长沙某五层办公楼结构设计计算书毕业设计

'长沙某五层办公楼结构设计计算书毕业设计第1章建筑设计建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果。各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用，经济，坚固，美观，这要求建筑师认真学习和贯彻建筑方针政策，正确学习掌握建筑标准，同时要具有广泛的科学技术知识。建筑设计包括总体设计和个体设计两部分。1．1设计任务和主要要求1．1．1设计任务本设计的主要内容是办公楼的设计，办公楼属于行政办公建筑类。作为一个办公空间设计，要在平面规划中自始至终遵循实用、功能需求和人性化管理充分结合的原则。在设计中，既结合办公需求和工作流程，科学合理的划分职能区域，也考虑员工与领导之间、职能区域之间的相互交流。材料运用简洁,大方,耐磨,环保的现代材料,在照明采光上使用全局照明,能满足办公的需要.经过精心设计,在满足各种办公需要的同时,又简洁,大方,美观,能充分体现出企业的形象与现代感.1．1．2设计要求建筑法规、规范和一些相应的建筑标准是对该行业行为和经验的不断总结，具有指导意义，尤其是一些强制性规范和标准，具有法定意义。建筑设计除了应满足相关的建筑标准、规范等要求之外，原则上还应符合以下要求：（1）满足建筑功能要求：（2）符合所在地规划发展的要求并具有良好的视觉效果；（3）采用合理的技术措施；（4）提供在投资计划所允许的经济范畴内运作的可行性。84 1．2建筑物所处的自然条件1．2．1气象条件建设地区的温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等是建筑设计的重要依据，例如：炎热地区的建筑应考虑隔热、通风、遮阳、建筑处理较为开敞；在确定建筑物间距及朝向时，应考虑当地日照情况及主要风向等因素。1．2．2地形、地质及地震烈度基地的地形，地质及地震烈度直接影响到房屋的平面组织结构选型、建筑构造处理及建筑体型设计等。地震烈度，表示当发生地震时，地面及建筑物遭受破坏的程度。烈度在6度以下时，地震对建筑物影响较小，一般可不做抗震计算，9度以上地区，地震破坏力很大，一般应尺量避免在该地区建筑房屋，建筑物抗震设防的重点时7、8、9度地震烈度的地区。1．2．3水文水文条件是指地下水位的高低及地下水的性质，直接影响到建筑物基础及地下室。一般应根据地下水位的高低及底下水位性质确定是否在该地区建筑房屋或采用相应的防水和防腐措施。1．3建筑设计文件的内容及要求建筑初步设计内容：绘制“3平2立1剖”：“3平”即1个底层平面图，1个楼层平面图，加1个屋顶平面图；“2立”指1个南侧或北侧立面图，加1个东侧或西侧立面图；“1剖”必须剖到楼梯。建筑设计文件要求：以上图纸均需达到施工图深度，弄清建筑平面、立面和剖面之间的关系，熟悉建筑施工图的表达方式及深度要求，掌握常用的建筑构造措施等。建议用2号图绘制，绘图比例、布局和张数自定，以表达清楚且符合制图习惯为原则。84 第2章结构设计2．1设计资料工程名称：长沙市瑞达集团办公楼建设地点：湖南省长沙市工程概况：建筑总高为15.6m，共5层。其中底层层高为3.6m，其余各层层高为3.0m。局部突出屋面的塔楼为楼梯间，高3.0m。基本风压：0.35kN/m2基本雪压：0.45kN/m2抗震设防烈度：6度，不考虑抗震设防计算。2．2结构设计的一般原则2．2．1结构设计目的工程设计是工程建设的首要环节，是整个工程的灵魂。先进合理的设计对于改建、扩建、新建项目缩短工期、节约投资、提高经济效益起着关键作用，使项目达到安全、适用、经济、美观的要求。因而建筑结构设计的基本目的就是要在一定经济条件下赋予结构以适当的可靠度，使结构在预定的基准期内能满足设计所预期的各种功能要求。2．2．2结构设计的一般原则为了达到建筑设计的基本目的，结构设计中应符合以下一般原则：符合设计规范；选择合理的结构设计方案；减轻结构自重；采用先进技术。2．3结构选型2．3．1结构体系选型对于一般多层民用建筑，根据使用和工艺要求、材料供应情况和施工技术条件，常选用的结构形式有混合结构、钢筋混凝土框架结构和框架剪力墙结构等结构体系。由于混合结构整体性差，难于满足大空间的使用要求，而框架剪力墙结构多用于10—25层的高层建筑。而框架结构强度高、结构自重轻，可以承受较大楼面荷载，在水平作用下具有较大的延性。此外框架结构平面布置灵活，能设置大空间，易于满足建筑功能要求。84 故该五层办公楼选用框架结构。2．3．2框架施工方法钢筋混凝土框架结构按施工方法不同，有现浇式、装配式和整体装配式三种。现浇式框架的全部构件都在现场整体浇筑，其整体性和抗震性能好，能较好的满足使用要求。故框架采用现浇施工方法。2．3．3其他结构选型1.屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，屋面板厚120mm。2.露面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，露面板厚120mm。3.楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯。4.过梁：门窗过梁均采用钢筋混凝土梁，并采用纵向框架兼做窗过梁。5.墙基础：因持力层不太深，承载力高，采用自乘墙基大放脚。6.基础：因基础持力层不太深，地基承载力高，采用钢筋混凝土柱下独立基础。2．4框架结构计算简图及构件尺寸2．4．1简化假定建筑物是复杂的空间结构体系，要精确地按照三维空间结构来进行内力和位移分析十分困难。为简化计算，对结构体系引入以下基本假定：（1）．在正常设计、正常施工和正常使用的条件下，结构物在设计基准期内处于弹性工作阶段，其内力和位移均按弹性方法计算；（2）．楼面（或屋面）在自身平面内的刚度无限大，在平面外的刚度很小，可忽略不计。2．4．2计算单元多层框架结构是由纵、横向框架结构组成的空间结构体系，在竖向荷载作用下，各个框架之间的受力影响较小。本设计中取KJ—2作为计算单元，如图2—1所示：84 图2—1结构平面布置图2．4．3计算简图现浇多层框架结构设计计算模型是以梁、柱截面几何轴线来确定，并认为框架柱在基础顶面为固接，框架各节点纵、横向均为刚接。一般情况下，取框架梁、柱截面几何轴线之间的距离作为框架的跨度和柱高度。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础顶面标高根据地质条件、室内外高差，定为-1.1m，二层楼面标高为3.6m，故底层柱高为4.7m。其余各层柱高为楼层高3.0m。由此可绘出框架计算简图，如图2—2所示：图2—2框架结构计算简图2．4．4梁柱截面尺寸及惯性矩多层框架结构是超静定结构，在计算内力前必须先确定杆件的截面形状、尺寸和惯性矩。84 1．初估构件截面尺寸及线刚度（1）.梁截面尺寸边跨取h=600mm取b=250mm则取边跨截面尺寸为:hb=250mm600mm中跨考虑刚度因素，取取则取边跨截面尺寸为:hb=250mm600mm（2）.柱截面尺寸底层柱尺寸按轴压比要求计算，由公式：式中：——轴压比取1.0；——轴压比增大系数，本设计取=1.0；F——柱的荷载面积；——单位建筑面积上重力荷载值，近似取12-15kN/m2；n——验算截面以上楼层层数。对于顶层中柱：如取柱截面为正方形，则其边长为416。根据以上计算结果，并考虑其他因素，本设计中所有柱子截面尺寸都取500mm500mm。非计算单元的内梁截面尺寸初估方法如上，计算从略。2.框架梁、柱线刚度计算由于现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。考虑这一有利因素，边框架梁取，对中框架梁取。（为梁矩形截面惯性矩）边跨梁：84 中跨梁：柱：相对线刚度：取。则其余各杆件相对线刚度为:框架梁、柱的相对线刚度如图2—3所示，将作为计算节点杆端弯矩分配系数的依据。图2—3梁柱相对线刚度图84 2．5荷载计算2．5．1恒载标准值计算1.屋面防水层（刚性）：30mm厚C20细石混凝土防水1.00kN/m2防水层（柔性）：三毡四油铺小石子0.40kN/m2找平层：15mm厚水泥砂浆0.01520kN/m3=0.30kN/m2找坡层：平均40mm厚水泥焦渣找坡0.04014kN/m3=0.56kN/m2保温层：60mm厚1:10水泥膨胀珍珠岩0.06012kN/m3=0.72kN/m2结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板0.12025kN/m3=3.00kN/m2抹灰层：10mm厚混合砂浆0.01017kN/m3=0.17kN/m2合计6.15kN/m22.