土木工程毕业设计计算书(南宁城市建设学院学生公寓)

摘要-144-第三章结构设计3.1工程概况项目名称：南宁城市建设学院学生公寓楼设计建设地点：广西省南宁市总建筑面积：5140.8m2建筑高度：20.7m层高：3.3m层数：6层抗震设防烈度：7度场地类别：Ⅰ类场地框架抗震等级：三级基本风压：0.35KN/m2地面粗糙度：B类建筑平面见图3-1：图3-1建筑平面图3.2设计依据3.2.1国家标准[1]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2010）；[2]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2012）；[3]《砌体结构设计规范》（GB50003一2010）；[4]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；[5]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2010）；3.2.2结构设计参数表3-1结构计算参数技术指标技术条件取值依据建筑结构安全等级二级《建筑结构可靠度设计统一标准》设计使用年限50年《建筑结构可靠度设计统一标准》抗震设防烈度7度《建筑抗震设计规范》建筑抗震设防类别丙类《建筑工程抗震设防分类标准》设计基本地震加速度0.05g《建筑抗震设计规范》设计地震分组第一组《建筑抗震设计规范》场地类别Ⅰ类《建筑抗震设计规范》房屋抗震等级三级《建筑抗震设计规范》地基基础设计等级丙级《建筑地基基础设计规范》混凝土环境类别±0.000以上一类《混凝土结构设计规范》±0.000以下二类b3.2.3抗震设计参数表3-2抗震计算参数地震影响水平地震影响系数最大值特征周期取值依据多遇地震αmax=0.08Tg=0.25《建筑抗震设计规范》3.2.4风荷载、雪荷载表3-3风荷载、雪荷载荷载类型取值（kN/m2）取值依据基本风压0.35《混凝土结构荷载规范》基本雪压0《混凝土结构荷载规范》3.2.5楼面、屋面活荷载标准值表3-4楼面、屋面活荷载标准值荷载类型取值取值依据房间2.0《建筑结构荷载规范》卫生间2.0走廊、门厅2.0楼梯3.5《建筑结构荷载规范》屋面（不上人）0.53.3主要承重构件及墙体尺寸柱：450mm×450mm梁：主梁300mm×600mm、250mm×450mm；次梁250mm×450mm；楼盖、屋盖：现浇混凝土楼盖100mm；现浇混凝土屋盖120mm；墙体：外墙为240mm混凝土砌块，内墙为200mm混凝土砌块，现浇女儿墙厚200mm。3.4基础基础形式：柱下独立基础，并设置基础连梁，截面尺寸250mm×400mm；3.5材料表3-5混凝土强度等级选用表梁C30柱C30板C30表3-6钢筋选用表构件受力钢筋箍筋或构造钢筋板HRB335HPB300梁HRB400HPB300柱HRB400HPB300基础HRB335HPB3003.6结构计算原则和方法3.6.1手算计算风荷载、地震作用下框架的内力和侧移，取一品框架进行恒载、活载下内力计算和组合，并考虑活载的不利布置。3.6.2电算1．软件名称：PKPM；2．版本：2008；3．编制单位：中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部。第四章结构方案

第四章结构方案4.1结构布置及结构计算简图的确定4.1.1结构平面布置结构平面布置图见图4-1所示，图4-1结构平面布置图4.1.2梁柱截面初选⑴.梁截面初选：边跨（AB、CD跨）梁：取h=(1/10～1/12)l=690～575mm,取h=600mm，b=300mm；中跨（BC跨）梁：取h=450mm,b=250mm；边柱（A轴、D轴）连系梁：取b×h=300×600mm；中柱（B轴、C轴）连系梁：取b×h=250×450mm；⑵.柱截面初选：各层的重力荷载近似取14KN/m2，由结构平面布置图可知，边柱及中柱的负载面积分别为3.6m×3.45m和3.6m×4.65m。抗震等级三级，轴压比限值0.85.边柱：按正方形截面选择，b=h==359mm；中柱：按正方形截面选择，b=h==417mm；考虑到抗震的要求，柱截面宽度不应小于450mm。综合以上因素，柱截面尺寸为450mm×450mm。4.1.3计算简图的确定本工程采用柱下独立基础，基底设计标高为－2.100m，初步假设基础高度0.5m，则底层柱高：3.3+2.1-0.6=4.8m，2～6层柱高：3.3m。表4-1中框架梁线刚度表类别Ec(104N·mm-2)b×h(mm×mm)I0(×109mm4)I=2I0(×109mm4)计算长度l(mm)i=Ec/l(×1010N·mm)AB、CD跨3.0300×6005.4010.8069004.70BC跨3.0250×4501.903.8024004.75纵向连系梁3.0250×4501.903.8036003.173.0300×6005.4010.8036009.00次梁3.0250×4501.903.8036003.17表4-2边框架梁线刚度表类别Ecb×hI0I=I0计算长度li=Ec/lAB、CD跨3.0300×6005.408.1069003.52BC跨3.0250×4501.902.8524003.56表4-3柱线刚度表类别Ecb×hI0I=I0计算长度li=Ec/l底层3.0500×5005.215.2148003.30其它层3.0500×5005.215.2133004.75图4-2结构计算简图注：图中数字为线刚度，单位：×1010N·mm4.2荷载计算4.2.1恒载计算⑴．屋面框架梁线荷载标准值：图4-3整体式双向板竖向荷载传递图⑴．屋面框架梁线荷载标准值：①．屋面恒载标准值计算：20mm厚水泥砂浆保护层0.02×20=0.4KN/m2SBS防水卷材0.35KN/m220mm厚1:3水泥砂浆找平层0.02×20=0.4KN/m1:8水泥膨胀珍珠岩找坡层（平均厚度105mm）0.105×13=1.37KN/m2120mm厚钢筋混凝土板0.12×25=3.0KN/m220mm厚1:0.3:3水泥石灰砂浆0.02×17=0.34KN/m2屋面恒载汇总：5.86KN/m2②．