洛陽市第三中學教學樓建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計摘 要本教學樓按照建筑學“適用、安全、經(jīng)濟、美觀”的原則設(shè)計，整棟樓共4 層，每層層高 3.9 米，設(shè)計采用框架結(jié)構(gòu)，外廊式近似“ㄈ”造型，利于采光以及學生健康成長，充分利用建筑面積。整個教學樓設(shè)計包括建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩部分，建筑設(shè)計部分主要包括了建筑物平面、立面、剖面、教室布置、各節(jié)點詳圖、各部位做法等方面；結(jié)構(gòu)設(shè)計方面主要包括了框架結(jié)構(gòu)梁柱的布置、基礎(chǔ)設(shè)計、梁板柱以及樓梯的配筋等，豎向荷載下采用彎矩二次分配法，風荷載作用下內(nèi)力采用 D 值法計算。在參考文獻方面主要以現(xiàn)行的規(guī)范為依據(jù)進行設(shè)計，合理布置結(jié)構(gòu)，努力做到理論與現(xiàn)實很好的結(jié)合。在手算的基礎(chǔ)上運用 PKPM 輔助設(shè)計，參考電算結(jié)果，防止出錯。使用天正建筑以及 AutoCAD 繪制建筑施工圖和結(jié)構(gòu)施工圖。關(guān)鍵詞：外廊式教學樓，框架結(jié)構(gòu)，建筑設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計，獨立基礎(chǔ)IArchitectural and Structure Design of third middle school Teaching Building in LuoyangABSTRACTThe teaching building designed according to the principle of architecture application, security, economic, aesthetic, “, the whole building, a total of 4 layers, each layer 3.9 meters high, design of the frame structure, veranda style approximation can be modeling, to lighting and the healthy growth of students, make full use of construction area.The teaching building design consists of architectural design and structural design of two parts, part of the architectural design mainly includes the building plane, elevation, section, classroom layout, the node detail, each part of the practices; structural design mainly includes the frame beam column layout, foundation design, beam and the stairs reinforcement, under vertical loads the second moment distribution method, wind load internal force under the D value method to calculate. In the reference literature, the main current specifications for the design, reasonable layout structure, and strive to achieve a good combination of theory and reality.On the basis of hannd calculates and use of PKPM aided design, the reference of the results of the calculation, to prevent mistakes. The use of Tarch and AutoCAD drawing construction drawing and structure construction drawing.KEYWORDS: Veranda Style Buildings, Frame Structure, Architectural Design, Structural Design,Independent Foundation.II目 錄前 言 1第 1 章 結(jié)構(gòu)計算參考值 21.1 結(jié)構(gòu)計算中所用到的材料自重 21.2 樓面均布活荷載標準值 21.3 結(jié)構(gòu)計算中系數(shù)取值 2第 2 章 現(xiàn)澆樓板及樓梯設(shè)計 32.1 柱網(wǎng)布置圖 .32.2 樓板設(shè)計 32.2.1 角區(qū)格 A42.2.2 邊區(qū)格 B52.2.3 