土木工程建筑工程方向毕业论文计算书附加全套图

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1.绪 论

1.1 工程背景

本项目为9层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为960.96 m2，总建筑面积约为8811.84 m2；层高3.6m,平面尺寸为18.3m×52.0m。采用桩基础，室内地坪为±0.000m，室外内高差0.6m。

框架梁、柱、楼面、屋面板板均为现浇。 1.1.1 设计资料

1.1.1.1 气象资料

夏季最高气温42.3?C，冬季室外气温最低?9?C。

冻土深度25cm，基本风荷载W。=0.35kN/ m2；基本雪荷载为0.2 kN/ m2。

年降水量680mm。 1.1.1.2 地质条件

建筑场地地形平坦，地基土成因类型为冰水洪积层。自上而下叙述如下：

新近沉积层（第一层），粉质粘土，厚度0.5—1.0米，岩性特点，团粒状大孔结构，欠压密。

粉质粘土层（第二层），地质主要岩性为黄褐色分之粘土，硬塑状态，具有大孔结构，厚度约3.0米, qsk=35—40kPa。

粉质粘土层（第三层），地质岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，可塑状态，厚度3.5米， qsk=30—35kPa。

粉质粘土层（第四层），岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，硬塑状态，厚度未揭露，qsk=40—60kPa,qpk=1500—2000kPa。

不考虑地下水。 1.1.1.3 地基土指标

自然容重1.90g/cm2，液限25.5％，塑性指数9.1，空隙比0.683，计

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算强度150kp/m2。

1.1.1.4 地震设防烈度 7度

1.1.1.5 抗震等级 三级

1.1.1.6 设计地震分组

场地为1类一组Tg（s）=0.25s ?max?0.16（表3.8《高层建筑结构》） 1.1.2 材料

柱采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235，梁采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。基础采用C30，纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB235。

1.2 工程特点

本工程为九层，主体高度为32.4米，属高层建筑。

高层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构等类型。根据不同结构类型的特点，正确选用材料，就成为经济合理地建造高层建筑的一个重要方面。经过结构论证以及设计任务书等实际情况，以及本建筑自身的特点，决定采用钢筋混凝土结构。

在高层建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的关键问题。高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。高层建筑随着层数和高度的增加水平作用对高层建筑机构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载，高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的机构体系又密切的相关。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。这种体系适用于多层建筑及高度不大的高层建筑。本建筑采用的是框架机构体系，框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模

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板而做成现浇结构，本建筑采用的现浇结构。

由于本次设计是办公楼设计，要求有灵活的空间布置，和较高的抗震等级，故采用钢筋混凝土框架结构体系。

1.3 本章小结

本章主要论述了本次设计的工程概况、相关的设计资料、高层建筑的一些特点以及综合本次设计所确定的结构体系类型。

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2.结构设计

2.1框架结构设计计算

2.1.1 工程概况

本项目为9层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为960.96 m2，总建筑面积约为8811.84 m2；层高3.6m平面尺寸为18.3m×52.0m。采用桩基础，室内地坪为±0.000m，室外内高差0.6m。 框架平面同柱网布置如下图：

图2-1 框架平面柱网布置

框架梁柱现浇，屋面及楼面采用100mm厚现浇钢筋混凝土。 2.1.2 设计资料

2.1.2.1气象条件:

基本风荷载W。=0.35kN/ m2;基本雪荷载为0.2 KN/ m2。 2.1.2.2楼、屋面使用荷载：

走道：2.5kN/ m2；消防楼梯2.5kN/ m2；办公室2.0kN/ m2；机房 8.0kN/ m2，为安全考虑，均按2.5kN/ m2计算。

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2.1.2.3 工程地质条件：

建筑物场地地形平坦，地基土成因类型为冰水洪积层。自上而下叙述如下：

新近沉积层（第一层），粉质粘土，厚度0.5—1.0米，岩性特点，团粒状大孔结构，欠压密。

粉质粘土层（第二层），地质主要岩性为黄褐色分之粘土，硬塑状态，具有大孔结构，厚度约3.0米, qsk?30~35kPa

粉质粘土层（第三层），地质岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，可塑状态，厚度3.5米，qsk?30~35kPa

粉质粘土层（第四层），岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，硬塑状态，厚度未揭露，qsk?30~35kPa,qpk?1500~2000kPa

不考虑地下水。

场地位1类一组Tg（s）=0.25s ?max?0.16（表3.8《高层建筑结构》） 2.1.2.4 屋面及楼面做法：

屋面做法：20mm厚1：2水泥砂浆找平；

100～140mm厚（2%找坡）膨胀珍珠岩； 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板； 15mm厚纸筋石灰抹灰。

楼面做饭：25mm厚水泥砂浆面层； 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm纸筋石灰抹灰 2.1.3 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定

2.1.3.1 初估截面尺寸 (1)柱：b×h=600mm×600mm (2)梁：梁编号如下图：

L1: h=(1/12～1/8)×7800=650～975 取h=700mm

b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×700=233～350 取b=300mm L2: h=(1/12～1/8)×2700=225～338 取h=450mm

b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×450=130～225 取b=250mm

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L3: h=(1/12～1/8)×4000=333～500 取h=450mm

b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×450=150～225 取b=250mm L4: h=(1/12～1/8)×3600=300～450 取h=400mm

b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×400=133～200 取b=250mm L5: h=(1/12～1/8)×2400=200～300 取h=400mm

b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×400=133～200 取b=250mm L6: h=(1/12～1/8)×8000=667～1000 取h=700mm

b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×700=233～350 取b=300mm

图2-2 框架梁编号

2.1.3.2 梁的计算跨度

框架梁的计算跨度以上柱形心为准，由于建筑轴线与柱轴线重合，故计算跨度如下：

图2-3 梁的计算跨度

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2.1.3.3 柱高度

底层柱 h=3.6+0.6+0.5=4.7m 其他层 h=3.6m

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图2-4 横向框架计算简图及柱编号

2.1.4 荷载计算

2.1.4.1 屋面均布恒载

二毡三油防水层 0.35 kN/ m2 冷底子有热玛蹄脂 0.05 kN/ m2 20mm厚1：2水泥砂浆找平 0.02 ×20=0.4 kN/ m2 100～140厚(2%坡度)膨胀珍珠岩 (0.1+0.14)×7/2=0.84 kN/ m2 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.5 kN/ m2 15mm厚纸筋石灰抹底 0.015×16=0.24 kN/ m2 共计 4.38 kN/ m2