各层楼面（含走廊）水磨石地面（10mm厚面层，20mm厚水泥砂浆打底）0.65kN/m2结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板0.12025kN/m3=3.00kN/m2抹灰层：10mm厚混合砂浆0.01017kN/m3=0.17kN/m2合计3.82kN/m23.梁自重hb=300mm700mm梁自重：0.3（0.7-0.12）25kN/m3=4.35kN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆0.01(0.7-0.12+0.25/2)217kN/m3=0.25kN/m合计4.60kN/mhb=250mm600mm梁自重：0.25（0.6-0.12）25kN/m3=3.00kN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆0.01(0.6-0.12+0.25/2)217kN/m3=0.21kN/m合计3.21kN/mhb=250mm500mm梁自重：0.25（0.5-0.12）25kN/m3=2.38kN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆0.01(0.5-0.12+0.25/2)217kN/m3=0.17kN/m合计2.55kN/m4.柱自重hb=500mm500mm柱自重：0.50.525kN/m3=6.25kN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆0.01(0.5+0.5)217kN/m3=0.34kN/m合计6.59kN/m5.外纵墙自重标准层纵墙：[（3.0-0.6）(8.4-0.5)-1.51.52]0.2418kN=62.46kN铝合金窗（1.51.5）：1.51.520.35kN=1.58kN贴瓷砖外墙面：[3.0(8.4-0.5)-1.51.52]0.5kN=9.60kN水泥粉刷内墙面：[3.0(8.4-0.5)-1.51.52]0.36kN=6.91kN84 合计80.55kN底层纵墙：[（4.7-0.6）(8.4-0.5)-1.51.52]0.2418kN=120.48kN铝合金窗（1.51.5）：1.51.520.35kN=1.58kN贴瓷砖外墙面：[3.6(8.4-0.5)-1.51.52]0.5kN=11.97kN水泥粉刷内墙面：[3.6(8.4-0.5)-1.51.52]0.36kN=8.62kN合计142.65kN6.内纵墙自重标准层纵墙：[（3.0-0.6）(8.4-0.5)-0.92.12]0.2418kN=123.60kN门（hb=0.92.1）：0.92.120.15kN=0.57kN粉刷墙面：[（3.0-0.6）(8.4-0.5)-0.92.12]0.362kN=10.93kN合计78.08kN/m底层纵墙：[（4.7-0.6）(8.4-0.5)-0.92.12]0.2418kN=123.60kN门（hb=0.92.1）：0.92.120.15kN=0.57kN粉刷墙面：[（3.6-0.6）(8.4-0.5)-0.92.12]0.362kN=14.34kN合计138.51kN/m7.内隔墙自重标准层墙重：（3.0-0.6）(6.0-0.5)0.2418kN=57.02kN粉刷墙面：（3.0-0.6）(6.0-0.5)0.362kN=9.05kN合计66.07kN底层墙重：（4.7-0.6）(6.0-0.5)0.2418kN=97.42kN粉刷墙面：（3.6-0.6）(6.0-0.5)0.362kN=11.88kN合计109.30kN2．5．2活荷载标准值计算1.屋面和楼面活荷载标准值上人屋面：2.0kN/m2楼面：办公室：2.0kN/m2；走廊：2.0kN/m22.雪荷载：基本雪压：0.45kN/m2雪荷载标准值：屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，二者中取大值。2．5．3竖向荷载下框架受荷总图1.B—C,D—E轴间框架梁屋面板传荷载：板传至梁上的三角形或梯形荷载为均布荷载，荷载的传递示意图，如图2—4所示：84 图2—4荷载传递示意图恒载：活载：楼面板传荷载：荷载传递示意图如图2——4所示恒载：活载：梁自重：2．B—C,D—E轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=活载=板传荷载=楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=活载=板传荷载=C——D轴间框架梁均布荷载为：屋面板传荷载：恒载：梁自重:屋面梁：恒载=梁自重84 =活载=0楼面梁：恒载=梁自重=活载=03.B、E轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：女儿墙自重（做法：墙高1100mm，混凝土压顶100mm）天沟自重：现浇，如图2——5所示顶层柱恒载=女儿墙及天沟自重+纵梁自重+板传荷载顶层柱活载=板传荷载=标准层柱恒载=外纵墙自重+纵梁自重+板传荷载+横隔墙顶层柱活载=板传荷载=4.C、D轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载顶层柱活载=板传荷载=标准层柱恒载=内纵墙自重+纵梁自重+板传荷载+横隔墙顶层柱活载=板传荷载=84 由上可作出框架在竖向荷载作用下的受荷总图，如图2——6所示：图2——6竖向荷载作用下受荷总图2．5．4竖向荷载下框架受荷总图作用在屋面梁和搂面梁节点处的集中风荷载标准值：为了简化计算，通常将计算单元范围内外墙面的分布荷载化为等量的作用于楼面的集中风荷载。式中：基本风压——风压高度变化系数。因建设地点处于大城市郊区，地面粗糙程度为B类；——风荷载体型系数，查表取=1.3；——风振系数。由于结构高度小于30m，且高宽比18.4/14.4=1.26<1.5，则取=1.0；——下层柱高；——上层柱高，顶层取女儿墙高度的两倍；B——计算单元迎风面宽度（B=8.4m）计算过程见表2——1表2——1风荷载标准值计算层数离地高度　　　　　　　84 518.11.01.31.20.353.02.412.38413.11.01.31.10.353.03.012.61310.11.01.31.00.353.03.011.4727.11.01.31.00.353.03.011.4714.11.01.31.00.354.13.013.572．5．5竖向荷载下框架受荷总图1.侧移刚度见表2——2和表2——3表2——2横向2—5层D值的计算构件名称B轴柱0.30120909C轴柱0.51335636D轴柱0.51335636E轴柱0.30120909表2——3横向底层D值的计算构件名称B轴柱0.5519967C轴柱0.71712970D轴柱0.71712970E轴柱0.55199672.风荷载下框架位移计算水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算：式中：84 ——第j层的剪力；——第j层所有柱的抗侧刚度之和；——第j层的层间位移。第一层的层间位移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值应该是该层以下各层层间侧移之和，顶点侧移是所有各层层间侧移之和。j层侧移顶点侧移框架在风荷载下侧移的计算见表2——4，如下：表2——4框架在风荷载下侧移计算层号512.3812.381130900.000111/27273412.6124.991130900.000221/13636311.4735.461130900.000321/9375211.4747.931130900.000471/7143113.5761.50458760.001341/3060侧移验算：层间最大侧移值为：1/3060<1/550，满足要求顶点侧移且u/H=1/7510<1/650，满足要求2．6荷载计算为简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：（1）恒载满布情况；（2）活载分跨布置作用（分左布活载、中布活载、右布活载）（3）风荷载作用（分左风和右风）对于第（1）种情况，采用分层法计算；第（2）种情况利用PF程序计算；第（3）情况，采用D值法计算。