计算书陈晨

黑龙江东方学院毕业设计

公主岭翠湖税务局办公楼设计

摘 要

本工程为公主岭翠湖税务局办公楼工程，主体为五层，本地区抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅱ类，风向为西北风为主导方向。整体是钢筋混凝土框架结构。包括建筑设计，结构设计两部分内容。建筑设计是在总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑基地环境、使用功能、综合选型、施工、材料、建筑设备、建筑艺术及经济等。最终确定设计方案，画出建筑施工图。

结构设计是在建筑物初步设计的基础上确定结构方案；选择合理的结构体系；进行 结构布置，并初步估算，确定结构构件尺寸，进行结构计算。

本设计采用钢筋混凝土现浇框架结构。在进行荷载计算和构件截面估算后，选取一榀框架进行计算，并对最不利活荷载和最不利内力进行分析，从而进行配筋计算。本设计基础形式采用柱下独立基础，楼梯为钢筋混凝土现浇梁式楼梯。整个方案设计基本符合设计和结构要求，具有一定的创造性和合理性。

总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则，两部分空间合理，连接紧凑，主次分明，使建筑空间的舒适度加以提高。

关键词：设计；建筑；结构；框架

I

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Gongzhuling Lake Taxation Office

Abstract

This works for the Inland Revenue office Gongzhuling Lake Project,Subject to five,the region's seismic intensity of 7 degrees,the venue categoryⅡclass,led northwesterly wind direction.Overall reinforced concrete frame structure. Including architectural design, structural design of two parts.Architectural design is in the context of the overall plan,according to the design requirements of the mission statement,considering the base environment, functionality, comprehensive selection,construction,materials,construction equipment,architectural art and economics.Finalize the design,construction drawings drawn.

Structural design is to determine the structure of the program on the basis of the preliminary design of the building;choose the right architecture;conduct

Structural arrangement,and preliminary estimates,to determine the size of the structural members,structural calculations.

The design of reinforced concrete cast frame structure.After conducting load calculation and estimation of the member section, select one-bay frame is calculated, and the most unfavorable live load and the most unfavorable internal forces analysis to be Reinforcement.This design forms the basis of an independent basis by column under the stairs of reinforced concrete cast beam staircase.The entire design in line with the design and construction requirements,creating a certain rationality.

In short, suitable, safe, economical, easy to use is the principle of this design,reasonable space of two parts,connected compact, prioritize,so comfort architectural space to be improved.

Keywords:design ; building ; structure ; framework

II

目 录

摘 要 ................................................................... I Abstract ................................................................. II 第1章 绪论 ......................................................... - 1 - 1.1 选题依据、意义及实际方面的应用价值 ............................. - 1 - 1.2 国内外研究现状 ................................................. - 1 - 1.3 设计研究的内容 ................................................. - 1 - 1.3.1 建筑设计 ...................................................... - 2 - 1.3.2 结构设计 ..................................................... - 2 - 第2章 建筑说明 ..................................................... - 3 - 2.1 工程概况 ....................................................... - 3 - 2.1.1 地质资料 ...................................................... - 3 - 2.1.2 抗震设防 ..................................................... - 3 - 2.2 做法说明 ....................................................... - 3 - 2.3 梁、柱截面尺寸的确定 ........................................... - 6 - 第3章 框架侧移刚度的计算 ........................................... - 8 - 3.1 横梁、柱线刚度的计算 ............................................ - 8 - 3.2.1 底层 .......................................................... - 8 - 3.2.2 第二层至第五层 ................................................ - 9 - 第4章 重力荷载代表值的计算 ........................................ - 10 - 4.1 资料准备 ....................................................... - 10 - 4.2 重力荷载代表值的计算 ........................................... - 10 - 4.2.1 第一层 ....................................................... - 10 - 第5章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 .................. - 14 - 5.1 地震作用下框架内力和侧移计算 ................................... - 14 - 5.1.1 横向自振周期的计算 ........................................... - 14 - 5.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算 ............................. - 14 -