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屋面恒载标准值为：

（52+0.24）×（7.8×2+2.7+0.24）×4.38=4242.16 kN 2.1.4.2 楼面均布恒载 按楼面做法逐项计算

25厚水泥砂浆找平 0.025×20=0.05 kN/ m2 100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.5 kN/ m2 15厚纸筋石灰抹灰 0.015×16=0.24 kN/ m2 共计 3.24 kN/ m2 楼面恒载标准值为：

（52+0.24）×（7.8×2+2.7+0.24）×3.24=3180.04 kN 2.1.4.3 屋面均布活载

计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载：

0.2×（52+0.24）×（7.8×2+2.7+0.24）=197.71 kN 2.1.4.4 楼面均布活荷载

楼面均布活荷载对于办公楼一般房间为22.0KN/ m2，走道、消防楼梯为2.5 kN/ m2，为计算方便，偏安全的统一取均布活荷为2.5 kN/ m2。 楼面均布活荷载标准值为：

2.5×（52+0.24）×（7.8×2+2.7+0.24）=2421.32 kN 2.1.4.5 梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量） L1： b×h=0.3m×0.7m 长度7.2m

每根重量 0.7×7.2×25×（0.02×2+0.3）=42.84 kN 根数 15×2×9=270根

L2： b×h=0.25m×0.45m 长度2.1m

每根重量 0.45×2.1×25×（0.02×2+0.25）=6.85 kN 根数 15×9=135根

L3： b×h=0.25m×0.45m 长度3.4m

每根重量 0.45×3.4×25×（0.02×2+0.25）=11.09 kN 根数 16×2×9=288根

L4： b×h=0.25m×0.4m 长度3.0m

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每根重量 0.4×3×25×（0.02×2+0.25）=8.7 kN 根数 8×9=72根

L5： b×h=0.25m×0.4m 长度1.8m

每根重量 0.4×1.8×25×（0.02×2+0.25）=5.22 kN 根数 8×9=72根

L6： b×h=0.3m×0.7m 长度7.4m

每根重量 0.7×7.4×25×（0.02×2+0.3）=44.03 kN 根数 4×9=36根

Z1： 截面 0.6×0.6 m2 长度4.7m 每根重量 （0.6+0.02×2）2×4.7×25=48.13 kN 根数 14×4=56根

Z2： 截面 0.6×0.6 m2 长度3.6m 每根重量 （0.6+0.02×2）2×3.6×25=36.86 kN 根数 14×4×8=448根

表2-1 梁柱自重

梁（柱）编 号 L1 L2 L3 L4 L5 L6 Z1 Z2 截面（m） 长度（m） 根数 0.3×0.7 0.25×0.45 0.25×0.45 0.25×0.4 0.25×0.4 0.3×0.7 0.6×0.6 0.6×0.6 7.20 2.1 3.4 3.0 1.8 7.40 4.7 3.6 270 135 288 72 72 36 56 448 2每根重量（kN） 42.84 6.85 11.09 8.70 5.22 44.03 48.13 36.86 2.1.4.6 墙体自重

外墙墙厚240mm，采用瓷砖贴面；内墙墙厚120mm，采用水泥砂浆

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抹面，内外墙均采用粉煤灰空心砌块砌筑。

单位面积外墙体重量为：7.0×0.24=1.68 kN/ m2 单位面积外墙贴面重量为：0.5 kN/ m2 单位面积内墙体重量为：7.0×0.12=0.84 kN/ m2

单位面积内墙贴面重量为（双面抹面）：0.36×2=0.72 kN/ m2

表2-2 墙体自重

墙体 每片面积（m） 3.4×4.25 2片数 16 外墙墙体 外墙墙面 外墙墙体 外墙墙面 外墙墙体 外墙墙面 外墙墙体 外墙墙面 内墙墙体 内墙墙面 内墙墙体 内墙墙面 外墙墙体 外墙墙面 外墙墙体 外墙墙面 内墙墙体 内墙墙面 外墙墙体 外墙墙面 10

重量（KN） 388.41 115.6 86.69 25.8 52.01 15.48 99.56 29.6 194.21 166.46 21.67 18.78 96.77 82.94 15.0 12.85 387.07 331.78 287.89 85.68 718.85 207.56 400.92 881.46 外 底 层 纵 墙 墙 3.0×4.30 4 1.8×4.30 4 7.4×4.00 2 内 墙 3.4×4.25 16 3.0×4.30 2 底 层 横 墙 外 墙 7.2×4.0 4 2.1×4.25 内 墙 2 7.2×4.0 16 外 墙 3.4×3.15 16

