钢结构毕业设计 (1)

'摘要：本案为某高校科研楼钢结构及施工图设计。实体工程为钢框架科研楼，该建筑地上为四层，总建筑面积为6168.96平方米。此科研楼为钢框架结构，其优点为强度高、塑性韧性好、重量轻、制作简单、施工工期短等特点，但同时钢结构也具有耐热不耐火、耐腐性差等缺点，所以设计此科研楼的时候采取了充分的预防措施。水平地震作用采用底部剪力法来计算；侧移刚度和结构的自振周期用D值法计算；竖向荷载下的结构内力用分层法计算；考虑有地震和无地震两种方式组合有关的内力效应。整个设计符合现行结构设计规范要求，保证结构有足够的抗震性能，从而实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标。关键词：钢框架结构抗震设计内力组合Abstract:Thedesignofthisprojectisanalyseofthemulti-layeredsteelconstructionofscientificresearchbuildinganddesignedofthedetaildrawing.Thestructuralstyleisthemulti-layeredsteelportalframeconstruction.Itwasusedtogettheperiodofthestructurebythemethodoftopdisplacement;theeffectofhorizontalearthquakeoffunctionbythemethodofDvalue;thestructureinternalforceundertheverticalloadbythemethodofdividelayers;andthecombinationofthestructureinternalforcewiththeearthquakeandwithouttheearthquake.Otherwise,therearethesectionalcheckingcomputationsofgirderandpillarunderthemostunfavorableinternalforceandtheimportantnodedesigned.Keyword:multi-layeredsteelportalframeconstruction;thedesignofearthquake;thecombinationoftheinternalforce前言“钢结构”232 课程是一门综合性很强的专业课程。它涉及材料力学、结构力学。土木工程材料、机械学、结构设计理论、结构构件设计以及土木工程施工等方面的知识。在日常生活中，钢结构被广泛应用于房屋、港口、桥梁等建筑中，尤其在高层建筑、高耸建筑以及大跨度结构中。钢结构具有材料强度高、重量轻、材质均匀、塑性韧性好、结构可靠性高、制作安装机械化程度高、抗震性能良好、工期短、工业化程度高、外形多样美观等优点。此外，钢材也是可持续发展的环保材料，钢结构中的钢材拆除之后可以用作他用也可回炉炼钢。钢结构是集环保、易于产业化和可再利用等优点于一身的结构，因此我选择钢结构作为我的毕业设计课题。毕业设计是大学四年来对所学土木工程知识的一次系统、全面的考察和总结，是大学重要的总结性教育。通过做毕业设计，使我对钢结构的学习和研究更为的深入，深化了我对土木工程专业知识的认知和理解。在做毕设的过程中通过查阅各种文献资料、规范案例，不仅拓展了我的知识面，也培养了我独立思考、查阅资料的能力。目录1．设计概况71.1设计概况7232 2．结构设计方案92.1结构布置及计算简图92.2材料选用112.3梁柱布置112.4构件截面尺寸初估122.5各部构造152.5.1墙152.5.2外窗162.5.3室内、外门162.5.4楼梯162.6本章小结163．重力荷载代表值计算173.1楼面恒荷载活荷载统计173.2屋面恒荷载活荷载统计183.3各层重力荷载代表值计算183.4重力荷载代表值汇总203.5本章小结214．水平地震作用下的内力计算214.1横向框架侧移刚度计算224.1.1梁线刚度计算224.1.2柱线刚度计算234.1.3侧移刚度计算234.2纵向框架侧移刚度计算314.2.1梁线刚度计算：314.2.2柱线刚度计算324.2.3侧移刚度计算334.3结构自振周期及地震力计算414.3.1结构横向自振周期计算414.3.2水平地震作用下横向地震力计算424.3.3水平地震作用下的横向位移验算434.3.4结构纵向自振周期计算444.3.5水平地震作用下纵向地震力计算444.3.6水平地震作用下的纵向位移验算464.4水平地震作用下横向框架结构的内力手电算计算46232 4.4.1柱弯矩值及剪力值计算464.4.2梁弯矩值及剪力值计算494.4.3柱轴力计算504.4.4水平地震作用下横向框架手算内力图514.4.5水平地震作用下横向框架电算内力图544.5水平地震作用下纵向框架结构的内力手电算计算574.5.1柱弯矩值及剪力值计算574.5.2梁弯矩值及剪力值计算604.5.3柱轴力计算614.5.4水平地震作用下纵向框架手算内力图634.5.5水平地震作用下纵向框架电算内力图664.6本章小结695．竖向荷载作用下框架结构的内力计算705.1横向框架竖向荷载统计（D轴）705.1.1恒荷载统计705.1.2活荷载统计745.2横向框架竖向荷载统计745.2.1横向框架竖向恒荷载统计745.2.2横向框架竖向活荷载统计755.3恒荷载作用下D轴内力手电算计算755.3.1恒荷载作用下弯矩计算755.3.2恒荷载作用下剪力计算835.3.3恒荷载作用下轴力计算845.3.4恒荷载作用下D轴框架手算内力图855.3.5恒荷载作用下D轴框架电算内力图885.4活荷载作用下D轴内力手电算计算915.4.1活荷载作用下弯矩计算915.4.2活荷载作用下剪力计算985.4.3活荷载作用下轴力计算995.4.4活荷载作用下D轴框架手算内力图1005.4.5活荷载作用下D轴框架电算内力图1035.5恒荷载作用下纵向7轴框架电算内力图1065.6活荷载作用下纵向7轴框架电算内力图1095.7本章小结112232 6．内力组合1136.1框架内力组合1136.2本章小结1207．截面验算1217.1柱的验算1217.1.1柱的计算长度1217.1.2其他参数1237.1.3边柱验算1237.1.4中柱验算1287.2框架梁的验算1337.2.1横向一层AB跨梁验算1337.2.2横向一层BC跨梁验算1357.3次梁验算1387.4本章小结1398．节点设计1408.1柱的连接设计1408.2主、次梁连接设计1498.3柱与梁的连接设计1558.4柱脚设计1788.5本章小结1879．压型钢板非组合楼板设计1889.1设计资料1889.2楼面的结构平面布置1889.3板的设计1889.4本章小结19110．楼梯设计19210.1梯梁设计19310.1.1恒载计算19310.1.2可变荷载计算19410.1.3内力计算19410.1.4截面验算19410.2踏步设计19510.2.1荷载及内力计算19610.2.2截面验算196232 10.3平台板设计19610.3.1荷载及内力计算19610.3.2配筋计算19710.4平台梁设计19710.4.1荷载及内力计算19710.4.2截面验算19811.5本章小结19811．地基基础设计19911.1边柱下独立基础设计19911.1.1基础底面积的确定19911.1.2抗冲切验算20011.1.3基础底板配筋计算20111.1.4基础与钢柱的连接配筋20211.2中柱下独立基础设计20411.2.1基础底面积的确定20411.2.2抗冲切验算20511.2.3基础底板配筋计算20611.2.4基础与钢柱的连接配筋20711.3本章小结209结论210致谢212参考文献213外文翻译及原文2141．设计概况1.1设计概况232 本工程是某高校钢框架科研楼，该建筑物结构形式为多层钢框架结构，建筑物层数为4层，一层高度为4.5m，二、三、四层高度为3.9m，女儿墙高度为0.9m。该建筑物为L字形建筑，横向八跨，九根柱子，纵向六跨，七根柱子。墙体均采用加气混凝土砌块，该建筑总高度为16.2m。每层建筑面积为1542.24m2，总建筑面积6168.96m2。室内外高差为0.6m。该建筑的主要功能是科研工作。该案例的设计条件为：场地土类型为Ⅰ类，地震分组为第一组，抗震等级为二级，地震设防烈度为八度，设计基本地震加速度为0.30g。结构安全等级、建筑耐火等级、屋面防水等级均为二级，设计使用年限为50年。综上所述本案的整个设计过程均符合现行建筑结构设计规范要求。232 图1.1建筑平面图（单位：mm）2．结构设计方案2.1结构布置及计算简图232 根据房屋使用功能以及建筑设计的要求，此建筑的结构体系选为钢结构纯框架体系。此科研楼楼层层数为4层，一层层高为4.5m，其他三层层高均为3.9m。A、B、C、D、E、F、G、H轴之间距离分别为1.5m、4.2m、8.4m、8.4m、8.4m、3.6m、8.4m，1—3轴之间、7—8轴之间距离均为3.6m，3—7轴与8—9轴之间的距离均为8.4m。结构平面布置图如图2.1所示。232 图2.1平面布置图（单位：mm）232 图2.2计算简图（单位：mm）2.2材料选用钢材的选用：梁、柱构件均选用Q235钢材，则：fy=235N/mm2，f=215N/mm2。2.3梁柱布置建筑纵向共有9榀，1-5轴框架共分3跨，第一跨、第二跨、第三跨跨度分别为8.4m、3.6m、8.4m，6-9轴框架共分6跨，第一跨、第二跨、第三跨、第四跨、第五跨、第六跨跨度分别为4.2m、8.4m、8.4m、8.4m、3.6m、8.4m；横向共有7榀，B-D轴框架共分3跨，第一跨、第二跨、第三跨跨度分别为8.4m、3.6m、8.4m232 ，E轴框架共分7跨，第一跨、第二跨、第三跨、第四跨、第五跨、第六跨、第七跨跨度分别为8.4m、8.4m、8.4m、8.4m、8.4m、3.6m、8.4m，F-H轴框架共分8跨，第一跨、第二跨、第三跨、第四跨、第五跨、第六跨、第七跨、第八跨跨度分别为4.2m、4.2m、8.4m、8.4m、8.4m、8.4m、3.6m、8.4m。纵向均在跨度为8.4m的主梁上布置次梁两道，在跨度为3.6m或4.2m的主梁上布置次梁一道。2.4构件截面尺寸初估钢框架柱均采用箱型钢，次梁、主梁均采用工字形截面钢材。钢材均采用Q235型号。钢柱以及钢梁截面按1t/m2，主梁高度最小值按梁跨度的1/15估算，次梁高度最小值按梁跨度的1/24估算。(1)以D轴横向第一跨为例：，取。选择型号：232 按上述方法估算所有主梁截面尺寸。(2)以7轴第三跨左侧次梁计算为例：选择型号：按上述方法估算所有次梁截面尺寸。(3)以D轴中柱计算为例：选择型号：箱型按上述方法估算所有钢柱截面尺寸。2.1构件截面尺寸名称尺寸/mm截面尺寸A/mm2Ix×108/mm4Iy×108/mm4Hbtwthw232 边柱（1-2层）3003002020260224002.9422.942边柱（3-4层）3003001414272160002.1892.189中柱（1-2层）3003002020260224002.9422.942中柱（3-4层）3003001414272160002.1892.189横梁E-H轴（1-2、7跨）3001505.5828441550.6460.0443横梁E-H轴（3-6、8跨）60020081257694085.4240.1602横梁B-D轴（1、3跨）60020081257694085.4240.1602横梁B-D轴（2跨）3001505.5828441550.6460.0443纵梁1-5轴（1、3跨）600300812576118007.4980.5402纵梁1-5轴（2跨）30020081227673031.140.16纵梁6-9轴（1、5跨）30020081227673031.140.16纵梁6-9轴（2-4、6跨）600300812576118007.4980.5402次梁（1-2、7跨）2001506918239760.2740.0508次梁（3-6、8跨）400200711378721620.145注：上表钢柱都为箱型柱，梁均为窄翼缘的H型钢。2.5各部构造表2.2楼屋面构造及荷载统计表荷载项目楼面屋面232 楼屋面活荷载（KN/m2）22楼屋面做法（KN/m2）1.752.5980+21厚现浇混凝土（KN/m2）2.532.53YX70-230-690压型钢板（KN/m2）0.190.19铝合金龙骨吊顶（KN/m2）0.120.12活荷载标准值（KN/m2）22恒荷载标准值（KN/m2）3.393.582.5.1墙女儿墙采用200mm厚加气混凝土砌块，4.5KN/m2；墙体两面均有20mm抹灰17N/m3。外墙体采用350mm厚加气混凝土砌块，5.5KN/m2。内墙体采用200mm厚加气混凝土砌块，4.5KN/m2。墙体两面均有20mm抹灰17KN/m31m2外墙和抹灰的重量是：6KN/m21m2内墙和抹灰的重量是：5KN/m22.5.2外窗铝合金中空玻璃窗。门窗尺寸见建筑立面图，荷载标准值为0.3KN/m2。窗墙比为：北立面为0.27；东立面为0.24；南立面为0.2；西立面为0.22。2.5.3室内、外门木制门。门窗尺寸见建筑立面图2.5.4楼梯232 采用钢楼梯恒荷载标准值为：1.5KN/m2活荷载标准值为：3.5KN/m22.6本章小结通过本章使我对建筑结构有了初步认识，例如：楼层层高、层数、面积等等，并为下面计算重力荷载代表值、自振周期等做好准备。其中梁柱截面的选取是通过轴压比和高跨比初步估算的。232 3．重力荷载代表值计算3.1楼面恒荷载活荷载统计4mm厚APP卷材防水层0.35KN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.02m×20KN/m3=0.40KN/m250mm厚水泥炉渣找平层13.5KN/m3×0.05m=0.68KN/m280mm厚矿渣水泥保温层0.08m×14.5KN/m3=1.16KN/m280mm厚现浇混凝土2.53KN/m2YX75-230-690压型钢板0.11KN/m215mm铝合金龙骨吊顶0.12KN/m2屋面均布恒荷载标准值gk=5KN/m2上人屋面均布活荷载标准值qk=2.0KN/m23.2屋面恒荷载活荷载统计20mm厚水泥砂浆找平层0.02m×20KN/m3=0.40KN/m2铺地缸砖1.75KN/m280mm厚现浇混凝土2.53KN/m2YX75-230-690压型钢板0.11KN/m215mm铝合金龙骨吊顶0.12KN/m2屋面均布恒荷载标准值gk=5KN/m2楼面均布活荷载标准值qk=2KN/m2232 3.3各层重力荷载代表值计算四层重力荷载代表值计算：顶层重力荷载代表值包括屋面恒载，50%屋面活荷载、梁自重、半层柱自重及半层墙自重。荷载统计：三层重力荷载代表值计算：其他层重力荷载代表值（楼面）包括楼面恒载，50%楼面活载，梁自重，上下个半层的柱及墙自重荷载统计：二层重力荷载代表值计算:232 一层重力荷载代表值计算:232 3.4重力荷载代表值汇总集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi计算结果见图3.1图3.1各楼层标高处的重力荷载代表值房屋总重力荷载代表值3.5本章小结本章主要计算建筑主要构件的自重及其受的恒、活荷载，然后通过它们计算各楼层的重力荷载代表值。本章的难点主要在于如何计算外墙、内墙的自重以及门窗的面积。232 4．水平地震作用下的内力计算4.1横向框架侧移刚度计算4.1.1梁线刚度计算钢框架结构中，考虑现浇钢筋混凝土楼板与钢梁的共同作用，在计算梁线刚度时，对中框架梁取,对边框架梁取。梁采用焊接工字型钢，柱采用焊接箱型钢，弹性模量。以D轴为例：第一跨：第二跨：第三跨：表4.1横向梁线刚度统计表层数跨位惯性矩I/108mm4跨度l0/m梁线刚度kb/103KN·m四层第一跨5.4248.419.95第二跨0.6463.65.54第三跨5.4248.419.95三层第一跨5.4248.419.95第二跨0.6463.65.54第三跨5.4248.419.95二层第一跨5.4248.419.95232 第二跨0.6463.65.54第三跨5.4248.419.95一层第一跨5.4248.419.95第二跨0.6463.65.54第三跨5.4248.419.954.1.2柱线刚度计算横向惯性矩：柱的线刚度：四层柱线刚度：三层柱线刚度：二层柱线刚度：一层柱线刚度：表4.2柱线刚度统计表层数kc/103KN·m中柱边柱四层11.5611.56三层11.5611.56二层15.5415.54一层13.4713.47232 4.1.3侧移刚度计算采用D值计算法计算水平荷载一般层：=首层：=表4.3B轴D值统计表B轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层6轴11.5631.921.380.413.93.7216.007轴11.5640.81.760.474.288轴11.5640.81.760.474.289轴11.5631.921.380.413.72三层6轴11.5631.921.380.413.93.7216.007轴11.5640.81.760.474.288轴11.5640.81.760.474.289轴11.5631.921.380.413.72二层6轴15.5431.921.030.343.94.1618.047轴15.5440.81.310.404.868轴15.5440.81.310.404.869轴15.5431.921.030.344.16一层6轴13.4715.961.180.534.54.2217.607轴13.4720.41.510.574.58232 8轴13.4720.41.510.574.589轴13.4715.961.180.534.22表4.4C轴D值统计表C轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层6轴11.5639.91.730.463.94.2218.017轴11.5650.982.210.524.788轴11.5650.982.210.524.789轴11.5639.91.730.464.22三层6轴11.5639.91.730.463.94.2218.017轴11.5650.982.210.524.788轴11.5650.982.210.524.789轴11.5639.91.730.464.22二层6轴15.5439.91.280.393.94.7920.647轴15.5450.981.640.455.528轴15.5450.981.640.455.529轴15.5439.91.280.394.79一层6轴13.4719.951.480.574.54.5418.907轴13.4725.491.890.614.918轴13.4725.491.890.614.919轴13.4719.951.480.574.54表4.5D轴D值统计表D轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层6轴11.5639.91.730.463.94.2218.017轴11.5650.982.210.524.788轴11.5650.982.210.524.789轴11.5639.91.730.464.22三层6轴11.5639.91.730.463.94.2218.017轴11.5650.982.210.524.78232 