區(qū)格 C62.3 樓梯設(shè)計 .72.3.1 基本設(shè)計資料 .72.3.2 踏步板設(shè)計 .72.3.3 平臺板設(shè)計 .82.3.4 平臺梁設(shè)計 .8第 3 章 豎向荷載計算 103.1 設(shè)計基本資料 103.2 框架計算簡圖 .103.2.1 選擇一榀框架 .103.2.2 梁截面尺寸的確定 .103.2.3 柱子尺寸的確定 .113.3 恒荷載作用下內(nèi)力計算 123.3.1 屋面及樓面的永久荷載標準值 .123.3.2 屋面及樓面的可變荷載標準值 .123.3.3 墻體重力荷載 .123.3.4 軸線 A～C 梁上的恒載標準值計算 .133.3.5 軸線 A～C 柱端集中力計算 .133.3.6 偏心距計算 .143.3.7 梁柱線剛度計算 .153.3.8 彎矩計算及分配 .163.3.9 計算梁端剪力、柱端剪力 .183.3.10 計算柱的軸力： .203.4 活荷載作用下的內(nèi)力計算 .213.4.1 均布荷載 .213.4.2 走廊柱子偏心產(chǎn)生框架梁端附加彎矩 .223.4.3 彎矩計算及分配 .233.4.4 計算梁端剪力、柱端剪力 .263.4.5 柱端軸力計算 .27第 4 章 風荷載作用下內(nèi)力計算 294.1 基本數(shù)據(jù)計算 .294.2 框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度計算 30III4.3 框架結(jié)構(gòu)側(cè)移驗算 304.4 框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算 314.4.1 反彎點高度 .314.4.2 風荷載作用下各層框架柱端彎矩計算 .314.4.3 風荷載作用下梁端彎矩、剪力及柱軸力計算 .32第 5 章 框架內(nèi)力組合及配筋計算 355.1 荷載效應(yīng)組合情況 355.2 控制截面及最不利內(nèi)力組合 355.3 材料 .355.4 框架梁截面內(nèi)力組合 .355.4.2 柱邊緣處梁彎矩、剪力 365.4.3 梁控制截面內(nèi)力組合 .385.5 框架柱控制截面內(nèi)力組合 415.6 梁柱截面設(shè)計 465.6.1 梁截面設(shè)計 .46第 6 章 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 566.1 設(shè)計資料 566.2 材料 566.3 荷載計算 566.4 承載力特征值計算 576.5 A 柱獨立基礎(chǔ)計算 586.5.1 初步選擇基底尺寸 .586.5.2 驗算持力層地基承載力 .596.5.3 計算基底反力 .596.5.4 配筋計算 .606.6 B 柱獨立基礎(chǔ)計算 616.6.1 初步選擇基底尺寸 .616.6.2 驗算持力層地基承載力 .626.6.3 計算基底反力 .626.6.4 配筋計算 .636.7 C 柱獨立基礎(chǔ)計算 646.7.1 初步選擇基底尺寸 .646.7.2 驗算持力層地基承載力 .646.7.3 計算基底反力 .656.7.4 配筋計算 .65結(jié) 論 68謝 辭 69主要參考文獻 700前 言本設(shè)計題目為“洛陽市第三中學教學樓建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計”，該教學樓擬建建筑面積 4000～5000 平方米，實際建筑面積 4820.2 平方米，建筑結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，建筑層數(shù)為 4 層， 基本風壓、地質(zhì)條件見任務(wù)書。建筑設(shè)計方面按照適用、安全、經(jīng)濟、美觀的建筑設(shè)計原則，綜合考慮各種因素確定教學樓的設(shè)計方案。教學樓應(yīng)該包括普通教室、專用教室（實驗室、音樂教室、美術(shù)教室等）、公用教室（合班教室、微機室等）、圖書閱覽室、教室休息室、輔助用房等。教學樓必須滿足良好的通風采光，所以本教學樓設(shè)計采用了外廊式設(shè)計方案，更有利于學生健康發(fā)展。結(jié)構(gòu)設(shè)計方面采用框架結(jié)構(gòu)，合理布置柱網(wǎng)，根據(jù)受力情況估算樓板厚度、梁柱截面尺寸；取一榀框架受力分析，計算恒荷載、活荷載、風荷載作用下的內(nèi)力；不利內(nèi)力進行組合計算構(gòu)件的受力和截面配筋。根據(jù)地質(zhì)條件以及框架受力情況設(shè)計基礎(chǔ)，本教學樓采用柱下獨立基礎(chǔ)。教學樓是公共建筑，要滿足很多規(guī)范要求，能體現(xiàn)出建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計的很多重要的方面，選擇教學樓建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而掌握教學樓設(shè)計的基本原理，掌握建筑設(shè)計的思想和方法。