横向框轴框架设计计算书

目录目录 1第一章内容摘要 3Abstract 4第二章结构选型及布置 52.1结构选型 52.2结构布置 5第三章框架的计算简图及梁柱尺寸确定 63.1主要构件材料及尺寸估算 63.2主要构件的截面尺寸 63.3框架结构计算简图和结构平面布置图 7第四章竖向荷载作用下的框架结构的内力计算 84.1横向框架计算单元 84.2梁、柱线刚度计算 84.3恒载荷载计算 94.4恒载内力计算 154.5活载荷载计算 224.6活载内力计算 274.7竖向荷载作用下梁、柱内力计算 33第五部分横向荷载作用下框架结构的内力计算 415.1风荷载作用楼层剪力的计算 415.2梁、柱线刚度计算 415.3框架柱的侧移刚度D值计算 425.4风荷载作用下框架内力计算 43第六章横向框架内力组 496.1恒载作用下内力组合 496.2活载作用下内力组合 516.3风载作用下内力组合 52第七章截面设计 547.1框架梁设计 547.2框架柱设计 577.3裂缝验算 637.4偏心受压构件裂缝验算 66第八部分基础设计 698.1设计参数： 69第九章楼板设计 759.1屋面和楼面板的荷载计算 759.2楼板计算 76第十章次梁设计 9310.1荷载计算 9310.2次梁计算 9310.3截面设计 95第十一章楼梯设计 9811.1楼梯板计算 9811.2平台板计算 10011.3平台梁计算 101第十二章电算比较 10312.1数据输入 10312.2数据输出 106第十三章施工组织设计 11613.1工程概况 11613.2施工方案 11712.3施工进度计划 12713.4保证安全措施 12813.5现场施工平面布置图见施工图纸； 12813.6施工组织施工进度计划表见施工图纸。 128外文资料 129中文译文 137致谢 141参考文献 142第一章内容摘要本设计主要进行了结构方案中横向框架A、B、C、D、E轴框架的设计。在确定框架布局之后，先计算了恒载，活载，风载的等效荷载以及各杆端的内力，然后用分层法进行内力分配，然后各层叠加，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着内力组合找出最不利的一组或几组内力组合，选取最安全的结果计算配筋并绘图。关键词：框架,结构设计,内力组合.AbstractThepurposeofthedesignistodotheanti-seismicdesigninthelongitudinalframesofaxisA,B，C，D，E.Whenthedirectionsoftheframesisdetermined,firstlytheweightofeachflooriscalculated.Thenthevibratecycleiscalculatedbyutilizingthepeak-displacementmethod,thenmakingtheamountofthehorizontalseismicforcecanbegotbywayofthebottom-shearforcemethod.Theseismicforcecanbeassignedaccordingtotheshearingstiffnessoftheframesofthedifferentaxis.Thentheinternalforceinthestructureunderthehorizontalloadscanbeeasilycalculated.Afterthedeterminationoftheinternalforceunderthedeadandliveloads,thecombinationofinternalforcecanbemadebyusingtheExcelsoftware,whosepurposeistofindoneorseveralsetsofthemostadverseinternalforceofthewalllimbsandthecoterminousgirders,whichwillbethebasisofprotractingthereinforcingdrawingsofthecomponents.Keywords:frames,structuraldesign,第二章结构设计总说明2.1工程概况：本设计为长沙雅礼中学10#教学楼，设计要求建筑面积约为：，层数为：4-5层，结构形式为：钢筋混凝土框架结构。柱网布置图2.2自然条件：该地区全年主导风向夏季东南风，冬季北偏东风；全年最高气温40.3℃，最低气温-2.7℃。最大降雨强度集中在6、7、8月，年平均降水量1289mm.2.3地质条件：序号岩土分类土层深度(m)厚度范围(m)地基承载力fak(kpa)桩端阻力qp(kpa)桩周摩擦力qs(kpa)1耕表土0—1.01.02粉砂1.0—1.30.3100153粉土1.3—5.03.7220234中密砂5.0—10.85.8240302.4设计依据：⑴《房屋建筑学》李必瑜主编.武汉理工大学出版社，2004⑵《混凝土结构设计原理》（第4版）沈蒲生.北京：高等教育出版社，2008⑶《结构抗震设计》尚守平.北京：高等教育出版社，2003⑷《土木工程施工》.应惠清主编.同济大学出版社.2001年2月第1版⑸《高层建筑结构设计》沈蒲生.北京：中国建筑工业出版社，2006⑹《土力学与基础工程》赵明华.北京：高等教育出版社，2003⑺《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2001.北京：中国建筑工业出版社，2002⑻《建筑制图标准》GB/T50104-2001.北京：中国建筑工业出版社，2002⑼《民用建筑设计通则》GB50352—2005.北京：中国建筑工业出版社，2005⑽《建筑设计防火规范》GBJ16—87（2005版）.北京：中国建筑工业出版社，2005⑾《中南地区建筑标准设计结构图集》武汉：湖北科学技术出版社，2004⑿《中南地区通用建筑标准设计建筑配件图集》（合订本）.武汉：湖北科学技术出版社，2004⒀《混凝土结构设计规范》GB50010—2010.北京：中国建筑工业出版社，2010⒁《建筑抗震设计规范》GB50011—2010.北京：中国建筑工业出版社，2010⒂《建筑地基基础设计规范》GB50007—2011.北京：中国建筑工业出版社，2011⒃《建筑结构荷载规范》GB50009—2001（2006版）.北京：中国建筑工业出版社，2006⒄《砌体结构设计规范》GB50003—2011.北京：中国建筑工业出版社，2012⒅《土木工程工程专业毕业设计指导》梁兴文史庆轩北京：科学出版社，20022.5设计要求：⑴建筑结构的安全等级：二级。⑵设计使用年限：50年。⑶建筑耐久等级、防火等级均为Ⅱ级。⑷框架结构为二a类环境。⑸环境类别：梁板为一类环境，⑹屋面防水等级：Ⅱ级。