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文档简介
1、目录目录 1 绪论 1.1 工程概况 1.2 设计内容与方法 2 建筑设计 2.1 建筑构造做法 2.2 其他建筑设计 3 结构设计 3.1 设计依据 3.2 荷载取值 3.3 结构计算原则和方法 4. 结构布置 4.1 结构布置方案构件尺寸 4.2 确定结构计算简图 4.3 梁、柱惯性矩、线刚度计算 5荷载计算 5.1 恒载标准值计算 5.2 活载标准值计算 5.3 风荷载标准值计算 6内力计算 6.1 恒荷载作用下的内力计算 6.2 活载作用下的内力计算 6.3 风荷载作用下的内力计算 7内力组合 7.1 竖向荷载弯矩调幅 7.2 框架梁内力组合 7.3 框架柱内力组合 8截面设计 8.1
2、 框架梁截面设计 8.2 框架柱截面设计 9 板的设计 9.1 板的结构平面布置图 9. 2 荷载计算 9. 3 弯矩计算 9. 4 截面设计 10. 楼梯设计 10.1 梯段板设计 10.2 平台板设计 10.3 平台梁设计 11. 基础设计 11.1 基础设计参数 11.2 确定基础底面面积 11.3 持力层强度验算 11.4 基础冲切验算 11.5 基础配筋计算 1 绪论1.1 工程概况此工程建于江西省南昌市 (某企业 4#办公楼建筑结构设计 ) ,工程采用框架结 构,建筑抗震设防类别丙类,设计使用年限 50 年,耐火等级为二级,抗震设防烈 度 6 度,地震分组为第二组, 类建筑场地;
3、基本雪压 0.3kN/m2;基本风压 0.45kN/m2, 地面粗糙程度为 B类;地基允许承载力为 f ak=80kPa。1.2 设计内容与方法1.2.1 建筑设计1建筑方案设计根据房屋建筑学、民用建筑设计通则、民用建筑设计防火规范等相关知识进 行建筑方案设计,针对工程的使用性质作出具体的设计。功能分区要细致合理、 符合规范,使建筑物发挥出其应有的功能。2建筑施工图运用 CAD、天正进行绘图,绘出建筑的平、立、剖等图1.2.2 结构设计1结构设计内容( 1)结构类型的选择,包括结构的布置及柱网尺寸。( 2)估算结构的梁、板、柱的截面尺寸以及材料等级。(3)荷载计算:竖向荷载,水平荷载,包括框架
4、柱侧移刚度计算。( 4)内力计算包括恒载,活载,风荷载,以及地震荷载。( 5 )内力组合包括恒荷载,活荷载,风荷载以及地震荷载。(6)框架梁、柱正截面设计斜截面设计。(7)板的配筋计算。( 8 )楼梯设计,包括楼梯板,平台板,梯梁等设计。(9)基础的截面尺寸确定,承载力验算,冲切验算,配筋计算。 2结构设计方法( 1)荷载计算:荷载计算包括竖向荷载与水平荷载计算,竖向荷载包括恒荷 载与活荷载;水平荷载包括水平风荷载和水平地震作用。( 2)水平荷载作用下的框架结构内力计算:水平荷载作用下的框架结构的位 移及内力可采用 D 值法计算。( 3)竖向荷载作用下的框架结构内力计算:一般取一榀框架单元,按
5、平面计 算简图进行内力分析。( 4)内力计算。(5)通过内力组合求得梁、柱构件各控制截面的最不利内力设计值并进行必 要的调整后,即可对其进行截面配筋计算和采取构造措施。6)基础设计:根据上部荷载及与建筑物有关条件、工程地质条件、水文地质条件、地基冻融条件、场地环境条件等来确定基础的类型以及基础埋深。首先要确定基础底面尺寸,按地基持力层承载力和地基软弱层承载力进行验算。应用 地基计算模型计算,然后进行各项配筋计算。(7)按照制图标准绘制结构施工图。2 建筑设计2.1 建筑构造做法屋面做法 (顺序均为从上到下 )防水层20mm厚 1:3 水泥砂浆找平层150mm厚水泥蛭石保温层120 厚钢筋混凝土
