(精选文档)毕业设计新规范框架内力计算

1、6.3.8 基础顶面恒载计算由于本工程为五层框架结构，建筑高度较低，跨度基本相等，刚度比较均匀，风荷载影响较小。因此，为了简化计算，本设计的风荷载仅按一榀框架单独承担其受荷面积，忽略空间整体作用。6.3.8.1 设计资料基本风压：00.30KN/m2，地面粗糙度类别为B类。KJ6承受风荷载的计算宽度B（6+6）26m6.3.8.2 荷载计算风荷载近似按阶梯形分布，首先应将其简化为作用在框架节点上的节点荷载。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：式中 基本风压00.30KN/m2Z 风振系数，因为建筑物高度H21m30m，因此Z1.0；风荷载体型系数，根据建筑物体型查得；风压高度变化系数

2、，建设地点位于城市郊区，所以地面粗糙度为B类；hi 下层柱高；h j上层柱高，对顶层取女儿墙高度的2倍,即1.24m；B迎风面宽度，B（6+6）26m。计算过程如表6-1所示：表6-1 集中风荷载标准值离地高度Z（m）（KN/m2）hi（m）hj（m）Wk/KN21.41.01.31.200.304.21.247.6417.21.01.31.180.304.24.211.60131.01.31.080.304.24.210.62 8.81.01.31.000.304.24.29.834.61.01.31.000.304.64.210.30风荷载受荷简图见图6-26所示。图6-26 框架风载受荷

3、简图6.3.8.3 框架柱D值计算梁、柱的相对线刚度见表6-2 所示，侧移刚度D值计算如表6-2 、表6-3所示：表6-2 KJ-3 25层柱D值计算D（KN/m）边柱（A轴柱）中柱（C轴柱）中柱（D轴柱）边柱（E轴柱）KJ6 25层D值合计：D3855+6377+6377+385520464KN/m表6-3 KJ-3 底层柱D值计算D（KN/m）边柱（A轴柱）中柱（C轴柱）中柱（D轴柱）边柱（E轴柱）KJ-6 底层D值合计：D3478+7128+7128+3478=21212KN/m6.3.8.4 水平荷载作用下楼层层间位移验算 横向水平荷载作用下的位移验算过程见表6-4所示。表6-4 横向

4、水平荷载作用下的位移验算层次Fi（KN）Vi（KN）Di（KN/m）ui(mm)hi（mm）e=ui/hi57.647.64204640.3742001/11351511.6019.24204640.9442001/4468310.6229.86204641.4542001/289629.8339.69204641.9342001/2176110.3049.99212122.3652001/2203最大层间弹性位移角限值e1/21761/550，满足规范的要求。6.4 内力计算6.4.1 框架在恒载作用下的内力计算框架在恒载作用下的受荷总图如图5.9所示。现用弯矩分配法求其屋面框架内力，具体计

5、算步骤如下：图6-27 框架恒载受荷总图（1）根据各杆件的线刚度计算各节点的杆端弯矩分配系数，并计算竖向荷载作用下各跨梁的固端弯矩；（2）计算框架各节点的不平衡弯矩，并对所有节点的不平衡弯矩同时进行分配（3）将所有杆端的分配弯矩同时向其远端传递（对于钢接框架，传递系数均取1/2）（4）将各杆端的固端弯矩、分配弯矩和传递弯矩叠加，即得各杆端弯矩。（5）根据杆端弯矩可以绘出弯矩图。（6）根据静力平衡条件计算剪力和轴力并绘图。6.4.1.1 固端弯矩计算计算过程如表6-5、表6-6所示。表6-5 横向框架梁AC跨固端弯矩计算屋面框架梁WKL6（3）AC跨固端弯矩计算计算简图MA5C5MC5A5MA5

6、C5-25.4-130.56-69-224.96KN*mMC5A525.4+64.4+132.4222.2KN*mMAC-25.4KN*mMCA- MAC25.4KN*mMAC-130.56KN*m MCA64.4KN*mMAC-69KN*mMAC-132.4KN*m表6-6 横向框架梁CD跨固端弯矩计算屋面框架梁WKL6（3）CD跨固端弯矩计算计算简图MAC-3KN*m-3KN*m表6-7 横向框架梁DE跨固端弯矩计算屋面框架梁WKL6（3）DE跨固端弯矩计算计算简图ME5D5-25.4-64.4-132.4-222.2KN*m+25.4+130.56+69224.96KN*mMAC-25.

