結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)正文

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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）

1工程概況

本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，要求完成某公司辦公樓的建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

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1．1原始數(shù)據(jù)

建筑面積不超過4000平方米，全框架結(jié)構(gòu)，不超過五層。其他條件參照規(guī)范及使用要求。地質(zhì)資料：為了大到鍛煉的目的，在進(jìn)行框架設(shè)計(jì)時(shí)按二類場地計(jì)算，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)采用一個(gè)實(shí)際工程的地質(zhì)資料來進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

1．2技術(shù)要求

建筑設(shè)計(jì)：建筑平面功能分區(qū)合理，立面造型明快。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：方案經(jīng)濟(jì)合理，設(shè)計(jì)分析方法得當(dāng)，結(jié)果確鑿，構(gòu)造合理。建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均應(yīng)符合有關(guān)國家規(guī)范要求，施工圖繪制規(guī)范，表達(dá)明白。

1．3工作要求

完成建筑的平面、立面、剖面設(shè)計(jì)，繪制相應(yīng)的施工圖。完成上部結(jié)構(gòu)的部分設(shè)計(jì)，繪制部分結(jié)構(gòu)施工圖。結(jié)構(gòu)分析要認(rèn)真細(xì)心，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既要有手算，也要有計(jì)算機(jī)算，施工圖既要有手繪，也要有計(jì)算機(jī)繪，各部分比例與指導(dǎo)教師協(xié)商確定。

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2構(gòu)件的初估

2．1梁截面尺寸的初估

F2第2頁共91頁

500500300600300600D2504002400F116000CB2504006000A720237202372023720237202372023720232．1．1橫向框架梁

AB、CD跨：h=（1/12~1/8）×6000mm=（500~750）mm，取500mm，b取為（1/3

~1/2）h，取250mm，則橫向梁的截面為250mm×500mm；

BC跨：取250mm×400mm；

次梁：h=（1/16~1/12）×6000mm，取400mm，b取250mm。2．1．2縱向框架梁

h=（1/12~1/8）×7200mm=（600~900）mm，取600mm，b取為（1/3~1/2）h，取300mm，則橫向梁的截面為300mm×600mm。2．1．3結(jié)論

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可以得出梁的截面尺寸為：

橫梁：AB、CD跨：250mm×500mmBC跨：250mm×400mm縱梁：300mm×600mm

2．2柱截面尺寸的估算

利用以下公式進(jìn)行估算：

N??FgEnN??(fcA?fy'As')

式中：

N—柱組合的軸壓力設(shè)計(jì)值；

F—按簡支狀態(tài)計(jì)算的柱的負(fù)載面積（見上圖）；

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本設(shè)計(jì)取14kN/m2；

第3頁共91頁

gE—折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值；一般取12～15kN/m2，

β—考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)；邊柱取1.3，不等跨內(nèi)柱取1.25n—驗(yàn)算截面以上樓層層數(shù)；A—柱截面面積；

?—鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；取為1.0

fc—混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；C30混凝土，14.3N/mm2

fy'—縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；鋼筋HRB335，300N/mm2As'—全部縱向鋼筋的截面面積；按配筋率1%取值對(duì)于內(nèi)柱：

30.24×14×5=2646kNN??FgEn=1.25×

1.2N=3175.2kN

1.2N≤?(fcA?fy'As')=1.0(14.3A+300×0.01A)=17.3AA?2.15×105mm2

取邊柱尺寸為500mm×500mm；對(duì)于內(nèi)柱：

21.6×14×5=1965.6kNN??FgEn=1.3×1.2N=2358.72kN

1.2N≤?(fcA?fy'As')=1.0(14.3A+300×0.01A)=17.3A取內(nèi)柱尺寸為500mm×500mm。

綜上：計(jì)算得出的柱截面尺寸為500mm×500mm。

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3框架側(cè)移剛度的計(jì)算

3.1橫梁的線剛度計(jì)算(如下表)

類別Ec（104）b×hIo（109）（m4）計(jì)算長度l（m）線剛度ib第4頁共91頁

1.5ib2.0ib（kN/m2）（mm×mm）AB、CD跨BC跨3.0250×4003.0250×500（kN/m）（kN/m）（kN/m）（1010）（1010）1．95（1010）2.602.6060001.301.3324001.672.503.343.2縱梁的線剛度計(jì)算(如下表)

類別Ec（104）（kN/m2）縱梁3.0300×6005.407200b×h（mm×mm）Io（109）（m4）計(jì)算長度l（m）線剛度ib（kN/m）（1010）2.253.384.501.5ib（1010）2.0ib（1010）3.3柱的線剛度計(jì)算(如下表)

層次Ec（104）（kN/m2）底層其他層3.03.0500×500500×4005.215.21470036003.334.34b×h（mm×mm）Io（109）（m4）計(jì)算高度l（m）線剛度ib（1010）3.4各層橫向側(cè)移剛度計(jì)算（D值法）

3．4．1底層

3．4．1．1邊框架A-1、D-1、A-8、D-8（4根）

K=ib/ic=1.95/3.33=0.586

0.5?Kα==0.42

2?K3．331．95D=

12ic?h

2

=7598

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3．4．1．2邊框架中柱B-1、C-1、B-8、C-8（4根）