6、板V型轻钢龙骨吊顶楼面做法地砖地面120 厚钢筋混凝土板V型轻钢龙骨吊顶内墙体为 200mm厚的加气混凝土,墙面两侧各 20mm厚水泥砂浆抹灰。外墙体为 200mm厚的烧结多孔砖,墙面两侧各 20mm厚水泥砂浆抹灰。女儿墙做法女儿墙墙体为 200mm厚的烧结多孔砖,墙面两侧各 20mm厚水泥砂浆抹灰。2.2 其他建筑设计其他建筑详见建筑施工图。3 结构设计3.1 设计依据3.1.1 国家标准( 1)国家标准 . 建筑结构荷载规范( GB50009-2012)( 2)国家标准 . 建筑抗震设计规范( GB50011-2010)( 3)国家标准 . 混凝土结构设计规范( GB50010-2010)
7、( 4)国家标准 .高层建筑混凝土结构技术规程( JGJ 3-2010 )( 5)国家标准 . 建筑地基基础设计规范( GB50007-2011)3.1.2 地质勘察报告建筑场地较平坦,地基土承载力特征值 f ak=80kPa,场地为类3.1.3 结构设计参数结构计算参数 表 3-1技术指标技术条件取值依据设计使用年限50 年抗震设防烈度6度建筑抗震设计规范第 3.2.4 条建筑抗震设防类别丙类建筑工程抗震设防分类标准第 6.0.8条设计基本地震加速度0.05g建筑抗震设计规范第 3.2.4 条设计地震分组第二组建筑抗震设计规范第 3.2.4 条房屋抗震等级四级抗震建筑抗震设计规范第 6.1.
8、2 条混凝土环境类别 一类 混凝土结构设计规范第 条3.2 荷载取值风、雪荷载取值表 3-2荷载类型取值( kN/m2)取值依据基本风压0.45建筑结构荷载规范第 7.1.2条基本雪压0.3建筑结构荷载规范第 6.1.2条3.3 结构计算原则和方法3.3.1 手算采用简化方法选取横向一榀框架计算结构内力和位移。3.3.2 电算1软件名称: PKPM2版本: 20103编制单位:中国建筑科学研究院 PKPM CAD工 程部4. 结构布置4.1 结构布置方案构件尺寸4.1.1 结构承重方案选择根据建筑功能要求以及建筑施工布置图,本工程确定采用框架方案,框架梁、 柱布置如图 2.1 所示4- 1 结
9、构布置图4.1.2 梁截面尺寸估算1. 横向框架梁AB 跨梁: l0 7300mm, h (1/81/12)l0 912.5mm608.33mm,取 h 550mmb (h/2h/3) 275mm183.33m,m取 b 250mmBC 跨梁: l0 2400mm, h (1/81/12)l0 300mm200m,m取 h 400mmb (h/2h/3) 200mm133.33m,m取 b 250mmCD 跨梁: l0 7300mm, h (1/8 1/12)l0 912.5mm608.33mm,取 h 550mmb (h/2h/3) 275mm183.33m,m取 b 250mm2 纵向框架
10、梁l0 4500mm, h (1/81/12)l0 562.5mm375m,m取 h 400mmb (h/2 h/3) 200mm133.33m,m取 b 250mm4.1.3 柱截面尺寸估算按轴压比要求初估框架柱截面尺寸,以 B柱(C30混凝土 )为例NGqsn 1 21.2 ×14×21.83×4×1.05×1.1 ×1=1694kNAC bchcNfN fc1694×1000= 131623.93mm=362.8m×m362.8mm0.9 ×14.3 N框架柱的轴压比一级抗震 0.65 ;二级抗震
11、0.75 ;三级抗震 0.85 ;四级抗震 0.9Ac?框架柱的截面面积 ?f ?c 柱混凝土抗压强度设计值N柱轴向压力设计值 ? G竖向荷载分项系数 ?q每个楼层上单位面积的竖向荷载 , 可取 q=1214kN/m2?S柱一层的受荷面积 ?n柱荷载楼层数 ?考虑水平力产生的附加系数,四级抗震时1=1.05 ,三 一级抗震时 1=1.051.15? 2边角柱轴向力增大系数,边柱 2?=1.1,角柱 2?=1.2? 柱由框架梁与剪力墙连接时 , 柱轴力折减系数 , 可取为 0.70.8柱子截面尺寸 表 4-1柱号N(kN)unfc (mm2)Ac(mm2)bc(mm2)hc(mm2)bc(mm2
