土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-都市御景小區(qū)住宅樓設(shè)計(jì).docx

密級(jí):都市御景小區(qū)住宅樓設(shè)計(jì)The Desidential Building Design of City Royal Scene學(xué) 院： 建筑與土木工程學(xué)院專業(yè)/班級(jí)： 土木工程1105班學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 2015 年 6 月摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)題目為都市御景小區(qū)住宅樓設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩大部分。整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，為了保證建筑的合理性和安全性，嚴(yán)格遵循相關(guān)的專業(yè)規(guī)范的要求，參考相關(guān)資料和最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合全面的科學(xué)性考慮是至關(guān)重要的。本工程采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，建筑層數(shù)為六層?？偨ㄖ叨葹?8.9m，總建筑面積約為7900m2。首先在建筑設(shè)計(jì)這一部分，本著“適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀”的原則，按照相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)三種方案，通過充分比較篩選出一最優(yōu)方案，然后繪制建筑設(shè)計(jì)施工圖，其中包括平面、立面、剖面等建筑設(shè)計(jì)圖紙。其次是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)計(jì)算書的編制，應(yīng)用結(jié)構(gòu)電算軟件PKPM繪制結(jié)構(gòu)施工圖。其中，結(jié)構(gòu)計(jì)算書包括構(gòu)件截面尺寸擬定、荷載計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算及內(nèi)力組合、框架配筋、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等；使用PKPM軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行電算，經(jīng)過PMCAD建模，輸入各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)，SATWE內(nèi)力計(jì)算分析，配筋及結(jié)果輸出，最終得到結(jié)構(gòu)施工圖。經(jīng)過PKPM電算分析并輸出施工圖與手算對(duì)比可得，二者基本吻合，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)；鋼筋混凝土；建筑設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；電算全套圖紙加扣3012250582IAbstractThe title of this paper is The Desidential Building Design of City Rroyal Scene. The main contents of this design include two parts: architectural design and structural design. Throughout the design process, in order to ensure proper and security architecture, the requirements of the relevant professional standards was strictly followed. Also the reference of relevant information and the latest national standards are critical to the scientific considerations of every aspect in the design process. This project is frame structure, using reinforced concrete. The building layers is six, 18.9m of the total height, and a 7900m2 construction