5.1.3 多遇水平地震作用下的位移验算 ................................. - 15 - 5.1.4 水平地震作用下框架内力计算 ................................... - 15 - 5.2 风荷载作用下框架内力计算 ....................................... - 18 - 5.2.1 风荷载计算 ................................................... - 18 - 5.2.2 风荷载作用下内力计算 ......................................... - 19 - 第6章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 ............................ - 23 - 6.1 计算单元的选择确定 ............................................. - 23 - 6.2 荷载计算 ....................................................... - 23 - 6.2.1 恒载计算 ..................................................... - 23 - 6.2.2 活载计算 ..................................................... - 26 - 6.3.1 恒荷载作用下梁的等效荷载计算 ................................. - 26 - 6.3.2 活荷载作用下梁的等效荷载计算 ................................. - 28 - 6.4 内力计算 ....................................................... - 30 - 6.4.1 恒载作用下的内力计算 ......................................... - 30 - 6.4.2 活荷载作用下的内力计算 ....................................... - 37 - 6.5 框架梁的内力组合 ............................................... - 41 - 6.5.1 结构抗震等级 ................................................. - 41 - 6.5.2 框架梁内力组合 ............................................... - 41 - 6.6 框架柱的内力组合 ............................................... - 42 - 第7章 截面设计 .................................................... - 49 - 7.1 框架梁 ......................................................... - 49 - 7.1.1 梁的最不利内力 ............................................... - 49 - 7.1.2 梁正截面受弯承载力计算 ....................................... - 49 - 7.2 框架柱 ......................................................... - 54 - 7.2.1 柱截面尺寸验算 ............................................... - 54 - 7.2.2 柱正截面承载力计算 ........................................... - 55 - 第8章 楼板设计 .................................................... - 58 - 8.1 楼板类型及设计方法的选择 ....................................... - 59 - 8.1.1 基本资料 ..................................................... - 59 -

第9章 楼梯设计 .................................................... - 62 - 9.1 楼梯示意图 ..................................................... - 63 - 9.2 基本资料 ....................................................... - 63 - 9.2.1 依据规范 ..................................................... - 63 - 9.2.2 几何参数 ..................................................... - 63 - 9.2.3 荷载标准值 ................................................... - 63 - 9.2.4 材料信息 ..................................................... - 64 - 9.3 计算过程 ....................................................... - 64 - 9.3.1 楼梯几何参数 ................................................. - 64 - 9.3.2 荷载计算 ..................................................... - 64 - 9.3.3 正截面受弯承载力计算 ......................................... - 66 - 第10章 基础设计 ................................................... - 67 - 10.1 荷载计算 ...................................................... - 68 - 10.2 基底尺寸的确定 ................................................ - 69 - 10.3 基底配筋计算 .................................................. - 71 - 结 论 ............................................................ - 74 - 参考文献 ............................................................ - 75 - 致 谢 ............................................................ - 76 -

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第1章 绪论

1.1选题依据、意义及实际方面的应用价值

选题的依据:我们现在进行的课题基本上都是应用研究和发展研究，这就要求我们的研究必须有一些基本的理论依据来保证研究的科学性。比如我们要进行活动课实验研究，我们就必须以课程理论、学习心理理论、教育心理学理论为研究试验的理论依据。我们进行教学模式创新实验，就必须以教学理论、教育实验理论等为理论依据。

选题的意义：建筑，它促进了地区经济的发展。从古到今，人类也从未停止过对于建筑美学的追求，很多建筑被建成为令人赏心悦目的艺术品，成为了一个时代的象征。随着经济迅猛发展，各种建筑需要修建。为了能够熟悉设计流程，且在掌握前人技术的基础上，力求做到有所创新。毕业设计就能很好的达到这样的目的。

1.2 国内外研究现状

国内在现阶段，随着国内经济的飞速发展，民营企业也在迅速崛起，促进了产业结构的变化，也促使第三产业的迅速发展，尤其是服务业，这也直接导致了办公楼的需求量增加，尤其是经济发展区块如沿海一带，但是由于城市空间的有限，这就要求办公楼设计要做到物尽其值，这也就需要各设计人员不断提高自身的设计水平，做到与时俱进。

在国外，不管发达国家还是发展中国家，都有着各自的发展状态，但是不管是何种发展状态，经济都在不断更新和发展当中，办公楼的使用和各项要求也在不断变化，其设计技术也在不断的升华中。如美国。其中最常用的是混凝土框架、钢框架。框架建筑的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；现在框架结构已经在国内的大多数地区得到广泛应用，基本都是用于住宅楼、办公楼结构设计方案，经过长年的实践应用，只要坚持技术创新和可持续发展，总结经验，正视当前的不足，认真解决建筑建设中所存在的诸多问题，我国的建筑建设技术一定会大有进步，提高到新的水平。

