江城市实验中学教学楼建筑结构设计

引言毕业设计是大学继续教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。本组毕业设计题目为《江城市实验中学教学楼建筑结构设计》。在毕设前期，主要温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等知识，并借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。在毕设中期，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计并积极请教指导老师。特别是毕业设计期间工作比较忙，在毕业设计方面存在的一些问题没有及时的处理。在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师和同学们在毕设中的指导批正，使我在自我所学的基础上完成了任务，在此表示衷心的感谢。毕业设计的将近四个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行电子书的输入时，进一步了解了Word的应用。在绘图时熟练掌握了AutoCAD，天正建筑，PKPM等制图软件。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。2013年5月第1章建筑设计说明部分1.1工程概况1.1.1工程名称：江城市实验中学教学楼建筑结构设计；1.1.2工程位置：江城市市中心；1.1.3建筑概况：建筑物总面积为5382，总高为18m，办公楼长度为55.2m，宽度19.5m，建筑体型为矩型，一至五层层高均为3.6m，室内外高差为0.45m；1.1.4结构形式：现浇整体框架。1.2建筑物功能与特点1.2.1平面设计本建筑坐北朝南，平面布置长宽比小于5，采用纵向7.8m，横向7.8m、3.3m、7.8m、的柱距，基本满足建筑开间模数和进深的要求。1.2.2立面设计该建筑立面为了满足采光和美观需求。外墙面根据《98J1——工程做法》选用陶瓷面砖，以增强美感。1.2.3防火防火等级为=2\*ROMANII级，安全疏散距离满足房门至外部出口或封闭楼梯间最大距离小于35m，大房间设前后两个门，小房间设一个门，满足防火要求；室内消火栓设在走廊两侧,每层两侧及中间设3个消火栓，最大间距25m,满足间距50m的要求。1.2.4抗震建筑的平立面布置规则，建筑的质量分布和刚度变化均匀，楼层没有错层，满足抗震要求。1.3设计资料1.3.1工程地质条件：建筑场地为二类场地土，持力层地基承载力为特征值为fak=200kpa，无软弱下卧层；1.3.2抗震设防：7度，第二组；1.3.3建筑耐久等级、防火等级均为Ⅱ级；1.3.4风荷载：全年主导风向为北风，基本风压为=0.5kN/；1.3.5雪荷载：基本雪压为S0=0.2kN/m2（水平投影）；1.3.6冰冻深度：室外天然地面以下600mm。1.4工程做法1.4.1屋面做法=1\*GB3①C20细石混凝土；=2\*GB3②干铺无纺聚酯纤维纱布一层；=3\*GB3③挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板；=4\*GB3④20厚1:3水泥砂浆找平；=5\*GB3⑤1:8水泥膨胀珍珠岩2%找坡，最薄处20mm；⑥100厚现浇混凝土板；⑦20厚混合砂浆打底。1.4.2地面1做法——05YJ1-14-地19=1\*GB3①8-10厚地砖铺实拍平，水泥浆擦缝；=2\*GB3②20厚1:4干硬性水泥砂浆；=3\*GB3③素水泥浆结合层一边；=4\*GB3④80厚C15混凝土；=5\*GB3⑤素土夯实1.4.3地面2做法——05YJ1-19-地52=1\*GB3①8-10厚地砖铺实拍平，水泥浆擦缝；=2\*GB3②20厚1:4干硬性水泥砂浆；=3\*GB3③1.5厚聚氯氨酯防水涂料，面上撒黄砂，四周沿墙上翻150高，刷几层处理剂一遍；=4\*GB3④15厚1:2水泥砂浆找平；=5\*GB3⑤50厚C15细石混凝土找坡不小于0.5%，最薄处不小于30厚；=6\*GB3⑥60厚C15混凝土；=7\*GB3⑦素土夯实1.4.4楼面1做法——05J1—20—楼10①10厚地砖铺实；②20厚1:4干硬性水泥砂浆找平；③素水泥浆结合层一遍；=4\*GB3④120厚现浇混凝土板；1.4.5楼面2做法——05J1—32—楼27①4-5厚陶瓷锦砖铺实拍平，水泥浆勾缝；②20厚1:4干硬性水泥砂浆；③1.5厚聚氯酯防水涂料，面撒黄砂四周沿墙上翻150高，刷几层处理剂一遍；=4\*GB3④15厚1:2水泥砂浆找平=5\*GB3⑤50厚C15细石混凝土找坡不小于0.5%最薄处不小于30厚=6\*GB3⑥钢筋混凝土楼板；1.4.3内外墙面做法——05YJ1-40-内墙7=1\*GB3①刷建筑素水泥浆一遍，配合比为建筑胶：水=1:4；=2\*GB3②15厚2:1.8水泥石灰砂浆分两次抹灰；=3\*GB3③5厚1:2水泥砂浆=4\*GB3④刷建筑涂料1.4.4外墙面做法05YJ1-48-外墙13=1\*GB3①刷建筑胶素水泥砂浆一边，配合比为建筑胶:水=1:4=2\*GB3②15厚2:1.8水泥砂浆，分两次抹灰=3\*GB3③刷水泥浆一遍=4\*GB3④5厚1:1水泥砂浆加水重20%建筑胶镶贴=5\*GB3⑤10厚面砖，1:1水泥砂浆勾缝或水泥浆擦缝1.4.5顶棚做法——05YJ1-67顶4=1\*GB3①钢筋混凝土楼面清扫干净=2\*GB3②7厚1：3水泥砂浆=3\*GB3③5厚1:2水泥砂浆=4\*GB3④表面喷刷涂料另选1.4.6散水做法：混凝土散水①50厚C15混凝土撒1:1水泥砂子，压实赶光；②150厚3:7灰土垫层；③素土夯实向外坡5%。

第2章计算简图2.1结构布置及结构计算简图的确定2.1.1结构平面布置如图2.1所示图2.1结构平面布置图2.1.2确定梁柱截面尺寸（1）框架柱：均采用600mm600mm；（2）框架梁：300mm700mm；次梁：300500mm；外墙纵向连系梁：300mm700mm；内墙纵向连系梁：300mm700mm2.1.3材料强度等级混凝土：柱混凝土采用C30级；梁板均采用C30级；钢筋：采用HPB300 ，HRB400级；维护墙采用200mm厚加气混凝土砌块，M10混合砂浆砌筑。底层楼梯间墙体采用粘土砖墙，M10混砂浆砌筑。