靳利娜的毕设正文

河北大学2011届本科生毕业设计

引 言

框架结构是多、高层建筑物的一种主要结构形式。这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活，能够获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同房屋构造。

在设计过程中应该了解框架结构体系选择方法、结构布置原则、计算简图的确定及框架结构柱下独立基础的设计，并应掌握竖向荷载作用下框架内力分析的分层法和二次弯矩分配法，水平力作用下框架内力分析的反弯点法。还应领会荷载效应的原则、构件截面设计的方法及框架结构的构造要求。并掌握运用CAD和PKPM软件分别绘制建筑图和结构图。

近些年，随着多、高层建筑的兴起，国内外对框架结构体系的认识有明显的提高。本设计的指导思想就是在指导老师的指导下，利用自己四年来所学过的知识独立的完成一项工程设计，并解决与之相关的所有问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法。本设计应解决的主要问题是了解结构抗震设计的一般原则，考虑抗震设防的荷载效应组合、框架结构构件的抗震设计方法以及抗震构造措

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一 建筑设计说明

1.1 工程概况

本工程位于天津市，建筑名为魏县一中教学楼，为五层框架结构。底层层高4.05m（室外地坪算起），其它层为3.6m，室内外高差0.45m，楼层高度为18. 45m。

1.2 建筑结构的安全登记及设计使用年限

建筑结构的安全等级：二级，结构重要性系数为1.0。 结构设计使用年限：50年 地基基础设计等级：丙级 框架抗震等级：三级

1.3 自然条件

基本风压：wo=0.40KN/㎡，地面粗糙程度B类 基本雪压：so=0.40KN/㎡ 场地地震基本烈度：7度 抗震设防烈度：7度 设计基本地震加速度：0.15g 设计地震分类：第1组 建筑场地类别：Ⅱ类 场地标准冻深：0.6-0.9m 场地的工程地质及地下水条件：

根据设计任务书，基础底持力层为第三层粉质土层，根据所给条件，计算得出地基承载力特征值fak=230kpa。

地下水静水水位深度在1.40～1.80m。标高为1.49～1.60m。 场地土类型为中软土场地。

1.4 本工程设计遵循的标准，规范，规程

《建筑结构可靠度设计统一标准 》（GB 50068-2001） 《建筑工程抗震设防分类标准 》（GB 50223-2004） 《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2004） 《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002） 《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001） 《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002） 《建筑结构制图标准 》（GB/T 50105-2001）

《建筑结构静力设计手册 》，中国建筑工业出版社，1998

《钢筋混凝土结构构造图集》

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1.5 楼面屋面及墙身做法

3kN/mmm墙身做法：墙身为加气混凝土砌块，墙厚250，容重为8；内墙中级抹灰刷

乳胶漆，混合砂浆打底，厚度为20mm，容重为20kN/m；外墙贴面砖，厚度共50mm，容重为20kN/m。

3kN/m楼面做法：现浇混凝土楼板，厚度100mm，容重为25 ；面层为细石混凝土找

33平，并作为粘结层，顶面为地板砖，厚度为50mm，容重为20kN/m；板底为混合砂浆打底刷乳胶漆，厚度为20mm，容重为20kN/m。

屋面做法：现浇混凝土楼板，厚度100mm，容重为25kN/m ；板底为混合砂浆打底

333刷乳胶漆，厚度为20mm，容重为20kN/m；板上为水泥砂浆找平，厚度20mm，容重为20kN/m；找坡层为水泥焦渣，最薄处厚度30mm，双面找坡，坡度为2%，容重为13kN/m；保温层为聚苯板，重量忽略不计；防水层为柔性防水，重量为0.4kN/m。

23331.6 设计采用的均布活荷载标准值

屋面活荷载包括屋面均布活荷载与雪荷载。屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，由于屋面雪荷载0.4KN/㎡ <上人屋面均布活荷载2.0 KN/㎡，故取屋面活荷载为2.0 KN/㎡。

1.7 地基基础

基础选用柱下独立基础，基础顶面距室外地面500mm。

1.8 主要结构材料

钢筋： 板：HRB335

梁、柱、基础：HRB335 混凝土：

柱：标高4.350以下C35，其余C30 梁、板、基础： C30 楼梯同楼层混凝土： C30

1.9 钢筋混凝土结构的构造要求

本工程采用国家标准图 《 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图03G101-1 》的表示方法。

主筋的混凝土保护层厚度不小于钢筋的公称直径，且符合下列要求 基础：不小于40mm。

柱：地下部分与土壤接触面及地上外漏不小于 35mm，其他不小于30 mm。 梁: 卫生间不小于30mm，地上外露部分不小于35mm.其他不小于25mm。 板: 地上外露不小于25mm，厨房、卫生间不小于20mm，其他不小于15mm。

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二 荷载统计

2.1楼梯荷载计算

楼梯梯段板厚100mm，平台板厚100mm，平台梁尺寸200mm?300mm。

2.1.1恒载计算

11 踏步自重 ?0.15?0.28?25??1.875kN/m2

20.281 踏步抹灰 (0.15?0.28)?0.02?20??0.614kN/m2

0.28 梯段板自重 0.1?25/0.881?3.2838kN/m2 梯段板抹灰 0.02?20/0.881?0.454kN/m2 梯段板折算均布荷载 ?gk?5.781kN/m2

平台板自重 0.1?25?2.5kN/m2 平台板抹灰 0.02?2?20?0.8kN/m2 平台板均布荷载 ?gk?3.3kN/m2

平台梁自重 0.2?0.3?25?1.5kN/m 平台梁抹灰 ?2?(0.3?0.1)?0.2??0.02?20?0.24kN/m 平台梁线荷载 ?gk?1.74kN/m

楼梯梁上线荷载 gk?5.781?3.36?

