土木工程毕业设计(框架结构)

内蒙古科技大学毕业设计说明书

2.前 言

结构设计是土木工程毕业设计的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。

本组毕业设计题目为《内蒙古科技大学办公楼扩建工程》。在结构前期，我温习了《结构力学》、《土力学与基础工程》、《混凝土结构》、《建筑结构抗震设计》等知识，并借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》、《砌体规范》、《地基规范》等规范。在网上搜集了不少资料，并做了笔记。在结构设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行计算和分析。本组在成员齐心协力，发挥了大家的团队精神。在结构设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入和PKPM计算出图（并有一张手画基础图），并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。

结构设计的八周里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel；在绘图时熟练掌握了AutoCAD，PKPM等专业软件。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。

框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。

许宝勤

二零零六年五月

1

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3.设计任务书

3.1工程概况

工程地点在昆区阿尔丁大街七号街坊，建筑面积4800平方米。拟建建筑物层数为五层，框架结构，型式应与原有办公楼协调统一。外装修采用外墙涂料及石材，窗户采用平开铝合金窗，门采用实木门。建筑物应设计为智能化、节能化建筑。

3.2地质、水文及气象资料

地形：地形较为平坦。

自然地坪以下1.9m～2.3m为细砂层，承载能力标准值f＝180kpa；2.3m～3.9m为砾砂层，承载能力标准值f＝210kpa；3.9m～6.9m为圆砾层，承载能力标准值f＝350kpa，二类场地。

地下水位：场地地下水位在自然地面以下9.55～11m。 地下水性质：对各种混凝土无侵蚀性。 地震烈度：8度，近震。

最热平均温度：27.3°C（绝对最高气温39°C） 最冷平均温度：-10°C（绝对最低气温-25°C） 主导风向：北风、西北风 基本风压值：0.45kN/m2 基本雪压值：0.25 kN/m2

3.3施工技术条件及建筑材料供应

施工技术条件及预制构件的能力，按包头市地区条件，建筑材料供应，以本地区原材料为主，外地材料为辅。

3.4设计内容及要求

3.4.1建筑设计部分

建筑部分完成图纸2-3张（1＃图） 内容包括： 底层平面图 标准层平面图 纵横剖面图

2

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立面图

3.4.2结构设计部分 1）任务：

根据所提供的原始资料及初步设计，要求作出全部结构方案，其中包括：结构布置，拟定结构构件初步尺寸。

根据所采用的结构方案对主要承重结构（框架、基础、楼板、楼梯）进行荷载计算，内力分析及截面设计。 2）工作量

①绘制标准层楼面配筋图、钢筋表（1＃图） 框架配筋图（2张1＃图）

基础平面布置图及配筋图（1张1＃图） 楼梯配筋图及节点构造（1张1＃图） ②结构计算及说明书一份。 3）要求：

①说明书书写工整，计算部分尽可能表格化。上机与手算结合。 ②设计图图面整洁匀称，设计正确，构造合理，尺寸齐全，字体端正。

3

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4. 工程概况

4.1.工程概况

根据该房屋的使用功能及建筑设计要求，进行了平立面及剖面的设计，主体结构为5层，层高均为3.3m；附属结构为一大展厅，为单一层，层高4.5m。

填充墙采用蒸压粉煤灰混凝土砌块，外墙300mm，内墙200mm；门为实木门，门洞尺寸1.0m×2.1m；窗为铝合金窗，窗洞尺寸1.8m×2.4m。

楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，板厚120mm。

4.2.柱网布置

本办公楼采用柱距为7.2m的内廊式小柱网，边跨为7.2m，中间跨为2.4m，层高取3.3m，主体结构布置如下图所示：

图4.1 主体结构柱网布置图

72007200720042007200546007200720072004.3.框架结构承重方案的选择[3]

竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。

根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。

4

72002400168007200

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4.4.框架结构的计算简图

A1 A2 A1=4.8×7.2=34.56m2 图4.2 框架结构的计算简图 A1=3.6×7.2=25.92m2 3300×4 7200 2400 7200图4.3 横向框架组成的空间结构 图4.4 纵向框架组成的空间结构

本方案中，按横向的平面框架进行计算。

4600 720072007200420072007200720072005

46003300×4

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墙体总面积：

上半部：（6.6×14+3.6×2）×1.05=104.58m2 下半部：（6.6×14+3.6×2）×1.65=164.34m2

窗面积：

上半部：1.05m×2.4m×8=70.56 m2 下半部：1.65m×2.4m×8=70.56 m2 上半部总重=(104.58-70.56)×1.84+70.56×0.4=90.82kN 上半部总重=(164.34-50.40)×1.84+50.40×0.4=229.81kN