2.2荷载计算见表2-1荷载计算表2-1不上人屋面做法厚度mm容重（KN/m³)自重（kn/㎡)保护层:c20细石混凝土，配直径4@150×15010020.20隔离层：干铺无纺聚酯纤维布一层保温层：挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板防水层：按屋面说明附表1选用找平层;1:3水泥砂浆，砂浆中掺入剧本乙烯找坡层：1:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡结构层：钢筋混凝土屋面板120253.00板底抹灰120.24合计3.44顶棚厚度容重自重7厚1；3水泥砂浆75厚1；2水泥砂浆5表面喷刷涂料合计120.24楼面做法厚度容重自重8-10厚地砖铺实拍平，水泥浆擦缝80.7020厚1；4干硬性水泥砂浆20素水泥浆结合层一遍钢筋混凝土楼板120253.00合计3.70厚度容重自重卫生间楼面4-5厚陶瓷锦砖铺实；拍平，水泥砂浆擦缝922.0420厚1；4干硬性水泥砂浆1.5厚聚氯氨酯防水涂料面撒黄沙15厚1；2水泥砂浆找平50厚c15细石混凝土找坡不小于0.5%最薄处不小于30钢筋混凝土楼板120253.00合计5.04内墙做法厚度容重自重刷建筑胶素水泥浆一遍，配合比为建筑胶；水=1；415厚2；1；8水泥石灰砂浆分两次抹灰15170.265厚1；2水泥砂浆5200.10合计200.36外墙刷建筑胶素水泥浆一遍，配合比为建筑胶；水=1；415厚2；1；8水泥石灰砂浆分两次抹灰15170.26刷素水泥浆一遍0.004-5厚1；1水泥砂浆加水重20%建筑胶镶贴5200.108-10厚面砖，1；1水泥砂浆勾缝819.80.16合计280.51女儿墙300×100钢筋混凝土压顶250.75700高墙体0.27.51.05抹灰10170.24合计2.04主梁自重做法厚度容重自重（kn/m)300×700钢筋混凝土主梁254.35三面抹混合砂浆10170.33合计4.68柱子自重600×600钢筋混凝土柱259.00四面抹混合砂浆10170.41合计9.41次梁自重300×500钢筋混凝土252.85三面抹混合砂浆10170.23合计3.08楼梯平台板做法厚度容重自重（kn/㎡）8-10厚地砖铺实拍平，水泥浆擦缝80.7020厚1；4干硬性水泥砂浆20素水泥浆结合层一遍钢筋混凝土楼板120253.00楼梯斜板120厚钢筋混凝土斜板120253.00顶棚抹灰0.24合计3.24楼梯平台梁150×300钢筋混凝土梁250.68三面抹灰10170.23合计0.912.2.5风荷载基本风压，地面粗糙程度属C类，按荷载规范。风荷载体型系数：迎风面为0.8，背风面为-0.5；因结构高度，取风振系数，计算简如图2.2所示图2.2横向框架上的风荷载风荷载计算表2-2层次11.01.34.050.740.514.0416.4821.01.37.650.740.528.0817.3031.01.311.250.740.528.0819.0841.01.314.850.740.528.0820.8751.01.318.450.8090.529.8411.962.2.6地震作用（1）建筑物总重力荷载代表值的计算=1\*GB3①集中于屋盖处的质点重力荷载代表值:50%雪荷载：屋面荷载:300×700梁300×500梁600×600柱女儿墙:外横墙:外纵墙:内隔墙：塑钢窗:②集中于二、三、四层处的质点重力荷载代表值50%楼面荷载:楼面荷载：卫生间板300×700梁300×500梁600×600柱外纵墙外横墙内隔墙楼梯塑钢窗：=3\*GB3③集中于一层处的质点重力荷载代表值50%楼面荷载:楼面荷载：卫生间板300×700梁300×500梁600×600柱外纵墙外横墙内隔墙楼梯塑钢窗：地震作用计算=1\*GB3①框架柱的抗侧移刚度在计算梁柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取I=2I0；边框架梁取I=1.5I0；I为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。i为梁、柱线刚度。中框架，边框架的梁柱线刚度的计算见表2-3。框架柱的横向侧移刚度D值见表2-4框架梁柱线刚度计算表2-3中框架线刚度名称E（kn/mm²)B(mm)H(mm)L(mm)i(kn.mm)相对于标准层柱i’左边跨梁303007007800660000000.73中跨梁303005003300568000000.63右边跨梁303007007800660000000.73底层柱306006004650697000000.77其余各层柱306006003600900000001.00边框架线刚度名称E（kn/m²)B(mm)H(mm)L(mm)i(kn.mm)相对于标准层柱i’左边跨梁303007007800495000000.55中跨梁303005003300426000000.47右边跨梁303007007800495000000.75底层柱306006004650675000000.75其余各层柱306006003600900000001.00框架柱横向侧移刚度D值表2-4项目根数层柱类型及截面二至五层边框架边柱（600×600）0.550.2217965.644边框架中柱（600×600）1.020.3428203.464中框架边柱（600×600）0.730.2722348.19*14中框架中柱（600×600）1.360.4133792.3712底层边框架边柱（600×600）0.710.4517265.694边框架中柱（600×600）1.320.5521206.634中框架边柱（600×600）0.950.4918984.7714中框架中柱（600×600）1.760.6023251.4514底层二五层②框架自振周期的计算则自振周期为：其中为考虑结构非承重砖墙影响的折减系数，对于框架取0.6；为框架顶点假想水平位移，计算见表2-5。框架顶点的假想水平位移表2-5层总位移110441.7749211.94745196.50.0660.066210534.4838770.172970644.20.0400.106310534.4828235.693970644.20.0290.135410534.47917701.213970644.20.0180.15357166.737166.73970644.20.0070.161③地震作用计算在二类场地，7度设防区，设计地震分组为第一组情况下，结构的特征周期，水平地震影响系数最大值。由于，不需要考虑顶点附加地震作用。各层横向地震剪力计算见表2-6，表中H指的是楼层重力荷载集中处到室外地坪的高度。楼层地震作用和地震剪力标准值计算表表2-6层次楼层剪力14.6510441.77119430.601028.161028.1628.2510534.48127954.781101.552129.71311.8510534.4898426.75847.342977.05415.4510534.4868898.73593.143570.19519.057166.7338443.63330.963901.15第3章框架内力计算3.1恒载作用下框架内力计算3.1.1弯矩分配系数 由于该框架为对称结构，故其荷载也对称，如图3.1所示。