2.6结构选型：1.结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。2.屋面结构：采用钢筋混凝土现浇楼板，采用不上人屋面，屋面板厚100；3.楼面结构：采用钢筋混凝土现浇楼板，板厚100；4.楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯；5.基础梁：采用钢筋混凝土基础梁；6.基础：采用钢筋混凝土柱下独立基础。7.雨蓬：由于悬挑长度较大，采用悬挑梁板结构。2.7设计方案：钢筋混凝土框架结构是由梁、柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。墙体只给围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优点，因此这次设计的中学教学楼采用钢筋混凝土框架结构。按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三种布置方案。选取6号轴线为一榀横向框架计算单元。结构布置图与计算简图第三章梁柱尺寸确定及框架的计算简图3.1构件材料：⑴框架梁、板、柱采用现浇钢筋混凝土构件，⑵墙体采用混凝土空心砌块，⑶混凝土强度：梁、板、柱均采用C30混凝土，钢筋使用HPB235，HRB400二种钢筋。3.2截面尺寸：（1）框架梁：横向框架梁，最大跨度=8100mm，由查表知：，取边跨h=800mm，取中跨h=400mm，取b=300mm纵向框架梁，最大跨度=5400m，，取h=500mm，取b=250mm（2）框架柱：查表得混凝土的，其中，n为验算截面以上楼层层数，g为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，框架结构近似取18kN/m2，F为按简支状态计算的柱的负荷面，β为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，查表得β=1.3抗震等级四级的框架结构轴压比，边柱和中柱的负荷面积分别是5.4m×4.05m和5.4m×5.4m。边柱中柱所以边柱取400mm×600mm，中柱取500mm×500mm。3.3框架结构计算简图：框架结构计算简图第四章竖向荷载作用下的框架结构的内力计算4.1横向框架计算单元：根据结构布置和荷载计算，对一榀横向中框架进行计算，又，所以荷载双向传递，故房间内直接传给该框架的楼面荷载如图中的阴影线所示。横向框架计算单元4.2梁、柱线刚度计算：⑴由于该榀框架取自采用现浇楼板的中框架，故其框架梁。⑵采用分层法计算时，假定上、下柱的远端为固定时与实际情况有出入，因此除底层外，其余各层柱的线刚度应乘以0.9的修正系数，且其传递系数由。下面分别列表计算：横梁线刚度计算类别(m×m)（）（m）（）（）（）边跨横梁0.3×0.80.01288.115.823.731.6中跨横梁0.3×0.40.00162.75.938.9411.9柱线刚度计算层次（m）（m×m）（）（）（）15.50.4×0.60.007213.111.790.5×0.50.00529.58.552-43.90.4×0.60.007218.516.650.5×0.50.005213.311.9753.60.4×0.60.007220.018.000.5×0.50.005214.412.96横向中框架梁、柱线刚度（单位：）所计算的中框架是对称结构，在计算竖向荷载作用时，取一半计算，断开的中跨线刚度是原来的2倍。4.3恒载荷载计算：荷载计算：线荷载屋面：屋面恒载5.2kN/m2屋面板传来的恒载：5.2×4.05＝21.06kN/m教室梁自重：0.30×0.8×25=6kN/m教室梁侧粉刷：2×（0.8-0.12）×0.02×17＝0.46kN/m教室横梁的矩形线荷载合计：6.46kN/m教室横梁的三角形线荷载合计：21.06kN/m走廊板传来的恒载：5.2×2.7＝14.04kN/m走廊梁自重：0.30×0.4×25=3kN/m走廊梁侧粉刷：2×（0.4-0.10）×0.02×17＝0.2kN/m走廊横梁的矩形线荷载合计：3.2kN/m走廊横梁的三角形线荷载合计：14.04kN/m楼面：楼面恒载4.1kN/m2楼面板传来的恒载：4.1×4.05＝16.61kN/m教室梁自重：0.30×0.8×25=6kN/m教室梁侧粉刷：2×（0.8-0.12）×0.02×17＝0.46kN/m教室梁上墙自重：0.24×（3.9-0.8）×19＝14.14kN/m教室梁上墙面粉刷：（3.9-0.8）×0.02×2×17＝2.108kN/m教室横梁的矩形线荷载合计：22.71kN/m教室横梁的三角形形线荷载合计：16.61kN/m走廊：楼面恒载3.6kN/m2走廊楼面传来的恒载：3.6×2.7＝9.72kN/m走廊梁自重0.30×0.4×25=3kN/m走廊梁侧粉刷：2×（0.4-0.10）×0.02×17＝0.2kN/m走廊横梁的矩形线荷载合计：3.2kN/m走廊横梁的三角形线荷载合计：9.72kN/m荷载计算：集中荷载次梁传来的集中荷载：屋面：板传来的恒载：5.2×4.05＝21.06kN/m次梁自重：0.25×（0.4－0.12）×25＝1.75kN/m次梁粉刷：0.02×（0.4-0.12）×2×17＝0.19kN/m(5.4+5.4-4.05)×21.06×0.5＋1.75×5.4＋0.19×5.4＝81.56KN楼面：板传来的恒载：4.1×4.05＝16.61kN/m次梁自重：0.25×（0.4－0.12）×25＝1.75kN/m次梁粉刷：0.02×（0.4-0.12）×2×17＝0.19kN/m(5.4+5.4-4.05)×16.61×0.5＋1.75×5.4＋0.19×5.4＝66.54KN屋面框架节点集中荷载：边柱联系梁自重：0.25×0.6×5.4×25＝20.25KN粉刷：0.02×（0.6-0.12）×2×5.4×17＝1.76KN0.6m挑檐板自重：0.6×5.4×5.2＝16.8KN0.6m高排水外延沟自重：0.6×5.4×25×0.12＝9.72KN边柱联系梁传来屋面荷载：0.5×(5.4+5.4-4.05)×4.05/2×5.2＝35.53KN顶层边节点集中荷载合计：84.15KN中柱联系梁自重：0.25×0.6×5.4×25＝20.25KN粉刷：0.02×（0.6-0.12）×2×5.4×17＝1.76KN联系梁传来的屋面板荷载：0.5×(5.4+5.4-2.7)×2.7/2×5.2=18.6KN0.5×(5.4+5.4-4.05)×4.05/2×5.2=35.54KN顶层中节点集中荷载合计：76.15KN楼面框架节点集中荷载：边柱联系梁自重：0.25×0.6×5.4×25＝20.25KN粉刷：0.02×（0.6-0.12）×2×5.4×17＝1.76KN塑钢窗：5KN