1.3 设计研究的内容

整个毕业设计分为建筑设计和结构设计两部分。

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1.3.1建筑设计

1.研究内容：建筑功能布局 2.采用的方法：

（1）初定结构方案，一般是结构总工与建筑设计人员商定。

（2）做施工图设计，根据建筑提供的建筑图，计算模型，布置梁板柱，计算通过后开始画施工图。

1.3.2 结构设计

1.研究内容：结构是否满足规范 2.拟采取方法：

（1）做初步设计，结构设计人员根据建筑初步设计图纸，布置梁，板，柱等主要构件结构尺寸，并在PKPM中试算，基本能达到规范要求的各项指标后，出初步设计图纸。

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第2章 建筑说明

2.1 工程概况

本次毕业设计为综合办公楼类建筑，结构形式为钢筋混凝土框架结构，形状长方形型，占地15000m2，其中东西长170m，南北宽150m，距离城市主干道的中心为50m。，层数一般为5层，建筑面积约3500～6000m2，要求每层都有会议室2个面积分别120m2，250 m2，每层2间休息室25m2，4个休息室面积30 m2，1-2两层有开敞式办公区，每个面积为400m2，行政办公室区在5楼，每个办公室面积30-80m2，其他自定。 基本风压: 按荷载规范吉林省公主岭市确定,地面粗糙度B类 基本雪压: 按荷载规范吉林省公主岭市确定 地震 ：按荷载规范吉林省公主岭市确定 雨量：年降雨量1100mm，最大降雨量190mm/日 风向：西北风为主导方向 冻深：1.7m 2.1.1地质资料 地质资料见表2-1。 2.1.2 抗震设防

场地地震加速度为0.15g，建筑场地类别为2类。

2.2 做法说明

墙身做法：240mm厚混凝土砌块填充墙，两侧均为20mm厚抹灰，用M5混合砂浆砌筑。内粉刷为混合砂浆底，纸筋灰面厚20mm，803内墙涂料两度，外墙粉刷为1:3水泥砂浆底，厚20mm，踢脚线为5mm厚1：1水泥细砂结合层，12mm厚1：3水泥砂浆打底，高150mm的脚线砖。

屋面做法：20mm厚1:3防水层砂浆，5mm厚SBS防水层，20 mm厚1:3水泥沙浆找平层，1:8水泥炉渣找坡2% 最薄处30mm厚，50mm厚挤塑苯板保温层，100mm厚现浇钢筋混凝土屋面板，15mm厚纸筋石灰抹底。

地面做法：250mm厚碎石夯实，100mm厚C20素混凝土，20mm厚1：3水泥砂浆找平层，10mm厚铺地砖面层。

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表2-1 地质资料

土层类别 土层厚度 （m） 承载力标准 （kPa） 桩的极限端阻力标准值qpk (kPa) 桩的极限侧阻力标准值qsik （kPa） 土层概况 素填土 粉煤灰 素填土 淤泥 粉质粘土 粉土 粉砂 淤泥质粉质粘土与粉土（粉砂）互层 0.50~7.20 1.20~2.90 0.20~2.20 0.40~3.00 0.50~3.10 0.60~9.50 1.40~13.0 12 130 85 90 100 105 135 34 24 16 24 48 30 32 褐黄~黄褐色，可塑-硬塑，中等压缩性 浅灰色，稍密，很湿 褐黄、黄褐、灰褐色，稍密，很湿 灰色，可塑状态 灰黄~核黄色，可塑，中等压缩性 灰色，稍密—中密，湿 灰黄色、灰色，稍密，饱和，中等压缩性 1.30~24.50 90 16 灰-褐灰色，流塑，高压缩性 淤泥质粉质粘土 淤泥质粉质粘土与粉土（粉砂）互层 粉质粘土 素填土 粉煤灰 素填土 淤泥 粉质粘土 粉土 粉砂 6.10~28.00 90 16 灰色，流塑，高压缩性 5.20~14.00 110 18 灰~褐灰色，软塑—流塑状态 2.00~9.70 0.50~7.20 1.20~2.90 0.20~2.20 0.40~3.00 0.50~3.10 0.60~9.50 1.40~13.0 120 12 130 85 90 100 105 135 40 34 24 16 24 48 30 32