12、)×hc(mm2)A柱13910.914.3108080.8328.8328.8400×400B柱16940.914.3131623.9362.8362.8400×400C柱16940.914.3131623.9362.8362.8400×400D柱13910.914.3108080.8328.8328.8400×400板厚度确定根据现行混凝土结构设计规范 GB50010-2010 板的跨厚比:钢筋混凝土单 向板不大于 30,双向板不大于 40,综合考虑取屋面板厚为 100mm,楼面板厚为 100mm。4.2 确定结构计算简图三个假设 :(1)
13、 平面结构假设:认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧结构承担,垂 直于该方向的抗侧力结构不受力;(2) 板在自身平面内在水平荷载作用下,框架之间不产生相对位移;(3) 考虑水平荷载作用下的扭转作用;根据结构平面布置图以第轴作为计算单元如图 4-2 所示4.2.1 水平框架结构计算简图图4-2 水平框架计算简图4.2.2 垂直框架结构计算简图图4-3 垂直框架计算简图 ( 底层柱高从基础顶面算起 )基础埋深 1.5m,基础假设高度 0.5m4.3 梁、柱惯性矩、线刚度计算构件惯性矩公式:I b1h2 ,其中平行于弯矩平面的截面宽度定义为 h。AB跨梁:Ib= 1b2h3 =0.25×0
14、.553/12=0.00347 m4b 12BC跨梁:bh312=0.25 ×0.43/12=0.00133CD跨梁:Ib= 1b2h3 =0.25×0.553/12=0.00347 m412柱: I c =bh312=0.4 × 0.43/12=0.002134.3.2 梁、柱线刚度计算中框架梁取 I=2I b,线刚度计算公式 i EI/l 。梁混凝土等级为 C30,弹性模量Eb=kPa,柱混凝土等级为 C30,弹性模量 Ec=kPa。AB跨梁: i b = E bIb/l =kN·m BC跨梁: i b = E bIb/l =kN·m CD
15、跨梁: i b = E bIb/l =kN·m 24层柱: i c = E cIc/ l =kN·m1层柱:i c = E cIc/l =13912.83kN·m图 4-4 框架线刚度图 (kN· m)5荷载计算5.1 恒载标准值计算恒载标准值屋面面荷载计算防水层0.4kN/m220mm厚 1:3 水泥砂浆找平层0.02 ×20=0.4kN/m2150mm厚水泥蛭石保温层0.15 ×5=0.75kN/m2120 厚钢筋混凝土板0.12 ×25=3kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/m2屋面荷载合计4.8kN/m2屋面框架
16、梁线荷载计算AB跨梁自重0.25 ×0.55 ×25=3.4375kN/mAB跨梁抹灰2×(0.55 -0.1) ×0.02×20=0.36kN/m合计3.7975kN/mBC跨梁自重0.25 ×0.4 ×25=2.5kN/mBC跨梁抹灰(2 ×(0.4 - 0.1)+0.25) ×0.02×20=0.34kN/m合计2.84kN/mCD跨梁自重0.25 ×0.55 ×25=3.4375kN/mCD跨梁抹灰2×(0.55 -0.1) ×0.02×