2．6．1恒载作用下的内力计算84 在竖向荷载作用下框架内力采用分层法进行简化计算，此时每层框架梁同上、下层柱组成基本计算单元。竖向荷载产生的梁端弯矩只在本层内进行弯矩分配，单位之间不再进行传递。计算步骤如下：（１）根据各杆件的线刚度计算各节点杆端弯矩分配；（２）计算竖向荷载作用下各跨梁的固端弯矩，并将各节点不平衡弯矩进行第一次分配；（３）将所有杆端的分配弯矩向远端传递；（４）将个节点因传递弯矩而产生的不平衡弯矩进行第二次分配，使得各节点处于平衡状态；（５）将各杆件的固端弯矩，分配弯矩和传递弯矩相加即可得各杆端弯矩。1.计算分配系数说明：计算时除底层柱以外，其它各层柱的线刚度先乘以，取传递系数为１／３（梁和底层柱的传递系数为１／２）。分配系数按以下式计算：式中：　　　　为节点ｋ第ｉ根杆件的相对转动刚度；　　　　　　　为节点ｋ各杆件相对转动刚度之和。由于本榀框架结构、受力对称，在分层法计算时可取半结构进行计算。2.梁的固端弯矩均布恒载和柱顶集中活载偏心引起的固端弯矩构成节点不平衡弯矩，利用以下公式计算：可求得各梁端弯矩，如表2——５和表2——６表2——５　　恒载作用下固端弯矩ＢＣ跨ＣＤ跨恒载简图固端弯矩简图固端弯矩表2——６　　柱顶集中力产生的偏心弯矩Ｂ柱Ｃ柱Ｄ柱Ｅ柱顶层００其他层003.固端弯矩第一次分配计算过程见图2——７（括号中为不平衡弯矩）84 （ａ）　　顶层（ｂ）　　中间层84 （ｃ）　　底层图2——７　　恒载作用下分层法计算将图2——７中（ａ）、（ｂ）、（ｃ）结果叠加组合后得到框架弯矩图2——８，可以看出节点存在不平衡弯矩。图2——８　　恒载作用下弯矩一次分配图４.节点不平衡弯矩二次分配计算过程见图2——９所示：84 （顶层）（四层）84 （三层）（二层）84 （底层）图2——９　　恒载作用下分层法计算（二次分配）84 将图2——９中各层结果组合后得到框架最终弯矩图2——１０。图2——１０　　恒载作用下弯矩图根据弯矩和剪力的关系，可采用取隔离体的方法计算剪力：式中：　　　，——简支梁支座左端和右端剪力标准值（剪力取绕隔离体顺时针转动为正）；　　　，——梁端弯矩标准值（以绕杆顺时针转为正，逆时针转动为负）。由此计算得出各杆件剪力如图2——１１所示：84 图2——１１　　恒载作用下剪力图84 横梁作用于柱子轴力值即为梁端剪力值，再加上纵梁传来的轴力值及柱自重。可得出柱轴力图，如图2——１２所示：图2——１２　　恒载作用下轴力图2．6．2活载作用下的内力计算竖向活荷载是可变荷载，它可以单独的作用在某层的某一跨或某几跨，也可能同时作用于整个结构。对于构件的不同截面或同一截面的不同种类的最不利内力往往有个不相同的活荷载最不利布置位置，最不利内力的种类来确定。本设计中将活荷载分跨布置（分为左布活载、中布活载、右布活载三种情况），并求出内力，然后叠加求出控制截面的不利内力。在分布活荷载下，其集中力会在节点处产生偏心弯矩。如下：（１）左布活荷载Ｂ柱：Ｃ柱：　　　　　　　　　０（２）中布活荷载Ｃ柱：　　　　　　　　　０　　　　Ｄ柱：　　　　　　　　　０（３）右布活荷载Ｄ柱：　　　　　　　　　０84 　　　　Ｅ柱：活荷载的计算采用ＰＦ程序计算，杆件编号如图2——１３所示：图2——１３　　杆件编号用ＰＦ程序分别计算出左布活荷载、中布活荷载和右布活荷载作用下框架内力，ＰＦ程序计算输入、输出数据如下：84 *****************************************左布荷载内力计算*****************************************TheInputDataTheGeneralInformationENMNJNSNLC3.000E+073524121TheInformationofMembersmemberstartendAI1152.500000E-015.210000E-032262.500000E-015.210000E-033372.500000E-015.210000E-034482.500000E-015.210000E-035561.500000E-019.000000E-036671.250000E-015.210000E-037781.500000E-019.000000E-038592.500000E-015.210000E-0396102.500000E-015.210000E-03107112.500000E-015.210000E-03118122.500000E-015.210000E-03129101.500000E-019.000000E-031310111.250000E-015.210000E-031411121.500000E-019.000000E-03159132.500000E-015.210000E-031610142.500000E-015.210000E-031711152.500000E-015.210000E-031812162.500000E-015.210000E-031913141.500000E-019.000000E-032014151.250000E-015.210000E-032115161.500000E-019.000000E-032213172.500000E-015.210000E-032314182.500000E-015.210000E-032415192.500000E-015.210000E-032516202.500000E-015.210000E-032617181.500000E-019.000000E-032718191.250000E-015.210000E-032819201.500000E-019.000000E-0384 2917212.500000E-015.210000E-033018222.500000E-015.210000E-033119232.500000E-015.210000E-033220242.500000E-015.210000E-033321221.500000E-019.000000E-033422231.250000E-015.210000E-033523241.500000E-019.000000E-03TheJointCoordinatesjointXY1.000000.00000026.000000.00000038.400000.000000414.400000.0000005.0000004.70000066.0000004.70000078.4000004.700000814.4000004.7000009.0000007.700000106.0000007.700000118.4000007.7000001214.4000007.70000013.00000010.700000146.00000010.700000158.40000010.7000001614.40000010.70000017.00000013.700000186.00000013.700000198.40000013.7000002014.40000013.70000021.00000017.700000226.00000017.700000238.40000017.7000002414.40000017.700000TheInformationofSupportsISVS11.00000012.00000013.00000021.00000022.00000084 23.00000031.00000032.00000033.00000041.00000042.00000043.000000(NA=864)(NW=2612)LoadingCase1TheLoadingsatJointsNLJ=10ILJPXPYPM5.0000-32.1400-3.210006.0000-32.1400.000009.0000-32.1400-3.2100010.0000-32.1400.0000013.0000-32.1400-3.2100014.0000-32.1400.0000017.0000-32.1400-3.2100018.0000-32.1400.0000021.0000-32.1400-3.2100022.0000-32.1400.00000TheLoadingsatMembersNLM=5ILMITLPVDST54-6.70006.000000124-6.70006.000000194-6.70006.000000264-6.70006.000000334-6.70006.000000TheResultsofCalculationTheJointDisplacements84 