7、4KN*m- MDE25.4KN*mMAC-132.4KN*m MCA69KN*m MCA-64.4KN*mMAC130.56KN*m所以，对于屋面框架梁MAC-224.96KN*mMCA222.2KN*mMCD-3KN*mMDC3KN*mMDE-222.2KN*mMED224.96KN*m6.4.1.2 计算节点弯矩分配系数及不平衡弯矩对于上层柱的线刚度乘以0.9，如图所示 图6-28 线刚度修正图6.4.1.2.1 计算节点弯矩分配系数（KJ6的相对线刚度如图6-28所示。）A5节点： C5节点： D5节点： E5节点： 6.4.1.2.2 计算节点的不平衡弯矩MA5-224.96-2.6

8、4-227.6KN*mMC5-3-5.48+222.2213.72KN*mMD53+5.48-222.2-213.72KN*mME5224.96+2.64227.6KN*m6.4.1.3 利用弯矩分配法求杆端弯矩计算过程详见图6-29 弯矩分配法计算框架(KJ-6)在恒载作用下弯矩图6-29 弯矩分配法计算屋面框架(KJ-6)在恒载作用下弯矩6.4.1.4 绘制梁柱内力图6.4.1.4.1 由力学求解器得到梁柱弯矩图（见图6-30 ） 图6-30 恒载作用下弯矩M图（ 单位：KN*m）6.1.4.1.2 梁柱剪力图（见图6-31图6-32、图6-33）21图6-31 WKL6（3）A5C5跨剪

9、力计算简图由MC50，102.66（2.8+2.94）+104.282.94+4.158.5758.575/2+95.56-207.1-VA5C58.575=0VA5C5=109.26KN由Y0，V A5C5+102.66+104.28+4.158.575-109.260V C5A5=133.27KN=V A5C5 -4.152.835=97.5KN=V A5C5 -4.155.635=-85.9KN 图6-32 WKL6（3）C5D5跨剪力计算简图由MD50，4.152.952.95/2+144.2-VC5D52.95-147.1=0VC5D5=5.14KN由Y0，4.152.95-5.45

10、+VC5D50V D5C5=7.1KN34 图6-33 WKL6（3）D5E5跨剪力计算简图由MC50，104.28（2.8+2.835）+102.662.835+4.158.5758.575/2+206.39-95.76-VD5E58.575=0VD5E5=133.16KN由Y0，104.28+102.66+4.158.5758.575-133.16+V E5D50 V E5D5=109.37KN=VD5E5 -4.152.835=121KN=VD5E5 -4.155.74=-109.2KN 柱剪力的计算过程见表6-8所示。KJ6的剪力图见图6-34。框架柱剪力计算公式为：-（M柱顶+M柱底

11、）/H，H为框架柱的计算高度。表6-8 框架柱剪力计算表层号柱号M柱顶M柱底柱高V柱5A98.2 98.984.2 47C-53.3 -67.28 4.2 -28.7D53.67 72.214.230E-98.52-102.824.2-50 图6-34 恒载作用下剪力V图（单位：KN）6.4.1.4.3 梁柱轴力图 框架柱轴力的求取可采用取隔离体的方法来计算，如下图所示。如左图，A5节点下柱的轴力为：NA5A4G51+VA5C575.36+109.26184.62KN由于柱的自重，A4节点上柱轴力为：NA4A5NA5A4+G4A184.62+5.614.2208.18KN。如左图，C4节点下柱

