1、0第 2 章 框架结构布置及计算简图2 1 确定计算简图211 计算单元取轴线横向框架进行计算,计算单元宽度为 14m。假定底层柱下端固定于基础,初步确定基础采用柱下独基,基础置于第二层粘土层上,基地标高为设计相对标高-2.1m。柱子高度底层为: (初步假定基础高度为 0.5m) ,二至五层柱高m2.50-1.631h。柱节点刚接,横梁的计算跨度取至柱中心至中心间距离,三跨分别为9.526300、2400、6300。计算简图见图 21。图 21 计算简图南京工业大学毕业设计(论文)12 2 梁、柱截面尺寸221 框架柱查建筑抗震设计规范 ,此工程框架抗震等级为三级,柱轴压比限值为 0.85。竖
2、向荷载的轴压力估计值,所以kNsCN 64.21)/.7/2.(/4.2/3.6145.14n. ,初选截面 。mA.Acc .5.98385062403, 50bhm222 框架梁边跨梁: h 取 取 h=600 ;取 b=200 ;8l12m中跨梁: h 取 取 h=400 ;取 b=200 ;l次梁: h 取 取 h=400 ;取 b=150 ;8l12m纵向连系梁:h 取 取 h=700 ;取 b=300 ;l m2 3 材料强度等级混凝土:采用 C30 级。钢筋直径 的采用 HRB335 钢筋,其余采用 HPB235 钢筋。1222 4 荷载计算以轴线横向框架为计算分析对象。屋面横梁
3、竖向线荷载标准值图 22 荷载计算简图241 恒载计算屋面恒载:60 厚 1:6 水泥矿渣隔热层 2/5.1206.mKN防水层 420 厚 1:3 水泥砂浆找平层 23/./2.0m110 厚现浇钢筋混凝土板 7551mKN10 厚纸筋石灰粉平顶,刷二度白 23/16.0/6.屋面恒荷载标准值: 4南京工业大学毕业设计(论文)3梁自重边跨 AB、CD 跨: 0.20.625=3 kN/m梁侧粉刷 2(0.6-0.11)0.02 17=0.33kN/m3.33kN/m中跨 BC 跨 0.20.425=2kN/m梁侧粉刷 2(0.4-0.11)0.0217=0.20kN/m2.20kN/m次梁
4、0.150.425=1.5kN/m 梁侧粉刷 2(0.4-0.11)0.0217=0.20kN/m1.70kN/m作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值为:梁自重: g 5AB1= g5CD1=3.33kN/m, g5BC1=2.20kN/m板传来的荷载: g 5AB2=g5CD2=5.2426.3=33.02KN/Mg5BC2 =5.2422.4=12.58KN/M (2)活载(图 2-2a) 作用在顶层框架梁上的线荷载标准值为: q5AB=q5CD=0.76.3=4.41KN/Mq5BC=0.72.4=1.68KN/M2.4.2 楼面横梁竖向线荷载标准值(1)恒载(图 2-2b)水泥花砖地面
5、0.6 kN/m 2110 厚钢筋混凝土楼板 0.1125=2.75kN/m 212 厚底粉刷 0.01216=0.192kN/m 2楼面横载标准值 3.542kN/m2边跨(AB、CD)框架梁自重 3.33kN/m 中跨(BC)梁自重 2.20kN/m作用在楼面层框架梁上的线荷载标准值为:4梁自重 : g AB1 = gCD1 =3.33kN/mgBC1 =2.20kN/m板传来的荷载: g AB2 = gCD2 =3.5426.3=22.31kN/mgBC2=3.5422.4=8.50kN/m(2)活载(图 2-3)楼面活载: q AB =q CD=2.06.3=12.6kN/mq BC
6、=2.52.4=6kN/m2.4.3 屋面框架节点集中荷载标准值(1)恒载边跨连系梁自重 0.30.77.225=37.80kN粉刷 2(0.7-0.11) 0.027.217=2.89kN1.2m 高女儿墙 1.27.22.36=20.39kN 粉刷 1.220.027.217=5.88kN 连系梁传来屋面自重 Nk40.768.123.6/128.632/14.5 )(次梁自重 359粉刷 2(0.7-0.11)0.027.217=0.62kN顶层边节点集中荷载 G 5A=G5D=149.33KN 中柱连系梁自重 0. 30.77.225=37.80kN南京工业大学毕业设计(论文)5粉刷