图3.1荷载简图各节点的分配系数见表3-1（底层柱的线刚度乘以0.9的折减系数）恒载作用下弯矩分配系数表表3-1节点杆件iu节点杆件iu节点iuA1节点A1A20.90.374A2(A3,A4)节点A2A30.90.36A5节点A5B50.730.449A1B10.730.304A2B20.730.29A5A40.90.551A1A00.770.322A2A10.90.36总计2.4071总计2.532911总计1.631节点杆件iu节点杆件iu节点杆件iuB1节点B1A10.730.241B2（B3,B4）节点B2A20.730.22B5节点B5A50.730.324B1B20.90.296B2B30.90.28B5C50.630.279B1C10.630.208B2C20.630.19B5B40.90.397B1B00.770.255B2B11.000.31总计3.041总计3.2612.261.00节点杆件iu节点杆件iu节点杆件iuC1节点C1B10.630.208C2(C3,C40)节点C2B20.630.19C5节点C5B50.630.279C1C20.90.296C2C30.90.28C5D50.730.324C1D10.730.241C2D20.730.22C5C40.90.397C1C00.770.255C2C11.000.31总计3.041.00总计3.261.00总计2.261.00节点杆件iu节点杆件iu节点杆件iuD1节点D1C10.730.304D2(D3,D4)节点D2C20.730.29D5节点D5C50.730.449D1D20.90.374D2D30.90.36D5D40.90.551D1D00.770.322D2D10.90.362.411.00总计2.531总计1.631.003.1.2杆件固端弯矩将双向板的梯形和三角形荷载分别转化成线荷载见表3-2，固端弯矩见表3-3AB跨1—4层BC跨1—4层恒载标准值表3-2跨次层次板传来荷载kN/m墙体传来荷载kN/m梁自重kN/m总计kN/mAB跨1—4层27.386.444.6838.50顶层23.9104.6828.59BC跨1—4层16.2503.0819.33顶层14.1903.08117.27杆件固端弯矩表3-3层数荷载类型跨QkN/mLm系数固端弯矩固端弯矩1—4层恒载AB跨38.507.8-195.21195.21BC跨19.343.3-17.5517.55CD跨38.507.8-195.21195.21顶层恒载AB跨28.597.8-144.95144.95BC跨17.273.3-15.6715.67CD跨28.597.8-144.95144.953.1.3节点不平衡弯矩横向框架的节点不平衡弯矩为通过该节点的各杆件在节点处的固端弯矩与通过该节点的纵梁引起柱端横向附加弯矩之和，，根据平衡原则，节点弯矩的正方向与杆件弯矩方向相反，一律以逆时针方向为正。3.1.4内力计算在进行弯矩分配时，采用分层法进行弯矩分配，分配时附加弯矩已算入分配数据中，在图中不加表示。该建筑共五层，底层的弯矩分配见图3.2，标准层二、三、四层的受力形式完全一样，弯矩分配见图3.3，顶层弯矩分配见图3.4。图3.2恒载底层弯矩分配图3.3恒载标准层弯矩分配图3.4恒载顶层弯矩分配由于柱子之间弯矩的传递，使弯矩分配完毕后，节点处又产生了不平衡力矩，所以应在改节点处再次进行分配，直到平衡为止。弯矩二次分配见表3-4,3-5A轴线节点不平衡力矩再分配表3-4节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩A1节点A1A281.260.37-9.8171.45A1B1-127.040.30-7.99-135.03A1A072.010.32-8.4363.57不平衡弯矩26.230.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩A2节点A2A378.690.36-15.7262.98A2B2-131.480.29-12.80-144.28A2A197.020.36-15.7281.30不平衡弯矩44.230.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩A3节点A3A478.690.36-15.7262.98A3B3-131.480.29-12.80-144.28A3A297.020.36-15.7281.30不平衡弯矩44.230.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩A4节点A4A584.900.36-17.9266.98A4B4-131.480.29-14.59-146.07A4A397.020.36-17.9279.10不平衡弯矩50.440.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩A5节点A5B5-97.290.45-7.85-105.14A5A4114.780.55-9.64105.14不平衡弯矩17.490.00B轴线节点不平衡力矩再分配 表3-5节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B1节点B1A1171.730.245.75177.48B1B2-68.030.307.06-60.97B1C1-66.950.214.95-61.99B1B0-60.580.256.07-54.51不平衡弯矩-23.840.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B2节点B2A2174.660.228.38183.04B2B3-64.280.2810.29-53.99B2C2-62.700.197.22-55.48B2B1-85.000.3111.43-73.57不平衡弯矩-37.320.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B3节点B3A3174.660.228.38183.04B3B4-64.280.2810.29-53.99B3C3-62.700.197.22-55.48B3B2-85.000.3111.43-73.57不平衡弯矩-37.320.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B4节点B4A4174.660.228.83183.49B4B5-66.280.2810.84-55.44B4C4-62.700.197.61-55.09B4B3-85.000.3112.05-72.96不平衡弯矩-39.320.