17、20=0.36kN/m合计3.7975kN/mgab=gcd=4.8 × 4.5=21.6 kN/m gbc=2.4 × 4.8=11.52 kN/m 恒载标准值楼面面荷载计算 地砖地面120 厚钢筋混凝土板 V型轻钢龙骨吊顶 楼面荷载合计 楼面框架梁线荷载计算 AB跨梁自重 AB跨梁抹灰 AB跨梁上墙自重 AB跨梁上墙面抹灰 合计BC跨梁自重BC跨梁抹灰 合计CD跨梁自重CD跨梁抹灰CD跨梁上墙自重CD跨梁上墙面抹灰0.55kN/m20.12 ×25=3kN/m20.25kN/m23.8kN/m20.25 ×0.55 ×25=3.4375kN
18、/m2×(0.55 -0.1) ×0.02×20=0.36kN/m(3.6-0.55 ) ×0.2 ×7.5=4.575kN/m2×(3.6- 0.55 ×0.02 ×20=3.16kN/m 11.5325kN/m0.25 ×0.4 ×25=2.5kN/m(2 ×(0.4 - 0.1)+0.25) ×0.02×20=0.34kN/m2.84kN/m0.25 ×0.55 ×25=3.4375kN/m2×(0.55 -0.1) ×
19、0.02×20=0.36kN/m2×(3.6- 0.55 ×0.02 ×20=3.16kN/m2×(3.6- 0.55 ×0.02 ×20=3.16kN/m合计11.5325kN/m楼面线荷载gab=gcd=3.8 × 4.5=17.1kN/mgbc=2.4 × 3.8=9.72 kN/m节点集中恒载标准值A、D轴顶层节点集中恒载连系梁自重连系梁抹灰0.6m 女儿墙自重女儿墙抹灰 连系梁传来屋面自重 连系梁传来屋面自重 合计(4.5+4.5)/2 ×0.25×0.4 ×25=
20、11.25kN2×(0.4 -0.1) ×(4.5+4.5)/2 ×0.02×20=1.08kN(4.5+4.5)/2 ×0.2 ×0.6 ×16=8.64kN 2×(4.5+4.5)/2 ×0.6 ×0.02×20=2.16kN2.25 ×2.25 ×4.8/2=12.15kN2.25 ×2.25 ×4.8/2=12.15kN47.43kNB、C轴顶层节点集中恒载连系梁自重连系梁抹灰2×(0.4 -连系梁传来屋面自重连系梁传来屋面自重
21、连系梁传来屋面自重连系梁传来屋面自重(4.5+4.5)/2 ×0.25×0.4 ×25=11.25kN0.1) ×(4.5+4.5)/2 ×0.02 ×20=1.08kN2.25 ×2.25 ×4.8 /2=12.15kN2.25 ×2.25 ×4.8 /2=12.15kN(4.5- 1.2) ×1.2 ×4.8/2 =9.504kN(4.5- 1.2) ×1.2 ×4.8/2 =9.504kN合计55.638kN恒载标准值A、D轴顶层节点集中恒载连系梁自
22、重(4.5+4.5)/2 ×0.25×0.4 ×25=11.25kN连系梁抹灰2×(0.4 -0.1) ×(4.5+4.5)/2 ×0.02 ×20=1.08kN窗自重2×2.1 ×2×0.45/2=1.89kN墙自重(4.5+4.5) ×(3.6 -0.4)- 8.4) ×0.2 ×16/2=32.64 kN墙抹灰(4.5+4.5) ×(3.6 -0.4)- 8.4) ×0.02 ×20=8.16kN连系梁传来屋面自重2.25
23、15;2.25 ×3.8/2=9.619kN连系梁传来屋面自重2.25 ×2.25 ×3.8/2=9.619kN合计74.258kNB、C轴顶层节点集中恒载连系梁自重(4.5+4.5)/2 ×0.25×0.4 ×25=11.25kN连系梁抹灰2×(0.4 -0.1) ×(4.5+4.5)/2 ×0.02 ×20=1.08kN门自重2×1×2.1 ×0.45/2=0.945kN墙自重(4.5+4.5) ×(3.6 -0.4)- 4.2) ×0.2