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续表2-2 墙体 每片面积（㎡） 3.0×3.20 外 墙 其 他 层 纵 墙 内 墙 1.8×3.20 2 3.0×3.20 2 3.4×3.15 16 片数 4 外墙墙体 外墙墙面 外墙墙体 外墙墙面 外墙墙体 外墙墙面 内墙墙体 内墙墙面 内墙墙体 内墙墙面 内墙墙体 内墙墙面 内墙墙体 内墙墙面 外墙墙体 外墙墙面 外墙墙体 外墙墙面 内墙墙体 内墙墙面 重量（kN） 64.51 19.2 38.71 11.52 72.11 21.46 143.94 123.38 16.13 13.82 9.68 8.29 18.03 15.45 140.37 41.76 22.23 6.12 280.62 233.86 514.48 210.48 351.69 601.08 1.80×3.20 4 7.4×2.90 2 7.4×2.90 1 其 他 层 横 墙 外 墙 7.2×2.90 4 2.1×3.15 2 内 墙 7.2×2.90 16

2.1.4.7 荷载总汇

顶层重力荷载代表值包括屋面恒载+50%屋面雪载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重。 顶层恒载Q1：4242.16kN 顶层活载Q2：193.71kN

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顶层梁自重Q3：L1+L2+L3+L4+L5+L6

=42.84×30+6.85×15+11.09×32+8.7×8+5.22×8+44.03×4 =2030.31kN

顶层柱自重Q4：36.86×56=2064.16kN

顶层墙自重Q5：601.08+351.69+210.48+514.48=1677.73 kN

G9'=Q1+1/2Q2+Q3+1/2Q4+1/2Q5=9759.58 kN

其他层重力荷载代表值包括楼面恒载+50%活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重。

2421.32+42.84×30+6.85×15+11.09×32+8.7×8 G8'=3138.04+1/2×

+5.22×8+44.03×4+36.86×56+1677.73=10120.9 kN

G8'?G7'?G6'?G5'?G4'?G3'?G2'?10120.9 kN

2421.32+42.84×30+6.85×15+11.09×32+8.7×8+5.22×8 G1'=3138.04+1/2×

+44.03×4+1/2×36.86×56+1/2×48.13×56=10967.52kN 门窗荷载计算

M-1、M-2采用钢框门，单位面积钢框门重量为0.4kN/ m2 M-3、M-4采用木门，单位面积木门重量为0.2 kN/ m2

C-1、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6均采用钢框玻璃窗，单位面积钢框玻璃窗重量为0.45 kN/㎡

表2-3 门窗重量计算

层号 门窗号 M-1 M-2 M-3 底层 C-1 C-2 C-4 C-5 M-3 单位面积（m） 1.5×2.7 1.5×2.1 0.9×2.4 0.9×1.8 1.0×1.8 2.4×1.8 1.8×1.8 0.9×2.4 12

2数量 3 2 13 2 4 18 8 14 重量(kN) 4.86 2.52 5.62 1.46 3.24 34.99 11.66 6.05

64.35 河南理工大学本科毕业设计（论文）

续表2-3 层号 门窗号 M-4 二 至 九 层 C-2 C-3 C-4 C-5 C-6 单位面积（m） 1.5×2.4 1.0×1.8 1.5×1.8 2.4×1.8 1.8×1.8 3.0×1.8 2数量 6 4 2 18 8 2 重量(kN) 4.32 3.24 2.43 34.99 11.66 4.86 G9=9451.98kNG8=9813.3kNG7=9813.3kN67.55 （1）底层墙体实际重量：G1=10699.07 kN （2）二至九层实际重量：

G2?G3?G4?G5?G6?G7?G8?9813.3kN G9?9451.98 kN

建筑物总重力荷载代表值?Gi?77783.76kN

i9G6=9813.3kNG5=9813.3kNG4=9813.3kNG3=9813.3kNG2=9813.3kNG1=10699.07kN2.1.5 水平地震作用下框架的侧向位移验算

2.1.5.1 横向线刚度

混凝土 C30 EC?3?107 kN/ m2

在框架结构中，有现浇楼面或预制板楼面。而现浇板的楼面，板可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩）。

对中框架取I=2.0I0。若为装配楼板，现浇层的楼 图2-5 质点重力荷载值面，则边框架梁取I=1.2I0，对中框架取I=1.5I0。 横向线刚度计算见表2-4。

2.1.5.2 横向框架柱的侧移刚度D值

柱线刚度列于表2-5，横向框架柱侧移刚度D值计算见表2-6。 2.1.5.3 横向框架自振周期

按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬臂直杆，

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导出以直杆顶点位移表示的基本公式。

表2-4 横向刚度计算

表2-5 柱线刚度

柱号 Z 截面 （m） 0.6×0.6 0.6×0.6 2柱高度 （m） 4.7 3.6 惯性矩 线刚度 bh3（m4） I0?1210.8×10-3 10.8×10-3 Kc?EIc（kN·m） h6.89×104 9.00×104 Z1 Z2 表2-6横向框架柱侧移刚度D值计算

项目 柱类型 层 边框架边柱 边框架底 中柱 中框架 边柱 层 中框架中柱 ?D 边框架二 边柱 至 九 边框架层 中柱 K?K??Kb(一般层) 2Kc?Kb(底层)KcK （一般层）2+K0.5?K??(底层)2+K??D??Kc12(kN/m) 2h根数 4 4 24 24 4.95?0.718 6.890.448 0.528 0.493 0.580 1109984 16768 19762 18452 21709 3.17?4.95?1.179 6.896.6?0.958 6.896.6?4.22?1.57 6.894.95?4.95?0.55 2?9.0(4.95?3.17)???0.902 2????0.216 0.311 14

18000 25917 4 4

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续表2-6 项目 柱类型 层 二 至 九 层 中框架边柱 中框架中柱 K?K??Kb(一般层) 2Kc?Kb(底层)KcK （一般层）2+K0.5?K??(底层)2+K??D??Kc12(kN/m) 2h根数 24 24 (6.6?6.6)???0.733 2????0.268 0.375 1461660 22333 31250 (6.6?4.22)???1.202 2?????D 这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的基本周期： T1?1.7?0?T影响，取0.6；

