學士南陽某層鋼框架辦公樓畢業(yè)設(shè)計計算書

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完成日期2011年5月南陽理工學院本科生畢業(yè)設(shè)計南陽天工集團辦公樓TheOfficeBuildingDesignofNanYangTianGongGroup總計：畢業(yè)設(shè)計（論文）16頁表格：22個插圖：48幅PAGEPAGEIV南陽理工學院本科畢業(yè)設(shè)計南陽天工集團辦公樓

TheOfficeBuildingDesignofNanyangTianGongGroup學院（系）：土木工程專業(yè)：土木工程（建工方向）學生姓名：學號：指導教師（職稱）：評閱教師：)完成日期：2011年05月南陽理工學院NanyangInstituteofTechnology南陽天工集團辦公樓設(shè)計土木工程專業(yè)陳克［摘要］本建筑為南陽市天工集團辦公樓，總建筑面積為5611.56m2。主體結(jié)構(gòu)6層，建筑高度25.2m。場地類型為Ⅱ類場地，地震設(shè)計分組為第一組，抗震烈度為7度建筑設(shè)計力求簡潔明快，具有時代感并與周圍環(huán)境相結(jié)合，結(jié)構(gòu)設(shè)計采用鋼框架結(jié)構(gòu)，確定結(jié)構(gòu)方案并進行荷載統(tǒng)計、梁柱截面選擇及剛度驗算，計算風載作用下的框架內(nèi)力及恒載、活載作用下的框架內(nèi)力，經(jīng)內(nèi)力組合后得出構(gòu)件的最不利組合內(nèi)力，進行梁、柱截面驗算、節(jié)點及鋼樓梯設(shè)計、樓板配筋計算，繪制施工圖?？蚣芄?jié)點設(shè)計采用栓焊混合連接的方式，基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)。［關(guān)鍵詞］鋼框架；建筑設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計;內(nèi)力分析；南陽天工集團辦公樓設(shè)計TheOfficeBuildingDesignofNanyangTianGongGroupCivilEngineeringMajorChenKeAbstract：ThisbuildingistheofficebuildingofNanyangtiangongGroup.Itstotalareais5611.56squaremeters,and6floors.Itsbuildingheightis25.2meters.Theareaisthesecondtypearea,andthefirstgroupinearthquakeresistanceintensity.Architecturedesigntrieshardforsimpleandclear,whichhastheagesfeelsandassortwithsurroundingsenvironment.Steelframeandreinforceconcretefloorwereusedinthestructure.Thesizeofthebeamandcolumnwasdeterminedbythetypeofthestructureandthecalculationoftheloads.Theinnerforcesoftheframeunderthewindload,thedeadload,andthelivingloadswereanalyzedseparately.Bythecombinationoftheinnerforces,themostdangerousforcescanbegot,andthenthesteelbeam,steelcolumn,thenodeandsteelstaircaseandreinforceconcretefloorcanbedesigned.Thedrawingcanbemade.Miedconnectionwithweldingandboltswasusedinsteelframe,andindependentfoundationundercolumnwasadopted.keywords：Steelframe;Structuredesign;Architecturedesign;Internalforceanalysis目錄1建筑設(shè)計 11.1設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求及依據(jù) 11.1.1設(shè)計任務(wù) 11.1.2設(shè)計要求 11.1.3設(shè)計依據(jù) 11.2建筑物所處的自然條件、地質(zhì)條件、設(shè)計參數(shù) 21.2.1氣象條件 21.2.2地形、地質(zhì)及地震烈度 21.2.3水文地質(zhì)條件 21.3建筑物的功能和特點以及設(shè)計說明 21.3.1平面設(shè)計 21.3.2立面設(shè)計 21.3.3防火及抗震 22結(jié)構(gòu)設(shè)計 32.1設(shè)計依據(jù)、結(jié)構(gòu)形式及布置 32.2設(shè)計資料 42.3梁柱截面初選、梁柱線剛度及各層柱側(cè)移剛度計算 52.3.1梁柱截面初選 52.3.2梁線剛度表 62.3.3柱剛度計算表 62.3.4中框架柱側(cè)移剛度D值 62.4水平地震作用計算 72.4.1荷載計算 72.4.2重力荷載代表值計算 82.4.3橫向自震周期計算 92.4.4水平地震作用及樓層地震剪力的計算 102.4.5多遇地震作用下的位移計算 102.4.6水平地震作用下框架內(nèi)力計算 112.5風荷載作用下的框架內(nèi)力及側(cè)移計算 152.5.1風荷載作用下各層集中力計算 152.5.2水平荷載作用下水平位移驗算 152.5.3水平風荷載作用下的內(nèi)力計算 162.6荷載計算 192.7豎向荷載下框架受荷總圖：（內(nèi)力計算） 192.7.1豎向恒載作用下的內(nèi)力計算 192.7.2豎向活載作用下的內(nèi)力計算 292.8內(nèi)力組合 382.9構(gòu)件截面驗算 492.9.1梁截面驗算 492.9.2柱截面驗算 