11 梯段板传来 ?3.6??3.36?5.781?17.482kN

2211 平台板传来 ?3.6??1.76?3.3?5.227kN

221 平台梁荷载 ?1.74?3.6?3.132kN

2作用在楼梯中部集中荷载 G?34.841kN 取 34.84kN

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1?9.712kN/m 2河北大学2011届本科生毕业设计

11 平台板均布荷载传来 ?3.6??1.76?3.3?5.227kN

221 平台梁线荷载传来 ?1.74?3.6?3.132kN

2 作用在框架梁和柱上的集中荷载 G?8.359kN 取 8.36kN

2.1.2活载计算

楼梯梁上线荷载 gk?2.5?3.36?1?4.2kN/m 211作用在框架梁和柱上的集中荷载 G?2.5?1.76??3.6??3.96kN

22111作用在楼梯中部集中荷载 G??(2.5?6.6?)?3.6??7.43kN

222

2.2梁间荷载计算（梁上墙体荷载计算） 2.2.1外墙荷载

?0.25?10?(0.02?2?0.01)?20??(3.6?0.6)?10.5kN/m

2.2.2内墙荷载

(0.2?10?0.02?2?20)?(3.6?0.6)?8.4kN/m

(0.2?10?0.02?2?20)?(3.6?0.55)?8.54kN/m

2.2.3女儿墙荷载

?0.12?10?(0.02?2?0.01)?20??0.9?1.98kN/m

2.3面荷载计算

20mm厚水泥沙浆打底 0.02?20?0.4kN/m2 100mm厚楼板 0.1?25?2.5kN/m2 50mm厚找平、贴砖 0.5?20?1kN/m2

100mm厚楼板荷载 ?g?3.9kN/m2

20mm厚水泥沙浆打底 0.02?20?0.4kN/m2

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120mm厚楼板 0.12?25?3kN/m2 50mm厚找平、贴砖 0.5?20?1kN/m2

120mm厚楼板荷载 ?g?4.4kN/m2

20mm厚板底抹灰 0.02?20?0.4kN/m2 100mm厚楼板 0.1?25?2.5kN/m2 20mm厚水泥沙浆找平 0.2?20?0.4kN/m2

12%水泥焦渣找坡 ?(0.03?2?7.95?0.02)?13?1.424kN/m2

2柔性防水 0.5kN/m2

100mm屋顶屋面荷载 ?g?5.224kN/m2 取5.22kN/m2

20mm厚板底抹灰 0.02?20?0.4kN/m2 120mm厚楼板 0.12?25?3kN/m2 20mm厚水泥沙浆找平 0.2?20?0.4kN/m2 12%水泥焦渣找坡 ?(0.03?2?7.95?0.02)?13?1.424kN/m2

2柔性防水 0.5kN/m2

120mm屋顶屋面荷载 ?g?5.724kN/m2 取5.72kN/m2

2.4 屋面及楼面可变荷载标准值

上人屋面均布活荷载标准值 2.0kN/m2 楼面活荷载标准值 2.0kN/m2 走廊活荷载标准值 2.0kN/m2

2.5 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算

查规范得以下自重，

外墙（外侧抹灰并贴面砖共50厚）自重： 0.25?8?0.07?20?3.4kN/m2 内墙（两侧中级抹灰20厚）自重： 0.25?8?0.04?20?2.8kN/m2

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女儿墙自重(含贴面和粉刷)： 0.25?8?0.9?0.04?20?0.9?2.52kN/m

2.5.1 梁自重计算

边横梁自重： 0.25×0.60×25＝3.75 kN/m 粉刷： （0.60-0.1）×0.04×20＝0.40 kN/m

合计 4.15kN/m

中横梁自重： 0.25×0.55×25＝3.44 kN/m 粉刷： [（0.55-0.1）×0.04+0.25×0.02]×20＝0.46kN/m 合计 3.90 kN/m

纵梁自重： 0.25×0.60×25＝3.75 kN/m 粉刷： （0.60-0.1）×0.04×20＝0.440kN/m

合计 4.15kN/m

次梁自重： 0.25?0.55

?25＝3.44 kN/m

粉刷： （0.55-0.1）×0.04×20＝0.36 kN/m 合计 3.80N/m

2.5.2 柱自重计算

柱自重： 0.5×0.5×25＝6.35 kN/m 贴面及粉刷： (0.5-0.25) ×3 ×0.02×20=0.3 kN/m

合计 6.65 kN/m

2.6 计算重力荷载代表值 2.6.1 顶层的重力荷载代表值：

屋面恒载： 7.2?16.15?5.72＝665.12kN 女儿墙： 7.2?2?1.98＝28.512 kN 纵横梁自重：

7.2×4.15×4+6.6×4.15×2+6.6×3.80×2+2.7×3.90×2＝245.52kN 半层柱自重： (6.65×3.6×4) ×0.5＝47.88kN 半层墙自重：