3、内纵墙总长度89.2m，上、下部计算高度1050mm和1650mm 上半部：89.2m×1.05=93.66m2 下半部：89.2m×1.65=147.18m2 门洞面积：

上半部：29.7m×1.05/1.7=18.34m2 上半部：29.7m×1.65/1.7=28.83m2 上半部总重=(93.66-18.34)×1.68+18.34×0.2=130.21kN 下半部总重=(147.18-28.83)×1.68+28.83×0.2=204.60kN 4、楼板和活载总重=4359.91kN 5、梁和柱（参考表6.1） 梁：1393.65kN 上、下柱：1069.2×综合以上得： 二层上半部分总重

1

=534.6kN 2

=269.02+90.82+130.21+4359.91+1393.65+534.6=6778.21kN

二层下半部分总重

=422.74+229.81+204.6+534.6=1391.75kN

第三层：

对比第二层多5道内横墙

分配上半部重=7.3×1.05×5＝38.33kN

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分配下半部重=7.3×1.65×5＝60.23kN 综上得：

三层上部重=6778.21+38.33=6816.54kN 三层下部重=1391.75+60.23=1451.98kN

第四层：

对比第三层少2道横墙

分配上半部重=7.3×1.05×2＝15.33kN 分配下半部重=7.3×1.65×2＝24.09kN 综上得：

四层上部重=6816.54-15.33=6801.21kN 四层下部重=1451.98-24.09=1427.89kN

第五层：

大会议室为＃字楼盖，近似计算为不抽柱子时的主次梁结构，所以计算时比第四层少2道横墙。

分配上半部重=7.3×1.05×2＝15.33kN 分配下半部重=7.3×1.65×2＝24.09kN

屋盖和活载=（672.32+27.99+24.39+28.71+93.96）×(4.65+0.5×1/2)

=4186.41kN(比楼盖重量少4359.91-4186.41=173.5kN) 女儿墙重=（17.3m+55.1m）×2×0.1m×0.9m×25=13.03kN

综上得：

五层上部重=6801.21-173.5-15.33+13.03=6625.41kN 五层下部重=1427.89-24.09=1403.8kN

集中于各楼层标高处的重力荷载代表值G i的计算结果如下：

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G5=6625.41kN

G4=6801.21+1403.80=8205.01kN G3=6816.54+1427.89=8244.43kN G2=6778.21+1451.98=8230.19kN G1=7287.98+1391.75=8679.73kN

G5G43300×4

G3G2G1

4600图6.2 各质点重力荷载代表值

18

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7.横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

7.1横向自振周期的计算

横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。 结构顶点假想位移按按以下公式计算：

VGi=∑Gk[2]

(△u)i= VGi/∑D ij [2]

[2]

uT=∑(△u)k

注：∑D ij 为第i层的层间侧移刚度；

(△u)i为第i层的层间侧移； (△u)k为第k层的层间侧移； s为同层内框架柱的总数。

结构顶点的假想侧移计算过程见下表7.1:

表7.1结构顶点的假想侧移计算

层次

Gi（kN） VGi（kN）∑D i（N/mm）△ui（mm） ui（mm）

5 6625.41 6625.41 805012 8.23 156.18 4 8205.01 14830.42 805012 18.42 147.95 3 8244.43 23074.85 805012 28.66 129.53 2 8230.19 31305.04 805012 38.89 100.87 1 8679.73 39984.77 645104 61.98 61.98 基本自振周期T1（s）可按下式计算：

T1=1.7ψTuT [2]

注：1、ψT为结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.8。

2、uT为假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的 结构顶点位移。

T1=1.7ψTuT =1.7×0.8×0.15618 =0.537 s

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7.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算

本办公楼结构高度未超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即：

1、结构等效总重力荷载代表值Geq

Geq=0.85∑Gi[2]

=0.85×39984.77 =33987.05 kN

2、计算水平地震影响系数а1

查《建筑抗震规范》得二类场地一组特征周期值Tg=0.35s。 设防烈度为8度的αmax=0.16

α1=（Tg/T1）0.9аmax[2]

=（0.35/0.537）0.9×0.16 =0.109

3、结构总的水平地震作用标准值FEk

FEk=α1Geq[2]