K=

(2.50?1.95)?2=1.025

4.34?2第5頁共91頁

2.501.951.025α==0.3392?1.0254.342.501.950.339?12?4.34?1010D==1362323600

3．4．1．3中框架邊柱A-2~A-7、D-2~D-7（12根）

2.60=0.604.340.60α==0.2312?0.60K=

2.604.342.600.231?12?4.34?1010D==9283

36002

3．4．1．4中框架中柱B-2~B-7、C-2~C-7（12根）

(3.34?2.60)?2K==1.369

4.34?22.501.954.342.501.95α=

1.369=0.406

2?1.3690.406?12?4.34?1010D==1631523600則2~5層的總的側(cè)移剛度∑D2~5=7394×4+13623×4+9283×12+16315×12

=391244kN/m

由此可知各層的側(cè)移剛度如下表：

層次∑D則

底層301368=

301368=0.77>0.7,故為規(guī)則框架。

3912442~5層391244?D?D12

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4重力荷載代表值的計(jì)算

4.1荷載查詢

4.1.1屋面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值(不上人)

20厚細(xì)石混凝土保護(hù)層22×0.2=0.44kN/m2三元乙丙防水卷材0.4kN/m220厚水泥砂漿找平層20×0.02=0.4kN/m2第6頁共91頁

150厚水泥蛭石保溫層100厚鋼筋混凝土板V型輕鋼龍骨吊頂合計(jì)4.1.21~4層樓面

水磨石地面100厚鋼筋混凝土板V型輕鋼龍骨吊頂合計(jì)4.1.3屋面及樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值

不上人屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值:

1、辦公室、衛(wèi)生間、會(huì)議室2、餐廳、資料室、走道屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值4.1.4其他

梁柱密度加氣混凝土空心填充砌塊木門鐵門鋁合金窗水磨石貼面抹灰5×0.15=0.75kN/m225×0.1=2.5kN/m20.25kN/m24.74kN/m20.65kN/m225×0.1=2.5kN/m20.25kN/m23.40kN/m20.50kN/m22.0kN/m22.5kN/m20.65kN/m225kN/m37.5kN/m30.2kN/m20.4kN/m20.4kN/m20.5kN/m217kN/m3本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）

4.2重力荷載代表值的計(jì)算

4.2.1底層4.2.1.1梁、柱

梁柱的重力計(jì)算如下表：

層次1構(gòu)件邊橫梁中橫梁次梁縱梁柱2~5邊橫梁中橫梁次梁縱梁柱b（m）h/mγ（kN/m3）0.250.250.250.30.50.250.250.250.30.50.50.40.40.60.50.50.40.40.60.525252525252525252525β1.051.051.051.051.101.051.051.051.051.10g（kN/m）l（m）n3.2812.6252.6254.7256.8753.2812.6252.6254.7256.8755.51.95.56.74.75.51.95.56.73.6168142832168142832第7頁共91頁

Gi（kN）∑G（ikN）288.72839.9202.125886.411034288.7839.9202.125886.4179279210341417.161417.16

4.2.1.2內(nèi)外填充墻重的計(jì)算4.2.1.2.1橫墻

AB、CD跨：墻厚200mm，計(jì)算長度6000-500=5500mm，計(jì)算高度

4700-500=4200mm單跨體積：0.2×5.5×4.2=4.64m3單跨重量：4.62×7.5=34.65kN數(shù)量：13

粉刷+貼面=0.02×5.5×4.2×17×(4×1+9×2)+0.5×5.5×4.2×4=218.99kN

總重:：34.65×13+218.99=669.44kN

BC跨：墻厚200mm，計(jì)算長度2400-500=1900mm，計(jì)算高度4700-400=4300mm扣除門窗總重為=(2×1.9×4.3-1.2×2.1-1.8×2.4)×0.2×7.5=14.25kN

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=7.98kN

總重=14.25+7.98=22.23kN

第8頁共91頁

粉刷+貼面=(1.9×4.3-1.2×2.1)×(0.02×17+0.5)+(1.9×4.3-1.8×2.4)×(0.02×17+0.5)

隔墻：墻厚200mm，計(jì)算長度6000+50×2=6100mm，計(jì)算高度4700-400=4300mm單跨體積：0.2×6.1×4.3=5.25m3單跨重量：5.25×7.5=39.375kN數(shù)量：5(衛(wèi)生間按2道墻計(jì)算)總重：39.375×5=196.88kN

粉刷=0.02×6.1×4.3×17×5×2

=89.18kN

扣除門洞及粉刷=2.1×0.02×5×7.5+2.1×0.02×17×5×2=22.89kN總重=196.88+89.18-22.89

=263.17kN

則橫墻總重=669.44+22.23+263.17=954.84kN4.2.1.2.2縱墻

計(jì)算長度=7200-500=6700mm，計(jì)算高度=4700-600=4100mm單跨體積：0.2×4.1×6.7=5.49m3單跨重量：5.49×7.5=41.21kN數(shù)量：28

總重：41.21×28=1153.88kN

粉刷+貼面=4.1×6.7×0.02×17×(14×2+14)+4.1×6.7×0.5×14=584.56kN

扣除門窗洞后總重：(4.1×0.2×7.5+4.1×0.02×17)×(2+3.85+7+3.25)

+(1×2.1×0.2×7.5+1×2.1×0.02×17×2)×16+(3.6×2.4×0.2×7.5+3.6×2.4×0.02×17×2)+(1.8×2.1×0.2×7.5+1.8×2.1×0.02×17×2)×22+(1.2×2.1×0.2×7.5+1.2×2.1×0.02×17×2)×2+(1.8×1.2×0.2×7.5+1.8×1.2×0.02×17×2)×2