area. First of all, in the part of the architectural design, under the principle of “applies, security, economic and aesthetic”, and with the relevant specifications, three options were put forward. Then the best scheme was chose and drew the architectural design and construction plans, including plans, elevations, sections and other architectural drawings. Secondly, at the part of the structural design, the structural calculation was prepared, and used the PKPM to draw the construction plans. The structural calculation comprise members drawn-sectional dimension, load calculation, calculation of internal forces and internal force, frame reinforcement, single foundation under column design. Then the structure was computed by PKPM, includes PMCAD modeling, design parameters inputting, SATWE internal force analysis, reinforcement and the resulting outputting. After that, the construction drawing was carried out. After the compare of construction drawings designed by PKPM computing analysis and hand-calculated, the two designs coincide, the conclusion verifies the rationality of the design.Keywords: Frame structure; Reinforced concrete; Architectural design; Structural design; Computer assistant designVI目 錄摘要IABSTRACTII第1章 建筑設(shè)計(jì)部分11.1 工程概況11.2 設(shè)計(jì)依據(jù)11.3 標(biāo)高以及建筑細(xì)部做法11.4 建筑設(shè)計(jì)圖2第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分42.1 設(shè)計(jì)依據(jù)42.2 結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定42.2.1 結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布置42.2.2 確定鋼筋及混凝土強(qiáng)度等級(jí)42.2.3 估計(jì)板、柱、梁的截面尺寸52.2.4 確定各層柱梁的線剛度6第3章 荷載計(jì)算93.1 恒載計(jì)算93.1.1 屋面93.1.2 樓面93.1.3 梁自重93.1.4 柱自重103.1.5 墻自重103.1.6 女兒墻103.2 活荷載計(jì)算103.2.1 屋面及樓面103.2.2 雪荷載113.3 豎向荷載計(jì)算(恒載和活載)113.3.1 AB間框架梁113.3.2 BC跨間框架梁113.3.3 CD跨間框架梁123.3.4 柱縱向集中荷載計(jì)算123.3.5 計(jì)算簡(jiǎn)圖以及層數(shù)劃分143.4 風(fēng)荷載153.4.1 風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算153.4.2 風(fēng)荷載作用下側(cè)移驗(yàn)算153.5 水平地震作用的計(jì)算(底部剪力法)173.5.1 荷載計(jì)算173.5.2 地震作用下框架側(cè)移計(jì)算183.5.3 水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值及位移計(jì)算19第4章 內(nèi)力計(jì)算214.1 內(nèi)力分配系數(shù)214.2 恒載作用下的內(nèi)力計(jì)算214.2.1 頂層224.2.2 標(biāo)準(zhǔn)層234.2.3 底層244.3 