1第 1 章 結(jié)構(gòu)計算參考值1.1 結(jié)構(gòu)計算中所用到的材料自重鋼筋混凝土: 25kN/m3水泥砂漿: 20kN/m3200mm 厚加氣混凝土墻體（雙面粉刷）1.4+0.5+0.35=2.24kN/㎡混合砂漿: 17kN/m3水磨石樓面: 0.65kN/㎡塑鋼窗: 0.6kN/m3保溫防水層自重: 2.20kN/m3蛭石保溫層： 5kN/㎡1.2 樓面均布活荷載標準值教室: 2.0kN/㎡ 走廊、樓梯： 3.5kN/㎡衛(wèi)生間: 2.5kN/㎡不上人屋面: 0.5kN/㎡1.3 結(jié)構(gòu)計算中系數(shù)取值結(jié)構(gòu)重要性系數(shù): =1.0永久荷載分項系數(shù): =1.2可變荷載分項系數(shù): =1.42第 2 章 現(xiàn)澆樓板及樓梯設(shè)計2.1 柱網(wǎng)布置圖圖 2-1 建筑柱網(wǎng)簡圖2.2 樓板設(shè)計本結(jié)構(gòu)為洛陽市第三中學教學樓框架結(jié)構(gòu)，總層數(shù) 4 層，各層層高均為3.9m。柱網(wǎng)布置如圖 2-11、材料：樓板使用 C30 混凝土：Fc =14.3N/mm2 Ft =1.43N/mm2 Ftk =2.01N/mm2 鋼筋 HRB335：Fy =300N/mm2 2、板厚確定板的截面高度與跨度之比，對鋼筋混凝土單向板不小于 1/30，雙向板不小于 1/40，且滿足現(xiàn)澆鋼筋混土板的最小厚度要求，民用建筑單向板≧60mm，雙向板≧80mm，4500/40=112.5mm，取板厚 120mm。3、樓板彎矩及配筋計算1）板荷載計算：水磨石地面 0.65kN/㎡120mm 厚鋼筋混土樓板 25×0.12=3.0kN/㎡315mm 厚石灰砂漿 0.01517=0.255kN/㎡恒荷載標準值 3.91KN/㎡活荷載標準值 (教室） 2.5KN/㎡活荷載標準值 (走廊） 3.5KN/㎡由可變荷載效應(yīng)控制的組合 1.2×3.91+1.4×2.5=8.19KN/㎡由永久荷載效應(yīng)控制的組合 1.35×3.91+0.7×1.4×2.5=7.72KN/㎡可見，對于板而言，由可變荷載效應(yīng)控制的組合所得荷載設(shè)計值較大所以 恒荷載設(shè)計值 g=1.2×3.91=4.69KN/㎡活荷載設(shè)計值 q=1.4×2.5=3.50KN/㎡2）雙向板按彈性理論計算將荷載分為兩種情況：第一種是各區(qū)格均為同樣荷載，其值均為 g+q/2；所有中間區(qū)格板，四周支承按固定板查雙向板計算系數(shù)表來計算；邊區(qū)格及角區(qū)格，內(nèi)部支承作為固定，外部按實際支承情況查表。第二種是各相鄰區(qū)格分別作用反向荷載，其值均為 q/2；所有中間區(qū)格板，四周支承按簡支板查表；對邊區(qū)格及角區(qū)格，其內(nèi)部支承作為簡支，外部支承按實際情況確定。最后將兩種荷載作用下板的內(nèi)力相加，即得到最后結(jié)果。2.2.1 角區(qū)格 A計算跨度：Y 方向 Ly=7500mmX 方向 Lx=4000mmg’=g+q/2=4.69+3.5/2=6.44KN/㎡q’=q/2=3.5/2=1.75KN/㎡a、計算跨中彎矩：取鋼筋混凝土泊松比 ν=0.2mkN LqgqgM XYXv?? ????????68.5 4)]75.1096.4.605.(2.)75.102.4.039[( ''()'39'[( 2? XYXv?9.1 )].339.(.).96[( ''()'6'[( 2b、計算支座負彎矩：表 2-1 四邊固定及兩鄰邊固定時的彎矩系數(shù) αLx/Ly 支承情況 Mx My M’x M’y0.533 四邊固定 0.0390 0.0050 -0.0819 -0.05710.533 兩鄰邊固定兩鄰邊簡支 0.0539 0.0096 -0.1153 -0.0785圖 2-2 計算所取板格4計算區(qū)格支座的最大負彎矩，將各區(qū)格均布滿 。區(qū)格板按作活 荷 載 q用 的四邊固定板求得的支座彎矩即支座最大負彎矩；外區(qū)格按實際支qg?承情況考慮，在 作用下的支座亦為該支座最大負彎矩。同一支座按相qg?鄰區(qū)格求出的彎矩有差別時，取較大值進行配筋。 mkNLMXX ???????? 73.10.49801.)(0819. 22' q857'2.2.2 邊區(qū)格 B計算跨度：Y 方向 Ly=7500mmX 方向 Lx=4000mma、計算跨中彎矩：取鋼筋混凝土泊松比 ν=0.2mkN LqgqgM XYXv?? ????????2.5 4)]75.1082.4.605.(2.)75.102.4.6039[( ''()''39[( 2?k XXYvX?7.3 )].39.(.).8[( ''()'8'[( 2b、計算支座負彎矩： mkNLqgMXX ?????????? 73.10.49801.)(0819. 22' Y 8.5757'C、配筋計算跨中截面取 =120-20=100mm， =120-30=90mm；支座截面附近近似取xh0yh0= =120-20=100mm。板中的配筋率一般較低，故近似地取內(nèi)力臂系數(shù)xh0y=0.9 進行計算。sγ表 2-2 四邊固定及三邊簡支時的彎矩系數(shù) αLx/Ly 支承情況 Mx My M’x M’y0.533 四邊固定 0.0390 0.0050 -0.0819 -0.05710.533 三邊簡支一邊固定 0.0227 0.0822 -0.1200 —52.2.3 區(qū)格 C活荷載標準值 (走廊）3.5KN/m2，長跨方向 Ly=8000mm，短跨方向Lx=2100mm，Ly/Lx=3.813 所以按單向板理論計算。