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毕业设计框架结构设计计算书


浙江海洋学院本科毕业设计

目录





摘 要 ..............................................................1 1 建筑设计 ....................................................

.......3 1.1 设计资料 ......................................................3 1.2 设计说明 ......................................................4 1.2.1 总平面图设计 ............................................4 1.2.2 平面设计 ................................................4 1.2.3 立面设计 ................................................5 1.2.4 剖面设计 ................................................5 1.2.5 其他部分的设计说明 ......................................6 2 结构设计 ...........................................................8 2.1 计算简图 ......................................................8 2.1.1 确定计算简图 ............................................8 2.1.2 梁柱截面尺寸 ............................................8 2.1.3 材料强度等级 ............................................9 2.1.4 荷载计算 ................................................9 2.2 框架内力计算 .................................................18 2.2.1 恒载作用下的框架内力 ...................................19 2.2.2 活载作用下的框架内力 ...................................26 2.2.3 风荷载作用下的位移、内力计算 ...........................41 2.2.4 地震作用下横向框架的内力计算 ...........................46 2.3 框架内力组合 .................................................54 2.4 框架梁、柱截面设计 ...........................................65 2.4.1 框架梁截面设计 ..........................................65 2.4.2 正截面受弯承载力计算 ....................................65 2.4.3 正截面受弯抗震验算 ......................................66 2.4.4 斜截面受剪承载力计算 ....................................66 2.4.5 斜截面受剪抗震验算 ......................................66 2.5 框架柱截面设计 ...............................................67 2.5.1 正截面压弯承载力计算 ....................................67 2.5.2 正截面压弯抗震验算 ......................................70 2.6 楼梯 .........................................................73 2.6.1 基本资料 ................................................73 2.6.2 几何参数 ................................................74 2.6.3 均布永久荷载标准值 ......................................74 2.6.4 均布荷载设计值 ..........................................75 2.6.5 支座反力 ................................................75 2.6.6 梯板斜截面受剪承载力计算 ................................75 2.6.7 正截面受弯承载力计算 ....................................75 2.7 现浇楼面板设计 ...............................................76 2.7.1 设计资料 ................................................76

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2.7.2 配筋计算 ................................................76 2.8 基础设计(柱下独立承台抗震验算) .............................77 2.8.1 设计依据 ................................................77 2.8.2 土层参数 ................................................78 2.8.3 钻孔参数 ................................................78 2.8.4 单桩竖向承载力特征值计算 ................................78 2.8.5 桩身强度验算 ............................................78 2.8.6 柱下独立承台抗震承载力验算 .................................79 3 小结 ..............................................................82 [参考文献] ..........................................................83 致谢 ................................................................84 附译文 ............................................. 错误!未定义书签。 1 参数和术语 ....................................... 错误!未定义书签。 2 功能 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1 概述及土工合成系统 ......................... 错误!未定义书签。 2.2 过滤 ....................................... 错误!未定义书签。 2.3 排水 ....................................... 错误!未定义书签。 2.4 分离 ....................................... 错误!未定义书签。 2.5 加固 ....................................... 错误!未定义书签。 2.6 包装 ....................................... 错误!未定义书签。 2.7 保护 ....................................... 错误!未定义书签。 2.8 侵蚀控制 ................................... 错误!未定义书签。 2.9 密封 ....................................... 错误!未定义书签。 3 参考文献 ......................................... 错误!未定义书签。

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摘要

某高校教学楼建筑结构设计
张三
(浙江海洋学院 船舶与建筑工程学院,浙江 舟山 316004)





本工程为某高校教学楼建筑结构设计, 工程位于浙江省舟山市郊区, 总建筑面积约为 3900 ㎡,建筑物总高度 16.00m,主体结构为四层,层高均为 3.600m,采用钢筋混凝土框架结构形 式。钢筋混凝土结构具有良好的受力性能,能充分发挥混凝土及钢筋的力学性能。本设计主 要由建筑设计和结构设计两部分组成。按照先建筑后结构,先整体布局后局部节点设计步骤 设计。建筑设计,包括设计资料、建筑方案初步设计、建筑平面、立面和剖面设计、主要部 位的建筑构造及材料做法;结构设计,包括结构方案布置、结构平面布置、荷载计算、一榀 框架内力计算,以及楼板设计、楼梯设计等。最后写出相应的设计说明、英文资料翻译以及 参考文献。本计算书所有项目均以相应的规范为依据。

[关键词] 框架结构;教学楼;建筑设计;结构设计

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摘要

The Architectural and Structural Design of College School

Yao

Wenbo

School of Naval Architecture and Civil Engineering, Zhejiang Ocean University, Zhoushan, Zhejiang 316004

[Abstract]

The middle school designed is located at the suburb of

Zhoushancity in Zhejiang Province. The major structure covers four stories with a total construction area of about 3900m2 and the building is 16.600 meters in height with an average of 3.600 meters per storey. It uses the form of reinforced concrete frame construction. Reinforced concrete structure has good mechanical properties and can make full use of the mechanical properties of concrete and reinforced.The design is mainly made up of two parts including architectural design and structure design.The design obeys the turn, architecture design the first then the structural design.We always do the integral layout first and then begin the local node design. The architectural design mainly includes the material design, the design of the architecheral plan initially, Plane design, elevation and profile designs and the design of the main parts of the building structure and materials practice.The structural design mainly includes plan and structural decorating, load calculation, internal force calculation and floor plate design, stair design and so on. Finally, write the corresponding manual of the design, the English translation of information and references. These accounts of all projects are based on the corresponding standard.

[Key Words] frame Structure; academic building; architectural design;
structural design
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1 建筑设计
1.1 设计资料
该工程位于舟山市郊区,为某高校教学楼。 根据建筑方案图,本工程结构为四层钢筋混凝土框架,建筑面积 3900 m ,建筑各层平面 图、南立面图、北立面图、东立面图、楼梯平剖面图及节点详图分别如下。
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1.气象资料
(1)基本风压值: ?0 ? 0.85kN / m (2)基本雪压值: s0 ? 0.5kN / m 2.水文地质资料 场地条件:拟建场地地表平整。常年地下水位低于自然地面以下 2.7m。建筑场地类别: Ⅱ类场地土。 3.抗震设防烈度 建筑结构安全等级为二级;地震设防烈度为:7 度。 4.荷载资料 (1)教学楼楼面荷载,查《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001),确定楼面活荷载标准 值为 2kN / m 。 (2)不上人屋面:活荷载标准值为 0.7kN / m 。 (3)屋面构造: 35mm 厚 490 ? 490 的 C20 预制钢筋混凝土架空板、防水层、20m 厚 1:3 水泥砂浆找平, 现浇钢筋混凝土屋面板、12m 厚纸筋石灰粉平顶。 (4)楼面构造: 水泥楼面:10mm 厚 1:2 水泥砂浆面层压实抹光、15mm 厚 1:3 水泥砂浆找平层、现浇钢 筋混凝土楼面板、12m 厚纸筋石灰粉平顶。 (5)围护墙: 围护墙采用 200mm 厚非承重空心砖(190mm ? 190mm ? 90mm,重度 3.6kN / m ) ,M5 混合砂
2 2 2

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浆砌筑,双面粉刷( 3.6kN / m ) 。
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本工程采用全现浇框架结构,由于开间较小,双向板跨度超过经济跨度不多,同时考虑 使用要求,在楼面不设次梁。

1.2 设计说明
1.2.1 总平面图设计
总平面图见图 1-1。 本教学楼采用“一”字型布置,其主要出入口、门厅位于临街道路侧,座北朝南,底层 两侧出口加强了人员的疏散。 主要房间的设计考虑以下几点: (1) 主要房间的布置宜使用方便,影响较小,面朝南; (2) 相同功能的房间分开设置,满足各使用功能单元; (3) 房间布置应兼顾建筑结构要求。

1.2.2 平面设计
(1) 该设计采用内廊式组合,使平面紧凑、组合灵活,走廊面积相对比例较小,满足使 用要求,又节约用地。纵、横向定位轴线均与柱轴线重合,为使外墙、走廊墙壁平齐,纵梁 轴线与柱轴线发生偏移(在荷载计算中采用单向偏向计算) ,满足美观与使用要求。 (2) 门厅位于人流集散的交通枢纽,起着室内外空间的过渡作用。门厅面积主要根据建 筑物的性质、规模、功能要求及其空间处理确定,面积为 320 m ,满足使用要求。 (3) 楼梯采用双折式,教学楼内设两座,每个楼梯宽度为 1.8m,符合规范要求。教学楼 各层均为 3.6m,台阶踏步采用 b=300mm,h=130 mm,级数由相应层高控制,平台宽度 D=1.55m, 梯间进深 6 m,开间 3.6 m。 (4) 走廊,依据功能使用要求及防火疏散规定,该方案走廊净宽 2.6 m。 (5) 卫生间,每层两间,分别布置在建筑纵向西端。卫生间根据使用人数确定蹲式大便 器、小便槽数目;分别在卫生间内设置盥洗盆。
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高校教学楼

图 1-1

总平面图

1.2.3 立面设计
结构韵律和虚实对比,是使建筑立面富有表现力的重要设计手法。建筑立面上结构构件 或门窗作用有规律的重复和变化,给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律变化的感受 效果。在本教学楼设计中,针对教学建筑的特殊性,在立面设计中力求体现现代化建筑风格, 色彩简洁明快。 本设计中教学楼正立面、背立面窗户成组排列,墙面外装饰采用水刷石,大小均相同, 以及门廊、室内外高差均使整体产生一种特殊的感觉,庄重中灵活,而更显亲切。

1.2.4 剖面设计
(1)由建筑使用要求确定主体结构为四层,建筑物高度为 15.3 m(不包括女儿墙 1.3m) 。 教学楼中设有面积较大的实验室、办公室、仓库等,为了不产生压抑感,而使人们感到亲切、 舒适的空间感观,故层高均设为 3.6 m。 房间内横梁高为 700mm,走廊内横梁高为 300mm。 为保证室内具有充足的天然采光,窗规格主要为 2100mm×1700 mm,窗台高度为 1000 mm, 满足各自要求。 (2)为了防止室外雨水倒灌,防止建筑因沉降而使室内地面标高过低,为了满足建筑使 用及增加建筑美观,要求室内外地面有一定高差,取室内外高差为 900 mm。 屋顶采用上人屋面,女儿墙高度为 1300 mm。
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(3)楼梯,详见图 1-2.楼梯详图。本设计中采用踏步高 h=130 mm,宽度 b=270 mm,各层 楼梯斜度为 arctg(1950/3630)=28.24 ,小于 38 。为使踏步面层耐磨、防滑,设防滑条(材 料:1:1 水泥金刚砂,高 8 mm,宽 10 mm) 。栏杆采用不锈钢钢管,扶手高度为 1000 mm。 室内楼梯间都设有窗户,便于采光。本设计为了减少地震时将会产生较大的扭转以及其 他复杂应力,而首先破坏的可能性,故将楼梯间设置在内框架中,以保证抗震要求。 (4) 内、外墙体采用 240 mm×240 mm ×120 mm 的空心砖,M5 混合砂浆砌筑。 (5) 屋顶采用有组织排水屋面,屋面坡度为 3%,沿沟坡度为 1%。屋顶结构组成为: 30 厚细石砼保护层 SBS 改性沥青油毡防水层 20 厚水泥砂浆找平层 100 厚憎水膨胀珍珠岩保温层 120 厚钢筋砼现浇板
0 0

1.2.5 其他部分的设计说明
(1)基础(墙基)防潮层: 在-0.045m 以下基础两侧均用防水水泥砂浆防潮,20 厚的 1:2 水泥砂浆掺 5%避水浆, 位置一般在-0.045m 标高处,适用于砖墙墙身。 (2)地面:水磨石地面 20 厚 1:2 水泥砂浆找平层 100 厚 C25 混凝土 200 厚片石垫层 素土夯实 (3)楼面:水磨石楼面: 10 厚面层 20 厚水泥沙浆打底,现浇楼板 (4)散水做法: 沿建筑物四周做 600 毫米宽散水坡,构造(自下而上): 素土夯实, 60 厚碎砖垫层粗砂填缝 压实,80 厚 C15 混凝土随打随抹加浆压光。排水坡度 3%--5%。混凝土面层每隔 30 米做 20 毫 米宽伸缩缝一条,散水坡与外墙之间设 20 毫米宽缝,缝内均灌热沥青砂。每隔 10m 留伸缩缝一 道,墙身与散水设 20 宽,沥青油膏嵌缝。
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(5)内墙面 (自内而外) 乳胶漆内墙面: (用于其余部分) 12 厚 1:1:6 水泥石灰砂浆底 6 厚 1:0.5:1 水泥石灰砂浆面 满刮乳胶漆腻子二遍 刷白色乳胶漆二度 (6)顶棚 (自内而外) 刷素水泥浆一道(加 10%107 胶) 8 厚 1:1:6 水泥石灰砂浆底 7 厚 1:1:6 水泥石灰砂浆面 满刮乳胶漆腻子二遍 刷白色乳胶漆二度 (7)踢脚 (自内而外) 水泥踢脚 (高 120 平墙) 12 厚 1:3 水泥砂浆打底扫毛或划出纹道 8 厚 1:2 水泥砂浆罩面压实赶光

(8)其它 1)卫生间地坪均低于走廊、室内地坪 20mm。 2)结构柱边 120 宽以下墙垛均用素混凝土与结构柱整浇。 3)凡在室内门窗洞及墙阳角处均做 1:2 水泥砂浆护角,通高,每边 50 宽。 4)所有楼梯平台水平段栏杆长度>500mm 时,其扶手高度>1100mm,且楼梯栏杆垂直杆件间 净空<110mm。 5)凡易积水的房间地面均增设一道 1.5 厚聚氨酯防水涂料。

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2 结构设计
2.1 计算简图
2.1.1 确定计算简图
本工程横向框架计算单元取⑧轴线横向框架为计算分析对象, 框架的计算简图底层柱下端 固定于基础,按工程地质资料提供的数据,查《建筑抗震设计规范》可判断该场地为 II 类场 地土,地质条件较好,初步确定本工程基础采用柱下独立基础,挖去所有杂填土,基础治愈 第 二 层 分 粉 质 粘 土 上 , 基 底 标 高 为 设 计 相 对 标 高 -2.100mm 。 柱 子 的 高 度 底 层 ,二~四层柱高为 h2 ~ h4 ? 3.6m 。 h1 ? 3.9 ? 2.1 ? 0.5 ? 5.2m (初步假设基础高度为 0.5m)

2600、 6000 。计算简图 柱节点钢节,横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离,三跨 l ? 6000、
见图 2-1。

2.1.2 梁柱截面尺寸
(1)框架 根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸: 左、右侧边柱: Ac ? 1.2N / fc ? 1.2 ? ( 1.25 ? 3.6 ? 4.0 ?14 ?103 ? 4) 11.9 ? 101646mm2 中柱: Ac ? 1.2N / fc ? 1.2( 1.25 ? 3.6 ? 5.2 ?14 ?103 ? 5) /11.9 ? 132141mm2 取柱截面为正方形,则边柱和中柱截面尺寸分别为: 左边:319 mm; 右边:319 mm; 中柱:363 mm 根据上述估算结果并综合考虑其他因素,本设计柱截面尺寸统一取值为:400 mm × 400 mm (2)梁 横向框架梁 AB 跨、CD 跨: 250 mm ? 600 mm BC 跨: 250mm ? 400mm 纵向连续: L3 ? 250mm ? 500mm

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正文

8200

6000

图 2-1

计算简图

2.1.3 材料强度等级
混凝土:均采用 C20 级 钢筋采用 HRB335 钢筋。

2.1.4 荷载计算
本工程以⑧轴线横向框架为计算分析对象。 1.屋面横梁竖向线荷载标准值 (1)恒载(图 2-2a) 屋面恒载标准值: 35 厚架空隔热板 防水层 20mm 厚抹灰砂浆找平 120(100)厚钢混凝土现浇板

0.035 ? 25 ? 0.875 KN m2
0.4 KN m2 0.02 ? 20 ? 0.4 KN m2

0.12 ? 25 ? 3 KN m2 0.1? 25 ? 2.5 KN m2

12m厚纸筋石灰粉平顶

0.012 ?16 ? 0.192 KN m2
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屋面恒荷载标准值:

4.87 KN m2 (4.37KN / m2 )

梁自重 边跨 AB、CD 跨:

0.25 ? 0.6 ? 25 ? 3.75 KN m2

梁侧粉刷:

2 ? ? 0.6 ? 0.12? ? 0.02 ?17 ? 0.33 KN m2
4.08 KN m2

中间跨 BC 跨:

0.25 ? 0.4 ? 25 ? 2.5 KN m2

梁侧粉刷:

2 ? ? 0.4 ? 0.1? ? 0.02 ?17 ? 0.19 KN m2
2.69 KN m2

作用在顶层框架梁上的线恒载标注值为: 梁自重: 板传来的荷载:

g4 AB1 ? g4CD1 ? 4.08 KN m2 , g4 BC1 ? 2.69 KN m2 g4 AB2 ? g4CD2 ? 4.87 ? (3.6 ?1.8) ? 26.3 KN m2 g4 BC 2 ? 4.37 ? 2.6 ? 11.36 KN m2

g4AB2 g4AB1 g2AB2 g2AB1

g4BC2 g4BC1 g2BC2 g2BC1

g4CD2 g4CD1 g2CD2 g2CD1

q4AB

q4BC

q4CD

q2AB

q2BC

q2CD

6000
A

2600
B C

6000
D A

6000

2600
B C

6000
D

恒载图(D-L.T) (a) 图 2-2

活载图(L-L.T) (b) 荷载计算简图
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(2)活荷载(图 2-2b) 作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值为:

q4 AB ? q4CD ? 0.7 ? 5.4 ? 3.78 KN m2 q4 BC ? 0.7 ? 2.6 ? 1.82 KN m2

2.楼面横梁竖向线荷载标准值 (1)恒载(图 2-2a) 25 厚水泥砂浆面层 120(100)厚钢混凝土现浇板

0.025 ? 20 ? 0.50 KN m2
0.12 ? 25 ? 3 KN m2
( 0.10 ? 25 ? 2.5 KN m )
2

12厚板底粉刷
楼面恒荷载标准值:

0.012 ?16 ? 0.192 KN m2
3.692 KN m2
( 3.192 KN m )
2

边跨(AB、CD 跨)框架梁自重: 中跨(BC 跨)梁自重: 作用在楼面层框架梁上的线恒载标准值为: 梁自重: 板传来的荷载:

4.08 KN m2 2.69 KN m2

g4 AB1 ? g4CD1 ? 4.08 KN m2 , g4 BC1 ? 2.69 KN m2 g AB2 ? gCD2 ? 3.192 ? 5.4 ? 19.94 KN m2 gBC 2 ? 3.192 ? 2.6 ? 8.30 KN m2

(2)活载(图 2-2b) 楼面活载:

qAB ? qCD ? 2 ? 5.4 ? 10.8 KN m2 qBC ? 2 ? 2.6 ? 5.2 KN m2

75

G4A

75

G4B

G4C

75

G4D

75

图 2-3

恒载顶层集中力
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3.屋面框架节点集中荷载标准值(图 2-3) (1)恒载 边跨连系梁自重: 粉刷: 1.3m 高女儿墙: 粉刷:

0.25 ? 0.5 ? 5.4 ? 25 ? 16.88KN

2 ? (0.5 ? 0.12) ? 0.02 ? 5.4 ?17 ? 1.4 KN

1.3 ? 5.4 ? 4.32 ? 30.33KN
1.3 ? 2 ? 0.02 ? 5.4 ?17 ? 4.78KN

连系梁传来屋面自重:
顶层边节点集中荷载: 中柱连系梁自重: 粉刷: 连系梁传来屋面自重:

0.5 ? 5.4 ? 0.5 ? 5.4 ? 4.87 ? 35.50 KN

G4 A ? G4 D ? 88.89KN
0.25 ? 0.5 ? 5.4 ? 25 ? 16.88KN

? ?? 0.5 ? 0.12 ? ? ? 0.5 ? 0.1? ? ? ? 0.02 ? 5.4 ?17 ? 1.43KN

1 2 ? 5.4 ?1 2 ? 5.4 ? 4.87 ? 35.50KN

0.5? ?5.4 ? 5.4 ? 2.6? ? 2.6 2 ? 4.37 ? 23.30KN
顶屋中节点集中荷载: (1)活载

G4 B ? G4C ? 77.11KN

Q4 A ? Q4 D ? 1 2 ? 5.4 ?1 2 ? 5.4 ? 0.7=5.1KN

Q4B ? Q4C ? 1 2 ? 5.4 ?1 2 ? 5.4 ? 0.7+1 2 ? ?5.4 ? 5.4 ? 2.6? ? 2.6 2 ? 0.7=8.86KN

图 2-4

恒载中间层节点集中力

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4.屋面框架节点集中荷载标准值(图 2-4) (1)恒载(此处未考虑填充墙重量) 边柱连系梁自重: 粉刷:

16.88 KN
1.40 KN

连系梁传来楼面自重:

1 2 ? 5.4 ?1 2 ? 5.4 ? 3.692 ? 18.69KN
36.97 KN

中间层边节点集中荷载:
中柱连系梁自重: 粉刷:

GA ? GD ? 33.97 KN ? ? ' ' ? 框架柱自重:GA ? GD ? 0.4 ? 0.4 ? 3.6 ? 25 ? 14.4KN

16.88 KN
1.43 KN

连系梁传来楼面自重:

1 2 ? 5.4 ?1 2 ? 5.4 ? 3.692 ? 18.69 KN 1 2 ? ? 5.4+5.4-2.6 ? ? 2.6 2 ? 3.692 ? 17.01KN
54.01KN

中间层边节点集中荷载:
(2)活载

GB ? GC ? 54.01KN ? ? ' ' ?柱传来集中荷载:GB ? GC ? 14.4KN

QA ? QD ? 1 2 ? 5.4 ?1 2 ? 5.4 ? 2.0=14.58KN

QB ? QC ? 1 2 ? 5.4 ?1 2 ? 5.4 ? 2+1 2 ? ?5.4 ? 5.4 ? 2.6? ? 2.6 2 ? 2=25.24KN

5.风荷载 已知基本风压 ?0 ? 0.85 KN m2 ,本是工程为市郊中学,地面粗糙度属 B 类,按荷载规 范 ?K ? ? Z ?S ?Z ? O ,计算过程如表 2-2 所示,风荷载见图 2-5。 风荷载体型系数 ? S :迎风面为 0.8,背风面为 ?0.5 ; 风振系数 ? z :因结构高度 H ? 14.85m < 30m (从室外地面算起) ,取 ? Z ? 1.0 ; 风压高度变化系数 ? Z :按 B 类地区,查表 2-1。

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表 2-1
层次 4 3 2 1

风荷载计算

?Z
1.0 1.0 1.0 1.0

?S
1.3 1.3 1.3 1.3

Z (m)
14.85 11.25 7.65 4.05

?Z
1.14 1.14 1.0 1.0

?0 ( KN m2 )
0.85 0.85 0.85 0.85

A( m 2 )
16.74 19.44 19.44 21.87

Pi ( KN )
21.09 24.49 21.48 24.17

图 2-5 6.地震作用

横向框架上的风荷载

(1)建筑物总重力荷载代表值 G i 的计算 1)集中于无盖处的质点重力荷载代表值 G 4 : 50%雪载: 屋面恒载: 横梁: 纵梁: 女儿墙:

0.5 ? 0.5 ?15 ? 64 ? 240 KN 4.87 ? 64 ? 6 ? 2 ? 4.37 ? 64 ? 2.6 ? 4467.33KN

(4.08 ? 6 ? 2 ? 2.69 ? 2.6) ?10 ? 559.54 KN
0.25 ? 0.5 ? 63.6 ? 25 ? 4 ? 0.258 ? 63.6 ? 2 ? 0.264 ? 63.6 ? 2 ? 861.4 KN

1.3 ? 4.32 ? (64 ? 15) ? 2 ? 887.3KN
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柱重: 横墙: 纵墙:

0.4 ? 0.4 ? 25 ?1.8 ? 40 ? 288KN
4.32 ? 4 ? 6 ?1.8 ? 4.32 / 2 ?16 ? 6 ?1.8 ? 4.32 ? 2 ? 2.6 ?1.8 ? 600.31KN 2 ? 4.32 ?1.8 ? 63.6 ? 1.6 ? 2.1/ 2 ? 3 ? 4.32 ? 4.32 / 2 ?1.8 ?114 ? 1185.4 KN

(忽略内纵墙的门窗按墙重量算) 钢窗:

1.6 ? 2.1?1/ 2 ? 0.4 ? 34 ? 22.85KN
G4 ? 9112.13KN

2)集中于二、三层处的质点重力荷载代表值 G2 ~ G3 : 50%楼面活载: 楼面恒载: 横梁: 纵梁: 柱重: 横墙: 纵墙: 钢窗:

0.5 ? 2.0 ? 64 ?15 ? 2840.58 KN 3.692 ? 6 ? 2 ? 54 ? 3.192 ? 2.6 ? 54 ? 2840.58KN

(4.77 ? 8 ? 2 ? 2.36 ? 2.4) ? 20 ? 1639.68KN
559.54 KN

288 ? 2 ? 576 KN 600.31? 2 ? 1200.62 KN 1185.4 ? 2 ? 2370.8KN 22.85 ? 2 ? 45.7 KN

G2 ? G3 ? 9418.24KN
3)集中于二层处的质点重力荷载代表值 G1 : 50%楼面活载: 楼面恒载: 横梁: 纵梁: 柱重: 横墙: 纵墙: 钢窗:

960 KN

2840.58 KN 559.54 KN 861.4 KN

0.4 ? 0.5 ? 25 ? ?1.8 ? 2.6? ? 40 ? 880KN
600.31 ? 600.31? 2.6 1.8 ? 1467.42 KN 1185.4 ? 1185.4 ? 2.6 1.8 ? 2897.64KN
22.85 ? 2 ? 45.7 KN

G1 ? 10512.28KN
15

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(2)建筑物总重力荷载代表值 G i 的计算 1)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,在现浇盖中,中框架梁的抗 弯惯性距取 I ? 2 I 0 ;边框架梁取 I ? 1.5I 0 ;装配整体式楼盖中,中框架梁的抗弯惯性矩 取 I ? 1.5I 0 ;边框架梁取 I ? 1.2I 0 , I 0 为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。横梁、 柱线刚度见表 2-2。 表 2-2 截面尺 (mm) 横梁、柱线刚度

杆件

Ec ( KN mm )
25.5 25.5 25.5 25.5 25.5 25.5 表 2-3
2

I0 (mm )
4.5 ?109 1.33 ?109 4.5 ?109 1.33 ?109 2.13 ? 109 2.13 ? 109
4

I (mm )
6.75 ?109 2.0 ?109 9.0 ?109 2.66 ?109 2.13 ? 109 2.13 ? 109
4

L (mm)
6000 2600 6000 2600 5200 3600

B
边框架梁 边框架梁 中框架梁 中框架梁 底层框架柱 中层框架柱 250 250 250 250 400 400

H
600 600 600 400 400 400

Ec I L ( KN ? mm) i?

相对 刚度 1 0.684 1.333 0.909 0.364 0.526

2.869 ?107 1.962 ?107 3.825 ?107 2.609 ?107 1.045 ?107 1.509 ?107

每层框架柱总的抗侧移刚度见表 2-3。

框架柱横向侧移刚度 D 值 根 数 4 4 16 16 4 4 16 16

项目 层 二 至 四 层 柱类型及截面

K ? ? ic 2iz (一般层) ?c ? K ? 2 ? K ? (一般层) D ? ?c ? iz ? ?12 h2 ?
K ? ?ic iz (底层) ?c ? ? 0.5 ? K ? ? 2 ? K ? (底层) ? KN mm?
1.90 3.20 2.53 4.26 2.75 4.62 3.66 6.157 0.49 0.61 0.56 0.69 0.68 0.77 0.73 0.82 6.85 8.52 7.82 9.64 3.15 3.57 3.39 3.80

边框架边柱 (400 ? 400) 边框架中柱 (400 ? 400) 中框架边柱 (400 ? 400) 中框架中柱 (400 ? 400) 边框架边柱 (400 ? 400) 底 边框架中柱 (400 ? 400) 层 中框架边柱 (400 ? 400) 中框架中柱 (400 ? 400)

注: ic 为梁的线刚度, i z 为柱的线刚度。

底层:

? D ? 4? ?3.15 ? 3.57? ?16? (3.39 ? 3.8) ? 141.92 KN mm ? D ? 4? ?6.85 ? 8.52? ?16? (7.82 ? 9.64) ? 340.84 KN mm
16

二~四层:

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2)框架自振周期的计算: 其自振周期为: T1 ? 1.70?0 ? ? 1.70 ? 0.6 0.434 ? 0.672s 其中 ? 0 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 2-4。 表 2-4 层 4 3 2 1 框架顶点假想水平 ? 计算表

Gi ( KN )
9112.13 9418.24 9418.24 10512.28

? G (KN )
i

? D(KN

mm)

? ? ? Gi

?D

总位移 ? (mm) 434.09 407.36 252.99 271.00

(层间相对位移) 9112.13 18530.37 27948.61 38460.89 表 2-5 340.84 340.84 340.84 141.92 26.73 54.37 81.399 271.00

楼层地震作用和地震剪力标准值计算表



H i (m)
16.0 12.4 8.8 5.2

Gi ( KN )
9112.13 9418.24 9418.24 10512.28

Gi H i
145794.08 116786.18 82880.51 54663.86

Fi ? Fn ? ?Fn (顶层) Gi H i Fi ? FEK (1 ? ? n )(其他层) ? Gi Hi
637.49 367.77 261.00 172.14

楼层剪力Vi ( KN )
637.49 1005.26 1266.26 1438.4

4 3 2 1

3)地震作用计算: 根据本工程设防烈度 7 度、II 类场地土,设计地震分组为第一组,查《建筑抗震设 计规范》特征周期 Tg ? 0.35s , ? max ? 0.08

?T ? 0.9 ?1 ? ? g ? ? max ? ? 0.35 0.672 ? ? 0.08 ? 0.044 ? T1 ?
结构等效总重力荷载: Geq ? 0.85GL ? 0.85 ? 38460.89=32691.8KN

0.9

T1 ? 1.4Tg ? 1.4 ? 0.35 ? 0.49s ,故需考虑框架顶部附加集中力作用

? n ? 0.08T1 ? 0.07 ? 0.08 ? 0.672 ? 0.07 ? 0.124
框架横向水平地震作用标准值为: 结构底部: FEK ? ?1Geq ? 0.048 ? 32691.8 ? 1438.44KN 各楼层的地震作用和地震剪力标准值由表 2-6 计算列出,图示见图 2-6。

17

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?G H
i

i

? 671305.70

?Fn ? ? ? FEK ? 0.119 ? 2504.02 ? 297.98KN

?S
A

图 2-6

横向框架上的地震作用

2.2 框架内力计算
11.36 4.08 4.87 8.30 4.08 2.54 8.30 4.08 2.54 8.30 4.08 2.54 4.05 21.90 2.69 D4 5.78 19.44 2.69 D4 19.44 2.69 D4 19.44 2.69 D4

A4
-66.38

B4
66.38

D4

A3
-53.29

B3
53.29

D4

4.05

A2
-53.29

B2
53.29

D4

4.05

A1
-53.29

B1
53.29

D4

6000

1300
A0

6000
B0

1300

A

B

A

B

图 2-7 横向框架承担的恒载及节点不平衡弯矩 (左)恒载(右)恒载产生的节点不平衡弯矩
18

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2.2.1 恒载作用下的框架内力
1.弯矩分配系数 根据上面的原则,可计算出横向框架各杆件的杆端弯矩分配系数,由于该框架为对 称结构,取框架的一半进行简化计算,如图 2-6。 节点 A1 : S A1A0 ? 4iA1A0 ? 4 ? 0.364 ? 1.456

S A1B1 ? 4iA1B1 ? 4 ?1.333 ? 5.332 S A1A2 ? 4iA1A2 ? 4 ? 0.526 ? 2.104
(相对线刚度见表 2-3)

? S ? 4 ? (0.364 ? 1.333 ? 0.526)
A

? A1B1 ?
? A1B1 ?
? A1B 2 ?

S A1B1 ? 0.164 ?S
A

S A1B1 ? 0.600 ?S
A

S A1B 2 ? 0.236 ?S
A

节点 B1 : SB1D1 ? iB1D1 ? 2 ? 0.909 ? 1.818

? S ? 4 ? 0.364 ?1.333 ? 0.526? ? 2 ? 0.909 ? 10.71
A

?B1A1 ?
?B1B 2 ?

4 ?1.333 ? 0.498 4 ? 0.364 ? 1.333 ? 0.526 ? ? 2 ? 0.909 4 ? 0.526 ? 0.196 4 ? 0.364 ? 1.333 ? 0.526? ? 2 ? 0.909 2 ? 0.909 ? 0.170 4 ? 0.364 ? 1.333 ? 0.526? ? 2 ? 0.909 4 ? 0.364 ? 0.136 4 ? 0.364 ? 1.333 ? 0.526? ? 2 ? 0.909 4 ? 0.526 ? 0.221 4 ? 0.526 ? 1.333 ? 0.526 ?
19

?B1D1 ?
?B1B 0 ?

节点 A2 : ? A2 A1 ? ? A2 A3 ?

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? A2 B 2 ?

4 ?1.333 ? 0.558 4 ? 0.526 ? 1.334 ? 0.526 ? 4 ?1.333 ? 0.470 4 ? 0.526 ? 1.334 ? 0.526 ? ? 2 ? 0.909 4 ? 0.526 ? 0.185 4 ? 0.526 ? 1.334 ? 0.526 ? ? 2 ? 0.909

节点 B 2 : ?B 2 A2 ?

?B 2 B1 ? ?B 2 B3 ?

?B 2 D 2 ?

2 ? 0.909 ? 0.160 4 ? 0.526 ? 1.334 ? 0.526 ? ? 2 ? 0.909 4 ?1.334 ? 0.717 4 ? 0.526 ? 1.334 ?

节点 A4 : ? A4 B 4 ?

? A 4 A3 ?

4 ? 0.526 ? 0.283 4 ? 0.526 ? 1.334 ? 4 ?1.334 ? 0.576 4 ? 0.526 ? 1.334 ? ? 2 ? 0.909

节点 B 4 : ? B 4 A4 ?

?B 4 B3 ?

4 ? 0.407 ? 0.227 4 ? 0.526 ? 1.334 ? ? 2 ? 0.909 2 ? 0.554 ? 0.197 4 ? 0.526 ? 1.334 ? ? 2 ? 0.909

?B 4 D 4 ?

A3 、 B3 与相应的 A2 、 B2 相同。
2.杆件固端弯矩 计算杆件固端弯矩时应带符号,杆端弯矩一律以顺时针方向为正,如图 2-7。

图 2-8 (1)横梁固端弯矩 1)顶层横梁:

杆端及节点弯矩正方向

20

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自重作用: M A 4 B 4 ? ? M B 4 A4 ? ?

1 2 1 ql ? ? ? 4.08 ? 6.02 ? ?12.24 KN ? m 12 12

1 1 M B 4 D 4 ? ? ql 2 ? ? ? 2.69 ? 1.32 ? ?1.52 KN ? m 3 3 1 M D 4 B 4 ? M B 4 D 4 ? ?0.758KN ? m 2
板传来的恒载作用:

M A4 B 4 ? ? M B 4 A4 ? ?

1 2 ql ?1 ? 2a 2 l 2 ? a 3 l 3 ? 12

?? M B4D4 M D4B4

1 ? 26.3 ? 6.02 ? ?1 ? 2 ? 2.7 2 6.02 ? 2.73 6.03 ? ? ?54.14 KN ? m 12 5 5 ? ? ql 2 ? ? ?11.36 ? 2.62 ? ?4.00 KN ? m 96 96 1 1 ? ? ql 2 ? ? ? 11.36 ? 2.62 ? ?2.400 KN ? m 32 32

2)二~四层横梁: 自重作用:

1 2 1 ql ? ? ? 4.08 ? 6.02 ? ?12.24 KN ? m 12 12 1 2 1 M B1D1 ? ? ql ? ? ? 2.69 ?1.32 ? ?1.52 KN ? m 3 3 1 M D1B1 ? M B1D1 ? ?0.758KN ? m 2 M A1B1 ? ? M B1 A1 ? ?
板传来的恒载作用:

M A1B1 ? ? M B1 A1 ? ? ??

1 2 ql ?1 ? 2a 2 l 2 ? a 3 l 3 ? 12

1 ?19.94 ? 6.02 ? ?1 ? 2 ? 2.7 2 6.02 ? 2.73 6.03 ? ? ?41.05KN ? m 12 5 5 M B1D1 ? ? ql 2 ? ? ? 8.3 ? 2.62 ? ?2.92 KN ? m 96 96 1 1 M D1B1 ? ? ql 2 ? ? ? 8.3 ? 2.62 ? ?1.75KN ? m 32 32
(1)纵梁引起柱端附加弯矩 顶层外纵梁: M A4 ? ?M D 4 ? 88.89 ? 0.075 ? 6.67KN ? m 楼层外纵梁: M A1 ? ?M D1 ? 36.97 ? 0.075 ? 2.77KN ? m 顶层中纵梁: M B 4 ? ?MC 4 ? ?77.11? 0.075 ? ?5.78KN ? m 楼层中纵梁: M B1 ? ?MC1 ? ?54.01? 0.075 ? ?4.05KN ? m

21

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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(不包括纵向框架梁)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 与杆端弯矩方向相反,一律以逆时针方向为正,如图 2-7。 节点 A4 的不平衡弯矩: M A4 B 4 ? M A4纵梁 ? ?12.24 ? 54.14 ? 6.67 ? ?59.71KN ? m 横向框架的节点不平衡弯矩如图 2-8。 4.内力计算 根据对称原则,只计算 AB、BC 跨。在进行弯矩分配时,应将节点不平衡弯矩反号后再进 行杆件弯矩分配。 节点弯矩使相交于该节点杆件的近端产生弯矩,同时也使各杆件的远端产生弯矩,近端 产生的弯矩通过节点弯矩分配确定,远端产生的弯矩由传递系数 C(近端弯矩与远端弯矩的比 值, 远端固定:C=1/2;远端滑动:C= ? 1)确定。传递系数与杆件远端的约束形式有关,如图 3-1。 恒载弯矩分配过程如图 2-9,恒载作用下弯矩见图 2-10,梁剪力、柱轴力见图 2-11。
A4A3 下柱 A4B4 右梁 不平衡弯矩 0.283 0.717 -59.71 -66.38 16.90 42.81 5.20 -20.83 4.43 11.21 26.52 -33.19 B4A4 左梁 0.576 66.38 21.41 -41.67 5.61 -3.16 48.57 B3B4 上柱 B3A3 左梁 0.185 0.47 53.29 -8.29 -21.06 -7.13 13.12 -0.25 -0.63 -15.66 44.72 B4C4 右梁 B4B3 下柱 不平衡弯矩 0.227 0.197 55.08 -5.52 -4.14 -16.42 -14.25 -0.12 -1.24 -1.08 -23.19 -19.60 B3C3 右梁 B3B2 下柱 不平衡弯矩 0.16 0.185 44.8 -4.44 -7.17 -8.29 -4.66 -0.21 -0.25 -11.82 -13.19 D4

→ ← →

→ →

-2.77 16.42 1.24 14.90 D3 -2.51 7.17 0.21 4.87

A3A4 上柱 A3A2 下柱 A3B3 右梁 不平衡弯矩 0.221 0.221 0.558 -50.52 -53.29 8.45 5.58 -10.53 10.39 10.39 26.24 2.21 0.002 -0.31 -0.42 -0.42 -1.06 20.63 15.56 -38.96 A2A3 上柱 A2A1 下柱 A2B2 右梁 不平衡弯矩 0.221 0.221 0.558 -50.52 -53.29 11.16 11.16 28.19 5.20 6.62 -11.83 0.00 0.00 0.01 16.36 17.79 -36.92

← → ←

→ →

→ ← →

B2B3 上柱 B2A2 左梁 0.185 0.47 53.29 -4.14 14.10 -9.32 -23.67 -0.12 0.01 0.24 0.62 -13.34 44.34 B1B2 上柱 B1A1 左梁 0.196 0.498 53.29 -8.78 -22.31 -4.66 16.83 -2.39 -6.06 -15.82 41.75

B2C2 右梁 B2B1 下柱 不平衡弯矩 0.16 0.185 44.8 -4.44 -4.39 -8.06 -9.32 -1.19 0.21 0.24 -12.29 -14.66 B1C1 右梁 B1B0 下柱 不平衡弯矩 0.17 0.136 44.8 -4.44 -7.62 -6.09 -2.07 -14.12 -1.66 -7.75

D2 -2.51 → → 8.06 -0.21 5.34 D1 -2.51 7.62 2.07 7.17

A1A2 上柱 A1A0 下柱 A1B1 右梁 不平衡弯矩 0.236 0.164 0.6 -50.52 -53.29 5.58 -11.16 13.24 9.20 33.66 0.002 -3.03 0.71 0.50 1.82 19.54 9.70 -32.00 A0A1 4.60 0.25

← → ←

→ →

B0B1 -3.05 -0.83

节点分配顺序: (

A4、B3、A2、B1 ) ; ( B4、A3、B2、A1 )
恒载弯矩分配过程
22

图 2-9

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正文

33.19 26.52

48.57 23.19

80.09 36.84

33.19 26.52

14.90 19.60 19.60 47.94 20.63 15.66 44.72 11.82 44.72 11.82 15.66 47.94 20.63

38.96 15.56

38.96 15.56

4.87 20.83 20.83 44.34 12.29 44.34 12.29

36.92 17.79

39.08 16.36 13.34

39.08 13.34 16.36

58.7 17.79

5.34 24.53 24.53 41.75 14.12 41.75 14.12

32.00 9.70

40.28 19.54 15.82

40.28 15.82 19.54

32.00 9.70

7.17 7.75 7.75

44.03

44.03

图 2-10
50.94 134.70

恒载作用下弯矩图 ? KN ? m ?
-50.84 134.70 138.93

-50.94 10.88 -10.88 50.94 138.93

149.10 45.28 226.43

153.33 -45.28 8.89 261.51

153.33 -8.89 45.28 261.51

149.10 -45.28 226.43

240.84 45.55 317.88

275.91 -45.55 8.89 384.36

275.91 -8.89 45.55 384.36

240.84 -45.55 317.88

332.28 45.94 408.94

398.76 -45.94 8.89 507.60

398.76 -8.89 45.94 507.60

332.28 -45.94 408.94

图 2-11 恒载作用下梁剪力、柱轴力 ? KN ? 根据所求出的梁端弯矩,再通过平衡条件,即可求出恒载作用下梁剪力、柱轴,结构见 表 2-7 至表 2-10。
23

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正文

表 2-7 层 4 3 2 1
q ( KN m)

AB 跨梁端剪力(KN)

g ( KN m)

a ( m)

l ( m ) gl 2
6 6 6 6 12.24 12.24 12.24 12.24

u ? (l ? a)
?q 2

M AB
( KN ? m)

M BA
( KN ? m)

?M

ik

l

u ? ? Mik l
45.81 43.36 43.08 42.69

VA ? gl 2 ?