框架梁及粉刷自重：边跨（AB、CD）自重0.3×0.6×25=4.5KN/m边跨梁侧粉刷2×（0.6-0.12）×0.02×17=0.33KN/m中跨（BC）自重0.25×0.45×25=2.81KN/m中跨梁侧粉刷2×（0.45-0.12）×0.02×17=0.22KN/m③．边跨（AB、CD）线荷载标准值：4.83KN/m5.86×3.6=21.10KN/m④.中跨（BC）线荷载标准值：3.03KN/m5.86×2.4=14.06KN/m⑴.楼面框架梁线荷载标准值：①．楼面恒载标准值计算：10mm厚缸砖面层0.01×21.5=0.215KN/m22mm厚水泥砂浆0.002×16=0.03KN/m220mm厚水泥砂浆结合层0.02×20=0.40KN/m2100mm厚钢筋混凝土板0.1×25=2.5KN/m220mm厚水泥石灰砂浆抹底0.02×17=0.34KN/m2楼面恒载汇总：3.49KN/m2②.边跨框架梁及粉刷自重4.83KN/m③.边跨框架梁填充墙自重0.2×（3.3-0.6）×11.8=6.37KN/m填充墙墙面粉刷2×（3.3-0.6）×0.02×17=1.84KN/m④.中框架梁及粉刷自重（均布）3.03KN/m⑤.楼面边跨（AB、CD）框架梁上的线荷载：4.83+6.37+1.84=12.72KN/m3.49×3.6=12.56KN/m⑥.楼面中跨（BC）线荷载标准值：3.03KN/m3.49×2.4=8.38KN/m⑶.屋面框架节点集中荷载标准值：①.顶层边节点集中荷载：边柱纵向框架梁自重0.3×0.6×3.6×25=16.2KN边柱纵向框架梁粉刷2×（0.6-0.12）×0.02×3.6×17=1.18KN0.9m高女儿墙自重0.9×0.2×3.6×25=15.39KN0.9m高女儿墙粉刷2×0.9×0.02×3.6×17=2.20KN纵向框架梁传来屋面自重（0.5×3.6）×（0.5×3.6）×5.86=18.99KN汇总：②.顶层中节点集中荷载：中柱纵向框架梁自重0.25×0.45×3.6×25=10.13KN中柱纵向框架梁粉刷2×（0.45-0.12）×0.02×3.6×17=0.81KN纵向框架梁传来屋面自重0.5×（3.6+3.6-2.4）×2.4×0.5×5.86=16.88KN（0.5×3.6）×（0.5×3.6）×5.86=18.99KN汇总：③.次梁处集中荷载：次梁自重0.25×0.45×3.6×25=10.13KN次梁粉刷2×0.02×（0.45-0.12）×3.6×17=0.81KN汇总：⑷.楼面框架梁节点集中荷载标准值：①.中间层边节点集中荷载：边柱纵向框架梁自重16.2KN边柱纵向框架梁粉刷2×（0.6-0.1）×0.02×3.6×17=1.22KN外墙自重0.96×0.24×（3.3-0.6）×11.8×2=13.59KN外墙粉刷0.96×0.02×（3.3-0.6）×17×4=13.59KN扣除窗洞加上窗重-0.6×0.9×（0.24×11.8+2×0.02×17-0.45）×2=-3.41KN框架柱自重0.45×0.45×3.3×25=29.7KN框架柱粉刷（0.45×4-0.19-0.24×2）×（3.3-0.6）×0.02×7=1.47KN纵向框架梁传来楼面自重（0.5×3.6）×（0.5×3.6）×3.49=11.31KN汇总：②.次梁处集中荷载：次梁自重0.25×0.45×3.6×25=10.13KN次梁粉刷2×0.02×（0.45-0.1）×3.6×17=0.86KN次梁上墙重2×0.2×1.16×（3.3-0.45）×11.8=14.82KN次梁上墙粉刷2×0.2×2×1.16×（3.3-4.5）×17=4.50KN门窗重0.35×（3.3-0.45）×2.1=2.09KN汇总：③.中间层节点集中荷载中柱纵向框架梁自重10.13KN中柱纵向框架梁粉刷2×0.02×（0.45-0.1）×3.6×17=0.86KN内纵墙自重0.2×（3.3-0.45）×（3.6-0.6）×11.8=19.17KN内纵墙粉刷2×0.02×（3.3-0.45）×（3.6-0.6）×17=5.81KN扣除门洞加上门重-2.1×0.9×（0.2×11.8+2×0.02×17-0.2）=-5.14KN框架柱自重29.7KN框架柱粉刷（0.45×4-0.2×3）×0.02×（3.3-0.45）×17=1.77KN中柱框架梁传来楼面自重0.5×（3.6+3.6-2.4）×2.4×0.5×3.49=10.05KN（0.5×3.6）×（3.6×0.5）×3.49=11.31KN汇总：恒载作用下的结构计算简图如图4-4所示。4.2.2活载计算楼面活载作用下的结构计算简图如图4-5所示。图4-4恒载作用下的计算简图图4-5活载作用下的计算简图4.2.3重力荷载计算⑴.顶层：楼板：5.86×50.4×16.2=4784.57KN女儿墙：25×0.9×（0.2×50.4+0.2×16.2）×2+17×0.9×0.02×（50.4+16.2）×2=610.19KN梁：4.83×6.9×30+3.03×2.4×15+[0.3×0.6×25+2×（0.6-0.12）×0.02×17]×50.4×2+[0.25×0.45×25+2×（0.45-0.12）×0.02×17]×50.4×2×2=2207.63KN门窗：木门单位面积荷载为0.2KN/m²,塑钢窗单位面积重力荷载为0.45KN/m²，铝合金窗单位面积重力荷载为0.35KN/m²。