- 4 - 灰~深灰色，可塑—软塑状态 褐黄~黄褐色，可塑-硬塑，中等压缩性 浅灰色，稍密，很湿 褐黄、黄褐、灰褐色，稍密，很湿 灰色，可塑状态 灰黄~核黄色，可塑，中等压缩性 灰色，稍密—中密，湿 灰黄色、灰色，稍密，饱和，中等压缩性

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续表2-1 地质资料

土层类别 土层厚度 （m） 承载力标准 （kPa） 桩的极限端阻力标准值qpk (kPa) 桩的极限侧阻力标准值qsik （kPa） 土层概况 淤泥质粉质粘土与粉土（粉砂）互层 1.30~24.50 90 16 灰-褐灰色，流塑，高压缩性 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 粉土 细粉砂 卵石 粉质粘土 泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩 泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩 1.80~9.50 0.90~8.70 1.30~8.30 1.00~8.50 2.25~13.70 0.30~2.70 0.40~0.90 140 150 200 220 280 600 300 1800 2200 8500 34 50 52 44 48 90 63 灰~深灰色，软塑-可塑，中等偏高压缩性 回~深灰色，可塑，中等压缩性 青灰色、灰绿色，可塑，中等压缩性 青灰色、灰绿色，湿，中等压缩性 灰色、灰黄色，中密-密实，饱和，中等偏低压缩性 灰黄色，密实，饱和，中等偏低压缩性 棕红色，强风化，呈碎块状，标贯击数大于50击 棕红色，强风化，呈碎块状，标贯击数大于50击 棕红色，中等风化，岩芯呈短柱状，裂隙稍发育 0.40~5.70 450 85 未穿透 2000

楼面做法：30厚铺地砖面层，100mm厚钢筋混凝土楼板，15mm厚1:3水泥砂浆结合层，15mm厚纸筋石灰抹底。

散水做法：素土夯实向外坡5%，50mm厚C15混凝土压实赶光，1：1水泥砂子,150mm厚3:7灰土,素土夯实。

台阶做法：30厚铺地砖面层,15厚1:3水泥砂浆找平层，60厚C15号混凝土,300厚3:7灰土，素土夯实。

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表5-11各层柱端弯矩及剪力计算(C轴中柱)

中柱

层次

hi (m)

Vi (KN)

∑D ij (N/mm)

Di1 (N/mm)

5 4 3 2 1 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 4.65 13.16 20.74 28.32 39.69 37576.27 37576.27 37576.27 37576.27 39109.31 18013.3 18013.3 18013.3 18013.3 18065.56 Vi1

k

(KN) 2.23 6.31 9.94 13.58 18.33 2.51 2.51 2.51 2.51 3.71 (m) 0.43 0.48 0.5 0.5 0.55 (KN·m) 3.45 10.90 17.90 24.44 36.30 y

下M bi1

M ui1

(KN·m) 4.57 11.81 17.90 24.44 29.70 表5-12 梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算

层次 5 4 3 2 1

梁AC

梁CD

L 8.55 8.55 8.55 8.55 8.55

Vb 0.71 2.40 4.56 6.68 8.51

柱轴力

边柱A

L 5.59 5.59 5.59 5.59 5.59

Vb 0.65 2.02 3.75 5.58 7.18

轴 -0.71 -2.40 -4.56 -6.68 -8.51

中柱C轴 0.07 0.38 0.81 1.10 1.33

边柱D轴 -0.65 -2.02 -3.75 -5.58 -7.18

Mb lMb rMb lMb r2.95 9.92 19.05 27.79 35.28

3.16 10.57 19.94 29.31 37.46

1.41 4.69 8.86 12.99 16.68

2.21 6.61 12.08 18.19 23.47

风荷载作用下框架内力图如图5-5、图5-6和图5-7。

5-5 风荷载作用下框架剪力图(kN)

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图5-6风荷载作用下框架轴力图(kN)

图5-7 风荷载作用下框架轴力图(kN)

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第6章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算

6.1 计算单元的选择确定

计算单元宽度为3.6m，直接传给该框架的楼面荷载，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过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。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，所以在框架节点上还作用有集中力矩。

6.2 荷载计算

6.2.1恒载计算

梁、柱、墙、门、窗等重力荷载，因计算楼、屋面的永久荷载时，已考虑了板的自重，故在计算梁的自重时，应从梁截面高度中减去板的厚度。梁柱密度25kN/m2 墙面单位面积重力荷载为。 5.5×0.24+17×0.02×2=2kN/m2