VB ? ?( gl 2 ?

u ? ? M ik l )
-50.94 -45.28 -45.55 -45.94

21.90 19.44 19.44 19.44

4.08 4.08 4.08 4.08

2.70 2.70 2.70 2.70

36.14 32.08 32.08 32.08

-33.19 -38.96 -36.92 -32.00

48.57 44.72 44.34 41.75

2.56 0.96 1.24 1.63

表 2-8 层 4 3 2 1
q ( KN m)

BC 跨梁端剪力(KN)
gl 2
l?q 4

g ( KN m)

l (m )
2.60 2.60 2.60 2.60

VB ? gl 2 ? l ? q 4

VC ? ?( gl 2 ? l ? q 4)

11.36 8.30 8.30 8.30

2.69 2.69 2.69 2.69

3.50 3.50 3.50 3.50

7.38 5.40 5.40 5.40

10.88 8.89 8.89 8.89

-10.88 -8.89 -8.89 -8.89

24

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正文

表 2-9

AB 跨跨中弯矩(KN ? m)
u ? (l ? a)



q ( KN m)

g ( KN m)

a ( m)

l (m )

gl 2
?q 2

M AB
( KN ? m)

?M

VA ? gl 2 ?
ik

M ? gl 2 ? l 4 ? 1.05u

l

u ? ? Mik l
45.81 43.36 43.08 42.69

?M AB ? VA ? l 2
-47.94 -39.08 -40.28 -44.03

4 3 2 1

21.90 19.44 19.44 19.44

4.08 4.08 4.08 4.08

2.70 2.70 2.70 2.70

6.00 6.00 6.00 6.00

12.24 12.24 12.24 12.24

36.14 32.08 32.08 32.08

-33.19 -38.96 -36.92 -32.00

2.56 0.96 1.24 1.63

表 2-10 柱轴力(KN)
层 柱顶 柱底 柱顶 3 柱底 柱顶 2 柱底 柱顶 1 柱底 4 横梁端部压力 45.81 43.36 43.08 42.69 边轴 A 轴、D 轴 纵梁端部压力 88.89 33.97 33.97 33.97 柱重 14.4 14.4 144 20.8 柱轴力 134.70 149.10 226.43 240.84 317.88 332.28 408.94 429.74 横梁端部压力 50.94+10.88=61.82 45.28+8.89=54.17 45.55+5.89=54.44 45.94+8.89=54.83 中轴 B 轴、D 轴 纵梁端部压力 77.11 54.01 54.01 54.01 柱重 14.4 14.4 14.4 20.8 柱轴力 138.93 153.33 261.51 275.91 384.36 398.76 507.60 528.40

25

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正文

2.2.2 活载作用下的框架内力
各不利荷载布置时计算简图不一定是对称形式, 为方便, 近似采用对称结构对称荷载形式 简化计算。 1.梁固端弯矩 (1)顶层

M A4 B 4 ? ? M B 4 A4 ? ?

1 2 ql ?1 ? 2a 2 l 2 ? a 3 l 3 ? 12

1 ? 3.78 ? 6.02 ? ?1 ? 2 ? 2.72 6.02 ? 2.73 6.03 ? ? ?7.8KN ? m 12 5 5 M B 4 D 4 ? ? ql 2 ? ? ? 1.8 ? 2.62 ? ?0.64 KN ? m 96 96 1 1 M D 4 B 4 ? ? ql 2 ? ? ? 1.82 ? 2.62 ? ?0.38 KN ? m 32 32 ??
(2)二~四层横梁:

M A1B1 ? ? M B1 A1 ? ? ??

1 2 ql ?1 ? 2a 2 l 2 ? a 3 l 3 ? 12

1 ?10.8 ? 6.02 ? ?1 ? 2 ? 2.72 6.02 ? 1.83 6.03 ? ? ?22.23KN ? m 12 5 5 M B1D1 ? ? ql 2 ? ? ? 5.2 ? 2.62 ? ?1.83KN ? m 96 96 1 1 M D1B1 ? ? ql 2 ? ? ? 5.2 ? 2.62 ? ?1.10 KN ? m 32 32
2.纵梁偏心引起柱端附加弯矩 顶层外纵梁: M A4 ? ?M D4 ? 5.10 ? 0.075 ? 0.38KN ? m 楼层外纵梁: M A1 ? ?M D1 ? 14.58 ? 0.075 ? 1.09KN ? m 顶层中纵梁: M B 4 ? ?M C 4 ? ?8.89 ? 0.075 ? ?0.66KN ? m

M B 4 ? ?M C 4 ? ?2.49 ? 0.075 ? ?0.19KN ? m
楼层中纵梁: M B1 ? ?MC1 ? ?25.24 ? 0.075 ? ?1.89KN ? m

M B1 ? ?MC1 ? ?10.66 ? 0.075 ? ?0.80KN ? m
3.本工程考虑如下四种最不利组合 (1)顶层边跨梁跨中弯矩最大,图 2-12。 (2)顶层边柱柱顶左侧及柱底右侧受拉最大弯矩,如图 2-13。 (3)顶层边跨梁梁端最大负弯矩,如图 2-14。
26

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正文

(4)活载满载布置,如图 2-15。
3.78KN/mm D4 0.38 0.38 5.2 D3 3.78KN/mm 0.8 D2 0.38 1.09 5.2 D1 0.8 1.09 1.09 10.8KN/mm 0.8 D1 1.09 1.09 5.2 D2 0.38 10.8KN/mm 0.38 D3 3.78KN/mm D4

0.49

A

B

A

B

图 2-12 活荷载不利布置 a

图 2-13 活荷载不利布置 b

3.78KN/mm D4 0.38 10.8KN/mm 0.38 5.2 D3 1.09 1.89 D2 10.8KN/mm 1.09 5.2 D1 1.09 1.89 1.09 1.09 0.38

3.78KN/mm D4 10.8N/mm 0.66 5.2 D3 10.8KN/mm 1.89 5.2 D2 10.8KN/mm 1.89 5.2 D1 1.89

图 2-14 活荷载不利布置 a

图 2-15 活荷载不利布置 b

27

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正文

4.各节点不平衡弯矩 当 AB 跨布置活载时:

M A4 ? M A4B4 ? M A4 ? ?7.8 ? 0.38 ? ?7.42KN ? m M A1 ? M A2 ? M A3 ? M A1B1 ? M A1 ? ?22.23 ?1.09 ? ?21.14KN ? m M B4 ? M B4 A4 ? M B4 ? 7.8 ? 0.38 ? 7.42KN ? m M B1 ? M B2 ? M B3 ? M B1A1 ? M B1 ? 22.23 ?1.09 ? 21.14KN ? m
当 BC 跨布置活载时:

M B4 ? M B4D4 ? M B4 ? ?0.64 ? 0.19 ? ?0.83KN ? m M B1 ? M B2 ? M B3 ? M B1D1 ? M B1 ? ?1.83 ? 0.8 ? ? ? 2.63KN ? m
当 AB 跨和 BC 跨布置活载时:

M A4 ? M A4B4 ? M A4 ? ?7.8 ? 0.38 ? ?7.42KN ? m M A1 ? M A2 ? M A3 ? M A1B1 ? M A1 ? ?21.14 ?1.09 ? ?20.05KN ? m M B4 ? M B4 A4 ? M B4 ? M B4D4 ? 7.8 ? 0.66 ? 0.64 ? 6.5KN ? m M B1 ? M B2 ? M B3 ? M B1A1 ? M B1 ? M B1D1 ? 21.14 ?1.89 ?1.83 ? 17.42KN ? m
5.内力计算: 采用“迭代法”计算,迭代计算次序同恒载,如图 2-16、图 2-19、图 2-22、图 2-25。 活载( a )作用下梁弯矩、剪力、轴力如图 2-17、图 2-18。 活载( b )作用下梁弯矩、剪力、轴力如图 2-20、图 2-21。 活载( c )作用下梁弯矩、剪力、轴力如图 2-23、图 2-24。 活载( d )作用下梁弯矩、剪力、轴力如图 2-26、图 2-27。

28

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A4A3 下柱 A4B4 右梁 不平衡弯矩 0.283 0.717 -7.42 -7.80 2.10 5.32 -0.43 -2.97 0.96 2.44 2.63 -3.01 B4A4 左梁 B4C4 右梁 B4B3 下柱 不平衡弯矩 0.576 0.227 0.197 7.42 7.80 2.66 0.24 -5.95 -2.34 -2.03 1.22 0.42 -0.94 -0.37 -0.32 4.79 -2.72 -1.70 B3B4 上柱 B3A3 左梁 B3C3 右梁 B3B2 下柱 不平衡弯矩 0.185 0.47 0.16 0.185 -2.63 -1.83 0.49 1.24 0.42 0.49 -1.02 -1.08 -2.42 0.84 2.12 0.72 0.84 0.31 2.28 -0.69 -1.10

正文
D4

→ ← →

→ 2.34 → 0.37 2.72 D3 -1.10 -0.42 -0.72 -2.24

A3A4 上柱 A3A2 下柱 A3B3 右梁 0.221 0.221 0.558 1.05 -0.86 0.48 -0.51 0.16 2.22 -0.86 0.764 -0.51 1.61 0.62 -2.17 1.06 -1.29 -1.77

不平衡弯矩 0 ← → ←

→ →

A2A3 上柱 A2A1 下柱 A2B2 右梁 0.221 0.221 0.558 -22.23 4.43 4.43 11.19 -0.43 -0.34 -6.14 1.53 1.53 3.86 5.53 5.62 -13.33

不平衡弯矩 -20.05 → ← →

B2B3 上柱 B2A2 左梁 B2C2 右梁 B2B1 下柱 不平衡弯矩 0.185 0.47 0.16 0.185 20.05 22.23 0.24 5.59 0.26 -4.84 -12.29 -4.18 -4.84 0.42 1.93 0.32 -0.49 -1.25 -0.43 -0.49 -4.67 16.21 -4.61 -4.75 B1B2 上柱 B1A1 左梁 B1C1 右梁 B1B0 下柱 不平衡弯矩 0.196 0.498 0.17 0.136 -2.63 -1.83 0.52 1.31 0.45 0.36 -2.42 -0.86 0.64 1.63 0.56 0.45 -1.26 2.08 -0.83 0.80

D2

→ →

4.18 0.43 4.61 D1 -1.10 -0.45 -0.56 -2.10

A1A2 上柱 A1A0 下柱 A1B1 右梁 0.236 0.164 0.6 2.22 -0.68 0.764 -0.37 1.93 0.65 -1.72 0.82 -0.95 -1.20

不平衡弯矩 0 ← → ←

→ →

-0.47 -0.26 -0.73 A0A1 -0.24 -0.13 -0.36

B0B1 0.18 0.22 0.40

节点分配顺序: (

; ( B4、A3、B2、A1 ) A4、B3、A2、B1 ) 活载( a )迭代过程
4.79 4.79 2.72 1.70 8.22 2.28 2.28 0.69 0.31 0.31 0.69 1.10 1.10 2.24 16.21 16.21 4.61 4.61 4.75 4.67 4.75 4.67 2.08 0.83 0.8 1.25 20.01 1.65 1.93 1.20 0.73 2.01 0.16 1.77 1.61 3.01 2.63 2.72 1.70

图 2-16
3.01 2.63 8.22 1.77 1.61 0.16 2.01

13.33 5.62 5.53

13.33 5.53 5.62

20.01 1.20 0.73 1.93 1.65

2.08 0.83 1.25 0.8 2.10

0.36

0.40 0.40

0.36

图 2-17 活载( a )弯矩图( KN ? m )
29

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5.96 -6.52 0 0 6.52 -5.96

正文

11.06 11.06 -0.08 15.38 -0.08 3.38 15.38 -3.38 0.08 0.08

25.56 17.36 57.50

44.08 -18.29 0 0

44.08 18.29 -17.36

25.56

87.61 -0.15 -0.15 3.38

87.61 -3.38 0.15 0.15

57.50

71.93

89.96

89.96

71.93

图 2-18 活载( a )剪力、轴力( KN ? m )
A4A3 下柱 A4B4 右梁 不平衡弯矩 0.283 0.717 -7.42 -7.80 2.10 5.32 2.62 -2.37 -0.07 -0.18 4.65 -5.03 B4A4 左梁 B4C4 右梁 B4B3 下柱 不平衡弯矩 0.576 0.227 0.197 7.42 7.80 2.66 -1.85 -4.74 -1.87 -1.62 -0.09 -0.59 0.39 0.15 0.13 6.03 -1.71 -3.93 B3B4 上柱 B3A3 左梁 B3C3 右梁 B3B2 下柱 不平衡弯矩 0.185 0.47 0.16 0.185 20.05 22.23 -3.71 -9.42 -3.21 -3.71 -0.81 6.62 0.60 -1.18 -3.01 -1.02 -1.18 -5.70 16.41 -4.23 -4.30 D4

→ ← →

→ 1.87 → -0.15 1.71 D3

A3A4 上柱 A3A2 下柱 A3B3 右梁 不平衡弯矩 0.221 0.221 0.558 -20.05 -22.23 1.05 0.00 -4.71 5.24 5.24 13.23 -0.04 -0.784 -1.50 0.51 0.51 1.30 6.77 4.97 -13.92 A2A3 上柱 A2A1 下柱 A2B2 右梁 不平衡弯矩 0.221 0.221 0.558 0 0.00 2.62 -1.57 1.05 0.00 2.96 -1.57 1.39 0.00 1.52 -3.96 -2.44

← → ←

→ →

3.21 1.02 4.23

→ ← →

B2B3 上柱 B2A2 左梁 B2C2 右梁 B2B1 下柱 不平衡弯矩 0.185 0.47 0.16 0.185 -2.63 -1.83 -1.85 0.00 -1.96 1.19 3.03 1.03 1.19 -0.59 -1.98 -0.79 0.62 1.58 0.54 0.62 -0.63 2.63 -0.26 -0.94 B1B2 上柱 B1A1 左梁 B1C1 右梁 B1B0 下柱 不平衡弯矩 0.196 0.498 0.17 0.136 20.05 22.23 -3.93 -9.98 -3.41 -2.73 0.60 7.51 -1.59 -4.04 -1.38 -1.10 -4.92 15.72 -4.79 -3.83

D2 -1.10 → → -1.03 -0.54 -2.67 D1

A1A2 上柱 A1A0 下柱 A1B1 右梁 不平衡弯矩 0.236 0.164 0.6 -20.05 -22.23 0.00 -4.99 5.91 4.11 15.03 -0.784 -2.02 0.66 0.46 1.68 5.79 4.57 -12.53 A0A1 2.05 0.23 2.28

← → ←

→ →

3.41 1.38 4.79

B0B1 -1.36 -0.55 -1.91

节点分配顺序: (

A4、B3、A2、B1 ) ; ( B4、A3、B2、A1 ) 图 2-19 活载( b )迭代过程
30

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

6.03 5.03 4.65 6.62 13.92 4.97 6.77 5.70 19.57 2.44 1.39 1.05 0.25 2.53 2.63 0.94 1.71 3.93

6.03 1.71 3.93 6.62 13.92 6.77 5.70 19.57 2.63 0.94 0.25 2.53 1.05 2.44 1.39 4.97 5.03 4.65

16.41 4.23 4.30

16.41 4.23 4.30

2.67 15.72 15.72 12.53 4.57 5.79 4.92 20.63 4.79 4.79 5.79 3.83 3.83 4.92 20.63 12.53 4.57

图 2-20 活载( b )弯矩图( KN ? m )
6.07 -6.40 0 0 6.40 -5.75 11.17 11.17 17.40 15.26 -18.24 0 0 15.26 18.24 -16.41

43.16 -0.03 57.71

58.74 -0.03 3.38 3.38

57.74 -0.03 -0.03

43.16

87.39 17.29 -18.35 0

87.39 0 18.35 -17.29

57.71

89.58

130.98

130.98

89.58

图 2-21 活载( b )剪力、轴力( KN ? m )
31

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A4A3 下柱 A4B4 右梁 不平衡弯矩 0.283 0.717 -7.42 -7.80 2.10 5.32 2.55 -2.44 -0.03 -0.08 4.62 -5.00 B4A4 左梁 B4C4 右梁 B4B3 下柱 不平衡弯矩 0.576 0.227 0.197 7.42 7.80 2.66 -1.61 -4.88 -1.92 -1.67 -0.04 -0.55 0.34 0.13 0.12 5.88 -1.79 -3.71 B3B4 上柱 B3A3 左梁 B3C3 右梁 B3B2 下柱 不平衡弯矩 0.185 0.47 0.16 0.185 17.42 22.23 -1.83 -3.22 -8.19 -2.79 -3.22 -0.83 6.44 0.31 -1.09 -2.78 -0.95 -1.09 -5.15 17.71 -5.56 -4.01

正文
D4

→ ← →

→ 1.92 → -0.13 1.79 D3 -1.10 2.79 0.95 2.63

A3A4 上柱 A3A2 下柱 A3B3 右梁 不平衡弯矩 0.221 0.221 0.558 -20.05 -22.23 1.05 0.00 -4.09 5.10 5.10 12.89 -0.02 -0.686 -1.39 0.46 0.46 1.17 6.60 4.88 -13.66 A2A3 上柱 A2A1 下柱 A2B2 右梁 不平衡弯矩 0.221 0.221 0.558 0 0.00 2.55 -1.37 1.18 0.00 2.88 -1.37 1.51 0.00 0.78 -3.46 -2.69

← → ←

→ →

B2B3 上柱 B2A2 左梁 B2C2 右梁 B2B1 下柱 不平衡弯矩 0.185 0.47 0.16 0.185 0 → ← → -1.61 0.61 -0.55 0.56 -0.98 0.00 1.56 -1.73 1.42 1.25 -1.71 0.61 -0.75 0.56 -1.28

D2

0.53 0.48 1.02

→ →

-0.53 -0.48 -1.02 D1 -1.10 2.96 1.30 3.16

A1A2 上柱 A1A0 下柱 A1B1 右梁 不平衡弯矩 0.236 0.164 0.6 -20.05 -22.23 0.00 -4.34 5.76 4.00 14.63 -0.686 -1.90 0.61 0.42 1.55 5.68 4.42 -12.28 A0A1 2.00 0.21 2.21

← → ←

B1B2 上柱 B1A1 左梁 B1C1 右梁 B1B0 下柱 不平衡弯矩 0.196 0.498 0.17 0.136 17.42 22.23 -1.83 -3.41 -8.68 -2.96 -2.37 0.31 7.32 -1.49 -3.80 -1.30 -1.04 -4.60 17.07 -6.09 -3.41

→ →

B0B1 -1.18 -0.52 -1.70

节点分配顺序: (

A4、B3、A2、B1 ) ; ( B4、A3、B2、A1 ) 图 2-22 活载( c )迭代过程
22.75 22.75 9.45 12.44 6.62 13.66 6.6 5.15 19.57 1.66 2.17 0.98 1.02 17.07 6.09 3.41 4.60 1.66 2.17 0.98 1.02 17.07 6.09 3.41 4.60 20.63 5.68 2.53 1.53 2.69 1.51 4.88 5.00 4.62 9.45 12.44