木门：（2.1-3.3/2）×0.9×0.2×26+（2.1-3.3/2）×0.7×0.2×24=3.62KN塑钢窗：0.6×0.9×0.45×24=5.83KN铝合金门窗：（3.3/2-0.45）×2.1×0.35×24+（3.3/2-0.6）×（1.8+1.5+1.2）×0.35×2+（2.1-3.3/2）×1.8×0.35×2=25.05KN柱：0.45×0.45×3.3/2×25×60×1.1=980.1KN（1.1为考虑柱粉刷的增大系数）墙体：A轴+D轴墙体：[（1.8-2.2/2）×0.96+（0.36×0.9）]×（0.24×11.8×24+0.02×17×24×2）+[（3.3/2-0.6）×3-1.5×（3.3/2-0.6）]×（0.24×11.8×2+0.02×17×2×2）+[（3.3/2-0.6）×3-1.8×（3.3/2-0.6）]×（0.24×11.8×2+0.02×17×2×2）=28.20KNC轴墙体：（50.4+0.225×2-0.45×15）×（3.3-2.1-0.45）×（0.2×11.8+0.02×17×2）+（50.4+0.225×2-0.45×15-0.9×12-1.8×2）×（2.1-3.3/2）×（0.2×11.8+0.02×17×2）=128.33KNB轴墙体：（50.4+0.225×2-0.45×15）×（3.3-2.1-0.45）×（0.2×11.8+0.02×17×2）+（50.4+0.225×2-0.45×15-0.9×14）×（2.1-3.3/2）×（0.2×11.8+0.02×17×2）=128.33KN1/A轴墙体：（50.4+0.225×2-0.24×2-13×0.2-2.1×14）×（3.3/2-0.45）×（0.2×11.8+0.02×17×2）=67.56KN1/C轴墙体：（50.4+0.225×2-0.24×2-0.2×13-2.1×10-3.4×3-3.56）×（3.3/2-0.45）×（0.2×11.8+0.02×17×2）=48.01KN1轴+15轴横墙：（6.9-0.225×2）×（3.3/2-0.6）×（0.2×11.8×4+0.02×17×8）+[（2.8-0.225×2-1.2）×（3.3/2-0.45）+1.2×（0.6-0.45）]×2×（0.2×11.8+0.02×17×4）=97.22KN2轴+3轴+……+14轴横墙：（6.9-0.45）×（3.3/2-0.6）×（0.2×11.8+0.02×17×2）×26=522.85KN汇总：⑵．标准层：楼板：3.49×50.4×16.2=2849.52KN梁：2207.63KN木门：2.1×0.9×0.2×26+2.1×0.7×0.2×24=16.88KN塑钢窗：0.6×0.9×0.45×24=5.83KN铝合金门窗：2.1×（3.3-0.45）×0.35×24+1.8×（1.5+1.2+1.8）×0.35×2+2.1×1.8×0.35×2=58.59KN柱：0.45×0.45×3.3×25×60×1.1=1960.2KN墙体：A轴+D轴墙体：[0.96×（3.3-0.45）-0.6×0.9]×（0.24×11.8×24+0.02×17×48）+[（3.6-0.45）×（3.3-0.6）-1.8×1.8]×（0.24×11.8×2+0.02×17×4）+[（3.6-0.45）×（3.3-0.6）-1.8×1.5]×（0.24×11.8×2+0.02×17×4）+0.1×0.24×2.19×24×24=273.23KNC轴墙体：（50.4+0.225×2-0.45×15）×（3.3-2.1-0.45）×（0.2×11.8+0.02×17×2）+2.1×（50.4×0.225×2-0.45×15-0.9×12-1.8×2）×（0.2×11.8+0.02×17×2）=271.96KNB轴墙体：[（50.4+0.225×2-0.45×15）×（3.3-0.45）-2.1×0.9×14]×（0.2×11.8+0.02×17×2）=283.45KN1/A轴墙体：（50.4+0.225×2-0.24×2-13×0.2-2.1×4）×（3.3-0.45）×（0.2×11.8+0.02×17×2）=160.46KN1/C轴墙体：（50.4+0.225×2-0.24×2-0.2×13-2.1×10-3.4×3-3.56）×（3.3-0.45）×（0.2×11.8+0.02×17×2）=114.02KN1轴+15轴横墙：（6.9-0.225×2）×（3.3-0.6）×（0.2×11.8×4+0.02×17×8）+[（2.4-0.6）×（3.3-0.45）-1.2×1.8]×（0.2×11.8+0.02×17×2）×2=224.90KN2轴+3轴+……14轴横墙：（6.9-0.45）×（3.3-0.6）×（0.2×11.8+0.02×17×2）×26=1344.47KN汇总：⑶．底层：楼板：2849.52KN梁：2207.63KN木门：2.1×0.9×0.2×25+2.1×0.7×0.2×16=14.15KN塑钢窗：0.6×0.9×0.45×16=3.89KN铝合金门窗：2.1×（3.3-0.45）×0.35×16+（2.1×1.8+2.1×2.7+2.1×2）×0.35×1+1.8×（1.8×2+1.5×9+1.2×2）×0.35=50.58KN柱：0.45×0.45×（3.3/2+4.8/2）×25×60×1.1=2435.4KN墙体：A轴+D轴墙体：[0.96×（3.3/2+4.8/2-0.6）-0.6×0.9]×（0.24×11.8×16+0.02×17×16×2）+0.1×0.24×2.19×24×（16+8）+0.96×3.3/2×（0.24×11.8×8+0.02×17×8×2）+[（3.6-0.45）×（4.8/2-0.6）-1.8×1.5]×（0.24×11.8×7+0.02×17×7×2）+[（3.6-0.45）×3.3/2-1.5×（3.3/2-0.9）+（3.6-0.45）×（4.8/2-0.6）×1.8×1.5]×（0.24×11.8×2+0.02×17×2×2）+[（3.6-0.45）×3.3/2-1.8×（3.3/2-0.9）+（3.6-0.45）×（4.8/2-0.6）×1.8×1.8]×（0.24×11.8+0.02×17×2）+[（3.6-0.45）×3.3/2-1.8×（3.3/2-0.9）+（3.6-0.45）×（4.8/2-0.6）-2.1×（4.8/2-1.6）]×（0.24×11.8+0.02×17×2）+（3.3-0.45-2.1）×4.8/2=396.95KN雨篷：1.2×0.1×3.84×25+2×1.2×3.84×0.02×17+0.3×（3.84+1.06）×（0