{[7.2×3.7×2+(7.2-0.9×2) ×2×2.8+6.6×2×2.8] × (3.6-0.60) +6.6×2×2.8×(3.6-0.45)} ×0.5=234.65

屋面雪载： 7.2?16.15?0.4=46.15 kN 恒载+0.5?雪载：

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665.12+28.512 +245.52+47.88+234.65+0.5?46.15＝1244.895 kN

2.6.2 2～4层的重力荷载代表值

楼面恒载： 7.2?16.15?4.4＝511.16kN 上、下半层墙重： 234.61?2=479.22 kN 纵横梁自重： 245.52 kN 上半层柱+下半层柱： 47.88?2＝95.76 kN 楼面活荷载： 7.2?16.15?2.0=232.56 kN 恒载+0.5?活载：

为 1448.41

2.6.3 1层的重力荷载代表值：

楼面恒载： 511.63 kN 上、下半层墙自重： 外纵墙：

7.2×3.5×2×[ (3.6-0.60)+(4.55-0.60)]×0.5=175.14 kN 内纵墙：

(7.2-0.9×2) ×2×2.8×[ (3.6-0.60)+(4.55-0.60)]×0.5=105.08kN 横墙：

6.6×2×2.8 ×[ (3.6-0.60)+(4.55-0.60)]×0.5+6.6×2×2.8×

[ (3.6-0.55)+(4.55-0.55)]×0.5

=6.6×2×2.8×[ (3.6-0.60)+(4.55-0.60)+ (3.6-0.45)+(4.55-0.45)] ×0.5 =262.42kN

纵横梁自重： 245.52 kN 上半层柱自重： 47.88 kN 下半层柱自重： 6.65×4.55×4 ×0.5=60.52 kN 楼面活荷载： 232.56 kN 恒载+0.5×楼面活载：

为1524.27kN

则一榀框架总重力荷载代表值?Gi（n=5）为：7234.6kN

i?1n7

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三．框架计算（⑥轴）

3结构布置及结构计算简图的确定 3.1结构平面布置图

结构平面布置图如图1所示：

图1 结构平面布置图

3.2结构计算简图

初步设计基础顶面离室外地面500mm，则底层层高为3.6+0.45+0.5=4.55m。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图2。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取

I?2I0(I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯矩)。

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13.6414.4713.6414.4714.4713.6414.4713.6414.4713.6411.4514.4714.4733.3413.6414.47360033.3414.4713.6414.4733.3414.4713.6414.4733.3414.4733.3411.4511.4513.6414.4713.6411.45

注：图中数字为线刚度，单位：?10－4Ecm3

图2 结构计算简图

AB、CD跨梁：

1i?2Ec??0.25?0.603/6.6?13.64?10?4Ec(m3)

12BC跨梁：

1i?2Ec??0.25?0.603/2.7?33.34?10?4Ec(m3)

12上部各层柱：

1i?Ec??0.50?0.503/3.6?14.47?10?4Ec(m3)

12底层柱：

1i?Ec??0.50?0.503/4.55?11.45?10?4Ec(m3)

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4荷载计算 4.1恒荷载计算

4.1.1屋面框架梁线荷载标准值：

框架梁自重 0.25?0.6?25＝3.75kN/m 梁侧粉刷 2?（0.6－0.1）?0.02?20＝0.4kN/m 合计 ?g?4.15kN/m

屋面恒荷载 5.72kN/m2 因此作用在顶层框架梁上的线荷载为：

g5AB1?g5BC1?g5CD1?4.15kN/m g5AB2?g5CD2?5.72?3.6?20.59kN/m g5BC2?5.72?7.2?41.18kN/m

4.1.2楼面框架梁线荷载标准值：

框架梁自重 0.25?0.6?25＝3.75kN/m 梁侧粉刷 2?（0.6－0.1）?0.02?20＝0.4kN/m 合计 ?g?4.15kN/m 边跨填充墙自重及粉刷 8.4kN/m 屋面恒荷载 4.4kN/m2 因此作用在顶层框架梁上的线荷载为：

gAB1?gCD1?4.15?8.4＝12.55kN/m gBC1?4.15kN/m

gAB2?gCD2?4.4?3.6?15.84kN/m gBC2?4.4?7.2?31.68kN/m

4.1.3屋面框架节点集中荷载标准值：

边柱连系梁自重 0.25?0.6?3.6?25＝13.5kN 粉刷 2?（0.6－0.1）?0.02?3.6?20＝1.44kN

900mm高女儿墙自重及粉刷 1.98?3.6?7.13kN

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11连系梁传来屋面自重 ?3.6??3.6?5.72＝18.53kN

22顶层边节点集中荷载 G5A?G5D?40.60kN

中柱连系梁自重 0.25?0.6?3.6?25＝13.5kN 粉刷 2?（0.6－0.1）?0.02?3.6?20＝1.44kN 11连系梁传来屋面自重 ?3.6??3.6?5.72＝18.53kN

22顶层中节点集中荷载 G5B?G5C?33.47kN

4.1.4楼面框架节点集中荷载标准值：

边柱连系梁自重 13.5kN 粉刷 1.44kN 墙体自重及粉刷 10.5?3.6?37.8kN 框架柱自重 0.5?0.5?3.6?25＝22.5kN 粉刷 1.3?0.02?3.6?20＝1.87kN 11连系梁传来楼面自重 ?3.6??3.6?4.4＝14.26kN