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*****************************************中布荷载内力计算*****************************************TheInputDataTheGeneralInformationENMNJNSNLC3.000E+073524121TheInformationofMembersmemberstartendAI1152.500000E-015.210000E-032262.500000E-015.210000E-033372.500000E-015.210000E-034482.500000E-015.210000E-035561.500000E-019.000000E-036671.250000E-015.210000E-037781.500000E-019.000000E-038592.500000E-015.210000E-0396102.500000E-015.210000E-03107112.500000E-015.210000E-03118122.500000E-015.210000E-03129101.500000E-019.000000E-031310111.250000E-015.210000E-031411121.500000E-019.000000E-03159132.500000E-015.210000E-031610142.500000E-015.210000E-031711152.500000E-015.210000E-031812162.500000E-015.210000E-031913141.500000E-019.000000E-032014151.250000E-015.210000E-032115161.500000E-019.000000E-032213172.500000E-015.210000E-032314182.500000E-015.210000E-032415192.500000E-015.210000E-032516202.500000E-015.210000E-032617181.500000E-019.000000E-032718191.250000E-015.210000E-032819201.500000E-019.000000E-0384 2917212.500000E-015.210000E-033018222.500000E-015.210000E-033119232.500000E-015.210000E-033220242.500000E-015.210000E-033321221.500000E-019.000000E-033422231.250000E-015.210000E-033523241.500000E-019.000000E-03TheJointCoordinatesjointXY1.000000.00000026.000000.00000038.400000.000000414.400000.0000005.0000004.70000066.0000004.70000078.4000004.700000814.4000004.7000009.0000007.700000106.0000007.700000118.4000007.7000001214.4000007.70000013.00000010.700000146.00000010.700000158.40000010.7000001614.40000010.70000017.00000013.700000186.00000013.700000198.40000013.7000002014.40000013.70000021.00000017.700000226.00000017.700000238.40000017.7000002414.40000017.700000TheInformationofSupportsISVS11.00000012.00000013.00000021.00000022.00000084 23.00000031.00000032.00000033.00000041.00000042.00000043.000000(NA=864)(NW=2612)LoadingCase1TheLoadingsatJointsNLJ=10ILJPXPYPM6.0000-20.1600.000007.0000-20.1600.0000010.0000-20.1600.0000011.0000-20.1600.0000014.0000-20.1600.0000015.0000-20.1600.0000018.0000-20.1600.0000019.0000-20.1600.0000022.0000-20.1600.0000023.0000-20.1600.00000TheLoadingsatMembersNLM=0TheResultsofCalculationTheJointDisplacementsjointuvphi1-2.035738E-23-5.259298E-223.466494E-232-1.580287E-23-9.554070E-212.574105E-2331.580287E-23-9.554070E-21-2.574105E-2342.035738E-23-5.259298E-22-3.466494E-235-9.448617E-07-2.288768E-06-1.911175E-066-3.351784E-07-4.157789E-05-1.653077E-0684 73.351784E-07-4.157789E-051.653077E-0689.448617E-07-2.288768E-061.911175E-069-4.048056E-07-3.578900E-06-2.355072E-0610-1.358861E-07-6.268776E-05-2.066730E-06111.358861E-07-6.268776E-052.066730E-06124.048056E-07-3.578900E-062.355072E-0613-2.652117E-07-4.595245E-06-2.951448E-0614-9.877380E-08-7.847141E-05-2.596843E-06159.877380E-08-7.847141E-052.596843E-06162.652117E-07-4.595245E-062.951448E-06175.981009E-08-5.269792E-06-3.287764E-06184.355377E-08-8.899687E-05-3.042624E-0619-4.355377E-08-8.899687E-053.042624E-0620-5.981009E-08-5.269792E-063.287764E-06211.845376E-06-5.653698E-06-8.171258E-06226.227118E-07-9.607963E-05-5.900228E-0623-6.227118E-07-9.607963E-055.900228E-0624-1.845376E-06-5.653698E-068.171258E-06TheTerminalForcesmemberN(st)Q(st)M(st)N(en)Q(en)M(en)15.259-.204-.347-5.259.204-.610295.541-.158-.257-95.541.158-.485395.541.158.257-95.541-.158.48545.259.204.347-5.259-.204.6105-.640.6151.828.640-.6151.8616-1.257.000-.2581.257.000.2587-.640-.615-1.861.640.615-1.82884.644-.844-1.218-4.644.844-1.314975.996-.775-1.117-75.996.775-1.2071075.996.7751.117-75.996-.7751.207114.644.8441.218-4.644-.8441.31412-.282.9862.938.282-.9862.97613-.510.000-.323.510.000.32314-.282-.986-2.976.282.986-2.938153.659-1.126-1.625-3.6591.126-1.7541656.821-1.002-1.446-56.8211.002-1.5601756.8211.0021.446-56.821-1.0021.560183.6591.1261.625-3.659-1.1261.75419-.1751.2303.669.175-1.2303.71420-.370.000-.406.370.000.40621-.175-1.230-3.714.1751.230-3.669222.428-1.301-1.915-2.4281.301-1.98884 