8轴11.5650.982.210.524.789轴11.5639.91.730.464.22二层6轴15.5439.91.280.393.94.7920.647轴15.5450.981.640.455.528轴15.5450.981.640.455.529轴15.5439.91.280.394.79一层6轴13.4719.951.480.574.54.5418.907轴13.4725.491.890.614.918轴13.4725.491.890.614.919轴13.4719.951.480.574.54表4.6E轴D值统计表E轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层1轴11.567.60.330.143.91.2937.662轴11.5615.20.660.252.263轴11.5639.521.710.464.204轴11.5663.842.760.585.295轴11.5663.842.760.585.296轴11.5671.823.110.615.557轴11.5650.982.210.524.788轴11.5650.982.210.524.789轴11.5639.91.730.464.22三层1轴11.567.60.330.143.91.2937.662轴11.5615.20.660.252.263轴11.5639.521.710.464.204轴11.5663.842.760.585.295轴11.5663.842.760.585.296轴11.5671.823.110.615.557轴11.5650.982.210.524.788轴11.5650.982.210.524.789轴11.5639.91.730.464.221轴15.547.60.240.113.91.3443.35232 二层2轴15.5415.20.490.202.413轴15.5439.521.270.394.774轴15.5463.842.050.516.215轴15.5463.842.050.516.216轴15.5471.822.310.546.577轴15.5450.981.640.455.528轴15.5450.981.640.455.529轴15.5439.91.280.394.79一层1轴13.473.80.280.344.52.7440.832轴13.477.60.560.423.313轴13.4719.761.470.574.534轴13.4731.922.370.665.245轴13.4731.922.370.665.246轴13.4735.912.670.685.427轴13.4725.491.890.614.918轴13.4725.491.890.614.919轴13.4719.951.480.574.54表4.7F轴D值统计表F轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层1轴11.569.50.410.173.91.5540.032轴11.56190.820.292.663轴11.5649.42.140.524.714轴11.5679.83.450.635.775轴11.5679.83.450.635.776轴11.5679.83.450.635.777轴11.5650.982.210.524.788轴11.5650.982.210.524.789轴11.5639.91.730.464.22三层1轴11.569.50.410.173.91.5540.032轴11.56190.820.292.663轴11.5649.42.140.524.71232 4轴11.5679.83.450.635.775轴11.5679.83.450.635.776轴11.5679.83.450.635.777轴11.5650.982.210.524.788轴11.5650.982.210.524.789轴11.5639.91.730.464.22二层1轴15.549.50.310.133.91.6346.442轴15.54190.610.232.873轴15.5449.41.590.445.434轴15.5479.82.570.566.895轴15.5479.82.570.566.896轴15.5479.82.570.566.897轴15.5450.981.640.455.528轴15.5450.981.640.455.529轴15.5439.91.280.394.79一层1轴13.474.750.350.364.52.8942.372轴13.479.50.710.453.563轴13.4724.71.830.614.864轴13.4739.92.960.705.575轴13.4739.92.960.705.576轴13.4739.92.960.705.577轴13.4725.491.890.614.918轴13.4725.491.890.614.919轴13.4719.951.480.574.54表4.8G轴D值统计表G轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层1轴11.569.50.410.173.91.5540.032轴11.56190.820.292.663轴11.5649.42.140.524.714轴11.5679.83.450.635.775轴11.5679.83.450.635.77232 6轴11.5679.83.450.635.777轴11.5650.982.210.524.788轴11.5650.982.210.524.789轴11.5639.91.730.464.22三层1轴11.569.50.410.173.91.5540.032轴11.56190.820.292.663轴11.5649.42.140.524.714轴11.5679.83.450.635.775轴11.5679.83.450.635.776轴11.5679.83.450.635.777轴11.5650.982.210.524.788轴11.5650.982.210.524.789轴11.5639.91.730.464.22二层1轴15.549.50.310.133.91.6346.442轴15.54190.610.232.873轴15.5449.41.590.445.434轴15.5479.82.570.566.895轴15.5479.82.570.566.896轴15.5479.82.570.566.897轴15.5450.981.640.455.528轴15.5450.981.640.455.529轴15.5439.91.280.394.79一层1轴13.474.750.350.364.52.8942.372轴13.479.50.710.453.563轴13.4724.71.830.614.864轴13.4739.92.960.705.575轴13.4739.92.960.705.576轴13.4739.92.960.705.577轴13.4725.491.890.614.918轴13.4725.491.890.614.919轴13.4719.951.480.574.54表4.9H轴D值统计表轴号KαD/103KN/232 H轴Kc/103KN·MΣKb/103KN·M层高/mM一层D值合计/103KN/M四层1轴11.567.60.330.143.91.2935.892轴11.5615.20.660.252.263轴11.5639.521.710.464.204轴11.5663.842.760.585.295轴11.5663.842.760.585.296轴11.5663.842.760.585.297轴11.5640.81.760.474.288轴11.5640.81.760.474.289轴11.5631.921.380.413.72三层1轴11.567.60.330.143.91.2935.892轴11.5615.20.660.252.263轴11.5639.521.710.464.204轴11.5663.842.760.585.295轴11.5663.842.760.585.296轴11.5663.842.760.585.297轴11.5640.81.760.474.288轴11.5640.81.760.474.289轴11.5631.921.380.413.72二层1轴15.547.60.240.113.91.3441.022轴15.5415.20.490.202.413轴15.5439.521.270.394.774轴15.5463.842.050.516.215轴15.5463.842.050.516.216轴15.5463.842.050.516.217轴15.5440.81.310.404.868轴15.5440.81.310.404.869轴15.5431.921.030.344.16一层1轴13.473.80.280.344.52.7439.682轴13.477.60.560.423.313轴13.4719.761.470.574.534轴13.4731.922.370.665.245轴13.4731.922.370.665.24232 6轴13.4731.922.370.665.247轴13.4720.41.510.574.588轴13.4720.41.510.574.589轴13.4715.961.180.534.224.2纵向框架侧移刚度计算4.2.1梁线刚度计算：以7轴为例：第一跨：第二跨：第三跨：第四跨：第五跨：第六跨：表4.10纵向梁线刚度统计表层数跨位惯性矩I/108mm4跨度l0/m梁线刚度kb/103KN·m四层第一跨1.144.28.39第二至四跨7.4988.427.48第五跨1.143.69.79232 第六跨7.4988.427.48三层第一跨1.144.28.39第二至四跨7.4988.427.48第五跨1.143.69.79第六跨7.4988.427.48二层第一跨1.144.28.39第二至四跨7.4988.427.48第五跨1.143.69.79第六跨7.4988.427.48一层第一跨1.144.28.39第二至四跨7.4988.427.48第五跨1.143.69.79第六跨7.4988.427.484.2.2柱线刚度计算纵向惯性矩：柱的线刚度：四层柱线刚度：三层柱线刚度：二层柱线刚度：一层柱线刚度：表4.11柱线刚度统计表232 层数kc/103KN·m中柱边柱四层11.5611.56三层11.5611.56二层15.5415.54一层13.4713.474.2.3侧移刚度计算采用D值法计算水平荷载一般层：=首层：=表4.121轴D值统计表1轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层E轴11.5644.141.910.493.94.4519.19F轴11.5659.82.590.565.14G轴11.5659.82.590.565.14H轴11.5644.141.910.494.45三层E轴11.5644.141.910.493.94.4519.19F轴11.5659.82.590.565.14G轴11.5659.82.590.565.14232 H轴11.5644.141.910.494.45二层E轴15.5444.141.420.423.95.0922.21F轴15.5459.81.920.496.01G轴15.5459.81.920.496.01H轴15.5444.141.420.425.09一层E轴13.4722.071.640.594.54.6919.67F轴13.4729.92.220.645.14G轴13.4729.92.220.645.14H轴13.4722.071.640.594.69表4.132轴D值统计表2轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层E轴11.5655.162.390.543.94.9621.19F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96三层E轴11.5655.162.390.543.94.9621.19F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96二层E轴15.5455.161.770.473.95.7624.92F轴15.5474.742.400.556.69G轴15.5474.742.400.556.69H轴15.5455.161.770.475.76一层E轴13.4727.582.050.634.55.0221.00F轴13.4737.372.770.695.47G轴13.4737.372.770.695.47H轴13.4727.582.050.635.02表4.143轴D值统计表232 3轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层E轴11.5655.162.390.543.94.9621.19F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96三层E轴11.5655.162.390.543.94.9621.19F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96二层E轴15.5455.161.770.473.95.7624.92F轴15.5474.742.400.556.69G轴15.5474.742.400.556.69H轴15.5455.161.770.475.76一层E轴13.4727.582.050.634.55.0221.00F轴13.4737.372.770.695.47G轴13.4737.372.770.695.47H轴13.4727.582.050.635.02表4.154轴D值统计表4轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层E轴11.5655.162.390.543.94.9621.19F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96232 三层E轴11.5655.162.390.543.94.9621.19F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96二层E轴15.5455.161.770.473.95.7624.92F轴15.5474.742.400.556.69G轴15.5474.742.400.556.69H轴15.5455.161.770.475.76一层E轴13.4727.582.050.634.55.0221.00F轴13.4737.372.770.695.47G轴13.4737.372.770.695.47H轴13.4727.582.050.635.02表4.165轴D值统计表5轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层E轴11.5655.162.390.543.94.9621.19F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96三层E轴11.5655.162.390.543.94.9621.19F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96二层E轴15.5455.161.770.473.95.7624.92F轴15.5474.742.400.556.69G轴15.5474.742.400.556.69H轴15.5455.161.770.475.76一层E轴13.4727.582.050.634.55.0221.00F轴13.4737.372.770.695.47G轴13.4737.372.770.695.47232 H轴13.4727.582.050.635.02表4.176轴D值统计表6轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层B轴11.5613.420.580.223.92.0535.55C轴11.5657.562.490.555.06D轴11.5688.283.820.665.99E轴11.5699.34.290.686.22F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96三层B轴11.5613.420.580.223.92.0535.55C轴11.5657.562.490.555.06D轴11.5688.283.820.665.99E轴11.5699.34.290.686.22F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96二层B轴15.5413.420.430.183.92.1841.96C轴15.5457.561.850.485.89D轴15.5488.282.840.597.19E轴15.5499.33.190.627.54F轴15.5474.742.400.556.69G轴15.5474.742.400.556.69H轴15.5455.161.770.475.76一层B轴13.476.710.500.404.53.1935.84C轴13.4728.782.140.645.09D轴13.4744.143.280.725.71E轴13.4749.653.690.745.88F轴13.4737.372.770.695.47232 G轴13.4737.372.770.695.47H轴13.4727.582.050.635.02表4.187轴D值统计表7轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层B轴11.5616.780.730.273.92.4337.06C轴11.5671.943.110.615.55D轴11.56110.324.770.706.43E轴11.56110.324.770.706.43F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96三层B轴11.5616.780.730.273.92.4337.06C轴11.5671.943.110.615.55D轴11.56110.324.770.706.43E轴11.56110.324.770.706.43F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96二层B轴15.5416.780.540.213.92.6144.02C轴15.5471.942.310.546.58D轴15.54110.323.550.647.84E轴15.54110.323.550.647.84F轴15.5474.742.400.556.69G轴15.5474.742.400.556.69H轴15.5455.161.770.475.76一层B轴13.478.390.620.434.53.4236.84C轴13.4735.972.670.685.42D轴13.4755.164.100.756.02E轴13.4755.164.100.756.02232 