窗下墙体自重：0.24×1.2×5.4×19＝29.5KN窗下墙体粉刷自重：2×0.02×1.2×5.4×17＝4.41KN框架柱自重：0.6×0.4×3.9×25＝23.4KN框架柱粉刷自重：(0.6+0.4)×2×0.02×3.9×17=2.65KN联系梁传来的楼面自重：0.5×(5.4+5.4-4.05)×4.05/2×4.1＝28.02KN楼面层边节点集中荷载合计：115KN中柱联系梁自重：0.25×0.6×5.4×25＝20.25KN粉刷：0.02×（0.6-0.12）×2×5.4×17＝1.76KN内纵墙自重：5.4×(3.9-0.6)×0.24×19=81.3KN内纵墙墙体粉刷自重：5.4×(3.9-0.6)×2×0.02×17=12.2KN扣除门洞：-2.1×1.0×0.24×19+5＝-4.5KN框架柱自重：0.6×0.4×3.9×25＝23.4KN框架柱粉刷自重：(0.6+0.4)×2×0.02×3.9×17=2.65KN联系梁传来的楼面自重：0.5×（5.4+5.4-2.7）×2.7/2×3.6＝18.6KN0.5×(5.4+5.4-4.05)×4.05/2×4.1=28.02KN楼面层中节点集中荷载合计：183.68KN集中荷载引起的偏心弯矩M屋面层集中荷载引起的偏心弯矩M84.15×0.45＝37.87KN·M楼面层集中荷载引起的偏心弯矩M:115×0.175=20.1KN·M屋面层梁上作用的恒载屋面层梁上作用的恒载在上图中，gk1、qk1′分别代表横梁自重，是均布荷载形式；gk2和gk2′分别代表房间和走廊传给横梁的两个三角形荷载和三角形荷载，gk代表跨中次梁集中荷载。gk1=6.46kN/mgk2=21.06kN/mgk1′=3.2kN/mgk2′=14.04kN/mgk=81.56KNgk2、gk2′、gk代表房间和走廊传给横梁的梯形、三角形荷载和跨中集中荷载，需要将其转化为等效均布荷载。两个三角形荷载三角形荷载跨中集中荷载横向框架恒荷载：屋面板：11.18＋6.46+15.10=32.74kN/m（8.1m跨）8.78+3.2=11.98kN/m（2.7m跨）楼面层梁上作用的恒载在上图中，gk1、gk1′分别代表横梁自重，是均布荷载形式；gk2和gk2′分别代表房间和走廊传给横梁的两个三角形荷载和三角形荷载，gk代表跨中次梁集中荷载。gk1=22.71kN/mgk2=16.61kN/mgk1′=3.2kN/mgk2′=9.72kN/mgk=66.54KNgk2、gk2′、gk代表房间和走廊传给横梁的梯形、三角形荷载和跨中集中荷载，需要将其转化为等效均布荷载。两个三角形荷载三角形荷载跨中集中荷载横向框架恒荷载：楼面板：22.71＋8.82+12.32=43.85kN/m（8.1m跨）6.08+3.2=9.28kN/m（2.7m跨）4.4恒载内力计算分层法的计算要点：①作用在某一层的框架梁上的竖向荷载只对本楼层的梁和与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，而对其他层框架和隔层的框架柱都不产生弯矩和剪力。②除底层以外的其它各层柱的线刚度均乘折减系数0.9。③除底层以外的其它各层柱的弯矩传递系数取1/3。0.6550.6380.12037.850.3450.242-179.00179.00-7.2848.7092.4546.23-69.52-139.05-52.74-26.1526.1523.9945.5422.77-14.53-5.51-2.732.7372.68-110.5394.42-58.25-36.1728.8924.23-19.42顶层弯矩分配(单位KN·M)28.79-20.536.53-1.2022.26-19.3286.38-61.5919.60-3.6166.78-57.970.1950.2570.4860.5130.097-20.100.2570.195-239.75239.75-5.6066.78126.2963.14-76.26-152.51-57.97-28.8428.8419.6037.0618.53-9.51-3.61-1.801.8086.38-152.66159.41-61.59-36.2330.6328.79-20.53标准层弯矩分配(单位KN·M)30.05-21.307.01-1.3323.04-19.9890.16-63.9121.04-3.9969.12-59.930.2000.2660.5040.5280.098-20.100.2300.174-239.75239.75-5.6059.77130.9665.48-79.10-158.21-52.14-29.3629.3618.1939.8719.93-10.53-3.47-1.951.9577.96-148.02156.44-55.60-36.9231.3225.99-18.53底层弯矩分配(单位KN·M)节点弯矩二次调整：在用分层法计算竖向荷载作用下的结构内力时，计算的框架节点处弯矩之和不等于零，这是由于分层计算单元与实际结构不符带来的误差，因此要对节点不平衡力矩再做一次弯矩分配，予以修正。顶层框架边柱节点，下层框架传来弯矩是28.79kN·m，。节点各构件分配到的弯矩分别为：顶层框架中柱节点，下层框架传来弯矩是-20.53kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图0.6550.6380.1200.3450.24228.79-18.8613.10-20.532.46-9.93-110.5394.424.97-36.1772.68-58.2591.54-129.39107.52-73.81-33.71第四层框架边柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是24.23kN·m，28.79kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：第四层框架中柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是-19.42kN·m、-20.53kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图24.23-19.42-13.637.7986.38-61.5996.98-73.220.1950.2570.4860.5130.0970.2570.19528.79-25.7720.49-20.533.88-13.63-152.66159.417.79-36.2386.38-61.59101.54-178.43179.90-74.33-32.35第四层二次弯矩分配(单位KN·M)第三层框架边柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