（單跨板，塑性理論計算）取板寬 b=1000mm 作為計算單元，現(xiàn)澆單跨梁板計算跨度 L0=Ln，取板的截面有效高度 h0=h-20=100mm。圖 2-3 單向板 C 計算簡圖表 2-4 單向板 C 的配筋計算截面 左支座 跨中 右支座彎矩系數(shù) α - 1/11 1/8 - 1/11)(20mkNLqgM????-2.86 3.94 -2.86201bhfc??-0.0198 0.0279 -0.0198)(Asy?94.48 133.05 94.48選用鋼筋 B8@200 B8@200 B8@200實際鋼筋面積(mm2) 251 251 251最小配筋率 0.2% 滿足 滿足 滿足表 2-3 雙向板 A、B 區(qū)格配筋計算實配鋼筋截面 M h0 201bhfMc????)(201mfsyc??最小配筋面積直徑、間距 面積x 方向 5.69 100.00 0.041 193.45 240 B8@200 251Ay 方向 1.89 90.00 0.016 70.48 240 B8@200 251x 方向 5.22 90.00 0.046 197.88 240 B8@200 251跨中B y 方向3.75 100.00 0.027 126.57 240 B8@200 251x 方向 -10.73 100.00 -0.072 -345.28 240 B8@140 359支座y 方向 -7.48 100.00 -0.051 -243.07 240 B8@200 25162.3 樓梯設(shè)計圖 2-4 樓梯結(jié)構(gòu)計算簡圖2.3.1 基本設(shè)計資料該教學樓結(jié)構(gòu)樓梯為板式樓梯，活荷載標準值取 3.5kN/m，組合系數(shù)，準永久值系數(shù) ；樓梯采用 C30 混凝土：Fc =14.3N/mm2 7.0?c?4.0?q?Ft =1.43N/mm2 ，鋼筋 HRB335：Fy =300N/mm2 ；板面做法：水磨石面層，板底混合砂漿 20mm 厚。踏步板厚度取跨度的 1/30～1/25，踏步板跨度 3360mm，所以取厚度120mm，取 ，板傾斜角mahmass 95,50???tanα=150/280=0.536,cosα=0.881。2.3.2 踏步板設(shè)計取 1m 寬板帶進行計算(1)荷載計算水磨石面層 (0.28+0.15)×0.65/0.28=0.998三角形踏步 0.28×0.15×0.5×25/0.28=1.875斜板厚重 0.12×25/cosα=3.403底部抹灰 0.02×17/cosα=0.386mkNqkgk /5.3,/.??7永久荷載效應(yīng)控制組合 1.35×6.66+0.7×3.5×1.4=12.42kN/m可變荷載效應(yīng)控制組合 1.2×6.66+3.5×1.4=12.89kN/m可變荷載效應(yīng)控制的組合值較大所以?。╣+q)=12.89kN/m彎矩設(shè)計值 mkNlqgMn ?????5.1436.89120)(1022 120.9505. 6201 ?????bhfc??(2)、配筋計算 201 4339510.4. mfAycs ???選用鋼筋 B10@140(AS=561mm2),分布鋼筋為每一踏步 1Φ8，詳見結(jié)構(gòu)圖2.3.3 平臺板設(shè)計取平臺板厚度 h=100mm，b=1000mm， ，按單向ahs752100???板計算。(1)內(nèi)力計算恒荷載標準值 ，mkNgk /49.372.51.06??? kq/.3永久荷載效應(yīng)控制組合 1.35×3.49+0.7×3.5×1.4=8.14kN/m可變荷載效應(yīng)控制組合 1.2×3.49+3.5×1.4=9.09kN/m可變荷載效應(yīng)控制的組合值較大所以?。╣+q)=9.09kN/m彎矩設(shè)計值 mkNlqgMn ?????54.0.291)(102 058.71035. 26201 ?????bhfc??(2)、配筋計算 20137510.48. mfAycs ??選用鋼筋 B8@200(AS=251mm2)2.3.4 平臺梁設(shè)計平臺梁截面選 ahmhbs31045,502?????(1)荷載計算梁自重 0.2×(0.35-0.10)×25=1.25kN/m梁側(cè)面粉刷 0.02×(0.35-0.10)×2×17=0.17kN/mmkNgk/42.1?kq/5.3?8荷載設(shè)計值 mkNqg/45.32 )20.36.(54.1)209.361(? ???????(2)內(nèi)力計算計算跨度 l60彎矩設(shè)計值 mkNM???57.26.34281剪力設(shè)計值 V1)0(5.??(3)配筋計算a 截面尺寸驗算 476.2/3/??bhw，滿足要求kNVfc 17.5.210.14025.25.00 ??????b 縱向受拉鋼筋倒 L 型截面，近似按矩形截面計算 214.032.1405.715.01 6201 ???????bhfMc??1324. mfAycs ?選用鋼筋 2B16+1B18(AS=656mm2)c 箍筋計算 VkNbhft ?????62.0124.01700按構(gòu)造配筋選用 B8@200 雙肢箍。