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B5节点B5A5120.880.324.36125.24B5C5-43.350.283.76-39.59B5B4-91.010.405.36-85.65不平衡弯矩-13.480.00根据已经求出的弯矩，取各杆件为隔离体，即可求出各杆件的剪力，再取各节点为隔离体，利用梁的剪力值，根据力的平衡原理求出柱的轴力。梁端剪力见表3-6，柱剪力见表3-7，柱轴力见表3-8梁端剪力 表3-6层数（边跨）q(kN/m)l(m)(kN.m)138.507.81171.27144.72-155.61238.507.81171.27145.19-155.13338.507.81171.27145.19-155.13438.507.81171.27145.37-154.96528.597.81171.27108.93-114.08层数（中跨）q(kN/m)l(m)(kN.m)119.343.3105.2731.90-31.90219.343.3105.2731.90-31.90319.343.3105.2731.90-31.90419.343.3105.2731.90-31.90517.273.394.0428.50-28.50柱剪力 表3-7位置上端弯矩(kN.m)下端弯矩(kN.m)l(m)剪力（kN）A5A4段31.9929.263.6-17.10A4A3段30.3029.963.6-16.74A3A2段29.9629.763.6-16.59A2A1段30.3634.523.6-18.02A1A0段21.3011.944.8-6.93位置上端弯矩下端弯矩l(m)剪力（kN）B5B4段-25.48-24.983.614.02B4B3段-26.13-25.853.614.44B3B2段-25.85-25.733.614.33B2B1段-26.19-28.963.615.32B1B0段-17.99-9.794.85.79 柱轴力 表3-8边柱轴力层次女儿墙外纵墙次梁主梁板柱各层柱轴力框架柱轴力1.000.0023.6712.0236.5319.2143.75279.891315.532.000.0023.6712.0236.5319.2133.87270.491035.643.000.0023.6712.0236.5319.2133.87270.49765.154.000.0023.6712.0236.5319.2133.87270.66494.665.0015.900.0012.0236.5316.7733.87224.00224.00中柱轴力层次女儿墙内纵墙次梁主梁板柱各层柱轴力框架柱轴力1.000.0050.2215.4536.53165.1143.75342.961538.292.000.0050.2215.4536.53165.1133.87333.081195.333.000.0050.2215.4536.53165.1133.87333.08862.264.000.0050.2215.4536.53165.1133.87333.08529.185.000.000.0015.4536.5381.7533.87196.10196.10图3.5恒载作用下弯矩图图3.6恒载作用下剪力图图3.7恒载作用下轴力图3.2活载作用下的框架内力计算3.2.1梁固端弯矩图3.8荷载简图将双向板的梯形和三角形荷载分别转化成线荷载，活载标准值见表3-9AB跨1—4层BC跨1—4层活荷载标准值 表3-9跨次层次板传来荷载kN/mAB跨1—4层17.37顶层3.47BC跨1—4层10.31顶层2.06杆端弯矩见表3-10杆件固端弯矩 表3-10层数荷载类型跨QkN/mLm系数固端弯矩M左kN.m固端弯矩M右kN.m1—4层活载AB跨17.377.8-88.0988.09BC跨10.313.3-9.369.36CD跨17.377.8-88.0918.95顶层活载AB跨3.477.8-17.624.74BC跨2.063.3-1.870.59CD跨3.477.8-17.624.743.2.2内力计算采用分层法。底层弯矩分配见图3.10，标准层弯矩分配见图3.11，顶层弯矩分配见图3.12图3.10底层活载弯矩分配图图3.11标准层活载弯矩分配图图3.12顶层活载弯矩分配图A轴节点不平衡力矩再分配 表3-11节点杆件杆端弯矩分配系数重新分配平衡弯矩A1节点A1A236.770.37-4.4232.35A1B1-57.390.30-3.60-60.98A1A032.430.32-3.8028.63不平衡弯矩11.810.00节点杆件杆端弯矩分配系数重新分配平衡弯矩A2节点A2A335.610.36-7.1028.51A2B2-59.380.29-5.78-65.16A2A143.760.36-7.1036.66不平衡弯矩19.980.00节点杆件杆端弯矩分配系数重新分配平衡弯矩A3节点A3A435.610.36-7.1028.51A3B3-59.380.29-5.78-65.16A3A243.760.36-7.1036.66不平衡弯矩19.980.00节点杆件杆端弯矩分配系数重新分配平衡弯矩A4节点A4A527.740.36-4.3023.43A4B4-59.380.29-3.50-62.89A4A343.760.36-4.3039.45不平衡弯矩12.110.00节点杆件杆端弯矩分配系数重新分配平衡弯矩A5节点A5B5-11.830.45-3.56-15.39A5A419.760.55-4.3715.39不平衡弯矩7.930.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B1节点B1A177.860.242.5580.41B1B2-30.220.303.14-27.09B1C1-31.310.212.20-29.11B1B0-26.920.252.70-24.22不平衡弯矩-10.590.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B2节点B2A279.150.223.7282.88B2B3-28.550.284.57-23.98B2C2-29.420.193.21-26.21B2B1-37.760.315.08-32.68不平衡弯矩-16.580.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B3节点B3A379.150.223.7282.88B3B4-28.550.284.57-23.98B3C3-29.420.193.21-26.21B3B2-37.760.315.08-32.68不平衡弯矩-16.580.