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=437.69kN

總重=1153.88+584.56-437.69

=1300.75kN

4.2.1.2.3窗戶計(jì)算

衛(wèi)生間辦公室：1.8m×2.1m單個(gè)重量：1.512kN數(shù)量：22保存間：1.2m×2.1m單個(gè)重量：1.008kN數(shù)量：2

樓梯間：1.8m×1.2m單個(gè)重量：0.864kN數(shù)量：2

總重=1.512×22+1.008×2+0.864×2

=37.01kN

4.2.1.2.4門重計(jì)算

木門：1m×2.1m自重：0.2kN/m2重量：0.42kN數(shù)量：19鋼門：3.6m×2.4m自重：0.4kN/m2重量：3.460.42kN數(shù)量：1

鋼門：1.8m×2.4m自重：0.4kN/m2重量：1.730.42kN數(shù)量：1總重=0.42×19+3.46+1.73

=13.17kN

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4.2.1.2.5樓板恒載活載計(jì)算(樓梯間按樓板計(jì)算)

面積=(3.6-0.125)×(6-0.1)×4+(3.6-0.5)×(6-0.1)×24

+(2.4-0.5)×(7.2-0.125)×2+(2.4-0.5)×(7.2-0.25)×5

=649.28m2

恒載=3.40×649.28=2207.55kN活載=2.0×649.28=1298.56kN4.2.2標(biāo)準(zhǔn)層(2~4層)4.2.2.1橫墻

第10頁共91頁

AB、CD跨：墻厚200mm，計(jì)算長度6000-500=5500mm，計(jì)算高度

3600-500=3100mm單跨體積：0.2×5.5×3.1=3.41m3單跨重量：3.41×7.5=25.58kN數(shù)量：16

粉刷+貼面=0.02×5.5×3.1×17×(4×1+12×2)+0.5×5.5×3.1×4=196.42kN

總重：25.58×16+196.42=605.7kN

BC跨：墻厚200mm，計(jì)算長度2400-500=1900mm，計(jì)算高度3600-400=3200mm扣除門窗總重為=(1.9×3.2-1.2×2.1)×0.2×7.5=10.68kN

粉刷+貼面=(1.9×3.2-1.2×2.1)×2×(0.02×17+0.5)=2.99kN總重=10.68+2.99=13.67kN

隔墻：墻厚200mm，計(jì)算長度6000+50×2=6100mm，計(jì)算高度3600-400=3200mm單跨體積：0.2×6.1×3.2=3.90m3單跨重量：3.90×7.5=29.25kN數(shù)量：4(衛(wèi)生間按2道墻計(jì)算)總重：29.25×4=117kN

粉刷=0.02×6.1×3.2×17×4×2

=53.09kN

扣除門洞及粉刷=2.1×1×0.2×2×7.5+2.1×0.02×17×2×2=9.16kN

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總重=117+53.09-9.16

=160.93kN

則橫墻總重=605.7+13.67+160.93=780.3kN4.2.2.2縱墻

計(jì)算長度=7200-500=6700mm，計(jì)算高度=3600-600=3000mm單跨體積：0.2×6.7×3=4.02m3單跨重量：4.02×7.5=30.15kN數(shù)量：28

總重：30.15×28=1153.88kN

粉刷+貼面=3×6.7×0.02×17×(14×2+14)+3×6.7×0.5×14=427.73kN

扣除門窗洞后總重：(3×0.2×7.5+3×0.02×17)×(2+3.85+3.25)

+(1×2.1×0.2×7.5+1×2.1×0.02×17×2)×24+(1.8×2.1×0.2×7.5+1.8×2.1×0.02×17×2)

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+(1.2×2.1×0.2×7.5+1.2×2.1×0.02×17×2)×2+(1.8×1.2×0.2×7.5+1.8×1.2×0.02×17×2)×2=387.57kN

總重=844.2+427.73-387.57

=884.36kN

4.2.2.3窗戶計(jì)算

衛(wèi)生間辦公室：1.8m×2.1m單個(gè)重量：1.512kN數(shù)量：24保存間：1.2m×2.1m單個(gè)重量：1.008kN數(shù)量：2

樓梯間：1.8m×1.2m單個(gè)重量：0.864kN

數(shù)量：2

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總重=1.512×24+1.008×2+0.864×2

=40.03kN

4.2.2.4門重計(jì)算木門：1m×2.1m自重：0.2kN/m2重量：0.42kN數(shù)量：26總重=0.42×26

=10.92kN

4.2.2.5樓板恒載活載計(jì)算(樓梯間按樓板計(jì)算)面積=(3.6-0.125)×(6-0.1)×4+(3.6-0.5)×(6-0.1)×24+(2.4-0.5)×(7.2-0.125)×2+(2.4-0.5)×(7.2-0.25)×5=649.28m2

恒載=3.40×649.28=2207.55kN活載=2.0×649.28=1298.56kN4.2.3頂層4.2.3.1橫墻

第12頁共91頁

AB、CD跨：墻厚200mm，計(jì)算長度6000-500=5500mm，計(jì)算高度

3600-500=3100mm單跨體積：0.2×5.5×3.1=3.41m3單跨重量：3.41×7.5=25.58kN數(shù)量:：14

粉刷+貼面=0.02×5.5×3.1×17×(4×1+10×2)+0.5×5.5×3.1×4=173.23kN

總重：25.58×14+173.23=631.35kN

BC跨：墻厚200mm，計(jì)算長度2400-500=1900mm，計(jì)算高度3600-400=3200mm扣除門窗總重為=(1.9×3.2-1.2×2.1)×0.2×7.5=10.68kN

粉刷+貼面=(1.9×3.2-1.2×2.1)×2×(0.02×17+0.5)