5.00 4.62 6.62 13.66 4.88 6.6 5.15 19.57 2.69 1.51 1.53 2.53

25.65 7.66 5.71

25.65 7.66 5.71

12.28 4.42 5.68 20.63

12.28 4.42

图 2-23

活载( c )弯矩图( KN ? m )
32

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

6.09

-6.38

0

0

6.38

-6.09 11.19

11.19 17.15

15.24 -18.50 3.38

15.24 -3.38 18.50 -17.15

42.91 0.24 57.73

89.06 0.33 0 0

89.06 -0.33 -0.24

42.91

108.89 17.02 -18.62 3.38

108.89 -3.38 18.62 -17.02

57.73

89.33

135.08

135.08

89.33

图 2-24 活载( c )剪力、轴力( KN ? m )
A4A3 下柱 A4B4 右梁 不平衡弯矩 0.283 0.717 -7.42 -7.80 2.10 5.32 2.31 -2.44 0.04 0.09 4.44 -4.82 B4A4 左梁 B4C4 右梁 B4B3 下柱 不平衡弯矩 0.576 0.227 0.197 7.42 7.80 -0.64 2.66 -1.61 -4.88 -1.92 -1.67 0.05 -0.29 0.14 0.06 0.05 5.77 -2.51 -3.52 B3B4 上柱 B3A3 左梁 B3C3 右梁 B3B2 下柱 不平衡弯矩 0.185 0.47 0.16 0.185 17.42 22.23 -1.83 -3.22 -8.19 -2.79 -3.22 -0.83 5.83 -1.82 -0.59 -1.49 -0.51 -0.59 -4.64 18.38 -5.12 -5.63 D4

→ ← →

→ →

-0.38 1.92 -0.06 1.49 D3 -1.10 2.79 0.51 2.19

A3A4 上柱 A3A2 下柱 A3B3 右梁 不平衡弯矩 0.221 0.221 0.558 -20.05 -22.23 1.05 2.22 -4.09 4.61 4.61 11.65 0.02 -0.033 -0.74 0.17 0.17 0.42 5.85 6.96 -15.00 A2A3 上柱 A2A1 下柱 A2B2 右梁 不平衡弯矩 0.221 0.221 0.558 -20.05 -22.23 4.43 4.43 11.19 2.31 2.62 -4.63 -0.07 -0.07 -0.16 6.67 6.98 -15.84

← → ←

→ →

→ ← →

B2B3 上柱 B2A2 左梁 B2C2 右梁 B2B1 下柱 不平衡弯矩 0.185 0.47 0.16 0.185 17.42 22.23 -1.83 -1.61 5.59 -1.71 -3.64 -9.26 -3.15 -3.64 -0.29 -0.08 -0.47 0.16 0.40 0.14 0.16 -5.39 18.88 -4.85 -5.67 B1B2 上柱 B1A1 左梁 B1C1 右梁 B1B0 下柱 不平衡弯矩 0.196 0.498 0.17 0.136 17.42 22.23 -1.83 -3.41 -8.68 -2.96 -2.37 -1.82 6.65 -0.95 -2.41 -0.82 -0.66 -6.18 17.80 -5.61 -3.03

D2 -1.10 → → 3.15 -0.14 1.92 D1 -1.10 2.96 0.82 2.68

A1A2 上柱 A1A0 下柱 A1B1 右梁 不平衡弯矩 0.236 0.164 0.6 -20.05 -22.23 2.22 -4.34 5.23 3.64 13.30 -0.033 -1.20 0.29 0.20 0.74 7.71 3.84 -13.73 A0A1 1.82 0.10 1.92

← → ←

→ →

B0B1 -1.18 -0.33 -1.51

节点分配顺序: (

A4、B3、A2、B1 ) ; ( B4、A3、B2、A1 )
满跨活载迭代过程
33

图 2-25

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

4.82 4.44

5.77 2.51

5.77 2.51

4.82 4.44

8.18 3.52 3.52 6.86 5.85 4.54 18.38 5.12 18.38 5.12 4.54 6.86 5.85 15

15 6.96

2.19 5.63 5.63 18.88 4.85 18.88 4.85

6.96

15.84 6.98 6.67

18.7 5.39

18.7 5.39 6.67

15.84 6.98

1.92 5.67 5.67 17.80 5.61 17.80 5.61

13.73 3.84 7.71

17.38 6.18

17.38 6.18 7.71

13.73 3.84

2.68 3.03 3.03

18.98

18.97

图 2-26 满跨活载弯矩图( KN ? m )
6.08 -6.86 3.38 -3.38 6.86 6.08 11.18 11.18 17.26 18.64 -18.07 3.38 -3.38 18.64 18.07 -17.26

43.02 17.31 74.91

65.64 -17.38 3.38 -3.38

65.64 17.38 -17.31

43.02

112.59 17.14 -18.98 3.38 -3.38

112.59 18.98 -17.14

74.91

106.63

159.71

159.71

106.63

图 2-27 满跨活载剪力、轴力( KN ? m ) 根据说求出的梁端弯矩,再通过平衡条件,即可求出恒载作用下的梁剪力、柱剪力,结 果见表 2-11~表 2-26。
34

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-11

活载( a )作用下 AB 跨梁端剪力

层 q( KN m) a (m) u ? (8 ? a) ? q 2 M AB ( KN ? m) M BA ( KN ? m) 4 3 3.78 0.00 2.7 2.7 2.7 2.7 6.24 0.00 17.82 0.00 -3.10 -1.77 -13.33 -1.20 4.79 2.28 16.12 2.08 表 2-12 层 4 3 2 1
q ( KN m)

?M

ik

l

VA ? u ? ? M ik l
5.96 -0.08 17.36 -0.15

VB ? ?(u ? ? M ik l )
-6.52 -0.08 -18.29 -0.15

0.28 0.08 0.47 0.15

2 10.80 1 0.00

活载( a )作用下 BC 跨梁端剪力

l (m )

ql 4( KN )
0.00 3.38 0.00 3.38

VB ? ql 4( KN )
0.00 3.38 0.00 3.38

VC ? ? ql 4( KN )

0.00 5.20 0.00 5.20

2.60 2.60 2.60 2.60

0.00 -3.38 0.00 -3.38

表 2-13 活载( a )作用下 AB 跨跨中弯矩 ( KN ? m)
q ( KN m)

层 4 3 2 1

(板传来的荷载)

a ( m)

l ( m ) u ? (l ? a) ? q 2 M AB ( KN ? m)
6.00 6.00 6.00 6.00 6.24 0.00 17.82 0.00 -3.10 -1.77 -13.33 -1.20

?M

ik

l VA ? u ? ? M ik l
5.96 -0.08 17.35 -0.15

M ? 1.05u ? M AB ? VA ? l 2
-8.22 2.01 -20.01 1.65

3.78 0.00 10.80 0.00

2.70 2.70 2.70 2.70

0.28 0.08 0.47 0.15

35

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-14 层 4 3 2 1 边柱(A 轴) 横梁端部剪力 5.96 -0.08 17.36 -0.15 纵梁端部剪力 5.10 14.58 14.58 14.58

活载( a )作用下柱轴力 中柱(B 轴) 柱轴力 ( KN ) 15.38 44.08 87.61 116.38

柱轴力 ( KN ) 11.06 25.56 57.50 71.93 表 2-15

横梁端部剪力 6.52 3.46 18.29 3.53

纵梁端部剪力 8.86 25.24 25.24 25.24

活载( b )作用下 AB 跨梁端剪力
M BA ( KN ? m)



q ( KN m) a ( m)

u ? (8 ? a) ? q 2
6.24 17.82 0.00 17.82

M AB ( KN ? m)
-5.03 -13.92 -2.44 -12.53 表 2-16

?M

ik

l

VA ? u ? ? M ik l VB ? ?(u ? ? M ik l )
6.07 17.41 -0.03 17.29 -6.40 -18.24 -0.03 -18.35

4 3 2 1

3.78 10.80 0.00 10.80

2.70 2.70 2.70 2.70

6.03 16.41 2.63 15.72

0.17 0.42 0.03 0.53

活载(b)作用下 BC 跨梁端剪力

层 4 3 2 1

q ( KN m)

l (m )

ql 4( KN )
0.00 0.00 3.38 0.00

VB ? ql 4( KN )
0.00 0.00 3.38 0.00

VC ? ? ql 4( KN )

0.00 0.00 5.20 0.00

2.60 2.60 2.60 2.60

0.00 0.00 -3.38 0.00

36

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-17 层 q( KN m) 4 3 2 1 3.78 10.80 0.00 10.80
a ( m)

活载(b)作用下 AB 跨跨中弯矩 ( KN ? m)

l (m )
6.00 6.00 6.00 6.00

u ? (l ? a) ? q 2 M AB ( KN ? m)
6.24 17.82 0.00 17.82 表 2-18 边柱(A 轴) -5.03 -13.92 -2.44 -12.53

?M

ik

l VA ? u ? ? M ik l
6.07 17.40 -0.03 17.29

M ? 1.05u ? M AB ? VA ? l 2

2.70 2.70 2.70 2.70

0.17 0.42 0.03 0.53

-6.62 -19.57 2.53 -20.63

活载(b)作用下柱轴力计算 中柱(B 轴)

层 4 3 2 1

横梁端部剪力 6.07 17.41 -0.03 17.29

纵梁端部剪力 5.10 14.58 14.58 14.58 表 2-19

柱轴力 ( KN ) 11.17 43.16 57.71 89.58

横梁端部剪力 6.40 18.24 3.41 18.35

纵梁端部剪力 8.86 25.24 25.24 25.24

柱轴力 ( KN ) 15.26 58.74 87.39 130.98

活载( c )作用下 AB 跨梁端剪力

层 4 3 2 1

q ( KN m)

a ( m)

u ? (8 ? a) ? q 2 M AB ( KN ? m) M BA ( KN ? m)
6.24 17.82 0.00 17.82 -5.00 -13.66 -2.69 -12.28 5.88 17.71 1.25 17.07

?M

ik

l

VA ? u ? ? M ik l VB ? ?(u ? ? M ik l )
6.09 17.15 0.24 17.02 -6.38 -18.50 0.24 -18.62

3.78 10.8 0.00 10.8

2.70 2.70 2.70 2.70

0.15 0.68 -0.24 0.80

37

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-20 层 4 3 2 1
q ( KN m)

活载( c )作用下 BC 跨梁端剪力

l (m )

ql 4( KN )
0.00 3.38 0.00 3.38 表 2-21

VB ? ql 4( KN )
0.00 3.38 0.00 3.38

VC ? ? ql 4( KN )

0.00 5.20 0.00 5.20

2.60 2.60 2.60 2.60

0.00 -3.38 0.00 -3.38

活载(c)作用下 AB 跨跨中弯矩 ( KN ? m)

q ( KN m)

层 (板传来的 荷载) 4 3 2 1 3.78 10.80 0.00 10.80

a ( m)

l ( m ) u ? (l ? a) ? q 2 M AB ( KN ? m)
6.0 6.0 6.0 6.0 6.24 17.82 0.00 17.82 表 2-22 边柱(A 轴) -5.00 -13.66 -2.69 -12.28

?M

ik

l VA ? u ? ? M ik l
6.09 17.14 0.24 17.02

M ? 1.05u ? M AB ? VA ? l 2

2.7 2.7 2.7 2.7

0.15 0.68 -0.24 0.80

-6.71 -19.05 1.97 -20.07

活载( c )作用下柱轴力 ( KN ) 中柱(B 轴)

层 4 3 2 1

横梁端部剪力 6.09 17.14 0.24 17.02

纵梁端部剪力 5.10 14.58 14.58 14.58

柱轴力 ( KN ) 11.19 42.91 57.73 89.33

横梁端部剪力 6.38 21.88 0.24 22.00

纵梁端部剪力 8.86 25.24 25.24 25.24

柱轴力 ( KN ) 15.24 62.36 87.84 135.08

38

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-23 层 4 3 2 1
q ( KN m) a ( m)

满跨活载作用下 AB 跨梁端剪力

u ? (8 ? a) ? q 2 M AB ( KN ? m) M BA ( KN ? m)

?M

ik

l VA ? u ? ? M ik l VB ? ?(u ? ? M ik l )
6.08 17.26 17.31 17.14 -6.40 -18.38 -18.33 -18.50

3.78 10.80 10.80 10.80

2.70 2.70 2.70 2.70

6.24 17.82 17.82 17.82

-4.82 -15.00 -15.84 -13.73

5.77 18.38 18.88 17.80

0.16 0.56 0.51 0.68

表 2-24 层 4 3 2 1
q ( KN m)

满跨活载作用下 BC 跨梁端剪力

l (m )

ql 4( KN )
1.18 3.38 3.38 3.38

VB ? ql 4( KN )
1.18 3.38 3.38 3.38

VC ? ? ql 4( KN )

1.82 5.20 5.20 5.20

2.60 2.60 2.60 2.60

-1.18 -3.38 -3.38 -3.38

39

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-25 满跨活载作用下 AB 跨跨中弯矩 ( KN ? m) 层 q( KN m) 4 3 2 1 3.78 10.80 10.80 10.80
a ( m)

l (m )
6.00 6.00 6.00 6.00

u ? (l ? a) ? q 2 M AB ( KN ? m)

?M

ik

l VA ? u ? ? M ik l M ? 1.05u ? M AB ?VA ? l 2
6.08 17.26 17.31 17.14 -6.86 -18.07 -17.38 -18.98

2.7 2.7 2.7 2.7

6.24 17.82 17.82 17.82

-4.82 -15.00 -15.84 -13.73

0.16 0.56 0.51 0.68

表 2-26 边柱(A 轴) 层 横梁端部剪 力 6.08 17.26 17.31 17.14

满跨活载作用下柱轴力 ( KN ) 中柱(B 轴) 柱轴力

纵梁端部剪力 5.10 14.58 14.58 14.58

( KN )
11.18 43.02 74.91 106.63

横梁端部剪力 9.78 21.76 21.71 21.88

纵梁端部剪力 8.86 25.24 25.24 25.24

柱轴力 ( KN ) 18.64 65.64 112.59 159.71

4 3 2 1

40

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正文

2.2.3 风荷载作用下的位移、内力计算
1.框架侧移(表 2-27) 表 2-27 层 4 3 2 1 层高 hi ( m) 3.6 3.6 3.6 4.5 风载作用下框架侧移

Pik ( KN )
21.09 24.49 21.48 24.17

Vik ( KN )
21.09 45.58 67.06 91.23

? D(KN
34.92 34.92 34.92 14.38

mm)

?i ? Vik

?D

总侧移 ? i (mm) 10.17 9.57 8.26 6.34

0.60 1.31 1.92 6.34

41

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

2.层间侧移

? max ?
其中 0.85 为位移放大系数。 相对侧移 3.顶点侧移 侧移 相对侧移

6.34 ? 7.46mm 0.85

? max
h

?

6.34 ? 0.0014 4500

1 400

??

10.17 ? 11.96mm 0.85 ? 11.96 ? ? 0.00078 H 15300

1 ,满足要求。 500

4.水平风载作用下框架层间剪力(图 2-28)

p p p p

=21.09KN
=21.09KN

=24.49KN
=45.58KN

=21.48KN
=67.06KN

=24.17KN
室外 地坪

=91.23KN

图 2-28 水平风载作用下框架层间剪力 表 2-28 层 次 4 3 2 1 柱别 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱 各层柱反弯点位置

K
2.53 4.26 2.53 4.26 2.53 4.26 3.66 6.16

?2
— — 1 1 1 1 0.8 0.8

y2
0 0 0 0 0 0 0 0

?3
1 1 1 1 1.25 1.25 — —

y3
0 0 0 0 0 0 0 0

y0
0.43 0.45 0.48 0.50 0.50 0.50 0.55 0.55

y
0.43 0.45 0.48 0.50 0.50 0.50 0.55 0.55

42

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

图 2-29 风载作用框架弯矩 ( KN ? m)

图 2-30 风载作用框架梁剪力、柱轴力 ( KN )
43

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-29 层次 4 3 2 1
h( m)

风荷载作用下框架柱剪力及柱端弯矩 柱别 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱

V ik ( KN )
21.09 45.58 67.06 91.23

?D
34.92 34.92 34.92 14.38 表 2-30 节点左右 梁线刚度 比 0 1.46 0 1.46 0 1.46 0 1.46

Di
7.82 9.64 7.82 9.64 7.82 9.64 3.39 3.80

Vi
-4.72 -5.82 -10.21 -12.58 -15.02 -18.51 -21.51 -24.08

y
0.43 0.45 0.48 0.50 0.50 0.50 0.55 0.55

M下
-7.31 -9.43 -17.64 -22.64 -27.04 -33.32 -53.24 -59.60

M上
-9.69 -11.52 -19.11 -22.64 -27.04 -33.32 -43.56 -48.76

3.6 3.6 3.6 4.5

风载作用下梁端、跨中弯矩和剪力 边跨梁端弯 矩 中跨梁端弯矩 风载下梁端剪力 边跨梁跨中弯 矩 ( KN ? m) 左
VB

层 柱别 次

M下
( KN ? m)
-7.31 -9.43 -17.64 -22.64 -27.04 -33.32 -43.56 -48.76

M上
( KN ? m)
-9.69 -11.52 -19.11 -22.64 -27.04 -33.32 -43.56 -48.76

M ( KN ? m)
左梁 右梁
VA

M ( KN ? m)
VB
右 9.69 6.84 26.42 13.44 44.68 19.78 70.96 28.94 19.82 13.54 -12.08 -12.08 -15.25 9.20 -7.80 -7.80 -10.42 4.68 -5.43 -5.43 -7.08 -2.76 -2.76 -3.6

4 3 2 1

边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱

-1.43 -2.84 -3.63 -7.31

44

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-31 层 次 4 3 2 1 柱别 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱

风载作用下柱轴力 风载作用下梁端剪力 柱轴力
VB VB

M 下 ( KN ? m)
-7.31 -9.43 -17.64 -22.64 -27.04 -33.32 -43.56 -48.76

M 上 ( KN ? m)
-9.69 -11.52 -19.11 -22.64 -27.04 -33.32 -43.56 -48.76

VA





NA

NB

-2.76 -2.76 -5.43 -5.43 -7.80 -7.80 -12.08 -12.08 -15.25 -10.42 -7.08 -3.6

-2.76 -0.84 --8.19 -2.49 -15.99 -5.12 -28.07 -8.29

45

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

2.2.4 地震作用下横向框架的内力计算
1.0.5(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。 (1)横梁线荷载计算 顶层横梁:雪载 边跨: 0.5 ? 5.4 ? 0.5=1.35 KN m 二~四层横梁:活载 边跨: 10.8 ? 0.5=5.4 KN m (2)纵梁引起柱端附加弯矩 顶层外纵梁: M A4 ? ?M D4 ? 0.5 ? 0.5 ? 5.4 2 ? 5.4 2 ? 0.075 ? 0.14KN ? m 楼层外纵梁: M A1 ? ?M D1 ? 0.5 ? 2 ? 5.4 2 ? 5.4 2 ? 0.075 ? 0.55KN ? m 顶层中纵梁: 中间跨: 5.2 ? 0.5=2.6 KN m 中间跨: 0.5 ? 2.6 ? 0.5=0.65 KN m

M B4 ? ?MC ? ?0.5 ? 0.5 ?[5.4 2 ? 5.4 2 ? (5.4 ? 5.4 ? 2.6) 2 ? 2.6 2]? 0.075 ? ?0.24 KN ? m
楼层中纵梁:

M B1 ? ?MC1 ? ?0.5 ? 2 ?[5.4 2 ? 5.4 2 ? (5.4 ? 5.4 ? 2.6) 2 ? 2.6 2] ? 0.075 ? ?0.95KN ? m
(3)计算简图
0.65 D4 0.14 5.4KN/mm 0.24 2.6 D3 0.55 5.4KN/mm 0.95 2.6 D2 0.55 5.4KN/mm 0.95 2.6 D1 0.55 0.95

A

B

46

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正文

图 2-31 (4)固端弯矩 顶层横梁:

固端弯矩

M A4 B 4 ? ? M B 4 A4 ? ? ??

1 2 ql ?1 ? 2a 2 l 2 ? a 3 l 3 ? 12

1 ?1.35 ? 6.02 ? ?1 ? 2 ? 2.7 2 6.02 ? 2.73 6.03 ? ? ?3.60 KN ? m 12 5 5 M B 4 D 4 ? ? ql 2 ? ? ? 0.65 ? 2.62 ? ?0.23KN ? m 96 96 1 1 M D4B4 ? ? ql 2 ? ? ? 0.65 ? 2.62 ? ?0.14 KN ? m 32 32
二~四层横梁:

M A1B1 ? ? M B1 A1 ? ? ??