活載作用下的內(nèi)力計(jì)算294.3.1 頂層294.3.2 標(biāo)準(zhǔn)層314.3.3 底層324.4 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算(D值法)374.4.1 框架柱剪力計(jì)算374.4.2 框架柱反彎點(diǎn)高度比384.4.3 框架柱端彎矩計(jì)算394.4.4 框架梁端彎矩計(jì)算404.4.5 框架梁剪力以及框架柱軸力404.5 地震作用下的內(nèi)力計(jì)算444.5.1 框架柱剪力計(jì)算444.5.2 框架柱端彎矩計(jì)算454.5.3 框架梁端彎矩計(jì)算464.5.4 框架梁剪力以及框架柱軸力46第5章 內(nèi)力組合505.1 梁端彎矩的調(diào)幅505.2 框架梁內(nèi)力組合545.3 框架柱內(nèi)力組合62第6章 配筋計(jì)算676.1 材料基本信息676.1.1 混凝土676.1.2 鋼筋676.1.3 配筋率676.2 框架梁配筋計(jì)算676.2.1 框架梁正截面受彎承載力計(jì)算676.2.2 框架梁斜截面受剪承載力計(jì)算736.3 框架柱配筋計(jì)算766.3.1 框架柱基本信息766.3.2 框架柱正截面受壓承載力計(jì)算766.3.3 框架柱斜截面受剪承載力計(jì)算81第7章 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)847.1 材料強(qiáng)度847.1.1 混凝土847.1.2 鋼筋847.2 邊柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)847.2.1 荷載計(jì)算847.2.2 確定基礎(chǔ)底面尺寸857.2.3 確定基礎(chǔ)高度867.2.4 持力層承載力驗(yàn)算867.2.5 基礎(chǔ)抗沖切驗(yàn)算867.2.6 基礎(chǔ)配筋計(jì)算877.3 中柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)887.3.1 荷載計(jì)算887.3.2 確定基礎(chǔ)底面尺寸897.3.3 確定基礎(chǔ)高度897.3.4 持力層承載力驗(yàn)算897.3.5 基礎(chǔ)抗沖切驗(yàn)算907.3.6 基礎(chǔ)配筋計(jì)算91第8章 電算938.1 建立模型938.2 荷載輸入938.3 生成計(jì)算數(shù)據(jù)938.4 局部配筋圖輸出978.4.1 梁的配筋圖978.4.2 柱的配筋圖988.4.3 板的配筋99第9章 結(jié)論101參考文獻(xiàn)102致謝103沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 建筑設(shè)計(jì)部分1.1 工程概況本工程是一棟六層住宅樓，各層層高均為2.9米，總建筑面積約為7900m2，建筑總高度為18.9m。本工程采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑工程等級(jí)為三級(jí)，位于遼寧省沈陽(yáng)市，其抗震設(shè)防烈度為7度，場(chǎng)地類別為類。場(chǎng)地布置如圖1-1所示。圖1-1 場(chǎng)地布置圖1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書和建筑設(shè)計(jì)規(guī)范。1.3 標(biāo)高以及建筑細(xì)部做法(1) 設(shè)計(jì)標(biāo)高：室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高為0.000，室內(nèi)外高差為600mm。(2) 墻身做法：墻身采用蒸壓加氣粉煤灰混凝土空心砌塊。內(nèi)外墻均采用雙面粉刷。(3) 屋面做法：5 mm厚綠豆砂保護(hù)層，SBS改性瀝青防水卷材防水層，20厚1：3水泥砂漿找平層，60100厚膨脹珍珠巖(3%找坡)，130mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，20厚混合砂漿抹底。(4) 樓面做法：20mm厚水泥砂漿面層，130mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，20mm厚混合砂漿抹底。 1.4 建筑設(shè)計(jì)圖依據(jù)所采取的最終方案，設(shè)計(jì)出建筑施工圖，如圖1-2圖1-4所示。圖1-2 111軸平面圖圖1-3 1224軸平面圖圖1-4剖面圖104第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)(1) 氣象條件沈陽(yáng)地區(qū)基本風(fēng)壓0.55kN/m2; 基本雪壓0.50kN/m2。