.14×11.8+0.02×17×2）=18.08KNC轴墙体：（50.4+0.225×2-0.45×15-3×2）×（3.3/2+4.9/2-2.1-0.45）×（0.2×11.8+0.02×17×2）+（50.4+0.225×2-0.45×15-3×2-0.9×11）×2.1×（0.2×11.8+0.02×17×2）+[（3.6-0.45-1.8）+（3.6-0.45-0.9）-1.8]×3.3/2×（0.2×11.8+0.02×17×2）=343.78KNB轴墙体：（50.4+0.225×2-0.45×15）×（3.3/2+4.8/2-2.1-0.45）×（0.2×11.8+0.02×17×2）+（50.4+0.225×2-0.45×15-0.9×14）×2.1×（0.2×11.8+0.02×17×2）=385.59KN1/A轴墙体+1/C轴墙体：[（50.4+0.225×2-0.24×2-13×0.2-2.1×14）+（3.6×2-0.4-2.1×2）]×（3.3/2+4.8/2-0.45）×（0.2×11.8+0.02×17×2）=234.35KN1轴+15轴横墙：（6.9-0.225×2）×（3.3/2+4.8/2-0.6）×（0.2×11.8×4+0.02×17×8）+[（2.4-0.45）×3.3/2-1.2×（3.3/2-0.9）+（2.4-0.45）×（4.8/2-0.6）-1.8×1.2]×（0.24×11.8×2+0.02×17×4）=290.89KN2轴+3轴+……14轴墙体：[（6.9-0.45）×（3.3/2+4.9/2-0.6）×26-1.8×2.1-1.8×1.8]×（0.2×11.8+0.02×17×2）=1721.49KN汇总：4.3框架侧移刚度计算表4-4梁柱线刚度表单位：层次边框架梁中框架梁柱2～63.523.564.704.753.1113.523.564.704.752.14柱的抗侧移刚度按计算。表4-5节点转动影响系数柱位置中柱边柱顶层标准层底层表4-6边框架柱侧移刚度D值单位：层次边柱A-1，A-15，D-1，D-15中柱B-1，B-15，C-1，C-15KK2～60.7410.1521.6450.7210.2652.86818.05211.0700.4081.3481.0710.5121.69112.156表4-7边框架柱侧移刚度D值单位：层次边柱(26根)中柱(26根)KK2～60.9950.1932.0880.9620.3253.517145.73011.4320.4471.4771.4300.5631.86086.762表4-8横向框架层间侧移刚度侧移刚度单位：层次12345698918016378201637820163782016378201637820第五章横向水平作用下结构的内力和侧移计算

第五章横向水平作用下框架结构的内力和侧移计算5.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算5.1.1横向自振周期计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。其中雪载组合值系数0.5，楼面活载组合值系数0.5，计算结果见下表。雪载组合值：0屋面活载组合值：0.5×50.4×16.2×0.5=204.12KN楼面活载组合值：0.5×50.4×16.2×2.0=816.48KN表5-1重力荷载代表值楼层自重标准值/KN可变荷载组合值/KN重力荷载代表值/KN69639.86204.129843.985～29771.14816.4810587.62110967.72816.4811750.70表5-2结构顶点的假想侧移计算层次69843.989843.9816378205.89158.51510587.6220227.48163782012.35152.62410587.6230815.10163782018.81140.27310587.6241402.72163782025.28121.46210587.6251990.34163782031.7496.18111750.7063741.0498918064.4464.44计算基本周期,(S)(5-1)式中：—考虑非结构墙体刚度影响的周期折减系数，当非承重墙体为填充砖墙时，框架结构取0.6～0.7.—结构顶点假想位移5.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算本结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形刚度严高度分布比较均匀，变形以剪切为主，故采用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按式计算。⑴．本工程抗震设防烈度7度，I类场地土，设计地震分组第一组，查《建筑抗震设计规范》，特征周期，。，故⑵．结构等效总重力荷载：，故需要考虑框架顶部附加集中力作用。。⑶．框架横向水平地震作用标准值：结构底部：各楼层的水平地震作用按下式计算：｛(5-2)将上述和代入，得，各楼层地震剪力按下式计算：(5-3)表5-3各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次（m）（KN）(KN/m)（KN）（KN）621.49843.98206293.000.251809.18809.18518.110587.62191635.920.234508.901318.08414.810587.62156696.780.191415.381733.46311.510587.62121757.630.148321.872055.3328.210587.6286818.480.106230.532285.8614.811750.7057578.430.070152.232438.09各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图：（a)水平地震作用分布（b）层间剪力分布图5-1横向水平地震作用及楼层地震剪力5.1.3水平地震作用下的位移计算水平地震作用下框架结构的层间位移分别按下式计算：(5-4)(5-5)计算过程见下表，表中计算各层的层间弹性位移角。