1 2 ql ?1 ? 2a 2 l 2 ? a 3 l 3 ? 12

1 ? 5.4 ? 6.02 ? ?1 ? 2 ? 2.7 2 6.02 ? 2.73 6.03 ? ? ?14.40 KN ? m 12 5 5 M B1D1 ? ? ql 2 ? ? ? 2.6 ? 2.62 ? ?0.92 KN ? m 96 96 1 2 1 M D1B1 ? ? ql ? ? ? 2.6 ? 2.62 ? ?0.55 KN ? m 32 32
(5)不平衡弯矩

M A4 ? M A4B4 ? M A4 ? ?3.60 ? 0.14 ? ?3.46KN ? m M A1 ? M A2 ? M A3 ? M A1B1 ? M A1 ? ?14.40 ? 0.55 ? ?13.85KN ? m M B4 ? M B4 A4 ? M B4 ? M B4D4 ? 3.6 ? 0.14 ? 0.23 ? 3.23KN ? m
M B1 ? M B2 ? M B3 ? M B1A1 ? M B1 ? M B1D1 ? 14.40 ? 0.95 ? 0.92 ? 12.53KN ? m
(6)弯矩分配计算(采用迭代法) 弯矩分配过程如图 2-32,0.5(雪+活)作用下梁、柱弯矩图见图 2-33,梁剪力、柱轴力 见图 2-33。 根据所求出的梁端弯矩,再通过平衡条件,即可求出 0.5(雪+活)作用下的梁剪力、柱 轴力,计算过程见表 3-26~表 3-29。

47

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A4A3 下柱 A4B4 右梁 不平衡弯矩 0.283 0.717 -3.46 -3.60 0.98 2.48 1.63 -0.98 -0.18 -0.47 2.43 -2.57 B4A4 左梁 B4C4 右梁 B4B3 下柱 不平衡弯矩 0.576 0.227 0.197 3.32 3.60 -0.23 1.24 -1.16 -1.96 -0.77 -0.67 -0.23 -0.23 0.27 0.11 0.09 2.91 -0.90 -1.97 B3B4 上柱 B3A3 左梁 B3C3 右梁 B3B2 下柱 不平衡弯矩 0.185 0.47 0.16 0.185 12.53 14.40 -0.92 -2.32 -5.89 -2.00 -2.32 -0.34 4.12 -1.30 -0.46 -1.17 -0.40 -0.46 -3.11 11.46 -3.32 -4.07

正文
D4

→ ← →

→ →

-0.14 0.77 -0.11 0.53 D3 -0.55 2.00 0.40 1.85

A3A4 上柱 A3A2 下柱 A3B3 右梁 不平衡弯矩 0.221 0.221 0.558 -13.85 -14.40 0.49 1.53 -2.94 3.27 3.27 8.24 -0.09 -0.018 -0.59 0.15 0.15 0.39 3.82 4.93 -9.30 A2A3 上柱 A2A1 下柱 A2B2 右梁 不平衡弯矩 0.221 0.221 0.558 -13.85 -14.40 3.06 3.06 7.73 1.63 1.82 -3.29 -0.04 -0.04 -0.09 4.66 4.85 -10.05

← → ←

→ →

→ ← →

B2B3 上柱 B2A2 左梁 B2C2 右梁 B2B1 下柱 不平衡弯矩 0.185 0.47 0.16 0.185 12.53 14.40 -0.92 -1.16 3.86 -1.23 -2.59 -6.58 -2.24 -2.59 -0.23 -0.05 -0.33 0.11 0.28 0.10 0.11 -3.87 11.92 -3.06 -4.03 B1B2 上柱 B1A1 左梁 B1C1 右梁 B1B0 下柱 不平衡弯矩 0.196 0.498 0.17 0.136 12.53 14.40 -0.92 -2.46 -6.24 -2.13 -1.70 -1.30 4.63 -0.65 -1.66 -0.57 -0.45 -4.41 11.13 -3.62 -2.16

D2 -0.55 → → 2.24 -0.10 1.59 D1 -0.55 2.13 0.57 2.15

A1A2 上柱 A1A0 下柱 A1B1 右梁 不平衡弯矩 0.236 0.164 0.6 -13.85 -14.40 1.53 -3.12 3.64 2.53 9.26 -0.018 -0.83 0.20 0.14 0.51 5.36 2.67 -8.58 A0A1 1.27 0.07 1.34

← → ←

→ →

B0B1 -0.85 -0.23 -1.08

节点分配顺序: (

A4、B3、A2、B1 ) ; ( B4、A3、B2、A1 )

图 2-32

0.5(雪+活)作用下迭代计算图

48

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2.57 2.43 2.91 0.90 2.91 0.90

正文
2.57 2.43

0.53 1.97 1.97 1.59 3.82 3.11 11.46 3.32 11.46 3.32 3.11 1.59 3.82

9.30 4.93

9.3 4.93

1.85 4.07 4.07 11.92 3.06 11.92 3.06

10.05 4.85 4.66

6.99 3.87

6.99 3.87 4.66

10.05 4.85

1.59 4.03 4.03 11.13 3.62 11.13 3.62

8.58 2.67 5.36

6.39 4.41

6.39 4.41 5.36

8.58 2.67

2.15 2.16 2.16

7.50

7.50

1.34

1.08

1.08

1.34

图 2-33
2.17

0.5(雪+活)作用下杆端弯矩 ( KN ? m)
-2.28 0.42 -0.42 2.28 -2.82 4.04

4.04 8.55

5.90 -9.27 1.69 -1.69

5.90 9.27 -8.55

19.92 8.60 35.85

29.53 -9.22 1.69 -1.69

29.53 9.22 -8.60

19.92

53.11 8.48 -9.34 1.69 -1.69

53.11 9.34 -8.48

35.85

51.66

76.81

76.81

51.66

图 2-34

0.5(雪+活)作用下框架柱轴力、梁剪力(根据对称只算 AB、BC 跨) ( KN )

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 2-36、梁端弯矩计算过程见表 2-37、柱 剪力和轴力计算过程见表 2-38, 地震作用下框架弯矩见图 2-34, 框架梁剪力、 柱轴力见图 2-35。
49

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正文

表 2-32 层 4 3 2 1
q ( KN m)

0.5(雪+活)作用下 AB 跨梁剪力标准值
M AB ( KN ? m) M BA ( KN ? m) M ik l
VA ? ? ? ? Mik l

a ( m)

l (m )

u ? (l ? a) ? q 2( KN )

VB ? ?(? ? ? M ik l )

1.35 5.40 5.40 5.40

2.70 2.70 2.70 2.70

6.00 6.00 6.00 6.00

2.23 8.91 8.91 8.91 表 2-33

-2.57 -9.30 -10.05 -8.58

2.91 11.46 11.92 11.13

0.06 0.36 0.31 0.43

2.17 8.55 8.60 8.49

-2.28 -9.27 -9.22 -9.34

0.5(雪+活)作用下 BC 跨梁剪力标准值

层 4 3 2 1

q ( KN m)

l (m )

ql 4( KN )
0.42 1.69 1.69 1.69

VB ? ql 4( KN )
0.42 1.69 1.69 1.69

VC ? ? ql 4( KN )

0.65 2.60 2.60 2.60

2.60 2.60 2.60 2.60

-0.42 -1.69 -1.69 -1.69

表 2-34 0.5(雪+活)作用下 AB 跨跨中弯矩 ( KN ? m) 层 4 3 2 1
q ( KN m)

a ( m)

l (m )
6.00 6.00 6.00 6.00

u ? (l ? a) ? q 2 M AB ( KN ? m)

?M

ik

l

VA ? u ? ? M ik l

M ? 1.05u ? M AB ? VA ? l 2

1.35 5.40 5.40 5.40

2.70 2.70 2.70 2.70

2.23 8.91 8.91 8.91

-2.57 -9.30 -10.05 -8.58

0.06 0.36 0.31 0.43

2.17 8.55 8.60 8.48

-1.59 -6.99 -6.39 -7.50

50

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-35 边柱(A 轴) 层 4 3 2 1 横梁端部压力 2.17 8.55 8.60 8.48 纵梁端部压力 1.87 7.33 7.33 7.33

0.5(雪+活)作用下柱轴力标准值 中柱(B 轴) 柱轴力 ( KN ) 4.04 19.92 35.85 51.66 横梁端部压力 2.70 10.96 10.91 11.03 纵梁端部压力 3.20 12.67 12.67 12.67 柱轴力 ( KN ) 5.90 29.53 53.11 76.81

表 2-36 层 次 4 3 2 1
层间剪力( KN ) 总剪力( KN )

地震作用下横向框架柱剪力及柱端弯矩

柱别 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱

Di ( KN mm)
7.82 9.64 7.82 9.64 7.82 9.64 3.39 3.80

? D(KN

mm)

Vi ( KN )
-14.63 -18.03 -23.06 -28.43 -29.05 -35.81 -34.36 -38.51

y
0.43 0.45 0.48 0.50 0.50 0.50 0.55 0.55

h( m)
3.6 3.6 3.6 5.2

M下
-22.65 -29.21 -39.85 -51.17 -52.29 -64.46 -98.27 -110.14

M上
-30.02 -35.70 -43.17 -51.17 -52.29 -64.46 -80.40 -90.11

637.49 367.77 261.00 172.14

637.49 1005.26 1266.26 1438.40

340.84 340.84 340.84 141.92

注:地震作用下按倒三角分布水平力考虑,根据对称只算 A、B 轴。

51

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-37 层 柱别 次 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱
M下

地震作用下梁端弯矩 跨中梁端弯矩
M ( KN ? m)

M上
( KN ? m)

( KN ? m)

节点左 右梁 线刚度 比 0 1.46 0 1.46 0 1.46 0 1.46

边跨梁端 弯矩
M ( KN ? m)

地震作用下梁端剪力
VA

左梁

右梁

VB 左

VB 右

边跨梁跨中 弯矩 ( KN ? m) -4.54

4 3 2 1

-22.65 -29.21 -39.85 -51.17 -52.29 -64.46 -98.27 -110.14

-30.02 -35.70 -43.17 -51.17 -52.29 -64.46 -80.40 -90.11

30.02 20.95 65.82 30.03 92.14 37.82 132.69 52.87 36.63 26.20 20.80 14.51

-8.50 -8.50 -12.20 -12.20 -15.02 -15.02 -22.21 -22.21 -28.18 -20.15 -16.00 -11.16

-6.57 -7.24 -17.38

表 2-38 层次 柱别 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱 边柱 中柱

地震作用下梁端弯矩 地震作用下梁端剪力
VA

M 下 ( KN ? m)
-22.65 -29.21 -39.85 -51.17 -52.29 -64.46 -98.27 -110.14

M 上 ( KN ? m)
-30.02 -35.70 -43.17 -51.17 -52.29 -64.46 -80.40 -90.11

柱轴力
VB 右

VB 左

NA

NB

4 3 2 1

-8.50 -8.50 -12.20 -12.20 -15.02 -15.02 -22.21 -22.21 -28.18 -20.15 -16.00 -11.16

-8.50 -2.66 -20.70 -6.46 -35.72 -11.59 -57.93 -17.56

52

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

图 2-35 地震作用下框架弯矩 ( KN ? m)

图 2-36 地震作用下框架梁剪力、柱轴力
53

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

2.3 框架内力组合
取 ? ? 0.9 对梁进行调幅,调幅计算过程见表 2-39。 表 2-39 荷载种类 杆件 顶层 四层 恒载 三层 二层 顶层 四层 活载 (a) 三层 二层 跨向 弯矩标准值 弯矩调幅计算 调幅系数
M0

调幅后弯矩标准值

M

l0

M

r0

?
0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90

M

l

Mr
-43.71 -20.87 -40.25 -10.64 -39.91 -11.06 -37.58 -12.71 -4.31 -2.45 -2.05 -0.62 -14.59 -4.15 -1.87 -0.75

M

AB BC AB BC AB BC AB BC AB BC AB BC AB BC AB BC

-33.19 -23.19 -38.96 -11.82 -36.92 -12.29 -32.00 -14.12 -3.01 -2.72 -1.77 -0.69 -13.33 -4.61 -1.20 -0.83

-48.57 -23.19 -44.72 -11.82 -44.34 -12.29 -41.75 -14.12 -4.79 -2.72 -2.28 -0.69 -16.21 -4.61 -2.08 -0.83

47.94 -14.90 39.08 -4.87 40.28 -5.34 44.03 -7.17 8.22 -2.72 -2.01 2.24 20.01 -4.61 -1.65 2.10

-29.87 -20.87 -35.06 -10.64 -33.23 -11.06 -28.80 -12.71 -2.71 -2.45 -1.59 -0.62 -12.00 -4.15 -1.08 -0.75

43.15 -13.41 35.17 -4.38 36.25 -4.81 39.63 -6.45 7.40 -2.45 -1.81 2.02 18.01 -4.15 -1.49 1.89

54

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

荷载种类

杆件 顶层 四层

跨向 AB BC AB BC AB BC AB BC AB BC AB BC AB BC AB BC

弯矩标准值

调幅系数
M0

调幅后弯矩标准值

M

l0

M

r0

?
0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90

M

l

Mr
-5.43 -1.54 -14.77 -3.81 -2.37 -0.23 -14.15 -4.31 -5.29 -1.61 -15.94 -5.00 -1.13 -0.92 -15.36 -5.48

M

活载 (b)

三层 二层 顶层 四层

活载 (c)

三层 二层

-5.03 -1.71 -13.92 -4.23 -2.44 -0.26 -12.53 -4.79 -5.00 -1.79 -13.66 -5.56 -2.69 -1.02 -12.28 -6.09

-6.03 -1.71 -16.41 -4.23 -2.63 -0.26 -15.72 -4.79 -5.88 -1.79 -17.71 -5.56 -1.25 -1.02 -17.07 -6.09

6.62 -1.71 19.57 -4.23 -2.53 2.67 20.63 -4.79 6.71 -1.79 19.05 -2.63 -1.97 1.02 20.07 -3.61

-4.53 -1.54 -12.53 -3.81 -2.20 -0.23 -11.28 -4.31 -4.50 -1.61 -12.29 -5.00 -2.42 -0.92 -11.05 -5.48

5.96 -1.54 17.61 -3.81 -2.28 2.40 18.57 -4.31 6.04 -1.61 17.15 -2.37 -1.77 0.92 18.06 -3.25

续表

55

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

荷载种类

杆件 顶层 四层

跨向

弯矩标准值

调幅系数
M0

调幅后弯矩标准值

活载 (d ) 三层 二层 顶层 四层 三层 二层

0.5 (雪载+ 活载)

M AB BC AB BC AB BC AB BC AB BC AB BC AB BC AB BC

l0

M

l0

M

r0

?
0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90

M

l

Mr
-5.19 -2.26 -16.54 -4.61 -16.99 -4.37 -16.02 -5.05 -2.62 -0.81 -10.31 -2.99 -10.73 -2.75 -10.02 -3.26

M l0
6.17 -1.34 16.26 -1.97 15.64 -1.73 17.08 -1.87 1.43 -0.48 6.29 -1.67 5.75 -1.43 6.75 -1.94

-4.82 -2.51 -15.00 -5.12 -15.84 -4.85 -13.73 -5.61 -2.57 -0.90 -9.30 -3.32 -10.05 -3.06 -8.58 -3.62

-5.77 -2.51 -18.38 -5.12 -18.88 -4.85 -17.80 -5.61 -2.91 -0.90 -11.46 -3.32 -11.92 -3.06 -11.13 -3.62

6.86 -1.49 18.07 -2.19 17.38 -1.92 18.98 -2.08 1.59 -0.53 6.99 -1.85 6.39 -1.59 7.50 -2.15

-4.34 -2.26 -13.50 -4.61 -14.26 -4.37 -12.36 -5.05 -2.31 -0.81 -8.37 -2.99 -9.05 -2.75 -7.72 -3.26

一般组合采用三种形式即可(见表 4-2、表 4-4) : (1)可变荷载效应控制时: ?

1.2恒K ? 1.4活K ? ?1.2恒K ? 0.9(活K ? 风K ) ?1.4
考虑地震作用的组合见表 2-40,表 2-41。

(2)永久荷载效应控制时: 1.35恒K ? 0.7 ?1.4活K ? 1.35恒K +活K

56

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-40

横向框架梁内力组合(一般组合) 荷载种类

(单位 M : KN ? m;V : KN ) 内力组合

杆件

跨向

截面

内力

活荷载 恒载 -29.87 45.81 43.15 -43.71 50.94 -20.87 10.88 -13.41 -20.81 -10.88 -35.09 43.36 35.17 -40.25 45.28 -10.64 8.89 -4.38 -10.64 -8.89

a
-2.71 5.96 7.40 -4.31 -6.52 -2.45 0.00 -2.45 -2.45 0.00 -1.59 -0.08 -1.81 -2.05 -0.08 -0.62 3.38 2.02 -0.62 -3.38

b
-4.53 6.07 5.96 -5.43 -6.40 -1.54 0.00 -1.54 -1.54 0.00 -12.53 17.41 17.61 -14.77 -18.24 -3.81 0.00 -3.81 -3.81 0.00

c
-4.50 6.09 6.04 -5.29 -6.38 -1.61 0.00 -1.61 -1.61 0.00 -12.29 17.15 17.15 -15.94 -18.50 -5.00 3.38 -2.37 -5.00 -3.38

d
-4.34 6.08 6.17 -5.19 -6.40 -2.26 3.38 -1.34 -2.26 -3.38 -13.50 17.26 16.26 -16.54 -18.38 -4.61 3.38 -1.97 -4.61 -3.38

活载最 大值 -4.53 6.09 7.40 -5.43 -6.52 -2.45 3.38 -2.45 -2.45 -3.38 -13.50 17.41 17.61 -16.54 -18.50 -5.00 3.38 -3.81 -5.00 -3.38

风载 左风 9.69 -2.76 1.43 -6.84 -2.76 4.68 -3.60 0.00 -4.68 -3.60 26.42 -5.43 2.84 -13.44 -5.43 9.20 -7.08 0.00 -9.20 -7.08 右风 -9.69 2.76 -1.43 6.84 2.76 -4.68 3.60 0.00 4.68 3.60 -26.42 5.43 -2.84 13.44 5.43 -9.20 7.08 0.00 9.20 7.08

1.2恒 ? 1.4活

1.2恒 ? 0.9(活 ? 风) ?1.4
左风 右风 -53.76 66.12 59.30 -50.68 56.39 -34.03 21.85 -19.18 -22.16 -12.78 -92.41 80.81 60.81 -52.21 37.87 -30.66 23.85 -10.06 -7.48 -6.01

1.35恒+活
-44.85 67.93 65.65 -64.44 62.25 -30.62 18.07 -20.55 -30.54 -18.07 -60.87 75.95 65.09 -70.88 42.63 -19.36 15.38 -9.72 -19.36 -15.38

梁左端

M
V

AB
顶 层 横 梁 跨

跨中 梁右端 梁左端

M M
V

M
V

BC


跨中 梁右端 梁左端

M M
V

M
V

AB
四 层 横 梁 跨

跨中 梁右端 梁左端

M M
V

M
V

BC


跨中 梁右端

M M
V

-42.19 63.50 62.14 -60.05 52.00 -28.47 17.79 -19.52 -28.40 -17.79 -61.01 76.41 66.86 -71.46 28.44 -19.77 15.40 -10.59 -19.77 -15.40

-29.34 59.17 62.91 -67.91 49.44 -22.23 12.78 -19.18 -33.96 -21.85 -25.83 67.13 67.97 -86.07 24.18 -7.48 6.01 -10.06 -30.66 -23.85

57

浙江海洋学院本科毕业设计

正文 续表

荷载种类 杆件 跨向 截面 内力 活荷载 恒载 -33.23 43.08 36.25 -39.91 45.55 -11.06 8.89 -4.81 -11.06 -8.89 -28.80 42.69 39.63 -37.68 45.94 -12.71 8.89 -6.45 -12.71 -8.89 活载最 大值 -14.26 17.36 18.01 -16.99 -18.33 -4.37 3.38 -4.15 -4.37 -3.38 -12.36 17.29 17.08 -16.02 -18.63 -5.48 3.38 -4.31 -5.05 -3.38 风载 左风 44.68 -7.80 3.63 -19.78 -7.80 13.54 -10.42 0.00 -13.54 -10.42 70.96 -12.08 7.31 -28.94 -12.08 19.82 -15.25 0.00 -19.82 -15.25 右风 -44.68 7.80 -3.63 19.78 7.80 -13.54 10.42 0.00 13.54 10.42 -70.96 12.08 -7.31 28.94 12.08 -19.82 15.25 0.00 19.82 15.25 -59.84 76.00 68.71 -71.68 29.00 -19.39 15.40 -11.58 -19.39 -15.40 -51.86 75.43 75.14 -67.64 29.05 -22.92 15.40 -13.77 -22.32 -15.40

内力组合

1.2恒 ? 1.4活 1.2恒 ? 0.9(活 ? 风) ?1.4
左风 -1.55 63.74 70.77 -94.22 21.74 -1.72 1.80 -11.00 -35.84 -28.06 39.28 57.79 81.96 -101.87 16.43 2.82 -4.29 -13.17 -46.59 -34.14 右风 -114.14 83.40 61.62 -44.38 41.39 -35.84 28.06 -11.00 -1.72 -1.80 -139.54 88.23 63.54 -28.94 46.88 -47.13 34.14 -13.17 3.36 4.29

a
-12.0 17.36 18.01 -0.62 -18.2 -4.15 0.00 -4.15 -4.15 0.00 -1.08 -0.15 -1.49 -1.87 -0.15 -0.75 3.38 1.89 -0.75 -3.38

b
-2.20 -0.03 -2.28 -2.37 -0.03 -0.23 3.38 2.40 -0.23 -3.38 -11.28 17.29 18.57 -14.15 -18.35 -4.31 0.00 -4.31 -4.31 0.00

c
-2.42 0.24 -1.77 -1.13 0.24 -0.92 0.00 0.92 -0.92 0.00 -11.05 17.02 18.06 -15.36 -18.63 -5.48 3.38 -3.25 -5.48 -3.38

d
-14.26 17.31 15.64 -16.99 -18.33 -4.37 3.38 -1.73 -4.37 -3.38 -12.36 17.14 17.08 -16.02 -18.50 -5.05 3.38 -1.87 -5.05 -3.38