492.9.3節(jié)點抗震驗算 522.10節(jié)點設(shè)計 522.10.1梁柱節(jié)點設(shè)計 522.10.2柱柱節(jié)點設(shè)計 532.10.3柱腳節(jié)點設(shè)計 532.11樓板設(shè)計 572.11.1組合板設(shè)計 572.12樓梯設(shè)計 622.13基礎(chǔ)設(shè)計 632.13.1底層中柱下端設(shè)計內(nèi)力 632.13.2基礎(chǔ)埋深 632.13.3基底應(yīng)力驗算 642.13.4礎(chǔ)用四棱錐臺式獨立基礎(chǔ)，沖切驗算 643手算與電算結(jié)果的對比 66結(jié)束語 84參考文獻 85致謝 86南陽天工集團辦公樓PAGE50PAGE721建筑設(shè)計建筑設(shè)計是在總體規(guī)劃的前提下，根據(jù)任務(wù)書的要求綜合考慮基地環(huán)境，使用功能，結(jié)構(gòu)施工，材料設(shè)備，建筑經(jīng)濟及建筑藝術(shù)等問題。著重解決建筑物內(nèi)部各種使用功能和使用空間的合理安排，建筑與周圍環(huán)境，與各種外部條件的協(xié)調(diào)配合，內(nèi)部和外表的藝術(shù)效果，各個細部的構(gòu)造方式等。創(chuàng)造出既符合科學性又具有藝術(shù)的生產(chǎn)和生活環(huán)境。建筑設(shè)計在整個工程設(shè)計中起著主導和先行的作用，除考慮上述各種要求以外，還應(yīng)考慮建筑與結(jié)構(gòu)，建筑與各種設(shè)備等相關(guān)技術(shù)的綜合協(xié)調(diào)，使建筑物做到適用，經(jīng)濟，安全，美觀。1.1設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求及依據(jù)1.1.1設(shè)計任務(wù)本設(shè)計的主要內(nèi)容是天工集團辦公樓設(shè)計，作為一個辦公的空間設(shè)計，要在平面規(guī)劃中自始至終遵循實用、功能需求和人性化管理充分結(jié)合的原則。在設(shè)計中，既結(jié)合辦公需求和工作流程，科學合理的劃分職能區(qū)域，也要考慮區(qū)域之間的相互交流。材料運用簡潔,大方,耐磨,環(huán)保的現(xiàn)代材料,在照明采光上使用全局照明,能滿足辦公的需要。經(jīng)過精心設(shè)計,在滿足各種辦公需要的同時,又簡潔,大方,美觀,能充分體現(xiàn)中原路橋集團的形象與現(xiàn)代感.1.1.2設(shè)計要求建筑法規(guī)、規(guī)范和一些相應(yīng)的建筑標準是對該行業(yè)行為和經(jīng)驗的不斷總結(jié)，具有指導意義，尤其是一些強制性規(guī)范和標準，具有法定意義。建筑設(shè)計除了應(yīng)滿足相關(guān)的建筑標準、規(guī)范等要求之外，原則上還應(yīng)符合以下要求：（1）滿足建筑功能要求；（2）采用合理的技術(shù)措施，達到節(jié)能環(huán)保的目的；（3）符合所在地規(guī)劃發(fā)展的要求，并具有良好的視覺效果；（4）提供在投資計劃所允許的經(jīng)濟范疇內(nèi)運作的可行性。1.1.3設(shè)計依據(jù)（1）《房屋建筑制圖統(tǒng)一標準》（GB/T50001－2001）；（2）《建筑制圖標準》（GB/T50104－2001）；（3）《中南地區(qū)建筑構(gòu)配件圖集》；（4）《工業(yè)與民用建筑畢業(yè)設(shè)計指南》；（5）《辦公建筑設(shè)計規(guī)范》；（6）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》；1.2建筑物所處的自然條件、地質(zhì)條件、設(shè)計參數(shù)1.2.1氣象條件南陽市的基本風壓0.35kN/㎡,冬季主導風向為北偏東風，夏季主導風向為東南風，地面粗糙度為C類?；狙簶藴手担?.45kN/m21.2.2地形、地質(zhì)及地震烈度南陽市區(qū)地形比較平坦，自然地面以下土層依次為：第一層素填土層：底部埋深為0.40-0.70m；f第二層粘土層：底部埋深為0.90-1.30m；f第三層粉質(zhì)粘土層：底部埋深為3.50-4.30m；f第四層細砂層：底部埋深為4.50-5.20m；f第五層中砂層：底部埋深為5.50-7.30m；f第六層粗砂層：底部埋深為7.30-9.80m；f第七層含礫粗砂層：底部埋深為17.00-18.40m；f南陽市抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震分組為第一組,框架為三級抗震。1.2.3水文地質(zhì)條件本工程地下水埋深13.3m—場地土類型為中硬場地土，建筑場地類別為=2\*ROMANII類，地震烈度7度時不會產(chǎn)生地震液化。1.3建筑物的功能和特點以及設(shè)計說明1.3.1平面設(shè)計建筑朝向為南北朝向，長寬比滿足要求。采用縱向3.9m；橫向6.9m,1.3.2立面設(shè)計該建筑立面滿足采光和美觀要求，門廳部分采用鋁合金門，其它部分采用塑鋼窗、木門，外墻面采用涂料墻面，不同分隔區(qū)采用不同顏色，并在局部增加造型，以增強美感。1.3.3防火及抗震防火等級為二級，安全疏散距離滿足房門至外部出口或封閉樓梯間的最大距離，大房間設(shè)前后兩個門，小房間設(shè)一個門，以滿足防火要求。建筑的平面布置規(guī)則，豎向質(zhì)量分布及剛度變化均勻，樓層沒有錯層，滿足抗震要求。2結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1設(shè)計依據(jù)、結(jié)構(gòu)形式及布置本設(shè)計依據(jù)以下現(xiàn)行國家規(guī)范及規(guī)程設(shè)計?！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GBJ50017-2003）《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2008)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-98.