(2) 工程地質(zhì)條件根據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果，給定地質(zhì)情況詳見表2-1。表2-1建筑地質(zhì)條件一覽表（標(biāo)準(zhǔn)值)序號(hào)巖土分類土層 深度 (m)厚度范圍 (m)地基承載 力fk(kPa)土的容重(kN/m3)樁端土承載力設(shè)計(jì)值qp(kPa)樁周土摩擦力設(shè)計(jì)值qs(kPa)1雜填土0.00.70.716.0102粉 土0.71.81.214017.4203中 砂1.83.31.521017.81300304礫 砂3.36.83.530018.12400405圓 礫6.812.86.050018.63500注：1)地下水位：-3.5m，無侵蝕性。2)建筑場(chǎng)地所在地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)凍深(天然地面以下)為1.2m。3)結(jié)構(gòu)環(huán)境類別為二b類(基礎(chǔ)部分)和一類(其余部分)，地面粗糙度為C類。4)建筑場(chǎng)地類別為類，場(chǎng)地土的特征周期為0.35s。2.2 結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定2.2.1 結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布置結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置如圖2-1所示。2.2.2 確定鋼筋及混凝土強(qiáng)度等級(jí)梁，板以及除底層柱外的所有柱均采用C30砼(Ec=3.00104N/mm) ；底層柱，基礎(chǔ)采用C40砼(Ec=3.25104N/mm)。梁縱向受力鋼筋均為級(jí)(fy=300N/mm2)，柱縱向受力筋采用級(jí)(fy=360N/mm2)，箍筋均為級(jí)(fy=270N/mm2)。圖2-1 一榀框架示意圖2.2.3 估計(jì)板、柱、梁的截面尺寸1橫向框架梁(1) 截面高度：由高跨比確定，即取(2) 截面寬度：取b=250mmAB、CD跨梁截面尺寸擬定為500mm250mmBC跨梁截面尺寸擬定為400mm250mm2縱向框架梁(1) 截面高度：由高跨比確定，即取(2) 截面寬度：取固縱梁截面尺寸擬定為450mm200mm3. 柱因?yàn)樵摻ㄖ挥谏蜿?yáng)地區(qū)，抗震烈度為7級(jí)，建筑高度，抗震等級(jí)為三級(jí)，在沈陽(yáng)地區(qū)，軸壓比，即 其中，取2.5。中柱： 邊柱： 即 由得： 綜上所述，柱子的尺寸取2.2.4 確定各層柱梁的線剛度取一榀框架計(jì)算。假定框架柱嵌固于基礎(chǔ)頂面，框架梁與柱剛接。底層柱高為從基礎(chǔ)頂面至二層樓面，室內(nèi)外地面高差為600mm；根據(jù)地質(zhì)條件，確定基礎(chǔ)頂面離室外地面為500mm；而底層層高為2900mm，由此求得底層柱高為4000mm，其余各層的柱高即為其層高2900mm。在求梁截面慣性矩時(shí)考慮到現(xiàn)澆板的作用，該榀框架位于建筑非邊緣處，因此該框架的各跨梁均取I=2I0 ，(I0為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩) 。AB跨梁：BC跨梁：CD跨梁：底層柱：上層柱：取上層柱為相對(duì)線剛度即故各層線剛度分別為：AB跨梁：BC跨梁：CD跨梁：底層柱：頂層柱：考慮實(shí)際情況，除底層柱下端以外，其余各層柱端均有轉(zhuǎn)角產(chǎn)生，因此標(biāo)準(zhǔn)層各柱線剛度需乘0.9的折減系數(shù)，即i=0.9。各層相對(duì)線剛度如圖2-2所示。圖2-2框架梁、柱線剛度示意圖第3章 荷載計(jì)算3.1 恒載計(jì)算3.1.1 屋面130mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝樓板 20mm厚1：3水泥砂漿找平層 60100厚（3%找坡）膨脹珍珠巖 SBS改性瀝青防水卷材 20mm厚板底抹灰 5mm綠豆砂保護(hù)層 合計(jì)： 3.1.2 樓面20mm厚水泥砂漿面層 130mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 20mm厚頂棚混合砂漿抹灰 合計(jì)： 3.993.1.3 梁自重(1) 橫向框架梁：由于BC跨截面與其余跨相差不大，故荷載不再另計(jì)?