是28.79kN·m，28.79kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：第三层框架中柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是-20.53kN·m、-20.53kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图28.79-20.53-14.808.0186.38-61.59100.37-74.110.1950.2570.4860.5130.0970.2570.19528.78-27.9821.06-20.533.98-14.80-152.66159.418.01-36.2386.38-61.59100.36-180.64180.47-74.11-32.25三层二次弯矩分配(单位KN·M)第二层框架边柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是28.79kN·m，30.05kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：第二层框架中柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是-20.53kN·m、-21.30kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图28.79-20.53-15.128.1686.38-61.59100.05-73.960.1950.2570.4860.5130.0970.2570.19530.05-28.6021.46-21.304.06-15.12-152.66159.418.16-36.2386.38-61.59101.31-181.26180.87-74.73-32.17二层二次弯矩分配(单位KN·M)底层框架边柱节点，上层框架传来弯矩是28.79kN·m，。节点各构件分配到的弯矩分别为：底层框架中柱节点，上层框架传来弯矩是-20.53kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图28.79-20.53-7.664.1190.16-63.91111.29-80.330.2000.2660.5040.5280.0980.2300.174-14.5110.842.01-6.62-148.02156.443.57-36.9277.96-55.6071.34-162.53167.28-52.03-34.91底层二次弯矩分配(单位KN·M)4.5活载荷载计算屋面活荷载：0.5kN/m²，(不上人屋面)，搂面活荷载：2.0kN/m²，走廊：2.5kN/m²荷载计算：线荷载屋面：屋面活载0.5kN/m2屋面板传来的活载：0.5×4.05＝2.03kN/m教室横梁的三角形线荷载合计：2.03kN/m走廊板传来的活载：0.5×2.7＝1.35kN/m走廊横梁的三角形线荷载合计：1.35kN/m楼面：楼面活载2.0kN/m2楼面板传来的活载：2.0×4.05＝8.1kN/m教室横梁的梯形线荷载合计：8.1kN/m走廊：楼面活载2.5kN/m2走廊楼面传来的活载：2.5×2.7＝7.29kN/m走廊横梁的三角形线荷载合计：7.29kN/m荷载计算：集中荷载次梁传来的集中荷载：屋面：板传来的活载：0.5×4.05＝2.03kN/m(5.4+5.4-4.05)×2.03×0.5＝6.86KN次梁传来的集中荷载合计：6.86KN楼面：板传来的活载：2.0×4.05＝8.1kN/m(5.4+5.4-4.05)×8.1×0.5＝27.2KN次梁传来的集中荷载合计：27.2KN屋面框架节点集中荷载边柱联系梁传来的屋面活载：0.6×5.4×0.5＝1.62KN0.5×(5.4+5.4-4.05)×4.05/2×0.5=3.42KN顶层边节点集中荷载合计：5.04KN中柱联系梁传来的屋面活载：0.5×(5.4+5.4-2.7)×2.7/2×0.5=2.73KN0.5×(5.4+5.4-4.05)×4.05/2×0.5=3.42KN顶层中节点集中荷载合计：6.15KN楼面框架节点集中荷载：边柱联系梁传来的楼面活载：0.5×(5.4+5.4-4.05)×4.05/2×2.0=13.67KN楼面层边节点集中荷载合计：13.67KN中柱联系梁传来的楼面活载：0.5×（5.4+5.4-2.7）×2.7/2×2.5＝13.67KN0.5×(5.4+5.4-4.05)×4.05/2×2.0=13.67KN楼面层中节点集中荷载合计：27.34KN集中荷载引起的偏心弯矩M屋面层集中荷载引起的偏心弯矩M:5.04×0.45＝2.27KN·M楼面层集中荷载引起的偏心弯矩M:27.34×0.175=4.78KN·M屋面层梁上作用的活载在上图中，qk1、qk1′分别代表房间和走廊传给横梁的三角形荷载。qk1=2.03kN/mqk1′=1.35kN/mqk=6.86KNqk1、qk1′代表房间和走廊传给横梁的三角形荷载和跨中集中荷载，需要将其转化为等效均布荷载。两个三角形荷载三角形荷载跨中集中荷载横向框架活荷载：屋面板：1.08+1.27=2.35kN/m（8.1m跨）0.844kN/m（2.7m跨）楼面层梁上作用的活载在上图中，qk1、qk1′分别代表房间和走廊传给横梁的三角形荷载。qk1=8.1kN/mqk1′=7.29kN/mqk=27.2KNqk1、gk1′代表房间和走廊传给横梁的梯形、三角形荷载和跨中集中荷载，需要将其转化为等效均布荷载。两个三角形荷载三角形荷载跨中集中荷载横向框架活荷载：楼面板：4.3+5.04=9.34kN/m（8.1m跨）4.56kN/m（2.7m跨）4.6活载内力计算活载作用下节点分配系数同恒载作用下节点分配系数相同。0.6550.6380.1202.270.3450.242-12.8512.85-0.513.656.933.46-5.04-10.08-3.82-1.901.901.743.301.65-1.05-0.40-0.200.205.39-7.666.83-4.22-2.612.091.80-1.41顶层弯矩分配(单位KN·M)6.15-4.271.36-0.254.79-4.0218.44-12.824.08-0.7514.36-12.070.1950.2570.4860.5130.097-4.780.2570.195-51.1051.10-2.7714.3627.1613.58-15.88-31.76-12.07-6.016.014.087.723.86-1.98-0.75-0.370.3718.44-32.1034.80-12.82-9.156.386.15-4.27中间层弯矩分配(单位KN·M)6.42-4.441.46-0.284.95-4.1619.25-13.314.38-0.8314.86-12.480.2000.2660.5040.5280.098-4.780.2300.174-51.1051.10-2.7712.8528.1614.08-16.48-32.95-10.86-6.126.123.798.304.15-2.19-0.72-0.410.4116.64-31.1134.19-11.58-9.296.525.55-3.86底层弯矩分配(单位KN·M)节点弯矩二次调整：同恒荷载作用下一样，在活荷载作用下也要对节点不平衡力矩再做一次弯矩分配，予以修正。