=2.99kN

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總重=10.68+2.99=13.67kN

第13頁共91頁

隔墻：墻厚200mm，計(jì)算長度6000+50×2=6100mm，計(jì)算高度3600-400=3200mm單跨體積：0.2×6.1×3.2=3.90m3單跨重量：3.90×7.5=29.25kN數(shù)量：4(衛(wèi)生間按2道墻計(jì)算)總重：29.25×4=117kN

粉刷=0.02×6.1×3.2×17×4×2

=53.09kN

扣除門洞及粉刷=2.1×1×0.2×2×7.5+2.1×0.02×17×2×2=9.16kN

總重=117+53.09-9.16

=160.93kN

則橫墻總重=531.35+13.67+160.93=705.95kN4.2.3.2縱墻

計(jì)算長度=7200-500=6700mm，計(jì)算高度=3600-600=3000mm單跨體積：0.2×6.7×3=4.02m3單跨重量：4.02×7.5=30.15kN數(shù)量：28

總重：30.15×28=1153.88kN

粉刷+貼面=3×6.7×0.02×17×(14×2+14)+3×6.7×0.5×14=427.73kN

扣除門窗洞后總重：(3×0.2×7.5+3×0.02×17)×(2+3.85+3.25)

+(1×2.1×0.2×7.5+1×2.1×0.02×17×2)×24+(1.8×2.1×0.2×7.5+1.8×2.1×0.02×17×2)+(1.2×2.1×0.2×7.5+1.2×2.1×0.02×17×2)×2+(1.8×1.2×0.2×7.5+1.8×1.2×0.02×17×2)×2=387.57kN

總重=844.2+427.73-387.57

=884.36kN

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4.2.3.3窗戶計(jì)算

衛(wèi)生間辦公室：1.8m×2.1m單個(gè)重量：1.512kN數(shù)量：24保存間：1.2m×2.1m單個(gè)重量：1.008kN數(shù)量：2

樓梯間：1.8m×1.2m單個(gè)重量：0.864kN數(shù)量：2

總重=1.512×24+1.008×2+0.864×2

=40.03kN

4.2.3.4門重計(jì)算木門：1m×2.1m自重：0.2m2重量：0.42kN數(shù)量：20總重=0.42×20

=8.4kN

4.2.3.5樓板恒載活載計(jì)算(樓梯間按樓板計(jì)算)面積=(3.6-0.125)×(6-0.1)×4+(3.6-0.5)×(6-0.1)×24+(2.4-0.5)×(7.2-0.125)×2+(2.4-0.5)×(7.2-0.25)×5=649.28m2

恒載=4.74×649.28=3077.59kN活載=0.65×649.28=422.03kN4.2.3.6女兒墻的計(jì)算

第14頁共91頁

墻厚200mm，計(jì)算長度2×（50.4+0.5+14.4）=130.6m，計(jì)算高度1000mm

重量：1×0.2×130.6×7.5=195.9kN

水磨石貼面：(2×1×130.6+0.2×130.6)×0.5=143.66kN總重=195.9+143.66=339.56kN

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4.2.4總結(jié)

綜上計(jì)算結(jié)果可得出各層重力為：G1=1417.16+2207.55+0.5×1298.56

第15頁共91頁

+[(1034+954.84+1300.75+37.01+13.17)+(792+780.3+884.36+40.03+10.92)]/2=1417.16+2207.55+649.28+2923.69=7197.68kN

G2=G3=1417.16+2207.55+0.5×1298.56

+[(792+780.3+884.36+40.03+10.92)×2]/2

=1417.16+2207.55+649.28+2507.61=6781.60kN

G4=1417.16+2207.55+0.5×1298.56

+[(705.95+884.36+40.03+8.4+792)+(792+780.3+884.36+40.03+10.92)]/2=1417.16+2207.55+649.28+2469.18=6743.17kN

G5=1417.16+3077.59+0.5×422.03

+[(705.95+884.36+40.03+8.4+792)]/2+339.56=1417.16+3077.59+211.02+1215.37+339.56=6260.7kN

各層重力示意圖如下

G1=7197.68kNG2=6781.60kNG3=6781.60kNG4=6743.17kNG5=6260.70kN

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5橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算

5.1自振周期計(jì)算

假想頂點(diǎn)側(cè)移uT，計(jì)算結(jié)果列于下表：

層次Gi（kN）∑Gi（kN）∑Di（kN/m）ui-ui-1第16頁共91頁

G?=（m）D?iui（m）54321

6260.76743.176781.606781.607197.686260.1713003.8719785.4726567.0733764.7539.124439.124439.124439.124430.13680.0160.0330.0510.0680.1120.280.2640.2310.180.112結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非結(jié)構(gòu)墻影響的折減系數(shù)α0=0.6T1=1.7α0UT=1.7×0.6×0.28=0.54(s)

5.2水平地震作用及樓層剪力的計(jì)算

本結(jié)構(gòu)高度不超過40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻,變形以剪切型為主，故可用底部剪力法計(jì)算水平地震作用，即：5.2.1結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值計(jì)算

Geq=0.85∑Gi=0.85×33764.75=28700.04kN5.2.2計(jì)算水平地震影響系數(shù)α1

查表得二類場地近震特征周期值Tg=0.35s，設(shè)防烈度為7度則αmax=0.08,α1=(TgT10.9)αmax

α1=(0.35)0.540.9×0.08=0.054

5.2.3計(jì)算水平地震影響系數(shù)FEK

FEK=α1Geq=0.054×28700.04=1549.80kN

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加地震作用系數(shù)δn=0.08T1+0.07=0.1132sΔFEK=δnFEK=0.1132×1549.80=175.44kN