2337.892-1.198-1.748-37.8921.198-1.8452437.8921.1981.748-37.892-1.1981.845252.4281.3011.915-2.428-1.3011.98826.0171.3924.160-.017-1.3924.19127.163.000-.475-.163.000.47528.017-1.392-4.191-.0171.392-4.160291.037-1.284-2.172-1.0371.284-2.9633019.123-1.051-1.871-19.1231.051-2.3343119.1231.0511.871-19.123-1.0512.334321.0371.2842.172-1.037-1.2842.963331.2841.0372.963-1.284-1.0373.256342.335.000-.922-2.335.000.922351.284-1.037-3.256-1.2841.037-2.963(NA=864)(NW=2612)84 *****************************************右布荷载内力计算*****************************************TheInputDataTheGeneralInformationENMNJNSNLC3.000E+073524121TheInformationofMembersmemberstartendAI1152.500000E-015.210000E-032262.500000E-015.210000E-033372.500000E-015.210000E-034482.500000E-015.210000E-035561.500000E-019.000000E-036671.250000E-015.210000E-037781.500000E-019.000000E-038592.500000E-015.210000E-0396102.500000E-015.210000E-03107112.500000E-015.210000E-03118122.500000E-015.210000E-03129101.500000E-019.000000E-031310111.250000E-015.210000E-031411121.500000E-019.000000E-03159132.500000E-015.210000E-031610142.500000E-015.210000E-031711152.500000E-015.210000E-031812162.500000E-015.210000E-031913141.500000E-019.000000E-032014151.250000E-015.210000E-032115161.500000E-019.000000E-032213172.500000E-015.210000E-032314182.500000E-015.210000E-032415192.500000E-015.210000E-032516202.500000E-015.210000E-032617181.500000E-019.000000E-032718191.250000E-015.210000E-032819201.500000E-019.000000E-0384 2917212.500000E-015.210000E-033018222.500000E-015.210000E-033119232.500000E-015.210000E-033220242.500000E-015.210000E-033321221.500000E-019.000000E-033422231.250000E-015.210000E-033523241.500000E-019.000000E-03TheJointCoordinatesjointXY1.000000.00000026.000000.00000038.400000.000000414.400000.0000005.0000004.70000066.0000004.70000078.4000004.700000814.4000004.7000009.0000007.700000106.0000007.700000118.4000007.7000001214.4000007.70000013.00000010.700000146.00000010.700000158.40000010.7000001614.40000010.70000017.00000013.700000186.00000013.700000198.40000013.7000002014.40000013.70000021.00000017.700000226.00000017.700000238.40000017.7000002414.40000017.700000TheInformationofSupportsISVS11.00000012.00000013.00000021.00000022.00000084 23.00000031.00000032.00000033.00000041.00000042.00000043.000000(NA=864)(NW=2612)LoadingCase1TheLoadingsatJointsNLJ=10ILJPXPYPM7.0000-32.1400.000008.0000-32.14003.2100011.0000-32.1400.0000012.0000-32.14003.2100015.0000-32.1400.0000016.0000-32.14003.2100019.0000-32.1400.0000020.0000-32.14003.2100023.0000-32.1400.0000024.0000-32.14003.21000TheLoadingsatMembersNLM=5ILMITLPVDST74-6.70006.000000144-6.70006.000000214-6.70006.000000284-6.70006.000000354-6.70006.000000TheResultsofCalculationTheJointDisplacements84 jointuvphi17.024676E-247.144113E-22-6.375233E-232-4.223537E-23-4.656924E-211.606508E-233-2.030579E-22-2.161931E-202.676478E-2242.382686E-22-2.667818E-20-4.414504E-2251.798119E-053.109012E-06-6.853345E-0661.708009E-05-2.026624E-05-1.206740E-0571.720708E-05-9.408402E-05-3.039597E-0582.323641E-05-1.160995E-041.718702E-0595.393174E-054.894093E-06-1.240813E-05105.361114E-05-3.196914E-05-1.972461E-05115.370458E-05-1.407653E-04-3.154348E-05125.333132E-05-1.755892E-043.089899E-06131.063003E-046.323619E-06-1.624023E-05141.059875E-04-4.117914E-05-2.500053E-05151.059535E-04-1.753747E-04-3.827134E-05161.060961E-04-2.202661E-042.592901E-07171.696598E-047.297944