表5-4横向水平地震作用下的位移验算层次（KN）（mm）（mm）（mm）6809.1816378200.497.4633001/6735续表5-451318.0816378200.806.9733001/412541733.4616378201.066.1733001/311332055.3316378201.255.1133001/264022285.8616378201.403.8633001/235712438.099891802.462.4648001/1992由上表可见，最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为，满足式的要求，其中。5.1.4水平地震作用下框架内力计算以第2轴线横向框架内力计算为例。⑴．框架柱端剪力及弯矩分别按下式计算：(5-6)(5-7)(5-8)式中取自表4-7，取自表4-8，层间剪力取自表5-3。各柱反弯点高度比y按下式确定：(5-9)其中由表中查得。本设计中底层需要考虑修正值，第二层需要考虑修正值，其余柱均无修正。具体计算过程及结果见下表。表5-5各层柱端弯矩及剪力计算表单位：M：KN·m;V:KN层次（mm）（KN）边柱中柱kyky63300809.1816378202088010.320.4790.2408.1725.893517017.380.9620.35020.0737.28533001318.0816378202088016.800.4790.35019.4036.043517028.300.9620.45042.0351.36433001733.4616378202088022.100.4790.44032.0940.843517037.220.9620.45055.2767.56333002055.3316378202088026.200.4790.45038.9147.553517044.140.9620.48170.0675.60233002285.8616378202088029.140.4790.50048.0848.083517049.090.9620.50081.0081.00148002438.099891801477036.400.7110.711126.8149.791860045.841.4300.650146.0078.62⑵梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算分别按下式进行计算：(5-10)(5-11)(5-12)(5-13)具体计算过程及结果见表5-6。表5-6梁端弯矩、剪力及柱轴力计算表层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N625.8918.546.96.4418.74158.742.415.62-6.44-9.18544.2135.356.911.5635.9035.902.429.92-18.00-27.54续表5-6460.2454.516.916.6355.0855.082.445.90-34.63-56.81379.6465.096.920.9865.7865.782.454.82-55.61-90.65286.9975.136.923.5075.9375.932.463.28-79.11-130.43197.8779.396.925.6980.2380.232.466.86-104.80-171.60注：a.柱轴力中的负号表示拉力，当为左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力；b.表中M单位为KN·m,V单位为KN，N单位为KN，l单位为m。水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图5-2所示。⑶．梁端柱边弯矩计算：(5-14)(5-15)(5-16)表5-7水平地震作用下梁端柱边弯矩及跨中弯矩计算结果层次梁端弯矩（KN·m）梁端剪力（KN）梁端柱边弯矩（KN·m）跨中弯矩（KN·m）625.8918.5418.74-6.44-6.44-15.6223.9616.6114.053.680.00544.2135.5335.90-11.56-11.56-29.9240.7432.0626.924.340.00460.2454.5155.08-16.63-16.63-45.9055.2540.7441.317.260.00379.6465.0965.78-20.98-20.98-54.8273.3548.6449.3312.360.00286.9975.1375.93-23.50-23.50-63.2879.9456.1556.9511.900.00197.8779.3980.23-25.69-25.69-66.8690.1659.3360.1715.420.00地震作用下梁端柱边及跨中弯矩图如图5-3所示。框架弯矩图(单位：KN·m)（b）梁端剪力图(单位：KN)（c）柱轴力图（单位：KN）图5-2水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图图5-3地震作用下梁端柱边及跨中弯矩图(单位：KN·m)5.2横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5.2.1风荷载标准值风荷载标准值计算公式为：(5-17)⑴．确定各系数的值：①．：因结构高度H=21.4m<30m，高宽比，可取；②．：本结构为矩形，；③．：风压高度变化系数根据各楼层标高处的，查表的标准高度的值，再用线性内插法求得各层高度处的值，结果见表5-8。⑵．计算各楼层标高处的风荷载:基本风压。仍取2轴线横向框架梁。其负荷宽度为3.6m，可得沿房屋高度的分布风荷载标准值：。根据各楼层标高处的高度，查得代入上式，可得各楼层标高处的见表5-8。其中为迎风面值，为背风面值。