各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用按下式計(jì)算：Fi=

第17頁共91頁

由于T1=0.54s>1.4Tg=1.4×0.35=0.49s，所以應(yīng)考慮頂部附加水平地震作用頂部附

GiHi?GHjj?1nFEK(1-δn)

j?GHjj?1nj=7197.68×4.7+6781.60×8.3+6781.60×11.9+6743.17×15.55+6260.17×19.1=394915.92kN·m

1-δn=1-0.1132=0.8868計(jì)算結(jié)果如下表：

層次54321∑Hi（m）19.115.511.98.34.7Gi（kN）6260.76743.176781.606781.607197.68GiHi（kN·m）119579.37104519.1480701.1456287.2833829.10394915.92GiHi/∑GiHi0.3030.2650.2040.1430.085Fi（kN）416.43364.21280.37196.53116.82Vi（kN）591.87956.081236.451432.981549.8

5.3框架各層地震力及彈性位移

計(jì)算結(jié)果列于下表：

層次543213.63.63.63.64.719.115.511.98.34.76260.7591.87391244391244h（H（G（V（D（Δui=Vi/Diim）im）ikN）ikN）ikN/m）（m）0.1510.2440.3160.3660.5141/23841/14751/11391/9841/914Δui/hi最大層間位移發(fā)生在第一層1/914

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第21頁共91頁

35.3835.3824.5656.1131.55

89.5847.53111.7964.2686.96112.4187.50112.9528.5886.6858.1069.4898.6660.0789.2515.1668.2353.0732.7465.3450.8683.46

58.1468.53102.47102.19115.08126.67

133.01

161.62彎矩圖

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+14.04-9.99-26.29-9.99第22頁共91頁

+24.68+24.68

+39.87+22.68+39.87

-26.03-74.38-26.03+29.34+51.56

-33.22-93.68+51.56-33.22+34.0+59.76

+42.88-36.04-95.9+59.76

-36.04+56.19

剪力圖

+56.19

+42.88+34.0+29.34

+22.68

-19.85-54.45-19.85+14.04

-89.09-55.87-9.99-29.84-50.9-159.71-99.25-16.3+159.71+99.25+50.9+16.3+89.09+55.87+29.84+9.99

-125.13

-219.57本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）

軸力圖

+219.57第23頁共91頁

+125.13本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）

6豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算

6.1計(jì)算單元的選取確定

取⑤軸線橫向框架進(jìn)行計(jì)算，簡圖如下所示：

D第24頁共91頁

6.2荷載計(jì)算

6.2.1恒載作用下柱的內(nèi)力計(jì)算

恒載作用下各層框架梁上的荷載分布如下圖所示：

6.2.1.1對(duì)于第五層

600024006000ACB3600436005360036006P1q2P2′q2P2q2P1Aq1′Bq1Cq1D6000

24006000q1、q1'代表橫梁自重，為均布荷載形狀q1=0.25×0.5×25=3.125kN/m0.4×25=2.5kN/mq1'=0.25×

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q2=4.74×3.6=17.064kN/m

'=4.74×2.4=11.376kN/mq2第25頁共91頁

'q2、q2分別為屋面板和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載

P1、P2分別為由縱梁中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括梁的自重，樓板自重和女兒墻等的重力荷載，計(jì)算如下：

P1=(3.6×1.8+

6?2.4×1.8)×4.74+4.725×7.2+2.625×6.0/2+18.722=66.55+34.02+7.86+18.72=127.15kN

女兒墻重:墻體+貼面=1.0×7.5×0.2×7.2+(7.2×1×1.2+0.2×7.2)×0.5=10.8+7.92=18.72kNP2=(3.6×1.8+

6?2.43.6?2.4?1.2?2)××1.8+4.74+4.725×7.2+2.625×6.0/222=100.68+34.02+7.86=142.56kN6.2.1.2對(duì)于1~4層

q1包括梁自重和其上橫墻自重，為均布荷載，計(jì)算結(jié)果如下：q1=3.125+2.18×(3.6-0.5)=9.88kN/m0.4×25=2.5kN/mq1'=0.25×

內(nèi)墻為200厚加氣混凝土空心砌塊，兩側(cè)均為20厚抹灰，則內(nèi)墻單位面積重力荷載為

7.5×0.2+17×0.02×2=2.18kN/m2q2=3.4×3.6=12.24kN/m

'=3.4×2.4=8.16kN/mq2P1=(3.6×1.8+

6?2.4×1.8)×3.4+4.725×7.2+2.625×6.0/2+22.34×[(7.2-0.45)×(3.6-0.6)-1.8×2.1×2]+0.4×1.8×2.1×2=47.74+34.02+7.86+29.70+3.02=122.34kN

外墻:外面水磨石墻面，內(nèi)側(cè)20厚抹灰

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0.5+7.5×0.2+17×0.02=2.34kN/m2P2=(3.6×1.8+

6?2.43.6?2.4×1.8+×1.2×2)×3.4+4.725×7.2+

22第26頁共91頁

2.625×6.0/2+2.18×(7.2-0.45)×(3.6-0.6)