E-06-1.821492E-05181.697976E-04-4.729952E-05-2.857228E-05191.698177E-04-1.985203E-04-4.027545E-05201.697168E-04-2.500188E-04-3.454164E-06212.550097E-047.914108E-06-1.181205E-05222.564733E-04-5.064155E-05-3.349941E-05232.560789E-04-2.148031E-04-6.561956E-05242.481119E-04-2.697065E-043.310692E-05TheTerminalForcesmemberN(st)Q(st)M(st)N(en)Q(en)M(en)1-7.144.070.6387.144-.070-.307246.569-.422-.161-46.569.422-1.8243216.193-2.031-2.676-216.1932.031-6.8674266.7822.3834.415-266.782-2.3836.7845.946-.718-1.817-.946.718-2.4906-.2383.7215.897.238-3.7213.0337-6.33119.72115.8956.33120.479-18.1678-6.4261.0162.1256.426-1.016.925942.130-1.607-1.583-42.1301.607-3.23710168.053-8.123-12.061-168.0538.123-12.30911214.1638.71314.593-214.163-8.71311.54812.337-1.280-3.368-.3371.280-4.31213-.1757.69410.157.175-7.6948.31014.39219.01314.607-.39221.187-21.12615-5.1461.3532.4435.146-1.3531.61684 1633.156-2.118-2.608-33.1562.118-3.74717124.594-7.556-10.608-124.5947.556-12.06118160.8378.32212.788-160.837-8.32212.17719.328-1.639-4.351-.3281.639-5.48120.0649.48412.418-.064-9.48410.34421-.15018.61313.155.15021.587-22.07522-3.5081.6812.7353.508-1.6812.3092322.033-2.383-3.189-22.0332.383-3.9602483.324-7.770-11.438-83.3247.770-11.87125107.1108.47113.108-107.110-8.47112.30626-.145-1.844-4.864.1451.844-6.20027-.03811.16614.313.038-11.16612.48528.10618.38712.585-.10621.813-22.86529-1.6641.5372.5551.664-1.5373.592309.023-2.276-4.153-9.0232.276-4.9513143.964-7.626-13.199-43.9647.626-17.3053253.1578.36513.769-53.157-8.36519.69233-1.537-1.664-3.5921.5371.664-6.39034.7397.36011.341-.739-7.3606.322358.36519.18310.982-8.36521.017-16.482(NA=864)(NW=2632)84 利用以上数据作框架内力图，如下所示：图2——１４　　左布活荷载下弯矩图84 图2——１５　　左布荷载下剪力图84 图2——１６　　左布荷载下轴力图84 图2——１７　　中布荷载下弯矩图84 图2——１８　　中布荷载下剪力图84 图2——１９　　中布荷载下轴力图84 图2——２０　　右布荷载下弯矩图84 图2——２１　　右布荷载下剪力图84 图2——２２　　右布荷载下轴力图84 2．6．3风荷载作用下的内力计算1.计算方法用D值法（改进的反弯点法）进行计算，其步骤为：（１）求各柱反弯点处的剪力；（２）求各柱反弯点高度；（３）求各柱杆端弯矩和梁端弯矩；（４）求各柱轴力和梁剪力。2.第i层和第m柱所分配的剪力为：其中，见表2——1。3.反弯点位置计算框架柱反弯点位置：式中：——反弯点高度，即反弯点到柱下端的距离；——反弯点高度比，即反弯点高度与柱高的比值；——计算层柱高；——标准反弯点高度；——上下梁线刚度变化时反弯点高度比修正值；、——上、下层柱高变化时反弯点高度比修正值。计算结果如表2——7所示：表2——7（a）B轴框架柱反弯点位置层号h/mKy0y1y2y3yyh/m53.000.860.330.000.000.000.330.9943.000.860.400.000.000.000.401.2033.000.860.450.000.000.000.451.3523.000.860.500.000.00-0.050.451.3514.701.340.650.00-0.040.000.612.87表2——7（b）C轴框架柱反弯点位置层号h/mKy0y1y2y3yyh/m53.002.110.400.000.000.000.401.2043.002.110.450.000.000.000.451.3533.002.110.500.000.000.000.501.5023.002.110.500.000.000.000.501.5014.703.300.550.000.000.000.552.594.左风作用下内力框架柱的杆端弯矩和梁端弯矩按以下公式计算：84 边柱节点：中柱节点：则左风作用下框架内力计算如表2——8表2——8（a）风荷载下B轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算层号512.38113090209090.1852.290.994.602.274.60424.99113090209090.1854.621.208.325.5410.59336.46113090209090.1856.751.3511.149.1116.68247.93113090209090.1858.871.3514.6411.9723.75161.504587099670.21713.352.8724.4438.3136.41表2——8（b）风荷载下C轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算层号512.38113090356360.3153.901.207.024.687.022.864.16424.99113090356360.3157.871.3512.9910.6217.677.2110.46336.46113090356360.31511.481.5017.2217.2227.8411.3616.48247.93113090356360.31515.101.5022.6522.6539.8716.2723.60161.5045870129700.28317.402.5936.7145.0759.3624.2235.14表2——8（c）风荷载下框架柱与梁端剪力层号梁端剪力柱轴力BC跨VbBCCD跨VbCDB轴NcBC轴VbBC-VbCDNcc51.243.47-1.24-2.23-2.2342.978.72-4.21-5.75-7.9834.6713.73-8.88-9.06-17.0426.6719.67-15.55-13-30.04110.1129.28-25.66-19.17-49.21注：轴力压力为+，拉力为-。2．7框架内力组合各种荷载情况下的框架内力求得后，根据最不利又是最可能的原则进行内力组合。当考虑结构塑性内力重分布的有利影响时，应在内力组合之前对竖向荷载作用下的内力进行调幅。分别考虑恒载和活载由可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的组合，并比较两种组合的内力，取最不利者。此建筑抗震设防烈度为6度，不做抗震验算。84 2．7．1弯矩调幅在竖向荷载作用下，考虑框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.8，进行弯矩调幅。