1.35恒+活
-59.12 75.52 66.95 -70.87 43.16 -19.30 15.38 -10.64 -19.30 -15.38 -51.24 43.36 74.71 -66.89 43.39 -22.64 15.38 -13.02 -22.21 -15.38

梁左端

M
V

AB
三 层 横 梁 跨

跨中 梁右端 梁左端

M M
V

M
V

BC


跨中 梁右端 梁左端

M M
V

M
V

AB
二 层 横 梁 跨

跨中 梁右端 梁左端

M M
V

M
V

BC


跨中 梁右端

M M
V

58

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-41 杆件 跨向 截面 内力

横向框架梁内力组合(考虑地震组合) 荷载种类 内力组合 地震作用 向左 向右 -30.02 8.50 -4.54 20.95 8.50 -14.51 11.16 0.00 14.51 11.16 -65.82 12.20 -6.57 30.03 12.20 -20.80 16.00 0.00 20.80 16.00 30.02 -8.50 4.54 -20.95 -8.50 14.51 -11.16 0.00 -14.51 -11.16 65.82 -12.20 6.57 -30.03 -12.20 20.80 -16.00 0.00 -20.80 -16.00
1.2[恒+0.5(雪+活)]+1.3地震作用

恒载 -29.87 45.81 43.15 -43.71 50.94 -20.87 10.88 -13.41 -20.81 -10.88 -35.09 43.36 35.17 -40.25 45.28 -10.64 8.89 -4.38 -10.64 -8.89

0.5(雪+活) -2.31 2.17 1.43 -2.62 -2.28 -0.81 0.42 1.43 -0.81 -0.42 -8.37 8.55 6.29 -10.31 -9.27 -2.99 1.69 -1.67 -2.99 -1.69

左风 0.41 46.53 59.40 -82.83 47.34 -7.15 -0.95 -14.38 -44.81 -28.07 33.41 46.43 58.29 -99.71 27.35 10.68 -8.10 -7.26 -43.40 -33.50

右风 -77.64 68.63 47.59 -28.36 69.44 -44.88 28.07 -14.38 -7.08 0.95 -137.72 78.15 41.21 -21.63 59.07 -43.40 33.50 -7.26 10.68 8.10
续表

梁左端

M
V

AB 跨
顶层 横梁

跨中 梁右端 梁左端

M M
V

M
V

BC 跨

跨中 梁右端 梁左端

M M
V

M
V

AB 跨
四层 横梁

跨中 梁右端 梁左端

M M
V

M
V

BC 跨

跨中 梁右端

M M
V

59

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

荷载种类 杆件 跨向 截面 内力 恒载 -33.23 43.08 36.25 -39.91 45.55 -11.06 8.89 -4.81 -11.06 -8.89 -28.80 42.69 39.63 -37.68 45.94 -12.71 8.89 -6.45 -12.71 -8.89 0.5(雪+活) 向左 梁左端 -9.05 8.60 5.75 -10.73 -9.22 -2.75 1.69 -1.43 -2.75 -1.69 -7.72 8.48 6.75 -10.02 -9.34 -3.26 1.69 -1.94 -3.26 -1.69 地震作用 向右 -92.14 15.20 -7.24 37.82 15.20 -26.20 20.15 0.00 26.20 20.15 -132.69 22.21 -17.38 52.87 22.31 -36.63 28.18 0.00 36.63 28.18 92.14 -15.20 7.24 -37.82 -15.20 26.20 -20.15 0.00 -26.20 -20.15 132.69 -22.21 17.38 -52.87 -22.31 36.63 -28.18 0.00 -36.63 -28.18

内力组合
1.2[恒+0.5(雪+活)]+1.3地震作用

左风 69.05 42.26 59.81 -109.93 23.84 17.49 -13.50 -7.49 -50.63 -38.89 128.67 32.53 78.25 -125.97 14.92 28.46 -23.94 -10.07 -66.78 -49.33

右风 -170.52 81.78 40.99 -11.60 63.36 -50.63 38.89 -7.49 17.49 13.50 -216.32 90.28 33.06 11.49 72.92 -66.78 49.33 -10.07 28.46 23.94

M
V

AB 跨
三层 横梁

跨中 梁右端 梁左端

M M
V

M
V

BC 跨

跨中 梁右端 梁左端

M M
V

M
V

AB 跨
二层 横梁

跨中 梁右端 梁左端

M M
V

M
V

BC 跨

跨中 梁右端

M M
V

60

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

表 2-42 荷载种类 杆件 跨 向 截 面 内 力 活荷载 活载 最大 值
4.65 11.1 9 6.77 11.1 9 -3.9 3 18.6 4 -5.1 5 18.6 4 6.96 43.1 6 6.67 43.1 6 -5.6 3 65.6 4 -5.3 9 65.6 4

横向框架柱内力组合(一般组合) 内力组合 1.2恒 ? 0.9(1.4 风载
左风 -9.6 9 -2.7 6 -7.3 1 -2.7 6 -11. 52 -0.8 4 -9.4 3 -0.8 4 -19. 11 -8.1 9 -17. 64 -8.1 9 -22. 64 -2.4 9 -22. 64 -2.4 9 右风 9.69 2.76 7.31 2.76 11.52 0.84 9.43 0.84 19.11 8.19 17.64 8.19 22.64 2.49 22.64 2.49 38.33 177.31 34.23 194.59 -29.02 192.81 -26.00 210.09 28.42 332.14 28.97 349.43 -23.89 405.71 -23.55 422.99

恒载

1.2恒 ? 1.4活 活 ? 1.4风)
左风 25.47 172.26 24.08 189.54 -42.99 189.14 -37.16 206.42 3.36 315.78 5.81 333.07 -51.63 393.38 -51.33 410.66 右风 49.89 179.22 42.50 196.50 -13.96 191.26 -13.40 208.54 51.52 336.42 50.26 353.71 5.42 399.66 5.73 416.94

M max 及
1.35恒+活

N min 及
相应的M

N max 及
相应的M
40.45 193.04 34.62 212.48 -30.39 206.20 -26.29 225.64 27.97 348.84 28.76 368.29 -23.64 418.68 -23.40 438.12

相应的N
49.89 179.22 42.50 196.50 -42.99 189.14 -37.16 206.42 51.52 336.42 50.26 353.71 -51.63 393.38 -51.33 410.66

b
A
顶 层 横 梁 柱 顶

c
4.62 11.1 9 6.60 11.1 9 -3.7 1 15.2 4 -5.1 5 15.2 4 4.88 42.9 1 1.18 42.9 1 -4.0 1 62.3 6 -0.9 8 62.3 6

d
4.44 11.18 5.85 11.18 -3.52 18.64 -4.64 18.64 6.96 43.02 6.67 43.02 -5.63 65.64 -5.39 65.64

M
N

26.52 134.70 20.63 149.10 -19.60 138.93 -15.66 153.33 15.56 226.43 16.36 240.84 -13.34 261.51 -13.34 275.91

2.63 11.06 0.16 11.06 -1.70 15.38 0.31 15.38 1.61 25.56 5.53 25.56 -1.10 44.08 -4.67 44.08

4.65 11.17 6.77 11.17 -3.93 15.26 -0.57 15.26 4.97 43.16 1.05 43.16 -4.30 58.74 -0.63 58.74

40.45 193.04 34.62 212.48 -30.39 206.20 -26.29 225.64 27.97 348.84 28.76 368.29 -23.64 418.68 -23.40 438.12

25.47 172.66 24.08 189.54 -42.99 189.14 -37.16 206.42 3.36 315.78 5.81 333.07 -51.63 393.38 -51.33 410.66

柱 柱 底 柱 顶

M
N

M
N

B

柱 柱 底 柱 顶

M
N

M
N

A
三 层 横 梁

柱 柱 底 柱 顶

M
N

M
N

B

柱 柱 底

M
N

61

浙江海洋学院本科毕业设计

正文

荷载种类 杆 件 跨 向 截 面 内 力 活荷载 恒载 活载 最大 值
6.98 74.91 7.71 74.91 -5.67 112.59 -6.18 112.59 4.57 106.63 2.28 106.63 -1.32 -3.83 159.71 -1.91 159.71 1.10

内力组合 1.2恒 ? 0.9(1.4 风载

1.2恒 ? 1.4活
左风
-27.04 -15.99 -27.04 -15.99 -33.32 -5.12 -33.32 -5.12 -43.56 -28.07 -53.24 -28.07 -17.93 -48.76 8.29 -59.60 -8.29 -20.07

活 ? 1.4风)
左风 右风
64.21 495.99 67.23 513.27 17.25 609.55 15.21 626.83 72.28 660.21 75.78 685.41 17.57 47.31 799.91 68.05 845.76 29.36

M max 及 N min 及
1.35恒+活

N max 及
相应的M

a

相应的N 相应的M

b
1.39 57.71 5.79 57.71 -0.94 87.39 -4.92 87.39 4.57 89.58 2.28 89.58 -1.32 -3.83 130.9 8 -1.91 130.9 8 1.10

c
1.57 57.73 5.68 57.73 -1.28 87.84 -4.60 87.84 4.42 89.33 2.21 89.33 -1.28 -3.41 135.0 8 -1.70 135.0 8 0.98

d
6.98 74.91 7.71 74.91 -5.67 112.59 -6.18 112.59 3.84 106.63 1.92 106.63 -1.11 -3.03 159.71 -1.51 159.71 0.87

右风
27.04 15.99 27.04 15.99 33.32 5.12 33.32 5.12 43.56 28.07 53.24 28.07 17.93 48.76 -8.29 59.60 8.29 20.07 31.12 486.33 34.24 503.61 -25.53 618.86 -27.64 636.14 18.04 639.77 9.01 664.97 -5.20 -14.66 832.71 -7.32 857.67 4.23

柱顶

M
N

17.79 317.88 19.54 332.28 -14.66 384.36 -15.82 398.76 9.70 408.74 4.85 429.74 -2.80 -7.75 507.60 -3.87 528.40 2.23

5.62 57.50 1.93 57.50 -4.75 87.61 -1.26 87.61 -0.73 71.93 -0.36 71.93 0.21 0.80 116.3 8 0.40 116.3 8 -0.23

-3.93 455.70 -0.91 472.98 -66.72 596.64 -68.75 613.92 -37.49 589.47 -58.39 614.67 -27.61 -75.56 820.80 -82.15 824.87 -21.22

31.00 504.05 34.09 523.49 -25.46 631.48 -27.54 650.92 17.67 658.43 8.83 686.78 -5.09 -14.29 844.97 -7.13 873.05 4.12

64.21 495.99 67.23 513.27 -66.72 596.64 -68.75 613.92 72.28 660.21 75.78 685.41 17.57 -75.56 820.80 -82.15 824.87 -21.22

-3.93 455.70 -0.91 472.98 -66.72 596.64 -68.75 613.92 -37.49 589.47 -58.39 614.67 -27.61 -75.56 832.71 -82.15 824.87 -21.22

31.00 504.05 34.09 523.49 -25.46 631.48 -27.54 650.92 17.67 658.43 8.83 686.78 -5.09 -14.29 844.97 -7.13 873.05 4.12 62

A柱
二 层 横 梁 柱底 柱顶

M
N

M
N

B柱
柱底 柱顶

M
N

M
N

A柱
底 层 横 梁 柱底

M
N V

柱顶

M
N

B柱
柱底

M
N V

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正文

表 2-43 横向框架柱内力组合(考虑地震组合) 荷载种类 杆 件 跨向 截面 内力 恒载 26.52 134.70 20.63 149.10 -19.60 138.93 -15.66 153.33 15.56 226.43 16.36 240.84 -13.34 261.51 -13.34 275.91 0.5(雪+活) 2.43 4.02 3.82 4.02 -1.97 5.90 -3.11 5.90 4.93 19.92 4.66 19.92 -4.07 29.53 -3.87 29.53 地震作用 左风 柱顶 顶 层 横 梁 右风 30.02 8.50 22.65 8.50 35.70 2.66 29.21 2.66 43.17 20.70 39.85 20.70 51.17 6.46 51.17 6.46 -30.02 -8.50 -22.65 -8.50 -35.70 -2.66 -29.21 -2.66 -43.17 -20.70 -39.85 -20.70 -51.17 -6.46 -51.17 -6.46 内力组合
1.2[恒+0.5(雪+活)]+1.3地震作用

M max 及
相应的N

Nmin 及
相应的M

N max 及
相应的M

左风 -4.29 155.41 -0.11 172.69 -72.29 170.34 -60.50 187.62 -31.53 268.71 -26.58 286.00 -87.41 340.85 -87.17 358.13

右风 73.77 177.51 58.79 194.79 20.53 177.25 15.45 194.53 80.71 322.53 77.03 339.82 45.63 357.65 45.87 374.93 73.77 177.51 58.79 194.79 -72.29 170.34 -60.50 187.62 80.71 322.53 77.03 339.82 -87.41 340.85 -87.17 358.13 -4.29 155.41 -0.11 172.69 -72.29 170.34 -60.50 187.62 -31.53 268.71 -26.58 286.00 -87.41 340.85 -87.17 358.13

M
N

A柱
柱底 柱顶

M
N

M
N

B柱
柱底 柱顶

M
N

M
N

三 层 横 梁

A柱
柱底 柱顶

M
N

M
N

B柱
柱底

M
N

73.77 177.51 58.79 194.79 20.53 177.25 15.45 194.53 80.71 322.53 77.03 339.82 45.63 357.65 45.87 374.93

63

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正文 续表

荷载种类 杆件 跨向 截面 内力 恒载 17.79 317.88 19.54 332.28 -14.66 384.36 -15.82 398.76 9.70 408.74 4.85 429.74 -2.80 -7.75 507.60 -3.87 528.40 2.23 0.5(雪+活) 4.85 35.85 5.36 35.85 -4.03 53.11 -4.41 53.11 1.34 51.66 1.76 51.66 -0.60 -2.16 76.81 -1.08 76.81 0.62 地震作用 左风 柱顶 二 层 横 梁 右风 52.29 35.72 52.29 35.72 64.46 11.59 64.46 11.59 98.27 57.93 90.79 57.93 -36.36 90.11 17.56 110.14 17.56 -38.51 -52.29 -35.72 -52.29 -35.72 -64.46 -11.59 -64.46 -11.59 -98.27 -57.93 -90.79 -57.93 36.36 -90.11 -17.56 -110.14 -17.56 38.51

内力组合
1.2[恒+0.5(雪+活)]+1.3地震作用

M max 及
相应的N

Nmin 及
相应的M

N max 及
相应的M

左风 -40.81 378.04 -38.10 395.32 -106.23 509.90 -108.07 527.18 -114.50 477.17 -110.10 502.37 43.19 -129.04 678.46 -149.12 703.42 53.49

右风 95.15 470.91 97.86 488.19 61.37 540.03 59.52 557.31 141.00 627.79 125.96 652.99 -51.34 105.25 724.12 137.24 749.08 -46.63 95.15 470.91 97.86 488.19 -106.23 509.90 -108.70 527.18 141.00 627.79 125.96 652.99 -51.34 -129.04 678.46 -149.12 703.42 53.49 -40.81 378.04 -38.10 395.32 -106.23 509.90 -108.07 527.18 -114.50 477.17 -110.10 502.37 43.19 -129.04 678.46 -141.78 703.42 53.49

M
N

A柱
柱底 柱顶

M
N

M
N

B柱
柱底 柱顶

M
N

M
N

A柱
底 层 横 梁 柱底

M
N V

柱顶

M
N

B柱
柱底

M
N V

95.15 470.91 97.86 488.19 61.37 540.03 59.52 557.31 141.00 627.79 125.96 652.99 -51.34 105.25 724.12 137.24 749.08 -46.63

注:表中画横线数值用于基础抗震设计中。

64

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小结

2.4 框架梁、柱截面设计
2.4.1 框架梁截面设计
以顶层 C~E 跨梁为例,进行框架梁截面设计。

2.4.2 正截面受弯承载力计算
(1)设计资料 混凝土强度等级: C 20,

f c ? 9.55N / mm2 , f t ? 1.10N / mm2 ,查表得 ?1 ? 1.0 ;

钢筋抗拉强度设计值:HRB335,

f y ? 300N / mm2 , Es ? 2.0 ?105 N / mm2 ;

纵筋的混凝土保护层厚度 c ? 25 mm ; 由弯矩设计值 M 求配筋面积 AS ,弯矩设计值 M ? 65 .65 kN ? m ; 截面尺寸 b ? h ? 250 mm ? 500 mm , h0 (2)配筋计算 相对界限受压区高度:

? h ? as ? 500? 35 ? 465mm。

?b ?

?1
1? fy Es? cu

?

0.8 ? 0.550 300N / m m2 1? 2.0 ?105 N / m m2 ? 0.0033

截面抵抗矩系数:

M 65.65?106 N ? mm ?s ? ? ? 0.127 ?1 f cbh02 1.0 ? 9.55N / mm2 ? 250mm? (465mm) 2
相对受压区高度: ? 纵筋受拉钢筋面积:

? 1 ? 1 ? 2? s ? 1 ? 1 ? 2 ? 0.127 ? 0.136 ? ?b

As ?

?1 f cbh0?
fy

?

1? 9.55N / mm2 ? 250mm? 465mm? 0.136 ? 503.2mm2 300N / mm2

纵筋的最小配筋率

?min ? max[0.20%, (45 ft / f y )] ? max[0.20%,0.19%] ? 0.20%
配筋率 ?

?

As 503.2mm2 ? ? 0.43% ? 0.20%, 满足要求 bh0 250mm? 465mm
? 509mm2
65

实际选用 2B18, As

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小结

2.4.3 正截面受弯抗震验算
因按抗震计算的配筋小于按抗弯承载力计算的配筋,故取抗弯承载力的配筋。

2.4.4 斜截面受剪承载力计算
(1)设计资料 混凝土强度等级: C 20,

f c ? 9.55N / mm2 , f t ? 1.10N / mm2 ,查表得 ?1 ? 1.0 ;

钢筋抗拉强度设计值:HPB335,

f yv ? 210N / mm2 ,箍筋间距 s ? 300 mm ;
? 62.25kN ;

由剪力设计值 V 求箍筋面积 ASV ,梁 CE(顶层):剪力设计值 Vb 截面尺寸 b ? h ? 250 mm ? 500 mm , h0 (2)配筋计算

? h ? as ? 500? 35 ? 465mm。

0.7 ft bh0 ? 0.7 ?1100 kN / m2 ? 0.25m ? 0.465m ? 89.5kN ? Vb ? 62.25kN

2.4.5 斜截面受剪抗震验算
(1)设计资料 截面尺寸 b ? h ? 250 mm ? 500 mm ; 箍筋肢数 n ? 2 ; 剪力设计值 V ? 67 .93 kN ,弯矩设计值 M ? 44 .85 kN ? m ; 混凝土强度等级: C 20,

f c ? 9.55N / mm2 , f t ? 1.10N / mm2 ;
? 40mm;

纵筋合力点至近边边缘的距离 ? s 箍筋抗拉强度设计值 (2)配筋计算

f yv ? 210N / mm2 ,箍筋间距 s ? 300 mm 。

Rg ?

1.75 f t bh0 1.75 ?1100 ? 0.250 ? 0.465 ? 0.07 N ? ? 0.07 ? 0 ? 112 kN ? V ? 67.93kN ? ?1 1?1

,仅需按构造配置箍筋,实配箍筋:2B18( Asv

? 509mm2 )

66

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小结

2.5 框架柱截面设计
以顶层 C 轴柱为例,进行框架柱截面设计。

2.5.1 正截面压弯承载力计算
(1)设计资料 轴向压力设计值 N ? 194 .6kN , M x 构件的计算长度

? 34.32kN? m , M y ? 58.79kN? m ,

l0 x ? 3600 mm , l0 y ? 3600 mm;

矩形截面,截面宽度 b ? 400 mm ,截面高度 h ? 400 mm ; 采用对称配筋,即: As ' ? As 混凝土强度等级为 C 20, 钢筋抗拉强度设计值 钢筋弹性模量 Es

f c ? 9.55N / mm2 ;

f y ? 300N / mm2 ,钢筋抗压强度设计值 f y ' ? 300N / mm2 ,

? 2.0 ?105 N / mm2 ;相对界限受压区高度 ?b ? 0.550

纵筋的混凝土保护层厚度 c ? 35mm ;全部纵筋最小配筋率 ? min ? 0.60% (2)配筋计算 1)轴心受压构件验算 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 ?

l0 / b ? Max[l0 x / ix , loy / iy ] ? Max[3600/ 115 ,3600/ 115] ? Max[31.2,31.2] ,查表得

? ? 0.991
矩形截面面积 A ? bh ? 400mm? 400mm ? 1.6 ?10 mm
5 2

N 194.6 ?103 N 轴压比 U C ? ? ? 0.13 f c Ac 9.55N / mm2 ?1.6 ?105 mm2
纵向钢筋最小截面面积 全部纵向钢筋的最小截面面积 As,min 一侧纵向钢筋的最小截面面积 As1,min

? A?min ? 1.6 ?105 mm2 ? 0.60% ? 960mm2 ? A?min ? 1.6 ?105 mm2 ? 0.20% ? 320mm2

67

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N N ? f c A 194590 ? 9.55N / m m2 ?1.6 ?105 m m2 0.9? 0 . 9 ? 0 . 99 As ' ? ? ? ?4512m m2 ? As ,min ? 960m m2 2 2 f y' ? fc 300N / m m ? 9.55N / m m
,取 As '

? As ,min

2)在 M x 作用下正截面偏心受压承载力计算 初始偏心距 ei 附加偏心距 ea

? Max[20, h / 30] ? Max[20,13.3] ? 20mm
M 34.32?106 N / m m ? ? 176.4m m N 194.6 ?103 N

轴向压力对截面重心的偏心距 e0 ? 初始偏心距 ei

? e0 ? ea ? 176.4 ? 20 ? 196.4mm

偏心距增大系数 η

0.5 f c A 0.5 ? 9.55N / m m2 ?1.6 ?105 m m2 ?1 ? ? ? 3.28 ? 1.0 ,取 ? 1 ? 1.0 N 194590 N
由于 l0 / h ? 3600/ 400 ? 9 ? 15, ? 2 ? 1.0

? ? 1?

l 1 3600 2 ( 0 )2 ? ? ? 1 ? ( ) ?1.0 ?1.0 ? 1.12 ei h 1 2 196.4 400 1400? 1400 400 h0 1
h 400 ? as ? 1.12 ?196 .4 ? ? 45 ? 375 .0mm 2 2

轴力作用点至受拉纵筋合力点的距离

e ? ?ei ?