?T——框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的

[9]

式中?0——基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减少的

地震力及位移；

?T是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假想框架顶点位

移。然后由?T求出T1，再用T1求出框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。横向框架顶点位移计算见表2-7。

表2-7 横向框架顶点位移

层次 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Gi（kN） ?Gi（kN） Di（kN/m） 9451.98 9813.3 9813.3 9813.3 9813.3 9813.3 9813.3 9813.3 10699.07 9451.98 19265.28 29078.58 38891.88 48705.18 58518.48 68331.78 78145.08 88844.15 1461660 1461660 1461660 1461660 1461660 1461660 1461660 1461660 1109984 层间相对位移?i??Gi Di?i 0.3196 0.3131 0.2999 0.28 0.2534 0.2201 0.1801 0.1334 0.0800

0.0065 0.0132 0.0199 0.0266 0.0333 0.0400 0.0467 0.0534 0.0800 0.6×?0.3196?0.577 T1?1.7?0?T=1.7×15

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2.1.5.4 横向地震作用计算

在I类场地，6度设防区，设计地震分组为第二组情况下，结构的特征周期Tg=0.25s，水平地震影响系数最大值?max[6]=0.16。

由于T1=0.577＞Tg=1.4×0.25=0.35（s），应考虑顶点附加地震作用。

GiHi按底部剪力法求得的基底剪力，若按Fi?FEK分配给各层，

?GiHi则水平地震作用呈倒三角形分布。

对一般层，这种分布基本符合实际。但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的结果，特别对于周期比较长的结构相差更大。地震的宏观震害也表明，结构上部往往震害很严重。因此，?n即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。?n考虑了结构周期和场地的影响。且修正后的剪力分布与实际更加吻合。

0.577+0.01=0.0562 ?n=0.08T1+0.01=0.08×

结构横向总水平地震作用标准值： 0.85?Gi FEK=（Tg/ T1）×?max×

i?17=（0.25/0.850）0.9×0.16×0.85×88844.15=5691.88kN 顶点附加水平地震作用：

5681.88=387.05kN ?Fn=?nFEK=0.068×

各层横向地震剪力计算见表2-8，表中：

GHFi?7iiFEK(1??n)

?GjHjj?1横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图2-6。

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表2-8 各层横向地震作用及楼层地震剪力

层次 9 8 7 6 5 4 3 2 1 h（im）3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 6.5 Hi （m） 33.5 29.9 26.3 22.7 19.1 15.5 11.9 8.3 4.7 Gi （kN） 9451.98 9813.3 9813.3 9813.3 9813.3 9813.3 9813.3 9813.3 10669.07 GiHi?kN?m? GiHi ?GHjj?17Fi （kN） 1402.836 940.1 827.29 714.48 601.66 488.85 376.04 268.6 161.16 Vi （kN） 1402.36 2342.46 3169.75 3884.23 4485.89 4974.74 5350.78 5619.38 5780.54 j316641 293418 258090 222762 187434 152106 116778 81450 50145 0.189 0.175 0.154 0.133 0.112 0.091 0.070 0.050 0.030 注：表中第9层Fi中加入了?Fn，其中?Fn =387.05kN。

1042.361042.36940.12342.46827.293169.75714.483884.23601.664485.89488.85376.045350.78268.65619.38161.165780.544974.74

图2-6 横向框架各层水平地震作用和地震剪力

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2.1.5.5 横向框架抗震变形验算 详见表2-9。

表2-9 横向框架抗震变形验算

层间剪力Vi 层间刚度Di 层间位移（kN） 1402.36 2342.46 3169.75 3884.23 4485.89 4974.74 5350.78 5619.38 5780.54 （kN） 1461660 1461660 1461660 1461660 1461660 1461660 1461660 1461660 1109984 Vi层次 Di 层高 hi （m） 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 4.7 层间相对弹性转角?e 1/3750 1/2250 1/1659 1/1353 1/1173 1/1058 1/983 1/938 1/691 （m） 0.00096 0．0016 0.00217 0.00266 0.00307 0.0034 0.00366 0.00384 0.00521 9 8 7 6 5 4 3 2 1 注：层间弹性相对转角均满足要求。?e＜[?e]=1/450。（若考虑填充墙抗力作用为

1/550）

2.1.6 水平地震作用下横向框架的内力分析

本设计取中框架为例，柱端计算结果详见表2-10。地震作用下框架梁柱弯矩，梁端剪力及柱轴力分别见表2-11、图2-7，图2-8。

表2-10 C轴柱（边柱）柱端弯矩计算

层 层高 层间剪力Vi(kN) 次 h 9 8 7 6 3.6 3.6 3.6 3.6 1402.36 2342.46 3169.75 3884.23 层间刚度 Di 1461660 1461660 1461660 1461660 Dim 22333 22333 22333 22333 18

Vim 21 36 48 59 K 0.733 0.733 y (m) 0.3 0.4 M上 52.92 77.76 95.04 M下 22.68 51.84 77.76 95.58

0.733 0.45 0.733 0.45 116.82 河南理工大学本科毕业设计（论文）

续表2-10 层 层高 层间剪力Vi(kN) 次 h 5 4 3 2 1 3.6 3.6 3.6 3.6 4.7 4485.85 4974.74 5350.78 5619.38 5780.54 层间刚度 Di 1461660 1461660 1461660 1461660 1109984 Dim 22333 22333 22333 22333 18452 Vim 69 76 82 86 96 K y (m) M上 M下 0.733 0.45 136.62 111.78 0.733 0.733 0.733 0.5 0.5 0.5 136.8 147.6 154.8 136.8 147.6 154.8 0.958 0.65 157.92 293.28 注：表中：y?y0?y1?y2,3 Vim?VCDim/Di

