某市水资源勘察设计院办公楼结构设计

'某市水资源勘察设计院办公楼结构设计第一章设计资料及结构选型§1.1设计资料§1.1.1工程名称：某市水资源勘察设计院办公楼。§1.1.2建设地点：某市区内。§1.1.3工程概况：建筑物总高度为22.900m、共6层，主体为5层，层高3.600m,室内外高差0.600m。§1.1.4主导风向：全年为东南风，基本风压。§1.1.5地面粗糙类型：C类。§1.1.6地质条件：根据勘察报告，场区范围内土质构成，自然表向下依次为地基特征表1-1土层名称厚度（m）(承载力标准值)(KN/㎡)(桩周土摩擦力表准值)（Kpa）杂填土1.3130粘土7.524520粉质粘土4.540035§1.1.7该地区抗震设防烈度为8度，近震、场地土为II类。§1.1.8建筑物安全等级：II级。§1.1.9材料选用：混凝土采用C30、C25、C20。钢筋：纵向受力钢筋采用热扎钢筋HRB335、其余采用热扎钢筋HPB235一级钢筋。墙体：外墙、内隔墙采用陶粒空心砌块，其尺寸为400mm×250mm48 ×200mm，重度r=0.35KN/m3窗：铝合金门窗，r=0.35KN/㎡门：木门，r=0.20KN/㎡§1.2结构选型§1.2.1结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。§1.2.2屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，刚柔性相结合的屋面，屋面板厚120mm。§1.2.3楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚120mm。§1.2.4楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。第二章初步估算梁柱截面尺寸注：底层高度由梁轴线算至基础顶面，所以底层柱高取h=3600+600=4200mm，其余各层取层高3600mm。§2.1估算尺寸§2.1.1梁的截面尺寸l=6900mm，h=（1/8～1/12）=823mm～575mm，取h=600mm，b=（1/2～1/3）=325mm～217mm，取b=300mm。故：框架梁初选截面尺寸为b×h=300mm×600mm，梁的惯性距为I=1/12bh³=1/12×300×6003=5.4×109mm4同理中间过道梁的截面尺寸b×h=300mm×400mm其惯性距为I=1/12×300×4003=1.6×109mm4§2.1.2柱的截面尺寸按层高确定柱截面尺寸。取底层H=4200mmb=（1/15～1/20）H=280mm～210mm初选柱截面尺寸b×h=500mm×500mm柱的惯性距为I=1/12bh3=1/12×500×5003=5.21×109mm448 §2.2线刚度计算由于楼板采用现浇，所以中间梁的线刚度I=2I0根据公式i=EI/L，可以得出梁、柱的线刚度如下。左边跨梁：i左边跨梁=EI/L=3.0×107KN/㎡×2×1/12×0.3m×（0.60m）3/6.9m=中间梁：i中跨梁=EI/L=3.0×107KN/㎡×2×1/12×0.3m×（0.4m）3/3m=右边跨梁：I右边跨梁=EI/L=3.0×107KN/㎡×2×1/12×0.3m×（0.60m）3/6.9m=柱：底层柱（D～J轴）：i底层柱=EI/L=3.0×107KN/㎡×1/12×（0.5m）4/4.2m=i其余各层柱=EI/L=3.0×107KN/㎡×1/12×（0.5m）4/3.6m=令i左右跨梁=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：i，底层柱=3.0×104KN·m/3.5×104KN·m=1.057i，其余各层柱=4.3×104KN·m/3.5×104KN·m=1.229i，中间梁=3.2×104KN·m/3.5×104KN·m=0.914框架梁柱的相对线刚度如图2.1所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。48 图2.1粱柱相对线刚度第三章荷载计算§3.1恒载标准值计算48 §3.1.1屋面防水层（刚性）30厚C20细石混凝土防水1.0KN/㎡防水层（柔性）三毡四油铺小石子0.4KN/㎡找平层：15厚水泥沙浆0.015m×20KN/m3=0.30KN/㎡找平层：15厚水泥沙浆0.015m×20KN/m3=0.30KN/㎡找坡层：40厚水泥沙浆焦渣沙浆3‰找平0.04m×14KN/m3=0.56KN/㎡保温层：80厚矿渣水泥0.08m×14.5KN/m3=1.16KN/㎡结构层：120厚现浇钢筋混凝土板0.12m×25KN/m3=3.00KN/㎡抹灰层：10厚混合沙浆0.01m×17KN/m3=0.17KN/㎡合计：6.89KN/㎡§3.1.2各层走廊楼面及标准层楼面{10mm厚面层水磨石地面20mm厚水泥沙浆打底0.65KN/㎡素水泥浆结合层一道结构层：120厚现浇钢筋混凝土板0.12m×25KN/m3=3.00KN/㎡抹灰层：10厚混合沙浆0.01m×17KN/m3=0.17KN/㎡合计：3.82KN/㎡§3.1.3梁自重b×h=300mm×400mm梁自重：25KN/m3×0.3m×(0.4m－0.12m)=2.10KN/m抹灰层：10厚混合沙浆0.01m×[(0.4m－0.12m)×2＋0.3m）]×17KN/m3=0.20KN/m合计：2.25KN/m基础梁b×h=250mm×400mm§3.1.4主梁自重25KN/m3×0.25m×0.4m=2.50KN/mb×h=300mm×600mm梁自重：25KN/m3×0.3m×(0.60m－0.12m)=3.60KN/m抹灰层：10厚混合沙浆0.01m×[(0.6m－0.12m)×2＋0.3m]]×17KN/m3=0.27KN/m合计：3.87KN/m48 门窗过梁b×h=250mm×300mm粱自重25KN/m3×0.25m×0.30m=1.875KN/m合计：1.875KN/m§3.1.5柱自重b×h=500mm×500mm柱自重25KN/m3×0.50m×0.50m=6.25KN/m抹灰层：10厚混合沙浆0.01m×0.50m×4×17KN/m3=0.34KN/m合计：6.59KN/m§3.1.6外纵墙自重（墙上有窗）纵墙0.25m×0.90m5KN/m3=1.125KN/m铝合金窗0.35KN/㎡×2.1m=0.735KN/m水刷石外墙面（3.6m－2.1m）×0.5KN/㎡=0.75KN/m水泥粉刷内墙面（3.6m－2.1m）×0.36KN/㎡=0.54KN/m合计：3.15KN/m外纵墙自重（窗间墙）纵墙0.25m×（3.6－0.6）m×5KN/m3=3.75KN/m水刷石外墙面3.6m×0.5KN/㎡=1.80KN/m水泥粉刷内墙面3.6m×0.36KN/㎡=1.296KN/m合计：6.85KN/m§3.1.7内纵墙自重（有窗处）纵墙0.25m×（3.6m－0.6m－0.6m－0.3m）×5KN/m3=2.63KN/m铝合金窗0.35KN/㎡×0.6m=0.21KN/m水泥粉刷内墙面（3.6m－1.2m）×0.36KN/㎡×2=1.73KN/m合计：4.57KN/m§3.1.8内纵墙自重（有门处）纵墙0.25m×（3.6m－0.6m－0.6m－0.3m）×5KN/m3=2.63KN/m木门0.2KN/㎡×2.4m=0.48KN/m水泥粉刷内墙面（3.6m－2.4m）×0.36KN/㎡×2=0.864KN/m合计：4.57KN/m§3.1.9内纵墙自重纵墙0.25m×3×5KN/m3=3.75KN/m48 