9第 3 章 豎向荷載計算3.1 設(shè)計基本資料①抗震設(shè)防烈度：7 度②基本風壓： 24.0mKN③建筑結(jié)構(gòu)安全等級：Ⅱ級④材料：梁混凝土選用 級（ ）3C223.14,43.1mNffct ??柱混凝土選用 級（ ）N梁柱受力鋼筋均選用級 HRB335（ ）20fy箍筋均選用級 HRB335（ ）2Kfy3.2 框架計算簡圖3.2.1 選擇一榀框架取一榀完整結(jié)構(gòu)、荷載分布均勻的具有代表性的框架作為計算單元。圖 3-1 板荷載分布圖3.2.2 梁截面尺寸的確定框架梁截面高度 ，為了防止發(fā)生脆性破壞， 不宜大于bblh)8/1~2(? bh1/4 梁凈跨。主梁截面寬度可取 ，且不宜小于 200mm 為了保證bh)2/3(梁側(cè)向穩(wěn)定性，梁截面的高寬比不宜大于 4。表 3-1 梁截面尺寸橫梁（bxh)層次 混凝土強度AB 跨 BC 跨 縱梁（bxh)1～4 C30 300×700 200×250 200×450103.2.3 柱子尺寸的確定各層的重力荷載可以近似取 14KN/m2，由柱網(wǎng)圖可知邊柱及中柱的荷載面積分別為 4.0m×3.75m 和 4.5m×5.05m。邊柱 2381.14)407502.(12. mfNAcc ?????中柱 2390.).(.fcc取柱截面為正方形，則邊柱和中柱截面尺寸分別為 297mm，366mm，根據(jù)估算結(jié)果并且綜合考慮其他因素，本設(shè)計柱截面尺寸取 400mm×400mm。圖 3-2 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖113.3 恒荷載作用下內(nèi)力計算3.3.1 屋面及樓面的永久荷載標準值屋面（不上人）：顆粒保護層 0.35 2/mkN三氈四油防水層 0.420mm 水泥砂漿找平層 20×0.02=0.4 2/30 厚輕集料混凝土找坡 5×0.03=0.15150mm 蛭石保溫層 5×0.15=0.75 /k120mm 厚樓板 25×0.12=3.0 2N20mm 水泥砂漿找平層 20×0.02=0.4 /m15mm 厚樓底抹灰 0.015×17=0.2555.70 2/k1～3 層樓面：水磨石地面 0.65 2/mkN120mm 厚樓板 25×0.12=3.0 2/15mm 厚樓頂抹灰 0.255 /K3.91 23.3.2 屋面及樓面的可變荷載標準值不上人屋面均布荷載標準值 2.0 /kN樓面活荷載標準值（教室） 2.5 2m樓面活荷載標準值（走廊） 3.5 /3.3.3 墻體重力荷載200mm 厚加氣混凝土墻體（雙面粉刷）1.4+0.5+0.35=2.24 2/kN女兒墻 3.25 ，走廊踢腳及欄桿線荷載 1.25/mK2/mkN表 3-2 梁荷載計算表梁截面尺寸 截面面積 標準荷載 kN/mb/mm h/mm A/m2 減去板厚 120mm300 700 0.21 5.62200 450 0.09 2.47200 250 0.05 2.37注：梁標準荷載按公式 25×A+17×[b+2×(h-板厚)]×0.015123.3.4 軸線 A～C 梁上的恒載標準值計算表 3-3 軸線 A～C 梁上的恒載標準值計算AB 跨(kN/m) BC 跨(kN/m)層號 傳荷構(gòu)件 梯形荷載峰值 換算均布荷載 三角形荷載峰值換算均布荷載墻 0 0左 3.91*2.25=8.79 7.40 4.69 2.93板右 8.79 7.40 4.69 2.931～3層梁 5.62 2.37墻 0 0左 11.6 9.76 6.19 3.89板右 11.6 9.76 6.19 3.89屋面梁 5.62 2.37注：三角形荷載換算成均布荷載qp85'?梯形荷載換算均布荷載長短lqp2)1('32????3.3.5 軸線 A～C 柱端集中力計算表 3-4 柱端集中力計算層號 柱號 傳荷構(gòu)件 計算過程 取值/kN板 (2.25×4.5×1/2)×3.91 19.79縱梁 4.5×2.47 11.12墻及窗 2×2.24×(3.9-0.45) 15.46A小計 46.37板 A+[(2.1+4.5)×1.2×1/2]×3.91 35.27縱梁 4.5×2.47 11.12墻及窗 2×2.24×(3.9-0.45) 15.46B小計 61.85板 [(2.1+4.5)×1.2×1/2]×3.91 15.48縱梁 4.5×2.47 11.12墻護欄 1.25×4.5 5.631～4C小計 32.23屋頂 A 板 (2.25×4.5×1/2)×5.16 26.12圖 3-3 換算均布荷載13縱梁 4.5×2.47 11.12女兒墻 1.1×3.25×4.5 16.09小計 53.33板 A+[(2.1+4.5)×1.2×1/2]×5.16 46.55縱梁 4.5×2.47 11.12墻 0 0B小計 57.67板 [(2.1+4.5)×1.2×1/2]×5.16 20.43縱梁 4.5×2.47 11.12女兒墻 1.1×3.25×4.5 16.09C小計 47.643.3.6 偏心距計算（1）B 柱：1～3 層：梁荷載 4.5×2.47=11.12KN；墻荷載 2.0×(3.9-0.45)×2.24=15.46KN板荷載 3.91×[(1/2×4.5×2.25)+(2.1+4.5)×1.2×1/2]=35.28KN偏心距 100mm，彎矩 (11.12+15.46+35.28)×0.10=6.19KN·m?BM1頂層：梁荷載 