=0.109×33987.05 =3699.29 kN

因1.4Tg=1.4×0.35=0.49s

δn=0.08T1+0.07=0.08×0.537+0.07=0.113 △F6=δn FEk =0.113×3699.29=417.87kN

各质点横向水平地震作用按下式计算：

Fi=GiHiFEk（1-δn）/（∑GjHj）[2] FEk（1-δn）=3699.29-417.87=3281.42kN

(∑GjHj)=434187.83kN

地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为

Vi=∑Fk（i=1，2，…n）

计算过程如下表7.2：

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表7.2各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表

层次

Hi（m） Gi（kN） GiHi（kN·m）GiHi/∑GjHjFi（kN） Vi（kN）

5 17.8 6625.41 117932.30 0.272 892.55 892.55 4 14.5 8205.01 118972.65 0.274 899.11 1791.663 11.2 8244.43 92337.62 0.212 695.66 2487.322 7.9 8230.19 65018.50 0.150 492.21 2979.531 4.6 8679.73 39926.76 0.092 301.89 3281.42

各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图：

F1F2F3F4F5+ F5V5V4V3V2V1图7.1水平地震作用分布 图7.2层间剪力分布

7.3多遇水平地震作用下的位移验算

水平地震作用下框架结构的层间位移 (△u)i和顶点位移u i分别按下列公式计算：

(△u)i = Vi/∑D ij[2] u i=∑(△u)k[2]

各层的层间弹性位移角θe=(△u)i/hi，根据《建筑抗震规范》，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值[θe]<1/550。

计算过程如下表7.3：

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表7.3横向水平地震作用下的位移验算

层次

Vi ∑D i（△u）i ui （mm）

hi （mm）

（kN） （N/mm）（mm）

θe=(△u)i /hi

5 892.55 805012 1.109 15.824 3300 1/2976 4 1791.66 805012 2.226 14.715 3300 1/1483 3 2487.32 805012 3.090 12.489 3300 1/1068 2 2979.53 805012 3.701 8.788 3300 1/892 1 3281.42 645104 5.087 5.087 4600 1/905

由此可见，最大层间弹性位移角发生在第二层，1/892<1/550(满足规范要求)。

7.4水平地震作用下框架内力计算

1、框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算：

Vij=DijV i /∑Dij[2] M bij=Vijyh[2] M uij=Vij（1-y）h[2] y=y0+y1+y2+y3[2]

注：1.y0框架柱的标准反弯点高度比。

2.y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 3.y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 4.y框架柱的反弯点高度比。

5.底层柱需考虑修正值y2，二层柱需考虑修正值y1和y3，其它柱无修正。 下面以⑦轴线横向框架内力的计算为例(表7.4)：

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=

=

表7.4a各层柱端弯矩及剪力计算（边柱）

层h（V（im）ikN）Di1 Vi1 次（N/mm） （N/mm）（kN）

∑D ij

边 柱

k

y （m）

M bi1 M ui1

（kN·m） （kN·m）

5 3.3 892.55 805012 15877 17.60.3444 3.3 1791.66805012 15877 35.340.3443 3.3 2487.32805012 15877 49.060.3440.22 0.35 0.45

12.78 45.30 40.82 75.80 72.85 89.04 2 3.3 2979.53805012 15877 58.760.3440.55+0.050.60 116.34 77.56 1 4.6 3281.42645104 15770 64.280.4800.76?0.050.71 209.93 85.75

以第五层边柱的计算为例：

Di1=15877, k=0.344

Vi1=15877×892.55/805012=17.6（kN） 查表：y=y 0=0.22 （无需修正）

==

M bi1=17.6×0.22×3.3=12.78 KN?m M ui1=17.6×（1-0.22）×3.3=45.30 KN?m 二层修正值：y1=0，y2=0.05 一层修正值：y3=?0.05

表7.4b各层柱端弯矩及剪力计算（中柱）

层h（V（im）ikN）Di2 Vi2 次（N/mm） （N/mm）（kN）

∑D ij

中 柱

k

y （m）

M bi2M ui2

（kN·m） （kN·m）

5 3.3 892.55 805012 26537 29.420.6504 3.3 1791.66805012 26537 59.060.6503 3.3 2487.32805012 26537 81.990.6500.33 0.40 0.45