木门0.2KN/㎡×2.4m=0.48KN/m水泥粉刷内墙面3×0.36KN/㎡×2=2.16KN/m合计：6.39KN/m§3.1.10横墙自重横墙0.25m×3m×5KN/m3=3.75KN/m水泥粉刷内墙面3×0.36KN/㎡×2=2.16KN/m合计：5.91KN/m§3.2活载标准值计算屋面和楼面活荷载标准值根据《建筑结构荷载规范》查得：楼面：走廊：2.5KN/㎡教室：2.0KN/㎡上人屋面：2.0KN/㎡§3.3竖向荷载下框架受荷总图§3.3.1D～F、G～J轴间框架粱1、屋面板传荷载：板传值至粱上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。荷载的传递示意图3.1，将梯形荷载等效为均布荷载为：=4.5×0.5/6.9=0.326q=（1－2×＋）q，=（1－2×0.3262＋0.3263）q，=0.822q，恒载6.89KN/㎡×2.25m×0.822×2=25.486KN/m活载2.0KN/㎡×2.25m×0.822×2=7.398KN/m2、楼面板传荷载恒载3.82KN/㎡×2.25m×0.822×2=14.130KN/m活载2.0KN/㎡×2.25m×0.822×2=7.398KN/m3、粱自重3.87KN/m48 图3.1板传荷载示意图D～F、G～J轴间框架粱均布荷载为：屋面粱：恒载=粱自重＋板传荷载=3.87KN/m＋25.486KN/m=29.356KN/m活载=板传荷载=7.398KN/m楼面粱：恒载=粱自重＋板传荷载=3.87KN/m＋14.130KN/m=18.00KN/m活载=板传荷载=7.398KN/m§3.3.2D～F轴间框架粱（楼过道）1、屋面板传荷载：恒载6.89KN/㎡×1.5m×5/8×2=12.919KN/m活载2.0KN/㎡×1.5×5/8×2=4.688KN/m2、楼面板传荷载恒载3.82KN/㎡×1.5m×5/8×2=7.163KN/m活载2.0KN/㎡×1.5×5/8×2=4.688KN/m3、粱自重2.1KN/mD～F轴间框架粱均布荷载为:屋面粱：恒载=粱自重＋板传荷载48 =2.1KN/m＋12.919KN/m=15.019KN/m活载=板传荷载=4.688KN/m楼面粱：恒载=粱自重＋板传荷载=2.1KN/m＋7.163KN/m=9.263KN/m活载=板传荷载=4.688KN/m§3.3.3D轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：女儿墙自重（做法：墙高1200mm，100mm的混凝土压顶）=0.24×1.2m×18KN/㎡＋25KN/㎡×0.1×0.24＋（1.3×2＋0.24m）×0.5=6.096KN/m顶层柱恒载=女儿墙自重＋粱自重＋板传荷载=6.096KN/m×4.5m＋3.87KN/m×（4.5－0.5）m＋6.89KN/㎡×2.25m×5/8×4.5m=27.432＋15.456＋43.601=86.489KN顶层柱活载=板传荷载=2.0KN/㎡×2.25m×5/8×4.5m=12.656KN标准层柱恒载=外墙自重＋粱自重＋板传荷载=3.15KN/m×4.0m＋6.85KN/m×（0.75+0.75）＋3.865KN/m×（4.5－0.5）＋3.82KN/m×2.25m×5/8×4.5=12.6＋10.275＋15.48+24.173=62.528KN标准层柱活载=板传荷载=2.0KN/m×4.5×5/8×2=11.250KN基础顶面恒载=底层外纵墙自重＋基础粱自重=3.15KN/m×4.0m＋6.85KN/m×（0.75+0.75）＋18×（4.2－3.6）×（4.5m－0.5m）×0.25m＋2.5KN/m×（4.5m－0.5m）=12.60＋10.275＋10.8＋10=43.675KN§3.3.4F轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=粱自重＋板传荷载=3.87KN/m×（4.5m－0.5m）＋6.89KN/m×2.25×5/8×4.5m＋6.89×3.0/2×（1－2×＋）×4.5m其中α=3.0/2×4.5=0.333带入上式得=15.48＋43.601＋6.89×1.5×0.847×4.5=15.48＋43.601＋37.909=96.99KN顶层柱恒载=板传荷载=2.0KN/m×2.25m×5/8×4.5m＋2.0KN/㎡×（1－2×0.3332＋0.3333）×4.5×3.0/2=12.66＋11.44=24.10KN48 标准层柱恒载=墙自重＋粱自重＋板传荷载=（5.91×0.8＋1.72×1.2）＋3.87×（4.5-0.5）＋3.82×2.25×4.5×5/8＋3.82×1.5×（1－2×0.3332＋0.3333）×4.5=6.792＋15.48＋24.173＋21.018=67.463KN标准层柱活载=板传荷载=2.0KN/m×2.25m×5/8×4.5m＋2.0KN/m×1.5×0.815×4.5m=12.656＋11.002=23.658KN基础顶面恒载=基础粱自重=2.5KN/m×（4.5-0.5）=10KN§3.3.5G轴柱纵向集中荷载的计算同D轴柱§3.3.6J轴柱纵向集中荷载的计算同F轴柱§3.3.7柱的自重底层柱的自重G=4.2m×6.59KN/m=27.678KN标准层柱的自重G=3.6m×6.59KN/m=23.724KN框架在竖向荷载作业下的受荷总图3.2（图中数值均为标准值）图3.2恒荷载作用下框架受荷简图（标准值）48 第四章抗震验算§4.1水平地震作用的计算§4.1.1该建筑高度为22.900m，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法进行计算。抗震设防烈度8度，近震，场地类别为II类场地。