F轴13.4737.372.770.695.47G轴13.4737.372.770.695.47H轴13.4727.582.050.635.02表4.198轴D值统计表8轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层B轴11.5616.780.730.273.92.4337.06C轴11.5671.943.110.615.55D轴11.56110.324.770.706.43E轴11.56110.324.770.706.43F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96三层B轴11.5616.780.730.273.92.4337.06C轴11.5671.943.110.615.55D轴11.56110.324.770.706.43E轴11.56110.324.770.706.43F轴11.5674.743.230.625.63G轴11.5674.743.230.625.63H轴11.5655.162.390.544.96二层B轴15.5416.780.540.213.92.6144.02C轴15.5471.942.310.546.58D轴15.54110.323.550.647.84E轴15.54110.323.550.647.84F轴15.5474.742.400.556.69G轴15.5474.742.400.556.69H轴15.5455.161.770.475.76一层B轴13.478.390.620.434.53.4236.84C轴13.4735.972.670.685.42D轴13.4755.164.100.756.02232 E轴13.4755.164.100.756.02F轴13.4737.372.770.695.47G轴13.4737.372.770.695.47H轴13.4727.582.050.635.02表4.209轴D值统计表9轴轴号Kc/103KN·MΣKb/103KN·MKα层高/mD/103KN/M一层D值合计/103KN/M四层B轴11.5613.420.580.223.92.0533.82C轴11.5657.562.490.555.06D轴11.5688.283.820.665.99E轴11.5688.283.820.665.99F轴11.5659.82.590.565.14G轴11.5659.82.590.565.14H轴11.5644.141.910.494.45三层B轴11.5613.420.580.223.92.0533.82C轴11.5657.562.490.555.06D轴11.5688.283.820.665.99E轴11.5688.283.820.665.99F轴11.5659.82.590.565.14G轴11.5659.82.590.565.14H轴11.5644.141.910.494.45二层B轴15.5413.420.430.183.92.1839.57C轴15.5457.561.850.485.89D轴15.5488.282.840.597.19E轴15.5488.282.840.597.19F轴15.5459.81.920.496.01G轴15.5459.81.920.496.01H轴15.5444.141.420.425.09一层B轴13.476.710.500.404.53.1934.68C轴13.4728.782.140.645.09232 D轴13.4744.143.280.725.71E轴13.4744.143.280.725.71F轴13.4729.92.220.645.14G轴13.4729.92.220.645.14H轴13.4722.071.640.594.694.3结构自振周期及地震力计算4.3.1结构横向自振周期计算此建筑的结构高度没有超过40m，并且质量和刚度沿高度分布较为均匀，变形则以剪切型为主，所以采用底部剪力法计算水平地震作用。此地区，设计地震分组为第一组，Ⅰ类场地，8度设防，由《建筑抗震设计规范》得：地震影响系数最大值，阻尼比，特征周期S。结构顶点的假想侧移按下式计算：表4.21结构顶点的假想侧移计算层数楼层重力荷载Gi/kn楼层剪力Vi/kn楼层侧移刚度Di/(KN/m)层间侧移/m楼层侧移/m4785.69785.69180100.0440.4931016.361802.05180100.1000.4421042.782844.83206400.1380.3411060.293905.12189000.2070.21232 式。则：4.3.2水平地震作用下横向地震力计算因为S所以；则：结构总水平地震作用标准值按公式计算，其中为结构等效总重力荷载，为响应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值。结构总水平地震作用：因为，所以需要考虑顶部不加水平地震作用。顶部附加地震作用各质点的水平地震作用Fi及各楼层的地震剪力Vi按下式计算：232 ；；其中：Hi为结构所在层楼板的计算高度。表4.22层数Gi/KNHi/mGiHi/KN·mGiHi/KN·mFi/KNF/KNVi/KN4785.6916.2012728.1838760.0668.2536.96105.2131016.3612.3012501.2367.03172.2421042.788.408759.3546.97219.2111060.294.504771.3125.58244.794.3.3水平地震作用下的横向位移验算各质点横向水平地震作用楼层位移验算：一层：，侧移刚度满足要求。二层：，侧移刚度满足要求。三层：，侧移刚度满足要求。四层：，侧移刚度满足要求。232 从上述计算式中，可以看到，即顶点位移均小于，因此，侧移刚度满足要求。4.3.4结构纵向自振周期计算纵向自振周期的计算方法与横向的相同。表4.23结构顶点的假想侧移计算层数楼层重力荷载Gi/kn楼层剪力Vi/kn楼层侧移刚度Di/(KN/m)层间侧移/m楼层侧移/m41343.331343.33370600.0360.4131737.723081.05370600.0830.3821804.064885.11440200.1110.2911838.826723.93368400.1830.18式。则：4.3.5水平地震作用下纵向地震力计算因为所以；则：232 结构总水平地震作用标准值按公式计算，其中为结构等效总重力荷载，为响应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值。、结构总水平地震作用：因为，所以需要考虑顶部不加水平地震作用。顶部附加地震作用各质点的水平地震作用Fi及各楼层的地震剪力Vi按下式计算：；；其中：Hi为结构所在层楼板的计算高度。表4.24层数Gi/KNHi/mGiHi/KN·mGiHi/KN·mFi/KNF/KNVi/KN41343.3316.2021761.9566564.70128.9166.58192.2531737.7212.3021373.96126.62321.8721804.068.4015154.1089.77411.6411838.824.508274.6949.02460.664.3.6水平地震作用下的纵向位移验算232 各质点纵向水平地震作用及楼层位移验算一层：，侧移刚度满足要求。二层：，侧移刚度满足要求。三层：，侧移刚度满足要求。四层：，侧移刚度满足要求。从上述计算式中，可以看到，即顶点位移均小于，因此，侧移刚度满足要求。4.4水平地震作用下横向框架结构的内力手电算计算4.4.1柱弯矩值及剪力值计算柱弯矩计算：取横向框架中的一榀（D轴）进行内力计算。横向框架各楼层剪力，柱上端弯矩，柱下端弯矩计算式如下：232 ；；其中为i层j柱的侧移刚度，h为该层的计算高度，y为框架柱的反弯点高度比。其中为框架柱的标准反弯点高度比，为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值，为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。横向框架中一、二层柱需要考虑修正值，第一、二、三、四层柱需考虑修正值，其余柱均无修正，各层柱端弯矩及剪力具体计算过程及结果见表4.25，4.26。表4.25楼层柱位层间剪力/KN一层D值合计/103（KN/M）D值/103（KN/M）每柱剪力/KN层高/myy*h（m）柱底弯矩(KN·M)柱顶弯矩(KN·M）4层6轴105.2118.014.2224.533.900.4371.70441.8153.867轴4.7827.780.4611.79849.9558.418轴4.7827.780.4611.79849.9558.419轴4.2224.530.4371.70441.8153.863层6轴172.2418.014.2240.363.900.4501.75570.8386.574.781.79882.1996.10232 7轴45.710.4618轴4.7845.710.4611.79882.1996.109轴4.2240.360.4501.75570.8386.572层6轴219.2120.644.7950.873.900.4801.87295.23103.177轴5.5258.630.4901.911112.03116.618轴5.5258.630.4901.911112.03116.619轴4.7950.870.4801.87295.23103.171层6轴244.7918.904.5458.804.500.5892.651155.85108.757轴4.9163.590.5582.511159.68126.498轴4.9163.590.5582.511159.68126.499轴4.5458.800.5892.651155.85108.75表4.26楼层柱位柱剪力/KN4层6轴24.537轴27.788轴27.789轴24.533层6轴40.367轴45.71232 8轴45.719轴40.362层6轴50.877轴58.638轴58.639轴50.871层6轴58.807轴63.598轴63.599轴58.804.4.2梁弯矩值及剪力值计算梁弯矩、剪力分别按下式计算：梁弯矩计算值见表4.27表4.27楼层横梁弯矩/(KN·M)第一跨第二跨第三跨左右左右左右4层53.8645.7112.6912.6945.7153.863层128.37114.3131.7431.74114.31128.372层174.00155.6043.2043.20155.60174.00232 1层203.98186.6851.8451.84186.68203.98梁剪力计算值见表4.28表4.28楼层横梁剪力/KN第一跨第二跨第三跨4层11.857.0511.853层28.8917.6328.892层39.2424.0039.241层46.5128.8046.514.4.3柱轴力计算柱轴力按下式计算：柱轴力计算值见表4.29表4.29楼层柱位轴力/KN4层6轴11.857轴-4.808轴4.809轴-11.853层6轴40.747轴-16.068轴16.069轴-40.742层6轴79.29232 7轴-30.888轴30.889轴-79.291层6轴126.487轴-48.998轴48.999轴-126.484.4.4水平地震作用下横向框架手算内力图图4.1D轴框架手算弯矩图（单位：KN·m）232 图4.2D轴框架手算剪力图（单位：KN）232 图4.3D轴框架手算轴力图（单位：KN）232 4.4.5水平地震作用下横向框架电算内力图图4.4D轴框架电算弯矩图（单位：KN·m）232 图4.5D轴框架电算剪力图（单位：KN）232 图4.6D轴框架电算轴力图（单位：KN）经过对D轴框架水平地震力作用下内力的手算、电算的比较，其弯矩、剪力值的误差不超过10%，手电算结果精度可靠能够满足工程实际的需要，之后计算数据利用手算数据。232 4.5水平地震作用下纵向框架结构的内力手电算计算4.5.1柱弯矩值及剪力值计算柱弯矩计算：取纵向框架中的一榀（7轴）进行内力计算。横向框架各楼层剪力，柱上端弯矩，柱下端弯矩计算式如下：；；其中为i层j柱的侧移刚度，h为该层的计算高度，y为框架柱的反弯点高度比。其中为框架柱的标准反弯点高度比，为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值，为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。横向框架中一、二层柱需要考虑修正值，第一、二、三、四层柱需考虑修正值，其余柱均无修正，各层柱端弯矩及剪力具体计算过程及结果见表4.30，4.31。表4.30楼层柱位层间剪力/KN一层D值合计/103（KN/M）D值/103（KN/M）每柱剪力/KN层高/myy*h（m）柱底弯矩(KN*M)柱顶弯矩(KN*M）4层B轴192.2537.062.4312.613.900.4371.70421.4827.68C轴5.5528.790.4611.79851.7660.52232 D轴6.4333.360.4611.79859.9770.12E轴6.4333.360.4611.79859.9770.12F轴5.6329.210.4611.79852.5161.39G轴5.6329.210.4551.77551.8362.08H轴4.9625.730.4611.79846.2654.093层B轴321.8737.062.4321.103.900.4501.75537.0445.27C轴5.5548.200.4711.83788.5499.45D轴6.4355.850.4711.837102.58115.21E轴6.4355.850.4711.837102.58115.21F轴5.6348.900.4711.83789.82100.88G轴5.6348.900.4661.81788.87101.83H轴4.9643.080.4671.82178.4689.552层B轴411.6444.022.6124.413.900.4801.87245.6949.50C轴6.5861.530.4931.923118.31121.67D轴7.8473.310.4931.923140.96144.96E轴7.8473.310.4931.923140.96144.96F轴6.6962.560.4931.923120.28123.70G轴6.6962.560.4831.884117.84126.14H轴5.7653.860.4851.892101.88108.181层B轴460.6636.843.4242.764.500.5892.29798.2468.55C轴5.4267.770.5482.137144.85119.47D轴6.0275.280.5482.137160.88132.70E轴6.0275.280.5482.137160.88132.70F轴5.4768.400.5482.137146.18120.57G轴5.4768.400.5602.184149.38117.37H轴5.0262.770.5612.188137.34107.47232 表4.31楼层柱位柱剪力/KN4层B轴12.61C轴28.79D轴33.36E轴33.36F轴29.21G轴29.21H轴25.733层B轴21.10C轴48.20D轴55.85E轴55.85F轴48.90G轴48.90H轴43.082层B轴24.41C轴61.53D轴73.31E轴73.31F轴62.56G轴62.56H轴53.861层B轴42.76C轴67.77D轴75.28E轴75.28F轴68.40G轴68.40H轴62.77232 4.5.2梁弯矩值及剪力值计算梁弯矩、剪力分别按下式计算：梁弯矩计算值见表4.32表4.32楼层横梁弯矩/(KN·M)第一跨第二跨第三跨第四跨第五跨第六跨左右左右左右左右左右左右4层27.6817.7146.3637.1735.0635.1637.1145.2617.1316.3147.7754.093层54.1041.03103.2290.1181.5181.4291.42104.2238.4137.24111.13123.422层67.4354.33140.42125.81113.60113.60125.33141.2450.8249.87153.45166.791层83.2765.40161.28143.28128.11128.12144.21163.8758.4256.44178.89195.84232 梁剪力计算值见表4.33表4.33楼层横梁剪力/KN第一跨第二跨第三跨第四跨第五跨第六跨4层10.819.948.369.819.2912.133层22.6523.0219.4023.2921.0127.922层28.9931.6927.0531.7327.9738.121层35.4036.2630.0536.6831.9144.614.5.3柱轴力计算柱轴力按下式计算：柱轴力计算值见表4.34表4.34楼层柱位轴力/KN4层B轴10.81C轴-1.03D轴-1.58E轴1.45F轴-0.52G轴2.84H轴-12.133层B轴33.46C轴-0.95232 D轴-5.20E轴5.34F轴-2.80G轴9.75H轴-40.052层B轴62.45C轴1.12D轴-9.84E轴10.02F轴-6.56G轴19.90H轴-78.171层B轴97.85C轴1.44D轴-16.05E轴16.65F轴-11.33G轴32.60H轴-122.78232 4.5.4水平地震作用下纵向框架手算内力图图4.77轴框架手算弯矩图（单位：KN·m）232 图4.87轴框架手算剪力图（单位：KN）232 图4.97轴框架手算轴力图（单位：KN）232 4.5.5水平地震作用下纵向框架电算内力图图4.107轴框架电算弯矩图（单位：KN·m）232 图4.117轴框架电算剪力图（单位：KN）232 图4.127轴框架电算轴力图（单位：KN）232 4.6本章小结本章首先求出各梁柱的线刚度，再根据梁柱线刚度求出框架柱的D值，然后通过D值法计算水平地震作用力及自振周期，最后依次算出梁柱弯矩、剪力及轴力并画出弯矩图、剪力图及轴力图。同时学会熟练运用软件SAP2000进行建模电算，通过电算数据与手算数据的比较，查看手算、电算是否合格。232 5．