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B4节点B4A479.150.222.0581.21B4B5-21.110.282.52-18.59B4C4-29.420.191.77-27.65B4B3-37.760.312.80-34.96不平衡弯矩-9.130.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B5节点B5A514.680.321.9416.62B5C5-5.240.281.67-3.57B5B4-15.430.402.38-13.050.000.000.000.00不平衡弯矩-5.990.00B轴节点不平衡力矩再分配 表3-12根据已经求出的弯矩，取各杆件为隔离体，即可求出各杆件的剪力，再取各节点为隔离体，利用梁的剪力值，根据力的平衡原理求出柱的轴力。梁端剪力见表3-13，柱剪力见表3-14，柱轴力见表3-15梁端剪力 表3-13层次（边跨）q(kN/m)l(m)(kN.m)AB(kN)BA(kN)1AB17.377.8528.5365.27-70.252AB17.377.8528.5364.75-70.773AB17.377.8528.5364.75-70.774AB17.377.8528.5364.75-70.565AB3.477.8105.7112.94-14.17层次（中跨）q(kN/m)l(m)(kN.m)BC(kN)CB(kN)1BC10.313.356.1517.02-17.022BC10.313.356.1517.02-17.023BC10.313.356.1517.02-17.024BC10.313.356.1517.02-17.025BC2.063.311.233.40-3.40柱剪力 3-14位置上端弯矩(kN.m)下端弯矩(kN.m)l(m)剪力（kN）A1A0段28.6316.214.652.67A2A1段36.6628.513.62.26A3A2段36.6628.513.62.26A4A3段39.4528.513.63.04A5A4段15.3923.433.6-2.23位置上端弯矩下端弯矩l(m)剪力（kN）B1B0段-24.22-13.464.65-2.31B2B1段-32.68-27.093.6-1.55B3B2段-32.68-23.983.6-2.42B4B3段-34.96-23.983.6-3.05B5B4段-13.05-18.593.61.54柱轴力 3-15边跨柱层次板传来荷载各层柱轴力框架柱轴力1.0012.1912.1951.192.0012.1912.1939.003.0012.1912.1926.814.0012.1912.1914.635.002.442.442.44中跨柱层次板传来荷载各层柱轴力框架柱轴力1.0013.6313.6368.512.0013.6313.6354.883.0013.6313.6341.254.0013.6313.6327.615.0013.9813.9813.98弯矩图见图3.13，剪力图见图3.14，轴力图见图3.15图3.13活载作用下弯矩图图3.14活载作用下剪力图图3.15活载作用下轴力3.3风荷载作用下框架的位移、内力计算3.3.1框架侧移见表3.16风载作用下框架侧移表3-1614.0516.4885.6984472.451.011.0123.617.3069.20112281.110.611.6233.619.0851.90112281.110.462.0843.620.8732.82112281.110.292.3753.611.9611.96112281.110.112.483.3.2层间位移侧移（0.85为位移放大系数）相对位移3.3.3顶点侧移侧移相对位移满足要求。3.3.4水平风荷载作用下框架层间剪力，见图3.16图3.16柱的反弯点高度计算见表3-17，知道了反弯点高度以后，利用已经算出来的楼层剪力乘以反弯点高度就算出了柱的弯矩，见表3-18 各层柱反弯点高度 表3-17轴号层次层高（m）反弯点高度(m)A、D轴10.650000.653.62.3420.500000.503.61.830.450000.453.61.6240.400000.403.61.4450.30000.33.61.08轴号层次层高(m)反弯点高度(m)B、C轴10.650000.653.62.3420.500000.503.61.830.470000.473.61.6940.450000.453.61.6250.370000.373.61.33 风荷载作用下柱弯矩 表3-18层次轴号剪力（kN）反弯点高度(m)弯矩下(kN.m)弯矩上(kN.m)底层弯矩A17.582.3441.1322.15B22.702.3453.1228.61二层弯矩A17.301.831.1431.14B17.301.831.1431.14三层弯矩A13.751.6222.2827.23B13.751.6923.1826.33四层弯矩A8.211.4411.8217.72B8.211.6213.3016.25五层弯矩A3.171.083.427.98B3.171.334.207.20 梁的弯矩利用节点处弯矩平衡原理计算，见表3-19-1风荷载作用下梁端弯矩 表3-边跨A轴层次上弯矩(kN.m)下弯矩(kN.m)节点左右线刚度比梁端弯矩(kN.m)122.1541.13053.29231.1431.14053.42327.2322.28039.05417.7211.82021.1457.983.4207.98 风荷载作用下梁端弯矩 表3-19-2中跨B轴层次上弯矩(kN.m)下弯矩(kN.m)节点左端分配系数节点右端分配系数节点左梁弯矩(kN.m)节点右梁弯矩(kN.m)128.6153.120.540.4632.1027.65231.1431.140.540.4620.1917.39343.076.440.540.4630.2826.08416.2513.290.540.4610.989.4657.24.200.540.463.873.34 风荷载作用下梁端剪力以及跨中弯矩 表3-20边跨梁层次左端弯矩(kN.m)右端弯矩(kN.m)跨度(m)左端剪力(kN)右端剪力(kN)跨中弯矩(kN.m)153.2932.107.810.9510.9542.69253.4220.197.89.449.4436.80339.0530.287.88.898.8934.66421.1410.987.84.124.1216.0657.983.877.81.521.525.93中跨梁层次左端弯矩(kN.m)右端弯矩(kN.m)跨度(m)左端剪力(kN)右端剪力(kN)跨中弯矩(kN.m)127.6527.653.316.7616.760217.3917.393.310.5410.540326.0826.083.315.8115.81049.469.463.35.735.73053.333.333.32.022.020根据节点处力的平衡原理，计算柱轴力以及剪力，分别见表3-21,3-22。