作用于屋面粱及各层楼面粱处的重力荷载代表值为：屋面粱处：GEW=结构和构件自重＋50%雪荷载屋面粱处：GEi=结构和构件自重＋50%活荷载其中结构和构件自重取楼面上、下1/2层高范围内（屋面粱处取顶层的一半）的结构及构件自重（包括纵、横梁自重，楼板结构层及构造层、纵横墙体及柱等自重）§4.1.2各楼层重力荷载代表值G1=纵粱自重＋横梁自重＋柱自重＋楼面自重＋纵墙自重＋横墙自重＋门窗过粱重＋0.5活载=[3.87KN/m×（4.5m－0.5m）×36＋3.87KN/m×（6.0m－0.5m）×4]＋3.87KN/m×（6.9m－0.5m）×22＋2.1KN/m×（3.0m－0.5m）×11＋0.5×27.678×44＋23.724×44×0.5＋3.82KN/m×（46.5m－0.5×10m）×（16.8－0.5×2）＋(43.675×20/2＋12.6×20/2＋6.792×20/2＋6.792×20/2)＋7.163KN/m×（6.9m－0.5m）×12＋1.875KN/m×2.0m×20/2＋2.0KN/㎡×46.5m×16.8×0.5=557.28＋85.14＋544.896＋57.75＋945.1＋456.48＋37.5＋715.5=7995KN取8000KNG5=主粱自重＋柱自重＋屋面自重＋墙自重＋女儿粱重＋0.5活载=[3.87KN/m×（4.5m－0.5m）×36＋3.87KN/m×（6.0m－0.5m）×4]＋3.87KN/m×（6.9m－0.5m）×22＋23.724×44/2＋6.89KN/㎡×（46.5m－0.5×10）×16.8m＋645.6×0.5＋456.48×0.5＋37.5＋715.5=739.73＋563.3＋602.8＋4106.44＋322.8＋228.24＋37.5＋715.5=7996KN取8000KNG4=G3=G2=48 纵粱自重＋横梁自重＋柱自重＋楼面自重＋纵墙自重＋横墙自重＋门窗过粱重＋0.5活载=23.72424×44＋602.8＋653.31＋2276.72＋（14.5×20＋17.78×20）＋456.48＋37.5＋715.5=1479.456＋602.8＋563.31＋2276.72＋645.6＋456.48＋37.5＋715.5=7475KN取7500KN质点重力荷载代表值见图4.1（a）；图4.1各质点的重力荷载代表值（a）框架横向水平地震作用简图（b）（c）§4.1.3框架自振周期的计算框架自振周期的计算可采用假想顶点位移法，对于教学楼可按下列经验公式计算T1=0.22＋0.035H/（4-1）式中：H—房屋主体结构的高度（m）H=18.60（m）B—房屋震动方向的长度（m）在计算横向水平作用时，为房屋宽度取16.800m在计算纵向水平作用时，为房屋长度取46.5m对于横向震动T1＝0.22+0.035×18.6/＝0.47S§4.1.4多遇水平地震作用标准值和位移的计算多遇地震作用下，设防烈度8度，查表,∏类场地一区，查表Tg＝0.35s＝（Tg/T1）0.9×＝（0.35/0.43）0.9×0.16＝0.101因为T1＝0.47s<=0.49S,所以不需要考虑顶部附加水平地震作用，即δ48 n＝0。对于多质点体系，结构底部总横向水平地震作用的标准值∑GE＝8000+7500×3+8000＝38500KN作用在各质点的横向水平地震作用如表4-1。横向Feik的计算表4-1层GiHiGiHi∑GiHiFi(KN)5800018.61488004390001120.24750015112500847.53750011.485500643.7275007.858500440.4180004.233600253.2其中（4-2）同理可算得纵向自振周期T2＝0.22+0.035×18.6/＝0.401S纵向地震的影响系数＝（Tg/T2）0.9×＝（0.35/0.401）0.9×0.16＝0.1416框架横向水平地震作用简图如图4.1（b）因为T2＝0.401s<1.4Tg=0.49S,所以不需考虑顶部附加水平地震作用，即δn＝0。对于多质点体系，结构底部总纵向水平地震作用的标准值∑GE＝8000+7500×3+8000＝38500KN取4634KN作用在各质点的纵向水平地震作用如表4-2；纵向Feik的计算表4-2层GiHiGiHi∑GiHiFi(KN)5800018.61488004390001570.747500151125001187.53750011.485500902.5275007.858500617.5180004.233600354.848 框架纵向水平地震作用简图如图4.1（C）。§4.1.5水平地震力作用下框架的侧移验算1、粱线刚度DF跨粱：IbDF=1.174×106EGJ跨粱：IbGJ=1.174×106EFG跨粱：IbFG=1.6×106×1.5/2=1.067×106E2、柱的线刚度底层：Ic=1.24×106E其他层：Ic=1.44×106E3、框架柱的侧移刚度D值计算分别如下各表所示；横向2～5层D值的计算表4-3构件名称中柱（22根）0.7780.28边住（22根）0.4080.169∑D＝22×(11200+6760)KN/m=395120KN/m横向底层D值的计算表4-4构件名称中柱（22根）0.9040.391边柱（22根）0.4730.261∑D＝22×(9878+6833)KN/m=367642KN/m纵向2～5层D值的计算表4-5构件名称中柱（36根）1.0250.339边柱（8根）0.5310.21048 ∑D＝13557×36+8396×8＝555219KN/m横向底层D值的计算表4-6构件名称中柱（36根）1.1910.544边柱（8根）0.6170.236∑D＝13376×36+5966×8＝543323KN/m4、框架侧移验算的结果分别如下表所示；横向水平地震作用框架侧移计算表4-7层Fi(KN)Vi(KN)∑D（KN/m）△μe(m)51120.21120.23951200.002844847.51967.73951200.004983643.72611.43951200.006612440.43051.83951200.007721253.233053951200.00899U=∑△U=0.03114纵向水平地震作用框架侧移计算表4-8层Fi(KN)Vi(KN)∑D（KN/m）△μe(m)51570.71570.75552190.0028341187.52758.25552190.004973902.53660.75552190.006602617.54278.25552190.007711354.846335433230.00853侧移验算横向框架底层：(满足)2层：(满足)顶点位移(满足)48 纵向框架底层：(满足)2层：(满足)由于最大的层间位移<1/550,所以顶点位移U/H<1/550§4.1.6水平地震作用下横向框架内力计算框架在横向水平地震作用下（左右往复震动的内力用D值法进行计算）地震从左至右时柱上下端的计算结果见表4-10和相应的弯矩图4.1，框架粱端剪力及柱轴力见表4-11；对反弯点高度y0的修正表4-9柱层高iy0y1y2y3y=y0+y1+y2+y3边柱50.4080.260000.2640.4080.360000.3630.4080.450000.4520.4080.5400-0.020.5210.4730.700000.70中柱50.7780.380000.3840.7780.420000.4230.7780.470000.4720.7780.5200-0.0250.49510.9040.640000.64y1是上下层横梁的线刚度比对y0的修正值,由于上下层横梁的线刚度相等所以y1＝0。