风载体型系数：表5-8风荷载计算层数7（女儿墙）22.31.2891.001.2990.812621.41.2741.001.2840.803518.11.2081.001.2180.761414.81.1341.001.1430.714311.51.0421.001.0500.65628.21.0001.001.0080.63014.81.0001.001.0080.630⑶．将分布荷载转换为节点集中荷载：按静力的等效原理将分布荷载转换为节点集中荷载，如图5-4所示。计算过程如下：第六层处的集中荷载（考虑女儿墙的影响）：=0.5×[（1.284+1.218）/2+1.284]×3.3/2+（1.299+1.284）/2×0.9+0.5×[（0.803+0.761）/2+0.803]×3.3/2+（0.812+0.803）/2×0.9=5.29KN第五层处的集中荷载：=0.5×[（1.284+1.218）/2+（1.218+1.143）/2]×3.3+0.5×[（0.803+0.761）/2+（0.761+0.714）/2]×3.3=6.52KN第四层处的集中荷载：=0.5×[（1.143+1.218）/2+（1.143+1.05）/2]×3.3+0.5×[（0.714+0.761）/2+（0.714+0.656）/2]×3.3=6.10KN第三层处的集中荷载：=0.5×[（1.05+1.143）/2+（1.05+1.008）/2]×3.3+0.5×[（0.656+0.714）/2+（0.656+0.630）/2]×3.3=5.70KN第二层处的集中荷载：=0.5×[（1.008+1.05）/2+1.008]×3.3+0.5×[（0.63+0.656）/2+0.63]×3.3=5.46KN第一层处的集中荷载：=（1.008+0.63）×（3.3/2+4.8/2）=6.72KN图5-4等效集中风荷载(单位：KN)5.2.2风荷载作用下的水平侧移验算根据图5-4所示的水平荷载，由式计算层间剪力，然后根据2轴线框架的层间侧移刚度，再按式和式计算各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程见下表：表5-9风荷载作下框架层间剪力及侧移计算层次1234566.725.465.706.106.525.2935.7929.0723.6117.9111.815.29667401121001121001121001121001121000.5360.2590.2110.1600.1050.0471/91421/127411/156401/206251/314291/70213由表可见，风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/9142.远小于1/550，满足规范规定。5.2.3风荷载作用下的内力计算⑴．风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下的相同，具体过程见以下内容：表5-10反弯点高度计算层数柱k6边柱0.3580.1580.000.000.001.000.000.158中柱0.7210.3000.000.000.001.000.000.3005边柱0.3580.2790.001.000.001.000.000.279中柱0.7210.4000.001.000.001.000.000.4004边柱0.3580.3500.001.000.001.000.000.350中柱0.7210.4110.001.000.001.000.000.411续表5-103边柱0.3580.4290.001.000.001.000.000.429中柱0.7210.4500.001.000.001.000.000.4502边柱0.3580.5210.001.000.001.485-0.050.471中柱0.7210.5000.001.000.001.485-0.050.4501边柱0.5330.7340.000.673-0.050.000.000.684中柱1.0710.6430.000.6730.000.000.000.643注：—上、下梁相对线刚度变化的修正值，，对底层柱不做此修正；—上层层高变化的修正值，，顶层柱不做此修正；—下层层高变化的修正值，，底层柱不做此修正；表5-11风荷载下各层柱端弯矩及剪力计算(单位：M:KN·m;V:KN)层次（KN）边柱中柱yy633005.29112100208800.980.1580.512.72351701.660.301.643.845330011.81112100208802.200.2792.035.23351703.710.404.907.344330017.91112100208803.330.3503.857.14351705.620.4117.6210.933330023.61112100208804.390.4296.218.28351707.410.4511.0013.452330029.07112100208805.410.4718.419.44351709.130.4513.5616.571480035.7914770208807.910.68426.5112.25186009.990.64331.4817.47表5-12风荷载下梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N62.721.916.90.671.931.932.41.61-0.67-0.9455.744.476.91.484.514.512.43.76-2.15-3.2249.177.876.92.477.967.962.46.63-4.62-7.38312.1310.486.93.2810.5910.592.48.83-7.90-12.93215.6513.716.94.2613.8613.862.411.55-12.16-20.22120.6615.436.95.2315.6015.602.413.00-17.39-27.99注：a.