风荷载作用下框架柱轴力表3-21边柱轴力层次各层轴力（kN）框架柱轴力(kN)110.9534.9129.4423.9638.8914.5344.195.6451.521.521中柱轴力层次各层轴力（kN）框架柱轴力（kN）116.7650.86210.5434.10315.8123.5645.737.5452.022.02 风荷载作用下框架柱剪力 表3-22边柱剪力层次各层剪力（kN）框架柱剪力(kN)117.5860.00217.3017.30313.7513.7548.218.2153.173.17中柱剪力层次各层剪力（kN）框架柱剪力（kN）122.7065.13217.3042.43313.7525.1348.2111.3753.173.17图3.17风荷载作用下弯矩图图3.18风荷载作用下梁、柱剪力图3.19风荷载作用下柱轴力图3.4地震作用下框架的内力计算3.4.10.5（雪+活）重力荷载作用下横向框架的内力计算按《建筑抗震设计规范》,计算重力荷载代表值时，顶层取用雪荷载，其他各层取用活荷载。当雪荷载与活荷载相差不大时，可近似按满跨活荷载布置。荷载计算见表3-23，杆端弯矩见表3-24。将双向板的梯形和三角形荷载分别转化成线荷载AB跨1—4层BC跨1—4层0.5（雪+活）载标准值 表3-23跨向层次板传来荷载kN/mAB跨1—4层8.69顶层0.69BC跨1—4层6.09顶层0.49 0.5（雪+活）载标准值 表3-24层数荷载类型跨QkN/mLm系数固端弯矩M左kN.m固端弯矩M右kN.m1—4层0.5（雪+活）载AB跨8.697.8-44.0444.04BC跨6.093.3-5.535.53CD跨8.697.8-44.0444.04顶层0.5（雪+活）载AB跨0.697.8-3.523.52BC跨0.493.3-0.440.44CD跨0.697.8-3.523.52各层弯矩分配分别见图3.20——3.22。图3.200.5（雪+活）载作用下底层弯矩分配图图3.210.5（雪+活）标准层弯矩分配图3.220.5（雪+活）顶层弯矩分配图弯矩分配完后，由于框架柱弯矩的上下传递，使节点处仍然存在在不平衡力矩，所以要在该节点处进行二次分配，使其平衡。计算过程见表3-25,3-26。 A轴节点平衡弯矩再分配 表3-25节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩A1节点A1A218.450.37-2.2016.24A1B1-28.730.30-1.79-30.52A1A016.180.32-1.9014.28不平衡弯矩5.890.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩A2节点A2A317.860.36-3.5514.31A2B2-29.720.29-2.89-32.62A2A121.860.36-3.5518.31不平衡弯矩10.000.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩A3节点A3A417.860.36-3.5514.31A3B3-29.720.29-2.89-32.62A3A221.860.36-3.5518.31不平衡弯矩10.000.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩A4节点A4A512.750.36-1.7411.01A4B4-29.720.29-1.42-31.14A4A321.860.36-1.7420.12不平衡弯矩4.900.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩A5节点A5B5-2.360.45-1.79-4.15A5A46.350.55-2.204.15不平衡弯矩3.990.00 B轴节点不平衡弯矩再分配 表3-26节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B1节点B1A139.150.241.2540.40B1B2-14.830.301.54-13.29B1C1-16.300.211.08-15.22B1B0-13.210.251.32-11.89不平衡弯矩-5.200.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B2节点B2A239.780.221.8341.60B2B3-14.010.282.24-11.77B2C2-15.370.191.57-13.80B2B1-18.530.312.49-16.04不平衡弯矩-8.130.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B3节点B3A339.780.221.8341.60B3B4-14.010.282.24-11.77B3C3-15.370.191.57-13.80B3B2-18.530.312.49-16.04不平衡弯矩-8.130.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B4节点B4A439.780.220.8040.58B4B5-9.430.280.98-8.45B4C4-15.370.190.69-14.69B4B3-18.530.311.09-17.44不平衡弯矩-3.560.00节点杆件杆端弯矩分配系数再分配平衡弯矩B5节点B5A52.960.320.953.91B5C5-1.100.280.82-0.29B5B4-4.790.401.17-3.630.000.000.000.00不平衡弯矩-2.940.00剪力，轴力的计算方法与恒载，活载的计算方法一样，在此不再一一赘述，计算过程见表3-27——3.29 梁端剪力 表3-27层次q(kN/m)l(m)(kN.m)18.697.8264.2732.61-35.1528.697.8264.2732.36-35.4038.697.8264.2732.36-35.4048.697.8264.2732.49-35.2750.697.821.142.51-2.91层次q(kN/m)l(m)(kN.m)16.093.333.1810.05-10.0526.093.333.1810.05-10.0536.093.333.1810.05-10.0546.093.333.1810.05-10.0550.493.32.650.80-0.80 柱剪力 