y2和y3是上下层高变化对y0的修正值，由于前4层层高一样，所以y2＝0。横向水平地震作用下框架柱剪力和柱端弯矩标准值48 框架粱端剪力及柱轴力表4-10柱层H(m)∑D（KN/m）DD/∑DVik(KN)yM下（KN·m）M上（KN·m）边柱53.61120.239512067600.017119.160.2617.9351.0443.61967.739512067600.017133.650.3643.6177.5333.62611.439512067600.017144.650.4572.3388.4123.63051.839512067600.017152.190.5297.7090.1814.2330536764268330.018661.470.70180.7277.54中柱53.61120.2395120112000.028331.700.3843.3770.7543.61967.7395120112000.028355.690.4284.20116.2833.62611.4395120112000.028373.900.47125.04141.1023.63051.8395120112000.028386.370.50153.91157.6414.2330536764298780.026988.910.64239.00134.43注：（4-3）（4-4）（4-5）粱端剪力及柱轴力标准值表4-11层DF跨粱端剪力FG跨粱端剪力l(m)Mb左（KN·m）Mb右（KN·m）Vb（KN·m）l(m)Mb左（KN·m）Mb右（KN·m）Vb（KN·m）56.951.0436.9612.753.033.7933.7922.5346.995.4683.3425.913.076.3176.3150.8736.9132.02117.6136.183.0107.69107.6971.7926.9162.51147.5644.943.0135.12135.1290.0848 16.9175.15150.5147.203.0137.83137.8391.89粱端剪力及柱轴力标准值续表4-11层GJ跨粱端剪力柱轴力l(m)Mb左（KN·m）Mb右（KN·m）Vb（KN·m）边柱中柱56.936.9651.0412.75-12.75-9.7846.983.3495.4625.91-38.66-34.7436.9117.61132.0236.18-74.84-70.7426.9147.56162.5144.94-119.78-115.4916.9150.51175.1547.20-166.98-160.18注：Vb＝（Mb左＋Mb右）/l(KN)（4-6）J柱轴力中的负号表示拉力，当为左地震时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。由上表可得地震作用下得框架弯矩图，粱端剪力及柱得轴力图分别如下图4.2，图4.3所示。48 图4.2左地震弯矩图（KN*M）图4.3左地震粱端剪力及柱轴力图（KN）48 第五章风荷载作用下的验算§5.1侧移刚度值D见上章表4-3、表4-4所示。（和地震作用时的侧移刚度值等同）§5.2风荷载标准值基本风压：=0.35KN/㎡风振系数:因房屋总高度小于30m，所以＝1.0风载体型系数：风压高度系数：按B类地区，查GB50009-2003表得，得表如下风压高度系数表5-1离地面高度（m）4.27.811.41518.61.001.001.041.141.22据（5-1）48 则有：转化为集中风载（受荷面与计算单元同）：B＝4.5m，B――迎风面的宽度。（5-2）――下层柱高;――上层柱高。对顶层为女儿墙高度的2倍，计算过程及结果见下表所示：各层风荷载作用下的集中力表5-2层数层高（m）（m）（m）518.61.221.01.30.353.62.67.744151.141.01.30.353.63.68.41311.41.041.01.30.353.63.67.6627.81.001.01.30.353.63.67.3714.21.001.01.30.354.24.28.60§5.3风荷载作用下的侧移验算取刚度折减系数＝0.85，用（层间侧移）和（总侧移）验算。层间及总侧移见表5-3所示。侧移值及侧移限值表5-3位置限值5层7.74395200.3671/25471/5004层16.15395200.8911/30181/5003层23.81395201.0851/20131/5002层31.18395201.0211/14431/50048 1层39.783346220.9911/19081/500顶层4.575U/h=22391/650风荷载标准值，侧移刚度值等于相对侧移乘以相对线刚度等于1.0时的截面刚度。§5.4风荷载作用下框架的内力分析框架在风荷载作用下的内力计算采用D值法列表计算§5.4.1各柱剪力V：见下表所示2～5层柱剪力（h＝3.6m）表5-4系数5层（）4层（）0.4080.7780.7780.4080.4080.7780.7780.4084.680.1690.2800.2800.1690.1690.2800.2800.1692～5层柱剪力（h＝3.6m）续表5-4系数5层（）4层（）0.881.461.460.880.881.461.460.884.681.462.412.411.463.045.045.043.04系数3层（）2层（）0.4080.7780.7780.4080.4080.7780.7780.4084.6848 0.1690.2800.2800.1690.1690.2800.2800.1690.881.461.460.880.881.461.460.884.487.437.434.485.869.739.735.86底层柱剪力（h＝4.2m）表5-5系数底层（）0.4730.9040.9040.4739.140.3930.4830.4830.3932.052.522.522.058.9210.9710.978.921、求反弯点高度：见下表所示反弯点高度的求值表5-6层数第五层（m＝5n＝5h＝3.6m）柱号0.4080.261.00001.000.9360.7780.381.00001.001.3680.7780.381.00001.001.3680.4080.261.00001.000.936层数第四层（m＝5n＝4h＝3.6m）48 0.4080.361.001.001.001.2960.7780.421.001.001.001.5120.7780.421.001.001.001.5120.4080.361.001.001.001.296层数第三层（m＝5n＝3h＝3.6m）0.4080.451.001.001.001.6200.7780.471.001.001.001.6920.7780.471.001.001.001.6920.4080.451.001.001.001.620反弯点高度的求值续表5-6层数第二层（m＝5n＝2h＝3.6m）0.4080.541.001.001.0-0.021.0440.7780.521.001.001.0-0.0251.8720.7780.521.001.001.0-0.0251.8720.4080.541.001.001.0-0.021.944层数第一层（m＝5n＝1h＝4.2m）48 0.4730.701.001.001.002.9400.9040.641.001.001.002.6880.9040.641.001.001.002.6880.4730.701.001.001.002.9402、风荷载作用下框架的内力值柱端弯矩：柱上端弯矩（5-3）柱下端弯矩（5-4）粱端弯矩：先求出每个节点柱端弯矩之和，然后按粱的线刚度进行分配。