柱轴力中的负号表示拉力，当为左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力；b.表中M单位为KN·m,V单位为KN，N单位为KN，l单位为m。水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图5-5所示。⑵．梁端柱边弯矩计算：表5-13风荷载作用下梁端柱边弯矩及跨中弯矩计算结果层次梁端弯矩梁端柱边剪力梁端柱边弯矩跨中弯矩62.721.911.93-0.67-0.67-1.612.521.711.450.41055.744.474.51-1.48-1.48-3.765.304.033.380.64049.177.877.96-2.47-2.47-6.638.437.135.970.650312.1310.4810.59-3.28-3.28-8.8311.159.507.940.830215.6513.7113.86-4.26-4.26-11.5514.3712.4310.400.970120.6615.4315.60-5.23-5.23-13.0019.0913.8611.702.620地震作用下梁端柱边及跨中弯矩图如图5-6所示。第五章横向水平作用下结构的内力和侧移计算(a)弯矩图（单位：KN·m）（b）剪力图（单位：KN）（c）轴力图（单位：KN）图5-5风荷载作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图图5-6风荷载作用下梁端柱边及跨中弯矩图(单位：KN·m)第六章竖向荷载作用下框架结构的内力计算

第六章竖向荷载作用下框架结构的内力计算6.1竖向恒载作用下框架结构的内力计算6.1.1计算方法的选用恒载作用下的内力计算采用弯矩二次分配法。顶层结构荷载计算简图如图6-1（a）所示，中间层和底层的荷载计算简图如图6-1（c）所示。6.1.2等效均布荷载的计算图6-1（a）、(c)中梁上分布荷载由矩形和体型两部分组成，在求固端弯矩时根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载和三角形分布荷载化为等效均布荷载（图6-1（b）.(d)所示）。等效均布荷载的计算公式如图6-2所示。(a)(b)(c)(d)图6-1计算单元简图(a)(b)图6-2荷载的等效；；；梯形荷载化为等效均布荷载：顶层：中间层：底层：6.1.3用弯矩分配法计算梁、柱端弯矩用图6-1（b）所示结构内力可采用弯矩分配法计算，并可利用结构对称性取1/2结构计算，注意到除底层外，柱的线刚度需要乘以修正系数0.9。线刚度修正：底层柱：其他层柱：修正后的梁柱线刚度表见下表：表6-1.梁柱线刚度表层次梁柱2～64.704.752.8014.704.752.14分配系数和固端弯矩计算过程如下：⑴.顶层：①．顶层A节点分配系数：②．顶层B节点分配系数：③．顶层固端弯矩的计算：⑵.中间层：①．中间层A节点分配系数：②．中间层B节点分配系数：③．中间层固端弯矩的计算：⑶.底层：①．底层A节点分配系数：②．底层B节点分配系数：③．底层固端弯矩的计算：⑷．由纵向框架梁在边柱上的偏心距引起的框架节点附加偏心弯矩：①．顶层：②．中间层：③．底层：计算结果汇于下表：表6-2分层法分配系数及恒载作用下固端弯矩计算结果节点单元ABEAB端BA端BE端EB端分配系数顶层0.37—0.630.4760.284—0.240—中间层0.2720.2720.4560.300.2740.2740.152—底层0.2220.2900.4880.3910.1780.2330.395—固端弯矩顶层——-95.0795.07——-5.67-2.84中间层——-100.23100.23——-3.97-1.98底层——-100.23100.23——-3.97-1.986.1.4内力计算梁端、柱端弯矩采用弯矩的二次分配法计算。计算过程如图6-3所示。图6-3恒载作用下结构的弯矩二次分配（单位：KN·m）⑴.弯矩图的绘制：根据上面的计算结果，绘制弯矩图。①．跨中弯矩的计算：(a)顶层边跨梁（b）顶层中跨梁(a)中间层边跨梁（b）中间层中跨梁图6-4梁在实际分布荷载作用下按简支计算的跨中弯矩（单位：KN·m）表6-3梁跨中弯矩计算表位置按简支梁跨中弯矩（KN·m）弯矩（KN·m）左端弯矩右端弯矩跨中弯矩AB、CD跨6152.77-79.1386.0941.235170.93-97.6099.4451.494170.93-95.1497.9253.713170.93-95.1497.9253.712170.93-95.5598.1753.341170.93-90.3694.5258.12BC跨68.93-17.7717.77—56.20-8.988.98—46.20-9.759.75—36.20-9.759.75—26.20-9.629.62—16.20-11.8911.89—图6-5恒载作用下框架弯矩图（单位：KN·m）⑵．梁端剪力、梁端控制截面的弯矩（柱边）：①．梁端剪力的计算：(a)AB跨梁隔离体（b）BC跨梁隔离体图6-6AB、BC跨梁隔离体（6-1）（6-2）（6-3）②．梁端柱边剪力计算：取柱轴心至柱边这一段梁为隔离体，由平衡条件求梁端柱边剪力值：

(a)AB跨梁端柱边隔离体（b）BC跨梁端柱边隔离体图6-7AB、BC跨梁端柱边隔离体（6-4）（6-5）（6-6）表6-4AB跨梁剪力计算表层次64.8321.110.94-79.1386.0977.55-79.5675.57-77.58512.7212.5630.31-97.6099.4498.05-98.5893.92-94.45412.7212.5630.31-95.1497.9297.91-98.7293.78-94.59312.7212.5630.31-95.1497.9297.91-98.7293.78-94.59212.7212.5630.31-95.5598.1797.94-98.6993.81-94.56112.7212.5630.31-90.3694.5297.71-98.9293.58-94.79表6-5BC跨梁剪力计算表层次63.0314.0612.