結(jié)構(gòu)形式及布置采用鋼框架結(jié)構(gòu)?？v向設(shè)置十字交叉柔性支撐兩道，支撐桿件用雙角鋼截面，焊縫連接?？蚣芰?、柱均采用焊接工字形截面。樓板采用壓型鋼板鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)；樓梯為鋼樓梯；基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)平面布置如下：圖2-1結(jié)構(gòu)平面布置圖（計算單元） 圖2-2構(gòu)豎向布置圖底層計算高度為4.2+1=5.2m，其中2.2設(shè)計資料本工程為六層鋼框架結(jié)構(gòu)，樓屋蓋采用壓型鋼板組合樓板，柱距采用3.9m、6.9設(shè)計標高：室內(nèi)設(shè)計標高±0.000,室內(nèi)外高差0.450m，首層層高4.2屋面做法：防水層：改性瀝青防水卷材；20mm厚1:3水泥沙漿找平層；100mm厚水泥珍珠巖保溫層焦渣找坡（最薄處30mm厚，最厚處樓面做法：20mm大理石面層；20mm門窗做法：門廳處為鋁合金門，其它均采用木門，窗采用塑鋼窗；本工程抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震分組為第一組，設(shè)計地震加速度值為0.1墻體做法：外墻為厚加氣混凝土隔墻；內(nèi)墻為板恒載取值：100厚樓屋面鋼筋混凝土板2.5kN/㎡卷材剛性雙防水2.88kN/㎡加氣混凝土砌塊8.50kN/m3木門0.20kN/㎡鋁合金窗0.45kN/㎡20厚混合砂漿墻面0.34kN/㎡外墻外保溫0.17kN/㎡9）活載取值：不上人屋面，檔案室，走廊、樓梯以及門廳，閱覽室、會議室，辦公室，健身房，電梯機房10）雪荷載：基本雪壓S0=0.45kN/㎡,雪荷載標準值Sk=μRS0=0.45kN/㎡。11）風荷載：基本風壓W0=0.35kN/㎡,地面粗糙度類別為C類，風荷載高度變化系數(shù)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》采用。2.3梁柱截面初選、梁柱線剛度及各層柱側(cè)移剛度計算2.3.1梁柱截面初選梁柱截面均選擇熱軋H型鋼，鋼材選用Q345鋼；組合板選用100厚混凝土板,Uk4壓型鋼板YX70－200－600（V200），板厚1mm，有效截面慣性矩,有效截面抵抗矩，一個波距寬度內(nèi)截面面積，自重；梁的截面尺寸應(yīng)滿足承載力，剛度及延性要求，初始梁高取跨度的1/20～1/30，梁翼緣寬度取梁高的1/4～1/2，柱截面高度與柱高高度之比可取為1/30～1/12。底層中柱及邊柱采用HW400×400×13×21；二層以上框架柱采用HW350×350×12×19；縱向邊框架梁采用HN500×200×10×16；局部框架梁采用HN600×200×11×17。柱、梁選用見下表：圖2-3構(gòu)件截面參數(shù)表2-1梁柱截面及特性表構(gòu)件截面尺寸面積重量慣性矩（cm4）慣性半徑（cm）截面模量（cm3）A(cm2)kg/mI×IYi×IyW×WyL-1HN450×200×9×1497.4176.533700187018.64.381500187L-2HN500×200×10×16114.289.647800214020.54.331910214L-3HN300×150×6.5×947.5337.3735050812.43.2749067.7Z-1HW350×350×12×19173.9137403001360015.28.842300776Z-2HW400×400×13×21219172669002240017.510.133401120Z-3HM200×200×8×1264.2850.5477016008.614.994771602.3.2梁線剛度表表2-2梁線剛度表類別層次EC(N/mm2)b×h(mm2)I0(mm4)LECI0/L(N/mm)1.5ECI0/L(N/mm)2ECI0/L(N/mm)邊跨梁12.06×105500×2004.78×10869001.427×10102.1405×10101.712×10102～62.06×105500×2004.78×10869001.427×10102.1405×10101.712×1010走道梁12.06×105450×2003.37×10821003.306×10104.959×10103.967×10102～62.06×105450×2003.37×10821003.306×10104.959×10103.967×10102.3.3柱剛度計算表表2-3梁線剛度表層次b×h(mm2)Ic(mm4)EC(N/mm2)hc(mm)ECI0/L(N/mm)1400×4004.78×1082.06×10552001.427×10102～6350×3504.78×1082.06×10536001.427×10102.3.4中框架柱側(cè)移剛度D值(N/mm)表2-4梁線剛度表層次邊柱34根中柱34根∑DiAcDi1AcDi11層0.650.4350573.3680.72140704598162～6層0.740.2757653.3680.7284676743906900210069002.14054.9592.14056900210069002.14054.9592.14052.14052.14052.14052.14052.14052.14052.14052.14052.14052.14054.9594.9594.9594.9594.9592.652.3062.652.652.652.3062.3062.3062.3062.3062.3062.3062.3062.306圖2-4架計算簡圖及梁柱相對線剛度i×1010N·mm∑D1/∑D2≈0.7,該框架為豎向規(guī)則框架2.4水平地震作用計算2.4.1荷載計算1.屋面均布荷載恒載：APP改性防水0.35KN/m220mm厚1：3水泥砂漿找平層20×0.02=0.40K100mm厚水泥珍珠巖保溫層3.5×0.1=0.35K焦渣找坡（最薄處30，最厚150）10×0.14=1.40KN/m2100mm厚現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)層（折算厚度）25×0.10=2.50K1mm厚壓型鋼板0.15K輕鋼龍骨吊頂0.12KN/m2合計5.27KN/m2