混凝土受压区高度 x 由下列公式求得: N 当采用对称配筋时,可令

? ?1 f cbx ? f y ' As ' ? ? s As

f y ' As ' ? ? s As ,代入上式可得:

x?

N 194590 N ? ? 50.9m m ? ?b ho ? 195.3m m,属于大偏心受 ?1 f cb 1.0 ? 9.55N / m m2 ? 400m m
h ? as ? 1.12 ?196 .4 ? 200 ? 45 ? 65mm 2

压构件

es ' ? ?ei ?

68

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Asx ' ?
取 Asx '

Nes ' 194590 N ? 65m m ? ? 136m m2 ? As1,min ? 320m m2 , 2 f y (h0 ? as ' ) 300N / m m ? (355m m? 45m m)

? 320mm2

3)在 M y 作用下正截面偏心受压承载力计算 初始偏心距 ei 附加偏心距 ea

? Max[20, h / 30] ? Max[20,13] ? 20mm
M 58.79?106 N / m m ? ? 302m m N 194.6 ?103 N

轴向压力对截面重心的偏心距 e0 ? 初始偏心距 ei

? e0 ? ea ? 302? 20 ? 322mm

偏心距增大系数 η

0.5 f c A 0.5 ? 9.55N / m m2 ?1.6 ?105 m m2 ?1 ? ? ? 3.28 ? 1.0 ,取 ? 1 ? 1.0 N 194590 N
由于 l0 / h ? 3600/ 400 ? 9 ? 15, ? 2 ? 1.0

? ? 1?

l 1 3600 2 ( 0 )2 ? ? ? 1 ? ( ) ?1.0 ?1.0 ? 1.07 ei h 1 2 322 400 1400? 1400 400 h0 1
h 400 ? as ? 1.07 ? 322 ? ? 45 ? 500 mm 2 2

轴力作用点至受拉纵筋合力点的距离

e ? ?ei ?

混凝土受压区高度 x 由下列公式求得: N 当采用对称配筋时,可令

? ?1 f cbx ? f y ' As ' ? ? s As

f y ' As ' ? ? s As ,代入上式可得:

x?
构件

N 194590 N ? ? 50.9m m ? ?b ho ? 195m m,属于大偏心受压 ?1 f cb 1.0 ? 9.55N / m m2 ? 400m m
h ? as ? 1.07 ? 322 ? 200 ? 45 ? 190 mm 2

es ' ? ?ei ?

Asy ' ?

Nes ' 194590 N ?190m m ? ? 398m m2 2 f y (h0 ? as ' ) 300N / m m ? (355m m? 45m m)

(3)实配钢筋

69

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当角筋取 16 时的计算面积: Asx X 向:316、 Asx

? 402mm2 ; Asy ? 551 mm2 ) mm2 ; ( As ' ? 1101

? 603mm2 、 ? x ? 0.38% ;

Y 向:4A16、 Asy

? 603mm2 、 ? y ? 0.38% ; ( As ' ? 1608 mm2 , ? ? 1.01%)

2.5.2 正截面压弯抗震验算
(1)设计资料 轴向压力设计值 N ? 194 .6kN , M x 构件的计算长度

? 34.32kN? m , M y ? 58.79kN? m ,

l0 x ? 3600 mm , l0 y ? 3600 mm;考虑地震作用组合

矩形截面,截面宽度 b ? 400 mm ,截面高度 h ? 400 mm ; 采用对称配筋,即: As ' ? As 混凝土强度等级为 C 20, 钢筋抗拉强度设计值 钢筋弹性模量 Es

f c ? 9.55N / mm2 ;

f y ? 300N / mm2 ,钢筋抗压强度设计值 f y ' ? 300N / mm2 ,

? 2.0 ?105 N / mm2 ;相对界限受压区高度 ?b ? 0.550

纵筋的混凝土保护层厚度 c ? 35mm ;全部纵筋最小配筋率 ? min ? 0.60% (2)配筋计算 1)轴心受压构件验算 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 ?

l0 / b ? Max[l0 x / ix , loy / iy ] ? Max[3600/ 115 ,3600/ 115] ? Max[31.2,31.2] ,查表得

? ? 0.991
矩形截面面积 A ? bh ? 400mm? 400mm ? 1.6 ?10 mm
5 2

轴压比 U C

?

N 194.6 ?103 N ? ? 0.13 f c Ac 9.55N / mm2 ?1.6 ?105 mm2

纵向钢筋最小截面面积 全部纵向钢筋的最小截面面积 As,min 一侧纵向钢筋的最小截面面积 As1,min

? A?min ? 1.6 ?105 mm2 ? 0.60% ? 960mm2 ? A?min ? 1.6 ?105 mm2 ? 0.20% ? 320mm2

70

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小结

N N ? f c A 194590 ? 9.55N / m m2 ?1.6 ?105 m m2 0.9? 0 . 9 ? 0 . 99 As ' ? ? ? ?45122 ? As ,min ? 960m m2 2 2 f y' ? fc 300N / m m ? 9.55N / m m
,取 As '

? As ,min

2)在 M x 作用下正截面偏心受压承载力计算 初始偏心距 ei 附加偏心距 ea

? Max[20, h / 30] ? Max[20,13] ? 20mm
M 34.32?106 N / m m ? ? 176.4m m N 194590 N

轴向压力对截面重心的偏心距 e0 ? 初始偏心距 ei

? e0 ? ea ? 176.4 ? 20 ? 196.4mm

偏心距增大系数 η

0.5 f c A 0.5 ? 9.55N / m m2 ?1.6 ?105 m m2 ?1 ? ? ? 3.93 ? 1.0 ,取 ? 1 ? 1.0 N 194590 N
由于 l0 / h ? 3600/ 400 ? 9 ? 15, ? 2 ? 1.0

? ? 1?

l 1 3600 2 ( 0 )2 ? ? ? 1 ? ( ) ?1.0 ?1.0 ? 1.12 ei h 1 2 196.4 400 1400? 1400 400 h0 1
h 400 ? as ? 1.12 ?196 .4 ? ? 45 ? 375 .0mm 2 2

轴力作用点至受拉纵筋合力点的距离

e ? ?ei ?

当采用对称配筋时,可令

f y ' As ' ? ? s As ,代入上式可得:

x?

?RE ? N 0.75?194590 N ? ? 38.2m m ? ?b h0 ? 195.3m m,属于大属于 2 ?1 f cb 1.0 ? 9.55N / m m ? 400m m
h 400 ? as ? 1.12 ?196 .4 ? ? 45 ? 65.0mm 2 2

大偏心受压构件

es ' ? ?ei ?

Asx ' ?
取 Asx '

Nes ' 0.75?194590 N ? 65m m ? ? 103m m2 ? As1,min ? 320m m2 , 2 f y (h0 ? as ' ) 300N / m m ? (355m m? 45m m)

? 320mm2

71

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小结

3)在 M y 作用下正截面偏心受压承载力计算 初始偏心距 ei 附加偏心距 ea

? Max[20, h / 30] ? Max[20,13] ? 20mm
M 58.79?106 N / m m ? ? 302.1m m N 194.6 ?103 N

轴向压力对截面重心的偏心距 e0 ? 初始偏心距 ei

? e0 ? ea ? 302.1 ? 20 ? 322.1mm

偏心距增大系数 η

?1 ?

0.5 f c A 0.5 ? 9.55N / m m2 ?1.6 ?105 m m2 ? ? 3.93 ? 1.0 ,取 ? 1 ? 1.0 N 194590 N

由于 l0 / h ? 3600/ 400 ? 9 ? 15, ? 2 ? 1.0

? ? 1?

l 1 3600 2 ( 0 ) 2 ? 1? 2 ? 1 ? ( ) ?1.0 ?1.0 ? 1.07 ei h 322 400 1400? 1400 400 h0 1
h 400 ? as ? 1.07 ? 322 ? ? 45 ? 500 mm 2 2

轴力作用点至受拉纵筋合力点的距离

e ? ?ei ?

当采用对称配筋时,可令

f y ' As ' ? ? s As ,代入上式可得:

x?

?RE ? N 0.75?194590 N ? ? 38.2m m ? ?b h0 ? 195m m,属于大偏心受 2 ?1 f cb 1.0 ? 9.55N / m m ? 400m m

压构件 当 x ? 2a' 时,受拉区纵筋面积 As 可按混凝土规范公式 6.2.14 求得:

Nes ' ? f y As (h0 ? as ' )
es ' ? ?ei ? h ? as ? 1.07 ? 322 ? 200 ? 45 ? 190 mm 2

Asy ' ?
取 Asy '

?RE ? Nes '
f y (h0 ? as ' )

?

0.75?194590 N ?190m m ? 298m m2 ? As1,min ? 320m m2 , 2 300N / m m ? (355m m? 45m m)

? 320mm2

(3)实配钢筋 当角筋取 ?16 时的计算面积: Asx

? 441 mm2 ; Asy ? 441 mm2 ; ( As ' ? 960mm2 )
72

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小结

X 向:3A16、 Asx Y 向:3Φ16、 Asy

? 603mm2 、 ? x ? 0.38% ;

? 603mm2 、 ? y ? 0.38% ; ( As ' ? 1608 mm2 , ? ? 1.01%)

2.6 楼梯
2.6.1 基本资料
以底层 1#楼梯为例,进行计算,计算简图如下图所示:

图 2-37 示意图 踏步段水平净长: Lsn ? 4200 mm 梯板净跨度: Ln ? Lsn ? 4200 mm

mm 梯板净宽度: B ? 1540
低端支座宽度: d1 ? 200mm 高端支座宽度

d h ? 200mm

计算跨度 : L0 ? Min{Ln ? (d1 ? dh ) / 2,1.05Ln } ? Min{400 ,4410 } ? 4400 mm 梯板厚度 : h1 ? L0 / 27 ? 163mm ,取 h1 ? 160mm

mm 踏步段总高度 : H s ? 1800
楼梯踏步级数: n ? 5 线性恒荷标准值 : Pk ? 1kN / m
73

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小结

均布活荷标准值 : qk ? 2kN / m ,?c ? 0.7 ,?q ? 0.4 面层厚度 : c1 ? 25m m 顶棚容重: ? c 2 ? 18kN / m 楼梯自重容重 : ? b ? 25kN / m 混凝土强度等级: 面层容重: ? c1 ? 20kN / m 顶棚厚度: c2 ? 20m m

N / mm C 20, f c ? 9.55kN / mm, ft ? 1.1kN / mm , ftk ? 1.54kN / mm, Ec ? 25413
钢筋强度设计值 : f y ? 300N / mm 纵筋合力点至近边距离: as ? 25mm , Es ? 200000 N / mm

2.6.2 几何参数
踏步高度: hs ? H s / n ? 1800/ 15 ? 120mm 踏步宽度: bs ? Lsn /(n ?1) ? 4200/(15 ?1) ? 300mm 踏步段斜板的倾角: ? ? ArcTan(hs / bs ) ? ArcTan(120/ 300) ? 21.8o 踏步段斜板的长度: Lx ? Lsn / Cos? ? 4200/ Cos21.8o ? 4524 mm 踏步段梯板厚的垂直高度: h1 ? h1 / Cos? ? 160/ Cos21.8o ? 172mm
'

踏步段梯板平均厚度: T ? (hs ? 2 ? h1 ) / 2 ? (120? 2 ?172 ) / 2 ? 232mm 梯板有效高度: h1o ? h1 ? as ? 160? 25 ? 135mm

'

2.6.3 均布永久荷载标准值
梯板上的线形荷载换算成均布永久荷载 : g k1 ? P k / B ? 1 / 1.54 ? 0.65kN / m 梯板自重: gk 2 ? ? b ? T ? 25? 0.232 ? 5.81kN / m 踏步段梯板面层自重:

gk 3 ? ? c1 ? c1 ? (n ?1) ? (hs ? bs ) / Ln ? 20? 0.025? (15 ?1) ? (0.12 ? 0.3) / 4.2 ? 0.70kN / m
梯板顶棚自重: gk 4 ? ? c 2 ? c2 ? 18? 0.02 ? 0.36kN / m
'

74

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小结

gk 4 ? gk 4 ? Lx / Ln ? 0.36? 4.524/ 4.2 ? 0.39kN / m
2.6.4 均布荷载设计值
由可变荷载控制的 p( L) ? 1.2 ? gk ? 1.4 ? qk ? 11.85kN / m 由永久荷载控制的 p( D) ? 1.35? gk ? 1.4 ??c ? qk ? 12.15kN / m 最不利的荷载设计值 p ? Max{ p( L), p( D)} ? 12.15kN / m

'

2.6.5 支座反力
永久荷载作用下均布反力标准值 Rk ( D) ? 15.84kN / m 可变荷载作用下均布反力标准值 Rk ( L) ? 4.20kN / m 最不利的均布反力基本组合值 R ? 25 .51kN / m

2.6.6 梯板斜截面受剪承载力计算

Vmax ? 0.7 ? ft ? b ? h0

Vmax ? 0.5 ? p ? Ln ? Cos21.8o ? 23.7kN 0.7 ? f t ? b ? h0 ? 0.7 ?1.1?1000? 0.135 ? 104.1kN ? Vmax ? 23.7kN
满足要求。

2.6.7 正截面受弯承载力计算
跨中 M max ? p ? L0 2 / 10 ? 12.15? 4.4? 2 / 10 ? 23.51kN ? m
?

As ? 626mm

, ? ? 0.146

, ? ? 0.46%

实配 ?10@125
?

( As ? 628mm

支座 M min ? ? p ? L0 2 / 20 ? ?12.15? 4.4? 2 / 20 ? ?11.76kN ? m

As ? 301 mm , ? ? 0.07 , ?min ? 0.20%
实配 Φ8@150 AT1, h = 160 ( As ? 335mm

, As ? 320mm

*

120 ? 15 ? 1800

?10@125
75

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小结

2.7 现浇楼面板设计
以部分楼面板为例,进行现浇楼面板设计。

图 2-38 现浇楼面板计算示意图

2.7.1 设计资料
永久荷载标准值 楼板自重: gk1 可变荷载标准值 均布荷载: qk1

? 3.1kN / m2

? 2kN / m2 , ? Q ? 1.4 ,? c ? 0.7 ,? q ? 0.4
2

板面 Q ? Max {Q( L),Q( D)} ? Max{6.52,6.14} ? 6.52kN / m 计算跨度 Lx

? 7200 mm,计算跨度 Ly ? 6000 mm,板的厚度 h ? 120 mm
2 2

混凝土强度等级 C20, f c ? 9.55N / mm , ft ? 1.10N / mm , f tk ? 1.54kN / mm
钢筋抗拉强度设计值

N / mm2 f y ? 300N / mm2 , Es ? 200000

纵筋的混凝土保护层厚度:板底 c ? 20 mm 、板面 c ' ? 20 mm

2.7.2 配筋计算
平行于 L x 方向的跨中弯矩 M x

M xk ? 3.72kN ? m , M xq ? 2.85kN ? m ;
76

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小结

M x ? Max{M x ( L), M x ( D)} ? Max{4.76,4.49} ? 4.76kN ? m

Asx ? 240mm2 , as ? 34mm , ? ? 0.07, ? ? 0.22%; ?min ? 0.20%, As,min ? 240m2 ; 实配纵
筋:Φ8@200( As

? 251mm2 )

平行于 L y 方向的跨中弯矩 M y

M yk ? 5.23kN ? m , M yq ? 4.00kN ? m ;

M y ? Max{M y (L), M y (D)} ? Max{6.68,6.3} ? 6.68kN ? m

Asx ? 242mm2 , as ? 24mm , ? ? 0.079 , ? ? 0.25%
实配纵筋:Φ 8@200( As ? 251 mm)
沿 L x 方向的支座弯矩 M x '

M xk ' ? ?10.17kN ? m , M xq ' ? ?7.77kN ? m ;

M x ' ? Max{M x ' ( L), M x ' ( D)} ? Max{?13,?12.25} ? ?13kN ? m

Asx ? 491 mm2 , as ? 24mm , ? ? 0.16, ? ? 0.51% ;
' '

实配纵筋: Φ8@100 ( As ? 503mm2 )
沿 Ly 方向的支座弯矩 My'

M yk ' ? ?11.73kN ? m , M yq ' ? ?8.97kN ? m ;

M y ' ? Max{M y ' (L), M y ' (D)} ? Max{?14.99,?14.13 } ? ?14.99kN ? m

Asy ? 582m m2 , as ? 25m m, ? ? 0.192, ? ? 0.61% ;
' '

实配纵筋: Φ10@125 ( As ? 628mm2 )

2.8 基础设计(柱下独立承台抗震验算)
2.8.1 设计依据
(1)《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002); (2)《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008); (3)《工程地质勘察报告》。
77

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小结

2.8.2 土层参数
泥浆护壁钻孔灌注桩 桩侧侧阻力特征值(kPa) 桩端端阻力特征值(kPa) 0 4.5 5.5 12 54 108 0 0 0 0 2800 4200

土层名称 填土 淤泥 淤泥质土 粘性土 强风化花岗岩 中风化花岗岩

2.8.3 钻孔参数
孔口标高 土层名称 填土 淤泥质土 淤泥 淤泥质土 粘性土 强风化花岗岩 中风化花岗岩 层底深度(m) 0.5 3.5 8.6 9.9 14.2 15.4 17.5 Hd = 2.90m 土层层厚(m) 0.5 1.7 5.1 1.3 4.3 1.2 2.1

2.8.4 单桩竖向承载力特征值计算
桩类型:泥浆护壁钻孔灌注桩 桩顶面标高

H t ? 0 , d ? ? 500 , up ? 1.571 , Ap ? 0.283

桩端持力层:中风化花岗岩

Lc ? 2.0d ? 1

Qsa ? 1.571? (5.5 ? 0.6 ? 4.5 ? 5.1 ? 5.5 ?1.3 ? 12? 4.3 ? 54?1) ? 218

L
12.3

V
2.42

Gk
60

Qsa
218

Q pa
550

Quk
1536

Ra
768

2.8.5 桩身强度验算
桩类型: 预制桩,工作条件系数 ? c ? 0.75 ; 圆柱直径 d ? 400 mm 混凝土的强度等级: C30 ,轴心抗压强度设计值

f c ? 14.33kN / mm2
78

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小结

单桩竖向力设计值 Q 与单桩竖向承载力特征值 Ra 的比值 Yz ? 1.35 单桩竖向力设计值 Q 桩身横截面积 Ap ? nd 2 / 4 ? 125664 mm2 相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值 Q ? Ap f c? c

Q ? 125664 ?14.33? 0.75 / 1000? 1350 .7kN

Ra ? Q / Yz ? 1000 .5kN

2.8.6 柱下独立承台抗震承载力验算
(1)设计资料

二 桩

h c
5 0 F + G M y V x

1

h c

承 台

b Sb Sb

Y

c 2S X

S a a

S c

H h
1

bc

1

2

a

2

图 2-39 柱下独立承台示意图
承台类型:承台类型:二桩承台,圆桩直径 d ? 400 mm 桩列间距:Sa 桩行间距:Sb ? 1200 承台边缘至桩中心距离 Sc ? 400mm ? 1200 mm , mm ,

承台根部高度 H ? 650 mm ,承台端部高度 h ? 550 mm 柱截面高度 hc

? 400mm( X 方向),柱截面宽度 bc ? 400mm( Y 方向)