7、2(0.7-0.11)0.027.217=2.89kN次梁自重 21/21/26.31.697=5.35kN连系梁传来屋面荷载 kN13.48.723.61-.42-.74.23.624.5 顶层节点集中荷载 G 5B=G5C=160.79kN2)活载kNQDA 10.2.82716.32.836210.755 QCB 5.-.4-.4.3.67.055 2.4.4 楼面框架节点集中荷载标准值(1)恒载边柱连系梁自重: 37.80kN粉刷 2.89KN钢窗自重 21.52.10.4=2.52kN窗下墙体自重 2(3.6-0.25)(3.9-0.7-2.1 )2.36=17.39kN粉刷 223
8、.351.10.0217=5.01kN窗边墙体自重 22.1(3.35-1.5)2.36=18.34kN粉刷 222.1(3.35-1.5)0.0217=5.28kN连系梁传来楼面自重 3.54221/23.61.8+1/2(6.3+2.7)1.8=51.61kN 140.84kN 中间层边节点集中荷载 G A=GD=140.84kN框架柱自重: G A=GD=0.50.53.925=24.38kN 中柱连系梁自重: 37.80kN粉刷: 2.89kN 内墙自重(忽略门窗) 2(3.6-0.25)(3.9-0.7) 2.36=50.60kN粉刷 22(3.6-0.25)(3.9-0.7)0.0
9、217=7.29kN连系梁传来楼面自重 3.54(6.32+2.4 2)7.2-1/22.41.2-1/2(6.3-2.7)1.8=77.10kN 175.68kN6中间层中节点集中荷载 G B=GC=175.68kN柱传来的集中荷载 G B=G C = 24.38kN (2)活载QA=QD=2.02(1/23.61.8+1/21/2(6.3+2.7)1.8=29.17kN QB=QC=2.04(6.32+2.42)7.2-1/22.41.2-1/2(6.3+2.7)1.8=43.57kN2.5 风荷载已知基本风压 w0=0.4KN/M2, ,本工程为镇江某办公楼,地面粗糙度属 B 类,按荷载
10、规范 wk=zszw 0.。风载体型系数 s:迎风面为 0.8,背风面-0.5,因结构高度 H=21.31.4 Tg=1.40.35=0.49s,故需考虑框架顶部附加集中作用 n= 0.12T 1+0.07=0.120.626+0.07=0.120框架横向水平地震作用标准值为:结构底层:F EK= 1 Geq=0.04740733.33=1974.47kN各层得地震作用和地震剪力标准值由表 2-4 计算列出,图示见图 2-4。楼层地震作用和地震剪力标准值计算表 表 2-4层 Hi(m) Gi(kN) GiHiFi=Fn+F n(顶层) F i=GiHiFEK(1- n)/G iHi(其他层)楼
11、层剪力Vi(kN)5 20.8 5224.11 108661.49 318.08+235.05 553.194 16.9 10508.57 177594.83 533.59 1086.723 13 10508.57 136611.41 410.46 1497.182 9.1 10508.57 95627.99 287.31 1784.491 5.2 11171.47 58091.64 174.28 1958.77G iHi=376587.36Fn=nF EK=229.74kN12本工程计算多遇地震作用下横向框架的层间弹性侧移,见表 2-5。对于钢筋混凝土框架e去 1/550层间弹性侧移验算 表
12、 2-5层 hi(m) Vi(kN) D i e=Vi/D ie hi5 3.9 553.19 455.16 1.22 7.094 3.9 1086.72 455.16 2.39 7.093 3.9 1497.18 455.16 2.39 7.092 3.9 1784.49 455.16 2.39 7.091 5.2 1958.77 371.46 5.27 9.45南京工业大学毕业设计(论文)13通过以上计算结果看出,各层层间弹性侧移均满足规范要求,即e hi 。第三章 框架内力计算3 1 恒载作用下的框架内力311 弯矩分配系数由于该框架为对称结构,取框架的一半进行简化,如图 31。节点 A
13、1:S A1A0=4iA1A0=41.167=4.668SA1B1=4iA1B1=41.333=5.332SA1A2=41.556=6.22414(相对刚度见 2-1)S=4(1.167+1.333+1.556)=16.224uA1A0=SA1A0/S=4.668/16.224=0.288uA1B1= SA1B1/S=5.332/16.224=0.328uA1A2= SA1A2/S=6.224/16.224=0.384节点 B1: SB1D1=21.070=2.140S=4(1.167+1.333+1.556)+21.070=18.364uB1A1=4.668/18.364=0.254uB1B