22顶层边节点集中荷载 G5A?G5D?91.37kN

中柱连系梁自重 0.25?0.6?3.6?25＝13.5kN 粉刷 2?（0.6－0.1）?0.02?3.6?20＝1.44kN 内纵墙自重及粉刷 8.4kN 框架柱自重 0.5?0.5?3.6?25＝22.5kN 粉刷 0.85kN 连系梁传来楼面自重 14.26kN 顶层中节点集中荷载 G5B?G5C?60.95kN

4.1.5恒荷载作用下的结构计算简图

恒荷载作用下的结构计算简图如图3

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5B5Cg5BC25A5DgBC2g5AB1gBC1g5AB2ABCDgAB1gAB2

图3 恒荷载作用下的结构计算简图

4.2活荷载计算 4.2.1各活荷载计算值

p5AB?p5CD?0.7?3.6?2.52kN/m p5BC?0.7?7.2?5.04kN/m

P5A?P5B?P5C?P5D?11?3.6??3.6?0.7?2.27kN/m 2212

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pAB?pCD?2?3.6?7.2kN/m pBC?2.5?7.2?18kN/m

PA?PB?PC?PD?11?3.6??3.6?2?6.48kN/m 224.2.2活荷载作用下的结构计算简图

活荷载作用下的结构计算简图如图4

5B5A5C5Dp5AB1p5BC1p5CD1pBC1pAB1pCD1ABCD

图4 活荷载作用下的结构计算简图

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4.3风荷载计算 4.3.1各层风荷载计算值

风压标准计算公式为

?＝?z??s??z??0

Pw?0.5?(hi?hj)B

因结构高度H?30m,可取?z?0；对于矩形平面?s?1.3；?z可查荷载规范。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表－1所示。其中z为框架节点至室外地面的高度，hi为下层柱高，hj为上层柱高（对于顶层为女儿墙高的2倍），B为单元迎风面的宽

度，计算结果如图5所示。

风荷载计算 表－1

层次 5 4 3 2 1 ?z 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ?s 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 z(m) 18.45 14.85 11.25 7.65 4.05 ?z 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74 ?0(kN/m2) hi(m) hj(m) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 3.6 3.6 3.6 3.6 4.05 1.8 3.6 3.6 3.6 3.6 B(m) 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 Pw(kN) 7.48 9.97 9.97 9.97 10.60 14

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7.489.979.979.9710.60

图5 风荷载作用下结构计算简图

5内力计算

5.1恒荷载作用下的内力计算

恒载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法。除底层外其他各层柱的线刚度均乘0.9的折减系数，底层柱的弯矩传递系数为1/2,其他各层柱的弯矩传递系数为1/3。

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5.1.1计算简图

g5BC2g5AB2gBC2gBC1图6 计算简图

5.1.2等效荷载

?1.81?6.6?0.273 顶层边跨 g'4边?(1?2?0.2732?0.2733)?20.59?4.15?22.09kN/m 顶层中跨 g'4中?4.15?41.18?45.33kN/m

中间层边跨 g'边?(1?2?0.2732?0.2733)?15.84?12.55?26.35kN/m 中间层中跨 g'中?31.68?4.15?35.83kN/m 荷载等效后的计算简图如图7

16

1BA52BAg1BgAg

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图7 等效荷载计算简图

5.1.3固端弯矩计算

利用结构对称性可取二分之一结构计算。各杆的固端弯矩为：顶层：

M?－14AB12?22.09?6.62?－80.19kN?m

M?－14BC3?45.33?1.352?－27.54kN?m

M14CB?－6?45.33?1.352?－13.77kN?m

标准层及底层：

M??1AB12?26.35?6.62?-95.65kN?m

M1BC?－3?35.83?1.352?－21.77kN?m

M1CB?－6?35.83?1.352?－10.88kN?m

5.1.4分层计算弯矩 5.1.4.1顶层

分配系数计算如下

?13.64?412?13.64?4?0.9?14.47?4?0.512

?14?1??12?1?0.512?0.488

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?21??2313.64?4?0.315

13.64?4?0.9?14.47?4?33.34?233.34?2??0.385 13.64?4?0.9?14.47?4?33.34?2?25?1??21??23?1?0.315?0.385?0.300 内力计算过程见表－2（单位：kN?m）

1-4 0.488 39.13 5.62 0.22 44.97

1-2 0.512 -80.19 41.06 -11.53 5.91 -0.46 0.24 -44.97

→ ← → ← →

2-1 0.315 80.19 20.53 -23.05 2.96 -0.93 0.12 -0.04 79.78

2-5 0.300 -21.95 -0.89 -0.03 -22.87

表－2 2-3 0.385 -27.54 -28.17 -1.14 -0.05 -56.90

5.1.4.2标准层

分配系数计算如下

4?0.9?14.47?31??36??0.328

4?0.9?14.47?2?4?13.64?34?1??31??36?1?0.328?0.328?0.344

?42??47??434?0.9?14.47?0.231

4?0.9?14.47?2?4?13.64?2?33.344?13.64??0.242 4?0.9?14.47?2?4?13.64?2?33.34?34?1??42??47??43?1?0.231?0.231?0.242?0.296 内力计算过程见表－3（单位：kN?m）

3-6 0.328 31.37 3.58

3-1 0.328 31.37 3.58

3-4 0.344 -95.65 32.90 -10.93 3.76

→ ← →

4-3 0.242 95.65 16.45 -21.86 1.88

4-2 0.231 -20.86.