活載：不上人屋面0.5KN/m2雪載0.5KN/m2重力荷載代表值計算時取雪荷載。豎向荷載作用下結(jié)構(gòu)分析時活荷載和雪荷載不同時考慮，取二者較大值考慮2.樓面均布荷載恒載：大理石面層28×0.02=0.56kN/㎡20mm100mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層1mm厚壓型鋼板輕鋼龍骨吊頂0.12kN/㎡合計3.73kN/㎡活載：樓面活荷載2.0kN/㎡走廊、樓梯的活荷載2.5kN/㎡為簡化計算，本設(shè)計偏于安全樓面均布荷載統(tǒng)一取2.5計算。樓面：8-10厚地磚鋪實拍平，水泥漿擦縫3.衛(wèi)生間樓面12厚水泥石子磨光素水泥漿結(jié)合層18厚1：3水泥砂漿找平2厚（一布四涂）氯丁橡膠瀝青防水涂料，面撒黃沙四周沿墻上翻150高刷基層處理劑一遍2.17kN/㎡15厚1：2水泥砂漿找平50厚C20細實混凝土找1%坡最薄處不小于201mm厚壓型鋼板0.15N/㎡100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板2.5kN/㎡合計：4.85kN/㎡活載同樓面2.4.2重力荷載代表值計算梁:B、E、D、C89.6×9.8×=0.89kN/m防火及裝飾0.5kN/m合計：1.39kN/m走廊梁76.5×9.8×=0.75kN/m防火及裝飾0.5kN/m合計1.25kN/m橫梁89.6×9.8×=0.89kN/m防火及裝飾0.5kN/m合計：1.39kN/m電梯梁合計：1.39kN/m衛(wèi)生間梁合計：1.39kN/m1層柱1.72kN/m2～6層柱1.37kN/m標準層墻自重（250厚）1.89kN/m標準層內(nèi)墻自重（200厚）1.44kN/m窗戶0.45kN/m門0.45kN/m女兒墻自重1.89kN/m表2-5樓層的重力荷載代表值計算表計算層次恒載Gn=G橫+0.5G活（kN）墻梁柱窗門板活載1181963740560273267320673062-517906373295843326472157215612756373022922326559685968圖2-5重力荷載代表值2.4.3橫向自震周期計算該建筑物高度H=26.1m40m,且質(zhì)量和剛度沿高度分布均勻，故采用底部剪力法萊計算水平地震作用。取2.4.4水平地震作用及樓層地震剪力的計算1）結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值2）水平地震影響系數(shù)因為二類場地，第一地震分組場地，查表可得：3）結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標準值:因=1.4×0.35=0.49s，需在結(jié)構(gòu)頂部附加集中水平地震作用頂部附加地震作用系數(shù)各質(zhì)點橫向水平地震作用按下式計算：Hi為結(jié)構(gòu)樓層的計算高度表2-6水平地震作用下剪力計算層位GihiHiGiHiGiHi/∑GiHiFi(kN)Vi(kN)659683.623.21414140.236307.42508.98572153.619.62265500.241313.93822.91472153.6161154400.197256.621079.53372153.612.4894660.153199.31278.83272153.68.8634920.108140.681419.51173065.25.237991.20.06584.671504.182.4.5多遇地震作用下的位移計算所以結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力符合最低要求V6=508.98kNV6=508.98kNV5=822.91kNV4=1079.53kNV3=1278.83kNV2=1419.51kNV1=1504.18kN圖2-6水平地震作用下層間剪力變形驗算見下表（由于不超過12層，層間位移計算不計入梁柱節(jié)點域剪切變形的影響）表2-7地震作用下位移計算層次樓層剪力Vi（kN）樓間側(cè)移剛度Di（kN/m）層間側(cè)移△ui（m）ui（m）Hi(m)θe=△ui/hi6508.986743900.0007470.0108223.60.00020755822.916743900.0100750.0100753.60.00033441079.536743900.0088730.0088733.60.00044531278.586743900.0072720.0072723.60.000526721419.516743900.0053760.0053763.60.000584711504.184598160.0032710.0032715.20.000629各層間位移角滿足要求，經(jīng)驗算不需考慮重力二階效應(yīng)。2.4.6水平地震作用下框架內(nèi)力計算1）所需計算框架各層柱剪力如下表：表2-8平地震作用下剪力計算層次hiVi∑D邊柱中柱Di(kN/m)Vi(kN)Di(kN/m)Vi(kN)63.6508.9867439057654.351407010.6253.6822.9167439057657.031407017.1743.61079.5367439057659.231407022.5233.61278.53674390576510.931407026.5223.61419.51674390576512.131407029.6215.21504.18459816505716.54846727.702）各柱反彎點高度計算（以第一層各柱為例）第一層邊柱?、圯S框架計算：y=y0+y1+y2+y3m=6,n=1=0.65Z=0.70框架底層柱不考慮y1的修正，即y1=0；α2=3.6/5.2=0.092，=0.65，y2=0.027框架底層柱不考慮y3修正，即y3=0；反彎點高度y=y0+y1+y2+y3=0.727第一層中柱：m=6,n=1=3.368y0=0.55框架底層柱不考慮y1的修正，即y1=0；α2=3.6/5.2=0.73，=3.365，y2=0；框架底層柱不考慮y3修正y3=0；反彎點高度y=y0+y1+y2+y3=0.55。