顶层框架边柱节点，下层框架传来弯矩是6.15kN·m，。节点各构件分配到的弯矩分别为：顶层框架中柱节点，下层框架传来弯矩是-4.27kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图0.6550.6380.1200.3450.2426.15-4.032.72-4.270.51-2.12-7.666.831.03-2.615.39-4.229.42-11.699.55-7.46-2.10顶层二次弯矩分配(单位KN·M)第四层框架边柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是1.80kN·m，6.15kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：顶层框架中柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是-1.41kN·m、-4.27kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图1.80-1.41-2.041.1118.44-12.8218.20-13.120.1950.2570.4860.5130.0970.2570.1956.15-3.862.91-4.270.55-2.04-32.1034.801.11-9.1518.44-12.8222.55-35.9637.71-15.98-8.60第四层二次弯矩分配(单位KN·M)第三层框架边柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是6.15kN·m，6.15kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：顶层框架中柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是-4.27kN·m、-4.27kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图6.15-4.27-3.161.6718.44-12.8221.43-15.420.1950.2570.4860.5130.0970.2570.1956.15-5.984.38-4.270.83-3.16-32.1034.801.67-9.1518.44-12.8221.43-38.0839.18-15.42-8.32三层二次弯矩分配(单位KN·M)第二层框架边柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是6.15kN·m，6.42kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：第二层框架中柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是-4.27kN·m、-4.44kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图6.15-4.27-3.231.7018.44-12.8221.36-15.390.1950.2570.4860.5130.0970.2570.1956.42-6.114.47-4.440.85-3.23-32.1034.801.70-9.1518.44-12.8221.63-38.2139.27-15.56-8.31二层二次弯矩分配(单位KN·M)底层框架边柱节点，上层框架传来弯矩是6.15kN·m，。节点各构件分配到的弯矩分别为：底层框架中柱节点，上层框架传来弯矩是-4.27kN·m。节点各构件分配到的弯矩分别为：将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图6.15-4.27-1.640.8519.25-13.3123.76-16.730.2000.2660.5040.5280.0980.2300.174-3.102.250.42-1.41-31.1134.190.74-9.2916.64-11.5815.23-34.2136.44-10.84-8.87底层二次弯矩分配(单位KN·M)4.7竖向荷载作用下梁、柱内力计算梁端、柱端弯矩见弯矩图。梁端剪力：梁端剪力示意图柱轴力：柱轴力示意图边柱（上）：中柱（上）：边柱（下）：中柱（下）：恒载作用下，根据公式。计算梁端剪力：恒载作用下梁端剪力序号梁端弯矩梁间恒载跨度梁端剪力边跨中跨边跨中跨边跨中跨边跨中跨MlMrMlMrqqLLVaVb左Vb右Vc左5129.39107.5233.7133.7132.7411.988.12.7135.31129.9116.1716.174178.43179.932.3532.3543.859.288.12.7177.41177.7712.5312.533180.64180.4732.2532.2543.859.288.12.7177.61177.5712.5312.532181.26180.8732.1731.443.859.288.12.7177.64177.5412.8112.811162.53167.2834.9134.9143.859.288.12.7177.01178.1812.5312.53恒载作用下柱轴力序号柱截面层高容重集中荷载边跨中跨边跨中跨A柱B柱b(M)h(M)b(M)h(M)H(M)γ(kn/m3)NNN顶N底N顶N底50.40.60.50.53.9258476219.46242.86222.2246.640.40.60.50.53.925115184535.27558.67620.664530.40.60.50.53.925115184851.28874.681019104320.40.60.50.53.9251151841167.31190.71417144110.40.60.50.55251151841482.71512.718161847活载作用下梁端剪力序号梁端弯矩梁间活载跨度梁端剪力边跨中跨边跨中跨边跨中跨边跨中跨MlMrMlMrqqLLVaVb左Vb右Vc左511.699.422.102.102.350.848.102.709.809.241.141.14435.9637.718.608.609.344.568.102.7037.6138.046.166.16338.0839.188.328.329.344.568.102.7037.6937.966.166.16238.2139.278.318.319.344.568.102.7037.7037.966.166.16134.2136.448.878.879.344.568.102.7037.5538.106.166.16活载作用下柱轴力序号集中荷载梁端剪力A柱B柱边跨中跨边跨中跨NNVaVb左VN顶N顶55.046.159.809.241.1414.8416.53413.6727.3437.6138.046.1666.1288.07313.6727.3437.6937.966.16117.48159.53213.6727.3437.7037.966.16168.85230.99113.6727.3437.5538.106.16220.07302.59梁跨中弯矩计算：各层梁的跨中弯矩见下表：竖向恒载作用下跨中弯矩计算（单位：kN·m）层次梁端弯矩跨度梁间恒载恒载作用下边跨中跨边跨中跨边跨中跨MlMrMlMrLLqqAB跨BC跨5129.39107.5233.7133.718.102.7032.7411.98150.05-22.794178.43179.9032.3532.358.102.7043.859.28180.46-23.893180.64180.4732.2532.258.102.7043.859.28179.07-23.792181.26180.8732.1732.178.102.7043.859.28178.56-23.711162.53167.2834.9134.918.102.7043.859.28194.72-26.45竖向活载作用下跨中弯矩计算（单位：kN·m）层次梁端弯矩跨度梁间恒载活载作用下边跨中跨边跨中跨边跨中跨MlMrMlMrLLqqAB跨BC跨511.699.422.102.108.102.702.350.848.72-1.33435.9637.718.608.608.102.709.344.5639.76-4.44338.0839.188.328.328.102.709.344.5637.97-4.16238.2139.278.318.318.102.709.344.5637.86-4.15134.2136.448.878.878.102.709.344.5641.27-4.71恒载作用下框架弯矩图（单位：kN·m）活载作用下框架弯矩图（单位：kN·m）恒载作用下框架梁剪力图、柱轴力图（单位：kN活载作用下框架梁剪力图、柱轴力图（单位：kN·m）第五部分横向荷载作用下框架结构的内力计算5.1风荷载作用楼层剪力的计算层次βzμsz(m)μzωoAPw51.01.320.61.260.4513.7710.1541.01.316.71.180.4521.0614.5031.01.312.81.080.4521.0613.2821.01.38.91.000.4521.0612.3211.01.35.01.000.4522.6813.275.2梁、柱线刚度计算横梁线刚度ib和柱线刚度ic计算分别见下表：梁、柱线刚度计算：横梁线刚度计算类别b×hIlEcI/l1.5EcI/l2EcI/l(m×m)（）（m）（）（）（）边横梁0.3×0.80.01288.115.823.731.6中横梁0.3×0.40.00162.75.938.9411.9柱线刚度ic计算层次hb×hIEcI/l（m）（m×m）（）（）150.4×0.60.007214.40.5×0.50.005210.42—53.90.4×0.60.007218.50.5×0.50.005213.35.3框架柱的侧移刚度D值计算楼层计算简图Kα一般层i2i1i2K=i1+i2+i3+i4/2icα=K/(2+K)icici4i3i4底层K=i1+i2/icα=(0.5+K)/(2+K)i2i1i2icic框架柱侧移刚度D值层次线刚度层高边柱中柱∑D边梁边柱中梁中柱HKaDKaD531.618.511.913.33.91.7080.4616.723.2710.6216.5126.47431.618.511.913.33.91.7080.4616.723.2710.6216.5126.47331.618.511.913.33.91.7080.4616.723.2710.6216.5126.47231.618.511.913.33.91.7080.4616.723.2710.6216.5126.47131.614.411.910.45.02.1940.6424.444.1830.7573.7816.445.4风荷载作用下框架内力计算求出框架层间剪力后，分配的剪力以及该柱上下端弯矩，反弯点高度y按下式计算：y0为标准框架的反弯点高度比，y1为上下梁刚度比变化时的反弯点高度比修正系数，y2y3是柱上下层高度变化时的反弯点高度比修正系数柱剪力分配表层次层剪力边柱D值中柱D值∑D每根边柱剪力每根中柱剪力510.156.726.5126.472.582.50424.656.726.5126.476.266.06337.936.726.5126.479.639.33250.256.726.5126.4712.7612.36163.524.443.7816.4417.1514.60各层柱反弯点计算表层次边柱中柱5n=5j=5n=5j=5k=1.708y0=0.385k=3.271y0=0.45a1=1y1=0a1=1y1=0a3=1y3=0a3=1y3=0y=0.385y=0.454n=5j=4n=5j=4k=1.708y0=0.435k=3.271y0=0.464a1=1y1=0a1=1y1=0a2=1y2=0a2=1y2=0a3=1y3=0a3=1y3=0y=0.435y=0.4643n=5j=3n=5j=3k=1.708y0=0.485k=3.271y0=0.5a1=1y1=0a1=1y1=0a2=1y2=0a2=1y2=0a3=1y3=0a3=1y3=0y=0.485y=0.52n=5j=2n=5j=2k=1.708y0=0.5k=3.271y0=0.5a1=1y1=0a1=1y1=0a2=1y2=0a2=1y2=0a3=1y3=0a3=1y3=0y=0.5y=0.51n=5j=1n=5j=1k=2.194y0=0.55k=4.183y0=0.55a1=1y1=0a1=1y1=0a2=1y2=0a2=1y2=0y=0.55y=0.55各层柱端弯矩和剪力计算：柱端弯矩见弯矩图。