32.04 65.05 77.96 116.94 121.76 148.81 2 3.3 2979.53805012 26537 98.220.6500.5+0.050.55 178.27 145.86 1 4.6 3281.42645104 19316 98.250.9060.70?0.050.65 293.77 248.57

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2、梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算：

lll=ib(Mib+j,j+Min,j)/(ib+ibr)[1] Mb

l

Mbr=ibr(Mib+j,j+Min,j)/(ib+ibr)[1]

Vb=(Min,j+Mbr)/ l[1] Ni=∑(Vbl?Vbr)k[1]

以第5层例：

lu

=M5=45.30 kN·m 边梁 Mb

Mbr=65.05×

4.5

=34.44 kN·m 4.5+4

l

=Mbr=65.05?34.44=30.61 kN·m 走道梁Mb

l

Vb=(Mb+Mbr)/ l=(45.3+34.44)/7.2=11.06 kN

边柱N=0?11.06=?11.06 kN 中柱N=11.06?25.51=?14.45 kN

具体计算过程见下表7.5：

表7.5梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算 边梁

层次 l

Mb

走道梁 柱轴力

Mbr

l

Vb l

Mb Mbr 30.6170.02

l 2.42.4

Vb 25.5158.3588.82

边柱N 中柱N

5 45.30 34.44 7.2 11.0630.61-11.06 -14.45-34.33 -49.53-69.06 -103.624 88.58 78.96 7.2 23.2770.02

3 129.86 120.19 7.2 34.73106.58106.582.4

2 150.41 141.84 7.2 40.59125.78125.782.4104.82 -109.65 -167.851 202.09 226.23 7.2 59.49200.61200.612.4167.18 -169.14 -276.21

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45.3045.3034.4465.0530.6112.7888.5875.8032.0470.0278.96116.9440.82129.8689.0477.96106.58120.19148.8172.85150.4177.56121.76125.78141.84145.86116.34202.0985.75178.27200.61226.23248.57209.93

293.77(注：所选建筑物较长，总刚度较大，单柱剪力较小，以致弯矩较小)

图7.3a 框架左震弯矩图（kN·m）

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11.0625.5111.0623.2758.3523.2734.7388.8234.7340.59104.8240.5959.49167.1859.49图7.3b 梁剪力图(kN)

-11.06-14.45

-14.45-11.06-34.33-49.53-49.53-34.33-69.06-103.62-103.62-69.06-109.65-167.85-167.85-109.65-169.14-276.21-276.21-169.14图7.3c 柱轴力图(kN)

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8.竖向荷载作用下框架结构的内力计算

（横向框架内力计算）

8.1计算单元确定

取⑦轴线横向框架进行计算，如下图（图8.1）所示，计算单元宽度为7.2m，由于房间内布置有次梁（b×h=300mm×600mm），故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影所示。计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框墙的中心线与纵向梁、柱的中心线不重合，对梁有扭矩，之而对框架节点上还作用有集中力矩。

18003600180024001800720018003600720072007200168002400

图8.1 横向框架计算单元

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8.2荷载计算

8.2.1恒载作用(数据文件体现)

恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图（图8.2）所示：

M1P1q2P2q'2P2M2M2Bq'1q2P1M1A（1）、对于第5层

q1Cq1D

图8.2 各层梁上的恒载

q1、q1，代表横梁自重，为均布荷载形式。 q1=0.3×0.6×25×1.05=4.725 kN/m q1，=0.3×0.4×25×1.05=3.15 kN/m

q2、和q2，分别为屋面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载,由图5.1关系可得：

q2=4.65kN/m2×3.6m=19.26 kN/m q2，=4.65kN/m2×2.4m=11.16 kN/m

P1、P2分别由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括主梁自重、楼板自重、次梁自重、女儿墙自重等重力荷载，计算如下：

P1=[（3.6×1.8×

13.6+7.27.2

）×2+×3.75×1.8] ×4.65（板）+4.5×7.2（纵梁）+22213.6+7.23.6+2.4）×2+×1.8+×1.2×2] ×4.65（板）+4.5×7.2（纵222