11.12KN；板荷載 46.56KN；偏心距 100mm彎矩 (11.12+46.56)×0.10=5.78KN·m?B4（2）C 柱：1～3 層：梁荷載 4.5×2.47=11.12KN；走廊踢腳及欄桿 1.25×4.5=5.63KN板荷載 3.91×1/2×(2.1+4.5)×1.2=15.48KN偏心距 100mm，彎矩 (11.12+5.63+15.48)×0.10=3.22KN·m?cM1頂層：梁荷載 11.12KN；板荷載 20.43KN；偏心距 150mm彎矩 (11.12+20.43)×0.10=3.16KN·m?c414圖 3-4 恒載作用下框架結(jié)構(gòu)計算簡圖計算梁線剛度， 中間框架 ，其中 為矩形梁截面慣lEIib/?lIEicb/20?1230bhI?性矩，柱線剛度 cchi/3.3.7 梁柱線剛度計算表 3-5 梁線剛度計算類別 層次 b×h Ec(N/mm2) Io L(mm) lIEicb/20?AB 跨 1～4 300×700 410.3?91057.8?7400 195.6?BC 跨 1～4 200×250 . 86.22300 07.15表 3-6 柱線剛度計算層次 計算高 度 hc b×h Ec(N/mm2) Io cbhIEi/?2～4 3900 400×400 410.3?9103.2?1064.?1 4900 400×400 3.3.3.8 彎矩計算及分配(1) 固端彎矩：1～4 層： -(7.4×2+5.62)×7.40^2/12=-93.18kN·m??12qlMAB(7.4×2+5.62)×7.40^2/12=93.18kN·mlBA-(2.93×2+2.37)×2.3^2/12=-3.63kN·m??12qlBC(2.93×2+2.37)×2.3^2/12=3.63kN·mlMB屋頂層： -(9.76×2+5.62)×7.40^2/12=-114.72kN·m??12qlAB(9.76×2+5.62)×7.40^2/12=114.72kN·mlBA-(3.89×2+2.37)×2.3^2/12=-4.47kN·m??12qlMBC(3.89×2+2.37)×2.4^2/12=4.47kN·mlB16(2)彎矩二次分配彎矩二次分配法計算均布荷載作用下的框架梁柱彎矩上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 下柱 上柱分配系數(shù) / 0.191 0.809 0.750 0.000 0.177 0.073 0.293 0.707 /固端彎矩 -114.72 114.72 -5.78 -4.47 4.47 3.16 分配彎矩 21.90 92.82 -78.33 -18.48 -7.65 -1.31 -5.40 傳遞彎矩 7.47 -39.17 46.41 -6.27 -0.65 -3.83 -1.42 2 次分配 6.05 25.65 -29.61 -6.99 -2.89 1.54 3.71 最終彎矩 35.42 -35.42 53.19 -31.74 -15.67 0.87 -3.11 0.160 0.160 0.679 0.637 0.150 0.150 0.062 0.172 0.414 0.414 -93.18 93.18 -6.19 -3.63 3.63 3.22 分配彎矩 14.94 14.94 63.30 -53.11 -12.53 -12.53 -5.19 -1.17 -2.84 -2.84 傳遞彎矩 10.95 7.47 -26.55 31.65 -9.24 -6.27 -0.59 -2.59 -1.42 -2.70 2 次分配 1.30 1.30 5.53 -9.91 -2.34 -2.34 -0.97 1.15 2.78 2.78 最終彎矩 27.19 23.71 -50.90 61.81 -24.11 -21.14 -10.37 1.01 -1.48 -2.76 0.160 0.160 0.679 0.637 0.150 0.150 0.062 0.172 0.414 0.414 -93.18 93.18 -6.19 -3.63 3.63 3.22 分配彎矩 14.94 14.94 63.30 -53.11 -12.53 -12.53 -5.19 -1.17 -2.84 -2.84 傳遞彎矩 7.47 7.72 -26.55 31.65 -6.27 -6.46 -0.59 -2.59 -1.55 -1.42 2 次分配 1.82 1.82 7.72 -11.68 -2.76 -2.76 -1.14 0.95 2.30 2.30 最終彎矩 24.23 24.48 -48.71 60.04 -21.55 -21.75 -10.55 0.81 -2.08 -1.95 0.166 0.132 0.702 0.657 0.155 0.124 0.064 0.187 0.361 0.452 -93.18 93.18 -6.19 -3.63 3.63 3.22 分配彎矩 15.44 12.33 65.41 -54.76 -12.92 -10.32 -5.35 -1.28 -2.47 -3.10 傳遞彎矩 7.47 0.00 -27.38 32.71 -6.27 0.00 -0.64 -2.68 0.00 -1.42 2 次分配 3.30 2.63 13.98 -16.95 -4.00 -3.19 -1.66 0.77 1.48 1.85 最終彎矩 26.20 14.96 -41.17 54.17 -23.19 -13.52 -11.28 0.44 -0.99 -2.66 A 7.48 B -6.76 -0.50 C注：陰影部分為偏心距17圖 3-5 恒荷載作用下彎矩圖(kN·m)3.3.9 計算梁端剪力、柱端剪力⑴梁端剪力 lMqlQlMqlQBABAABAB ??????21,21以 AB 跨第四層梁端剪力為例說明計算過程 kNlqlQllBABAAAB42.95 4.719532.142516.0 4?? ??????