=72.22+34.02+7.86+44.15=158.25kN6.2.2活荷載計(jì)算

活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下所示：

6.2.2.1對(duì)于第五層

P1q2P2q′2P2q2P1Aq1′Bq1Cq1D600024006000q2=3.6×0.65=2.34kN/m

'=2.4×0.65=1.56kN/mq2P1=(3.6×1.8+=9.13kN

P2=(3.6×1.8+=13.81kN

6?2.4×1.8)×0.6526?2.43.6?2.4×1.8+×1.2×2)×0.65

226.2.2.2對(duì)于第五層

q2=3.6×2=7.2kN/m

'=3.6×2=7.2kN/mq2

P1=(3.6×1.8+=28.08kN

6?2.4×1.8)×22本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）

P2=(3.6×1.8+=28.08+18=46.08kN

將計(jì)算結(jié)果匯總?cè)缦卤恚?/p>

橫向框架恒載匯總表

層次q1（kN/m）51~43.1259.88第27頁共91頁

6?2.43.6?2.4×1.8)×2+×1.2×2×2.5

22q1'（kN/m）2.52.5q2（kN/m）17.06412.24'q2P1（kN）127.15122.34P2（kN）142.56158.25（kN/m）11.3768.16

橫向框架活載匯總表

層次q2（kN/m）'q2P1（kN）P2（kN）（kN/m）51~42.347.21.5669.1328.0813.8146.08

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6.3.1頂層

恒荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下圖所示：

17.06417.06411.37615.78C53.125D5A53.91B4′C4′D4′A4′B53.91B4′第28頁共91頁

6.3恒荷載作用下各層框架梁的內(nèi)力計(jì)算(采用分層法計(jì)算)

A57.61C53.91C4′15.78D53.91D4′3.125B52.5A4′

600024006000600024006000把梯形荷載轉(zhuǎn)化為等效荷載：

?=g邊+(1-2α2+α3)q2=17.58kN/mg邊?=g中+5q2/8=2.5+5×11.376/8=9.61kN/mg中各桿的固端彎矩為：

邊跨MB5A5=-MA5B5=ql2/12=17.58×36/12=52.74kN·m中跨MB5E=-ql2/3=-9.61×1.44/3=-4.61kN·m1.44/6=-2.31kN·mMEB5=-ql2/6=-9.61×

由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱取1/2框架應(yīng)用力矩分派法計(jì)算：計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的彎矩分派系數(shù)：

3.91＝0.6?AB=0.4

54553.91?2.602.6B5?BA=＝0.32

553.91?2.6?3.34?0.53.34?0.5＝0.20?BB?=0.48?B5E=

543.91?2.6?3.34?0.5節(jié)點(diǎn)A5?AA?=

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6.3.22~4層

A5′10.551.8812.43第29頁共91頁

0.60.4-52.7431.6421.10-9.395.633.7637.27-37.270.320.480.2052.74-4.6110.55-18.78-28.17-11.731.88-0.60-0.90-0.3845.79-29.07-16.72-9.39-0.3-9.69E12.24B5′8.16C5′12.24D5′20.257.60EA49.88B42.5C49.88D4A3′

B3′C3′D3′?=g邊+(1-2α2+α3)q2=9.88+10.37=20.25kN·mg邊?=g中+5q2/8=2.5+5×8.16/8=7.6kN·mg中各桿的固端彎矩為：

邊跨MB4A4=-MA4B4=ql2/12=20.25×36/12=60.75kN·m中跨MB4E=-ql2/3=-7.6×1.44/3=-3.56kN·m1.44/6=-1.83kN·mMEB4=-ql2/6=-9.61×

由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱取1/2框架應(yīng)用力矩分派法計(jì)算：計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的彎矩分派系數(shù)：

3.91＝0.375?AB=0.4

45443.91?3.91?2.603.91B4?BB?＝?BB?＝＝0.324

45433.91?3.91?2.6?3.34?0.52.60＝0.215?B4E=0.137?AB=

443.91?3.91?2.6?3.34?0.5節(jié)點(diǎn)A4?AA?=

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7.590.878.46第30頁共91頁

-6.99-0.09-7.0822.782.6125.39-60.7515.19-6.961.74-50.7860.757.60-13.910.87-0.1955.12-20.96-0.28-21.240.2150.3240.3240.137-3.65-20.96-8.87-0.28-0.12-21.24-12.64-6.99-0.09-7.080.3750.3750.25E22.78

2.6125.39

6.3.3底層

7.590.878.46荷載同標(biāo)準(zhǔn)層,底層柱線剛度不乘0.9計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的彎矩分派系數(shù)：節(jié)點(diǎn)A1?AA?=

123.912.60＝0.4?AB=＝0.26

113.91?3.33?2.603.91?3.33?2.60?A1A＝0.34B1?BA＝

2.60＝0.23

113.91?3.33?2.60?3.34?0.53.91＝0.34?BB?＝

123.91?3.33?2.60?3.34?0.53.33?BB=＝0.2913.91?3.33?2.6?3.34?0.51?BE=0.14

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8.101.009.10第31頁共91頁

-7.37-0.11-7.48

24.303.0027.300.4

-22.10-0.33-22.430.260.230.3460.757.90-14.950.97-0.2254.450.290.14-3.65-18.85-9.10-0.28-0.14-19.13-12.89-9.43-0.14-9.570.34E-60.7520.6515.80-7.482.541.9423.19-50.4910.331.2711.606.4活荷載作用下框架內(nèi)力的計(jì)算6.4.1頂層

荷載分布如下：2.341.56B5C52.341.98D5A53.91B53.91B4′0.98EA5A4′

B4′C4′D4′A4′?=g邊+(1-2α2+α3)q2==1.98kN·mg邊?=g中+5q2/8=0+5×1.56/8=0.98kN·mg中各桿的固端彎矩為：