（次梁）+0.1×0.9×25×7.2（女儿墙）=137.43 kN

P2=[（3.6×1.8×梁）+

7.2

×3.75（次梁）=154.71 kN 2

28

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100女儿墙（图8.3）对梁扭矩T=Ge

e=250 =（0.1×0.9×25×7.2）kN×0.25m =4.05 kN·m 梁对柱节点的弯矩M1=

1

T×2 =4.05 kN·m 2

150300600图8.3150中纵梁上无女儿墙，梁对柱不偏心，所以M2=0。

（2）、对于2?4层，

q1包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载，其它荷载的计算方法同第5层。 q1=4.725+2.7×1.68=9.261 kN/m

q1，=3.15 kN/m

q2、和q2，分别为楼面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。 q2=3.9×3.6=14.04 kN/m q2，=3.9×2.4=9.36 kN/m

P1=（3.6×1.8×

13.6+7.21

×2+×1.8）×3.9（板）+7.2×4.5（纵梁）+7.2××3.75（次梁）222

1

+6.6×2.7×1.68×（内横墙）+6.6×2.7×1.84（外纵墙）

2

=63.18+32.4+13.5+47.76 =156.84 kN

13.6+7.23.6+2.41×2+×1.8+ ×1.2×2）×3.9（板）+7.2×4.5（纵梁）+7.2××3.752222

1

（次梁）+6.6×2.7×1.68×（内横墙）+6.6×2.7×1.68（内纵墙）

2

P2=（3.6×1.8×

=91.26+32.4+13.5+44.91 =182.07 kN

如图8.4，边纵墙对边纵梁偏心矩e=0.15m

300e=150 边纵墙重=（6.6×2.7?1.8×2.4）×1.84=24.84kN ∴边纵梁对梁的扭矩T=24.84×0.15=3.726kN

∴梁对边柱M1=

1

T×2 =3.726 kN·m 2

150300600图8.4150如图8.5，中纵墙对边纵梁偏心矩e=0.20m

中纵墙重=（6.6×2.7?1.0×2.1）×1.68=26.41kN

29

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∴中纵梁对梁的扭矩T=26.41×0.20=5.28kN

1

∴梁对边柱M1=T×2 =5.28 kN·m

2

8.2.2活载作用(数据文件体现)

活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图8.6所示

150300e=150300600图8.5150P1Aq2P2q'2P2BCq2P1D

图8.6各层梁上的活载

（1）、对于第五层（活荷载取0.5kN/m2）：

q2=0.5×3.6=1.8 kN/m q2，=0.5×1.8=1.2 kN/m

13.6+7.2

×2+×1.8）×0.5=8.1 kN 2213.6+7.22.4+3.6

P2=（3.6×1.8××2+×1.8+×1.2×2）×0.5=8.1 kN

222

P1=（3.6×1.8×

梁对柱不偏心,M1=M2=0

同理，在屋面雪荷载(取0.25kN/m2)的作用下：

q2=0.25×3.6=0.9 kN/m q2，=0.25×2.4=0.6 kN/m 1

×8.1=4.05kN 21

P2=×11.7=5.85 kN

2

P1=

梁对柱不偏心,M1=M2=0

（2）、对于第2?4层（走廊取2.5 kN/m2，房间取2.0 kN/m2）

q2=2.0×3.6=7.2 kN/m q2，=2.5×2.4=6.0 kN/m

30

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13.6+7.2

×1.8）×2.0=32.4 kN ×2+

2213.6+7.22.4+3.6

P2=（3.6×1.8××2+×1.8）×2.0+（×1.2×2）×2.5=50.4 kN

222

P1=（3.6×1.8×

梁对柱不偏心,M1=M2=0

将以上计算结果汇总如表8.1、表8.2：

表8.1横向框架恒载汇总表(数据文件体现)

层次

q1 kN/m

q1， kN/m

q2 kN/m

q2， kN/m

P1 kN

P2 kN

M1 kN·m

M2 kN·m

5 4.725 3.15 16.74 11.16 137.431?4 9.261 3.15 14.04 9.36 156.84

154.43 4.05 0 182.07 3.726 5.28 表8.2横向框架活载汇总表(数据文件体现)

层次

q2 kN/m

q2， kN/m

P1 kN

P2 kN

M1 kN·m

M2 kN·m

5 （5.85）1.8（0.9） 1.2（0.6）8.1（4.05）11.70 0 0 0 1?4 7.2 6 32.4 50.4 注：表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况。

8.3内力计算

梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。弯矩计算2-4层过程如图8.8，所得弯矩图如图8.9。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算过程还应考虑柱自重，如表8.3、表8.4所列。

梁端、柱端弯矩的计算： 梁、柱线刚度如图8.6所示；

5层9.8184.544.59.81841层7.044.54图8.6各层梁柱线刚度示意图31

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分布荷载转化成等效荷载如图8.7。

ql/2l/2l5q/8alq32qE=(1-2α+α)qala)三角形分布荷载b)梯形分布荷载(αa/l)