14、2 =5.332/18.364=0.290uB1D1 =6.224/18.364=0.339uB1B0=2.140/18.364=0.117节点 A2: uA1A2= uA2A3 = 350.4)56.13.56.1(4uA2B2= 0.).(节点 B2: uB2A2 = .2681.74)1.56.31.56( uB2B1 = UB2B3 = 0.31.).(uB2D2= 721.04.561.3.56207)(节点 A5: uA5B5= )(uA5A4= .39)(节点 B5: uB5A5= 0.21.745613)(uB5B4= 45 )(uB5D4= .16.0)(节点 A3、B 3,
15、A 4、B 4和 A2、B 2相同。南京工业大学毕业设计(论文)153.1.2 杆件固端弯矩计算杆件固端弯矩时应带符号,杆端端弯矩一律以顺时针方向为正(1) 横梁固端弯矩杆端弯矩一律以顺时针方向为正,如图 3-21)顶层横梁:自重作用:mkNqlMABA 01.-3.612- 255 klDB 0.312m-055kNDB板传来的荷载作用:)mkNlalqlMABA93.- 3.6/81./-1(.60212- 255mkNqlDB 7.-4.59-522M68.13-2)二四层横梁自重作用:M A1B1= - A1B1= -1/12ql2=-1/123.336.32=-11.01 kNm16
16、B1D1= -1/3 ql2= -1/32.201.22=-1.06KN mMD1B1=-1/2 B1D1= -0.53kN m板传来的荷载作用:= mkNlalqlABA46.3- 3.6/81./2-1(.21)- 211= -5/96 ql2=-5/968.502.42=-2.55 kN m1DBM= -1/32ql2=-1/328.502.42=-1.53kN m0.539 A5 0.461 0.39 B5 0.156 0.454 D5A5A4 -104.9 A5B5 B5A5 64.45 B5D5 B5B4 -2.79-104.9 104.94 -40.4956.56 48.38 2
17、4.19 -7.30 6.90 -15.86 -31.72 -12.69 -36.93 12.69 4.83 4.13 2.07 3.01 68.29 -68.29 -1.98 -0.79 -2.31 0.79 97.49 -53.97 -43.52 10.69 0.35 A4 0.35 0.3 0.312 0.268 B4 0.108 0.312 D4A4A5 -74.47 A4A3 A4B4 B4B5 B4A4 46.77 B4D4 B4B3 -2.06-74.47 74.47 -27.728.28 13.03 -6.27 -14.59 -12.53 -5.05 -14.59 5.05 1
18、3.80 13.80 11.83 -18.46 5.91 -6.76 2.42 -1.90 2.59 6.03 5.18 2.09 6.03 -2.09 -1.09 -1.09 -0.93 -27.03 73.03 -30.67 -15.33 0.91 43.41 23.85 -67.25 0.35 A3 0.35 0.3 0.312 0.268 B3 0.108 0.312 D3A3A4 -74.47 A3A2 A3B3 B3B4 B3A3 46.77 B3D3 B3B2 -2.06-74.47 74.47 -27.726.06 26.06 22.34 -7.30 11.17 -7.30 6
19、.90 9.76 -5.81 -13.52 -11.62 -4.68 -13.52 4.68 -3.80 -3.80 -3.25 3.01 -1.63 1.12 29.17 32.02 -61.19 -0.78 -0.67 -0.27 -0.78 0.27 -18.59 71.73 -32.65 -20.48 2.89 0.35 A2 0.35 0.3 0.312 0.368 B2 0.108 0.312 D2A2A3 -74.47 A2A1 A2B2 B2B3 B2A2 46.77 B2D2 B2B1 -2.06-74.47 74.47 -27.713.03 14.30 -8.61 -14.