邊跨MB5A5=-MA5B5=ql2/12=1.98×36/12=5.94kN·m

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中跨MB5E=-ql2/3=-0.98×1.44/3=-0.47kN·mmMEB5=-ql2/6=-0.24kN·計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的彎矩分派系數(shù)：

第32頁共91頁

3.91＝0.6?AB=0.4

54553.91?2.602.6B5?BA=＝0.32

553.91?2.6?3.34?0.53.34?0.5＝0.20?BB?=0.48?B5E=

543.91?2.6?3.34?0.5節(jié)點(diǎn)A5?AA?=

0.60.4-5.943.562.38-1.070.640.434.20-4.200.320.480.205.94-0.471.19-2.13-3.20-1.330.22-0.07-0.11-0.045.15-3.31-1.84-1.07-0.04-1.11E

1.190.211.40

6.4.22~4層

A5′B5′7.26.0B4C4C5′7.2D5′6.103.75ED4A4A3′B3′C3′D3′?=g邊+(1-2α2+α3)q2=6.10kN·mg邊?=g中+5q2/8=5×6/8=3.76kN·mg中各桿的固端彎矩為：

邊跨MB4A4=-MA4B4=ql2/12=6.10×36/12=18.3kN·m

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中跨MB4E=-ql2/3=-3.75×1.44/3=-1.8kN·mmMEB4=-ql2/6=-0.9kN·

由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱取1/2框架應(yīng)用力矩分派法計(jì)算：計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的彎矩分派系數(shù)：

第33頁共91頁

3.91＝0.375?AB=0.4

45443.91?3.91?2.603.91B4?BB?＝?BB?＝＝0.324

45433.91?3.91?2.6?3.34?0.52.60＝0.215?B4E=0.137?AB=

443.91?3.91?2.6?3.34?0.5節(jié)點(diǎn)A4?AA?=

2.290.252.54

-2.03-0.03-2.066.860.767.62

-6.09-0.08-6.170.2150.3240.3240.13718.32.29-4.040.25-0.0516.75-1.80-6.09-0.08-6.17-2.03-0.03-2.06-2.57-0.04-4.410.3750.3750.25-18.3

6.864.58-2.02

0.500.767.62-15.24

E

2.290.252.54

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6.4.3底層

荷載同標(biāo)準(zhǔn)層,底層柱線剛度不乘0.9

計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的彎矩分派系數(shù)：節(jié)點(diǎn)A1?AA?=

12第34頁共91頁

6.103.75E3.912.60＝0.4?AB=＝0.26

113.91?3.33?2.603.91?3.33?2.60?A1A＝0.34B1?BA＝

2.60＝0.23

113.91?3.33?2.60?3.34?0.53.91＝0.34?BB?＝

123.91?3.33?2.60?3.34?0.53.33?BB=＝0.2913.91?3.33?2.6?3.34?0.5?BE=0.14

12.440.292.73

-2.14-0.03-2.177.320.878.190.40.34

0.26-6.42-0.10-6.520.230.3418.32.38-4.340.28-0.0616.560.290.14-1.80-5.48-0.08-5.56-2.74-0.04-2.78-2.64-0.04-4.48E-18.36.224.76-2.170.740.566.96-15.15

3.110.373.48本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）

6.5恒荷載作用下的彎矩圖

40.6548.0615.3140.65第35頁共91頁

32.7556.0158.7310.34

11.69.5752.6920.3132.3827.155.1627.927.55526.0229.9925.522.8958.7610.727.523.7323.7358.2511.0527.2623.62456.0811.917.08

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6.6活荷載作用下的彎矩圖

5.225.811.435.22第36頁共91頁

4.3816.228.6817.433.987.546.257.216.58.2517.643.848.256.96.916.558.3717.663.848.186.866.9715.816.19.717.8817.034.194.963.482.786.7節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩的再分派

由于柱端彎矩按1/3傳遞系數(shù)傳遞到遠(yuǎn)端(底層按1/2傳遞)柱端彎矩取相鄰兩層單元對(duì)應(yīng)柱端彎矩之和，此時(shí)原來已經(jīng)平衡的節(jié)點(diǎn)彎矩由于參與了新的彎矩而不再平

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衡，應(yīng)將此不平衡彎矩再分派，計(jì)算過程見下表：

恒荷載不平衡彎矩再分派計(jì)算表

層次5軸線號(hào)桿件號(hào)分派系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分派結(jié)果彎矩4分派系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分派結(jié)果彎矩3分派系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分派結(jié)果彎矩2分派系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分派結(jié)果彎矩1分派系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分派結(jié)果彎矩0.37525.3912.43-7.8329.990.37525.398.46-6.3527.50.37525.398.46-6.5927.260.427.38.46-3.3832.38上柱A下柱0.637.278.46-5.0840.650.37525.398.46-7.8326.020.37525.398.46-6.3527.50.37525.399.10-6.5927.90.3423.19-2.8820.31右梁0.4-37.27-3.38-40.650.25-50.78-5.23-56.010.25-50.78-4.22-550.25-50.78-4.38-55.160.26-50.49-2.2-52.69左梁0.3245.792.2748.060.21555.123.6158.730.21555.123.0458.160.21555.123.1358.250.2354.451.6356.080.324-21.24-9.695.43-25.50.324-21.24-7.084.59-23.730.324-21.24-7.084.72-23.60.34-22.43-7.082.41-27.1上柱第37頁共91頁