图8.7分布荷载转化为等效均布荷载以第五层A轴为例：

4×4.5

=0.314

4×4.5+4×9.818

4×9.818

柱=0.686

4×4.5+4×9.818刚度分配：梁

ql2(q1+q2E)l2(4.725+14.87)×7.22

===84.62 kN?m 梁端弯矩MAB=

121212

r

(注：q2E= [1?2×(

1.821.83

)+()]×16.7=14.87 kN/m) 7.27.2

32

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上柱下柱0.6864.0555.2718.37-5.0568.59右梁0.314-84.6225.30-11.01-2.31-72.64左梁0.27684.62-22.0112.651.4476.7上柱0下柱0.601右梁0.123-4.86-47.94-9.81-17.853.130.64-62.66-14.030.40736.7427.64-15.4048.980.4073.72636.7418.37-15.4039.710.186-94.016.79-8.17-7.04-92.420.1720.3765.2894.0-16.33-35.70-23.978.4012.575.7591.82-47.10.3760.077-4.32-35.70-7.31-17.8512.572.57-40.98-9.060.40736.7418.37-11.6343.480.4073.72636.7418.37-11.6343.480.186-94.016.79-8.17-5.31-90.690.1720.37694.05.28-16.33-35.708.40-17.854.710.2690.77-43.290.3760.077-4.32-35.70-7.31-17.8510.262.10-43.29-9.530.40736.7418.37-12.6042.510.4073.72636.7420.77-12.6044.910.186-94.016.79-8.17-5.76-91.140.1720.37694.05.28-16.33-35.708.40-17.855.8611.0591.13-42.50.3760.077-4.32-35.70-7.31-19.9411.052.26-44.59-9.370.40641.5318.37-4.2355.670.3303.72629.79-3.0426.750.210-94.018.96-9.17-1.93-86.140.1930.42094.05.28-18.33-39.889.48-17.851.623.5286.77-54.210.3010.086-4.32-28.58-8.172.520.72-26.06-11.7713.38-13.03A图8.8(a)恒载作用下（算法见例）

B

33

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上柱下柱0.6864.755.64-3.247.15右梁0.314-6.922.17-0.91-1.49-7.15左梁0.2766.92-1.811.091.047.24上柱下柱0.601-3.94-4.872.27-6.54右梁0.123-0.36-0.81-0.46-1.630.40711.272.38-2.3611.290.40711.275.64-2.3611.290.186-27.685.15-2.23-1.08-25.840.1720.37627.68-4.45-9.732.58-1.971.600.7326.54-10.10.376-9.73-4.871.60-13.00.077-1.8-1.990.33-3.460.40711.275.64-3.6813.260.40711.275.64-3.6813.260.186-27.685.15-2.23-1.68-26.540.1720.37627.68-4.45-9.732.58-4.871.232.6927.04-11.910.376-9.73-4.872.69-11.910.077-1.80-1.990.55-3.240.40711.275.64-3.9812.930.40711.276.37-3.9813.660.186-27.685.15-2.23-1.8226.580.1720.37627.68-4.45-9.732.58-4.871.332.9127.14-11.690.376-9.73-5.442.91-12.260.077-1.8-1.990.59-3.200.40612.735.64-1.4416.930.3309.13-1.048.090.210-27.685.81-2.5-0.6625.030.1930.42027.68-4.99-10.872.91-4.870.380.8225.98-14.920.301-7.790.59-7.20.086-1.8-2.230.17-3.864.05-3.6A图8.8(b)活载作用下（算法见例）