4-7 0.231 -20.86

表－3 4-5 0.296 -21.77 -26.75

18

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0.07 35.02

0.07 35.02

-0.23 0.09 -70.04

←

-0.46 91.66

-0.43 -21.29

-0.43 -21.29

-0.56 -49.08

5.1.4.3底层

分配系数计算如下

4?0.9?14.47?31??0.342

4?0.9?14.47?4?11.45?4?13.644?11.45?36??0.300

4?0.9?14.47?4?11.45?4?13.64?34?1??31??36?1?0.342?0.300?0.358

?42??47?434?0.9?14.47?0.238

4?0.9?14.47?4?11.45?4?13.64?2?33.344?11.45??0.209 4?0.9?14.47?4?11.45?4?13.64?2?33.344?13.64??0.249 4?0.9?14.47?4?11.45?4?13.64?2?33.34?34?1??42??47??43?1?0.238?0.209?0.249?0.304 内力计算过程如表－4（单位：kN?m）

3-1 0.342 32.71 3.87 0.09 36.67

3-6 0.300 28.70 3.40 0.08 32.18

3-4 0.358 -95.65 3424 -11.33 4.06 -0.26 0.09 －68.85

→ ← → ←

4-3 0.249 95.65 17.12 -22.66 2.03 -0.51 91.61

4-2 0.238 -21.66 -0.48 -22.14

4-7 0.209 -19.02 -0.42 -19.42

表－4 4-5 0.304 -21.77 -27.66 -0.62 -50.05

5.1.5弯矩重分配

将各层分层法求得的弯矩图叠加后再将不平衡弯矩进行重分配，得到最终的弯矩图，再根据弯矩图求得框架各梁柱的剪力和轴力，如图8。 弯矩重分配过程见表－5到表－8

1-4 0.488 11.67

表－5

1-2 0.512

19

2-1 0.315

2-5 0.300 －7.10

2-3 0.385

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－5.69 －0.77 －0.03 5.18

－5.98 1.59 －0.82 0.07 －0.04 －5.18

→ ← → ←

－2.99 3.18 －0.41 0.13 －0.09

3.03 0.12 －3.95

3.88 0.16 4.04 表－6

3-6 0.328 14.99 －8.74 －0.77 5.48

3-1 0.328 11.67 －8.74 －0.77 2.16

3-4 0.344 －9.18 2.34 －0.80 －7.64

→ ← →

4-3 0.242 －4.59 4.67 －0.40 0.10 －0.22

4-2 0.231 －7.62 4.46 0.09 －3.07

4-7 0.231 －7.10 4.46 0.09 －2.55

4-5 0.296 5.74 0.12 5.86 表－7

3-6 0.328 11.67 －7.84 －0.74 3.09

3-1 0.328 12.22 －7.84 －0.74 3.64

3-4 0.344 －8.22 2.25 －0.77 －6.74

→ ← →

4-3 0.242 －4.11 4.50 －0.39 0.09 0.09

4-2 0.231 －7.10 4.29 0.09 －2.72

4-7 0.231 －7.38 4.29 0.09 －3.00

4-5 0.296 5.50 0.12 5.62 表－8

3-1 0.342 11.67 －3.99 －0.39 7.27

3-6 0.300 －3.50 －0.34 －3.84

3-4 0.358 －3.68 1.13 －0.40 －3.45

→ ← →

4-3 0.249 －1.84 2.27 －0.20 0.05 0.28

4-2 0.238 －7.10 2.13 0.05 －4.92

4-7 0.209 1.87 0.04 1.91

4-5 0.304 2.72 0.06 2.78

20

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50.1579.6952.8611.5550.1526.8255.3691.4440.507.8577.6824.2623.8443.2237.1858.9191.7576.7843.4610.8124.0124.2938.1138.6659.2191.8976.7847.2724.0124.2959.2172.3047.2714.6238.6627.0617.5143.9628.3561.3816.2310.11

(a)

21

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62.4277.3884.8861.20172.0548.3789.04109.02370.4148.3784.6989.2384.69285.27568.648.3789.23461.33767,5148.37637.3983.9989.92675.49565.46

(b)

图8 框架在恒荷载下的内力图

(a)弯矩图kN?m；(b)梁剪力、柱轴力图kN

5.1.6弯矩调幅

考虑梁端弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算至梁端柱边弯矩值，跨中不调，调幅后弯矩图如图9。

M?Mc?V0?b 2bV?Vc?g?

2 22

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27.8750.7929.7111.5555.3647.9958.6123.437.8553.5647.2858.8325.1810.8159.2147.2858.8325.1810.8159.2142.6258.7228.5214.6261.38 单位：kN?m