M下?VimyihiM上?Vim?1?yi?hi

表2-11 D轴柱（中柱）柱端弯矩计算

层 层高 层间剪力 层间刚度 次 9 8 7 6 5 4 3 2 1 h 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 4.7 y (m) 0.4 Vi(KN) 1402.36 2342.46 3169.75 3884.23 4485.85 4974.74 5350.78 5619.38 5780.54 Di 1461660 1461660 1461660 1461660 1461660 1461660 1461660 1461660 1109984 Dim 31250 31250 31250 31250 31250 Vim 30 50 68 83 96 K 1.202 M上 64.8 99 M下 43.2 81 1.202 0.45 1.202 0.45 134.64 110.16 1.202 1.202 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 149.4 172.8 190.8 207 216 149.4 172.8 190.8 207 216 31250 106 1.202 31250 115 1.202 31250 120 1.202 21709 113 1.57 212.44 318.66 该框架为对称结构,F轴柱与C轴柱相同，D轴柱与E轴柱相同。

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52.9252.9222.68100.4451.84146.8877.76194.5895.58232.22111.78248.58136.8284.4154.8147.6302.4154.8157.92147.6136.8136.6277.7639.525.325.364.864.839.5100.4422.6877.76146.8895.04194.5877.76116.82232.2295.58136.62248.58111.78136.8284.4136.8302.4147.6154.8312.72154.8157.92147.652.9252.9286.7455.4643.29943.29955.4639.584.1131.5481134.648184.1131.54158.83101.23149.4149.4110.26158.83101.23195.42126.18172.8149.4146.21149.499.94195.42126.18221.80141.8190.8190.8172.8124.55221.80141.8242.66155.14109.8207207109.8164.97258.03242.66155.14216216207207258.03164.97261.35167.09154.8216212.44212.44216167.0995.0451.84116.82312.72261.35293.28293.28318.66318.66

图2-7 地震作用下中框架弯矩图（kN/m）

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24.1012.84-12.8426.00-38.8438.67-77.5149.02-126.5359.39-185.9263.94-249.8673.2-323.0677.84-400.979.73-480.6312.84-11.2626.00-38.0838.67-79.5149.0212.8424.10-11.2652.5826.0052.58-38.0880.1038.6780.10-79.5196.4149.0212.84-12.8426.00-38.8438.67-77.5149.0296.41-126.90-126.90120.7459.3959.39120.74-188.25-188.25135.0563.9463.94135.05-259.36-259.36147.7573.273.2147.75-333.91-333.91157.1177.8477.84157.11-413.18-413.18159.1379.7379.73-492.58159.13-492.58-126.5359.39-185.9263.94-249.8673.2-323.0677.84-400.979.73-480.63

图2-8 地震力作用下框架梁端剪力及柱轴力(kN)

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2.1.7 竖向荷载作用下横向框架的内力分析 仍以中框架为例进行计算。 2.1.7.1 荷载计算

a?4.0?1/2?2.0m

??a/l?2.0/7.8?0.26

1?2?2??3?1?0.135+0.018=0.883

第9层梁的均布线荷载 图2-9 荷载折减示意图 CD跨：

屋面均布恒载传给梁 4.38×4.0×0.883=17.52kN/m 横梁自重（包括抹灰） （0.3+0.02×2）×0.7×25=5.95kN/m 恒载： 23.47kN/m DE跨：

屋面均布恒载传给梁 4.38×4.0×0.883=17.52kN/m 横梁自重（包括抹灰） （0.25+0.02×2）×0.45×25=3.26kN/m恒载： 20.78kN/m 第2～8层梁均布线荷载 CD跨：

楼面均布恒载传给梁 3.24×4.0×0.883=12.96kN/m 横梁自重（包括抹灰） （0.3+0.02×2）×0.7×25=5.95kN/m 无横墙

恒载： 18.91kN/m DE跨：

横梁自重（包括抹灰） （0.25+0.02×2）×0.45×25=3.26kN/m 恒载： 16.22kN/m 第2～8层集中荷载：

纵梁自重（包括抹灰）： （0.25+0.02×2）×0.45×25×4.0=13.05 kN 外纵墙自重（包括抹灰）： （1.68+0.72）×3.6×（4.0-0.60）=26.68 kN 内纵墙自重： （0.84+0.72）×3.6×（4.0-0.60）=19.09 kN

楼面均布恒载传 3.24×4.0×0.883=12.96kN/m

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柱自重（包括抹灰）： 0.64×0.64×3.6×25=36.68 kN 总计： 95.68 kN 第1层梁均布线荷载

CD跨恒载： 18.91kN/m DE跨恒载： 16.22kN/m

第1层集中荷载：

纵梁自重（包括抹灰）： 13.05 kN 纵墙自重（包括抹灰）： 16.22 kN 柱自重（包括抹灰）： 48.13 kN 总计： 106.95 kN 活荷载计算： 屋面梁上线活荷载

q1?0.883?4.0?0.5?1.77kN/m 楼面梁上线活荷载

q2?0.883?4.0?2.5?8.83kN/m 边框架恒载及活荷载见图2-10。

23.47kN/m20.78kN/m23.47kN/m1.77kN/m

18.91kN/m16.22kN/m18.91kN/m95.68kN8.83kN/m18.91kN/m16.22kN/m18.91kN/m95.68kN8.83kN/m