24、×7.5/2=32.6 4kN墙抹灰(4.5+4.5) ×(3.6 -0.4)- 4.2) ×0.02 ×20=8.16kN连系梁传来屋面自重2.25 ×2.25 ×3.8/2=9.619kN连系梁传来屋面自重2.25 ×2.25 ×3.8/2=9.619kN连系梁传来屋面自重(4.5- 1.2) ×1.2 ×3.8/2 =7.524kN合计88.361kN连系梁传来屋面自重(4.5- 1.2) ×1.2 ×3.8/2 =7.524kN图 5-2 恒载作用下结构计算简图5.2
25、 活载标准值计算5.2.1 屋面框架梁线活载标准值根据屋面的使用功能查询 建筑结构荷载规范 GB50009-2012,得出屋 面均布活载见图 5-3 活载作用下的结构计算简图。 ( 注:板传递给框架梁的梯形荷 载或三角形荷载为板面荷载与板的短方向长度的乘积的一半。 )5.2.2 楼面框架梁线活载标准值根据楼面的使用功能查询 建筑结构荷载规范 GB50009-2012,得出楼 面均布活载见图 5-3 活载作用下的结构计算简图5.2.3 屋面框架节点集中活载标准值5.2.3 屋面框架节点集中活载标准值A、D顶层节点集中活载2.25 ×2.25 ×0.5/2=1.266kN2.2
26、5 ×2.25 ×0.5/2=1.266kN2.532kN2.25 ×2.25 ×0.5/2=1.266kN2.25 ×2.25 ×0.5/2=1.266kN屋面传递活载屋面传递活载合计B、C顶层节点集中活载屋面传递活载屋面传递活载屋面传递活载(4.5- 1.2) ×1.2 ×0.5/2 =0.99kN屋面传递活载合计A、D标准层节点集中活载屋面传递活载屋面传递活载合计(4.5- 1.2) ×1.2 ×0.5/2 =0.99kN4.512kN2.25 ×2.25 ×2/2=5
27、.063kN2.25 ×2.25 ×2/2=5.063kN10.126kNB、C标准层节点集中活载屋面传递活载屋面传递活载屋面传递活载屋面传递活载合计2.25 ×2.25 ×2/2=5.063kN2.25 ×2.25 ×2/2=5.063kN(4.5- 1.2) ×1.2 ×2.5/2=4.95kN(4.5- 1.2) ×1.2 ×2.5/2=4.95kN20.026kN图5-3 活载作用下结构计算简图5.3 风荷载标准值计算5.3.1 风荷载标准值 为了简化计算,作用在外墙面上的风荷载可近似用
28、作用在屋面梁和楼面梁等 处的等效集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值计算 公式为 : WKZ S Z 0(hi hj)B/20 基本风压;Z 风压高度变化系数;S 风荷载体型系数,根据建筑物的体型查得S =1.3 ;Z 风阵系数,因为建筑物高 H=14.4m 30m,所以z=1.0 ;hi 下层柱高 , 对底层为底层层高与室内外高差之和hj 上层柱高,对顶层为女儿墙的 2倍;B 迎风面宽度。计算过程见下表:风荷载计算 表 5-1层次hzzs0hihjwk414.71.1221.001.300.453.61.27.09311.11.0291.001.300.453.63.6
29、9.7527.51.0001.001.300.453.63.69.4813.91.0001.001.300.453.93.69.87图5-4 框架受风荷载作用图( kN)5.3.2 侧移刚度 D框架柱侧移刚度 D c 12i2c ,式中 c 为柱子刚度修正系数,按下表采用 hi c为柱线刚度, h 为柱高度楼层类别边柱中柱般层底层42层 A轴柱侧移刚度 D值计算:42层 B轴柱侧移刚度 D值计算:42层 C轴柱侧移刚度 D值计算:42层 D轴柱侧移刚度 D值计算:1层 A轴柱侧移刚度 D值计算:1层 B轴柱侧移刚度 D值计算:1层 C轴柱侧移刚度 D值计算:1层 D轴柱侧移刚度 D值计算:5.