20、59 -17.21 -5.05 -14.59 5.05 南京工业大学毕业设计(论文)1719.51 19.51 16.72 -6.76 8.36 -8.76 -1.90 -0.43 1.32 2.23 2.64 0.77 2.23 -0.77 0.36 0.36 0.30 -19.12 68.26 -31.98 -21.12 2.22 31.00 33.73 -64.73 0.384 A1 0.288 0.328 0.339 0.29 B1 0.117 0.254 D1A1A2 -74.47 A1A0 A1B1 B1B2 B1A1 46.77 B1D1 B1B0 -2.06-74.47 74.
21、47 -27.728.60 21.45 24.43 -7.30 12.21 9.76 -7.49 -17.52 -14.99 -6.05 -13.13 6.05 -0.87 -0.65 -0.74 1.12 -0.37 37.48 20.80 -58.28 -0.25 -0.22 -0.09 -0.19 0.09 -23.95 71.11 -33.83 -13.32 4.07 A0A1 B0B110.72 -6.56 -0.33 -0.09 10.40 -6.66 A0 B0恒载弯矩分配过程节点分配顺序(A5、B4、A3、B2、A1);(B5、A4、B3、A2、B1)18AB 跨梁端剪力( K
22、N ) 表 3-1层q(KN/m) (板传来作用)g(KN/m)(自重作用)a(m)l(m) gl/2u=(l-a)q/2MAB(KNm)MBA(KNm)Mik/lVC=gl/2+u-Mik/lVD=-(gl/2+u+Mik/l)5 33.02 3.33 1.8 6.3 10.49 74.30 -68.29 97.46 4.63 80.16 -89.42 4 22.31 3.33 1.8 6.3 10.49 50.20 -67.27 73.04 0.92 59.77 -61.61 3 22.31 3.33 1.8 6.3 10.49 50.20 -61.07 71.75 1.70 58.99
23、-62.39 2 22.31 3.33 1.8 6.3 10.49 50.20 -63.36 71.96 1.37 59.32 -62.06 1 22.37 3.33 1.8 6.3 10.49 50.20 -58.15 71.14 2.06 58.63 -62.75 南京工业大学毕业设计(论文)19BC 跨梁端剪力(KN) 表 3-2层q(KN/m) (板传来作用)g(KN/m)(自重作用) l(m) gl/2 lq/4 VB=gl/2+lq/4 VC=-(ql/2+ql/4)5 12.08 2.20 2.4 2.64 7.24 9.88 -9.88 4 8.50 2.20 2.4 2.64
24、 5.1 7.74 -7.74 3 8.50 2.20 2.4 2.64 5.1 7.74 -7.742 8.50 2.20 2.4 2.64 5.1 7.74 -7.74 1 8.50 20.20 2.4 2.64 5.1 7.74 -7.74 AB 跨跨中弯矩( KNm ) 表 3-3层q(KN/m) (板传来作用)g(KN/m)(自重作用) a(m) l(m) gl/2 u=(l-a)q/2 MAB(KNm) Mik/l V1/A=gl/2+u-Mik/lM=gl/2l/4+u1.52-MAB-V1/Al/25 33.02 3.33 1.8 6.3 10.49 74.30 -68.29
25、4.63 80.16 -79.284 22.31 3.33 1.8 6.3 10.49 50.20 -67.27 0.92 59.77 -44.75 3 22.31 3.33 1.8 6.3 10.49 50.20 -61.07 1.70 58.99 -48.49 2 22.31 3.33 1.8 6.3 10.49 50.20 -63.36 1.37 59.32 -47.241 22.31 3.33 1.8 6.3 10.49 50.20 -58.15 2.06 58.63 -50.27 20南京工业大学毕业设计(论文)21柱轴力 (KN) 表 3-4边柱 A 轴、D 轴 边柱 B 轴、C
26、轴层 横梁端部压力 纵梁端部压力 柱重 柱轴力 横梁端部压力 纵梁端部压力 柱重 柱轴力柱顶 229.59 260.09 5 柱底 80.16 149.43 24.38 253.9789.42+9.88=99.30 160.79 24.38 284.47 柱顶 459.58 529.504 柱底59.77 140.84 24.38 478.96 61.61+7.74=69.35 175.68 24.38 553.88 柱顶 683.79 799.69 3 柱底58.99 140.84 24.38 703.17 62.39+7.74=70.13 175.68 24.38 824.07 柱顶 90
27、8.33 1069.55 2 柱底59.32 140.84 24.38 927.71 62.06+7.74=69.80 175.68 24.38 1093.93 柱顶 1140.31 1348.231 柱底58.63 140.84 32.511159.69 62.75+7.74=70.49 175.68 32.51 1372.61 3 2 活载作用下的框架内力1 梁固端弯矩:(1)顶层:mkNla/qlMABA2.541- 3.6/81.2-1(3.6)-255mkNqlAD 50.-4.9-22MB36813-5(2)二五层横梁22mkNla/qlMABA84.35- 3.6/81.2-1(