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土梁 20mm厚混合砂漿抹面 合計(jì)： 2.56(2) 縱向框架梁：現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁 20mm厚混合砂漿抹面 合計(jì)： 1.823.1.4 柱自重柱自重： 20mm厚混合砂漿抹灰 合計(jì)： 6.93kN/m3.1.5 墻自重墻體采用蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊(1) 外縱墻：縱墻自重 窗（鋁合金窗） 墻面抹灰 合計(jì)： 2.23kN/m(2) 內(nèi)縱墻：縱墻自重 墻面抹灰 合計(jì)： 4.37kN/m(3) 橫墻：橫墻自重 墻面抹灰 合計(jì)： 4.27kN/m3.1.6 女兒墻女兒墻采用漿砌普通磚墻自重 墻面抹灰 合計(jì)： 4.78kN/m3.2 活荷載計(jì)算3.2.1 屋面及樓面屋面為不上人屋面0.5kN/m2樓面2.0kN/m23.2.2 雪荷載50年一遇依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范屋面活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，取兩者中較大值。3.3 豎向荷載計(jì)算(恒載和活載)3.3.1 AB間框架梁(1) 屋面板傳遞荷載將梯形荷載折算為均布荷載，折算系數(shù)為恒載：活載：(2) 樓面板傳遞荷載恒載：活載：(3) AB跨間框架梁均布荷載a. 屋面梁：恒載=橫梁自重+屋面板傳遞荷載=2.56+15.08=17.64活載=屋面板傳遞活載=2.1b. 樓面梁：恒載=橫梁自重+樓面板傳遞荷載=2.56+12.10=14.66活載=樓面板傳遞活載=6.213.3.2 BC跨間框架梁(1) 屋面板傳遞荷載將三角形荷載折算為均布荷載，折算系數(shù)為5/8恒載：活載：(2) 樓面板傳遞荷載恒載：活載：(3) BC跨間框架梁均布荷載a. 屋面梁：恒載=橫梁自重+屋面板傳遞荷載=2.56+7.43=9.99活載=屋面板傳遞活載=0.75b. 樓面梁：恒載=橫梁自重+樓面板傳遞荷載=2.56+5.99=8.55活載=樓面板傳遞活載=33.3.3 CD跨間框架梁(1) 屋面板傳遞荷載將三角形荷載折算為均布荷載，折算系數(shù)為5/8恒載：活載：(2) 樓面板傳遞荷載恒載：活載：(3) CD跨間框架梁均布荷載a. 屋面梁：恒載=橫梁自重+屋面板傳遞荷載=2.56+12.07=14.63活載=屋面板傳遞活載=1.22b. 樓面梁：恒載=橫梁自重+樓面板傳遞荷載=2.56+9.73=12.29活載=樓面板傳遞活載=4.883.3.4 柱縱向集中荷載計(jì)算(1) A軸柱豎向集中荷載：a頂層柱：恒載=女兒墻自重+梁自重+板傳荷載=88.43kN活載=板傳遞的荷載=b標(biāo)準(zhǔn)層柱：恒載=墻自重+梁自重+板傳遞的荷載 活載=板傳活載=(2) B軸柱豎向集中荷載：a頂層柱：恒載=梁自重+板傳荷載=96.37kN活載=板傳遞的荷載=b標(biāo)準(zhǔn)層柱：恒載=墻自重+梁自重+板傳遞的荷載 活載=板傳活載=(3) C軸柱豎向集中荷載：a頂層柱：恒載=梁自重+板傳荷載=81.97kN活載=板傳遞的荷載=b標(biāo)準(zhǔn)層柱：恒載=墻自重+梁自重+板傳遞的荷載 活載=板傳活載=(4) D軸柱豎向集中荷載：a頂層柱：恒載=女兒墻自重+梁自重+板傳荷載=73.25kN活載=板傳遞的荷載=b標(biāo)準(zhǔn)層柱：恒載=墻自重+梁自重+板傳遞的荷載 活載=板傳活載=3.3.5 計(jì)算簡(jiǎn)圖以及層數(shù)劃分計(jì)算簡(jiǎn)圖以及層數(shù)劃分如圖3-1所示。圖3-1計(jì)算簡(jiǎn)圖以及層數(shù)劃分3.4 風(fēng)荷載3.4.1 風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算計(jì)算公式為 (3-1)式中： 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值基本風(fēng)壓風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載變化系數(shù)Z高度處的風(fēng)振系數(shù)基本風(fēng)壓=0.55，因結(jié)構(gòu)高度H=18.9m30m，可取z=1.0，對(duì)于矩形平面=1.3，可查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范知場(chǎng)地類別為C類。將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點(diǎn)上的集中荷載。A為一榀框架各層節(jié)點(diǎn)的受風(fēng)面積，運(yùn)用公式。計(jì)算各節(jié)點(diǎn)風(fēng)荷載，計(jì)算過程如表3-1所示。表3-1各節(jié)點(diǎn)風(fēng)荷載層號(hào)11.01.30.740.553.513.447.1121.01.30.740.556.412.186.4431.01.30.740.559.312.186.4441.01.30.740.5512.212.186.4451.01.30.740.5515.112.186.4461.01.30.800.5518.09.875.653.4.2 風(fēng)荷載作用下側(cè)移驗(yàn)算若要計(jì)算風(fēng)荷載作用下柱的層間側(cè)移，首先應(yīng)計(jì)算其抗側(cè)剛度，為保證豎向剛度均勻，需要保證底層柱抗側(cè)剛度之和與上層柱抗側(cè)剛度之和的比值大于0.7。