风荷载作用下框架柱柱端弯矩标准值表5-7柱层数层高边柱53.60.884.681.460.9361.373.8943.60.884.683.041.2963.947.0033.60.884.684.481.6207.268.8723.60.884.685.861.94411.399.7014.22.059.148.922.94026.2211.24风荷载作用下框架柱柱端弯矩标准值续表5-7柱层数层高中柱53.61.464.682.411.3683.305.3843.61.464.685.041.5127.6210.5233.61.464.687.431.69212.5714.1823.61.464.689.731.87218.2116.8114.22.529.1410.972.68829.4916.59风荷载作用下框架粱端剪力及柱轴力标准值表5-848 层数DF跨粱端剪力FG跨粱端剪力56.93.892.810.973.02.572.571.7146.98.377.212.263.06.616.614.4136.912.8111.383.513.010.4210.426.9526.916.6915.344.683.014.0414.049.3616.922.6318.175.913.016.6316.6311.09GJ跨粱端剪力柱轴力边柱中柱56.92.813.890.97-0.97-0.7446.97.218.372.26-3.23-2.8936.911.3812.813.51-6.74-6.3326.915.3416.694.68-11.42-11.0116.918.1722.635.91-17.33-16.19注：左风作用下框架内力与右风作用下框架内力数值相等，符号相反。中柱：（5-5）（5-6）边柱：（5-7）风荷载作用下框架的弯矩图，剪力图和轴力图如下图所示。48 图5.1风荷载作用下框架的弯矩图（KN·m）图5.2风荷载作用下的剪力图和轴力图（KN）第六章荷载作用下的框架内力分析48 §6.1恒载作用下框架的弯矩计算§6.1.1粱的固端弯矩可按下面方法求得：MD5F5＝-29.356×6.92/12＝-117.49KN·mMF5D5=116.49KN·mMF5G5＝-15.019×3.02/12＝-11.26KN·mMG5F5=11.26KN·mMD4F4＝-18.00×6.92/12＝-71.42KN·mMF4D4=71.42KN·mMF4G4＝-9.263×3.02/12＝-6.95KN·mMG4F4=6.95KN·m§6.1.2根据粱柱线刚度图2.1，算出各节点的分配系数μij如UD5F5＝1/（1+1.229）＝0.449UF5D5＝1/（1+1.229+0.914）＝0.318UD5D4＝1.229/（1+1.229）＝0.551UF5G5＝0.914/（1+1.229+.0914）＝0.291用弯矩分配法计算框架内力传递系数为1/2，各节点分配二次即可,如下图所示48 图6.1恒载作用下框架弯矩的二次分配法（KN·m）48 恒载作用下框架的弯矩图如下所示图6.2恒载作用下框架的弯矩图（KN·m）§6.1.3恒载作用下框架的剪力计算：据简图和推倒公式进行计算：粱：（6-1）（6-2）柱：（6-3）（6-4）48 其余的计算在草稿纸上进行的，在此省略计算过程，详细的结果在下面的图中。恒荷载作用下框架的剪力如图14所示图6.3恒载剪力图（KN）§6.1.4恒载作用下框架的轴力计算：参照图3.2恒荷载作用下框架受荷简图（标准值）和图6.3恒荷载作用下框架的剪力图算出恒荷载作用下框架的轴力图6.448 图6.4恒载轴力图（KN）§6.2活荷载作用下框架的弯矩计算活荷载作用下框架的内力计算与恒荷载作用下框架的内力计算相同§6.2.1粱的固端弯矩可按下面方法求得：MD5F5＝-7.398×6.92/12＝-29.36KN·mMF5D5=29.36KN·mMF5G5＝-4.688×3.02/12＝-3.52KN·mMG5F5=3.52KN·m§6.2.2根据粱柱线刚度图2.1，算出各节点的分配系数μij如UD5F5＝1/（1+1.229）＝0.449UF5D5＝1/（1+1.229+0.914）＝0.318UD5D4＝1.229/（1+1.229）＝0.551UF5G5＝0.914/（1+1.229+0.914）＝0.291UF5F4＝1.229/（1+1.229+0.914）＝0.391其余见图6.6用弯矩分配法计算框架内力传递系数为1/3，各节点分配二次即可，48 活荷载作用下弯矩分配结果如下图表所示。图6.5活载作用下框架弯矩的二次分配法（KN·m）48 活载作用下框架的弯矩图如下所示图6.6活载作用下框架的弯矩图（KN·m）§6.2.3荷载作用下框架的剪力计算：活荷载作用下框架的剪力计算与恒荷载作用下框架的剪力计算相同。活荷载作用下框架的剪力如图6.7所示；§6.2.4活荷载作用下框架的轴力计算参照图3.2恒荷载作用下框架受荷简图（标准值）和图6.7活荷载作用下框架的剪力图算出活荷载作用下框架的轴力图6.8，如下所示，48 图6.7活载剪力图（KN）图6.8活载轴力图（KN）48 第七章荷载组合和内力组合考虑两种荷载组合：A恒荷载+活荷载B恒荷载+活荷载+地震荷载+风荷载在组合各种荷载的内力时，地震荷载分别考虑左震和右震。