 -7.60 8.00 0.06 7.27 -7.38 4 9.00 2.25 20.93 -19.78 24.76 0.72 20.20 -21.65 3 0.00 2.25 0.00 -3.41 0.97 -0.35 0.35 0.35 2 9.00 2.25 20.93 -20.44 25.28 0.70 20.22 -21.63 1 9.00 2.25 20.93 -24.53 26.19 0.24 20.68 -21.17 活载(b）作用下 bc 跨梁端剪力 表 3-10 层 q(kn/m)l(m)ql/4vb=ql/4(kn)vc=-ql/4(kn) 503000 403000 3634.54.5-4.5 203000 103000 活载(b）作用下 ab 跨跨中弯矩（kn m） 表 3-11 - 37 - 层 q(kn/m)（板 传来荷载作 用） a(m)l(m)u=(l-a)q/2mab(knm)mik/lva=u-mik/l m=u1.52-mab- val/