竖向荷载作用下框架结构的内力计算5.1横向框架竖向荷载统计（D轴）5.1.1恒荷载统计四层荷载（KN）恒荷载：2.8×5×4.2×2=117.6活荷载：2.8×1×4.2×2=23.52恒荷载：2.8×5=14活荷载：2.8×1=2.8恒荷载：2.8×5×6×2=168活荷载：2.8×1×6×2=33.6恒荷载：2.8×5=14活荷载：2.8×1=2.8恒荷载：2.8×5×6×2=168活荷载：2.8×1×6×2=33.6恒荷载：2.8×5=14活荷载：2.8×1=2.8恒荷载：2.8×5×4.2×2=117.6活荷载：2.8×1×4.2×2=23.52三层荷载（KN）恒荷载：2.8×5×4.2×2=117.6活荷载：2.8×2×4.2×2=47.04232 恒荷载：2.8×5=14活荷载：2.8×2=5.6恒荷载：2.8×5×6×2=168活荷载：2.8×2×6×2=67.2恒荷载：2.8×5=14活荷载：2.8×2=5.6恒荷载：2.8×5×6×2=168活荷载：2.8×2×6×2=67.2恒荷载：2.8×5=14活荷载：2.8×2=5.6恒荷载：2.8×5×4.2×2=117.6活荷载：2.8×2×4.2×2=47.04二层荷载（KN）恒荷载：2.8×5×4.2×2=117.6活荷载：2.8×2×4.2×2=47.04恒荷载：2.8×5=14活荷载：2.8×2=5.6恒荷载：2.8×5×6×2=168活荷载：2.8×2×6×2=67.2恒荷载：2.8×5=14活荷载：2.8×2=5.6恒荷载：2.8×5×6×2=168232 活荷载：2.8×2×6×2=67.2恒荷载：2.8×5=14活荷载：2.8×2=5.6恒荷载：2.8×5×4.2×2=117.6活荷载：2.8×2×4.2×2=47.04一层荷载（KN）恒荷载：2.8×5×4.2×2=117.6活荷载：2.8×2×4.2×2=47.04恒荷载：2.8×5=14活荷载：2.8×2=5.6恒荷载：2.8×5×6×2=168活荷载：2.8×2×6×2=67.2恒荷载：2.8×5=14活荷载：2.8×2=5.6恒荷载：2.8×5×6×2=168活荷载：2.8×2×6×2=67.2恒荷载：2.8×5=14活荷载：2.8×2=5.6恒荷载：2.8×5×4.2×2=117.6活荷载：2.8×2×4.2×2=47.04根据上述计算结果，画出D轴各梁柱上所施加的均布、集中荷载。232 5.1D轴恒荷载布置图（单位：KN）232 5.1.2活荷载统计图5.2D轴活荷载布置图（单位：KN）5.2横向框架竖向荷载统计5.2.1横向框架竖向恒荷载统计表5.1横向框架竖向恒荷载统计值层数第一跨第二跨第三跨集中/KN均布/KN/m集中/KN均布/KN/m集中/KN均布/KN/m4117.61416814117.6143117.61416814117.6142117.61416814117.6141117.61416814117.6145.2.2横向框架竖向活荷载统计232 表5.2横向框架竖向活荷载统计值层数第一跨第二跨第三跨集中/KN均布/KN/m集中/KN均布/KN/m集中/KN均布/KN/m423.522.833.62.823.522.8347.045.667.25.647.045.6247.045.667.25.647.045.6147.045.667.25.647.045.65.3恒荷载作用下D轴内力手电算计算5.3.1恒荷载作用下弯矩计算按分层法计算弯矩，固端横向梁之间的传递系数为0.5；竖向柱之间的传递系数为0.5。规定：弯矩设计顺时针为正，逆时针为负。梁集中荷载、均布荷载产生的弯矩示意图如下：其中：F为梁跨中集中荷载；q为梁上作用的均布荷载；l为梁跨度。则：由集中荷载引起的梁端弯矩为：梁左端弯矩：梁右端弯矩：梁中部弯矩：由均布荷载引起的两端弯矩为：梁左端弯矩：梁右端弯矩：梁中部弯矩：表5.3恒荷载引起的梁端弯矩232 层数第一跨第二跨第三跨梁左/KN·m梁右/KN·m梁左/KN·m梁右/KN·m梁左/KN·m梁右/KN·m4-77.9177.91-14.3114.31-77.9177.913-79.6779.6714.6314.63-79.6779.672-81.1481.1414.914.9-81.1481.141-79.6779.6714.6314.63-79.6779.67分配系数计算以及用分配法传递弯矩各层各节点分配系数计算值见表5.4：表5.4分配系数点位分配系数一层二层三层四层节点1μ上柱0.3670.2860.3170μ下柱0.3180.3850.3170.465μ左梁0000μ右梁0.3140.3290.3660.535节点2μ上柱0.3380.2620.2880μ下柱0.2930.3520.2880.405μ左梁0.2890.3020.3320.466μ右梁0.080.0840.0920.129节点3μ上柱0.3380.2620.2880μ下柱0.2930.3520.2880.405μ左梁0.080.0840.0920.129μ右梁0.2890.3020.3320.466节点4μ上柱0.3670.2860.3170μ下柱0.3180.3850.3170.465μ左梁0.3140.3290.3660.535μ右梁0000恒荷载引起各层弯矩分配过程如下：232 四层：下柱梁右梁左下柱梁右梁左下柱梁右梁左下柱0.4650.5350.4660.4050.1290.1290.4050.4660.5350.465A1-77.9177.91B1-14.3114.31C1-77.9177.91D136.241.7→20.84.1←8.225.829.6→14.8-20.6←-41.3-35.9-11.4→-5.7-24.8←-49.6-43.19.611.0→5.52.0←3.912.414.2→7.1-1.7←-3.5-3.0-1.0→-0.5-1.9←-3.8-3.30.80.9→0.50.2←0.31.01.1→0.6-0.1←-0.3-0.3-0.1→0.0-0.1←-0.3-0.30.10.1→0.00.0←0.00.10.1→0.0-0.01←0.00.00.0→0.00-0.01←0.00.046.7-46.759.7-39.1-20.520.539.2-59.746.7-46.7A2B2C2D2232 三层：上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱0.3170.3170.3660.3320.2880.2880.0920.0920.2880.2880.3320.3660.3170.317A2-79.6779.67B2-14.6314.63C2-79.6779.67D225.325.329.2→14.63.0←6.018.718.721.6→10.8-13.7←-27.4-23.8-23.8-7.6→-3.8-16.6←-33.1-28.7-28.74.34.35.0→2.50.9←1.95.95.96.8→3.4-0.6←-1.1-1.0-1.0-0.3→-0.2-0.6←-1.2-1.1-1.10.20.20.2→0.10.0←0.10.20.20.3→0.1-0.02←0.00.00.0-0.01→-0.01-0.02←-0.05-0.04-0.0429.829.8-59.668.2-24.8-24.8-18.618.624.824.8-68.359.6-29.8-29.8A3B3C3D3232 二层：上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱0.2860.3850.3290.3020.2620.3520.0840.0840.2620.3520.3020.3290.2860.385A2-81.1481.14B2-14.914.9C2-81.1481.14D223.231.226.7→13.32.8←5.617.423.320.0→10.0-12.4←-24.9-21.6-29.0-6.9→-3.5-15.0←-30.0-26.1-35.13.64.84.1→2.00.8←1.64.86.55.6→2.8-0.4←-0.9-0.7-1.0-0.2→-0.1-0.5←-0.9-0.8-1.10.10.20.1→0.10.0←0.00.20.20.2→0.1-0.01←0.00.00.0-0.01→0.00-0.01←-0.03-0.02-0.0326.936.2-63.170.8-22.3-30.0-18.518.522.330.0-70.963.1-26.9-36.2A3B3C3D3一层：232 上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱0.3670.3180.3150.2890.3380.2930.080.080.3380.2930.2890.3150.3670.318A2-79.6779.67B2-14.6314.63C2-79.6779.67D229.225.325.1→12.52.6←5.222.019.118.8→9.4-11.6←-23.2-27.1-23.5-6.4→-3.2-14.0←-28.1-32.7-28.34.33.73.7→1.80.7←1.45.85.15.0→2.5-0.4←-0.7-0.8-0.7-0.2→-0.1-0.4←-0.8-0.9-0.80.10.10.1→0.10.0←0.00.20.10.1→0.1-0.01←0.00.00.0-0.01→0.00-0.01←-0.02-0.03-0.0233.629.1-62.870.2-28.0-24.3-17.917.928.024.3-70.262.8-33.6-29.1A3B3C3D3232 对于节点存在不平衡力矩，则需要进行二次分配。二次分配计算如下：四层：下柱梁右梁左下柱梁右梁左下柱梁右梁左下柱0.4650.5350.4660.4050.1290.1290.4050.4660.5350.46546.7-46.759.7-39.1-20.520.539.1-59.746.7-46.79.9-8.38.3-9.9-4.60-5.303.873.361.07-1.07-3.36-3.875.304.6052.00-52.0063.57-44.04-19.4319.4344.04-63.5752.00-52.00三层：上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱0.3170.3170.3660.3220.2880.2880.0920.0920.2880.2880.3220.3660.3170.31729.8029.80-59.6068.20-24.80-24.80-18.6018.6024.8024.80-68.2059.60-29.80-29.8015.69.0-13-7.4137.4-15.6-9.0-7.80-7.80-9.006.575.885.881.88-1.88-5.88-5.88-6.579.007.807.8037.6031.00-68.6074.77-31.92-26.32-16.7216.7231.9226.32-74.7768.60-37.60-31.00二层：上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱0.2860.3850.3290.3020.2620.3520.0840.0840.2620.3520.3020.3290.2860.38526.9036.20-63.1070.80-22.30-30.00-18.5018.5022.3030.00-70.8063.10-26.90-36.209.911.2-8.3-9.38.39.3-9.9-11.2232 -6.03-8.12-6.945.324.616.201.48-1.48-4.61-6.20-5.326.946.038.1230.7739.28-70.0476.12-25.99-33.10-17.0217.0225.9933.10-76.1270.04-30.77-39.28一层：上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱0.3670.3180.3150.2890.3380.2930.080.080.3380.2930.2890.3150.3670.31833.6029.10-62.8070.20-28.00-24.30-17.9017.9028.0024.30-70.2062.80-33.60-29.1012.1-1010-12.1-4.44-3.85-3.812.893.382.930.80-0.80-3.38-2.93-2.893.814.443.8541.2625.25-66.6173.09-34.62-21.37-17.1017.1034.6221.37-73.0966.61-41.26-25.25表5.5恒载柱弯矩值统计层数柱位柱顶弯矩/KN·m柱底弯矩/KN·m四层A柱5237.6B柱44.0431.92C柱44.0431.92D柱5237.6三层A柱3130.77B柱26.3225.99C柱26.3225.99D柱3130.77二层A柱39.2841.26B柱33.134.62C柱33.134.62232 D柱39.2841.26一层A柱25.2512.63B柱21.3710.69C柱21.3710.69D柱25.2512.63表5.6恒载梁端弯矩值统计跨位第一跨第二跨第三跨层数M左/KN·mM右/KN·mM左/KN·mM右/KN·mM左/KN·mM右/KN·m45263.5719.4319.4363.5752368.674.7716.7216.7274.7768.6270.0476.1217.0217.0276.1270.04166.6173.0917.117.173.0966.615.3.2恒荷载作用下剪力计算5.3.2.1恒荷载作用下柱的剪力计算计算公式：（h为柱高度）表5.7恒载柱端剪力值统计柱位A柱B柱C柱D柱层数KNKNKNKN42319.519.523315.813.413.415.8220.717.417.420.718.47.17.18.45.3.2.2恒荷载作用下梁的剪力计算232 弯矩引起的梁剪力：（L为梁的跨度）竖向恒荷载引起的梁剪力：(q为作用在梁上的均布荷载；F为作用在梁上的集中荷载；L为梁的跨度)表5.8恒载作用下梁剪力计算层数力第一跨第二跨第三跨KNKNKN4弯矩剪力-1.401.4荷载剪力55.6523.8555.653弯矩剪力-0.700.7荷载剪力56.9124.3956.912弯矩剪力-0.700.7荷载剪力57.9624.8457.961弯矩剪力-0.800.8荷载剪力56.9124.3956.91表5.9恒载下梁剪力叠加计算层数第一跨第二跨第三跨V左/KNV右/KNV左/KNV右/KNV左/KNV右/KN454.3-5723.9-23.957-54.3356.2-57.624.4-24.457.6-56.2257.2-58.724.8-24.858.7-57.2156.1-57.724.4-24.457.7-56.15.3.3恒荷载作用下轴力计算232 表5.10恒载作用下的轴力柱位1柱2柱3柱4柱柱顶/KN柱底/KN柱顶/KN柱底/KN柱顶/KN柱底/KN柱顶/KN柱底/KN4-171.87-171.87-248.88-248.88-248.88-248.88-171.87-171.873-345.65-345.65-498.91-498.91-498.91-498.91-345.65-345.652-520.48-520.48-750.44-750.44-750.44-750.44-520.48-520.481-694.22-694.22-1000.51-1000.51-1000.51-1000.51-694.22-694.225.3.4恒荷载作用下D轴框架手算内力图图5.3恒荷载作用下D轴手算弯矩图（单位：KN·m）232 图5.4恒荷载作用下D轴手算剪力图（单位：KN）232 图5.5恒荷载作用下D轴手算轴力图（单位：KN）232 5.3.5恒荷载作用下D轴框架电算内力图图5.6恒荷载作用下D轴电算弯矩图（单位：KN·m）232 图5.7恒荷载作用下D轴电算剪力图（单位：KN）232 图5.8恒荷载作用下D轴电算轴力图（单位：KN）通过对横向D轴框架的手电算数据比较，发现恒荷载作用下的弯矩、剪力、轴力手算数据与电算数据误差不大，手电算结果精度可靠能够满足工程实际的需要。5.4活荷载作用下D轴内力手电算计算5.4.1活荷载作用下弯矩计算232 按分层法计算弯矩，固端横向梁见得传递系数为0.5；竖向柱之间的传递系数为0.5。规定：弯矩设计顺时针为正，逆时针为负。梁集中荷载、均布荷载产生的弯矩示意图如下：其中：F为梁跨中集中荷载；q为梁上作用的均布荷载；为梁跨度。则：由集中荷载引起的梁端弯矩为：梁左端弯矩：梁右端弯矩：梁中部弯矩：由均布荷载引起的梁端弯矩为：梁左端弯矩：梁右端弯矩：梁中部弯矩：表5.11活荷载引起的梁端弯矩层数第一跨第二跨第三跨梁左/KN·m梁右/KN·m梁左/KN·m梁右/KN·m梁左/KN·m梁右/KN·m4-32.9332.93-6.056.05-32.9332.933-32.9332.93-6.056.05-32.9332.932-32.9332.93-6.056.05-32.9332.931-32.9332.93-6.056.05-32.9332.93活荷载引起各层弯矩分配过程如下：232 四层：下柱梁右梁左下柱梁右梁左下柱梁右梁左下柱0.4650.5350.4660.4050.1290.1290.4050.4660.5350.465A1-16.4616.46B1-3.023.02C1-16.4616.46D17.78.8→4.40.9←1.75.46.3→3.1-4.4←-8.7-7.6-2.4→-1.2-5.2←-10.5-9.12.02.3→1.20.4←0.82.63.0→1.5-0.4←-0.7-0.6-0.2→-0.1-0.4←-0.8-0.70.20.2→0.10.0←0.10.20.2→0.10.0←-0.1-0.10.0→0.00.0←-0.1-0.10.00.0→0.00.0←0.00.00.0→0.00.00←0.00.00.0→0.000.00←0.00.09.9-9.912.6-8.3-4.34.38.3-12.69.9-9.9A2B2C2D2232 三层：上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱0.3170.3170.3660.3320.2880.2880.0920.0920.2880.2880.3320.3660.3170.317A2-32.9332.93B2-6.056.05C2-32.9332.93D210.410.412.1→6.01.2←2.57.77.78.9→4.5-5.7←-11.3-9.8-9.8-3.1→-1.6-6.8←-13.7-11.9-11.91.81.82.1→1.00.4←0.82.42.42.8→1.4-0.2←-0.5-0.4-0.4-0.1→-0.1-0.3←-0.5-0.4-0.40.10.10.1→0.00.0←0.00.10.10.1→0.1-0.01←0.00.00.0-0.01→0.00-0.01←-0.02-0.02-0.0212.312.3-24.628.2-10.3-10.3-7.77.710.310.3-28.224.6-12.3-12.3A3B3C3D3232 二层：上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱0.2860.3850.3290.3020.2620.3520.0840.0840.2620.3520.3020.3290.2860.385A2-32.9332.93B2-6.056.05C2-32.9332.93D29.412.710.8→5.41.1←2.37.09.58.1→4.1-5.0←-10.1-8.8-11.8-2.8→-1.4-6.1←-12.2-10.6-14.21.41.91.7→0.80.3←0.62.02.62.3→1.1-0.2←-0.3-0.3-0.4-0.1→0.0-0.2←-0.4-0.3-0.40.00.10.1→0.00.0←0.00.10.10.1→0.0-0.01←0.00.00.00.00→0.00-0.01←-0.01-0.01-0.0110.914.7-25.628.8-9.1-12.2-7.57.59.112.2-28.825.6-10.9-14.7A3B3C3D3232 一层：上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱0.3670.3180.3150.2890.3380.2930.080.080.3380.2930.2890.3150.3670.318A2-32.9332.93B2-6.056.05C2-32.9332.93D212.110.510.4→5.21.1←2.29.17.97.8→3.9-4.8←-9.6-11.2-9.7-2.7→-1.3-5.8←-11.6-13.5-11.71.81.51.5→0.80.3←0.62.42.12.1→1.0-0.2←-0.3-0.4-0.3-0.1→0.0-0.2←-0.3-0.4-0.30.10.00.0→0.00.0←0.00.10.10.1→0.00.00←0.00.00.00.00→0.000.00←-0.01-0.01-0.0113.912.0-25.929.0-11.6-10.0-7.47.411.610.0-29.025.9-13.9-12.0A3B3C3D3232 对于节点存在不平衡力矩，则需要进行二次分配。