图9 框架梁在恒载作用下经调幅并算至柱边截面的弯矩

5.2活荷载作用下的内力计算 5.2.1计算简图

23

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p5AB1p5BC1p5CD1pBC1pAB1pCD1

图10 计算简图

5.2.2等效荷载

?1?1.8?0.273 6.6顶层边跨 p'4边?(1?2?0.2732?0.2733)?2.52?2.20kN/m 顶层中跨 p'4中?5.04kN/m

中间层边跨 p'边?(1?2?0.2732?0.2733)?7.2?6.27kN/m 中间层中跨 p'中?18kN/m 荷载等效后的计算简图如图11。

图11 等效荷载计算简图

5.2.3固端弯矩计算

利用结构对称性可取二分之一结构计算。各杆的固端弯矩为：

24

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顶层：

1M4AB?－?2.20?6.62?－7.99kN?m

121M4BC?－?5.04?1.352?－3.06kN?m

31M4CB?－?5.04?1.352?－1.53kN?m

6标准层及底层：

1MAB???6.27?6.62?-22.76kN?m

121MBC?－?18?1.352?－10.94kN?m

31MCB?－?18?1.352?－5.47kN?m

65.2.4分层计算弯矩 5.2.4.1顶层

1-4 0.488 3.90 0.54 4.44

1-2 0.512 -7.99 4.09 －1.10 0.56 －4.44

→ ← →

2-1 0.315 7.99 2.05 －2.20 0.28 －0.09 8.03

2-5 0.300 －2.09 －0.08 －2.17

表－9 2-3 0.385 -3.06 －2.69 －0.11 －5.86

5.2.4.2标准层

3-6 0.328 7.47 0.63 8.10

3-1 0.328 7.47 0.63 8.10

3-4 0.344 －22.76 7.83 －1.91 0.66 -16.18

→ ← →

4-3 0.242 22.76 3.92 －3.81 0.33 －0.08 23.12

4-2 0.231 －3.64 －0.08 -3.72

4-7 0.231 －3.64 －0.08 -3.72

表－10 4-5 0.296 －10.94

－4.66 -0.09 －15.69

25

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5.2.4.3底层

3-1 0.342 7.78 0.68 8.46

3-6 0.300 6.83 0.59 7.42

3-4 0.358 －22.76 8.15 －1.98 0.71 －15.88

→ ← →

4-3 0.249 22.76 4.08 -3.96 0.36 -0.09 23.15

4-2 0.238 -3.78 -0.09 -3.87

4-7 0.209 -3.32 -0.08 -3.40

表－11 4-5 0.304 -10.94 -4.83 -0.10 -15.87

5.2.5弯矩重分配

将各层分层法求得的弯矩图叠加后再将不平衡弯矩进行重分配，得到最终的弯矩图，再根据弯矩图求得框架各梁柱的剪力和轴力，如图12。

7.905.675.090.505.672.813.2023.0017.4014.881.528.3022.9617.8014.641.768.1223.0717.8015.343.814.338.109.324.144.198.858.974.144.198.128.858.9716.711.068.614.693.0310.166.541.703.71

(a)

26

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5.716.3916.4318.1316.5018.0616.506.8015.4624.37.9864.3724.330.89113.2124.318.0653.87162.0524.376.8516.3218.24211.2799.30

(b)

图12 框架在活荷载下的内力图

(a)弯矩图kN?m；(b)梁剪力、柱轴力图kN

5.2.6弯矩调幅

考虑梁端弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算至梁端柱边弯矩值，跨中不调，调幅后弯矩图如图13。

M?Mc?V0?b 2bV?Vc?g?

2

27

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3.395.122.630.503.2010.6815.026.571.528.3011.0115.006.371.768.1211.0115.006.371.768.1210.1215.056.961.068.61

单位：kN?m

图13 框架梁在活载作用下经调幅并算至柱边截面的弯矩

5.3风荷载作用下的内力计算

风荷载作用下的结构计算简图如图5所示。内力计算采用D值法，计算过程见图14。风荷载作用下框架结构弯矩图如图15(a)所示，框架轴力图和剪力图如图15(b)所示。

28

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(a)

P4=7.48Vp5=7.48K=0.94a=0.32V5=1.27K=3.25a=0.62V5=2.47K=3.25a=0.62V4=5.76K=3.25a=0.62V3=9.05K=3.25a=0.62V2=12.34K=4.10a=0.75V1=13.87B

P4=9.97Vp4=17.45K=0.94a=0.32V4=2.97P3=9.97Vp3=27.42K=0.94a=0.32V3=4.66K=0.94a=0.32V2=6.35P2=9.97Vp2=37.39P1=10.60Vp1=47.36K=1.19a=0.53V1=9.87A 29

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y=0.35y=0.45M上=2.97M上=4.89M下=1.60M下=4.00y=0.42y=0.5M上=6.21M上=10.37M下=4.49M下=10.37y=0.45y=0.5M上=9.23M上=16.38M下=7.55M下=16.38y=0.45y=0.5M上=12.57M上=22.2M下=10.29M下=22.2y=0.591y=0.5M上=18.37M上=28.40M下=26.54M下=34.71AB

图14 风荷载作用下的内力计算

剪力在各柱间分配，kN(b)各柱反弯点及柱端弯矩kN?m30

(b)

(a)

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1.424.892.973.472.974.1910.377.8110.184.001.606.217.7516.3813.7219.0010.374.499.2311.2022.212.5720.1227.6416.387.5522.228.4018.3728.6614.7016.3810.29AB34.71C26.54D(a)

31

、

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0.742.972.562.573.100.741.823.022.767.547.541.654.663.299.0514.0714.072.656.356.5712.3420.3420.343.656.579.8013.87AV图B26.59N图5.38C(b)

D

图15 风荷载作用下框架内力图

(a) 弯矩图（kN?m ）(b)剪力、轴力图（kN）

6内力组合 6.1梁内力组合

梁的控制截面为梁端柱边及跨中。由于对称性，每层有五个控制截面。柱分为边柱和中柱（即A柱和B柱），每个柱有两个控制截面。见图16。

A122B3245CD

11图16 框架梁柱控制截面

32

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对前面所计算出每层梁的弯矩、剪力进行内力组合，详见表-12、表-13、表-14、表－15。