表3-28位置上端弯矩（kN.m）下端弯矩（kN.m）l(m)剪力（kN）A1A0段14.288.094.651.33A2A1段18.3114.313.61.11A3A2段18.3114.313.61.11A4A3段20.1214.313.61.62A5A4段1.1411.013.61.91位置上端弯矩（kN.m）下端弯矩（kN.m）l(m)剪力（kN）B1B0段-11.89-6.614.65-1.14B2B1段-16.04-13.293.6-0.76B3B2段-16.04-11.773.6-1.19B4B3段-17.44-11.773.6-1.58B5B4段-3.63-8.453.61.34 柱轴力 表3-29边跨柱层次板传来荷载各层柱轴力框架柱轴力112.1912.1951.18212.1912.1939.00312.1912.1926.81412.1912.1914.6352.442.442.44中跨柱层次板传来荷载各层柱轴力框架柱轴力113.6313.6368.51213.6313.6354.88313.6313.6341.25413.6313.6327.61513.9813.9813.98根据以上结果可画出框架的弯矩图见图3.23，剪力图见图3.24，轴力图见图3.25。图3.230.5（雪+活）载作用下弯矩图图3.240.5（雪+活）载作用下剪力图0.5（雪+活）载作用下轴力图图3.253.4.2地震作用下横向框架的内力计算地震作用下框架柱剪力及柱端弯矩计算过程见表3-30，梁端弯矩计算过程见表3-32，柱剪力和柱轴力计算过程见表3-35。 一榀框架各柱的剪力 表3-30层次轴号D(kN/m)∑D(kN/m)D/∑D(kN/m)楼层剪力(kN)各柱剪力（kN)1A,D轴柱18984.7784472.450.22464.69104.44B,C轴柱23251.4584472.450.28464.69127.912A,D轴柱22348.19112281.110.20433.0586.19B,C轴柱33792.37112281.110.30433.05130.333A,D轴柱22348.19112281.110.20359.4171.54B,C轴柱33792.37112281.110.30359.41108.174A,D轴柱22348.19112281.110.20253.6250.48B,C轴柱33792.37112281.110.30253.6276.335A,D轴柱22348.191022.220.20115.7026.03B,C轴柱33792.371022.220.30115.7034.82 地震作用下柱端弯矩 表3-31地震荷载作用下底层弯矩轴号剪力反弯点高度弯矩下弯矩上A轴104.442.34244.38131.59B轴127.912.34299.30161.16C轴127.912.34299.30161.16D轴104.442.34244.38131.59地震荷载作用下2层弯矩轴号剪力反弯点高度弯矩下弯矩上A轴86.191.80155.15155.15B轴130.331.80234.60234.60C轴130.331.80234.60234.60D轴86.191.80155.15155.15地震荷载作用下3层弯矩轴号剪力反弯点高度弯矩下弯矩上A轴71.541.62115.89141.64B轴108.171.69182.32207.08C轴108.171.69182.32207.08D轴71.541.62115.89141.64地震荷载作用下4层弯矩轴号剪力反弯点高度弯矩下弯矩上A轴50.481.4472.69109.04B轴76.331.62123.65151.13C轴76.331.62123.65151.13D轴50.481.4472.69109.04地震荷载作用下5层弯矩轴号剪力反弯点高度弯矩下弯矩上A轴23.031.0824.8758.03B轴34.821.3346.1679.20C轴34.821.3346.1679.20D轴23.031.0824.8758.03 地震作用下梁端弯矩 表3-32边跨A轴层次上弯矩(kN.m)下弯矩(kN.m)节点左右线刚度比梁端弯矩(kN.m)1131.59244.380247.482155.15115.890227.843141.6472.690166.514109.0424.870133.91558.0324.87058.03 地震作用下梁端弯矩 表3-33中跨B轴层次上弯矩(kN.m)下弯矩(kN.m)节点左端分配系数节点右端分配系数节点左梁弯矩(kN.m)节点右梁弯矩(kN.m)1161.16299.300.540.46212.62183.152234.60234.600.540.46223.99192.943207.08182.320.540.46177.68153.054151.13123.650.540.46105.9991.30579.2046.160.540.4642.5536.65 地震作用下梁端剪力以及跨中弯矩 表3-34边跨梁层次左端弯矩(kN.m)右端弯矩(kN.m)跨度(m)左端剪力(kN)右端剪力(kN)跨中弯矩(kN.m)1247.48212.627.858.9958.9917.432227.84223.997.857.9357.931.933166.51177.687.844.1344.13-5.594133.91105.997.830.7630.7613.96558.0342.557.812.8912.897.74中跨梁层次左端弯矩(kN.m)右端弯矩(kN.m)跨度(m)左端剪力(kN)右端剪力(kN)跨中弯矩(kN.m)1183.15183.153.3111.00111.0002192.94192.943.3116.93116.9303153.05153.053.392.7692.760491.3091.303.355.3355.330536.6536.653.322.2122.210 地震作用下框架柱轴力 表3-35边柱轴力层次各层轴力（kN）框架柱轴力(kN)158.99204.69257.93145.70344.1387.78430.7643.65512.8912.89中柱轴力层次各层轴力（kN）框架柱轴力（kN）1111.0398.232116.93287.23392.76170.30455.3377.54522.2122.21地震作用下弯矩图见图3.26，剪力图见图3.27，轴力图见图3.28层间弹性侧移验算表5.7层次43.61000.161006.620.9937.0933.62192.481006.622.1787.0923.63106.981006.623.097.0914.654099.54911.474.509.09 通过以上计算结果看出，各层层间弹性侧移均满足规范要求即图3.26地震作用下弯矩图图3.27地震作用下梁、柱剪力图图3.28地震作用下柱轴力图第4章框架内力组合4.1荷载组合4.1.1无地震作用效应组合（一般荷载组合）对于一般的框架结构，基本组合可采用简化规则，取下列组合值中的最不利值：1.