活荷载全部按满跨布置§7.1梁柱的内力组合横梁内力组合及柱的内力组合见表7-1～表7-2；48 框架梁内力重组合表7-1层截面位置内力SGkSQkSωkSEk1.2SGk+1.4SQk1.35SGk+0.7*1.4SQk1.2SGk+1.26(SQk±SWk)1.2(SGK+0.5SQK)±1.3SEK①②③④1.2①+1.4②1.35①+②1.2①+1.26(②-③)1.2①+1.26(②+③)1.2(①+0.5②)-1.3④1.2(①+0.5②)+1.3④5层DM-67.23-17.663.8951.0436.5251.2434.0943.89-15.70117.00V58.5324.66-0.97-12.7519.227.4516.9914.5516.07-17.08F左M-88.18-22.77-2.81-36.96-76.23-72.67-69.51-76.59-9.97-106.06V65.6726.400.9712.7552.2643.6147.3449.7914.5747.72F右M-39.83-10.112.5733.7926.3935.5024.5731.04-9.4578.41V22.537.04-1.71-22.53-17.19-23.38-16.02-20.336.47-52.10跨中MDF83.3120.250.5416.9048.6343.0645.1146.4710.4654.39MFG5.212.640.000.003.692.643.323.321.581.584层DM-58.59-22.788.3795.4682.66106.0975.3096.39-23.22224.98V61.7425.25-2.26-25.914.26-9.733.57-2.1217.74-49.62F左M-60.71-24.41-7.21-83.34-134.18-136.91-121.67-139.84-6.31-222.99V62.4625.812.2625.9167.2260.7960.7666.4612.8980.26F右M-13.94-6.796.6176.3182.0696.2274.6891.34-11.71186.70V13.897.04-4.41-50.87-51.20-61.64-46.62-57.749.31-122.95跨中MDF36.9416.280.5816.4742.5638.5239.5541.018.1250.94MFG5.212.640.000.003.692.643.323.321.581.5848 3层DM-53.81-22.0712.81132.02127.52156.15114.47146.75-26.45316.81V61.3025.18-3.51-36.18-8.16-23.66-7.27-16.1118.73-75.34F左M-58.47-24.13-11.38-117.61-174.91-182.90-157.20-185.87-2.72-308.50V62.9025.883.5136.1879.6574.7271.6080.4511.91105.98F右M-15.98-7.0510.42107.69119.36138.33107.22133.48-15.00265.00V13.897.04-6.95-71.79-76.30-89.88-68.53-86.0411.40-175.25跨中MDF41.0816.860.7211.7537.7032.7234.4436.248.9439.48MFG5.212.640.000.003.692.643.323.321.581.582层DM-53.52-21.9516.96162.51164.28197.43145.98188.72-29.42393.10V61.2925.17-4.68-44.94-18.69-35.50-16.31-28.1119.60-97.25F左M-58.29-24.06-15.34-147.56-210.75-223.26-188.05-226.710.32-383.33V62.9125.894.6844.9490.1786.5680.6592.4411.04127.88F右M-16.15-7.1114.04135.12152.19175.30135.49170.87-17.78333.53V13.897.04-9.36-90.08-98.25-114.57-87.44-111.0313.23-220.98跨中MDF41.3516.970.815.0429.8123.7826.4228.469.6822.78MFG5.212.640.000.003.692.643.323.321.581.581层DM-50.07-20.5322.63175.15181.43215.92155.79212.82-29.84425.55V61.0025.05-5.91-47.20-21.57-38.67-17.63-32.5219.75-102.97F左M-56.53-23.35-18.17-150.51-213.31-226.54-187.14-232.931.04-390.29V63.2026.015.9147.2093.0589.7381.9796.8610.89133.61F右M-18.13-7.9116.63137.83154.32178.16134.48176.38-18.53339.83V13.897.04-11.09-91.89-100.41-117.01-87.42-115.37-13.41-225.5048 跨中MDF44.4218.222.23-8.0415.867.3710.5016.1211.74-9.17MFG5.212.640.000.003.692.643.323.321.581.58框架柱内力重组合表7-2层截面位置内力SGkSQkSωkSEk1.2SGk+1.4SQk1.35SGk+0.7*1.4SQk1.2SGk+1.26(SQk±SWk)1.2(SGK+0.5SQK)±1.3SEK①②③④1.2①+1.4②1.35①+②1.2①+1.26(②-③)1.2①+1.26(②+③)1.2(①+0.5②)-1.3④1.2(①+0.5②)+1.3④5层D柱顶M79.1020.783.8951.04124.01127.56116.20126.0041.03173.74N145.0237.32-0.97-12.75226.27233.09222.27219.82212.99179.84D柱底M-44.17-14.841.3717.93-73.79-74.48-73.43-69.98-85.22-38.60N168.7437.32-0.97-12.75254.73265.11250.73248.28241.45208.30D柱V-34.24-9.890.9712.75-54.94-56.12-54.77-52.33-63.60-30.45F柱顶M-56.88-14.895.3870.75-89.11-91.68-93.80-80.25-169.1714.78N185.1957.10-0.74-9.78302.17307.11295.11293.24269.20243.78F柱底M33.2711.073.3043.3755.4255.9949.7258.03-9.81102.95N208.9157.10-0.74-9.78330.63339.13323.57321.71297.67272.24F柱V25.047.21-1.71-22.5340.1541.0241.2936.9863.675.094层D柱顶M24.7611.967.0077.5346.4645.3935.9653.60-63.90137.68N293.0173.82-3.23-38.66454.96469.38448.69440.55446.16345.64D柱底M-31.65-12.983.9443.61-56.16-55.71-59.31-49.38-102.4610.92N316.7373.82-3.23-38.66483.42501.40477.16469.02474.62374.11D柱V-15.67-6.932.2625.91-28.50-28.08-30.38-24.69-56.6410.7248 