28、.621)-231 mkNqlDB .-4.95-221M081631-根据所求出的梁端弯矩,在通过平衡条件,即可求出恒载条件下的梁的剪力、柱轴力,结果见表 3-5 3-20 南京工业大学毕业设计(论文)23满跨活载作用下 AB 跨梁端剪力 表 3-5层 q(KN/m) a(m) u=(L-a)q/2 MAB(KNm) MBA(KNm) Mik/l VA=u-Mik/l VB=-(u+Mik/l)5 4.41 1.8 9.26 -12.25 11.06 0.13 9.13 -9.39 4 12.6 1.8 26.46 -32.36 31.89 0.24 26.22 -26.70 3 12.6
29、1.8 26.46 -30.84 32.95 0.33 26.13 -26.79 2 12.6 1.8 26.46 -31.84 32.49 0.11 26.35 -26.57 1 12.6 1.8 26.46 -29.02 32.29 0.20 26.26 -26.66满跨活载作用下 BC 跨梁端剪力 表 3-6层 q(KN/m) l(m) ql/4 VB = ql/4 (KN) VC= - ql/4 (KN)5 1.68 2.4 1.01 1.21 -1.014 6 2.4 7.2 7.2 -7.2 3 6 2.4 7.2 7.2 -7.22 6 2.4 7.2 7.2 -7.21 6 2
30、.4 7.2 7.2 -7.2满跨活载作用下 AB 跨跨中弯矩 (KNm) 表 3-7层q(KN/m)(板传来荷载作用)a(m) l(m) u=(l-a)q/2 MAB(KNm) Mik/l VC=u-Mik/lM=u1.05-MAB-VAl/25 4.41 1.8 6.3 9.26 -10.25 0.13 9.13 -7.49 4 12.6 1.8 6.3 26.46 -30.36 0.24 26.22 -20.743 12.6 1.8 6.3 26.46 -30.84 0.33 26.13 -19.98 2 12.6 1.8 6.3 26.46 -31.84 0.11 26.35 -19.
31、68 1 12.6 1.8 6.3 26.46 -29.02 0.20 26.26 -22.21满跨活载作用下柱轴力 3-8 边柱( A 轴 ) 中柱( B 轴 )层横梁 纵梁 柱轴力(KN) 横梁 纵梁 柱轴力(KN)24端部剪力 端部剪力 端部剪力 端部剪力5 9.13 10.21 19.34 10.4 15.25 25.65 4 26.22 29.17 74.73 33.9 43.57 103.12 3 26.13 29.17 130.03 33.99 43.57 180.682 26.15 29.17 185.55 33.77 43.57 258.02 1 26.26 29.17 24
32、0.98 33.86 43.57 335.45 0.539 A5 0.461 0.39 B5 0.156 0.454 D5A5A4 -12.54 A5B5 B5A5 12.54 B5D5 B5B4 -0.3-12.54 12.54 06.76 5.78 2.89 -5.31 5.38 -1.97 -3.95 -1.58 -4.59 1.58 -1.84 -1.57 -0.79 0.34 10.30 -10.30 0.17 0.07 0.20 -0.07 10.87 -1.51 -9.36 1.21 0.35 A4 0.35 0.3 0.312 0.268 B4 0.108 0.312 D4A4
33、A5 -35.84 A4A3 A4B4 B4B5 B4A4 34.04 B4D4 B4B3 -1.08-35.84 35.84 -1.83.38 6.27 -4.56 -10.62 -9.12 -3.68 -10.62 3.68 10.76 10.76 9.22 -2.30 4.61 -4.49 -0.92 -1.15 0.29 0.68 0.58 0.24 0.68 -0.24 0.62 0.62 0.53 -12.24 31.91 -5.24 -14.43 2.36 13.85 16.50 -30.35 0.35 A3 0.35 0.3 0.312 0.268 B3 0.108 0.312
34、 D3A3A4 -35.84 A3A2 A3B3 B3B4 B3A3 34.04 B3D3 B3B2 -1.08-35.84 35.84 -1.812.54 12.54 10.75 -5.31 5.38 -5.31 5.38 5.07 -3.86 -8.98 -7.72 -3.11 -8.98 3.11 -2.31 -2.31 -1.98 0.34 -0.99 0.94 15.62 15.30 -30.92 -0.09 -0.08 -0.03 -0.09 0.03 -14.05 32.43 -4.94 -13.45 2.06 0.35 A2 0.35 0.3 0.312 0.368 B2 0.