12、轴力为NA4A3NC5A5+G53+VC5D5133.27+109.5+5.14247.41KN由于柱的自重，A3节点上柱的轴力为NA3A4NA4A3+G3A247.41+5.614.2270.97KN如左图，D5节点下柱的轴力为：NC5C4G53+V D5C5+V D5E5109.5+7.1+133.16249.76KN由于柱的自重，C4节点上柱轴力为：NC4C5NC5C4+G4C249.76+5.614.2273.72KN。如左图，E4节点下柱的轴力为：NC4C3NA4C5+G5，Z109.37+75.36184.73KN由于柱的自重，C3节点上柱轴力为：NC3C4NC4C3+G4C184

13、.73+5.614.2208.29KN。 轴力值具体见梁柱轴力图6-35。图6-35 恒载作用下的轴力N图（单位：KN）注：柱的N以受压为正，受拉为负。 6.4.2 框架在活载作用下的内力计算 图6-36 活载受荷总图 活载作用下的框架内力用力学求解器计算。 6.4.2.1 活载作用下的弯矩内力图6-37 活载作用下弯矩 6.4.2.2 活载作用下的剪力分布M图（ 单位：KN*m）图6-38 活载作用下剪力V图（单位：KN）6.4.2.3 活载作用下的轴力分布 图6-39 活载作用下轴力力N图（单位：KN）6.4.3 框架在风荷载作用下的内力计算在左风荷载作用下的受荷简图如图6-26所示。现用

14、D值法计算其内力。6.4.3.1 计算本框架各柱的D值（具体计算过程见表6-9）表6-9 框架柱D值汇总表层次A轴（KN/m）C轴（KN/m）D轴（KN/m）E轴（KN/m）层汇总（KN/m）2-5层3855637763773855204641层3478712871283478212126.4.3.2 各柱的反弯点高度 风荷载作用下的柱的反弯点高度查均布荷载作用下的反弯点高度修正表。表5.14 框架柱反弯点高度计算表层别修正系数A轴柱C轴柱D轴柱E轴柱备注五层K1.686.186.181.68y00.380.450.450.38标准反弯点高度：m=5,n=5y10000上、下层梁线刚度变化的修

15、正系数：该轴框架上下层梁线刚度相同，系数取0y20000上层柱与本层柱高不同时的修正系数：无上层柱，系数取0y30000下层柱与本层柱高不同时的修正系数：下层柱高与本层相同，系数取0y0.380.450.450.38四层K1.686.186.181.68y00.430.50.50.43标准反弯点高度：m=5,n=4y10000上下层梁线刚度相同，系数取0y20000上层柱与本层柱高相同，系数取0y30000下层柱高与本层相同，系数取0y0.430.50.50.43三层K1.686.186.181.68y00.480.50.50.48标准反弯点高度：m=5,n=3y10000上下层梁线刚度相同，

16、系数取0y20000上层柱与本层柱高相同，系数取0y30000下层柱与本层柱高相同，系数取0y0.480.50.50.48二层K1.686.186.181.68y00.50.50.50.5标准反弯点高度：m=5,n=2y10000上下层梁线刚度相同，系数取0y20000上层柱与本层柱高相同，系数取0y30000下层柱与本层柱高比：3h下/h4.6/4.21.095y0.50.50.50.5一层K2.087.667.662.08y00.550.550.550.55标准反弯点高度：m=5,n=1y10000上下层梁线刚度相同，系数取0y20000上层柱与本层柱高比：2h上/h4.2/4.60.91