F柱顶M-21.76-9.6510.52116.28-39.62-39.02-51.52-25.01-183.06119.26N352.72113.60-2.89-34.74582.31589.77570.04562.76536.59446.27F柱底M24.9910.057.6284.2044.0643.7933.0552.25-73.44145.48N376.44113.60-2.89-34.74610.77621.80598.51591.22565.05474.73F柱V12.995.47-4.41-50.8723.2423.0028.0316.9285.00-47.263层D柱顶M31.6512.988.8788.4156.1655.7143.1765.52-69.16160.70N440.56110.25-6.74-74.84683.02705.01676.08659.10692.11497.53D柱底M-32.07-13.167.2672.33-56.90-56.45-64.21-45.91-140.4147.65N464.28110.25-6.74-74.84711.49737.03704.55687.56720.58525.99D柱V-17.70-7.263.5136.18-31.41-31.16-34.81-25.97-72.6321.44F柱顶M-24.99-10.0514.18141.10-44.06-43.79-60.52-24.79-219.45147.41N520.69170.17-6.33-70.35863.07873.10847.22831.27818.39635.48F柱底M25.2610.1512.57125.0444.5244.2527.2658.94-126.15198.95N544.41170.17-6.33-70.35891.53905.13875.68859.73846.85663.94F柱V13.965.61-6.95-71.7924.6124.4632.5815.06113.44-73.212层D柱顶M30.8912.679.7090.1854.8154.3740.8165.26-72.56161.91N588.10146.67-11.42-119.78911.06940.60904.91876.13949.43638.01D柱底M-37.52-15.3911.3997.70-66.57-66.04-78.77-50.06-181.2772.75N611.82146.67-11.42-119.78939.52972.63933.38904.60977.90666.47D柱V-19.00-7.804.6844.94-33.72-33.45-38.52-26.73-85.9030.94F柱顶M-24.32-9.7816.81157.64-42.88-42.61-62.69-20.33-239.98169.88N688.67226.76-11.01-115.491143.871156.461125.991098.251112.60812.32F柱底M28.4711.4518.21153.9150.1949.8925.6571.54-159.05241.12N712.39226.76-11.01-115.491172.331188.491154.461126.711141.06840.79F柱V14.675.90-9.36-90.0825.8525.6936.8213.23138.24-95.97M21.398.7711.2477.4537.9437.6422.5550.87-69.76131.6148 1层D柱顶N716.49182.97-17.33-166.981115.961150.241112.171068.501186.65752.50D柱底M-10.69-4.3826.22180.72-18.97-18.82-51.3914.68-250.40219.47N744.17182.97-17.33-166.981149.171187.611145.391101.721219.87785.72D柱V-7.64-2.445.9147.20-12.57-12.75-19.68-4.79-71.9950.73F柱顶M-16.70-6.7216.59134.43-29.45-29.27-49.41-7.61-198.83150.69N799.48283.46-16.19-160.181356.231362.771336.941296.141337.69921.22F柱底M8.353.3629.49239.0014.7214.63-22.9051.41-298.66322.74N827.16283.46-16.19-160.181389.441400.131370.161329.361370.91954.44F柱V5.961.87-11.09-91.899.779.9223.48-4.46127.73-111.1848 柱上端的控制截面在上层的粱底，柱下端的控制截面在下层的粱顶。按轴线计算简图算得内力值要换算道控制处的值。由表可知，各层内力均相近，取顶层和底层横梁作为控制值计算。见下表：§7.2粱抗震剪力设计值调整顶层：D5F5跨：经比较与地震作用③组合时剪力设计值较大MD5＝－7.67KN·mMF5左＝－121.83KN·mVD5F5＝1.2×（MD5+MF5左）/ln+VGb＝1.2×（－7.67＋121.83）/（6.9－0.5）＋1.2×1/2×（29.356＋0.5×7.398）×（6.9－0.5）＝21.405＋126.93＝148.34KN顶层屋面粱控制值计算表7-3位置截面荷载M（KN·m）V（KN）b（mm）M边＝M-Vb/2（KN·m）DF跨D5①②③③，1.2（①＋0.5②）＋1.3③1.2（①＋0.5②）＋1.3③，－67.23－17.66±51.04＋58.53＋24.66±2.75500－52.60－11.25±47.85－7.67－132.08F5左①②③③，1.2（①＋0.5②）＋1.3③1.2（①＋0.5②）＋1.3③，－88.18－22.77±36.96－65.67－26.40±12.75500－71.89－16.17±33.77－121.83－54.2948 顶层屋面粱控制值计算续表7-3FG跨F5右①②③③，1.2（①＋0.5②）＋1.3③1.2（①＋0.5②）＋1.3③，－39.83－10.11±33.79＋22.53＋7.04±22.53500－34.20－8.35±28.16－14.39－70.71G5左①②③③，1.2（①＋0.5②）＋1.3③1.2（①＋0.5②）＋1.3③，－39.83－10.11±33.79－22.53－7.04±22.53500－34.20－8.35±28.16－70.71－14.39GJ跨C5右①②③③，1.2（①＋0.5②）＋1.3③1.2（①＋0.5②）＋1.3③，－88.18－22.77±36.96－65.67－26.40±12.75500－71.89－16.17±33.77－54.29－121.83J5①②③③，1.2（①＋0.5②）＋1.3③1.2（①＋0.5②）＋1.3③，－67.23－17.66±51.04＋58.53＋24.66±2.75500－52.60－11.25±47.85－132.08－7.6748 