35、108 0.312 D2A2A3 -35.84 A2A1 A2B2 B2B3 B2A2 34.04 B2D2 B2B1 -1.08-35.84 35.84 -1.86.27 6.88 -6.26 -10.62 -12.53 -3.68 -10.62 3.68 10.13 10.13 8.69 -4.49 4.34 -5.87 -1.15 -0.01 1.11 1.88 2.21 0.65 1.88 -0.65 0.02 0.02 0.02 -13.24 29.87 -4.83 -14.61 1.95 15.27 17.02 -32.29 南京工业大学毕业设计(论文)250.384 A1 0.2
36、88 0.328 0.339 0.29 B1 0.117 0.254 D1A1A2 -35.84 A1A0 A1B1 B1B2 B1A1 34.04 B1D1 B1B0 -1.08-35.84 35.84 -1.813.76 10.32 11.76 -5.31 5.88 5.07 -5.02 -11.73 -10.04 -4.05 -8.79 4.05 -0.02 -0.01 -0.02 0.94 -0.01 18.81 10.31 -29.12 -0.32 -0.27 -0.11 -0.24 0.11 -16.42 31.40 -5.96 -9.03 3.08 A0A1 B0B15.16 -
37、4.40 -0.01 -0.12 5.15 -4.51 A0 B0满跨活载弯矩分配过程节点分配顺序(A5、B4、A3、B2、A1);(B5、A4、B3、A2、B1)26南京工业大学毕业设计(论文)273.3 风荷载作用下内力计算 1 水平风载作用下框架层间剪力28各层柱反弯点位置 表 3-9层次 柱别 K a2 y2 a3 y3 yo y边柱 0.86 - 0 1 0 0.33 0.335中柱 1.54 - 0 1 0 0.38 0.38边柱 0.86 1 0 1 0 0.40 0.404 中柱 1.54 1 0 1 0 0.43 0.43边柱 0.86 1 0 1 0 0.45 0.453
38、中柱 1.54 1 0 1 0 0.48 0.48边柱 0.86 1 0 1.15 0 0.50 0.502 中柱 1.54 1 0 1.15 0 0.50 0.50边柱 2.28 0.86 0 - 0 0.55 0.551 中柱 4.12 0.86 0 - 0 0.55 0.55南京工业大学毕业设计(论文)29风荷载作用下框架柱剪力及柱端弯矩风荷载作用下框架柱剪力及柱端弯矩 表 3-10 层次 h(m) Vik(KN) D 柱别 Di Vi y M 下 M 上边柱 9.47 -3.00 033 -3.86 -7.845 3.9 14.78 46.72中柱 13.89 -4.39 0.38 -
39、6.51 -10.62边柱 9.47 -6.45 0.40 -10.06 -15.094 3.9 31.81 46.72中柱 13.89 -9.46 0.43 -15.86 -21.03边柱 9.47 -9.60 0.45 -16.85 -20.593 3.9 47.35 46.72中柱 13.89 -14.08 0.48 -26.36 -28.55边柱 9.47 -12.55 0.50 -24.47 -24.472 3.9 61.95 46.72中柱 13.89 -18.42 0.50 -35.91 -35.91边柱 8.65 -19.18 0.55 -47.47 -38.841 4.5 82.67 37.28中柱 9.99 -22.15 0.55 -54.82 -44.85