30、3.3 风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下的层间侧移可按下式计算Vi 第i 层的总剪力;Di 第 i层所有柱的抗侧移刚度之和; ui 第 i层的层间侧移; 框架在风荷载作用下侧移的计算见表 5-2风荷载作用下的位移验算 表 5-2层次层高(m)wk(kN)V(kN) D/(kN/m)ui(mm)ui/hi43.67.097.09355550.1991/1809033.69.7516.84355550.4741/759523.69.4826.32355550.741/486514.69.8736.1918873.061.9181/2398侧移验算:层间侧移最大值: 1/2398 1/550
31、(满足要求)。6内力计算内力计算弯矩、剪力以顺时针转动为正,逆时针为负,轴力受压为正,受拉为正,弯矩单位均为 kN·m,剪力轴力单位均为 kN。6.1 恒荷载作用下的内力计算在竖向荷载作用下较规则的框架产生的侧向位移很小,可忽略不计。框架的 内力采用无侧移的弯矩分配法进行简化计算。具体方法是对整体框架按照结构力学的般方法,计算出各节点的弯矩分配系数、计算各节点的不平衡弯矩,然用 进行分配、传递,在工程设计中,每节点只分配两至三次即可满足精度要求。相交于同一点的多个杆件中的某一杆件,其在该节点的弯矩分配系数的计算 过程为:1确定各杆件在该节点的转动刚度 2计算弯矩分配系数A4节点弯矩分
32、配系数下柱:=右梁:=Si4× 17777.5 Si = 4× (17777.5+28488.49)Si4× 28488.49 Si = 4× (17777.5+28488.49)B4节点弯矩分配系数左梁:Si4× 28488.49= Si = 4× (28488.49+17777.5+33332.5) =0.358下柱:Si4× 17777.5= = =0.223 Si4× (28488.49+17777.5+33332.5)右梁:Si4× 33332.5= = =0.419 Si4× (28
33、488.49+17777.5+33332.5)C4节点弯矩分配系数左梁:Si4× 33332.5= = =0.419 Si4× (33332.5+17777.5+28488.49)下柱:Si4× 17777.5= = =0.223 Si4× (33332.5+17777.5+28488.49)右梁:Si4× 28488.49= Si = 4× (33332.5+17777.5+28488.49) =0.358D4节点弯矩分配系数左梁:Si4× 28488.49= = =0.616 Si4× (28488.49+17
34、777.5)下柱:Si4× 17777.5= Si = 4× (28488.49+17777.5) =0.384A3节点弯矩分配系数上柱:Si4× 17777.5= Si = 4× (17777.5+17777.5+28488.49) =0.278下柱:Si4× 17777.5= = =0.278 Si4× (17777.5+17777.5+28488.49)右梁:Si4× 28488.49= = =0.445 Si4× (17777.5+17777.5+28488.49)B3节点弯矩分配系数左梁:Si4×
35、; 28488.49= Si = 4× (28488.49+17777.5+17777.5+33332.5) =0.293上柱:Si4× 17777.5= Si4× (28488.49+17777.5+17777.5+33332.5)下柱:Si4× 17777.5= Si = 4× (28488.49+17777.5+17777.5+33332.5)=0.183右梁:Si4× 33332.5= = =0.342 Si 4× (28488.49+17777.5+17777.5+33332.5)C3节点弯矩分配系数左梁:Si4&
36、#215; 33332.5= = =0.342 Si4× (33332.5+17777.5+17777.5+28488.49)上柱:Si4× 17777.5= Si4× (33332.5+17777.5+17777.5+28488.49)下柱:Si4× 17777.5= Si = 4× (33332.5+17777.5+17777.5+28488.49) =0.183右梁:Si4× 28488.49= Si4× (33332.5+17777.5+17777.5+28488.49)D3节点弯矩分配系数左梁:Si4×
37、28488.49= = =0.445 Si4× (28488.49+17777.5+17777.5)上柱:Si4× 17777.5= = =0.278 Si4× (28488.49+17777.5+17777.5)下柱:Si4× 17777.5= = =0.278 Si4× (28488.49+17777.5+17777.5)A2节点弯矩分配系数上柱:Si4× 17777.5= Si = 4× (17777.5+17777.5+28488.49) =0.278下柱:Si4× 17777.5= = =0.278 Si