18.91kN/m95.68kN8.83kN/m18.91kN/m16.22kN/m

18.91kN/m95.68kN8.83kN/m18.91kN/m16.22kN/m

18.91kN/m95.68kN8.83kN/m18.91kN/m16.22kN/m

18.91kN/m95.68kN8.83kN/m18.91kN/m16.22kN/m

18.91kN/m95.68kN8.83kN/m18.91kN/m16.22kN/m

18.91kN/m106.95kN8.83kN/m18.91kN/m16.22kN/m

（a）恒载示意 （b）活载示意

图2-10 框架竖向荷载示意

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2.1.7.2 用弯矩分配法计算框架弯矩

竖向荷载作用下框架的内力分析，除活荷载较大的工业厂房外，对一般的工业与民用建筑可以不考虑活荷载的不利布置。这样求得的框架内力，梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏低，但当活荷载在总荷载比例较大时，可在截面配筋时，将跨中弯矩乘1.1～1.2的放大系数予以调整。

a.固端弯矩计算

1.恒荷载作用下内力计算

将框架视为两端固定梁，计算固端弯矩。计算结果见表2-13。

表2-13固端弯矩计算

层数 简图 边跨框架梁 23.47kN/m顶层 121ql=??23.47kN/m2 1212?7.82m2??118.99kN?m?121ql=??18.91kN/m2 1212?7.82m2??95.87kN?m? 中间跨框架梁 18.91kN/m底层 20.78kN/m顶层 121ql=??20.78kN/m2 1212?2.72m2??12.62kN?m?16.22kN/m底层 121ql=??16.22kN/m2 1212?2.72m2??9.85kN?m?

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2.活荷载作用下内力计算

将框架视为两端固定梁，计算固端弯矩。计算结果见表2-14。

表2-14固端弯矩计算

层数 简图 边跨框架梁 1.77kN/m顶层 121ql=??1.77kN/m2 1212?7.82m2??8.97kN?m?121ql=??8.83kN/m2 1212?7.82m2??44.77kN?m? 中间跨框架梁 8.83kN/m底层 1.77kN/m顶层 121ql=??1.77kN/m2 1212?2.72m2??1.08kN?m?8.83kN/m底层 121ql=??8.83kN/m2 1212?2.72m2??5.36kN?m?6.696.66.66.66.66.66.66.66.68.448.448.448.448.448.448.448.448.44

b.分配系数计算

考虑框架对称性，取半框架计算，半框架的梁柱线刚度如图2-11。

各杆端分配系数见表2-15。

99999996.89 图2-11 半框架梁柱线刚度示意

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表2-15各杆端分配系数

层号 顶层 标准层 底层 节点C各杆端分配系数 C9C8 C9D9 C8C9 C8D8 C1C2 C1D1 0.58 0.42 0.37 0.26 0.4 0.29 C8C7 C1C0 0.37 0.31 节点D各杆端分配系数 D9D8 D9C9 D8D9 D8C8 D1D2 D1C1 0.51 0.37 0.34 0.25 0.37 0.27 D9E9 D8D7 D8E8 D1D0 D1E1 0.12 0.34 0.07 0.28 0.08 c.传递系数

远端固定，传递系数为1/2； d.弯矩分配

恒荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图2-12，框架的弯矩图见图2-13；活荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图2-14，框架的弯矩图见图2-15；

竖向荷载作用下，考虑框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.8，调幅后，恒荷载及活荷载弯矩见图2-13，图2-15中括号内数值。

上柱 0 0.37 下柱 0.58 69.01 1.13 -7.68 5.56 0.37 右梁 0.42 -118.99 49.98 0.81 -1.91 4.03 0.26 -95.87 24.93 9层 左梁 0.37 118.99 -39.36 24.99 -3.83 0.41 -1.99 99.21 8层 0.25 95.87 -21.50 27

上柱 0 0.34 下柱 0.51 -54.25 -14.63 -5.28 4.98 -2.74 0.34 右梁 0.12 -12.62 12.76 -1.25 -0.65 17.74 -19.68 85.76 -85.76 -71.92 -27.28 0.07 -9.85 -6.02

35.47 35.47 -29.25 -29.25 河南理工大学本科毕业设计（论文）

34.51 17.74 -10.75 -15.36 0.13 0.37 -15.36 -10.78 3.66 0.09 0.26 -95.87 24.93 -27.13 -14.63 9.96 -2.64 0.03 0.34 9.96 -2.84 0.03 0.34 2.05 0.01 0.07 -9.85 -6.02 1.17 0.08 -14.62 0.07 -9.85 -6.02 1.17 -0.17 0.07 -9.85 -6.02 1.17

12.47 7.32 5.39 0.02 99.57 0.25 95.87 12.47 -3.22 0.28 88.1 0.25 95.87 12.47 4.20 -3.22 -0.63 87.19 0.25 95.87 5

0.57 -4.58 0.13 0.37 55.32 33.40 -88.72 -49.03 -36.73 -13.81 35.47 35.47 -9.15 -9.15 -7.68 -4.58 3.76 0.37 3.76 0.37 -21.50 -29.25 -29.25 -27.13 -14.63 5.71 4.98 0.37 0.34 5.71 -2.86 0.37 0.34 17.74 17.74 -10.75 7

2.10 2.64 0.26 -95.87 24.93 -6.43 2.10 1.84 0.26 -95.87 24.93 -6.43 2.10 6层 -6.43 层 4.20 40.14 43.24 -83.38 -32.82 -40.66 35.47 35.47 -9.15 -9.15 -4.58 2.61 0.37 -4.58 2.61 0.37 -21.50 -29.25 -29.25 -14.63 -14.63 5.71 2.86 -0.85 0.34 5.71 2.86 -0.85 0.34 17.74 17.74 -10.75 42.09 42.09 -84.18 -36.16 -36.16 -14.87 35.47 35.47 -9.15 -9.15 -4.58 -4.58 -21.50 -29.25 -29.25 -14.63 -14.63 5.71 2.86 5.71 2.86 4.20 -3.21 28