其他各層梁端剪力見表 3-718表 3-7 梁 端 剪 力 計 算類別 層號 荷載標準值 kN/m梁跨度m梁左彎矩kN·m梁右彎矩kN·m梁左剪力kN梁右剪力kN4 25.14 7.40 -35.42 53.19 90.62 -95.42 3 20.42 7.40 -50.90 61.81 74.08 -77.032 20.42 7.40 -48.71 60.04 74.02 -77.09 AB 跨1 20.42 7.35 -41.17 54.17 73.80 -77.31 4 10.15 2.30 -15.67 0.87 18.11 -5.243 8.23 2.30 -10.37 1.01 13.54 -5.392 8.23 2.30 -10.55 0.81 13.70 -5.23 BC 跨1 8.23 2.30 -11.28 0.44 14.18 -4.75 ⑵柱端剪力 hA下上下上 AMQ???表 3-8 柱 端 剪 力 計 算類別 層號 計算高度 m 柱上端彎矩 kN·m 柱下端彎矩 kN·m 柱剪力上(下) kN4 3.9 34.59 26.59 -16.063 3.9 23.20 23.70 -12.29 2 3.9 23.93 25.59 -13.00 A 柱1 4.9 14.59 7.30 -4.584 3.9 -30.49 -23.00 14.323 3.9 -20.08 -20.49 10.952 3.9 -20.68 -22.07 11.52B 柱1 4.9 -12.94 -6.47 4.144 3.9 -4.90 -3.92 1.503 3.9 -2.31 -3.08 0.882 3.9 -2.84 -3.49 1.22C 柱1 4.9 -2.07 -1.03 0.3019圖 3-6 恒荷載作用下剪力圖(kN)3.3.10 計算柱的軸力：將柱兩側(cè)的梁端剪力、節(jié)點集中力及柱軸力疊加，即得柱軸力，該層柱下端的軸力計入柱的自重。表 3-9 框架柱軸力計算A 柱 B 柱 C 柱層數(shù)柱自重柱端集中力上柱軸力 下柱軸力柱端集中力 上柱軸力 下柱軸力柱端集中力 上柱軸力 下柱軸力4 15.6 53.33 -143.95 -159.55 57.67 -171.20 -186.80 47.64 -52.88 -68.48 3 15.6 46.37 -280.00 -295.60 61.85 -399.75 -415.35 32.23 -90.50 -106.10 2 15.6 46.37 -415.99 -431.59 61.85 -628.31 -643.91 32.23 -127.96 -143.56 1 19.6 46.37 -551.76 -571.36 61.85 -856.87 -876.47 32.23 -169.85 -189.45 20圖 3-7 恒荷作用下軸力圖(kN)3.4 活荷載作用下的內(nèi)力計算3.4.1 均布荷載梁上分布的荷載由梯形或者三角形組成，須把梯形或三角形等效為均布荷載同恒載計算過程： 306.5.72???表 3-10AB 跨(KN/m) BC 跨(KN/m)層號 傳荷構(gòu)件 梯形荷載峰值 換算均布荷載 三角形荷載峰值換算均布荷載左 2.5×2.25=5.63 4.73 1.2×3.5=4.20 2.631～3 板右 5.63 4.73 4.20 2.63左 1.13 0.95 0.60 0.38屋頂 板右 1.13 0.95 0.60 0.3821表 3-11 柱端集中力層號 柱號 傳荷構(gòu)件 計算過程 取值 /KNA 板 (2.25×4.5×1/2)×2.5 12.66B 板 A+[(2.1+4.5)×1.2×1/2]×3.5 26.521～3C 板 [(2.1+4.5)×1.2×1/2]×3.5 13.86A 板 (2.25×4.5×1/2)×0.5 2.53B 板 A+[(2.1+4.5)×1.2×1/2]×0.5 4.51屋頂C 板 [(2.1+4.5)×1.2×1/2]×0.5 1.983.4.2 走廊柱子偏心產(chǎn)生框架梁端附加彎矩B 柱：偏心距 100mm1～3 層：彎矩 26.52×0.10=2.65kN·m?BM1頂層：彎矩 4.51×0.10=0.45kN·m4C 柱：偏心距 100mm，1～3 層：彎矩 13.86×0.10=1.39kN·mc1頂層：彎矩 1.98×0.10=0.20kN·m?4圖 3-8 活荷載計算簡圖223.4.3 彎矩計算及分配（1）計算固端彎矩：1～4 層： -(4.73×2)×7.40^2/12=-43.17kN·m??12qlMAB(4.73×2)×7.40^2/12=43.17kN·mlBA-(2.63×2)×2.30^2/12=-2.32kN·m??12qlBC(2.63×2)×2.30^2/12=2.32kN·mlMB屋頂層： -(0.95×2)×7.40^2/12=-8.67kN·m??12qlAB(0.95×2)×7.40^2/12=8.67kN·mlBA-(0.38×2)×2.30^2/12=-0.34kN·m??12qlMBC(0.38×2)×2.30^2/12=0.34kN·mlB（2）梁柱線剛度及分配系數(shù)同表 