荷载 截面 1 2 3 4 5 荷载 截面 1 2 3 4 5 恒×1.2+活×1.4 M -27.87 55.36 －50.79 －29.71 －11.55 恒荷载 V 62.90 － －71.86 49.87 － M －3.39 3.20 －5.12 －2.63 －0.50 顶层梁内力组合

活荷载 V 5.25 － －5.93 5.54 － M 表-12 风荷载 V ?2.81 ?0.76 ?1.26 ?2.82 0 ?0.74 － ?0.74 ?2.57 － 内力组合 恒×1.2+0.9×（1.4×活+1.4×风） Mmax － 70.91 － － － Mmin -38.19 - －68.12 －39.33 -14.56 Vmax 82.83 - －94.53 67.60 － Mmax - 71.46 － － - Mmin -41.26 - －68.99 －42.52 -14.49 Vmax 83.03 - －94.64 70.06 －

四层梁内力组合 表-13

荷载 截面 1 2 3 4 5 荷载 M -47.28 58.91 －58.61 －23.43 －7.85 恒荷载 V 78.10 － －82.45 39.41 － M －10.68 8.30 －15.02 －6.57 1.52 活荷载 V 15.12 － －16.82 19.8 － 内力组合 恒×1.2+活×1.4 恒×1.2+0.9×（1.4×活+1.4×风） M 风荷载 V ?7.36 ?1.81 ?3.64 ?8.40 0 ?1.82 － ?1.82 ?7.54 － 截 面 1 2 Mmax － 82.31 Mmin -72.54 - Vmax 101.09 - Mmax - 83.43 Mmin -80.32 - Vmax 101.26 － 33

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3 4 5 － － － －91.36 －37.31 -7.29 －122.49 75.01 － － － － －93.84 －46.99 -7.5 －122.42 81.74 －

三层梁内力组合 表-14

荷载 截面 1 2 3 4 5 荷载 截 面 1 2 3 4 5 M -47.28 59.21 －58.83 －25.18 －10.81 恒荷载 V 66.60 － －82.14 39.41 － M －11.01 8.12 －15.00 －6.37 1.76 活荷载 V 15.71 － －16.75 19.8 － 内力组合 恒×1.2+活×1.4 恒×1.2+0.9×（1.4×活+1.4×风） M 风荷载 V ?12.38 ?2.99 ?6.94 ?15.48 0 ?3.18 － ?3.18 ?14.07 － Mmax － 82.42 － － － Mmin -72.15 - －91.60 －39.13 -10.51 Vmax 115.71 - －122.62 75.01 － Mmax - 85.05 － － － Mmin -86.21 - －98.24 －57.75 -10.75 Vmax 117.52 － －124.28 89.97 －

二层梁内力组合 表-15

荷载 截面 1 2 3 4 5 荷载 截 面

34

恒荷载 M -47.28 59.21 －58.83 －25.18 －10.81 V 78.10 － －82.64 39.41 － M 活荷载 V 15.71 － －16.75 19.8 － 内力组合 M 风荷载 V －11.01 8.12 －15.00 －6.37 1.76 ?18.93 ?4.66 ?10.01 ?22.37 0 ?4.75 － ?4.75 ?20.34 － 恒×1.2+活×1.4 恒×1.2+0.9×（1.4×活+1.4×风）

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Mmax 1 2 3 4 5 － 82.42 － － － Mmin -72.15 - －91.60 －39.13 -10.51 Vmax 115.71 - －122.62 75.01 － Mmax - 86．79 － － －

Mmin -94.46 - －102.10 －66.34 -10.75 Vmax 119.50 － －126.26 97.87 － 一层梁内力组合 表-16

荷载 截面 1 2 3 4 5 荷载 截 面 1 2 3 4 5

M -43.62 61.38 －58.72 －28.52 －14.62 恒荷载 V 77.40 －83.33 39.41 － M －10.12 8.61 －15.05 －6.96 1.06 活荷载 V 15.01 － －16.93 19.8 － 内力组合 恒×1.2+活×1.4 恒×1.2+0.9×（1.4×活+1.4×风） M 风荷载 V ?27.02 ?6.98 ?13.06 ?29.25 0 ?6.57 － ?6.57 ?26.59 － Mmax － 85.71 － － － Mmin -66.51 - －91.53 －43.97 -16.06 Vmax 113.89 - －123.70 75.01 － Mmax - 93.30 － － － Mmin -99.14 - －105.88 －79.85 -16.21 Vmax 120.08 － －129.61 105.74 － 6.2柱内力组合

对前面所计算出每层柱的弯矩、轴力进行内力组合，详见表-17、表-18、表－19、表－20.