C30，C40混凝土彈性模量分別為Ec=3.0104N/mm，Ec=3.25104N/mm。柱剛度修正系數(shù)如表3-2所示。表3-2 柱剛度修正系數(shù)樓層簡(jiǎn)圖KD一般層底層標(biāo)準(zhǔn)層： A軸柱： B軸柱： C軸柱： D軸柱： 底層： A軸柱： B軸柱： C軸柱： D軸柱： 底層：標(biāo)準(zhǔn)層：滿足抗側(cè)剛度要求?？蚣芙Y(jié)構(gòu)側(cè)移計(jì)算： (3-2)式中：為該建筑第i層所受的層剪力；為該建筑第i層第j柱的抗側(cè)剛度。6層5層4層3層2層1層故滿足側(cè)移要求。3.5 水平地震作用的計(jì)算(底部剪力法)該建筑高度為18.9m40m，且質(zhì)量和剛度沿高度均勻分布，可采用底部剪力法來計(jì)算水平地震作用。3.5.1 荷載計(jì)算頂層：樓面：梁：柱：墻：合計(jì)：933.43kN活載：重力荷載代表值：3.5.2 地震作用下框架側(cè)移計(jì)算地震作用下框架側(cè)移的計(jì)算依據(jù)公式3-2計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3-3所示。表3-3 地震作用下框架側(cè)移層號(hào)樓層重力荷載層剪力樓層抗側(cè)剛度側(cè)移65322.175322.1794700110.0051155135.3510457.5294700110.0100445135.3515592.8794700110.0149735135.3520728.2294700110.0199025135.3525863.5794700110.0248315470.7631334.3394700110.03956由混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程B.0.2可知，對(duì)于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)，其自振周期為，取0.60.7，這里取0.7，則其自震周期。3.5.3 水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值及位移計(jì)算依據(jù)沈陽(yáng)地區(qū)地質(zhì)資料，其抗震設(shè)防烈度為7度、多遇地震，第一組，場(chǎng)地土為類，由建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2011)查得： 無需考慮建筑頂部女兒墻的附加地震作用由混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)查得， 各樓層水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為： (3-3)因此，水平地震作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值及位移如表3-4所示。表3-4水平地震作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值以及框架側(cè)移層號(hào)618.5525.97351433.9514.88514.8894700110.00049515.6608.17351433.9418.93933.8194700110.0009412.7608.17351433.9341.051274.8694700110.0012239.8608.17351433.9263.171535.0394700110.0014826.9608.17351433.9185.301723.3394700110.0016514608.17351433.9114.431837.7694700110.00232框架側(cè)移因此，滿足規(guī)范中對(duì)彈性位移的要求。綜上所述，水平地震作用下剪力圖如圖3-2所示。圖3-2 水平地震作用及層剪力圖本工程在抗震縫以左共11榀框架，且每一榀的抗側(cè)剛度均相同，因此對(duì)于一榀框架來講，其承受的地震作用以及剪力值為上述圖中剪力值的1/11，即V6=46.81kN，V5=84.89kN，V4=115.9kN，V3=139.82kN，V2=156.67kN，V1=167.07kN。 第4章 內(nèi)力計(jì)算4.1 內(nèi)力分配系數(shù)分配系數(shù)計(jì)算： (4-1)式中：為梁柱的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，由于所選取的框架各節(jié)點(diǎn)均為固定端，因此可以以線剛度劃分分配系數(shù)。各桿件分配系數(shù)見表4-1。