17、3y30000无下层柱，系数取0y0.550.550.550.556.4.3.3 按刚度分配求各柱的剪力各柱的剪力按下式计算：， ViFi表6-10 框架柱剪力计算表层次VjA柱剪力（KN）C柱剪力（KN）D柱剪力（KN）E柱剪力（KN）543216.4.3.4 计算各柱弯矩表6-11 框架柱弯矩计算表 柱 号层号A柱C柱D柱E柱M上VA i（1-y）hM下VA iyhM上VC i（1-y）hM下VC iyhM上VD i（1-y）hM下VD iyhM上VEi（1-y）hM下VE iyh5上柱3.8KN*m5.5KN*m5.5KN*m3.8KN*m下柱2.31KN*m4.48KN*m4.48KN

18、*m2.31KN*m4上柱8.76KN*m12.5KN*m12.5KN*m8.76KN*m下柱6.6KN*m12.5KN*m12.5KN*m6.6KN*m3上柱8KN*m19.4KN*m19.4KN*m8KN*m下柱7.38KN*m19.4KN*m19.4KN*m7.38KN*m2上柱15.8KN*m25.8KN*m25.8KN*m15.8KN*m下柱15.8KN*m25.8KN*m25.8KN*m15.8KN*m1上柱16.5KN*m35.2KN*m35.2KN*m16.5KN*m下柱20.3KN*m43.1KN*m43.1KN*m20.3KN*m6.4.3.5 计算框架横梁的弯矩及剪力计算

19、表表6-12 框架梁弯矩剪力计算表层次部位 梁端弯矩（kNM）梁端剪力（KN）左右左右5AC跨3.85.52.08(2.08+5.58)=1.5-(3.8+1.5)8.575=-0.62(3.8+1.5)8.575=0.62CD跨5.55.58(2.08+5.58)=45.55.58(2.08+5.58)=4-（4+4）2.95=-2.72（4+4）2.95=2.72DE跨5.52.08(2.08+5.58)=1.53.8-(1.5+3.8)8.575=-0.62(1.5+3.8)8.575=0.624AC跨2.31+8.76=11.07(4.48+12.5)2.08(2.08+5.58)=4

20、.58-(11.07+4.58)8.575=-1.83(11.07+4.58)8.575=1.83CD跨(4.48+12.5)5.58(2.08+5.58)=12.4(4.48+12.5)5.58(2.08+5.58)=12.4-（12.4+12.4）2.95=-8.4(12.4+12.4）2.95=8.4DE跨(4.48+12.5)2.08(2.08+5.58)=4.582.31+8.76=11.07-(4.58+11.07)8.575=-1.83(4.58+11.07)8.575=1.833AC跨6.6+8=14.6(12.5+19.4)2.08(2.08+5.58)=8.6-(14.6+

21、8.6)8.575=-2.7(14.6+8.6)8.575=2.7CD跨(12.5+19.4)5.58(2.08+5.58)=23.3(12.5+19.4)5.58(2.08+5.58)=23.3-（23.3+23.3）2.95=-15.8（23.3+23.3）2.95=-15.8DE跨(12.5+19.4)2.08(2.08+5.58)=8.66.6+8=14.6-(8.6+14.6)8.575=-2.7(8.6+14.6)8.575=2.72AC跨7.38+15.8=23.18(19.4+25.8)2.08(2.08+5.58)=12.2-(23.18+12.2)8.575=-4.12(2

22、3.18+12.2)8.575=4.12CD跨(19.4+25.8)5.58(2.08+5.58)=33.(19.4+25.8)5.58(2.08+5.58)=33-（33+33.）2.95=-22.4（33+33.）2.95=-22.4DE跨(19.4+25.8)2.08(2.08+5.58)=12.27.38+15.8=23.18-(12.2+23.18)8.575=-4.12(12.2+23.18)8.575=4.121AC跨15.8+16.5=32.3(25.8+35.2）2.08(2.08+5.58)=16.47-(32.3+16.47)8.575(32.3+16.47)8.575=-5.69=5.69CD跨(25.8+35.2）5.58(2.08+5.58)=44.53(25.8+35.2）5.58(2.08+5.58)=44.53-（44.53+44.53）2.95=-30.19（44.53+44.53）2