以BC跨，八层梁在恒载作用下的计算为例：其它层梁端弯矩调幅及调幅后剪力、轴力计算见表2——9表2——9内力调幅计算表层号弯矩剪力柱轴力BC跨CD跨BC跨CD跨B柱C柱MBCM中MCBMCD=MDCM中VBVCVC=VDN顶N底N顶N底530.5548.9367.4518.9017.0668.4074.523.06281.79301.56279.96299.73430.0136.2438.936.564.7247.0649.003.06502.64542.41554.85574.62328.0135.8140.147.805.9646.7349.333.06759.49779.26829.74849.51227.5936.1240.207.725.8846.6149.453.06998.341018.111104.631124.40122.7435.7842.799.107.2645.8650.203.061237.191268.161379.521410.492．7．2控制截面的选择对于框架柱，选择柱子上、下端两个截面作为控制截面。不利内力组合：（１）Mmax及相应的N、V；（２）Nmax及相应的M、V；（３）Nmin及相应的M、V。对于框架梁，弯矩组合选择梁两端及跨中截面作为控制截面。不利内力组合：支座截面的-Mmax、Vmax及跨中截面的Mmax。2．7．3控制截面的选择非抗震下内力组合：（1）、由可变荷载效应控制的组合（分项系数：恒载1.2，活载和风载1.4）84 即：简化方法：；，取两者的较大值。（2）、由永久荷载效应控制组合（分项系数：恒载1.35，活载和风载1.4）即：这里只考虑第一种组合，即由可变效应荷载控制组合。将各种荷载单独作用下的控制截面的内力进行组合时，还应考虑这些荷载是否同时出现以及同时达到最大值的可能性，即考虑荷载组合。对于非地震区的框架荷载组合有：（１）恒载+活载（２）恒载+风载（３）恒载+0.9（活载+风载）2．7．4框架梁的内力组合框架梁内力组合包括框架梁弯矩设计值组合及框架梁剪力值设计组合，详见表2——10，表2——11。表2——10框架梁弯矩设计值组合表层号截面内力设计值组合项组合值①恒载②左活③中活④右活⑤左风⑥右风五层Ｂ右-36.66-23.07-4.145.036.44-6.44①＋０．９×（②＋③＋⑥）-66.95ＢＣ跨中80.9422.990.21-1.961.22-1.22①＋②＋③104.14Ｃ左-58.72-15.374.56-8.95-4.004.00①＋０．９×（②＋④＋⑤）-84.21Ｃ右-22.688.851.29-15.885.82-5.82①＋０．９×（④＋⑥）-42.21ＣＤ跨中-20.47-3.511.29-3.510.000.00①＋②＋④-27.50四层Ｂ右-36.01-32.02-5.826.8014.83-14.83①＋０．９×（②＋③＋⑥）83.41ＢＣ跨中46.7217.390.03-0.942.37-2.37①＋０．９×（②＋③＋⑤）64.52Ｃ左-43.49-17.635.87-8.68-10.0910.09①＋０．９×（②＋④＋⑤）-76.25Ｃ右-7.8717.490.67-20.0314.64-14.64①＋０．９×（④＋⑥）-39.08ＣＤ跨中-5.66-1.270.67-1.270.000.00①＋②＋④-8.20三层Ｂ右-33.61-30.91-5.146.0923.35-23.35①＋０．９×（②＋③＋⑥）-87.0784 ＢＣ跨中48.1717.540.03-0.803.72-3.72①＋０．９×（②＋③＋⑤）67.33Ｃ左-42.97-18.425.19-7.67-15.9015.90①＋０．９×（②＋④＋⑤）-80.77Ｃ右-9.3614.480.57-17.3923.07-23.07①＋０．９×（④＋⑥）-45.77ＣＤ跨中-7.15-1.460.57-1.460.000.00①＋②＋④-10.10二层Ｂ右-33.11-29.58-4.124.7233.25-33.25①＋０．９×（②＋③＋⑥）-93.36ＢＣ跨中43.3417.190.03-0.665.24-5.24①＋０．９×（②＋③＋⑤）63.55Ｃ左-48.24-20.454.17-6.03-22.7822.78①＋０．９×（②＋④＋⑤）-92.58Ｃ右-9.2611.630.45-14.2233.04-33.04①＋０．９×（④＋⑥）-51.80ＣＤ跨中-7.06-1.300.45-1.300.000.00①＋②＋④-9.70一层Ｂ右-27.29-25.44-2.562.5550.97-50.97①＋０．９×（②＋③＋⑥）-98.36ＢＣ跨中51.3518.370.03-0.488.54-8.54①＋０．９×（②＋③＋⑤）75.59Ｃ左-42.94-22.262.60-3.49-33.9133.91①＋０．９×（②＋④＋⑤）-96.62Ｃ右-10.924.240.36-8.2649.20-49.20①＋０．９×（④＋⑥）-62.63ＣＤ跨中-8.71-2.020.36-2.020.000.00①＋②＋④-12.70表2——11框架梁剪力设计值组合表层号截面内力设计值组合项组合值①恒载②左活③中活④右活⑤左风⑥右风五层Ｂ右82.0829.431.46-2.32-1.741.74①＋②＋③112.96Ｃ左-89.42-26.851.46-2.32-1.741.74①＋②＋④-118.60Ｃ右3.67-10.300.0010.30-4.864.86①＋０．９×（④＋⑥）17.32四层Ｂ右56.4730.531.95-2.58-4.164.16①＋０．９×（②＋③＋⑥）89.45Ｃ左-58.80-25.751.95-2.58-4.164.16①＋０．９×（②＋④＋⑤）-88.03Ｃ右3.67-15.640.0015.64-12.2112.21①＋０．９×（④＋⑥）28.73三层Ｂ右56.0830.231.72-2.30-6.546.54①＋０．９×（②＋③＋⑥）90.71Ｃ左-59.20-26.051.72-2.30-6.546.54①＋０．９×（②＋④＋⑤）-90.60Ｃ右3.67-13.270.0013.27-19.2219.22①＋０．９×（④＋⑥）32.9284 二层Ｂ右55.9329.671.39-1.79-9.349.34①＋０．９×（②＋③＋⑥）92.28Ｃ左-59.34-26.611.39-1.79-9.349.34①＋０．９×（②＋④＋⑤）-93.31Ｃ右3.67-10.770.0010.77-27.5427.54①＋０．９×（④＋⑥）38.15一层Ｂ右55.0328.670.87-1.01-14.1514.15①＋０．９×（②＋③＋⑥）94.36Ｃ左-60.24-27.610.87-1.01-14.1514.15①＋０．９×（②＋④＋⑤）-98.73Ｃ右3.67-5.210.005.21-40.9940.99①＋０．９×（④＋⑥）45.252．7．5框架柱内力组合从剪力图中不难看出，各柱剪力的最大剪力为边柱五层柱段，其剪力设计值为：而柱子的最小抗剪承载力为：所以斜截面抗剪均按构造配筋，下面的内力组合中主要考虑柱子的弯矩和轴力，柱子的内力组合见表2——12表2——12框架柱内里设计值组合表柱号层号截面内力内力设计值Mmax及相应NNmax及相应MNmin及相应M①恒载②左活③中活④右活⑤左风⑥右风组合项组合值组合项组合值组合项组合值Ｂ柱五层上端Ｍ71.5327.574.14-5.03-6.446.44①＋０．９×（②＋③＋⑥）105.87①＋②＋③103.24①＋０．９×（④＋⑤）61.21Ｎ338.1574.421.46-2.32-1.741.74408.00414.03334.49下端Ｍ-41.53-19.28-3.043.583.18-3.18-64.48-63.85-35.45Ｎ361.8774.421.46-2.32-1.741.74431.73437.75358.22三层上端Ｍ34.1517.052.45-2.27-15.6015.6065.7453.6518.07Ｎ911.39225.185.12-7.21-12.4312.431129.851141.69893.71下端Ｍ-34.72-17.91-2.283.4212.75-12.75-64.36-54.90-20.16Ｎ995.69225.185.12-7.21-12.4312.431214.151225.99978.01一层上端Ｍ24.529.490.850.43-34.2234.2264.6234.86-5.89Ｎ1484.63373.497.36-10.00-35.9235.921859.731865.481443.30下端Ｍ-12.55-6.19-0.490.9053.63-53.63-66.83-19.2336.53Ｎ1521.79373.497.36-10.00-35.9235.921896.891902.651480.46Ｃ柱五层上端Ｍ-45.05-24.233.266.93-9.839.83①＋０．