邊柱的反彎點高度比（B、E軸）表2-9邊柱的反彎點高度比表層次Hiy0y1y2y3y63.60.740.30000.353.60.740.40000.443.60.740.420000.4233.60.740.450000.4523.60.740.500.02700.515.20.650.700.02700.727中柱（C.D軸）反彎點高度比表2-10中柱（C.D軸）反彎點高度比層次Hiy0y1y2y3y63.63.870.450000.4553.63.870.490000.4943.63.870.50000.533.63.870.50000.523.63.870.50000.515.23.3680.550000.55柱端彎矩計算表2-11柱端彎矩計算表層次Hi(m)邊柱中柱Vi(kN)yMid(kN·m)Miu(kN·m)Vi(kN)yMid(kN·m)Miu(kN·m)63.64.350.34.710.9610.620.4517.2021.0353.67.030.410.1215.1817.170.4930.2931.5243.69.230.4213.9619.2722.520.540.5440.5433.610.930.4517.7121.6426.670.548.0048.0023.612.130.521.8321.8329.620.553.3253.3215.216.540.72762.5323.4827.700.5579.2264.823）梁端彎矩計算：(以第一層計算為例)第一層：BC跨Mbl=21.83+23.48=44.31kN·mMbr=(53.32+64.82)×2.1405/(4.959+2.1405)=36.22kN·mDE跨Mbl=36.22kN·mMbr=44.31kN·mCD跨Mbl=(55.32+64.82)×4.959/(4.959+2.1405)=83.92kN·m表2-12梁端彎矩計算層數(shù)AB跨（kN·m）CD跨（kN·m）BC跨（kN·m）MblMbrMblMbrMblMbr610.966.346.3410.9614.6914.69519.8814.6914.6919.8834.0634.03429.3921.3621.3629.3949.4749.47335.626.6926.6935.661.8561.85239.5430.5530.5539.5470.7770.77144.3136.2236.2244.3183.9283.924）梁端剪力計算表表2-13梁端剪力計算層數(shù)AB跨（kN）CD跨（kN）BC跨（kN）VblVbrVblVbrVblVbr111.6711.6711.6711.6779.9279.92210.1610.1610.1610.1667.467.439.039.039.039.0358.9058.9047.367.367.367.3647.1147.1155.015.015.015.0132.4132.4162.52.52.52.513.9913.99圖2-7水平地震作用下框架彎矩圖（kN·m）圖2-8水平地震作用下剪力圖（kN）圖2-9水平地震作用下柱軸力圖（kN）2.5風荷載作用下的框架內(nèi)力及側(cè)移計算2.5.1風荷載作用下各層集中力計算風荷載標準值：房屋高度:=4.2+3.6×5=22.230mz=1風荷載體型系數(shù)：風壓高度變化系數(shù)：地面粗糙類別為C類（如下表）表2-14水平風荷載作用下集中力層數(shù)ΒzμsμzωoωkhiFi(kN)611.30.870.350.3983.65.12511.30.810.350.3693.65.18411.30.740.350.3373.64.73311.30.740.350.3373.64.73211.30.740.350.3373.64.73111.30.740.350.3774.25.132.5.2水平荷載作用下水平位移驗算表2-15水平風荷載作用下位移計算層數(shù)Fi(kN)Vi(kN)ΣD(kN/m)△ui(m)ui(m)hi△ui/hi65.122.12396700.000130.002743.61/3600055.1810.3396700.000130.002613.61/3600044.7315.03396700.000260.002483.61/1800034.7319.76396700.000500.002223.61/720024.7324.49396700.000620.001723.61/600015.1329.62270480.001100.00115.21/4200續(xù)表2-16柱頂位移Σ△ui=0.00274m,層間相對側(cè)移最大值1/4200＜1/400,柱頂側(cè)移0.00274m＜1/500×22.2=2.5.3水平風荷載作用下的內(nèi)力計算表2-16水平風荷載作用下柱剪力計算層次hiVi∑D邊柱中柱Di(kN/m)Vi(kN)Di(kN/m)Vi(kN)63.65.123967057650.74140701.8253.610.33967057651.5140703.6543.615.033967057652.18140705.3333.619.763967057652.87140707.0123.624.493967057653.56140708.6915.229.622704850575.5484679.27表2-17框架各層各柱彎矩計算表層次Hi(m)邊柱中柱Vi(kN)yMid(kN·m)Miu(kN·m)Vi(kN)yMid(kN·m)Miu(kN·m)63.60.740.30.801.861.820.452.953.6053.61.500.42.163.243.650.496.446.7043.62.180.423.304.555.330.59.599.5933.62.870.454.655.687.010.512.6212.6223.63.560.56.416.418.690.515.6415.6415.25.540.72720.837.829.270.5526.5121.69表2-18梁端彎矩計算表層數(shù)BC跨（kN·m）DE跨（kN·m）CD跨（kN·m）MblMbrMblMbrMblMbr61.861.091.091.862.512.5154.042.912.914.046.746.7446.714.834.836.7