17.74 17.74 -10.75 层 12.47 河南理工大学本科毕业设计（论文）

2.61 0.37 2.61 0.37 1.84 0.26 -95.87 24.93 -0.63 87.2 0.25 95.87 12.47 -3.21 -0.62 87.19 0.25 95.87 12.46 -3.22 -0.68 87.13 0.25 95.87 12.46 -3.40 0.10 88.05

0.27 95.87 -0.85 0.34 -0.85 0.34 -0.17 0.07 -9.85 -6.02 1.18 -0.17 0.07 -9.85 -6.02 1.18 -0.19 0.07 -9.85 -6.02 1.27 0.03 0.08 -9.85 -6.88

42.09 42.90 -84.18 -36.16 -36.16 -14.87 35.47 35.47 -9.15 -9.15 -4.57 -4.57 2.60 0.37 2.60 0.37 -21.50 -29.25 -29.25 -14.63 -14.63 5.71 2.85 -0.85 0.34 5.71 2.85 -0.85 0.34 17.74 17.74 -10.75 4

2.10 1.83 0.26 -95.87 24.93 -6.43 层 4.20 42.09 42.09 -84.19 -36.17 -36.17 -14.86 35.47 35.47 -9.15 -9.15 -4.58 -4.84 2.71 0.37 2.71 0.37 -21.50 -29.25 -29.25 -14.63 -14.63 5.71 2.85 -0.92 0.34 5.71 3.08 -0.92 0.34 17.74 17.74 -10.75 3

2.10 1.90 0.26 -95.87 24.93 -6.81 层 2.26 0.92 0.29 -95.87 27.80 -6.43 层 4.20 42.19 41.93 -84.12 -36.24 -36.01 -14.88 35.47 35.47 -9.68 -9.68 -4.57 -1.23 1.31 0.4 1.31 0.31 -21.50 -29.25 -29.25 -14.63 -15.91 4.52 2.85 0.14 0.37 6.15 0.14 0.14 0.28 17.74 19.18 -10.75 2

40.27 45.05 -85.32 -34.74 -38.73 -14.57 38.35 29.72 -23.23 -31.82 -24.09 29

河南理工大学本科毕业设计（论文） 1层 17.74 -11.62 -1.77 0.10 1.37 13.90 0.20 -0.88 -0.59 85.27 -14.63 0.27 3.07 -0.81 -43.92 0.20 -0.61 -24.5 0.06 -0.18 -16.85 -2.45 -1.90 -4.84 1.90 1.47 50.70 29.29 -79.99 C

D图2-12 恒载弯矩分配图

85.7699.21（79.37）27.28（21.82）（79.66）13.81（11.05）

（68.61）85.7671.92（70.98）88.7299.5733.455.3249.0336.783.38（66.70）（70.48）14.62（11.70）88.143.2440.1432.8240.6684.18（67.34）87.19（69.75）14.87（11.90）42.0942.0936.1636.1684.18（67.34）87.20（69.76）14.87（11.90）42.0942.0936.1636.1684.19（67.35）84.19（67.35）14.86（11.89）42.0942.0936.1736.17

84.1287.13（69.70）14.88（11.90）

（67.30）41.9342.1936.2436.0185.32（68.26）88.05（70.44）14.57（11.66）45.0540.2734.7438.7379.99（63.99）85.27（68.22）16.85（13.48）29.2950.743.9224.514.8612.05图2-13 恒载作用下框架弯矩图

30

河南理工大学本科毕业设计（论文）

上柱 0 0.37 2.60 5.20 8.28 -3.96 -1.10 0.12 8.54 0.37 8.28 下柱 0.58 右梁 0.42 -8.97 3.77 -1.46 -2.86 0.89 0.10 -8.53 0.26 -44.77 11.65 -4.93 -1.55 0.36 0.98 -39.26 0.26 -44.77 11.65 -4.92 -3.03 0.9 0.15 40.02 0.26 -44.77 6

8.28 -4.93 8.28 7层 8层 9层 左梁 0.37 8.97 -2.92 1.89 1.78 1.43 0.35 8.64 0.25 44.77 5.82 -2.01 0.72 -0.42 0.25 44.77 5.83 1.80 -1.51 -0.05 0.25 44.77 5.83 31

上柱 0 下柱 0.51 右梁 0.12 -1.08 -4.02 -0.95 -6.7 2.45 0.49 0.48 0.34 0.34 0.11 0.07 -7.3 -1.34 -5.36 -6.7 0.98 1.23 0.20 0.58 16.56 16.56 -2.20 -2.20 -1.98 -2.15 1.39 0.37 8.28 1.39 0.37 17.37 21.88 -9.85 -13.40 -13.40 -2.76 0.98 -0.57 0.34 -6.52 2.45 0.49 -0.07 0.34 -6.7 -6.7

-0.78 1.23 -0.57 -0.12 0.34 0.07 -5.36 -6.52 2.45 0.51 1.23 -0.02 -0.07 -0.02 0.34 0.07 -5.36 40.26 -13.77 -18.46 -8.04 16.56 16.56 -4.31 -4.31 0.70 -2.15 0.20 0.37 8.28 0.20 0.37 21.43 18.58 -9.85 -13.40 -13.40 -2.76 40.99 -17.05 -16.31 -7.63 16.56 16.56 11.65 层 -9.85 -13.40 -13.40 -2.76 河南理工大学本科毕业设计（论文）