B下柱0.48-29.07-7.083.40-32.750.324-21.24-7.085.43-22.890.324-21.44-7.084.59-23.730.324-21.24-7.484.72-240.29-19.132.05-17.08右梁0.2-16.721.41-15.310.137-12.642.3-10.340.137-12.641.94-10.70.137-12.641.59-11.050.14-12.890.99-11.9

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活荷載不平衡彎矩再分派計(jì)算表

層次5軸線號(hào)桿件號(hào)分派系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分派結(jié)果彎矩4分派系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分派結(jié)果彎矩3分派系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分派結(jié)果彎矩2分派系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分派結(jié)果彎矩1分派系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分派結(jié)果彎矩0.3757.621.4-1.487.540.3757.622.54-1.918.250.3757.622.54-1.988.180.48.192.54-1.029.71上柱A下柱0.64.22.54-1.525.220.3757.622.54-1.488.680.3757.622.54-1.918.250.3757.622.73-1.988.370.346.96-0.866.1右梁0.4-4.2-1.02-5.220.25-15.24-0.98-16.220.25-15.24-1.26-16.50.25-15.24-1.31-16.550.26-15.15-0.66-15.81左梁0.325.150.665.810.21516.750.6817.430.21516.750.8917.640.21516.750.9117.660.230.2316.560.4717.030.324-6.17-1.111.03-6.250.324-6.17-2.061.33-6.90.324-6.17-2.061.37-6.860.34-6.52-2.060.70-7.88上柱第38頁共91頁

B下柱0.48-3.31-2.060.99-4.380.324-6.17-2.061.03-7.20.324-6.17-2.061.33-6.90.324-6.17-2.171.37-6.970.29-5.560.60-4.96右梁0.2-1.840.41-1.430.137-4.410.43-3.980.137-4.410.57-3.840.137-4.410.58-3.830.14-4.480.29-4.19

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6.8梁剪力及柱軸力計(jì)算6.8.1梁端剪力

M左?M右1V?Vq?Vm?ql?

2l第39頁共91頁

其中：Vq表示由荷載引起的剪力；Vm表示由彎矩引起的剪力

6.8.2柱軸力

N=V+P

其中：V表示梁端剪力；P表示節(jié)點(diǎn)集中力及柱自重

恒荷載作用下梁端剪力及柱軸力計(jì)算表

層荷載引起剪力次ABVA＝VB5432152.7460.7560.7560.7560.75BCVB＝VC11.539.129.129.129.12彎矩引起剪力ABVA＝-VB-1.24-0.45-0.53-0.52-0.57BCVB＝VC00000總剪力AB跨VAVB柱軸力BC跨A柱VB＝VC51.5053.9811.560.3061.209.1260.2261.289.1260.2361.279.1260.1861.329.12178.65386.04593.35801.71203.4410.79618.1826.46208.07232.82461.39486.14714.79739.54968.18992.93N頂N底B柱N頂N底1008.981041.291221.61253.9

活荷載作用下梁端剪力及柱軸力計(jì)算表

層荷載引起剪力次ABVA＝VB543215.9418.318.318.318.3BCVB＝VC1.184.54.54.54.5彎矩引起剪力ABVA＝-VB-0.1-0.2-0.19-0.19-0.2BCVB＝VC000005.8418.16.0418.5總剪力AB跨VAVB柱軸力BC跨A柱VB＝VC1.184.514.9785.939.7221.0345.78N頂N底B柱N頂N底110.65114.86139.6118.1118.494.518.1118.494.518.118.54.5156.84181.59208.68233.43227.78252.53302.5327.25298.71331.02396.33428.64本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）

6.9豎向荷載作用下求解跨中彎矩計(jì)算公式的推導(dǎo)6.9.1梯形荷載作用下

M跨中＝VAVAlMAAq1BVBalq2al第40頁共91頁

MBaqll2alllll1l?MA?2(?)?q1??q2(?al)??(?al)222324222＝3VA－MA－4.5q1-2.34q2MB=0VAl?MB?MA?aq2l2laql2l(l?al)?q1l?2?al?q2(l?2al)2322326VA?MB?MA?18q1?12.6q2

則VA?MA?MB?3q1?2.1q266.9.2三角形荷載作用下

M跨中＝VBMBBVBMCq2q1CVClllll11l?MB?q1??q2????2242232?1.2VB?MB?0.72q1?0.24q2MB=0VBl?MC?MB?q2l1l1ll12ll?(??)?q2????q1l?22232223222.4VB?MC?MB?2.88q1?1.44q2

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）

VB?MB?MC?1.2q1?0.6q22.4第41頁共91頁

6.9.3實(shí)際荷載作用下的跨中彎矩計(jì)算表(公式見上6.9節(jié))

類別項(xiàng)邊跨梁目MA層次恒5荷4載3作2用1活5荷4載3作2用140.6548.063.12517.06443.9737.2815.3115.312.511.3769.83-8.0456.0158.739.885558.169.8812.2412.2412.2412.242.347.27.27.27.254.8935.5610.3410.342.58.1654.8236.3510.710.72.58.167.90-4.627.90-4.987.90-5.337.90-6.180.94-0.683.63.63.63.6-1.10-0.96-0.96-1.31MBq1q2VA中跨梁M跨中MBMCq1q2VBM跨中55.1658.259.8852.6956.089.885.225.81054.8336.2311.0511.052.58.1654.7838.5511.94.823.751.4311.91.433.983.843.844.192.58.16000001.56666616.2217.43016.517.64014.9211.693.9814.9311.443.8414.9411.413.8414.9212.094.1916.5517.66015.8117.030注：上表中彎矩單位為kN·m