B

34

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上柱下柱0.6862.375.64-3.564.45右梁0.314-3.461.09-0.45-1.63-4.45左梁0.2763.46-0.91-0.541.363.39上柱下柱0.601-1.97-4.372.95-3.37右梁0.123-0.18-0.41-0.61-0.020.40711.271.19-1.8710.590.40711.275.64-1.8715.040.186-27.685.15-2.23-0.86-25.620.17227.68-4.452.560.4826.270.376-9.73-0.991.05-9.670.3760.077-1.8-1.99-9.73-4.371.050.22-13.05-3.570.40711.275.64-3.6813.260.40711.275.64-3.6813.260.186-27.685.15-2.23-1.68-26.540.1720.37627.68-4.45-9.732.58-4.871.232.6927.04-11.910.376-9.73-4.872.69-11.910.077-1.80-1.990.55-3.240.40711.275.64-3.9812.930.40711.276.37-3.9813.660.186-27.685.15-2.23-1.8226.580.1720.37627.68-4.45-9.732.58-4.872.911.3327.14-11.690.3760.077-1.8-1.99-9.73-5.442.910.59-12.26-3.200.40612.735.64-1.4416.930.3309.13-1.048.090.210-27.685.81-2.5-0.6625.030.1930.42027.68-4.99-10.872.91-4.870.380.8225.98-14.920.301-7.790.59-7.20.0770.086-1.8-2.230.17-3.864.05-3.6AB图8.8(c)雪荷载作用下（1、2、3层同图b）

35

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72.6468.5976.7014.0362.66 7.15(4.45)7.15(4.45)92.4239.7148.9890.6943.4843.4891.1444.9142.5186.1426.7555.6791.829.0647.190.7740.98 14.55(15.04)25.84(25.62)11.29(10.59)13.2626.5413.2626.5812.9325.0316.937.24(3.39) 1.63(0.02) 6.54(3.37) 26.54(26.27)3.46(3.57) 10.113(13.05)(9.67)27.0411.9127.143.211.6925.983.8614.927.212.263.2411.919.5343.2943.2991.1342.586.7711.7754.2126.068.099.3744.5913.6613.3813.03(a)恒载作用下4.053.60(b)活载（雪荷载）作用下图8.9竖向荷载作用下框架弯矩图

梁端剪力和柱轴力的计算：

以第4、5层恒载作用(表8.3)为例说明计算过程（注意：计算剪力时梯形、三角形荷载按实际大小计算）：

第五层：

13.6+7.21

（q2+q1）=（5.4×16.7+4.725）=47.56kN 22211

VBC跨=（1.2q2+q1）=（1.2×11.16+3.15）=8.27kN

22荷载引起的剪力：VAB跨=

lMb?Mbr72.64?76.7

弯矩引起的剪力:AB跨: ==?0.56kN

l7.2l

?Mbr=0?0 BC跨: Mb

36

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总剪力：AB跨：VA=47.56?0.56=47.00kN

VB=47.56+0.56=48.12kN BC跨：VB=VC=8.27kN

柱轴力：A柱：N顶=P1+VA=137.43+47.56=184.99 kN

A柱重G柱=0.6×0.6×3.3×25=31.19 kN N底= N顶+G柱=184.99+31.19=216.18 kN

B柱：N顶=P2+VB（AB跨）+VC=154.71+48.12+8.27=211.10 kN

B柱重G柱=0.6×0.6×3.3×25=31.19 kN N底= N顶+G柱=211.10+31.19=242.29 kN

第四层：

1

（5.4×14.04+9.261）=42.54kN 21

VBC跨=（1.2×9.36+3.15）=7.19kN

2荷载引起的剪力：VAB跨=

lMb?Mbr92.42?91.82

==0.08kN 弯矩引起的剪力:AB跨:

l7.2l

BC跨: 0Mb?Mbr=?0

总剪力：AB跨：VA=42.54+0.08=42.62kN

VB=42.54?0.08=42.46kN BC跨：VB=VC=7.19kN

柱轴力：A柱：N顶=P1+VA+N底(5层)=156.84+42.54+216.18=415.56 kN

A柱重G柱=0.6×0.6×3.3×25=31.19 kN N底= N顶+G柱=415.56+31.19=446.75 kN B柱：N顶=P2+VB（AB跨）+VC+N底(5层)

=182.07+42.46+7.19+242.29=474.01 kN B柱重G柱=0.6×0.6×3.3×25=31.19 kN N底= N顶+G柱=474.01+31.19=505.2 kN

37

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表8.3恒载作用下梁端剪力及柱轴力（kN）（计算过程见表前） 荷载引起的 弯矩引起的层

剪力

剪力

总剪力

柱轴力

次 AB跨 BC跨AB跨 BC跨AB跨 BC跨VA

VB VB=VC

N顶

A柱

N底

B柱 N顶

N底 242.29505.20768.20

VA=VB VB=VCVA=VB VB=VC

5 47.56 8.27 ?0.56 0 47.0048.128.274 42.54 7.19 0.08 0 42.6242.467.193 42.54 7.19 ?0.01 0 42.5342.557.192 42.54 7.19 0.01 0 42.5442.547.19