柱端剪力层次54321边柱2.586.269.6312.7617.15中柱2.506.069.3312.3614.60层次边柱剪力中柱剪力层高边柱y中柱y边柱柱端M边柱柱底M中柱柱端M中柱柱底M52.582.53.90.390.456.193.875.364.3946.266.063.90.440.4613.7910.6212.6710.9739.639.333.90.490.519.3418.2218.1918.19212.7612.363.90.50.524.8824.8824.124.1117.1514.650.550.5538.5947.1632.8540.15梁端剪力、弯矩、柱轴力计算：梁端弯矩，剪力：梁端弯矩、剪力，柱轴力计算层次边梁中梁柱轴力MblMbrVbMbrMblVb边柱中柱56.193.901.241.471.471.091.24-0.16417.6712.393.714.674.673.464.96-0.41329.9621.186.317.987.985.9111.27-0.81243.1030.739.1111.5711.578.5720.38-1.36163.4741.3712.9415.5815.5811.5433.33-2.76风荷载作用下框架弯矩图（单位:kN）梁端剪力及柱轴力图（单位：kN）第六章横向框架内力组进行框架梁的内力组合，控制截面有两个，分别是梁端和梁跨中。需要进行内力组合，得到梁端最大的正弯矩和梁端最大的负弯矩，还有梁跨中最大的正弯矩。梁端柱边的剪力和弯矩的公式：6.1恒载作用下内力组合恒载作用下梁端柱边剪力序号梁端剪力梁间恒载柱边梁端剪力边跨中跨边跨中跨边跨中跨VaVb左Vb右Vc左ggVa’Vb’左Vb’右Vc’左5135.31129.9116.1716.1732.7411.98125.49121.7213.1813.184177.41177.7712.5312.5343.859.28164.26166.8110.2110.213177.61177.5712.5312.5343.859.28164.46166.6110.2110.212177.64177.5412.5312.5343.859.28164.49166.5810.2110.211177.01178.1812.5312.5343.859.28163.86167.2210.2110.21恒载作用下梁端柱边弯矩序号梁端弯矩柱边梁端剪力柱边梁端弯矩边跨中跨边跨中跨边跨中跨MlMrMlMrVa＇Vb＇左Vb＇右Vc＇左Ml＇Mr＇Ml＇Mr＇5129.4107.533.733.71125.5121.7213.1813.1891.7477.0930.4230.424178.4179.932.432.35164.3166.8110.2110.21129.2138.229.829.83180.6180.532.332.25164.5166.6110.2110.21131.3138.8229.729.72181.3180.932.232.17164.5166.5810.2110.21131.9139.2329.6229.621162.5167.334.934.91163.9167.2210.2110.21113.4125.4832.3632.36在竖向荷载作用下，梁端弯矩进行调幅，乘以系数0.8。恒载作用下梁端柱边弯矩序号柱边梁端弯矩调幅后柱边梁端弯矩边跨中跨边跨中跨Ml＇Mr＇Ml＇Mr＇βMl＇βMr＇βMl＇βMr＇591.7477.0930.4230.4273.3961.6724.3424.344129.15138.2029.8029.80103.32110.5623.8423.843131.30138.8229.7029.70105.04111.0623.7623.762131.91139.2329.6229.62105.53111.3823.7023.701113.37125.4832.3632.3690.70100.3825.8925.89梁端弯矩调幅后，在相应荷载作用下的跨中弯矩必然会增加，因而乘于跨中弯矩乘于系数1.15。同时跨中弯矩还应满足下列要求：式中、、——分别为调幅后梁梁端负弯矩及跨中正弯矩；――按简支梁计算的跨中弯矩。调幅后竖向恒载作用下跨中弯矩计算（单位：kN·m）层次梁端弯矩跨度梁间恒载恒载作用下边跨中跨边跨中跨边跨中跨βMl＇βMr＇βMl＇βMr＇LLqqAB跨BC跨573.3961.6724.3424.348.102.7032.7411.98200.98-13.424103.32110.5623.8423.848.102.7043.859.28252.68-15.383105.04111.0623.7623.768.102.7043.859.28251.57-15.302105.53111.3823.7023.708.102.7043.859.28251.17-15.24190.70100.3825.8925.898.102.7043.859.28264.08-17.436.2活载作用下内力组合活载作用下梁端柱边剪力序号梁端弯矩梁间活载跨度梁端剪力边跨中跨边跨中跨边跨中跨边跨中跨VaVb左Vb右Vc左qqLLVa＇Vb＇左Vb＇右Vc＇左59.809.241.141.142.350.848.102.709.108.650.930.93437.6138.046.166.169.344.568.102.7034.8135.715.025.02337.6937.966.166.169.344.568.102.7034.8935.635.025.02237.7037.966.166.169.344.568.102.7034.9035.635.025.02137.5538.106.166.169.344.568.102.7034.7535.775.025.02活载作用下梁端柱边弯矩序号梁端弯矩柱边梁端剪力柱边梁端弯矩边跨中跨边跨中跨边跨中跨MlMrMlMrVa＇Vb＇左Vb＇右Vc＇左Ml＇Mr＇Ml＇Mr＇511.699.422.102.109.108.650.930.938.967.261.871.87435.9637.718.608.6034.8135.715.025.0225.5228.787.357.35338.0839.188.328.3234.8935.635.025.0227.6130.277.077.07238.2139.278.318.3134.9035.635.025.0227.7430.367.067.06134.2136.448.878.8734.7535.775.025.0223.7927.507.627.62活载作用下梁端柱边调幅后弯矩序号柱边梁端弯矩调幅后柱边梁端弯矩边跨中跨边跨中跨Ml＇Mr＇Ml＇Mr＇βMl＇βMr＇βMl＇βMr＇58.967.261.871.877.175.811.501.50425.5228.787.357.3520.4223.025.885.88327.6130.277.