外墙窗尺寸为1.75×1.8 单位面积重力荷载为0.45kN/m2

单位面积幕墙重力荷载取1.2 kN/m2

1、对于第5层 (AC跨)框架梁（一根）自重(包括梁侧粉刷) 0.30×(0.70-0.10)×25+2×(0.7-0.1)×0.02×17=4.91kN/m (CD跨)框架梁（一根）自重(包括梁侧粉刷)

0.24×(0.50-0.10)×25+2×(0.50-0.10)×0.02×17=2.54kN/m 因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为: 横梁自重，为均部荷载

g5AC= 4.91kN/m g5CD=2.54kN/m

屋面板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载

g5AB=（4.93+1）×3.60=33.15kN/m

g5BC=（4.93+1）×2.46=14.59kN/m g5CD=（4.93+1）×3.60=33.15kN/m

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2、对于1-4层

(AC跨)框架梁（一根）自重(包括梁侧粉刷) 0.30×(0.70-0.10)×25+2×(0.7-0.1)×0.02×17=4.91kN/m AB跨填充墙自重(包括墙面粉刷) 2×（3.6-0.6）=6.0KN/m

(CD跨)框架梁（一根）自重(包括梁侧粉刷)

0.24×(0.50-0.10)×25+2×(0.50-0.10)×0.02×17=2.54kN/m 因此，作用在框架梁上的线荷载。 横梁和横墙自重，为均部荷载。

gAB=4.91+6.0=10.91kN/m

gBC=4.91kN/m

gCD=2.54+6.0=8.54kN/m

楼板、走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。

gAB=（3.24+1）×3.60=15.26kN/m

gBC=（3.24+1）×2.46=10.43kN/m gCD=（3.24+1）×3.60=15.26kN/m

3、屋面框架节点集中荷载标准值 纵梁（四根）自重(包括梁侧粉刷)

[0.24×(0.40-0.10)×25+2×(0.40-0.10)×0.02×17]×3.2=6.41kN 边柱联系梁传来屋面自重 3.6×1.8×0.5×(4.93+1)=19.21kN

中柱联系梁传来屋面自重

{3.6×1.8×0.5+[(3.6-2.7)+3.6]×2.7/2/2}×(4.93+1)=44.70kN 顶层边节点：

集中荷载 G5A= G5D=6.41+19.21=25.62kN

集中力矩 M5A= M5D=25.62×(0.45-0.24)/2==2.69kN·m 顶层中间节点：集中荷载 G5B=G5C=6.41+44.70=51.11kN

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集中力矩 M5C=51.11×(0.50-0.24)/2=6.64kN·m 4、一到四层楼面框架节点集中荷载标准值。 纵梁自重(包括梁侧粉刷):

[0.24×(0.40-0.10)×25+2×(0.40-0.10)×0.02×17]×3.2=6.41kN 纵墙:

外墙:墙厚240mm，计算长度3.6-0.35=3.25mm，计算高度3.6-0.4=3.2mm。 墙体自重(包括两侧粉刷):2×2×3.25×3.2=41.60 kN

扣除窗洞加上窗自重:2×(-1.8×2.1×2+1.8×2.1×0.45)=-11.72kN

内墙:墙厚240mm，计算长度3.6-0.4=3.2mm，计算高度3.6-0.4=3.2mm。 墙体自重(包括两侧粉刷)2×2×3.2×3.2=40.96kN

扣除门洞加上门自重: [-0.9×2.1×2+0.9×2.1×0.2] ×2=-6.8kN 边柱联系梁传来屋面自重 3.6×1.8×0.5×(3.24+1)=13.74kN

中柱联系梁传来屋面自重

{3.6×1.8×0.5+[(3.6-2.7)+3.6]×2.7/2/2}×(3.24+1)=31.96kN 边柱(包括粉刷)：

0.4×0.45×3.6×25+[（0.4+0.45）×2-0.24×3]×0.02×3.6×17=15.25kN 中柱(包括粉刷)：

0.4×0.5×3.6×25+(（0.4+0.5）×2-0.24×3)×0.02×3.6×17=19.32kN 边节点集中荷载 GA=GD=6.41+41.60-11.72+13.74+15.25=65.28kN 集中力矩 MA= MD=(6.41+41.60-11.72+13.74)×(0.45-0.24)/2=5.25kN·m 中节点集中荷载 GB=GC=6.41+40.96-6.8+31.96+19.32=91.85kN 集中力矩 MB=(6.41+40.96-6.8+31.96)×(0.50-0.24)/2=9.43kN·m 恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图6-1所示。