柱号 荷载 恒荷载 50.15 43.22 顶层柱内力组合

活荷载 5.67 8.10 表-17 风荷载 A 柱 M上 M下 ?2.97 ?1.60 35

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N M上 B 柱 109.02 -26.82 -24.26 172.05 7.98 －2.81 －3.81 15.46 内力组合 ?0.74 ?4.89 ?4.10 ?2.57 M下 N 柱号 荷载 恒×1.2+活×1.4 恒×1.2+0.9× （1.4×活+1.4×风） 恒×1.2+活×1.4 Nmax,M M上 A 柱 68.12 63.20 142.00 -36.12 -34.45 228.10 Nmin,M 68.12 63.20 142.00 -36.12 -34.45 228.10

Nmax,M 63.58 60.05 141.85 -41.89 -38.95 229.18 Nmin,M 71.07 64.09 139.95 -29.56 -28.87 222.70 Nmax,M 56.02 49.62 131.86 －39.03 -34.71 210.06 Nmin,M 64.34 54.10 129.29 -25.34 -23.51 202.86 M下 N M上 B 柱 M下 N 柱号 荷载 恒荷载 37.18. 38.11 285.27 -23.84 -24.01 370.41 四层柱内力组合

活荷载 9.32 8.85 30.89 －4.33 －4.14 64.37 内力组合 36

表-18 风荷载 M上 A 柱 ?6.21 ?4.49 ?1.65 ?10.37 ?10.37 ?7.54 M下 N M上 B 柱 M下 N 柱号

荷载 河北大学2011届本科生毕业论文

恒×1.2+0.9× （1.4×活+1.4×风） 恒×1.2+活×1.4 恒×1.2+活×1.4 Nmax,M M上 A 柱 57.66 58.12 385.57 -34.67 -34.61 534.61 Nmin,M 57.66 58.12 385.57 -34.67 -34.61 534.61

Nmax,M 48.53 51.23 383.22 -47.13 -47.09 535.10 Nmin,M 64.18 62.54 379.17 -20.15 -20.96 516.10 Nmax,M 35.92 39.45 344.63 －43.13 －43.33 .455.05 Nmin,M 53.31 52.02 340.01 -14.09 -14.29 433.94 M下 N M上 B 柱 M下 N

三层柱内力组合

柱号 荷载 恒荷载 38.66 43.96 461.33 -24.29 -27.06 568.96 活荷载 8.97 10.16 53.87 －4.19 -4.69 113.21 内力组合 柱号 荷载 恒×1.2+活×1.4 恒×1.2+0.9× （1.4×活+1.4×风） 表-19 风荷载 M上 A 柱 ?9.23 ?7.55 ?2.65 ?16.38 ?16.38 ?14.07 M下 N M上 B 柱 M下 N 恒×1.2+活×1.4 Nmax,M A 柱 Nmin,M 58.95 66.98 Nmax,M 46.06 56.04 Nmin,M 69.32 75.07 Nmax,M 33.47 42.18 Nmin,M 59.31 63.32 M上 M下 58.95 66.98 37

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N M上 B 柱 629.01 -35.01 -39.04 841.25 629.01 -35.01 -39.04 841.25 624.81 -55.07 -59.02 843.12 618.13 -13.79 -17.74 807.67 556.78 -52.08 -55.40 702.45 549.89 -6.22 -9.54 663.05 表-20

M下 N 二层柱内力组合

柱号 荷载 恒荷载 38.66 43.96 637.39 -24.29 -27.06 767.51 活荷载 8.97 10.16 76.85 －4.19 -4.69 162.05 内力组合 柱号 荷载 恒×1.2+活×1.4 恒×1.2+0.9× （1.4×活+1.4×风） 风荷载 M上 A 柱 ?12.57 ?10.29 ?3.65 ?22.20 ?22.20 ?20.34 M下 N M上 B 柱 M下 N 恒×1.2+活×1.4 Nmax,M M上 A 柱 58.95 66.98 872.46 -35.01 -39.42 1147.88 Nmin,M 58.95 66.98 872.46 -35.01 -39.42 1147.88 Nmax,M 41.86 52.89 866.30 -63.40 -66.35 1150.82 Nmin,M 73.53 78.52 857.10 -6.46 -10.41 1099.57 Nmax,M 28.79 38.35 769.98 -60.23 -63.55 949.49 Nmin,M 63.99 67.16 759.76 -1.93 -1.39 892.54 M下 N M上 B 柱 M下 N

一层柱内力组合

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表-21

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柱号 荷载 恒荷载 28.35 16.23 812.75 -17.51 -10.11 966.75 活荷载 6.54 3.71 99.30 -3.03 -1.70 211.07 内力组合 风荷载 M上 A 柱 ?18.37 ?26.54 ?5.38 ?28.40 ?34.71 ?26.59 M下 N M上 B 柱 M下 N 柱号 荷载 恒×1.2+活×1.4 恒×1.2+0.9× （1.4×活+1.4×风） 恒×1.2+活×1.4 Nmax,M M上 A 柱 43.18 24.67 1114.23 -25.25 -14.51 1455.60 Nmin,M 43.18 24.67 1114.23 -25.25 -14.51 1455.60 Nmax,M 19.11 -9.29 1107.20 -60.61 -58.01 1459.55 Nmin,M 65.41 57.59 1093.64 10.59 29.46 1392.54 Nmax,M 8.30 -17.68 982.83 -60.77 -60.37 1197.33 Nmin,M 59.74 56.63 967.77 18.75 36.46 1122.87 M下 N M上 B 柱 M下 N 7 横向框架侧移刚度计算 7.1 计算梁、柱的线刚度

梁柱混凝土标号均为C30，EC?3?107KN/m2。

在框架结构中，只有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取I?1.5I0，对中框架梁取I?2.0I0。

表7-1 横梁线刚度计算表

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