-4.30 -4.30 -2.15 1.24 0.37 8.28 8.28 -2.16 1.24 0.37 -3.03 0.95 0.87 -39.25 0.26 -44.77 11.65 -4.92 5-3.03 层 0.95 0.87 -39.25 0.26 -44.77 11.65 -4.93 4-3.03 层 0.95 0.88 -39.25 0.26 -44.77 11.65 -4.92 3-3.02 层 0.95 0.90 -39.21 8.28 8.28 1.89 -1.52 -0.25 0.25 44.77 5.82 1.89 -1.51 -0.26 0.25 44.77 5.83 1.89 -1.52 -1.26 40.86 0.25 44.77 5.83 1.89 -1.51 -0.29 -6.7 2.57 1.28 -0.39 -6.7 2.57 1.28 -0.35 -16.6 0.34 -6.7 2.57 1.39 -0.39 -0.08

2.57 1.23 -0.34 0.34 -6.7 2.57 1.28 -0.36 0.34 2.57 1.28 0.53 -0.34 -0.06 0.34 0.07 -5.36 -6.7 2.57 1.28 -0.36 -0.07 0.34 0.07 -5.36 -6.7 2.57 1.28 -0.35 -0.07 -16.6 -7.65 0.34 0.07 -5.36 0.54 0.54 19.63 19.62 40.87 -16.64 -16.59 -7.65 16.56 16.56 -4.31 -4.31 -2.15 -2.15 1.24 0.37 8.28 1.24 0.37 19.62 19.62 -9.85 -13.40 -13.40 -2.76 40.86 -16.61 -16.61 -7.65 16.56 16.56 -4.31 -4.31 -2.15 -2.15 1.24 0.37 8.28 1.24 0.37 19.62 19.62 -9.85 -13.40 -13.40 -2.76 16.56 16.56 -4.31 -4.31 -2.15 -2.28 1.29 1.29 19.67 19.54 -9.85 -13.40 -13.40 -2.76 0.54 40.84 -16.64 -16.53 -7.66 32

河南理工大学本科毕业设计（论文）

0.37 8.28 8.96 0.37 0.26 -44.77 11.65 -4.93 21.02 0.44 -39.79 0.29 -44.77 12.98 -5.32 1

-0.92 0.70 -0.86 层 0.03 0.65 -37.29 0.25 44.77 5.82 -1.60 0.07 0.27 44.77 -10.64 6.49 0.05 -0.43 -0.26 40.67 -6.7 2.78 1.28 0.10 0.37 -6.7 0.08 1.39 -0.36 0.06 -0.17 -0.01 0.02 0.34 -7.29 2.78 0.04 0.10 0.28 0.57 0.02 0.08 -5.36 0.34 0.07 -5.36 16.56 16.56 -4.55 -4.55 -2.15 -0.59 0.64 0.4 8.28 -1.18 -2.28 0.9 -9.85 -13.40 -13.40 -2.76 -3.20 层 2.04 0.64 0.31 18.78 21.02 41.25 -15.94 -17.77 -7.53 17.91 13.88 14.58 -11.03 -3.15 23.63 13.66 -21.2 -10.97 -8.49 CD图2-14活载弯矩分配

33

河南理工大学本科毕业设计（论文）

8.641.34（6.91）（1.07）（32.21）8.04（6.43）8.53（6.82）8.537.3（31.41）39.2640.2621.8817.3713.7718.4640.02（32.02）（32.79）7.63（6.10）40.9918.5821.4317.0516.3139.25（31.4）40.87（32.70）7.65（6.12）19.6219.6316.6416.5939.25（31.4）40.86（32.69）7.65（6.12）19.6219.6316.6116.6139.25（31.4）40.86（32.69）7.65（6.12）19.6219.6216.616.639.21（31.37）40.84（32.67）7.66（6.13）19.5419.6716.6416.5339.79（31.83）41.25（33.0）7.53（6.02）21.0218.7815.9417.7737.29（29.83）40.67（32.54）8.49（6.79）13.6623.6321.210.976.9412.05

图2-15活载作用下框架弯矩图

2.1.7.3 梁端剪力及柱轴力的计算 梁端剪力： V?Vq?Vm 式中：Vq—— 梁上均布荷载引起的剪力，V?1ql； 2M?M右 Vm—— 梁端弯矩引起的剪力，Vm?左。

l柱轴力： N?V?P 式中：V—— 梁端剪力；

P—— 节点集中力及柱自重。

CD跨：八九层梁在恒载作用下，梁端剪力及柱轴力计算为例。

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河南理工大学本科毕业设计（论文）

由图2-15查得梁上均布荷载为： 第八层：q=18.91kN/m 集中荷载 95.68kN 柱自重36.86kN 第九层：q=23.47kN/m

由图2-15查得：

八层梁端弯矩： M左=88.72kN·m（70.98kN·m） M右=99.57kN·m（79.656kN·m） 九层梁端弯矩： M左=85.76kN·m（68.61kN·m） M右=99.57kN·m（79.368kN·m） 括号内为调幅的数值。

1九层梁端剪力：VqC =VqD =ql=1/2×23.47×7.8=91.53kN

285.76?99.21??1.72kN 调幅前：VmC?VmD?7.8VC=VqD +VmD=91.53-1.72=89.81kN VD=VqD -VmD=91.53+1.72=93.25kN

调幅后：VmC?VmD??1.38kN

VC=VqC +VmC=91.53-1.38=90.15kN

VD=VqD -VmD=91.53+1.38=92.91kN

1同理可得八层梁端剪力：VqC =VqD =ql=1/2×18.91×7.8=73.75kN

288.72-99.57??1.39kN 调幅前：VmC?VmD?7.8 VC=VqC +VmC=73.75-1.39=72.36kN VD=VqD -VmD=73.75+1.39=75.14kN 调幅后：VmC?VmD??1.11kN

VC=VqC +VmC=73.75-1.11=72.64kN VD=VqD -VmD=73.75+1.11=74.86kN

九层C柱柱顶及柱底轴力：N顶=V?P =90.15+0=90.15kN N底=90.15+36.86=127.01kN

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