图6-1 恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布

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6.2.2 活载计算

屋面及楼面可变荷载标准值:

不上人屋面均布活荷载标准值 0.5 kN/m2 楼面活荷载标准值 2.0 kN/m2 楼面活荷载标准值(走廊) 2.5 kN/m2 1、对于第5层

AB、CD跨线荷载:q1=q2= 0.5×3.60=1.80kN/m 为梯形荷载 BC跨线荷载:q3=0.5×2.70=1.40kN/m 为三角形荷载 集中力：P5A=P5D=3.6×0.5×3.6×0.5×0.5=1.62 kNP5A

P5B=P5C=3.6×0.5×3.6×0.5×0.5+[(3.6-2.7)+3.6]×2.7/2/2×0.5=3.21 kN 集中力矩：M5A=M5D=1.62×(0.45-0.24)/2=0.17 kN·m M5C=3.21×(0.50-0.24)/2=0.42 kN·m 2、对于第1-4层

AB、CD跨线荷载:q1=q2=2.0×3.60=7.20kN/m 为梯形荷载 BC跨线荷载:q3=2.5×2.70=6.75kN/m 为三角形荷载 集中力：PA=PD=3.6/2×3.6/2×2.0=6.48kN

PB=PC=3.6×0.5×3.6×0.5×0.5+[(3.6-2.7)+3.6]×2.7/2/2×2.0=12.84kN

集中力矩:MA=MD=6.48×(0.45-0.24)/2=0.68kN·m MC=12.84×(0.50-0.24)/2=1.62kN·m

6.3 等效荷载计算

6.3.1 恒荷载作用下梁的等效荷载计算

将梯形、三角形荷载等效于均布荷载，与梁上原来的均布荷载叠加。 三角形荷载：Pe=5/8p

梯形荷载：Pe=(1-2α2+α3)p α=a/l α=a/l=1.80/5.945=0.303 Pe=0.844p 顶层: g5AB=4.91+0.844×21.42=22.99 kN/m

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g5CD=2.54+0.844×21.42=20.62 kN/m g5BC=4.91+5/8×14.59=14.03 kN/m其余层:

gAB=10.91+0.844×15.26=23.79 kN/m

gBC=4.91+5/8×10.43=11.43 kN/m 求固端弯矩： 1、对于第5层

2222222???6lAC??FlABlAB/12??qAB?qBC?lAB/?12lAC?8lAClAB?3lAB/lAC MAC??qBClAC

=-14.03×9.0252/12- (22.99-14.03) ×6.4552/(12×9.0252) ×(6× 9.0252 -8×9.025×6.455+3×6.4552)-51.11×6.455×2.572/9.0252

=-178.4(kN.m)

22??FlABlBC/lAC

232???4lAC?3lAB/12??qAB?qBC?lAB/?12lAC MCA?qBClAC =14.03×9.0252/12+ (22.99-14.03) ×6.4553/(12×9.0252) ×(4×9.025 -3×6.455)+ 51.11×6.4552×2.57/9.0252=203.7(kN.m)

2 ?MCD?MDC?qCDlCD/12

=20.62×6.0652/12=63.2(kN.m) 2、对于第1-4层

2222222???6lAC??FlABlAB/12??qAB?qBC?lAB/?12lAC?8lAClAB?3lAB/lAC MAC??qBClAC

=-11.43×9.0252/12- (23.79-11.43) ×6.4552/(12×9.0252) ×(6× 9.0252 -8×9.025×6.455+3×6.4552)-91.85×6.455×2.572/9.0252 =-203.5(kN.m)

232???4lAC?3lAB/12??qAB?qBC?lAB/?12lAC MCA?qBClAC22??FlABlBC/lAC

=11.43×9.0252/12+ (23.79-11.43) ×6.4553/(12×9.0252) ×(4×9.025-3×6.455)+

91.85×6.4552×2.57/9.0252=255.2(kN.m)