07-12.0710.63-10.6353.038.388.66-8.667.44-7.4443.038.388.66-8.667.44-7.4433.038.388.66-8.667.44-7.4423.038.388.66-8.667.44-7.4413.038.388.66-8.667.44-7.44③梁端柱边弯矩计算：（6-7）（6-8）（6-9）表6-6梁端柱边弯矩计算表层次梁端弯矩梁端柱边剪力梁端柱边弯矩6-79.1386.09-17.7775.57-77.5810.63-56.4662.82-14.585-97.6099.44-8.9893.92-94.457.44-69.4271.11-6.754-95.1497.92-9.7593.78-94.597.44-67.0169.54-7.523-95.1497.92-9.7593.78-94.597.44-67.0169.54-7.522-95.5598.17-9.6293.81-94.567.44-67.4169.80-7.391-90.3694.52-11.8993.58-94.797.44-62.2966.08-9.66④．柱轴力计算：柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到，计算柱底轴力还需要考虑柱的自重。表6-7柱轴力计算表单位：KN层次A柱B柱F自重G竖向力P轴力F自重G竖向力P轴力677.5563.0531.47140.60顶部140.60-79.5612.0748.6631.47140.29顶部140.29底部172.07底部171.76598.0567.3731.47165.42顶部337.49-98.588.6657.3031.47165.54顶部336.30底部368.96底部367.77497.9167.3731.47165.28顶部534.24-98.728.6657.3031.47164.58顶部532.35底部565.71底部563.82397.9167.3731.47165.28顶部730.99-98.728.6657.3031.47164.58顶部728.40底部762.46底部759.87297.9467.3731.47165.31顶部927.77-98.698.6657.3031.47164.65顶部924.52底部959.24底部955.99197.7167.3745.87165.08顶部1124.32-98.928.6657.3045.87164.88顶部1120.87底部1170.19底部1166.74第六章竖向荷载作用下框架结构的内力计算图6-8梁剪力、柱轴力图(单位：KN)⑤．弯矩调幅：调幅系数取0.85。图6-9恒载作用下框架梁经调幅并算至柱边截面的弯矩(单位：KN·m)6.2竖向活载作用下框架结构的内力计算6.2.1计算方法的选用由于活载作用相对恒载较小，故不考虑活载的不利布置。这样求得的支座弯矩足够准确，但跨中偏低，故跨中弯矩乘以1.1～1.2的增大系数予以调整，支座乘以1.0。同样采用弯矩分配法计算并考虑弯矩调幅但不必考虑偏心弯矩的影响，这是由于活荷载与恒荷载比较起来较小，这样的处理结果可以满足工程要求。6.2.2等效均布荷载的计算⑴．顶层：⑵．中间层：⑶．底层：6.2.3用弯矩分配法计算梁、柱端弯矩固端弯矩的计算：⑴．顶层：⑵．中间层：⑶．底层：6.2.4内力计算用弯矩二次分配法计算，并绘制弯矩图如图6-11所示。⑴.弯矩图的绘制：跨中弯矩乘以增大系数1.1调整，支座弯矩乘以1.0调整。图6-11活载作用下的弯矩图（单位：KN·m）图6-10活载作用下的弯矩分配法（单位：KN·m）表6-8活载作用下的跨中弯矩计算表单位：KN·m位置按简支梁跨中弯矩跨中弯矩左端弯矩右端弯矩跨中弯矩AB、CD跨69.74-5.026.074.20538.96-27.7423.3213.43438.96-18.7824.0413.07338.96-18.7824.0413.07238.96-18.4923.7017.87138.96-16.9520.9220.03BC跨60.58-1.491.49-0.9152.30-5.305.30-3.0042.30-4.924.92-2.6232.30-4.924.92-2.6222.30-5.115.11-2.8112.30-6.726.72-4.42⑵．梁端剪力、梁端控制截面的弯矩（柱边）：①．梁端剪力的计算：（a）AB跨（b）BC跨图6-12AB、BC跨梁隔离体（6-10）（6-11）（6-12）②．梁端柱边剪力计算：（6-13）（6-14）（6-15）（6-16）表6-9AB跨剪力计算表层次61.8-5.026.074.44-4.744.41-4.7157.2-27.7423.3219.00-17.7218.90-17.6247.2-18.7824.0417.45-19.1217.35-19.0237.2-18.7824.0417.45-19.1217.35-19.0227.2-18.4923.7017.60-19.1217.50-19.0217.2-16.9520.9217.78-18.9417.68-18.84表6-10BC跨剪力计算表层次61.20.72-0.720.68-0.6854.82.88-2.882.70-2.7044.82.88-2.882.70-2.7034.82.88-2.882.70-2.7024.82.88-2.882.70-2.7014.82.88-2.882.70-2.70③．梁端柱边弯矩计算：（6-14）（6-15）（6-16）表6-11梁端柱边弯矩计算表层次梁端弯矩梁端柱边剪力梁端柱边弯矩6-5.026.07-1.494.41-4.710.69-4.035.01-1.335-27.7423.32-5.3018.90-17.622.70-23.4919.36-4.694-18.7824.04-4.9217.35-19.022.70-14.8819.76-4.313-18.7824.04-4.9217.35-19.022.70-14.8819.76-4.312-18.4923.70-5.