111.2011.2038.986.706.708.9815.5115.51211.068.528.5211.0619.7419.74114.2311.2511.2514.2326.0826.08表2-19梁端剪力計算表層數(shù)BC跨（kN）DE跨（kN）CD跨（kN）VblVbrVblVbrVblVbr60.430.430.430.432.392.3951.011.011.011.016.426.4241.671.671.671.6710.6710.6732.272.272.272.2714.7814.7822.842.842.842.8418.818.813.693.693.693.6924.8424.84圖2-10左風作用下框架彎矩圖（kN·m）圖2-11水平風荷載作用下梁柱剪力圖（kN）圖2-12水平風荷載作用下柱軸力圖（kN）2.6荷載計算永久荷載樓面3.73kN/m2不上人屋面5.27kN/m2衛(wèi)生間樓面4.85kN/m2內(nèi)墻1.44kN/m2外墻1.89kN/m2活載不上人屋面0.5kN/m2樓面2.0kN/m2因梁側(cè)、梁底及柱四周需考慮包覆防火裝飾板材，計算自重時要考慮。表2-20梁柱自重調(diào)整構(gòu)件自重（kN/m）放火裝飾（kN/m）調(diào)整后自重截面尺寸L-10.900.51.39HN500×200×10×16L-30.370.50.87HN300×150×6.5×9L-20.770.51.27HN450×200×9×14Z-11.720.51.89HW400×400×13×21Z-21.370.51.507HW350×350×12×19Z-30.510.51.01HW200×200×8×122.7豎向荷載下框架受荷總圖：（內(nèi)力計算）荷載由板到梁傳遞示意圖：表2-13柱網(wǎng)布置及內(nèi)力計算單元圖2.7.1豎向恒載作用下的內(nèi)力計算1)頂層：=1\*GB3①板傳給次梁的線荷載：其中邊跨：=5.27×3.9m=20.55kN/m等效為：=（1-2）×=（1-2×0.09+0.027）×20.55=17.41kN/m中跨：=5.27×2.1m=11.067kN/m等效為：=6.92kN/m圖2-14恒載作用下板的傳載方式圖2-15荷載等效圖②板傳給縱梁的線荷載：邊跨：5.27××=6.42kN/m中跨：5.27××+5.27××（1-2×0.32+0.33）=11.11kN/m③縱梁傳給柱的集中力：B軸（E軸）：女兒墻自重：11.060kN梁的自重+墻的自重+板傳給縱梁的荷載=3.9×1.39+11.06+6.42×3.9×2=65.15kNC軸（D軸）：2×11.11×3.9+3.9×1.39=92.08kN=4\*GB3④橫梁傳給柱的集中力：B軸（E軸）：（17.41+1.39）×3.45=64.86kNC軸（D軸）：17.41×3.45+6.92×1.05+1.39×（3.45+1.05）=73.59kN=2\*GB2⑵1～5層=1\*GB3①板傳給橫梁的線荷載：其中=0.3邊跨：=3.73×3.9m=14.55kN/m等效為：=（1-2）×=12.32kN/m中跨：=3.73×2.1m=7.83kN/m等效為：=4.9kN/m=2\*GB3②板傳給縱梁的集中荷載：B軸（E軸）:3.73××=4.55kN/mC軸（D軸）：3.73×1.05×（1-0.09×2+0.027）+3.73××=7.86kN/m標準層外縱墻自重：B軸（E軸）14.45kNC軸（D軸）13.77kNB-C(D-E)軸內(nèi)橫墻：29.24kN=3\*GB3③縱梁傳給柱的集中力：B軸（E軸）：板傳給縱梁線荷載+外墻自重+縱梁自重=4.55×3.9×2+14.45+3.9×1.39=55.36kNC軸（D軸）：7.86×2×3.9+3.9×1.39+13.77=80.50kN=4\*GB3④橫梁傳給柱的集中力B軸（E軸）：12.32×+1.39×+29.24=76.54kNC軸（D軸）：12.32×+4.9×1.05+29.24×0.5+1.39×(3.45+1.05)=68.52kN=5\*GB3⑤1～5層柱頂集中力：B軸（E軸）：縱橫梁傳給柱的集中力=55.36+76.54=131.9kNC軸（D軸）：縱橫梁傳給柱的集中力=68.52+80.5=149.02kN頂層柱的集中力：B軸（E軸）：65.15+64.86=130.01kNC軸（D軸）:92.08+73.59=165.67kN⑥柱端偏心距：2～6層：B軸（E軸）：kN·mC軸（D軸）:=149.020.075=6.60kN·m頂層：B軸（E軸）：kN·mC軸（D軸）:kN·m底層：B軸（E軸）：kN·mC軸（D軸）:kN·m圖2-16整榀框架所受恒載=8\*GB3⑧該榀框架在豎向荷載和結(jié)構(gòu)均為對稱的作用下，故可利用對稱性簡化計算，由對稱性原理可計算其一半，中跨梁線剛度修正1/2，柱線剛度乘以0.9圖2-17梁柱線剛度i×1010N·mm=3\*GB2⑶計算節(jié)點彎矩分配系數(shù)（以頂層為例）：頂層各點：結(jié)點:==0.49=0.51結(jié)點：===0.54同理2～5層各結(jié)點：結(jié)點：=0.33=0.33=0.34結(jié)點C2-5:=0.2=0.18=0.18=0.44底層結(jié)點：=0.32=0.36=0.32結(jié)點C：=0.18=0.19=0.21=0.42=4\*GB2⑷計算各結(jié)點彎矩：圖2-18第六層（kN·m）=-28.8kN·m=28.8kN·m=-2.26kN·m=-1.13kN·m圖2-19第二～五層（kN·m）MB右梁=-37.97kN·mMC佐領(lǐng)=47.08kN·mMC右梁=-23.08kN·mMD左梁=20.38kN·m圖2-20第一層（kN·m）MB右梁=-36.59kN·mMC佐領(lǐng)=46.97kN·mMC右梁=-21.28kN·mMD左梁=18.49kN·m=5\*GB2⑸荷載作用下：=1\*GB3①B軸柱剪力：kNkNkN=2\*GB3②C軸柱剪力：=6.11kN=8.99kN=7.08kN=3\*GB3③邊跨梁的剪力：頂層：=54.67kN=-63.22kN2～5層：=40.39kN=-40.08kN底層：=40.20kN=-43.27kN=4\*GB3④中跨梁的剪力：頂層：=7.79kN=--7.79kN2～5層：=5.51kN=5.51kN圖2-21豎向恒載作用下的彎矩圖（kN·m）圖2-22豎向恒載作用下剪力圖（kN）圖2-23豎向恒載作用下軸力圖（kN）2.7.2豎向活載作用下的內(nèi)力計算在豎向活載作用下，不考慮框架側(cè)移對內(nèi)力的影響，即框架的側(cè)移忽略不計，采用分層法計算。