184.99415.56646.12876.69

216.18 211.10446.75 474.01677.31 737.01

907.88 1000 1031.19

1 42.54 7.19 ?0.09 0 42.4542.637.191107.171150.64 1263.581307.05

表8.4活载作用下梁端剪力及柱轴力（kN）

荷载引起的 层 剪力

弯矩引起的 剪力

总剪力

柱轴力

次 AB跨 BC跨 AB跨 BC跨AB跨 BC跨VA

VB

VB=VC

A柱 N顶

B柱 N底

VA=VB 5

VB=VC VA=VB VB=VC

0 0

?0.01 0.72 4.86

（2.43） （0.36）(0.15)

0.10

4 19.44 3.6

(?0.09) 3 19.44 2 19.44 1 19.44 4.85 4.87 0.72

12.95(6.63) 17.29(8.49) (2.58)(2.28)(0.36)19.5419.34

3.6 64.89(58.38) 90.63(78.42) (19.35)(19.53)

19.5119.5219.57

3.6 116.66(110.15) 164.14(151.93)3.6 168.42(161.91) 237.66(225.45)3.6 220.13(213.62) 311.23(299.02)

3.6 ?0.07 0 19.373.6 ?0.08 0 19.363.6 ?0.13 0 19.31

注：括号内为屋面作用雪荷载（0.25kN/m2）时对应的内力，V向上为正。

38

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9.横向框架内力组合

9.1结构抗震等级

查《建筑抗震规范》可知本工程框架为二级抗震等级。

9.2框架梁内力组合

本例考虑三种内力组合，即1.2（SGk+0.5Sqk）+1.3SEk，1.35 SGk +Sqk 及1.2SGk+1.4SEk[1]。

对于本工程，1.2SGk+1.4SEk这种内力组合与考虑地震作用的组合相比一般较小，对结构设计不起主要控制作用，故不予考虑。各层梁内力组合结果见表9.2。

考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅（调幅系数取0.8），以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。ηvb梁端剪力增大系数，二级抗震取1.2。

γRE为承载力调整系数，具体取值见表9.1

表9.1承载力调整系数γRE的取值[3] 正截面承载力计算 梁

偏心受压柱

斜截面承载力计

算 梁、柱

结构构件类别

γRE 0.75 0.8 0.85 注：轴压比小于0.15的偏心受压柱，γRE取0.75。 9.2.1框架梁内力组合（表9.2）

第一层AB跨梁，说明计算方法和过程。 （1）截面A（竖向荷载作用下M调幅系数0.8）

，V=42.45 kN(表8.3) 恒载M=?86.14×0.8=?68.9 kN?m（图8.9a）

活载M=?25.03×0.8=?20.02 kN?m（图8.9b），V=19.31 kN(表8.4)

地震M=±202.09 kN?m（图4.3a），V=59.49 kN(表7.3b) （2）跨间最大弯矩的计算：

计算理论:根据梁端弯矩的组合值及梁上荷载设计值,由平衡条件确定. ①均布和梯形荷载下，如下图9.1：

39

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VA=

?(MA+MB)q1l(1?α)q2l

++ 22l

(2q1+q2)αl

≤0，说明x≤αl，其中x为最MA若VA?

2

alq2alMB大正弯矩截面至A支座的距离，则x可由下式求解：

VAAq1lBVBq2x2

=0 VA?q1x?2αl

将求得的x值代入下式即可得跨间最大正弯矩值：

图9.1Mmax

q1x2q2x3

=MA+VAx??

26αl

若VA?

(2q1+q2)αl

>0，说明x>αl，则 2

x=

(VA+

αlq2

2q1+q2

)

可得跨间最大正弯矩值：

Mmax

(q+q)x

=MA+VAx?12+

2

2

αlq2(x?

2

αl

)3

若VA≤0，则Mmax=MA

②同理，三角形分布荷载和均布荷载作用下，如下图9.2：

VA=

?(MA+MB)q1lq2l

++ 24l

q2x2

x可由下式解得: VA=q1x+l可得跨间最大正弯矩值：

q2MAVBBxq1l图9.2MBCVCMmax

q1x2q2x3

=MA+VAx??

23l

第1层AB跨梁：

q1=1.2×9.261=11.11 kN/m

q2=1.2×(14.04+0.5×7.2)=21.17 kN/m 左震： MA=126.02/0.75=168.03 kN·m

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