38、4× (17777.5+17777.5+28488.49)右梁:Si4× 28488.49= = =0.445 Si4× (17777.5+17777.5+28488.49)B2节点弯矩分配系数左梁:Si4× 28488.49= Si = 4× (28488.49+17777.5+17777.5+33332.5) =0.293上柱:Si4× 17777.5= Si4× (28488.49+17777.5+17777.5+33332.5)下柱:Si4× 17777.5= Si = 4× (28488.49+
39、17777.5+17777.5+33332.5)=0.183右梁:Si4× 33332.5= = =0.342 Si 4× (28488.49+17777.5+17777.5+33332.5)C2节点弯矩分配系数左梁:Si4× 33332.5= = =0.342 Si4× (33332.5+17777.5+17777.5+28488.49)上柱:Si4× 17777.5= Si4× (33332.5+17777.5+17777.5+28488.49)下柱:Si4× 17777.5= Si = 4× (33332.5
40、+17777.5+17777.5+28488.49) =0.183右梁:Si4× 28488.49= Si4× (33332.5+17777.5+17777.5+28488.49)D2节点弯矩分配系数左梁:Si4× 28488.49= = =0.445 Si4× (28488.49+17777.5+17777.5)上柱:Si4× 17777.5= = =0.278 Si4× (28488.49+17777.5+17777.5)下柱:Si4× 17777.5= = =0.278 Si4× (28488.49+1777
41、7.5+17777.5)A1节点弯矩分配系数上柱:Si4× 17777.5= Si = 4× (17777.5+13912.83+28488.49) =0.295下柱:Si4× 13912.83= = =0.231 Si 4× (17777.5+13912.83+28488.49)右梁:Si4× 28488.49= = =0.473 Si 4× (17777.5+13912.83+28488.49)B1节点弯矩分配系数左梁:Si4× 28488.49= =0.305= Si = 4× (28488.49+17777
42、.5+13912.83+33332.5) =0.305上柱:Si4× 17777.5= = =0.19 Si4× (28488.49+17777.5+13912.83+33332.5)下柱:Si4× 13912.83= = =0.149 Si4× (28488.49+17777.5+13912.83+33332.5)右梁:Si4× 33332.5= = =0.356 Si 4× (28488.49+17777.5+13912.83+33332.5)C1节点弯矩分配系数左梁:Si4× 33332.5= = =0.356 Si4
43、× (33332.5+17777.5+13912.83+28488.49)上柱:Si4× 17777.5= = =0.19 Si4× (33332.5+17777.5+13912.83+28488.49)下柱:Si4× 13912.83= = =0.149 Si4× (33332.5+17777.5+13912.83+28488.49)右梁:Si4× 28488.49= = =0.305 Si4× (33332.5+17777.5+13912.83+28488.49)左梁:=Si Si =4× 28488.49=0
44、.4734× (28488.49+17777.5+13912.83)上柱:=Si =4×17777.5=0.295 Si =4× (28488.49+17777.5+13912.83)下柱:=Si =4× 13912.83 Si = 4× (28488.49+17777.5+13912.83)D1节点弯矩分配系数表 常见荷载作用下杆件的固端弯矩6- 1荷载图 公式 形式集中荷载均布荷载梯形 荷载 三角 形荷 载根据以上公式,计算所得梁固端弯矩如下表所示: 顶层 AB、CD跨均布荷载固端弯矩 =3.3975 ×7.3 ×7.3
45、/12=16.87 kN.m 顶层 BC跨均布荷载固端弯矩 =2.84 ×2.4 × 2.4/12=1.36 kN.m a=0.5 ×4.5/7.3=0.308 kN.m3顶层 AB、CD跨梯形荷载固端弯矩 M1 ql2(1-2a2 /l2 a3 / l 3 ) =21.6 ×7.3 × 7.3 ×122 3 3(1-2 ×0.308 2/7.3/7.3+0.308 3/7.3 3)=80.51 kN.m顶层 BC跨三角形荷载固端弯矩 =5/8 × 11.52 ×2.4 ×2.4/12=3.46
46、 kN.mAB、CD固端弯矩: BC固端弯矩: 1.36+3.46=4.82 kN.m恒载作用下固端弯矩计算结果 表 6-2层次AB左AB右BC左BC右CD左CD右4-97.3797.37-4.824.82-97.3797.373-114.95114.95-4.14.1-114.95114.952-114.95114.95-4.14.1-114.95114.951-114.95114.95-4.14.1-114.95114.95方法:首先将各点的分配系数填在相应方框内,将梁的固端弯矩填写在框架横梁相应位置上,然后将节点放松,把各节点不平衡弯矩同时进行分配。假定远 端固定进行传递(不向滑动端传递