单桩竖向承载力特征值 Ra 混凝土强度等级为 C20, 钢筋抗拉强度设计值

? 1000 .5kN ,桩中心最小间距为 1.2m,3d

f c ? 9.55N / mm2 , ft ? 1.1N / mm2

f y ? 300N / mm2 ;纵筋合力点至截面近边边缘的距离 as ? 110mm

纵筋的最小配筋率 ?min ? 0.15%
79

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小结

(2)承台自重和承台上土自重标准值 Gk 基础混凝土的容重 ? c

? 25kN / m3 ;基础顶面以上土的重度 ? s ? 18kN / m3

顶面上覆土厚度 d s ? 1m

a ? 2Sc ? Sa ? 2 ? 400? 1200? 2000 mm b ? 2Sb ? 2 ?1200? 2400 mm
承台底部底面积 Ab 承台体积 Vc

? ab ? 2 ? 2.4 ? 4.8m2

? Vc1 ? Vc 2 ? Ab h ? 0.5( Aa ? Ab ) ? 2.64 ? 0.3 ? 2.94m3
? 25? 2.94 ? 73.5kN

承台自重标准值 Gk ' ' ? ? cVc 承台上的土重标准值

Gk ' ? ? s [(Ab ? bc hc )ds ? Ab (H ? h) ?Vc2 ] ? 18?[(4.81? 0.4 ? 0.4) ?1? 4.8? (0.64 ? 0.55) ? 0.3 ? 86.8kN
'

承台自重及其上土自重标准值 Gk

? Gk ' '?Gk ' ? 73.5 ? 86.8 ? 160.3kN
? ? G Gk

基础自重及其上的土重的基本组合值 G

对由可变荷载效应控制的组合,取 G ? 1.20 ?160 .3 ? 192 .3kN ; 对由永久荷载效应控制的组合,取 G ? 1.35 ?160 .3 ? 216 .4kN ; (3)承台验算 圆桩换算截面边宽 bp

? 0.8d ? 0.8 ? 400 ? 320mm

1)承台受冲切承载力计算 柱对承台的冲切计算:

X 方向上从柱边至桩边的水平距离:

?ox ? 0.5Sa ? 0.5hc ? 0.5bp ? 600? 400/ 2 ? 320/ 2 ? 240mm
?ox ? aox / ho ? 240/(650?110) ? 0.444

?ox ? 0.84 /(?ox ? 0.2) ? 0.84 /(0.444? 0.2) ? 1.303

?oy ? Min{Sb ? 0.5bc , H0} ? Min{1000 ,540 } ? 540mm
扣除承台及其上填土自重后,相应于荷载效应基本组合时的作用在冲切破坏锥体 上的冲切力设计值 F1 ? 876.8kN

Rcq ? 2?ox (bc ? ?oy )?hp ft h0 ? 1038 .7kN ? F1 ? 876.8kN ,满足要求。
80

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小结

2)承台斜截面受剪承载力计算

Y 方向斜截面受剪承载力计算 Y 方向上从桩内边缘至最近柱边的水平距离:

? x ? 0.5Sa ? 0.5hc ? 0.5bp ? 600? 400/ 2 ? 3200/ 2 ? 240mm
?x ? ax / ho ? 2400/(650?110) ? 0.444

? x ? 1.75/(?x ? 1.0) ? 1.75/(0.444? 1.0) ? 1.212
Vy ? Max{N1, N2} ? 438.40kN Rvy ? ?hs? x ft byoh0 ? 1729 .2kN ? Vy ? 438.4kN ,满足要求。
3)配筋计算 Y 轴方向配筋计算

M1 ? Max{M yL , M yR} ? Max{175.4,175.4} ? 175.4kN ? m Asx ? 1395 mm2 ( x ? 108mm), as ? 110mm,
相对受压高度 ? ? 0.2 配筋率 ? ? 0.11% ; ?min ? 0.15% , Asx ,min ? 2340 mm2

21Φ12@110 ( As ? 2375 mm2 )
4)柱下局部受压承载力计算 混凝土局部受压面积 A 1

? bc hc ? 160000 mm2 ? (bx ? 2cx )(by ? 2c y )

局部受压的计算底面积按下式计算: Ab

cx ? Min{Cx , bx , by } ? Min{50,400,400 } ? 50mm cy ? Min{Cy , bx , by } ? Min{1000 ,400,400 } ? 400mm Ab ? (400? 2 ? 50)(400? 2 ? 400) ? 600000 mm2
混凝土局部受压时的强度提高系数 ?1 局部荷载设计值 F1 ? 876.8kN

? ( Ab / A1 )0.5 ? (0.6 / 0.16)0.5 ? 1.936

R j ? ??1 fcc A1 ? 2516 .2kN ? 876.8kN ,满足要求。

81

浙江海洋学院本科毕业设计

小结

3 小结
毕业设计是最为一位本科学生在四年本科学习中最后的一个教学环节。毕业设计是对大 学四年中所学的专业知识的一个综合运用和回顾。通过一个完整的毕业设计,我们可以巩固 和掌握四年专业知识学习中的每一个知识点,可以为今后的实际工作打下坚定的基础。 在本次毕业设计中,我的设计任务是某中学教学楼的结构设计,其中主要包括建筑设计 结构设计两大方面。 在起初的建筑设计中,我参考了很多建筑设计规范和图集。查阅建筑设计中的各项规范 和注意点,尽量做到合理设计。并具体针对指导老师下发的任务书,仔细对照其中的每一项 设计要求,独自构思,寻找和最佳的建筑布置,多次修改,最终运用天正建筑画图软件,绘 制出完整的建筑图纸。但尽管如此,在其后的结构设计中,还是暴露出许多建筑设计的各方 面问题,只好回头重修修改已完成的建筑设计。 在结构设计过程中,由于以往不曾有过类似的设计,所以在设计过程中碰到的问题更是 许多。在编制结构设计计算书中,我针对框架结构中所取出的一榀框架进行系统的内力计算 和结构配筋。该过程要求我综合回顾四年所学专业知识中的每一个知识点,我参考了以前所 学的每一本教材, 例如: 《混凝土结构设计原理》 、 《荷载与结构设计方法》 、 《混凝土结构设计》 、 《理论力学》 、 《结构力学》等等,并查阅了大量的学术论文与期刊,逐一攻破结构设计中的 每一个难题,尽量做到科学严谨,认真仔细,保证每一个计算数据的准确性。最后,在之前 的建筑和结构计算书的基础上,我利用 PKPM 结构设计软件认真绘制出完整的结构施工图纸, 并对其部分细节处进行了细致的检查和修改。 毕业设计在自己的努力和老师、同学的帮助下顺利完成了。通过这次毕业设计,我做到 了“温故而知新” ,同时也培养了自己科学的求学思想和严谨的工作态度,收获甚多。相信本 次毕业设计会对自己将来的工作提供良好的帮助。

82

浙江海洋学院本科毕业设计

参考文献

[参考文献]
[1] 裴刚,沈粤,扈媛,等.房屋建筑学[M].第 2 版.广州:华南理工大学出版社, 2006. [2] 李必瑜.房屋建筑学[M].武汉:武汉理工大学出版社,2000. [3] 建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)[S].北京:中国建筑工业出版社,2001 [4] 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)[S].北京:中国建筑工业出版社,2001 [5] 沈蒲生.混凝土结构设计[M]. 第三版.北京:高等教育出版社,2007. [6] 混凝土结构设计规范(GB50011—2001)[S].北京:中国建筑工业出版社,2001. [7] 龙驭球、包世华.结构力学教程[M]. 北京:高等教育出版社,2001. [8] 孙维东.混凝土结构设计[M].北京:机械工业出版社,2006: 167~171 [9] 黄听.钢筋混凝土多层框架房屋结构设计探讨[J].中国高新技术企业,2008 年第 14 期 [10] 刘月风. 钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中的问题[J]. 科学之友(B 版) , 2007,(09) [11] 程文壤. 楼梯和阳台雨蓬设计[M](第 2 版).东南大学出版社 [12] 建筑制图标准(GB/T50104-2001)[S].北京:中国建筑工业出版社,2001 [13] 建筑结构构制图标(准 GB/T 50105-2001)[S]. 北京:中国计划出版社,2001 [14] (U.S.) The United States Green Building Committee. Green Building Assessment System (2nd Edition). Beijing: Science Press, 1988.2. [15] M.Nehdi and A.Said.Performance of RC frames with hybrid reinforcement under reversed cyclic loading[J].Materials and Structures,2005, 38. [16] G·Edward Gibson Jr and Ri-chard J·Gebken Ⅱ. Design qualityin preproject planning: applica-tions of the Project Definitionrating Index value and quality indesign.Building Research &Information(US), 2003,31(5): 347.

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参考文献

致谢

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浙江海洋学院本科毕业设计

附译文

附译文

Research on Static Behavior of Moment Joints of Reinforced Concrete Column-Steel Beam
A new composite structural system,----------------- consisting of reinforced concrete columns and steel beams (RCS), has gained popularity in recent years. Columns made of reinforced concrete have the advantage of good compressive behavior and abundant local material supply. Their large rigidity, good durability, and fireproof property result in steel saving, reduced costs and increased stability of structure. Beams made of steel have the advantage of higher strength, lighter weight and higher construction speed, resulting in reduced structural dead weight, smaller member sizes and building height, increased effective spaces, and reduced foundation costs. Engineering practices show that beams and columns made of two different materials may fully develop the merits of each of them, and thus combine rationality with economy in terms of material selection. A large number of research programs have been conducted abroad to study the interaction between steel and concrete members in RCS frames, especially in the connections between steel beams and RC columns. RCS frame systems have also been used in practices. But many problems still exist in several aspects: researches have been made mainly through experiments, and analysis of RCS connections using finite element method still remains in the beginning stage; Investigations focus mainly on interior connections, and rarely on exterior and top-interior ones, and tests of top-corner connections have not been made. Furthermore, the strength equations for interior connections are excessively conservative in ASCE 1994 guidelines. This research explores the static behavior of RCS joints by using finite element method. Emphasis is put on the behavior of RCS exterior connections under monotonic loading through in-depth investigation of the forces acting on RCS joints, the internal force transfer and its mechanism, the strength and failure modes of joints, and the
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deformation of joints. Moreover, influences of various factors on the joint behavior, such as different joint details, concrete strength, axial column load, and section dimensions of beams and columns, etc., are also examined. Using this new information, design models and calculation educations for interior and exterior connections are established, which provide theoretical basis for design and construction of RCS joints. The study shows that ANSYS finite element software may simulate the behavior of RCS on nektons under static loading by installing parameters reasonably, and the results agree well with experiment ones. The research also shows that joint details, concrete strength, column axial load, and section dimensions of beams and columns may affect the behavior of RCS exterior connections. Differences in joint details have direct effects on the joint strength, stiffness, ductility, and degree of concrete mobilization in a joint. FBPS, U-shaped stirrups, steel column, E-FBPS, steel cover plates, and steel band plates are all effective joint details, and their appropriate combination may form efficient joint details with enhanced joint strength and stiffness. The cylinder compression strength of concrete also affects the ultimate shear carrying capacity of inner and outer concrete. The higher this strength is, the higher the ultimate shear capacity of inner and outer concrete can attain. But this doesn't affect the shear strength of steel web. Axial compression and tension loads have different effects on the behavior of RCS joints. When the ratio of axial column load to the nominal compressive strength of the reinforced concrete column varies within the rage of 0.04 to 0.3, axial compression load in the column has little effect on the shear strength of the joint. However, when the ratio is greater than 0.4, axial compression load reduces the joint shear strength. The stiffness of joint decreases and the ductility of the column increases following the ratio increase. Axial tension load reduces the strength, stiffness, and ductility of the joint. Axial compression or tension force has little effect on the strength of the steel web. Axial compression force enhances the strength of the inner and outer joint concrete, only by small amount, so that its effect can be conservatively neglected. On the other hand, the effect of axial tension force in the column is converse. The dimensions of the column and beam section may affect the joint failure mode, its
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strength, stiffness, and ductility. Exterior RCS connection failure could take place in either one of the following modes: joint failure, beam failure, and column failure. Failure can occur in the joint panel when the joint is weaker than the attached members. Beam failure takes place when its capacity is smaller than the column flexural capacity and the shear capacity of the joint. Column failure takes place when the column flexural strength is lower than the beam flexural strength and the joint shear capacity. There is a substantial shear force in joint panel and panel shear failure can often take place. RCS beam-column joint is subjected to the forces transferred to the joint by adjacent beam and column, including bending, shear, and axial loads. Axial force in the beam is usually small and can be neglected. It has only minor effect to neglect axial compressive column load in case the axial load in the column is not too large (smaller than 30% of nominal compressive strength of the reinforced concrete column). Under the action of external loads, failure process of RCS joint can generally be divide into three stages: the occurrence of the first crack along diagonal line in outer concrete, the yield of steel web, and the attainment of the joint ultimate capacity. Panel shear failure and bearing failure take place in RCS joint panel. The torsi on al shear force transfer between the inner and outer elements always occurs irrespective of whether the joint fail by panel shear or bearing failure. A panel shear failure, which generally triggers a bearing failure, always occurs in joint panel. Three-dimensional deformations occur in the joints due to the large difference between beam and column widths. Relative rotation between the inner and outer elements always occurs under the action of external loads. The portion of the joint inside the beam flanges (inner concrete) tends to undergo more severe deformation than the outer concrete. The inner concrete deformation includes angular distortions from both joint bearing and panel shear. The outer concrete deformation is only due to panel shear distortions. RCS joint deformation is substantially the total deformation of inner concrete. The results of finite element analysis show that joint bearing deformation account for large portion of the joint total deformation, even in case join panel undergoes shear failure. This is also proved to be true by experiments in many cases. Three mechanisms were found to contribute to the
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shear strength of RCS joints: a shear web panel mechanism, an inner concrete strut mechanism, and an outer concrete mechanism. RCS joint design model still adopts P-M model, but several modifications are made as follows: 1%onsidering that RCS joint deformation is three dimensional deformation, the inner and outer concrete is separated and regarded as in a state of plane strain respectively; 2% on side ring that joint bearing deformation is large, it should also be taken into account, besides joint shear distortion, in inner concrete; But only joint shear distortion is taken into account in outer concrete. Based on the previous joint model, strength (the nominal joint strength, the yield joint strength, the crack joint strength) calculation equations and design strength equations for RCS exterior joints are proposed. The strength at 2.0% total deformation of inner concrete is chosen as the nominal joint strength, and that at 1.0% as the yield joint strength, and that at the occurrence of the first crack along diagonal line in outer concrete as the crack joint strength. RCS joint strengths (including nominal, yield, and crack joint strength) following the proposed equations in this paper, agree very well with the results of finite element. The proposed design equations for exterior joints also agree very well with design equations from ASCE 1994 guidelines. This paper can be used not only in the framework of the optimization of design, but also other forms of structural optimization of the structural design.

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静力特性下钢筋混凝土柱和钢梁的节点力矩研究
一种新的复合结构体系,包括钢筋混凝土柱和钢梁(RCS),近年来已经获得了比较广泛 的流行。钢筋混凝土柱具有良好的压缩性以及当地丰富的原材料供应的优势。他们的刚度大, 耐久性好,耐火性强,从而节省了钢材,降低了成本并且增加了结构的稳定性。钢梁具有强 度高,质量轻和建造速度快的优势,从而降低了结构自重,构件尺寸和建筑高度更小,增加 有效空间并降低基础成本。工程实践表明,两种不同的材料梁和柱,可以充分发挥他们各自 的优点,从而将材料选择与经济合理地结合在一起。 大量国外项目对钢和钢筋混凝土柱与钢梁结构中的混凝土进行研究,特别是在钢梁与钢 筋混凝土柱的联系上,钢筋混凝土梁柱结构体系已经用于实践。但在几个方面仍然存在许多 问题:研究以实验为主,分析了用有限元法将钢筋混凝土柱和钢梁连接起来仍处于起步阶段, 调查主要集中在内部连接,很少在外观和室顶,测试的顶角连接也没有进展。此外,室内连 接的强度方程在1994年的指导方针ASCE上显得过于保守。 本研究探讨用有限元方法研究静力特征下的钢筋混凝土柱和钢梁节点。重点是通过对关 于钢筋混凝土柱和钢梁节点的作用力,内部作用力转移及其机制的影响,节点的失效模式及 节点变形的深入调查,了解钢筋混凝土柱和钢梁在外部连接下的单荷载作用。此外,对联合 行为的各种因素的影响,例如不同的结合细节,混凝土强度,轴柱荷载,截面尺寸的梁,柱 等都进行了检验。利用这一新的信息,设计模式和内部和外部连接的计算公式的成立,为钢 筋混凝土柱和钢梁节点的设计和建造提供了理论基础。 研究表明,ANSYS有限元软件可以通过模拟静载下钢筋混凝土柱和钢梁合理参数的截面 上的行为,并与实验结果较好的吻合。该研究还表明,联合细节,混凝土强度,柱轴向荷载, 截面尺寸的梁和柱可能会影响到钢筋混凝土柱和钢梁外部连接特性。联合细节差异对节点强 度, 刚度, 延性的直接影响, 以及具体的动员程度的节点。 FBPS, U形箍筋, 钢柱, 电子FBPS, 钢盖板,钢板和钢带,都是有效的联合细节,他们的适当结合可以形成增强节点的强度和刚 度的有效联合节点。压缩强度筒混凝土的抗压强度也影响到最终的剪切内部和外部混凝土的 能力。强度越高,最终内外混凝土剪力墙容量越大。但这并不影响钢网剪切强度。轴向压缩 和张力负荷也对钢筋混凝土柱和钢梁的节点特性有不同的影响。当钢筋混凝土柱抗压强度的 轴向负荷比变化范围在0.04到0.3,轴向压缩载荷对于联合剪切强度影响不大。但是,当该比 率超过0.4大,轴向压缩负荷减小了联合剪切强度。节点随着比率增加刚度下降,延性增大。 轴向拉伸载荷降低了强度,刚度,以及节点的稳定性。只有少数轴向压缩力增强了混凝土节 点的内外强度,所以它的影响可以忽略不计。另一方面,柱中轴向拉力的效果相反。柱和梁 截面尺寸可能会影响到联合失败模式,包扩它的强度,刚度和延性。外部连接失败的钢筋混 凝土柱和钢梁可采取下列方式之一进行:联合破坏,梁破坏和柱破坏。故障可能发生在节点 比附加成分弱的时候。当梁所能承受的量小于柱抗弯能力和联合剪切能力时,梁发生破坏。
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当柱的弯曲强度低于梁的抗弯强度和抗剪联合强度时发生破坏。联合节点和面部剪切破坏经 常会发生。 钢筋混凝土柱和钢梁的梁柱节点是受相邻的联合梁,柱的力,包括弯曲,剪切和轴向荷 载。梁的轴向力通常很小,可以忽略不计。它只是轻微影响,如果柱的轴向荷载不是太大轴 向压荷载甚至可以忽略(钢筋混凝土柱抗压强度小于30%) 。在外部载荷作用下,失效的钢筋 混凝土柱和钢梁节点大致可分为三个阶段:沿混凝土表面对角线第一条裂缝的发生,钢网产 量,以及节点极限荷载的实现。表面剪切破坏和轴承失效发生在钢筋混凝土柱和钢梁表面节 点。无论节点被剪切或轴承失效破坏,关于内在和外在因素的扭转剪切力转移总是发生。轴 承失效引起的表面剪切破坏通常出现在节点表面。三维变形发生在基于梁,柱之间的较大差 异宽度的节点上。内部和外部因素之间的相对旋转总是发生在外部荷载作用下。在梁内的法 兰(内混凝土)节点往往比外部发生更严重的变形。混凝土的内在变形包括来自于两个节点 轴承和剪切角的扭曲。混凝土外在变形只是由于表面剪切扭曲。钢筋混凝土柱和钢梁节点变 形基本上就是混凝土内部的总变形。有限元分析表明,节点轴承变形占节点总变形的很大一 部分,即使在表面节点经历剪切破坏的情况下。在许多情况下的实验也证实了这点。三个机 制的发现有助于钢筋混凝土柱和钢梁节点的剪切强度:一种是剪切面板机制,一种混凝土外 部机制。钢筋混凝土柱和钢梁节点设计仍然采用P-M模式,但作出如下一些修改:1%的钢筋 混凝土柱和钢梁变形是三维变形,混凝土内外分离,具体是在一个平面应变状态下,2%边上 的关节轴承变形比较大,当然还应该考虑到,除了在混凝土内部节点的剪切变形;但是,在混 凝土外部只有节点剪切变形是需要考虑的。根据以前的节点模式,强度(公认的节点强度, 共同的屈服强度,节点裂缝强度)在外观设计上的计算公式和设计强度公式方面提出建议, 在混凝土内部的总的强度的2%被选为名义上的节点强度,1.0%为节点屈服强度,并把沿着混 凝土外部对角线的第一条裂缝的强度定义为节点裂缝强度。钢筋混凝土柱和钢梁的节点强度 (包括定义,屈服,节点裂缝强度)按照本文件所载的方程,与有限元的结果非常吻合。节 点的外观设计方程的建议也与ASCE在1994年发布的设计公式准则很符合。 本文不仅可以用于框架设计优化,同时对其它框架结构形式也适用。

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