077.0722.0924.225.665.66227.7430.367.067.0622.1924.295.655.65123.7927.507.627.6219.0322.006.106.10调幅后竖向活载作用下跨中弯矩计算（单位：kN·m）层次梁端弯矩跨度梁间恒载活载作用下活载作用下×1.2边跨中跨边跨中跨边跨中跨βMl＇βMr＇βMl＇βMr＇LLqqAB跨BC跨AB跨BC跨57.175.811.501.508.102.702.350.8412.78-0.7315.34-0.88420.4223.025.885.888.102.709.344.5654.88-1.7265.86-2.07322.0924.225.665.668.102.709.344.5653.44-1.5064.13-1.81222.1924.295.655.658.102.709.344.5653.36-1.4964.03-1.79119.0322.006.106.108.102.709.344.5656.08-1.9467.30-2.336.3风载作用下内力组合风荷载用下梁端柱边弯矩序号梁端弯矩柱边梁端剪力柱边梁端弯矩边跨中跨边跨中跨边跨中跨MlMrMlMrVa＇Vb＇左Vb＇右Vc＇左Ml＇Mr＇Ml＇Mr＇56.193.901.471.471.241.241.091.095.823.591.201.20417.6712.394.674.673.713.713.463.4616.5611.463.813.81329.9621.187.987.986.316.315.915.9128.0719.606.506.50243.1030.7311.5711.579.119.118.578.5740.3728.459.439.43163.4741.3715.5815.5812.9412.9411.5411.5459.5938.1412.7012.70风荷载用下跨中弯矩序号柱边梁端弯矩跨中弯矩跨中剪力边跨中跨Ml＇Mr＇Ml＇Mr＇边跨中跨边跨中跨55.823.591.21.21.1201.241.09416.5611.463.813.812.5503.713.46328.0719.66.56.54.2406.315.91240.3728.459.439.435.9609.118.57159.5938.1412.712.710.73012.9411.54第七章截面设计7.1框架梁设计以第顶层AB跨框架梁的计算为例。1、梁的最不利内力：经以上计算可知，梁的最不利内力如下：跨间：Mmax=286.36KN·m支座A：Mmin=-106.10KN·m，Vmax=178.33KN支座Bl：Mmin=-88.95KN·m，Vmax=172.80KN2、梁正截面受弯承载力计算：对于楼面现浇的框架结构，梁支座负弯矩按矩形截面计算纵筋量。跨中正弯矩按T形截面计算纵筋数量。翼缘计算宽度梁内纵向钢筋选Ⅲ级热扎钢（）,砼C30(),,h0=h-a=800-35=765mm。下部跨间截面按单筋T形截面计算。属第一类T形截面。实配钢筋4Φ22（As=1520mm²）。支座配筋：支座A受压钢筋：将下部跨间截面的4Φ22钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下受压钢筋，As，=1520mm2。支座A受拉钢筋：配筋率ρ＝As/(b×ho)＝394/(300×765)＝0.17%最小配筋率ρmin＝0.20%As,min＝b×h×ρmin＝480mm实配钢筋4Φ14（615mm）梁斜截面受剪承载力计算AB跨：当ho/b≤4时，V≤0.25×βc×fc×b×ho0.25×βc×fc×b×ho＝0.25×1×14331×0.3×0.765＝822.3kN≥V＝468.9kN截面尺寸满足要求。0.7×ft×b×ho＝0.7×1432.9×0.3×0.765＝230.2kN≥V＝178.3kN按构造配筋：加密区长度取1m，梁端加密区钢筋8@100，非加密区钢筋8@200。其它层梁配筋见下表：层次截面M（KN·m）ξ计算As，（mm2）实配As，（mm2）计算As（mm2）实配As（mm2）配箍1支座A207.900.0867894Φ18、（1017）加密区四肢Φ8@100,非加密区四肢Φ8@200Bl196.230.0817434Φ18、（1017）AB跨间422.460.01915492Φ222Φ25(1741)支座Br54.760.1014394Φ18（1017）加密区二肢Φ8@100非加密区二肢Φ8@200BC跨间23.850.0141834Φ14（615.7）2支座A205.460.0857794Φ18（1017）加密区四肢Φ8@100,非加密区四肢Φ8@200Bl200.110.0837584Φ18（1017）AB跨间401.830.01814722Φ222Φ25(1741)支座Br47.440.0873774Φ18（1017）加密区二肢Φ8@100非加密区二肢Φ8@200BC跨间20.540.0121574Φ14（615.7）3支座A189.250.0787154Φ18（1017）加密区四肢Φ8@100,非加密区四肢Φ8@200Bl186.970.0777064Φ18（1017）AB跨间402.470.01814752Φ222Φ25(1741)支座Br43.830.083474Φ18（1017）加密区二肢Φ8@100非加密区二肢Φ8@200BC跨间20.640.0121574Φ14（615.7）4支座A170.580.076424Φ18（1017）加密区四肢Φ8@100非加密区四肢Φ8@200Bl176.120.0736644Φ18（1017）AB跨间405.660.01814862Φ222Φ25(1741)支座Br40.820.0743234Φ18（1017）加密区二肢Φ8@100非加密区二肢Φ8@200BC跨间21.060.0122404Φ14（615.7）5支座A106.100.0434804Φ14（615）加密区四肢Φ8@100,非加密区四肢Φ8@200Bl88.950.0364804Φ14（615）AB跨间286.360.012810484Φ20（1256）支座Br34.330.0622704Φ14（615）加密区二肢Φ8@100非加密区二肢Φ8@200BC跨间17.210.012404Φ14（615.7）7.2框架柱设计2、柱正截面承载力计算：先以顶层A柱为例，（柱截面宽度：b=400mm柱截面有效高度：h0=600-40=560mm柱的计算长度，对于现浇楼盖的顶层柱，L0=1.25H=4.875m混凝土轴心抗压强度设计值：fc=14.3N/mm2（1）、最不利组合一：Mmax/N顶层A柱的柱上端弯矩为M=132.81KN·m，柱下端弯矩为M=148.76kN·m,N=342.40KN。1.轴心受压构件验算钢筋混凝土轴心受压构件的稳定