47、),右(左)梁分配弯矩向左(右)梁传递, 上(下)分配弯矩向下(上)柱传递(传递系数均为 0.5 )。第一次分配弯矩传递后,再进行第二次弯矩分配。梁跨中弯矩计算:M中 M M左2M右 ,其中M为简支梁作用下的跨中弯矩。弯矩分配过程如下:图 6-1 恒载作用下的弯矩图 ( kN·m)梁左右端剪力按下列公式计算:柱子剪力按下列公式计算:层数l (m)RARBMlMrV左V右47.368.468.4-53.5980.1864.76-72.0437.385.2785.27-88.24100.9983.52-87.0227.385.2785.27-87.47101.0683.41-87.131
48、7.385.2785.27-77.0597.1182.52-88.02恒载作用下 BC框架梁剪力表 6-4层数l (m)RARBMlMrV左V右42.416.3716.37-40.6540.6516.37-16.3732.413.6713.67-31.2931.2913.67-13.6722.413.6713.67-31.2131.2113.67-13.6712.413.6713.67-36.9236.9213.67-13.67恒载作用下 CD框架梁剪力表 6-5层数l (m)RARBMlMrV左V右47.368.468.4-80.1853.5972.04-64.7637.385.2785.2
49、7-100.9988.2487.02-83.5227.385.2785.27-101.0687.4787.13-83.4117.385.2785.27-97.1177.0588.02-82.52恒载作用下的柱子剪力 表 6-6层次层高A柱B柱M上M下VM上M下V43.653.5945.53-27.53-39.53-35.0120.7133.642.8143.29-23.92-34.83-34.7919.3423.644.2750.16-26.23-35.18-38.1920.3814.626.7713.38-8.73-22-117.17恒载作用下的柱子剪力 表 6-7层次层高C柱D柱M上M下V
50、M上M下V43.639.5335.01-20.71-53.59-45.5327.5333.634.8334.79-19.34-42.81-43.2923.9223.635.1838.19-20.38-44.27-50.1626.2314.622.0011.00-7.17-26.77-13.388.73图 6-2 恒载作用下的剪力图 (kN)柱子轴力按下列公式计算:恒载作用下 A 轴柱轴力表 6-8层次Nb(m)h(m)l (m)V左V右柱重柱顶柱底447.430.40.43.6064.7614.4112.2126.6374.2580.40.43.6083.5214.4284.4298.8274
51、.2580.40.43.6083.4114.4456.5470.9174.2580.40.44.6082.5218.4627.7646.1恒载作用下 B轴柱轴力表 6-9层次 Nb(m) h(m) l (m)V 左V 右 柱重 柱顶 柱底455.6380.40.43.6-72.0416.3714.4144158.4388.3610.40.43.6-87.0213.6714.4347.5361.9288.3610.40.43.6-87.1313.6714.4551.1565.5188.3610.40.44.6-88.0213.6718.4755.6774恒载作用下 C轴柱轴力表 6-10层次Nb
52、(m)h(m)l (m)V左V右柱重柱顶柱底455.6380.40.43.6-16.3772.0414.4144158.4388.3610.40.43.6-13.6787.0214.4347.5361.9288.3610.40.43.6-13.6787.1314.4551.1565.5188.3610.40.44.6-13.6788.0218.4755.6774恒载作用下 D轴柱轴力表 6-11层次Nb(m)h(m)l (m)V左V右柱重柱顶柱底447.430.40.43.6-64.76014.4112.2126.6374.2580.40.43.6-83.52014.4284.4298.8274.2580.40.43.6-83.41014.4456.5470.9174.2580.40.44.6-82.52018.4627.7646.1图 6-3 恒载作用下的轴力图 (kN)6.2 活载作用下的内力计算活载弯矩分配系数计算同恒载分配系数计算,计算结果见弯矩分配过程。活载作用下固端弯矩计算结果表 6-12层次 AB左AB右BC左BC右CD左CD右4-8.388.38-0.360.36-8.388.383-33.5533.55-1.81.8-33.5533.
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