表4-1梁柱的內(nèi)力分配系數(shù)層數(shù)ABCD60.380.270.300.270.330.4550.240.190.210.200.230.2940.240.190.210.200.230.2930.240.190.210.200.230.2920.240.190.210.200.230.2910.250.200.220.200.240.31層數(shù)ABCD60.620.430.4000.5550.380.380.300.300.2850.2850.3550.35540.380.380.300.300.2850.2850.3550.35530.380.380.300.300.2850.2850.3550.35520.380.380.300.300.2850.2850.3550.35510.400.350.310.270.3000.260.370.32注：除底層外其余層梁柱剛度乘以折減系數(shù)0.9。4.2 恒載作用下的內(nèi)力計(jì)算將梁的固端彎矩填寫框架梁相應(yīng)位置上，然后將節(jié)點(diǎn)放松，先放松彎矩最大的，再逐個(gè)放松，把各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩同時(shí)進(jìn)行分配，相鄰節(jié)點(diǎn)不同時(shí)進(jìn)行分配。由于均為固定端，右(左)梁分配彎矩向左(右)梁傳遞，上(下)分配彎矩向下(上)柱傳遞(傳遞系數(shù)均為0.5)。第一次分配彎矩傳遞后，疊加各樓層彎矩，會(huì)發(fā)現(xiàn)有的節(jié)點(diǎn)彎矩不平衡，彎矩相加不為零，因此進(jìn)行二次分配，將多余彎矩按之前的分配系數(shù)只分配不彎矩傳遞，由此可得該榀框架在豎向荷載作用下的最終彎矩圖。4.2.1 頂層各跨均布荷載分別為：AB跨：屋面梁為17.64kN/mBC跨：屋面梁為9.99kN/mCD跨：屋面梁為14.63kN/m各桿的固端彎矩分別為： AB跨：屋面梁為 BC跨：屋面梁為 CD跨：屋面梁為頂層彎矩分配過程以及頂層彎矩圖如圖4-1，圖4-2所示。圖4-1 頂層彎矩分配過程圖4-2頂層彎矩圖4.2.2 標(biāo)準(zhǔn)層各跨均布荷載分別為： AB跨：樓面梁為14.66kN/mBC跨：樓面梁為8.55kN/m CD跨：樓面梁為12.29kN/m各桿固端彎矩分別為： AB跨：樓面梁為1/1214.665.22=33.03kNm BC跨：樓面梁為1/128.552.42=4.1kNm CD跨：樓面梁為1/1212.293.92=15.58kNm標(biāo)準(zhǔn)層彎矩分配過程以及頂層彎矩圖如圖4-3，圖4-4所示。圖4-3標(biāo)準(zhǔn)層彎矩分配過程圖4-4 標(biāo)準(zhǔn)層彎矩圖4.2.3 底層各跨均布荷載分別為： AB跨：樓面梁為14.66kN/mBC跨：樓面梁為8.55kN/m CD跨：樓面梁為12.29kN/m各桿的固端彎矩分別為：AB跨：樓面梁為1/1214.665.22=33.03kNm BC跨：樓面梁為1/128.552.42=4.1kNm CD跨：樓面梁為1/1212.293.92=15.58kNm底層彎矩分配過程以及底層彎矩圖如圖4-5，圖4-6所示。圖4-5底層彎矩分配過程圖4-6底層彎矩圖經(jīng)彎矩疊加以及不平衡力矩二次分配得到該榀框架恒載下彎矩圖，如圖4-7所示。圖4-7恒荷載彎矩圖恒荷載下框架梁剪力如表4-2表4-4所示。表4-2 框架梁剪力(AB跨梁)層數(shù)AB跨617.645.245.861.344.5747.16514.665.238.120.3537.7638.47414.665.238.120.4637.6638.57314.665.238.120.4637.6638.57214.665.238.120.4537.6738.57114.665.238.120.5437.5738.66表4-3框架梁剪力(BC跨梁)層數(shù)BC跨69.992.411.99-4.2716.257.7258.552.410.26-1.9312.198.3348.552.410.26-2.0712.338.1938.552.410.26-2.0712.338.1928.552.410.26-2.0712.338.1918.552.410.26-2.4312.697.83表4-4框架梁剪力(CD跨梁)層數(shù)CD跨614.633.928.53-2.6331.1525.9512.293.923.97-1.1925.1622.77412.293.923.97-1.2725.2422.69312.293.923.97-1.2725.2422.69212.293.923.97-1.2725.2422.69112.293.923.97-1.4925.4622.47根據(jù)剪力和軸力繪制恒載下剪力圖以及軸力圖如圖4-8，4-9所示。