3-5 和 3-623（3）活荷載作用下彎矩二次分配法求彎矩上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 下柱 上柱分配系數(shù) / 0.191 0.809 0.750 0.000 0.177 0.073 0.293 0.707 /固端彎矩 -8.67 8.67 -5.78 -0.34 0.34 3.16 分配彎矩 1.66 7.01 -1.91 -0.45 -0.19 -0.10 -2.48 傳遞彎矩 3.46 -0.96 3.51 -2.61 -0.05 -0.09 -1.15 2 次分配 -0.48 -2.03 -0.64 -0.15 -0.06 0.36 0.88 最終彎矩 4.64 -4.64 9.63 -3.21 -0.64 0.51 -2.75 0.160 0.160 0.679 0.637 0.150 0.150 0.062 0.172 0.414 0.414 -43.17 43.17 -6.19 -2.32 2.32 3.22 分配彎矩 6.92 6.92 29.33 -22.08 -5.21 -5.21 -2.16 -0.95 -2.29 -2.29 傳遞彎矩 0.83 3.46 -11.04 14.66 -0.23 -2.61 -0.48 -1.08 -1.15 -1.24 2 次分配 1.08 1.08 4.59 -7.24 -1.71 -1.71 -0.71 0.59 1.43 1.43 最終彎矩 8.83 11.46 -20.29 28.52 -7.14 -9.52 -5.66 0.89 -2.01 -2.10 0.160 0.160 0.679 0.637 0.150 0.150 0.062 0.172 0.414 0.414 -43.17 43.17 -6.19 -2.32 2.32 3.22 分配彎矩 6.92 6.92 29.33 -22.08 -5.21 -5.21 -2.16 -0.95 -2.29 -2.29 傳遞彎矩 3.46 3.58 -11.04 14.66 -2.61 -2.69 -0.48 -1.08 -1.25 -1.15 2 次分配 0.64 0.64 2.72 -5.67 -1.34 -1.34 -0.55 0.60 1.44 1.44 最終彎矩 11.02 11.14 -22.16 30.08 -9.15 -9.23 -5.51 0.89 -2.11 -2.00 0.166 0.132 0.702 0.657 0.155 0.124 0.064 0.187 0.361 0.452 -43.17 43.17 -6.19 -2.32 2.32 3.22 分配彎矩 7.15 5.71 30.31 -22.77 -5.37 -4.29 -2.22 -1.04 -2.00 -2.50 傳遞彎矩 3.46 0.00 -11.39 15.15 -2.61 0.00 -0.52 -1.11 0.00 -1.15 2 次分配 1.31 1.05 5.56 -7.90 -1.86 -1.49 -0.77 0.42 0.82 1.02 最終彎矩 11.92 6.76 -18.69 27.65 -9.84 -5.78 -5.83 0.59 -1.18 -2.63 A 3.38 B -2.89 -0.59 C注：陰影部分為偏心距24圖 3-9 活載作用下彎矩圖（kN·m）253.4.4 計算梁端剪力、柱端剪力⑴梁端剪力 lMqlQlMqlQBABAABAB ??????21,21表 3-12 梁 端 剪 力 計 算類別 層號 荷載標準值 梁跨度 梁左彎矩 梁右彎矩 梁左剪力 梁右剪力4 1.9 7.4 -4.64 9.63 6.36 -7.70 3 9.46 7.4 -20.29 28.52 33.89 -36.11 2 9.46 7.4 -22.16 30.08 33.93 -36.07 AB 跨1 9.46 7.4 -18.69 27.65 33.79 -36.21 4 0.76 2.3 -0.64 0.51 0.93 -0.82 3 5.26 2.3 -5.66 0.89 8.12 -3.97 2 5.26 2.3 -5.51 0.89 8.06 -4.04 BC 跨1 5.26 2.3 0.00 0.59 5.79 -6.31 ⑵柱端剪力 hA下上下上 AMQ???表 3-13 柱端剪力計算類別 層號 計算高度/m 柱上端彎矩 柱下端彎矩 柱剪力上(下)4 3.9 4.64 8.83 -3.45 3 3.9 11.46 11.02 -5.77 2 3.9 11.14 11.92 -5.91 A 柱1 4.9 6.76 3.38 -2.07 4 3.9 -3.21 -7.14 2.65 3 3.9 -9.52 -9.15 4.79 2 3.9 -9.23 -9.84 4.89 B 柱1 4.9 -5.78 -2.89 1.77 4 3.9 -2.75 -2.10 1.24 3 3.9 -2.01 -2.00 1.03 2 3.9 -2.11 -2.63 1.21 C 柱1 4.9 -1.18 -0.59 0.36