有可变荷载控制的组合(1)恒+任一活载：(2)恒+0.9（使用活荷载+风荷载）(3)由永久荷载效应控制的组合式中—永久荷载，具体取值为：1）当其效应对结构不利时，对有可变荷载效应控制的组合，应取1.2；对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；2）当其效应对其结构不利时，一般情况下应取1.0；对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9；—第i个可变荷载的分项系数，其中为可变荷载的分项系数，具体取值为：一般情况下应取1.4；对活荷载标准值大于4KN/㎡的工业房屋，分项系数应取1.3；对于某些特殊情况，可按建筑结构有关设计规范的规定确定；—按永久荷载标准值计算的荷载效应值；—按可变荷载标准值计算的荷载效应值，其中为诸多可变荷载效应中起控制作用者；—可变荷载的组合值系数，对于民用建筑楼面活荷载，除了书库、档案室、储藏室、通风及电梯机房取0.9，其余情况均取0.7；对于风荷载的组合系数取0.6；对于雪荷载的组合系数取0.7；n—参与组合的可变荷载数。4.1.2有地震作用效应组合有地震作用效应组合时，应按下式计算式中—结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值；—重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，不应大于1.0；、—分别为水平竖向地震作用分项系数；—风荷载分项系数，应采用1.4；—重力荷载代表值的效应，有吊车时，尚应包括悬吊物重力标准值的效应；—水平地震标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；—竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；—风荷载标准值的效应；—风荷载组合值系数，一般结构取0.0，风荷载起控制作用的高层建筑应采用0.2。地震作用分项系数表4-1地震作用仅计算水平地震作用1.30仅计算竖向地震作用01.3同时计算水平与竖向地震作用1.30.5本章各内力组合时的单位及方向：柱的内力及梁的剪力仍沿用结构力学的规定：柱弯矩顺时针为正，逆时针为负；梁、柱轴力柱受压为正，受拉为负；梁、柱剪力顺时针为正，逆时针为负。梁的弯矩方向以下部受拉为正，上部受拉为负。4.2弯矩调幅根据以上内力计算结果，即可进行各梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为梁端及跨中。柱每层有两个控制截面，即柱顶和柱底。计算结果见表 弯矩调幅计算 表4-2荷载种类杆件跨向弯矩标准值调幅系数调幅后弯矩标准值恒载底层AB135.02177.48136.570.8108.02141.98BC61.9961.9935.680.849.6049.60二层AB144.28183.04273.440.8115.42146.43BC55.4855.4829.160.844.3844.38三层AB144.28183.04273.440.8115.42146.43BC55.4855.4829.160.844.3844.38四层AB146.07183.49274.110.8116.86146.79BC55.0955.0928.770.844.7444.07五层AB105.14125.24207.380.884.11100.19BC39.5939.5916.080.831.6731.67活载底层AB60.9880.4161.430.848.7964.33BC29.1129.1115.070.823.2923.29二层AB59.3882.88120.380.847.5066.30BC26.2126.2112.170.820.9720.97三层AB59.3882.88120.380.847.5066.30BC26.2126.2112.170.820.9720.97四层AB59.3881.21121.220.847.5064.96BC27.6527.6513.610.822.1222.12五层AB11.8316.6224.030.89.4613.29BC3.573.570.760.82.862.860.5（雪载+活载）底层AB30.5240.4030.600.824.4232.32BC15.2215.226.930.812.1812.18二层AB29.7241.6060.120.823.7833.28BC13.8013.805.510.811.0411.04三层AB29.7241.6060.120.823.7833.28BC13.8013.805.510.811.0411.04四层AB29.7240.5860.640.823.7832.46BC14.6914.696.390.811.7511.75五层AB2.363.914.510.81.893.13BC0.290.290.380.80.230.23 横向框架梁内力一般组合 表4-3杆件跨向截面内力荷载种类内力组合恒载活载风载1.2恒+1.4活1.2恒+0.9×（1.4活+1.4风）1.35恒+活左风右风左风右风顶层横梁AB跨梁左端M84.1115.71-7.987.98122.93110.67130.79129.26V117.5013.98-2.022.02160.58156.07161.17172.61跨中M-125.28-15.055.935.93-171.40-161.83-161.83-184.17梁右端M159.4720.87-3.873.87220.58212.78222.53236.15V-122.66-15.21-1.521.52-168.48-168.27-164.44-180.80BC跨梁左端M48.144.59-3.333.3364.2059.3567.7669.58V33.684.02-2.022.0246.0442.9448.0349.49跨中M31.672.860.000.0042.0141.6141.6145.62梁右端M48.144.59-3.333.3364.2059.3567.7669.58V-33.68-4.02-2.022.02-46.04-48.03-42.94-49.49四层横梁AB跨梁左端M116.8678.87-21.1421.14250.65212.97266.25236.63V156.9270.17-4.124.12286.55271.53281.91282.01跨中M-160.99-75.9016.0616.06-299.45-268.58-268.58-293.24梁右端M229.98102.37-