圖4-8 恒荷載剪力圖圖4-9 恒荷載軸力圖4.3 活載作用下的內(nèi)力計(jì)算4.3.1 頂層各跨均布荷載分別為：AB跨：屋面梁為2.1kN/mBC跨：屋面梁為0.75kN/mCD跨：屋面梁為1.22kN/m各桿的固端彎矩分別為： AB跨：屋面梁： BC跨：屋面梁： CD跨：屋面梁：活荷載下頂層彎矩分配過程以及頂層彎矩圖如圖4-10，圖4-11所示。圖4-10頂層彎矩分配過程圖4-11頂層彎矩圖4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)層各跨均布荷載分別為：AB跨：樓面梁為6.21kN/mBC跨：樓面梁為3kN/mCD跨：樓面梁為4.88kN/m各桿的固端彎矩分別為： AB跨：樓面梁： BC跨：樓面梁： CD跨：樓面梁：標(biāo)準(zhǔn)層彎矩分配過程以及彎矩圖如圖4-12，4-13所示。圖4-12標(biāo)準(zhǔn)層彎矩分配圖4-13標(biāo)準(zhǔn)層彎矩圖4.3.3 底層各跨均布荷載分別為： AB跨：樓面梁為6.21kN/mBC跨：樓面梁為3kN/m CD跨：樓面梁為4.88kN/m各桿的固端彎矩分別為： AB跨：樓面梁： BC跨：樓面梁： CD跨：樓面梁：底層彎矩分配過程以及彎矩圖如圖4-14，圖4 -15所示。圖4-14 底層彎矩分配圖4-15 底層彎矩圖經(jīng)彎矩疊加以及不平衡力矩二次分配得到該榀框架恒載下彎矩圖，如圖4-16所示。圖4-16 活荷載彎矩圖活荷載下框架梁剪力如表4-5表4-7所示。表4-5 框架梁剪力(AB跨梁)層數(shù)AB跨62.15.25.460.15.365.5656.215.2 16.150.1915.9516.3446.215.216.150.1815.9616.3336.215.216.150.1815.9616.3326.215.216.150.1815.9716.3216.215.216.150.2215.9316.36表4-6框架梁剪力(BC跨梁)層數(shù)BC跨60.752.40.9-0.551.450.35532.43.6-0.964.562.64432.43.6-0.934.53 2.67332.43.6-0.934.53 2.67232.43.6-0.924.522.68132.43.6-1.084.682.52表4-7框架梁剪力(CD跨梁)層數(shù)CD跨61.223.92.38-0.012.372.2954.883.99.52-0.119.639.4144.883.99.52-0.19.619.4234.883.99.52-0.19.619.4224.883.99.52-0.19.619.4214.883.99.52-0.139.659.38活荷載下剪力圖軸力圖如圖4-17，4-18所示。圖4-17 活荷載剪力圖圖4-18 活荷載軸力圖4.4 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算(D值法)4.4.1 框架柱剪力計(jì)算 (4-2)式中：為第j層第k柱所分配的剪力；為第j層第k柱的抗側(cè)剛度；為外荷載在框架第j層所產(chǎn)生的總剪力?？蚣苤袅τ?jì)算如表4-8。表4-8框架柱剪力計(jì)算層號(hào)水平荷載層剪力65.655.650.1730.2930.3150.2190.981.661.781.2456.4412.090.1730.2930.3150.2192.093.543.812.6546.4418.530.1730.2930.3150.2193.215.435.844.0636.4424.970.1730.2930.3150.2194.327.327.875.4726.4430.410.1730.2930.3150.2195.268.919.586.6617.1137.520.1930.2500.3380.2157.399.3812.688.074.4.2 框架柱反彎點(diǎn)高度比 (4-3)由于上下橫梁線剛度均相同，層高不變化且底層柱不考慮修正，故y1、y2、y3均為0，框架柱反彎點(diǎn)高度見表4-9。表4-9框架柱反彎點(diǎn)高度層號(hào)A軸B軸C軸D軸60.620.260.261.320.3660.3661.510.3760.3760.820.310.3150.620.360.361.320.4160.4161.510.4260.4260.820.40.440.620.400.401.320.450.451.510.450.450.820.450.4530.620.450.451.320.4660.4661.510.4760.4760.820.450.4520.620.500.501.320.50.51.510.50.50.820.50.510.720.690.691.510.5990.5991.740.5760.5760.950.650.654.4.3 框架柱端彎矩計(jì)算 (4-4) (4-5)式中：為該柱子所承受的剪力； 為該柱子的高度變化；為該柱子的高度。框架柱端彎矩如圖4-10所示。表4-10框架柱端彎矩層號(hào)A軸B軸(m)(m)M上(kNm)(kNm)(m)(m)M上(kNm)(kNm)60.7542.1462.0980.7371.0611.8393.0441.7575