26.0652/12=65.7(kN.m) ?MCD?MDC?qCDlCD/12=21.42×

等效后的荷载图如图6-2

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图6-2 等效后的恒荷载图

6.3.2 活荷载作用下梁的等效荷载计算

将梯形、三角形荷载等效于均布荷载，与梁上原来的均布荷载叠加。 三角形荷载：pe=5/8p

梯形荷载：pe=(1-2α2+α3)p α=a/l α=a/l=1.80/5.945=0.303 pe=0.844p 顶层:g5AB=g5CD=0.844×1.80=1.52 kN/m g5BC=5/8×1.40=0.875 kN/m

其余层: gAB?gCD=0.844×7.20=6.08 kN/m gBC=5/8×6.75=4.22 kN/m 等效后的活荷载如图6-3所示。 求固端弯矩： 1、对于第5层

2222222???6lAC??FlABlAB/12??qAB?qBC?lAB/?12lAC?8lAClAB?3lAB/lAC MAC??qBClAC

=-0.875×9.025/12- (1.52-0.875) ×6.455/(12×9.025) ×(6× 9.025

2222

-8×9.025×6.455+3×6.4552)-3.21×6.455×2.572/9.0252=-11.68(kN.m)

23222???4lAC?3lAB??FlAB/12??qAB?qBC?lAB/?12lAClBC/lAC MCA?qBClAC

=0.875×9.0252/12+ (1.52-0.875) ×6.4553/(12×9.0252) ×(4×9.025 -3×6.455)+

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3.21×6.4552×2.57/9.0252=13.13(kN.m)

2 ?MCD?MDC?qCDlCD/12

=1.52×6.0652/12=4.66(kN.m) 2、对于第1-4层

2222222???6lAC??FlABlAB/12??qAB?qBC?lAB/?12lAC?8lAClAB?3lAB/lAC MAC??qBClAC

=-4.22×9.0252/12- (6.08-4.22) ×6.4552/(12×9.0252) ×(6× 9.0252 -8×9.025×6.455+3×6.4552)-12.84×6.455×2.572/9.0252 =-53.7(kN.m)

232???4lAC?3lAB/12??qAB?qBC?lAB/?12lAC MCA?qBClAC22??FlABlBC/lAC

=4.22×9.0252/12+ (6.08-4.22) ×6.4553/(12×9.0252) ×(4×9.025-3×6.455)+ 12.84×6.4552×2.57/9.0252=54.1(kN.m)

2 ?MCD?MDC?qCDlCD/12

=6.08×6.0652/12=18.64(kN.m)

图6-3 等效后的活荷载图

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6.4 内力计算

6.4.1 恒载作用下的内力计算

1、梁端、柱端弯矩采用分层法计算，

分层法分配系数及恒载作用下固端弯矩计算结果见表6-1

表6-1 分层法分配系数及恒载作用下固端弯矩计算

节单元 点 顶层 分配三层 系数 二层 底层 顶层 固端三层 弯矩 二层 底层 5.25 5.25 -203.5 -203.5 255.2 255.2 9.43 9.43 -65.7 -65.7 65.7 65.7 -5.25 -5.25 5.25 -203.5 255.2 9.43 -65.7 65.7 -5.25 四层 0.2 0.19 2.69 5.25 0.2 0.22 0.6 0.59 -178.4 -203.5 0.4 0.39 203.7 255.2 0.21 0.23 6.64 9.43 0.21 0.2 0.18 0.18 -63.2 -65.7 0.4 0.39 63.2 65.7 0.3 0.32 -2.69 -5.25 0.3 0.29 0.2 0.2 0.6 0.4 0.21 0.21 0.18 0.4 0.3 0.3 四层 下柱 0.25 0.2 上柱 0.2 AB端 0.75 0.6 BA端 0.51 0.4 下柱 0.26 0.21 上柱 0.21 BC端 0.23 0.18 CB端 0.57 0.4 下柱 0.43 0.3 上柱 0.3 A柱 B柱 C柱 分层法计算过程如图6-4、6-5、和6-6所示

图6-4 顶层弯矩分配法计算过程

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图6-5 第四~二层弯矩分配法计算过程

图6-6 第一层弯矩分配法计算过程

2、跨中弯矩计算:框架梁的跨中弯矩M按下式计算:

M=MO-(-M左+M右)/2 （6-1）

其中MO是按简支梁计算的跨中弯矩；计算结果如表6-2所示。

表6-2 跨中弯矩计算

位置 位置 5 4 AB3 跨 2 1 339.89 339.89 -105.84 -107.7 223.6 225.2 175.2 173.4 339.89 -105.84 223.6 175.2 按简支梁 按简支梁 跨中弯矩284.91 339.89 左端弯矩 -60.9 -105.84 按实际结构跨中弯矩 按实际结构跨中弯矩右端弯矩 176.1 223.6 跨中弯矩 166.4 175.2