楼面横梁控制值计算表7-4位置截面荷载M（KN·m）V（KN）b（mm）M边＝M-Vb/2（KN·m）DF跨D1①②③③，1.2（①＋0.5②）＋1.3③1.2（①＋0.5②）＋1.3③，－50.07－20.53±175.15＋61.00＋25.05±47.20500－34.82－14.27±163.35＋114.26－212.44F1左①②③③，1.2（①＋0.5②）＋1.3③1.2（①＋0.5②）＋1.3③，－56.53－23.35±150.51－63.20－26.014±7.20500－40.73－16.85±138.71－196.29＋81.13FG跨F1右①②③③，1.2（①＋0.5②）＋1.3③1.2（①＋0.5②）＋1.3③，－18.13－7.91±137.83＋13.89＋7.04±91.89500－14.66－6.15±114.86＋94.05－135.6748 楼面横梁控制值计算续表7-4位置截面荷载M（KN·m）V（KN）b（mm）M边＝M-Vb/2（KN·m）G1左①②③③，1.2（①＋0.5②）＋1.3③1.2（①＋0.5②）＋1.3③，－18.13－7.91±137.83＋13.89＋7.04±91.89500－14.66－6.15±114.86－135.67＋94.05GJ跨G1右①②③③，1.2（①＋0.5②）＋1.3③1.2（①＋0.5②）＋1.3③，－56.53－23.35±150.51＋63.20＋26.014±7.20500－40.73－16.85±138.71＋81.013－196.29J1①②③③，1.2（①＋0.5②）＋1.3③1.2（①＋0.5②）＋1.3③，－50.07－20.53±175.15－61.00－25.05±47.20500－34.82－14.27±163.35－212.44＋114.26F5G5跨：经比较与地震作用③③，组合时剪力设计值相同，任取MF5右＝－14.39KN·mMG5左＝－70.71KN·mVF5G5＝1.2×（MF5右＋MG5左）/ln+VGb＝1.2×（－14.39＋70.71）/（3.0－0.5）＋1.2×1/2×（15.019＋0.5×4.688）×（3.0－0.5）＝27.03＋26.04＝53KNG5J5跨:经比较与地震作用③，组合时剪力设计值较大，MG5右＝－121.83KN·mMJ5＝－7.67KN·m48 VG5J5＝1.2×（MG5右＋MJ5左）/ln+VGb＝1.2×（－7.67＋121.83）/（6.9－0.5）＋1.2×1/2×（29.356＋0.5×7.398）×（6.9－0.5）＝21.41＋126.93＝148.34KN底层：D1F1跨:经比较与地震作用③组合时剪力设计值较大，MD1＝114.26KN·mMF1左＝－196.29KN·mVD1F1＝1.2×（MD1＋MF1左）/ln+VGb＝1.2×（114.26＋196.29）/（6.9－0.5）＋1.2×1/2×（18.00＋0.5×7.398）×（6.9-0.5）＝58.23＋83.32＝141.55KNF1G1跨:经比较与地震作用③③，组合时剪力设计值相同，任取MF1右＝94.05KN·mMG1左＝－135.67KN·mVF1G1＝1.2×（MF1右＋MG1左）/ln+VGb＝1.2×（94.05＋135.67）/（3.0－0.5）＋1.2×1/2×（9.263＋0.5×4.688）×（3.0－0.5）＝110.27＋17.41＝127.68KNG1J1跨:经比较与地震作用③③，组合时剪力设计值相同，任取MF1右＝－196.29KN·mMG1左＝114.26KN·mVG1J1＝1.2×（MJ1右＋MG1左）/ln+VGb＝1.2×（114.26＋196.29）/（6.9－0.5）＋1.2×1/2×（18.00＋0.5×7.398）×（6.9－0.5）＝58.23＋83.32＝141.55KN§7.3柱抗震剪力设计值调整顶层：柱的轴压比N/fcA＝308.19×103/14.3×500×500＝0.09＜0.15故不需调整边柱：VD5D4＝1.2×（Mct＋Mcb）/Hn＝1.2（173.74＋85.22）/（4.5－0.5）＝79.68KNVJ5J4＝1.2×（Mct＋Mcb）/Hn＝1.2（－173.74－85.22）/（4.5－0.5）＝－79.68KN中柱：VF5F4＝1.2×（Mct＋Mcb）/Hn＝1.2×（－169.17－102.95）/（4.5－0.5）＝－83.73KNVG5G4＝1.2×（Mct＋Mcb）/Hn＝1.2×（169.17＋102.9548 ）/（4.5－0.5）＝83.73KN底层：如果调整后的弯矩设计值小于不调整的，则取不调整的值边柱：M调＝1.057/（1.057＋1.229）×（－212.44）×1.2＝－117.87KN·mVD1D0＝1.2×（Mct＋Mcb）/Hn＝1.2（117.87＋1.25×250.40）/（4.2－0.6）＝143.62KNVJ1J0＝143.62KN中柱：M调＝1.057/（1.057＋1.229）×（－196.29－94.05）×1.2＝－161.10KN·mVF1F0＝1.2×[－161.10－1.25×322.74]/（4.2－0.6）＝－188.18KNVG1G0＝188.18KN48 致谢我的这次毕业设计在指导老师的指导下，顺利地完成了，我对指导老师表示深深的感谢。同时也对那些在设计中帮助我的同学同事们表示感谢。指导老师有着丰富的知识、严谨的科学态度。他对我进行的毕业设计指导，使我感觉到收益良多，我逐渐的形成了一个工程师所必需具有的严谨的态度。老师们孜孜不倦的教诲，在我的心中留下了很深的印记，老师们在教授课程的同时，还要时刻关心我的毕业设计工作，每天都来给我解决问题，有时会讲到很晚，我感觉到老师对我的毕业设计工作十分的关心，我非常地感谢他们。一项工程设计的独立完成，对于我来说是很不容易的，没有老师的帮助，我很难成功。经过这一次毕业设计，我感觉到，以前对实际工程的认识，仅仅局限在书本上的知识，而到了毕业设计，需要每个人独立思考，去完成一项完整的设计，而这一转变就需要老师的指点，这样可以达到很好的实际效果。经过这次毕业设计，我把这几年所学习的专业知识融会贯通，建立了一个体系，通过老师的帮助，在毕业设计中，不断的完善这个体系，最后转变为自己的知识，我觉得这就是毕业设计的意义。在毕业设计完成之际，我再一次对我的毕业设计指导老师表示感谢。我感谢培育我成长的学校和老师，以及那些一同度过快乐大学时光的同学们。在毕业之后，我会更加的努力，为国家的建设工作贡献自己的力量，为学校争取荣誉。48'