二次分配计算如下：四层：下柱梁右梁左下柱梁右梁左下柱梁右梁左下柱0.4650.5350.4660.4050.1290.1290.4050.4660.5350.4659.9-9.912.6-8.3-4.34.38.3-12.69.99.94.1-3.43.4-4.1-1.91-2.191.581.380.44-0.44-1.38-1.582.191.9112.09-12.0914.18-10.32-3.863.8610.32-14.1812.097.71三层：上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱0.3170.3170.3660.3220.2880.2880.0920.0920.2880.2880.3220.3660.3170.31712.3012.30-24.6028.20-10.30-10.30-7.707.7010.3010.30-28.2024.60-12.30-12.303.33.6-2.8-3.02.83.0-3.3-3.6-2.19-2.19-2.531.871.671.670.53-0.53-1.67-1.67-1.872.532.192.1913.4113.71-27.1330.07-11.43-11.63-7.177.1711.4311.63-30.0727.13-13.41-13.71二层：上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱0.2860.3850.3290.3020.2620.3520.0840.0840.2620.3520.3020.3290.2860.38514.7028.80-9.10-7.507.509.1012.20232 10.90-25.60-12.20-28.8025.60-10.90-14.704.14.6-3.4-3.93.43.9-4.1-4.6-2.49-3.35-2.862.201.912.570.61-0.61-1.91-2.57-2.202.862.493.3512.5115.95-28.4631.00-10.59-13.53-6.896.8910.5913.53-31.0028.46-12.51-15.95一层：上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱0.3670.3180.3150.2890.3380.2930.080.080.3380.2930.2890.3150.3670.31813.9012.00-25.9029.00-11.60-10.00-7.407.4011.6010.00-29.0025.90-13.90-12.004.9-4.14.1-4.9-1.80-1.56-1.541.181.391.200.33-0.33-1.39-1.20-1.181.541.801.5617.0010.44-27.4430.18-14.31-8.80-7.077.0714.318.80-30.1827.44-17.00-10.44表5.12活载柱弯矩值统计层数柱位柱顶弯矩/KN·m柱底弯矩/KN·m四层A柱12.0913.41B柱10.3211.43C柱10.3211.43D柱12.0913.41三层A柱13.7112.51B柱11.6310.59C柱11.6310.59D柱13.7112.51二层A柱15.9517232 B柱13.5314.31C柱13.5314.31D柱15.9517一层A柱10.445.22B柱8.84.4C柱8.84.4D柱10.445.22表5.13活载梁端弯矩值统计跨位第一跨第二跨第三跨层数M左/KN·mM右/KN·mM左/KN·mM右/KN·mM左/KN·mM右/KN·m412.0914.183.863.8614.1812.09327.1330.077.177.1730.0727.13228.46316.896.893128.46127.4430.187.077.0730.1827.445.4.2活荷载作用下剪力计算5.4.2.1活荷载作用下柱的剪力计算计算公式：（h为柱高度）表5.14活载柱端剪力值统计柱位A柱B柱C柱D柱层数KNKNKNKN46.55.65.66.536.75.75.76.728.47.17.18.413.52.92.93.5232 5.4.2.2活荷载作用下梁的剪力计算弯矩引起的梁剪力：（L为梁的跨度）竖向活荷载引起的梁剪力：(q为作用在梁上的均布荷载；F为作用在梁上的集中荷载；L为梁的跨度)表5.15活载作用下梁剪力计算层数力第一跨第二跨第三跨KNKNKN4弯矩剪力-0.200.2荷载剪力11.765.0411.763弯矩剪力-0.3500.35荷载剪力23.5210.0823.522弯矩剪力-0.300.3荷载剪力23.5210.0823.521弯矩剪力-0.300.3荷载剪力23.5210.0823.52表5.16活载下梁剪力叠加计算层数第一跨第二跨第三跨V左/KNV右/KNV左/KNV右/KNV左/KNV右/KN411.5-125-512-11.5323.2-23.910.1-10.123.9-23.2223.2-23.910.1-10.123.9-23.2123.2-23.910.1-10.123.9-23.25.4.3活荷载作用下轴力计算232 表5.17活载作用下的轴力柱位1柱2柱3柱4柱柱顶/KN柱底/KN柱顶/KN柱底/KN柱顶/KN柱底/KN柱顶/KN柱底/KN4-35.03-35.03-50.65-50.65-50.65-50.65-35.03-35.033-105.24-105.24-151.8-151.8-151.8-151.8-105.24-105.242-175.5-175.5-252.9-252.9-252.9-252.9-175.5-175.51-245.73-245.73-354.03-354.03-354.03-354.03-245.73-245.735.4.4活荷载作用下D轴框架手算内力图图5.9活荷载作用下D轴手算弯矩图（单位：KN·m）232 图5.10活荷载作用下D轴手算剪力图（单位：KN）232 图5.11活荷载作用下D轴手算轴力图（单位：KN）232 5.4.5活荷载作用下D轴框架电算内力图图5.12活荷载作用下D轴电算弯矩图（单位：KN·m）232 图5.13活荷载作用下D轴电算剪力图（单位：KN）232 图5.14活荷载作用下D轴电算轴力图（单位：KN）通过对横向D轴框架的手电算数据比较，发现活荷载作用下的弯矩、剪力、轴力手算数据与电算数据误差不大，手电算结果精度可靠能够满足工程实际的需要。232 5.5恒荷载作用下纵向7轴框架电算内力图图5.15恒荷载作用下7轴电算弯矩图（单位：KN·m）232 图5.16恒荷载作用下7轴电算剪力图（单位：KN）232 图5.17恒荷载作用下7轴电算轴力图（单位：KN）232 5.6活荷载作用下纵向7轴框架电算内力图图5.18活荷载作用下7轴电算弯矩图（单位：KN·m）232 图5.19活荷载作用下7轴电算剪力图（单位：KN）232 图5.20活荷载作用下7轴电算轴力图（单位：KN）232 5.7本章小结本章通过计算竖向荷载下结构所受弯矩、剪力、轴力，分析建筑结构在竖向荷载作用下的受力情况，并将其与电算数据做比较，发现手电算数值相差不大，在误差允许范围内，可进行下一步内力组合计算。232 6．内力组合6.1框架内力组合本工程考虑了四种组合，横向框架D轴荷载组合即：①1.2恒+1.4活②1.35恒+0.98活③恒+0.5活+地震④恒+0.5活-地震表6.1A柱内力组合值层数截面内力组合恒荷载活荷载地震作用1.2恒+1.4活1.35恒+（1.4*0.7）活1.2恒+0.5活+地震作用1.2恒+0.5活-地震作用四层柱顶M/KN·m5212.09-53.8679.3382.0514.59122.31V/KN-23-6.524.53-36.70-37.42-6.32-55.38N/KN-171.87-35.0311.85-255.29-266.35-211.91-235.61柱底M/KN·m-37.6-13.4141.81-63.89-63.90-10.02-93.64V/KN-23-6.524.53-36.70-37.42-6.32-55.38N/KN-171.87-35.0311.85-255.29-266.35-211.91-235.61三层柱顶M/KN·m3113.71-86.5756.3955.29-42.52130.63V/KN-15.8-6.740.36-28.34-27.9018.05-62.67N/KN-345.65-105.2440.74-562.12-569.76-426.66-508.14-30.77-12.5170.83-54.44-53.8027.65-114.01232 柱底M/KN·mV/KN-15.8-6.740.36-28.34-27.9018.05-62.67N/KN-345.65-105.2440.74-562.12-569.76-426.66-508.14二层柱顶M/KN·m39.2815.95-103.1369.4768.66-48.02158.24V/KN-20.7-8.450.87-36.60-36.1821.83-79.91N/KN-520.48-175.579.29-870.28-874.64-633.04-791.62柱底M/KN·m-41.26-1795.23-73.31-72.3637.22-153.24V/KN-20.7-8.450.87-36.60-36.1821.83-79.91N/KN-520.48-175.579.29-870.28-874.64-633.04-791.62一层柱顶M/KN·m25.2510.44-108.7544.9244.32-73.23144.27V/KN-8.4-3.558.8-14.98-14.7746.97-70.63N/KN-694.22-245.73126.48-1177.09-1178.01-829.45-1082.41柱底M/KN·m-12.63-5.22155.85-22.46-22.17138.08-173.62V/KN-8.4-3.558.8-14.98-14.7746.97-70.63N/KN-694.22-245.73126.48-1177.09-1178.01-829.45-1082.41表6.2B柱内力组合值层数截面内力组合恒荷载活荷载地震作用1.2恒+1.4活1.35恒+（1.4*0.7）活1.2恒+0.5活+地震作用1.2恒+0.5活-地震作用四层柱顶M/KN·m-44.04-10.32-58.41-67.30-69.57-116.420.40V/KN19.55.627.7831.2431.8153.98-1.58232 N/KN-248.88-50.654.8-369.57-385.63-319.18-328.78柱底M/KN·m31.9211.4349.9554.3154.2993.97-5.93V/KN19.55.627.7831.2431.8153.98-1.58N/KN-248.88-50.654.8-369.57-385.63-319.18-328.78三层柱顶M/KN·m-26.31-11.63-96.1-47.85-46.92-133.4958.71V/KN13.45.745.7124.0623.6864.64-26.78N/KN-498.91-151.816.06-811.21-822.29-658.53-690.65柱底M/KN·m25.9910.5982.1946.0145.46118.67-45.71V/KN13.45.745.7124.0623.6864.64-26.78N/KN-498.91-151.816.06-811.21-822.29-658.53-690.65二层柱顶M/KN·m-33.1-13.53-116.61-58.66-57.94-163.1070.13V/KN17.47.158.6330.8230.4583.06-34.20N/KN-750.44-252.930.88-1254.59-1260.94-996.10-1057.86柱底M/KN·m34.6214.31112.0361.5860.76160.73-63.33V/KN17.47.158.6330.8230.4583.06-34.20N/KN-750.44-252.930.88-1254.59-1260.94-996.10-1057.86一层柱顶M/KN·m-21.37-8.8-126.49-37.96-37.47-156.5396.45V/KN7.12.963.5912.5812.4373.56-53.62N/KN-1000.51-354.0348.99-1696.25-1697.64-1328.64-1426.62柱底M/KN·m10.694.4159.6818.9918.74174.71-144.65V/KN7.12.963.5912.5812.4373.56-53.62N/KN-1000.51-354.0348.99-1696.25-1697.64-1328.64-1426.62232 表6.3C柱内力组合值层数截面内力组合恒荷载活荷载地震作用1.2恒+1.4活1.35恒+（1.4*0.7）活1.2恒+0.5活+地震作用1.2恒+0.5活-地震作用四层柱顶M/KN·m44.0410.32-58.4167.3069.57-0.40116.42V/KN-19.5-5.627.78-31.24-31.811.58-53.98N/KN-248.88-50.65-4.8-369.57-385.63-328.78-319.18柱底M/KN·m-31.92-11.4349.95-54.31-54.295.93-93.97V/KN-19.5-5.627.78-31.24-31.811.58-53.98N/KN-248.88-50.65-4.8-369.57-385.63-328.78-319.18三层柱顶M/KN·m26.3111.63-96.147.8546.92-58.71133.49V/KN-13.4-5.745.71-24.06-23.6826.78-64.64N/KN-498.91-151.8-16.06-811.21-822.29-690.65-658.53柱底M/KN·m-25.99-10.5982.19-46.01-45.4645.71-118.67V/KN-13.4-5.745.71-24.06-23.6826.78-64.64N/KN-498.91-151.8-16.06-811.21-822.29-690.65-658.53二层柱顶M/KN·m33.113.53-116.6158.6657.94-70.13163.10V/KN-17.4-7.158.63-30.82-30.4534.20-83.06N/KN-750.44-252.9-30.88-1254.59-1260.94-1057.86-996.10柱底M/KN·m-34.62-14.31112.03-61.58-60.7663.33-160.73V/KN-17.4-7.158.63-30.82-30.4534.20-83.06N/KN-750.44-252.9-30.88-1254.59-1260.94-1057.86-996.1021.378.837.9637.47-96.45156.53232 一层柱顶M/KN·m-126.49V/KN-7.1-2.963.59-12.58-12.4353.62-73.56N/KN-1000.51-354.03-48.99-1696.25-1697.64-1426.62-1328.64柱底M/KN·m-10.69-4.4159.68-18.99-18.74144.65-174.71V/KN-7.1-2.963.59-12.58-12.4353.62-73.56N/KN-1000.51-354.03-48.99-1696.25-1697.64-1426.62-1328.64表6.4D柱内力组合值层数截面内力组合恒荷载活荷载地震作用1.2恒+1.4活1.35恒+（1.4*0.7）活1.2恒+0.5活+地震作用1.2恒+0.5活-地震作用四层柱顶M/KN·m-52-12.09-53.86-79.33-82.05-122.31-14.59V/KN236.524.5336.7037.4255.386.32N/KN-171.87-35.03-11.85-255.29-266.35-235.61-211.91柱底M/KN·m37.613.4141.8163.8963.9093.6410.02V/KN236.524.5336.7037.4255.386.32N/KN-171.87-35.03-11.85-255.29-266.35-235.61-211.91三层柱顶M/KN·m-31-13.71-86.57-56.39-55.29-130.6342.52V/KN15.86.740.3628.3427.9062.67-18.05N/KN-345.65-105.24-40.74-562.12-569.76-508.14-426.66柱底M/KN·m30.7712.5170.8354.4453.80114.01-27.65232 