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5 4 BC跨 3 2 1 跨中弯矩 94.8 98.5 98.5 98.5 98.5 左端弯矩 -80.7 -121.1 -121.1 -121.1 -120.7 续表6-2

右端弯矩 17.68 27.1 27.1 27.1 27.57 跨中弯矩 45.6 24.4 24.4 24.4 24.4 分层法计算结果如图6-7、6-8、

图6-7 二～四层弯矩分配计算结果

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图6-8 顶层、底层框架在恒载作用下的弯矩图

由各分层单元计算整个结构在恒载作用下的弯矩图

将分层法求得的各层弯矩图叠加，可得整个框架在竖向荷载作用下的弯矩图。叠加 后的框架节点弯矩并不能达到平衡，为提高精度，可将节点不平衡弯矩再分配一次 进行修正。据此可作出叠加后的整体结构的弯矩图，如表6-3所示。

表6-3 柱剪力计算过程

各层柱端弯矩及剪力计算

(A轴边柱)

层次

柱底

柱顶

柱底弯

弯矩

矩M

M

m

5 4 3 2 1

3.6 3.6 3.6 3.6 4.55

M

柱剪力

弯矩

矩M

M

柱剪力

弯矩

矩M

力

柱顶弯

(中柱)

柱顶

柱底弯

柱剪

算(D轴边柱)

各层柱端弯矩及剪力计算

各层柱端弯矩及剪力计

hi

kNm

74.33 63.03 63.47 63.47 49.97

kNm

61.41 60.04 60.04 70.2 28.87

Vij

37.71 34.19 34.31 37.13 21.90

kNm

35.76 55.08 55.54 55.54 46.68

kNm

62.92 61.8 61.8 64.64 25.74

Vij

27.41 32.47 32.59 33.38 20.12

kNm

20.32 18.12 18.21 18.21 13.77

kNm

15.16 14.75 14.75 14.77 7.93

Vij

9.86 9.13 9.16 9.16 6.03

3、梁端剪力的计算

梁端弯矩求出后，从框架中截取梁为隔离体，用平衡条件可求得梁端剪力值。

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对AB跨梁，取图6-9和图6-10所示隔离体，由平衡条件，经整理得。

VAB= VAB+(MAB-MBA)/ 9.025 （6-2） VBA= VBA +(MBA-MAB)/ 9.025 （6-3）

（注：VAB和VBA为按简支梁计算的梁端剪力，不包括梁端弯矩的影响）

VBC=(0.7gBC2+ gBC1) ×6.065/2+(MBC-MCB)/ 6.065 (6-4) VCB=(0.7gBC2+ gBC1) ×6.065/2+(MCB-MBC)/ 6.065 (6-5)

表6-4 AB跨梁端剪力表

层次

gBC1 gBC2 MBC MCB VBC VCB

5 4 3 2 1

2.54 8.54 8.54 8.54 8.54

21.42 15.26 15.26 15.26 15.26

84.29 111.28 111.74 111.74 116.06

20.32 33.32 33.01 33.01 30.76

63.72 71.14 71.27 71.27 72.36

-42.62 -45.44 -45.31 -45.31 -44.23

表6-5 BC跨梁端剪力表

层次 5 4 3 2 1

gBC1

2.54 8.54 8.54 8.54 8.54

gBC2

21.42 15.26 15.26 15.26 15.26

MBC

84.29 111.28 111.74 111.74 116.06

MCB

20.32 33.32 33.01 33.01 30.76

VBC

63.72 71.14 71.27 71.27 72.36

VCB

-42.62 -45.44 -45.31 -45.31 -44.23

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图6-9 恒载作用下框架剪力图

4、柱轴力计算

柱轴力计算过程见表6-6、表6-7和表6-8

表6-6 柱轴力计算过程

A柱

层次

VAB

5 4 3 2 1

124.19 122.05 121.97 121.97 120.90

纵梁竖向力 25.62 65.28 65.28 65.28 65.28

柱自重 38.56 30.5 30.5 30.5 30.5

- 35 - 顶部轴力 149.81 375.70 593.45 811.20 1027.88

底部轴力 188.37 406.20 623.95 841.70 1058.38

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