除底層柱及各層梁外，各層柱的線剛度均乘以0.9。由于活荷載相對較小，其與恒載之比不大于1，引起的內(nèi)力所占比例較小，故采用滿布荷載法計算豎向活載作用下的框架內(nèi)力。=1\*GB2⑴頂層：=1\*GB3①板傳給次梁的線荷載：其中=1.8/6=0.3邊跨：=0.5×3.9m=1.95kN/m等效為：=（1-2）×=1.65kN/m中跨：=0.5×2.1m=1.05kN/m等效為：=0.66kN/m圖2-24活載作用下的板的傳載方式圖2-25等效荷載=2\*GB3②板傳給縱梁的線荷載：邊跨：0.5×kN/m中跨：0.61+（1-2）×0.5×1.05=1.05kN/m=3\*GB3③板傳給縱梁的線荷載：邊跨:0.5××（1-2）=1.46kN/m中跨：0.5×kN=4\*GB3④橫梁傳給縱柱的集中力：B軸（E軸）：kN/mC軸（D軸）：kN/m=5\*GB3⑤縱梁傳給柱的集中力：B軸（E軸）：0.61×3.9/2=1.19kNC軸（D軸）：1.05×+1.19=3.24kN=6\*GB3⑥頂層柱頂集中力：B軸（E軸）：(5.04+1.19)×2=12.46kNC軸（D軸）：(5.38+3.24)×2=17.12kN=2\*GB2⑵1～5層：=1\*GB3①板傳給橫梁的線荷載：其中=1.8/6=0.3邊跨：=2.5×3.9m=9.75kN/m等效為：=（1-2）×=8.27kN/m中跨：=2.5×2.1m=5.25kN/m等效為：=3.28kN/m=2\*GB3②板傳給縱梁的集中荷載：邊跨：2.5××=3.05kN/m中跨：3.05+0.847×2.5×1.05=5.27kN/m=3\*GB3③板傳給橫梁的線荷載：邊跨：2.5×3.45×0.847=7.31kN/m中跨：2.5××1.05=1.64=1.64kN/m=4\*GB3④橫梁傳給柱的集中力：B軸（E軸）：3.45×7.31=25.22kNC軸（D軸）：25.22+1.05×1.64=26.94kN=5\*GB3⑤縱梁傳給柱的集中力：（同次梁）B軸（E軸）：3.05×=5.95kNC軸（D軸）：5.27×+5.95=16.22kN⑥頂層柱的集中力：B軸（E軸）：（25.22+5.95）×2=62.34kNC軸（D軸）：（16.22+26.94）×2=86.32kN=3\*GB2⑶頂層柱偏心距:B軸（E軸）:12.46×0.05=0.62kN·mC軸（D軸）：17.12×0.075=6.47kN·m2～5層：B軸（E軸）：62.34×0.05=3.12kN·mC軸（D軸）：86.32×0.075=6.47kN·m底層：B軸（E軸）:62.34×0.075=4.68kN·mC軸（D軸）：86.32×0.1=8.63kN·m圖2-26活荷載作用下的計算簡圖（kN·m）=4\*GB2⑷計算各結(jié)點彎矩：頂層：MB右梁==-6.35kN·mMC左梁==6.35kN·mMC右梁==-0.3kN·mMD左梁==0.15kN·m2～5層：=-32.69kN·m=32.69kN·m=-1.2kN·m=-1.6kN·m圖2-27第六層：（kN·m）=5\*GB2⑸活荷載作用下剪力計算：=1\*GB3①B軸柱剪力：kNkNkN=2\*GB3②C軸柱剪力：=3.05kN=6.52kN=3.94kN=3\*GB3③邊跨梁的剪力：頂層：=5.43kN=-5.61kN2～5層：=27.94kN=-53.92kN底層：=27.86kN=-29kN=4\*GB3④中跨梁的剪力：頂層：=0.84kN=-0.84kN1～5層：=3.44kN=-3.44kN圖2-28第二～五層：（kN·m）圖2-29第一層：（kN·m）圖2-30豎向活載作用下的彎矩圖（kN·m），不需調(diào)整圖2-31豎向活載作用下的剪力圖（kN）圖2-32豎向活載作用下的軸力圖（kN）2.8內(nèi)力組合本設(shè)計中，梁取梁兩端作為承載力設(shè)計的控制截面，柱取柱頂與柱底兩截面作為控制截面。豎向活載作用下沒有考慮活載的最不利布置，以滿跨布置計算，所以活載作用下的跨中彎矩乘以1.15的增大系數(shù)?？紤]一下四種組合：；；；對于抗震組合，選取最不利內(nèi)力時考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)0.75。圖2-33梁柱節(jié)點編號表2-21兩內(nèi)力組合表樓層截面內(nèi)力荷載類型內(nèi)力組合恒載SGk①活載SQk②風載SWk③地震作用SEk④1.2①+1.4②1.35①+②1.2①+1.26(②±③)1.2（①+0.5②）±1.3④一層B1C1梁左M-36.59-24.2714.2344.31-77.886-73.6665-56.5584-92.418-0.867-116.073V40.227.89-3.69-11.6787.28682.1678.73288.030849.80380.145梁右M-46.97-32.211.2536.22-101.444-95.6095-82.761-111.111-28.598-122.77V43.2729-3.69-11.6792.52487.414583.814693.113454.15384.495C1D1梁左M-21.28-13.0526.0883.92-43.806-41.778-9.1182-74.839875.73-142.462V5.513.44-24.84-79.9211.42810.8785-20.35242.2448-95.22112.572梁右M-21.28-13.0526.0883.92-43.806-41.778-9.1182-74.839875.73-142.462V5.513.44-24.84-79.8211.42810.8785-20.35242.2448-95.09112.442D1E1梁左M-46.97-32.211.2536.22-101.444-95.6095-82.761-111.111-28.598-122.77V-43.27-29-3.69-11.67-92.524