V/KN15.86.740.3628.3427.9062.67-18.05N/KN-345.65-105.24-40.74-562.12-569.76-508.14-426.66二层柱顶M/KN·m-39.28-15.95-103.13-69.47-68.66-158.2448.02V/KN20.78.450.8736.6036.1879.91-21.83N/KN-520.48-175.5-79.29-870.28-874.64-791.62-633.04柱底M/KN·m41.261795.2373.3172.36153.24-37.22V/KN20.78.450.8736.6036.1879.91-21.83N/KN-520.48-175.5-79.29-870.28-874.64-791.62-633.04一层柱顶M/KN·m-25.25-10.44-108.75-44.92-44.32-144.2773.23V/KN8.43.558.814.9814.7770.63-46.97N/KN-694.22-245.73-126.48-1177.09-1178.01-1082.41-829.45柱底M/KN·m12.635.22155.8522.4622.17173.62-138.08V/KN8.43.558.814.9814.7770.63-46.97N/KN-694.22-245.73-126.48-1177.09-1178.01-1082.41-829.45表6.5AB梁内力组合值层数截面内力组合恒荷载活荷载地震作用1.2恒+1.4活1.35恒+(1.4*0.7）活1.2恒+0.5活+地震作用1.2恒+0.5活-地震作用四层左端M/KN·m-52-12.0953.86-79.33-82.05-14.59-122.31V/KN-54.3-11.511.85-81.26-84.58-59.06-82.76232 跨中M/KN·m79.33140114.80120.82102.20102.20V/KN1.56011.851.872.1113.72-9.98右端M/KN·m-63.57-14.18-45.71-96.14-99.72-129.08-37.66V/KN571211.8585.2088.7186.2562.55三层左端M/KN·m-68.6-27.13128.37-120.30-119.2032.49-224.26V/KN-56.2-32.228.89-112.52-107.43-54.65-112.43跨中M/KN·m58.3923.370102.79101.7381.7581.75V/KN0028.890.000.0028.89-28.89右端M/KN·m-74.77-30.07-114.31-131.82-130.41-219.079.55V/KN57.623.928.89102.58101.18109.9652.18二层左端M/KN·m-70.04-28.46174-123.89-122.4475.72-272.28V/KN-57.2-23.239.24-101.12-99.96-41.00-119.48跨中M/KN·m58.722.20101.52101.0081.5481.54V/KN0039.240.000.0039.24-39.24右端M/KN·m-76.12-31-155.6-134.74-133.14-262.4448.76V/KN58.723.839.24103.76102.57121.5843.10一层左端M/KN·m-66.61-27.44203.98-118.35-116.81110.33-297.63V/KN-56.1-23.246.51-99.80-98.47-32.41-125.43跨中M/KN·m59.6122.740103.37102.7682.9082.90V/KN0046.510.000.0046.51-46.51右端-128.2583.88232 M/KN·m-73.09-30.18-186.68-129.96-289.48V/KN57.723.846.51102.56101.22127.6534.63表6.6BC梁内力组合值层数截面内力组合恒荷载活荷载地震作用1.2恒+1.4活1.35恒+(1.4*0.7）活1.2恒+0.5活+地震作用1.2恒+0.5活-地震作用四层左端M/KN·m-19.43-3.8612.69-28.72-30.01-12.56-37.94V/KN-23.9-57.05-35.68-37.17-24.13-38.23跨中M/KN·m00.2500.350.250.130.13V/KN007.050.000.007.05-7.05右端M/KN·m-19.43-3.86-12.69-28.72-30.01-37.94-12.56V/KN23.957.0535.6837.1738.2324.13三层左端M/KN·m-16.72-7.1731.74-30.10-29.608.09-55.39V/KN-24.4-10.117.63-43.42-42.84-16.70-51.96跨中M/KN·m4.311.3807.107.175.865.86V/KN0017.630.000.0017.63-17.63右端M/KN·m-16.72-7.17-31.74-30.10-29.60-55.398.09V/KN24.410.117.6343.4242.8451.9616.70二层左端M/KN·m-17.02-6.8943.2-30.07-29.7319.33-67.07V/KN-24.8-10.124-43.90-43.38-10.81-58.81跨中M/KN·m41.6507.117.025.635.63232 V/KN00240.000.0024.00-24.00右端M/KN·m-17.02-6.89-43.2-30.07-29.73-67.0719.33V/KN24.810.12443.9043.3858.8110.81一层左端M/KN·m-17.1-7.0751.84-30.42-30.0127.79-75.90V/KN-24.4-10.128.8-43.42-42.84-5.53-63.13跨中M/KN·m3.731.506.586.515.235.23V/KN0028.80.000.0028.80-28.80右端M/KN·m-17.1-7.07-51.84-30.42-30.01-75.9027.79V/KN24.410.128.843.4242.8463.135.53表6.7CD梁内力组合值层数截面内力组合恒荷载活荷载地震作用1.2恒+1.4活1.35恒+(1.4*0.7）活1.2恒+0.5活+地震作用1.2恒+0.5活-地震作用四层左端M/KN·m-63.57-14.1845.71-96.14-99.72-37.66-129.08V/KN-57-1211.85-85.20-88.71-62.55-86.25跨中M/KN·m79.33140114.80120.82102.20102.20V/KN-1.56011.85-1.87-2.119.98-13.72右端M/KN·m-52-12.09-53.86-79.33-82.05-122.31-14.59V/KN54.311.511.8581.2684.5882.7659.06三层左端M/KN·m-74.77-30.07114.31-131.82-130.419.55-219.07V/KN-57.6-23.928.89-102.58-101.18-52.18-109.96232 跨中M/KN·m58.3923.370102.79101.7381.7581.75V/KN0028.890.000.0028.89-28.89右端M/KN·m-68.6-27.13-128.37-120.30-119.20-224.2632.49V/KN56.232.228.89112.52107.43112.4354.65二层左端M/KN·m-76.12-31155.6-134.74-133.1448.76-262.44V/KN-58.7-23.839.24-103.76-102.57-43.10-121.58跨中M/KN·m58.722.20101.52101.0081.5481.54V/KN0039.240.000.0039.24-39.24右端M/KN·m-70.04-28.46-174-123.89-122.44-272.2875.72V/KN57.223.239.24101.1299.96119.4841.00一层左端M/KN·m-73.09-30.18186.68-129.96-128.2583.88-289.48V/KN-57.7-23.846.51-102.56-101.22-34.63-127.65跨中M/KN·m59.6122.740103.37102.7682.9082.90V/KN0046.510.000.0046.51-46.51右端M/KN·m-66.61-27.44-203.98-118.35-116.81-297.63110.33V/KN56.123.246.5199.8098.47125.4332.416.2本章小结232 本章主要根据前一章节竖向荷载作用下的建筑结构内力，对其进行各种组合，求出其最不利内力组合，并从中选出两个组合，有地震组合和无地震组合各一个组，用它们对前面初选的梁柱截面进行截面验算。7．截面验算7.1柱的验算7.1.1柱的计算长度232 以横向D轴框架一层A柱为例：下梁线刚度之和：柱线刚度之和：计算长度系数，底层柱与基础刚接，则，查得计算长度表7.1A柱计算长度楼层截面梁线刚度/103kn/m柱线刚度/103kn/mk1k2层高/m长度系数计算长度4层上端19.9511.561.7263.91.345.23下端19.9523.120.8633层上端19.9523.120.8633.91.55.85下端19.9527.10.7362层上端19.9527.10.7363.91.535.97下端19.9529.010.6881层上端19.9529.010.6884.51.275.72下端无∞232 表7.2B柱计算长度楼层截面梁线刚度/103kn/m柱线刚度/103kn/mk1k2层高/m长度系数计算长度4层上端25.4911.562.2053.91.234.80下端25.4923.121.1033层上端25.4923.121.1033.91.385.38下端25.4927.10.9412层上端25.4927.10.9413.91.485.77下端25.4929.010.8791层上端25.4929.010.8794.51.255.63下端无∞表7.3C柱计算长度楼层截面梁线刚度/103kn/m柱线刚度/103kn/mk1k2层高/m长度系数计算长度4层上端25.4911.562.2053.91.234.80下端25.4923.121.1033层上端25.4923.121.1033.91.385.38下端25.4927.10.9412层上端25.4927.10.9413.91.485.77232 下端25.4929.010.8791层上端25.4929.010.8794.51.255.63下端无∞表7.4D柱计算长度楼层截面梁线刚度/103kn/m柱线刚度/103kn/mk1k2层高/m长度系数计算长度4层上端19.9511.561.7263.91.345.23下端19.9523.120.8633层上端19.9523.120.8633.91.55.85下端19.9527.10.7362层上端19.9527.10.7363.91.535.97下端19.9529.010.6881层上端19.9529.010.6884.51.275.72下端无∞7.1.2其他参数表7.5A柱截面参数层数HBtwtIx×104/mm4Iy×104/mm4A43003001414218902189016000330030014142189021890160002300300202029420294202240013003002020294202942022400以横向D轴框架一层A柱为例，回转半径计算：232 弯矩作用平面内受压纤维毛截面模量为：7.1.3边柱验算选取组合：组合Ⅰ：M=-44.32KN.m，N=-1178.01kN;组合Ⅱ：M=-173.63KN.m，N=-1082.41kN7.1.3.1强度验算以一层A柱为例：组合Ⅰ：最大弯矩设计值44.32，最大轴力设计值：1178.01KN强度满足.组合Ⅱ：最大弯矩设计值173.62，最大轴力设计值：1082.41KN强度满足.7.1.3.2弯矩作用平面内稳定性二阶效应的计算：表7.6层号Gi/KNVi/KNΔUi/mΔUi·ViVei/KNH/mVei·h/KN/m比值232 /KN/m与10%相比四785.69785.690.00645.03105.213.9410.320.01<0.1三1016.361802.050.009617.30172.243.9671.740.03<0.1二1042.782844.830.010830.72219.213.9854.920.04<0.1一1060.293905.120.011544.91244.794.51101.560.04<0.1因此不考虑重力二阶效应。弯矩作用平面内计算长度lox=72m长细比：,因为宽厚比小于20，对x，y轴屈曲时均属c类截面，查附表稳定系数，欧拉临界力;组合Ⅰ:;组合Ⅱ:;弯矩作用平面内的等效弯矩系数：受压翼缘的自由外伸宽度比：；故塑性发展系数：组合Ⅰ：232 平面内稳定满足要求。组合Ⅱ：平面内稳定满足要求。7.1.3.3弯矩作用平面外稳定性弯矩作用平面外计算长度loy=5.72m长细比：；查附表稳定系数：受弯构件稳定系数近似取值为：：;取5构件间无横向荷载作用，平面外等效弯矩系数：；截面影响系数:232 组合Ⅰ：平面外稳定性满足要求。组合Ⅱ：平面外稳定性满足要求。7.1.3.4局部稳定验算(1)受压翼缘，满足要求;(2）腹板组合Ⅰ：腹板计算高度边缘的最大压应力为：腹板计算高度边缘的另一侧相应的压应力为：应力梯度：腹板计算高度h0与其厚度t的容许比值为：232 实际比值，满足；组合Ⅱ：腹板计算高度边缘的最大压应力为：腹板计算高度边缘的另一侧相应的压应力为：应力梯度：腹板计算高度h0与其厚度t的容许比值为：实际比值：，满足因此此的局部稳定性满足；7.1.3.5刚度验算构件的最大长细比：；经验算横向D轴框架一层A柱满足要求7.1.4中柱验算选取组合：组合Ⅰ：M=-37.47KN·m，N=-1697.64KN;组合Ⅱ：M=-174.71KN·m，N=-1328.64KN232 7.1.4.1强度验算组合Ⅰ：最大弯矩设计值37.47KN·m，最大轴力设计值：1697.64KN,强度满足.组合Ⅱ：最大弯矩设计值:174.71，最大轴力设计值：1328.64KN,强度满足.7.1.4.2弯矩作用下平面内的稳定性弯矩作用平面内计算长度lox=5.63m长细比：,因为宽厚比小于20，对x，y轴屈曲时均属c类截面，查附表稳定系数，欧拉临界力;组合Ⅰ:;组合Ⅱ:;232 二阶效应的计算:表7.7层号Gi/KNVi/KNΔUi/mΔUi·Vi/KN/mVei/KNH/mVei·h/KN/m比值与10%相比四785.69785.690.00645.03105.213.9410.320.01<0.1三1016.361802.050.009617.30172.243.9671.740.03<0.1二1042.782844.830.010830.72219.213.9854.920.04<0.1一1060.293905.120.011544.91244.794.51101.560.04<0.1因此不考虑重力二阶效应。弯矩作用平面内的等效弯矩系数：受压翼缘的自由外伸宽度比：；故塑性发展系数：组合Ⅰ：平面内稳定满足要求。232 组合Ⅱ：平面内稳定满足要求。7.1.4.3弯矩作用平面外稳定性弯矩作用平面外计算长度loy=5.63m长细比：；查附表稳定系数：受弯构件稳定系数近似取值为：;取构件间无横向荷载作用，平面外等效弯矩系数：；截面影响系数:组合Ⅰ：平面外稳定性满足要求232 组合Ⅱ：平面外稳定性满足要求；7.1.4.4局部稳定性验算1)受压翼缘，满足要求;2）腹板组合Ⅰ：腹板计算高度边缘的最大压应力为：腹板计算高度边缘的另一侧相应的压应力为：应力梯度：腹板计算高度h0与其厚度t的容许比值为：实际比值，满足；组合Ⅱ：腹板计算高度边缘的最大压应力为：232 腹板计算高度边缘的另一侧相应的压应力为：应力梯度：腹板计算高度h0与其厚度t的容许比值为：实际比值：，满足因此此局部稳定性满足；7.1.4.5刚度验算构件的最大长细比：；经验算一层B柱满足要求7.2框架梁的验算7.2.1横向一层AB跨梁验算选取组合：组合Ⅰ：M=129.96KN·m;V=102.56KN;组合Ⅱ：M=297.63KN·m,V=125.43KN7.2.1.1抗弯强度验算232 组合Ⅰ:;抗弯强度满足组合Ⅱ:；抗弯强度满足7.2.1.2抗剪强度验算组合Ⅰ:；抗剪强度满足组合Ⅱ：;抗剪强度满足7.2.1.3挠度验算均布荷载：232 ，挠度满足7.2.1.4折算应力验算组合Ⅰ：A点：折算应力满足。组合Ⅱ：A点：折算应力满足。经验算横向一层AB跨梁满足要求。232 7.2.2横向一层BC跨梁验算选取组合：组合Ⅰ：M=30.42KN·m;V=43.42KN;组合Ⅱ：M=75.9KN·m,V=63.13KN7.2.2.1抗弯强度验算组合Ⅰ:;抗弯强度满足组合Ⅱ：；抗弯强度满足7.2.2.2抗剪强度验算组合Ⅰ:；抗剪强度满足组合Ⅱ：；抗剪强度满足。7.2.2.3挠度验算均布荷载：232 ，挠度满足7.2.2.4折算应力验算组合Ⅰ：1点：折算应力满足。组合Ⅱ：1点：232 折算应力满足。经验算一层BC跨梁满足要求。7.3次梁验算一层第一跨，，h=400mm标准值设计值1.强度验算，强度满足要求。2挠度验算容许挠度挠度满足要求。7.4本章小结232 本章通过选取上章内力组合中的两组最不利荷载：一组有地震；一组无地震，对建筑柱梁截面进行验算，经计算发现柱梁截面均验算合格，满足设计要求。8．节点设计232 8.1柱的连接设计1、以横向底层边柱拼接为例，其截面尺寸箱壁采用全熔透的破口对接焊缝连接，用E43型焊条，，。M=144.27KNm，N=-1082.41KN（1）弹性设计翼缘和腹板共同承担弯矩。翼缘惯性矩腹板惯性矩翼缘分担弯矩腹板承担弯矩柱翼缘焊缝抗弯，满足。柱腹板焊缝抗弯，满足。（2）极限承载力验算1）柱的拼接受弯极限承载力232 由于存在轴力，所以所以用代替2)柱拼接的极限抗剪承载力（取腹板净截面的极限受剪承载力）腹板净截面的极限承载力232 可以。2、以横向底层中柱拼接为例，其截面尺寸箱壁采用全熔透的破口对接焊缝连接，用E43型焊条，，。M=156.53KNm，N=-1328.64KN（1）弹性设计翼缘和腹板共同承担弯矩。翼缘惯性矩232 腹板惯性矩翼缘分担弯矩腹板承担弯矩柱翼缘焊缝抗弯，满足。柱腹板焊缝抗弯，满足。（2）极限承载力验算1）柱的拼接受弯极限承载力由于存在轴力，所以所以用代替232 2）柱拼接的极限抗剪承载力（取腹板净截面的极限受剪承载力）腹板净截面的极限承载力可以。3、以纵向底层边柱拼接为例，其截面尺寸箱壁采用全熔透的破口对接焊缝连接，用E43型焊条，，。M=18.66KNm，N=-674.04KN（1）弹性设计翼缘和腹板共同承担弯矩。232 翼缘惯性矩腹板惯性矩翼缘分担弯矩腹板承担弯矩柱翼缘焊缝抗弯，满足。柱腹板焊缝抗弯，满足。（2）极限承载力验算1）柱的拼接受弯极限承载力由于存在轴力，所以232 所以用代替，2）柱拼接的极限抗剪承载力（取腹板净截面的极限受剪承载力）腹板净截面的极限承载力可以。4、以纵向底层中柱拼接为例，其截面尺寸箱壁采用全熔透的破口对接焊缝连接，用E43型焊条，，。M=48.26KNm，N=-2166.14KN（1）弹性设计翼缘和腹板共同承担弯矩。翼缘惯性矩232 腹板惯性矩翼缘分担弯矩腹板承担弯矩柱翼缘焊缝抗弯，满足。柱腹板焊缝抗弯，满足。（2）极限承载力验算1）柱的拼接受弯极限承载力由于存在轴力，所以所以用代替232 2）柱拼接的极限抗剪承载力（取腹板净截面的极限受剪承载力）腹板净截面的极限承载力可以。8.2主、次梁连接设计1、纵向底层第二跨主、次梁节点设计232 主梁与次梁的连接用将次梁腹板与主梁加劲肋相连的方法，采用高强螺栓连接，高强螺栓连接除承受直接的剪力，还承担由于偏心产生的附加弯矩作用。已知：底层框架梁：底层次梁：2层楼面荷载设计值：次梁自重：0.55KN/m主梁自重：0.92KN/m次梁两端剪力腹板采用M20高强螺栓，摩擦面采用喷砂处理，高强螺栓预拉设计值P=155KN，拼板尺寸为，设每侧螺栓数为4个，螺栓间距80mm，螺栓中心至板边缘距离为45mm。(1).螺栓强度验算单个螺栓抗剪强度232 螺栓连接承受的内力V=106.26KN螺栓受力(2).主梁加劲肋计算取加劲肋板厚，焊脚尺寸，支撑加劲肋为稳定性验算：支座反力截面面积：绕腹板中心线的截面惯性矩：回转半径：计算长度取梁腹板高长细比：截面属于c类，查表得232 ，合格。承压强度验算：承压面积，钢材端面承压强度设计值：。，合格。焊缝验算：。取。焊缝截面模量焊缝受力强度满足要求。因此，主次梁连接合格。232 2、纵向底层第二跨主次、梁节点设计主梁与次梁的连接用将次梁腹板与主梁加劲肋相连的方法，采用高强螺栓连接，高强螺栓连接除承受直接的剪力，还承担由于偏心产生的附加弯矩作用。已知：底层框架梁：底层次梁：2层楼面荷载设计值：次梁自重：0.31KN/m主梁自重：0.92KN/m次梁两端剪力腹板采用M20高强螺栓，摩擦面采用喷砂处理，高强螺栓预拉设计值P=155KN，拼板尺寸为，设每侧螺栓数为2个，螺栓间距80mm，螺栓中心至板边缘距离为40mm。(1).螺栓强度验算单个螺栓抗剪强度螺栓连接承受的内力V=45.02KN螺栓受力232 (2).主梁加劲肋计算取加劲肋板厚，焊脚尺寸，支撑加劲肋为稳定性验算：支座反力截面面积：绕腹板中心线的截面惯性矩：回转半径：计算长度取梁腹板高长细比：截面属于c类，查表得，合格。承压强度验算：承压面积，钢材端面承压强度设计值：。232 ，合格。焊缝验算：。取。焊缝截面模量焊缝受力强度满足要求。因此，主次梁连接合格。8.3柱与梁的连接设计1、以横向底层第一跨框架梁与边柱的节点设计232 H形截面梁与箱型截面柱采用刚性连接，梁翼缘与柱采用完全焊透的坡口对焊缝连接，梁腹板与柱连接采用高强度螺栓连接，抗震设防烈度8度。柱截面，梁截面HN600×200×8×12，钢材Q235.梁端内力设计值M=289.48KN·m，V=127.65KN。焊条采用E50型，完全焊透的坡口焊为2级焊缝。高强度螺栓采用10.9级M22，采用摩擦型连接，孔径24mm，摩擦面要求作喷砂处理，摩擦面抗滑系数μ=0.45，螺栓预拉力P=190KN翼缘钢材：腹板钢材：(1)螺栓布置：按螺栓布置要求，螺栓至连接板端部b≥2d0=2×24=48mm，取50mm,c至少取tf+20=32mm(20为安装缝隙）；取c=35mm；h1232 =576mm；h2=h-35×2=530mm；设螺栓数量n=6；螺栓间距a=(530-35×2）/5=92（满足要求）(2)节点弹性设计计算A.梁翼缘完全焊透的对接焊缝强度验算：满足要求。B.连接板厚度及抗剪强度验算：连接板净截面与梁腹板净截面相等计算t：根据螺栓间距最大要求确定连接板厚度t：根据支承板的宽度bs，求连接板厚度t：综合以上数值，取连接板的厚度t=9mm，fv=125N/mm2验算连接板的抗剪强度：螺栓连接处的板净截面面积：满足设计要求232 C.梁腹板与柱之间的高强度螺栓连接计算：梁翼缘的塑性截面模量：梁全截面塑性截面模量：梁腹板与柱的连接螺栓可采用单排，节点可采用常用设计法计算。在剪力V作用下螺栓抗剪强度计算：一个摩擦型高强度螺栓单剪连接受剪承载力设计值：梁腹板净截面截面：满足要求D.连接板与柱相连的双面角焊缝抗剪强度：按构造求hf：232 双面角焊缝脚尺寸取hf=10mm，则有效焊缝长度：双面角焊缝抗剪强度验算：满足要求。满足要求。(3)梁翼缘全熔透坡口焊缝极限承载力验算梁全截面的弹塑性截面模量：满足要求(4)受剪极限承载力验算：梁腹板净截面的极限受剪承载力：连接件净截面的极限受剪承载力：232 连接件角焊缝的极限受剪承载力：梁腹板采用高强度螺栓与柱连接板的极限受剪承载力：螺栓钢材的抗拉强度最小值：M22螺栓螺纹处的有效截面面积：钢材的极限承压强度：螺栓极限受剪承载力：螺栓对应板件极限承压力：取以上各项极限受剪承载力取其最小值进行极限承载力验算，即：满足要求。满足要求。232 节点域的屈服承载力计算：箱型截面柱节点域的体积：梁全塑性受弯承载力：取，柱腹板厚度20mm，满足要求。节点域的柱腹板抗剪强度计算：232 取满足要求。2、以横向底层第二跨框架梁与边柱的节点设计H形截面梁与箱型截面柱采用刚性连接，梁翼缘与柱采用完全焊透的坡口对焊缝连接，梁腹板与柱连接采用高强度螺栓连接，抗震设防烈度8度。柱截面，梁截面HN300×150×5.5×8，钢材Q235.梁端内力设计值M=75.9KN·m，V=63.13KN。焊条采用E50型，完全焊透的坡口焊为2级焊缝。高强度螺栓采用10.9级M20，采用摩擦型连接，孔径22mm，摩擦面要求作喷砂处理，摩擦面抗滑系数μ=0.45，螺栓预拉力P=155KN翼缘钢材：腹板钢材：(1)螺栓布置：按螺栓布置要求，螺栓至连接板端部b≥2d0=2×22=44mm，取45mm,c至少取tf+20=28mm(20为安装缝隙）；取c=30mm；h1=284mm；h2=h-30×2=240mm；设螺栓数量n=3；螺栓间距a=(240-30×2）/2=90（满足要求）232 (2)节点弹性设计计算A.梁翼缘完全焊透的对接焊缝强度验算：满足要求。B.连接板厚度及抗剪强度验算：连接板净截面与梁腹板净截面相等计算t：根据螺栓间距最大要求确定连接板厚度t：根据支承板的宽度bs，求连接板厚度t：综合以上数值，取连接板的厚度t=8mm，fv=125N/mm2验算连接板的抗剪强度：螺栓连接处的板净截面面积：满足设计要求C.梁腹板与柱之间的高强度螺栓连接计算：梁翼缘的塑性截面模量：232 梁全截面塑性截面模量：梁腹板与柱的连接螺栓可采用单排，节点可采用常用设计法计算。在剪力V作用下螺栓抗剪强度计算：一个摩擦型高强度螺栓单剪连接受剪承载力设计值：梁腹板净截面截面：满足要求D.连接板与柱相连的双面角焊缝抗剪强度：按构造求hf：双面角焊缝脚尺寸取hf=8mm，则有效焊缝长度：232 双面角焊缝抗剪强度验算：满足要求。满足要求。(3)梁翼缘全熔透坡口焊缝极限承载力验算梁全截面的弹塑性截面模量：满足要求(4)受剪极限承载力验算：梁腹板净截面的极限受剪承载力：连接件净截面的极限受剪承载力：连接件角焊缝的极限受剪承载力：梁腹板采用高强度螺栓与柱连接板的极限受剪承载力：232 螺栓钢材的抗拉强度最小值：M22螺栓螺纹处的有效截面面积：钢材的极限承压强度：螺栓极限受剪承载力：螺栓对应板件极限承压力：取以上各项极限受剪承载力取其最小值进行极限承载力验算，即满足要求。满足要求。节点域的屈服承载力计算：232 箱型截面柱节点域的体积：梁全塑性受弯承载力：取，柱腹板厚度20mm，满足要求。节点域的柱腹板抗剪强度计算：取满足要求。3、以纵向底层第一跨框架梁与边柱的节点设计H形截面梁与箱型截面柱采用刚性连接，梁翼缘与柱采用完全焊透的坡口对焊缝连接，梁腹板与柱连接采用高强度螺栓连接，抗震设防烈度8度。柱截面，梁截面HN300×200×8×12，钢材Q235.梁端内力设计值M=132.27KN·m，V=118.66KN。焊条采用E50型，完全焊透的坡口焊为2级焊缝。高强度螺栓采用10.9级M20，采用摩擦型连接，孔径22mm，摩擦面要求作喷砂处理，摩擦面抗滑系数μ=0.45，螺栓预拉力P=155KN232 翼缘钢材：腹板钢材：(1)螺栓布置：按螺栓布置要求，螺栓至连接板端部b≥2d0=2×22=44mm，取45mm,c至少取tf+20=32mm(20为安装缝隙）；取c=35mm；h1=276mm；h2=h-35×2=230mm；设螺栓数量n=3；螺栓间距a=(230-35×2）/2=80（满足要求）(2)节点弹性设计计算A.梁翼缘完全焊透的对接焊缝强度验算：满足要求。B.连接板厚度及抗剪强度验算：连接板净截面与梁腹板净截面相等计算t：根据螺栓间距最大要求确定连接板厚度t：根据支承板的宽度bs，求连接板厚度t：232 综合以上数值，取连接板的厚度t=11mm，fv=125N/mm2验算连接板的抗剪强度：螺栓连接处的板净截面面积：满足设计要求C.梁腹板与柱之间的高强度螺栓连接计算：梁翼缘的塑性截面模量：梁全截面塑性截面模量：梁腹板与柱的连接螺栓可采用单排，节点可采用常用设计法计算。在剪力V作用下螺栓抗剪强度计算：一个摩擦型高强度螺栓单剪连接受剪承载力设计值：梁腹板净截面截面：232 满足要求D.连接板与柱相连的双面角焊缝抗剪强度：按构造求hf：双面角焊缝脚尺寸取hf=10mm，则有效焊缝长度：双面角焊缝抗剪强度验算：满足要求。满足要求。(3)梁翼缘全熔透坡口焊缝极限承载力验算梁全截面的弹塑性截面模量：232 满足要求(4)受剪极限承载力验算：梁腹板净截面的极限受剪承载力：连接件净截面的极限受剪承载力：连接件角焊缝的极限受剪承载力：梁腹板采用高强度螺栓与柱连接板的极限受剪承载力：螺栓钢材的抗拉强度最小值：M22螺栓螺纹处的有效截面面积：钢材的极限承压强度：螺栓极限受剪承载力：螺栓对应板件极限承压力：取以上各项极限受剪承载力取其最小值进行极限承载力验算，即232 满足要求。满足要求。节点域的屈服承载力计算：箱型截面柱节点域的体积：梁全塑性受弯承载力：取，柱腹板厚度20mm，满足要求。节点域的柱腹板抗剪强度计算：取满足要求。232 4、以纵向底层第二跨框架梁与边柱的节点设计H形截面梁与箱型截面柱采用刚性连接，梁翼缘与柱采用完全焊透的坡口对焊缝连接，梁腹板与柱连接采用高强度螺栓连接，抗震设防烈度8度。柱截面，梁截面HN600×300×8×12，钢材Q235.梁端内力设计值M=328.34KN·m，V=149.67KN。焊条采用E50型，完全焊透的坡口焊为2级焊缝。高强度螺栓采用10.9级M22，采用摩擦型连接，孔径24mm，摩擦面要求作喷砂处理，摩擦面抗滑系数μ=0.45，螺栓预拉力P=155KN翼缘钢材：腹板钢材：(1)螺栓布置：按螺栓布置要求，螺栓至连接板端部b≥2d0=2×24=48mm，取50mm,c至少取tf+20=32mm(20为安装缝隙）；取c=35mm；h1=576mm；h2=h-35×2=530mm；设螺栓数量n=6；螺栓间距a=(530-35×2）/5=92（满足要求）(2)节点弹性设计计算A.梁翼缘完全焊透的对接焊缝强度验算：满足要求。232 B.连接板厚度及抗剪强度验算：连接板净截面与梁腹板净截面相等计算t：根据螺栓间距最大要求确定连接板厚度t：根据支承板的宽度bs，求连接板厚度t：综合以上数值，取连接板的厚度t=9mm，fv=125N/mm2验算连接板的抗剪强度：螺栓连接处的板净截面面积：满足设计要求C.梁腹板与柱之间的高强度螺栓连接计算：梁翼缘的塑性截面模量：梁全截面塑性截面模量：232 梁腹板与柱的连接螺栓可采用单排，节点可采用常用设计法计算。在剪力V作用下螺栓抗剪强度计算：一个摩擦型高强度螺栓单剪连接受剪承载力设计值：梁腹板净截面截面：满足要求D.连接板与柱相连的双面角焊缝抗剪强度：按构造求hf：双面角焊缝脚尺寸取hf=10mm，则有效焊缝长度：双面角焊缝抗剪强度验算：满足要求。232 满足要求。(3)梁翼缘全熔透坡口焊缝极限承载力验算梁全截面的弹塑性截面模量：满足要求(4)受剪极限承载力验算：梁腹板净截面的极限受剪承载力：连接件净截面的极限受剪承载力：连接件角焊缝的极限受剪承载力：梁腹板采用高强度螺栓与柱连接板的极限受剪承载力：螺栓钢材的抗拉强度最小值：M22螺栓螺纹处的有效截面面积：钢材的极限承压强度：螺栓极限受剪承载力：232 螺栓对应板件极限承压力：取以上各项极限受剪承载力取其最小值进行极限承载力验算，即满足要求。满足要求。节点域的屈服承载力计算：箱型截面柱节点域的体积：梁全塑性受弯承载力：取，柱腹板厚度20mm，232 满足要求。节点域的柱腹板抗剪强度计算：取满足要求。8.4柱脚设计1、以横向一层边柱为例：采用整体外露式柱脚，与基础刚性连接。按较大的轴心压力，较大的弯矩的组合来计算基础混凝土的最大压力和设计底板。按同时发生的较小的轴心压力和较大的弯矩组合来设计锚栓和支撑托座。混凝土强度等级为C30，.焊缝统一采用E43型焊条，采用引弧板施焊。横向纵向（1）底板设计1）底面积计算：箱型柱底板宽与长相等，即B=L。按底板下压应力为直线分布，底板对基础混凝土的最大应力为：232 ，即横向14.3解得B=L=488.9mm，实际取L=500mm，B=500mm纵向14.3解得L=492.7mm，实际取L=500mm，B=500mm底板两侧所受应力：横向纵向即底板与基础之间产生了拉应力。2）锚栓计算因为，所以锚栓承受全部拉力。横向232 纵向所需受拉锚栓有效截面面积为：横向纵向在柱脚两侧各设置锚栓，其有效截面面积，符合要求。3）底板厚度计算取底板每一区格最大压应力按均匀分布计算：232 横向，纵向横向纵向区格①为三边支撑板：，查表区格②为两相邻边支撑板：，，查表板底最大弯矩：板底厚度：，取t=28mm（2)肋板与底板水平连接焊缝肋板厚度取15mm1）肋板与柱身竖向焊缝竖向焊缝共有12条，每条焊缝的截面面积为：232 取，肋板高度取120mm1）肋板与底板水平连接焊缝焊缝总长度所需焊缝尺寸采用满足。2、以横向首层中柱为例：232 采用整体外露式柱脚，与基础刚性连接。按较大的轴心压力，较大的弯矩的组合来计算基础混凝土的最大压力和设计底板。按同时发生的较小的轴心压力和较大的弯矩组合来设计锚栓和支撑托座。混凝土强度等级为C30，.焊缝统一采用E43型焊条，采用引弧板施焊。横向纵向（1）底板设计1)底面积计算：箱型柱底板宽与长相等，即B=L。按底板下压应力为直线分布，底板对基础混凝土的最大应力为：，即横向14.3解得B=L=519mm，实际取L=550mm，B=550mm纵向14.3解得L=517mm，实际取L=550mm，B=550mm底板两侧所受应力：横向232 纵向即底板与基础之间产生了拉应力。2）锚栓计算因为，所以锚栓承受全部拉力。横向纵向232 所需受拉锚栓有效截面面积为：横向纵向在柱脚两侧各设置锚栓，其有效截面面积，符合要求。3）底板厚度计算取底板每一区格最大压应力按均匀分布计算：横向，纵向横向纵向区格①为三边支撑板：，查表区格②为两相邻边支撑板：232 ，，查表板底最大弯矩：板底厚度：，取t=28mm（2)肋板与底板水平连接焊缝肋板厚度取15mm1）肋板与柱身竖向焊缝竖向焊缝共有12条，每条焊缝的截面面积为：取，肋板高度取140mm2）肋板与底板水平连接焊缝焊缝总长度所需焊缝尺寸采用满足。8.5本章小结232 本章主要是对各构件节点的设计，其中包括1.柱节点的设计2主梁、次梁的拼接3.主梁与柱节点的拼接4.柱脚的设计，通过对这些节点的设计，从而完成对整体结构中各构件拼接的问题。在节点整体设计中，要考虑最不利荷载组合对每一构件的影响，并对其进行验算。232 9．压型钢板非组合楼板设计9.1设计资料（1）楼面做法（2）材料：混凝土强度等级C30；板受力钢筋采用HRB400级钢筋，板构造筋采用HRB335级钢筋9.2楼面的结构平面布置主梁的跨度为8.4m,次梁的跨度为8.4m。8.4m跨度的主梁内每跨设置两根次梁。板的跨度分别为1.8m和2.8m，故均按单向板设计。按跨高比条件，要求板厚h≥8400/40=210mm，取板厚210mm9.3板的设计（1）荷载板的永久荷载标准值压型钢板（暂定单波形V-300）0.12KN/m2钢筋混凝土楼板25×0.12=3KN/m277厚轻集料混凝土垫层，沿外墙内侧贴20×50聚苯乙烯泡沫塑料保温层14×0.077=1.078KN/m220厚1:3水泥砂浆压实抹平(要求平整)20×0.02=0.4KN/m2232 2-3厚石塑防滑地砖,建筑胶粘剂粘铺,稀水泥浆(或彩色水泥浆)擦缝(参考水磨石地面）0.65KN/m2小计5.248KN/m2板的可变荷载标准值3.5KN/m2荷载总设计值：1.2×5.248+1.4×3.5=11KN/m2（2）计算简图边梁宽300mm,中梁宽200mm,现浇板在墙上的支撑长度不小于100mm,取板在墙上的支撑长度为120mm。按塑性内力重分布设计，计算板的跨度：边跨：，取中跨：（3）弯矩设计值查连续梁和连续单向板考虑塑性内力重分布的弯矩计算系数分别为：边跨，1/11;离端第二支座，-1/10;中跨中，1/16;中间支座，-1/14;中间跨中，1/16。232 这是对端区格单向板而言，对于中间区格单向板，其M2,M3,M4和Mc,Md,Me应乘以0.8M2=M3=0.8×4.47=3.58KN·mMc=0.8×-7.4=-5.92KN·mM4=0.8×1.76=1.41KN·mMd=0.8×-7.15=-5.72KN·mMe=0.8×-2.01=-1.61KN·m(4)正截面受弯承载力计算环境类别一级，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm。板厚210mm,ho=210-15=135mm；板宽2800mm。C30混凝土，，fc=14.3N/mm2；HRB400钢筋，fy=360N/mm2。表9.1板配筋表截面1B2C3D4E弯矩设计值（KN·m）6.72-7.43.58-5.923.58-5.721.41-1.61　0.0040.0050.0020.0040.0020.0040.0010.001232 　0.0040.0050.0020.0040.0020.0040.0010.00195.9105.751.184.551.181.620.122.9实配As（mm2）Φ12Φ12Φ10　Φ12　Φ10　　Φ12Φ6　Φ6　9.4本章小结本章计算较为简单，主要计算板的荷载和板的配筋。232 10．楼梯设计本工程层高均为3.9m，采用两跑楼梯，每跑12步，踏步宽300mm，高150mm，楼梯跨度1850mm，休息平台宽2500mm，采用梁式楼梯，采用C20混凝土，，斜梯扶手采用的钢管，立柱采用的钢管，高为1050mm，活荷载标准值为。