-87.4145-93.1134-83.8146-84.495-54.153梁右M-36.59-24.2714.2344.31-77.886-73.6665-56.5584-92.418-0.867-116.073V-40.2-27.86-3.69-11.67-87.244-82.13-87.993-78.6942-80.127-49.785二層B2C2梁左M-37.97-24.8411.0639.54-80.34-76.0995-62.9268-90.798-9.066-111.87V40.3927.94-2.84-10.1687.58482.466580.09487.250852.02478.44梁右M-47.08-32.058.5230.55-101.366-95.608-86.1438-107.6142-36.011-115.441V40.0853.92-2.84-10.67123.584108.028112.4568119.613666.57794.319C2D2梁左M-23.08-14.6119.7470.77-48.15-45.768-21.2322-70.97755.539-128.463V5.513.44-18.8-67.411.42810.8785-12.741634.6344-78.94496.296梁右M-23.08-14.6119.7470.77-48.15-45.768-21.2322-70.97755.539-128.463V5.513.44-18.8-67.411.42810.8785-12.741634.6344-78.94496.296D2E2梁左M-47.08-32.058.5230.55-101.366-95.608-86.1438-107.6142-36.011-115.441V-40.08-53.92-2.84-10.16-123.584-108.028-119.6136-112.4568-93.656-67.24梁右M-37.97-24.8411.0639.54-80.34-76.0995-62.9268-90.798-9.066-111.87V-40.39-27.94-2.84-10.16-87.584-82.4665-87.2508-80.094-78.44-52.024三層B3C3梁左M-37.97-24.848.9835.6-80.34-76.0995-65.5476-88.1772-14.188-106.748V40.3927.94-2.27-9.0387.58482.466580.812286.532653.49376.971梁右M-47.08-32.056.726.69-101.366-95.608-88.437-105.321-41.029-110.423V40.0853.92-2.27-9.03123.584108.028113.175118.895468.70992.187C3D3梁左M-23.08-14.6115.5161.85-48.15-45.768-26.562-65.647243.943-116.867V5.513.44-14.7858.911.42810.8785-7.676429.569285.246-67.894梁右M-23.08-14.6115.5161.85-48.15-45.768-26.562-65.647243.943-116.867V5.513.44-14.78-58.911.42810.8785-7.676429.5692-67.89485.246D3E3梁左M-47.08-32.056.726.69-101.366-95.608-88.437-105.321-41.029-110.423V-40.08-53.92-2.27-9.03-123.584-108.028-118.8954-113.175-92.187-68.709梁右M-37.97-24.848.9835.6-80.34-76.0995-65.5476-88.1772-14.188-106.748V-40.39-27.94-2.27-9.03-87.584-82.4665-86.5326-80.8122-76.971-53.493四層B4C4梁左M-37.97-24.846.7129.39-80.34-76.0995-68.4078-85.317-22.261-98.675V40.3927.94-1.67-7.3687.58482.466581.568285.776655.66474.8梁右M-47.08-32.054.8321.36-101.366-95.608-90.7932-102.9648-47.958-103.494V40.0853.92-1.67-7.36123.584108.028113.931118.139470.8890.016C4D4梁左M-23.08-14.6111.249.47-48.15-45.768-31.9926-60.216627.849-100.773V5.513.44-10.67-47.1111.42810.8785-2.497824.3906-52.56769.919梁右M-23.08-14.6111.249.47-48.15-45.768-31.9926-60.216627.849-100.773V5.513.44-10.67-47.1111.42810.8785-2.497824.3906-52.56769.919D4E4梁左M-47.08-32.054.8321.36-101.366-95.608-90.7932-102.9648-47.958-103.494V-40.08-53.92-1.67-7.36-123.584-108.028-118.1394-113.931-90.016-70.88梁右M-37.97-24.846.7129.39-80.34-76.0995-68.4078-85.317-22.261-98.675V-40.39-27.94-1.67-7.36-87.584-82.4665-85.7766-81.5682-74.8-55.664五層B5C5梁左M-37.97-24.844.0419.88-80.34-76.0995-71.772-81.9528-34.624-86.312V40.3927.94-1.01-5.0187.58482.466582.399884.94558.71971.745梁右M-47.08-32.052.9114.69-101.366-95.608-