图10.1232 图10.210.1梯梁设计10.1.1恒载计算梯段板传至梯梁的线荷载：40厚混凝土面层重：大理石面层：20mm厚水泥砂浆找平层：花纹钢板重量（4mm厚）：选梯梁截面为HN200×100×5.5×8，自重为：232 10.1.2可变荷载计算10.1.3内力计算1.2×(2.775+1.554+1.11+0.85+0.239)+1.4×6.475=16.9010.1.4截面验算HN200×100×5.5×8的截面参数：，，，1)强度验算2)整体稳定及局部稳定双轴对称截面：，满足。232 所选取的H型钢截面的局部稳定满足要求。3)刚度验算10.2踏步设计踏步由厚度为4mm的花纹钢板弯成。，取一个踏步为计算单元，跨度1.85m。截面参数为：，，，mm。图10.3踏步截面10.2.1荷载及内力计算1).恒载40厚混凝土面层重：=0.45大理石面层：=0.25220mm厚水泥砂浆找平层=0.18花纹钢板重量（4mm厚）：232 0.1382).可变荷载=0.75=0.51310.2.2截面验算＜，满足。踏步通过300×150×8的三角形肋板与梯梁上翼缘全焊连接。10.3平台板设计钢筋混凝土平台板的计算跨度，板厚100mm，取1m宽板带作计算单元。10.3.1荷载及内力计算1）恒载自重：=2.5大理石面层：=0.5620mm厚水泥砂浆找平层=0.402）可变荷载=2.53）内力计算10.3.2配筋计算截面有效高度mm232 实配，满足要求。考虑支座处的负弯矩，配置的钢筋。10.4平台梁设计选平台梁截面为HN248×124×5×8，截面参数为：，。10.4.1荷载及内力计算梯段梁传来的集中荷载设计值：33.8平台板传来的线荷载设计值：8.22平台梁自重：则作用在平台梁上的线荷载设计值：q=8.22+0.30=8.5210.4.2截面验算1).强度验算2).稳定验算由于平台梁上铺混凝土板，整体稳定满足。平台梁上翼缘设置双列@150栓钉，栓钉长度取70mm＞mm。所选H型钢截面的局部稳定满足要求。232 3).刚度验算0.30+(2.5+0.56+0.40+2.5)×2.15×0.5=6.7(2.69+1.54+1.11+0.85+0.239+1.875)×4×0.5=16.61，满足要求。10.5本章小结本章主要是对楼梯梯梁、踏步、平台板以及平台梁的设计计算。结构的设计是通过初步估算截面，然后验算其是否合格。232 11．地基基础设计11.1边柱下独立基础设计11.1.1基础底面积的确定未修正的地基承载力特征值为:300KPa基础底面积初步为:由于偏心受压,底面积扩大20%A=1.2×AO=1.2×5.2=6.24m2因为结构可能受双向地震作用,所以地基设计成正方形以防某方向较弱。基础底边长为:基础高为:,为统一便于施工去h=600mm基础埋深为:0.3+0.5+1.5+0.1=2.4m基底以上土和混凝土重为:基底总弯矩为:基底偏心距为:基底平均压力为:基底边最大压力为:修正地基承载力特征值:持力层的土容重为:232 基底以上土层的平均容重为:根据地质条件查表得:修正系数修正值为:，满足!11.1.2抗冲切验算采用C20混凝土，Ⅰ级钢筋1).框架柱与基础交接处的验算取a=40mm，则，基础有效高度为：ho=600-40=560mm冲切锥体上截面宽：bt=800mm下部宽：bb=bt+2ho=800+2×560=1920mm基础宽b=2400mm>bb基底偏心距基底边应力：=冲切验算：混凝土抗拉强度为：bt=800mmbb=1920mmbm=（bt+bb）/2=1360mm232 故：满足！2).变阶处冲切验算基础有效高度为：ho=300-40=260mm冲切锥体上截面宽：bt=2000mm下部宽：bb=bt+2ho=2000+2×260=2560mm基础宽b=2400mm故，按=1029.9mm2配筋，选择10@150As=1131mm211.1.4基础与钢柱的连接配筋采用外包式刚性柱脚构造。(1)纵向钢筋：柱脚弯矩设计值为：Mmax=173.62KN·m柱脚混凝土柱尺寸为：b=h=800mm保护层取C20混凝:选择4As=1257mm2232 纵筋伸到距基底150mm处，弯折长度为：100mm(2)箍筋：同样选取Ⅰ级钢筋，柱脚处剪力设计值为：Vmax=70.63KNC20混凝土斜截面受剪要满足下式：因此，只需按构造配筋即可。考虑到柱脚是上层结构和下层结构关键连接点和传力构件，在加上地震作用下柱脚处的力相对较大，因此，采用复合箍筋并且要满足抗震规范的要求。选取@100的复合箍筋。按抗震规范验算体积配箍率：轴压比为：二级抗震设计，查表知，最小含箍特征值为：最小体积配箍率柱脚的体积配箍率为：满足！11.2中柱下独立基础设计11.2.1基础底面积的确定未修正的地基承载力特征值为:300KPa232 基础底面积初步为:由于偏心受压,底面积扩大20%A=1.2×AO=1.2×7.49=9.0m2因为结构可能受双向地震作用,所以地基设计成正方形以防某方向较弱。基础底边长为:基础高为:,为统一便于施工取h=800mm基础埋深为:0.3+0.5+1.5+0.1=2.4m基底以上土和混凝土重为:基底总弯矩为:基底偏心距为:基底平均压力为:基底边最大压力为:修正地基承载力特征值:持力层的土容重为:基底以上土层的平均容重为:根据地质条件查表得:修正系数232 修正值为:，满足!11.2.2抗冲切验算采用C20混凝土，Ⅰ级钢筋1).框架柱与基础交接处的验算取a=40mm，则，基础有效高度为：ho=800-40=760mm冲切锥体上截面宽：bt=1100mm下部宽：bb=bt+2ho=1100+2×760=2620mm基础宽b=3000mm>bb基底偏心距基底边应力：=冲切验算：混凝土抗拉强度为：bt=1100mmbb=2620mmbm=（bt+bb）/2=1860mm故：满足！232 2).变阶处冲切验算基础有效高度为：ho=300-40=260mm冲切锥体上截面宽：bt=2500mm下部宽：bb=bt+2ho=2500+2×260=3020mm基础宽b=3000mm故，按=1599.1mm2配筋，选择8@150As=1608mm211.2.4基础与钢柱的连接配筋采用外包式刚性柱脚构造。(1)纵向钢筋：柱脚弯矩设计值为：Mmax=174.71KN·m柱脚混凝土柱尺寸为：b=h=1100mm，保护层取C20混凝:选择4As=1017mm2纵筋伸到距基底150mm处，弯折长度为：100mm(2)箍筋：同样选取Ⅰ级钢筋，柱脚处剪力设计值为：Vmax=73.56KNC20混凝土232 斜截面受剪要满足下式：因此，只需按构造配筋即可。考虑到柱脚是上层结构和下层结构关键连接点和传力构件，在加上地震作用下柱脚处的力相对较大，因此，采用复合箍筋并且要满足抗震规范的要求。选取@100的复合箍筋。按抗震规范验算体积配箍率：轴压比为：二级抗震设计，查表知，最小含箍特征值为：最小体积配箍率柱脚的体积配箍率为：满足！11.3本章小结本章主要是对地基基础底面设计和基础配筋，在设计时，要根据地基基础的设计等级，以及《建筑地基基础设计规范》和所给的地质资料判断基础是否不需进行变形验算。在设计过程中，对于配筋计算要严格遵循《混凝土结构设计规范》的要求。232 结论在毕业设计初期，根据建筑平面图布置梁柱位置，然后通过高跨比和轴压比来初步确定梁柱截面。在计算建筑结构自振周期时，采用底部剪力法计算水平地震作用，求得建筑结构横向自振周期为1.01S，纵向自振周期为0.925S，两个方向的自振周期均与电算自振周期基本吻合。在进行竖向荷载作用下框架结构的内力计算时，通过手电算结合，能够更加准确的把握建筑结构的受力情况。再通过多种方式荷载组合，求得建筑结构的最不利内力组合，并用其对梁柱截面进行验算和节点设计。节点设计是整个毕业设计中比较难的一部分，它需要我们查找更多的建筑规范及案例，弄明白节点的设计原理，才能正确对构件进行节点设计。然后是楼梯、楼板设计和地基设计。最后是对整个建筑用钢量的计算，求得建筑整体用钢量为72.24Kg/m2,总用钢量为445.65吨。经过16周的不懈努力，毕业设计终于完成了，在这16周的毕业设计里，虽然每天我都在为毕设忙碌，但是我也从中获益良多，这是我大学期间，收获颇丰的一个学期。因为这是我第一次系统全面的对一栋建筑物进行结构设计，并且还需用到sap2000等软件建立电算模型对建筑结构进行电算，所以在设计的过程中，我初期遇到了很多问题。但是通过查询规范案例、请教老师以及我们组员之间相互探讨之下，这些问题一一迎刃而解。232 我们钢结构设计组虽然每个人做的课题都不尽相同，但是有时我们也会在一起相互交流，分享各自在毕设中的一些经验方法。为了方便我们之间相互交流，我们组在qq群中成立了一个讨论组。在这次毕设中，我学会并能熟练运用sap2000、Excel等软件，其中sap2000的使用方便我们对建筑结构及柱梁截面的验算；Excel的使用便于我们分析整理数据，尤其是在做内力组合分析时，Excel的使用极大的降低了我们计算过程的繁琐程度，并提高了内力组合的数据精确度。这次毕业设计不仅培养了我综合分析问题的能力，同时也提高了我计算机相关软件的操作能力。通过这次毕业设计，我把自己薄弱的知识环节进行了二次夯实和巩固，而且在这个过程中，我还不断地充实了我的土木工程知识，并且拓展了我的知识面，使其更为全面。这次的毕业设计，为我将来的学习工作打下了更为坚实的基础。232 致谢最后要感谢在整个毕业设计中帮助过我的每一个人。首先，也是最主要感谢的是我的指导老师，白玉星老师。在整个过程中他给了我很大的帮助，在论文题目制定时，他首先肯定了我的题目大方向，但是同时又帮我具体分析使我最后选择科研楼钢结构及施工图设计这个具体目标，让我在写作时有了具体的方向。在完成初稿后，老师认真查看了我的毕业论文，指出了我存在的很多问题。在此十分感谢白老师的细心指导，才能让我顺利完成毕业设计。232 参考文献[1].王珊，白玉星，张迪，张燕坤.钢结构设计原理.[M].北京：中国社会出版社，2005，31-71；220[2].房屋建筑制图统一标准（GB/T50001-2001）.[M].北京：中国建筑工业出版社,2002.3.1[3].建筑结构制图标准（GB/T50105-2001）.[M].北京：中国计划出版社.2002.3[4].建筑结构荷载规范（GB50009-2001）.[M].北京：中国建筑工业出版社,2006.11.1[5].建筑抗震设计规范（GB50011-2001）.[M].北京：中国建筑工业出版社,2010[6].建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）.[M].北京：中国建筑工业出版社,2002.3.1[7].钢结构规范（GB50017-2003）.[M].北京：中国建筑工业出版社,2006.9.1[8].高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-98）.[M].北京：中国建筑工业出版社,1998.11.1[8].周果行.工民建专业毕业设计指南（第二版）.[M].北京：中国建筑工业出版社,1997.10[9].包头钢铁设计研究院，中国钢结构协会房屋建筑钢结构协会.钢结构设计与计算.[M].北京：机械工业出版社，2000.3，113-137[10].沈祖炎，陈以一，陈扬骥.房屋钢结构设计.[M].北京：中国建筑工业出版社，2007,75、381-418232 外文翻译及原文摘自：journalofConstructionalSteelResearch.Volume59,Number1,January2003受弯钢框架结点在变化轴向荷载和侧向位移的作用下的周期性行为摘要这篇论文讨论的是在变化的轴向荷载和侧向位移的作用下，接受测试的四种受弯钢结点的周期性行为。梁的试样由变截面梁，翼缘以及纵向的加劲肋组成。受测试样加载轴向荷载和侧向位移用以模拟侧向荷载对组合梁抗弯系统的影响。实验结果表明试样在旋转角度超过0.03弧度后经历了从塑性到延性的变化。纵向加劲肋的存在帮助传递轴向荷载以及延缓腹板的局部弯曲。1、引言为了评价变截面梁（RBS）结点在轴向荷载和侧向位移下的结构性能，对四个全尺寸的样品进行了测试。这些测试打算评价为旧金山展览中心扩建设计的受弯结点在满足设计基本地震等级（DBE）和最大可能地震等级（MCE）下的性能。基于上述而做的对RBS受弯结点的研究指出RBS形式的结点能够获得超过0.03弧度的旋转角度。然而，有人对于这些结点在轴向和侧向荷载作用下的抗震性能质量提出了怀疑。旧金山展览中心扩建工程是一个3层构造，并以钢受弯框架作为基本的侧向力抵抗系统。Fig.1是一幅三维透视图。建筑的总标高为展览厅屋顶的最高点，大致是35.36m（116ft）。展览厅天花板的高度是8.23m（27ft），层高为11.43m（37.5ft）。建筑物按照1997统一建筑规范设计。框架系统由以下几部分组成：四个东西走向的受弯框架，每个电梯塔边各一个；四个走向的受弯框架，在每个楼梯和电梯井各一个的；整体分布在建筑物的东西两侧。考虑到层高的影响，提出了双梁抗弯框架系统的观念。232 通过连接大梁，受弯框架系统的抵抗荷载的行为转化为结构倾覆力矩部分地被梁系统的轴向压缩-拉伸分担，而不是仅仅通过梁的弯曲。结果，达到了一个刚性侧向荷载抵抗系统。竖向部分与梁以联结杆的形式连接。联结杆在结构中模拟偏心刚性构架并起到与其相同的作用。通常地联结杆都很短，并有很大的剪弯比。在地震类荷载的作用下，CGMRFS梁的最终弯矩将考虑到可变轴向力的影响。梁中的轴向力是切向力连续积累的结果。2．CGMRF的解析模型非线性静力推出器模型是以典型的单间CGMRF模板为指导。图2展示了模型的尺寸规格和多个部分。翼缘板尺寸为28.5mm254mm（11/8in10in），腹板尺寸为9.5mm476mm（3/8in183/4in）。推进器模型中运用了SAP2000计算机程序。框架的特色是全约束（FR）。FR受弯框架是一种由结点应变引起的挠度不超过侧向挠度的5%的框架。这个5%仅与梁-柱应变有关，而与柱底板区应变引起的框架应变无关。模型通过屈服应力和匹配强度的期望值来运行。这些值各自为372Mpa（54ksi）和518Mpa（75ksi）。Fig.3显示了塑性铰的荷载-应变行为是通过建筑物地震恢复的NEHRP指标以广义曲线的形式逼近的。y以Eps5.1和5.2为基底运算，如下：P-M铰合线荷载-应变模型上的点C，D和E的取值如表5.4y以0.01rad为幅度取值见表5.8。切变铰合线荷载-应变模型点C，D和E取值见表5.8。对于连续梁，假定两个模型点B和C之间的形变硬化比有3%的弹性比。用下面的公式计算弯矩与轴向荷载之间的相互关系是期望弯矩强度，是RBS塑性模量，是材料的屈服强度，P是梁中的轴向力，是RBS屈服力，等于。梁的最终弯曲能力和模型的连续行见图1。232 Fig.4定性的给出了侧向荷载下的CGMRF中的弯矩，切应力和正应力的分布。其中切应力和正应力对梁的影响要小于弯矩的作用，尽管他们必须在设计中加以考虑。内力分布图解见Fig.5，可见，弹性范围和非弹性范围的内力行为基本相同。内力的比值将随框架的屈服和内力的重分布的变化而变化。基本内力图见Fig.5，然而，仍然是一样的。非静力推进器模型的运行通过柱子顶部的侧向位移的单调增加来实现，如Fig.5所示。在四个RBS同时屈服后，发生在腹板与翼缘端部的竖向的统一屈服将开始形成。这是框架的屈服中心，在柱子被固定后将在柱底部形成塑性铰。Fig.7给出了基本切应力偏移角。图中还给出了框架中非弹性活动的次序。对于一个弹性组成，推进器将有一个特有的很长的过渡（同时形成塑性铰）和一个很短的屈服平稳阶段。塑性旋转能力，被定义为：结点强度从开始递减到低于80%的总的塑性旋转角。这个定义不同于第9段（附录）AISC地震条款的描述。使用Eq源于RBS塑性旋转能力被定在0.037弧度。被替代，用来计算理论屈服强度与实际屈服强度的区别（标号是50钢）3．实践规划如图6所示，实验布置是为了研究基于典型的CGMRF结构下的结点在动力学中的能量耗散。用图中所给的塑性位移，塑性转角，塑性偏移角，由几何结构，有如下：和这里的δ和γ包括了弹性组合。上述近似值用于大型的非弹性梁的变形破坏。图6a表明用图6b所示的位移控制下的替代组合能够表示CGMRF结构中的典型梁的非弹性行为。图8所示，建立这个实验装置来发展图6a和图6b所示的机构学。轴心装置附以3个2438mm×1219mm×1219mm（8ft×4ft×232 4ft）RC块。并用24个32mm径的杆与实验室的地板固定。这种装置允许在每次测验后换实验样品。根据实验布置的动力学要求，随着侧面的元件放置，轴向的元件，元件1和元件2，将钉到B和C中去，如图8所示。因此，轴向元件提供的轴向力P可以被分解为相互正交的力的组合，和，由于轴向力的倾斜角度不超过，因此近似等于P。然而，侧向力分量，，引起了一个在梁柱交接处的附加弯矩。如果轴向元件压试样的话，那么将会加到侧向力中，若轴向是拉力，对于侧向元件来说则是个反向力。当轴向元件有个侧向位移，他们将在梁柱交接处引起一个附加弯矩，因此，梁柱交接处的弯矩等于：M=HL+P其中H是侧向力，L是力臂，P是轴向力，是侧向位移。四个梁柱结点全尺寸实验做完了。拉伸试样检测的结果和构件尺寸见表2。所有柱和梁的钢筋为A572标号50钢（=344.5Mpa）。经测定的梁翼缘屈服应力值等于372Mpa（54ksi），整体的强度范围是从502Mpa（72.8ksi）到543Mpa（78.7ksi）。表3列出了各个试样的全截面和RBS中间变截面处的塑性弯矩值（受拉应力下的数据）。本文所指的试样专指试样1到4。被检试样细部图见图9到图12。在设计梁柱结点时用到了以下数据：梁翼缘部分采用RBS结构。配备环形掏槽，如图11和图12所示。对于所有的试样，切除30%翼缘宽度。切除工作做的十分精细，并打磨光滑且与梁翼缘保持平行以尽量见效切口。应用全焊接腹板结点。梁腹板与柱翼缘之间的结点采用全焊缝焊接（CJP）。所有CJP焊接严格依照AWSD1.1结构焊接规范。采用双侧板加CJP形式连接梁翼缘的顶部和底部和柱表面到变截面开始处，如图11和图12。侧板尾部打磨光滑以便同RBS连接。侧板采用CJP形式与柱边缘相连接。侧板的作用是增加受弯单元的承受能力，平稳过渡是为了减少应力集中而导致的破裂。两根纵向的加劲肋，95mm×35mm（33/4in×13/8232 in），以12.7mm的角焊缝焊接到腹板中间高度，如图9和10。加劲肋采用CJP的形式焊接到柱的边缘。切除梁翼缘顶部和低部的坡口焊缝处的焊接部分。以便消除坡口焊接断口处可能产生的断裂。除去翼缘低部的衬垫板条。以便消除衬垫板条带来的断口效应并增加安全性。使用与梁翼缘厚度近似相同的连续板。所有试样板厚均为一英寸。由于RBS是受检试样最容易区分的特征，纵向的加劲肋在延缓局部弯曲和提高可靠性方面扮演着重要的角色。4．荷载历史试样被加以周期性交替的荷载，其末端的位移△y的增加如图4所示。梁的末端位移受伺服控制装置3和4的影响。当作用轴向力时，制动器1和2是活动的，以用它的受力来模拟从连接处传到梁上的剪力。可变的轴向荷载在+0.5△y处增加到2800KN。在那以后，通过最大的侧向位移，这个荷载保持恒定。在试样被推回时，轴向力维持恒定直至0.5△y，然后减小到零，此时的试样通过中和轴。根据本文第2部分有关轴向力受以上约束的论述，可以推断出以P=2800KN来研究RBS负载是合理的。测试将会继续，直至试样损坏，或者到实验预期的限制。232 232 232 232 232 232 232 232 232 232 232 232 232 232 232'