９×（②＋⑤）-75.70①＋②＋③＋④-59.09①＋⑤-54.88Ｎ335.9561.5426.7712.63-3.123.12388.53436.89332.83下端Ｍ26.0918.48-2.62-5.816.55-6.5548.6236.1432.64Ｎ359.6861.5426.7712.63-3.123.12412.26460.62356.55三Ｍ-21.01-16.882.185.25-24.1124.11-57.90-30.46-45.1284 层上端Ｎ995.69174.4379.5546.42-23.8623.861131.201296.09971.83下端Ｍ20.9514.85-2.03-3.6524.11-24.1156.0230.1245.06Ｎ1019.41174.4379.5546.42-23.8623.861154.931319.81995.56一层上端Ｍ-13.92-9.620.692.55-51.3951.39-68.83①＋０．９×（②＋③＋④＋⑥）26.59-65.31Ｎ1655.42302.67133.7665.20-68.8968.891865.822168.891586.53下端Ｍ7.553.75-0.36-0.2263.10-63.1067.71-46.3970.65Ｎ1692.59302.67133.7665.20-68.8968.891902.982206.051623.692．8梁柱截面配筋图框架梁、柱截面配筋除满足承载力要求外，对于梁和的偏心受压还应满足裂缝宽度的要求。由于框架内力计算得到的值是轴线处的内力，而梁两端的控制截面应该是柱子边处的截面，因此根据轴线处的内力转换成截面处的内力，可按下式计算：式中：、——柱边处的控制截面的弯矩和剪力M、V——框架柱轴线处梁的弯矩和剪力b——柱宽度g、q——上的恒载和活载。2．8．1梁柱截面配筋计算由前面计算出的内力组合表可以看出，一、二层的内力相差不大，三、四层的内力相差不大。为方便施工，一、二层梁采用一种配筋（按一层梁计算），三、四层梁采用一种配筋（按三层梁计算），顶层采用一种配筋。材料：混凝土C30钢筋HRB3351.正截面受弯承载力计算以一层梁BC（）为例计算，按单筋截面计算：去保护层厚度为，则。查表可知：84 跨中截面而所以选配钢筋：，实配钢筋面积：同理可计算得到其他截面的配筋，对于CD跨中梁截面，由于间距很小，为方便施工，按C支座处配筋。梁BC和梁CD各截面的正截面受弯承载力配筋计算见表2——13：表2——13框架梁正截面配筋计算层号计算公式梁BC梁CDB支座跨中C支座右C支座左一层-98.3675.59-96.62-62.6394.36/-98.73-45.52-74.7775.59-71.94-51.320.0660.0660.0630.0660.0680.0680.0650.068458458438376322322322268三层-87.0767.33-80.77-45.77-90.71/-90.60-32.92-64.3967.33-58.12-37.540.0560.0590.0510.0490.0580.0610.0520.050391411350277322322322268五层-66.95104.14-84.21-42.21-111.45/-117.24-17.3284 -39.09104.14-54.90-37.880.0340.0910.0480.0490.0350.0960.0490.0502366133302773223223222682.斜截面受剪承载力计算以一层梁BC支座B处为例计算，如下：截面尺寸满足要求。斜截面承载力为：按构造配筋，选双肢箍。最小配筋率：故所配箍筋满足要求。同理可计算其它截面斜截面抗剪承载力，具体计算见表2——１４所示：表2——１４　　框架梁斜截面配筋计算截面层号配筋B五层112.96105.33141.39是三层90.7185.03141.39一层94.3688.68141.39C左五层118.60110.97141.39是三层90.6084.92141.39一层98.7393.05141.39C右五层17.3216.68116.37是三层32.9232.28116.37一层45.2544.61116.373.框架梁裂缝宽度验算　　与梁的正截面配筋计算一样，梁的裂缝宽度验算也考虑顶层、三四层、一二层，其内力组合项同梁配筋时的组合项，但内力组合值采用荷载短期效应组合（即采用荷载标准值作用下弯矩值参与组合）。84 框架梁短期荷载效应组合见表2——１５，表2——１６：表2——１５　　框架梁短期荷载效应弯矩组合表截面层数弯矩标准值组合值①恒载②左活③中活④右活⑤左风⑥右风　B支座　五层-30.55-16.48-2.963.594.60-4.60-52.19三层-28.01-22.08-3.674.3516.68-16.68-66.20一层-22.74-18.17-1.831.8236.41-36.41-73.51　BC跨中　五层67.4516.420.15-1.400.87-0.8784.02三层40.1412.530.02-0.572.66-2.6653.83一层42.7913.120.02-0.346.10-6.1060.11　C支座左　五层-48.93-10.983.26-6.39-2.862.86-67.14三层-35.81-13.163.71-5.48-11.3611.36-62.81一层-35.78-15.901.86-2.49-24.2224.22-74.13　C支座右　五层-18.906.320.92-11.344.16-4.16-32.85三层-7.8010.340.41-12.4216.48-16.48-33.81一层-9.103.030.26-5.9035.14-35.14-46.04　CD跨中　五层-17.06-2.510.92-2.510.000.00-22.08三层-5.96-1.040.41-1.040.000.00-8.04一层-7.26-1.440.26-1.440.000.00-10.14表2——１６　　框架梁短期荷载效应剪力组合表截面层数剪力标准值组合值①恒载②左活③中活④右活⑤左风⑥右风B支座五层68.4021.021.04-1.661.24-1.2487.14三层46.7321.591.23-1.644.67-4.6763.07一层45.8620.480.62-0.7210.11-10.1155.75C支座左五层-74.52-19.181.04-1.661.24-1.24-92.16三层-49.33-18.611.23-1.644.67-4.67-63.35一层-50.20-19.720.62-0.7210.11-10.11-59.50C支座右五层3.06-7.360.007.363.47-3.476.56三层3.06-9.480.009.4813.73-13.73-0.77一层3.06-3.720.003.7229.28-29.28-19.94以一层梁BC为例计算，如下：84 裂缝验算满足要求。同理验算其它截面处裂缝宽度，见表2——１７表2——１７　　框架梁裂缝宽度验算截面层数组合值组合值配筋AsσskρteψdeqωmaxB支座五层-52.1987.14-30.41603102.610.0160.304160.042三层-66.263.07-50.34402170.140.0160.620160.141一层-73.5155.75-59.57603200.980.0160.694160.187BC跨中五层84.02/84.02603283.460.0160.812160.308三层53.83/53.83603181.610.0160.650160.158一层61.11/60.11763160.270.0100.285180.092C支座左五层-67.14-92.16-44.1402148.780.0160.551160.110三层-62.81-63.59-49.97402168.590.0160.616160.139一层-74.13-59.5-59.62402199.930.0160.692160.185C支座右五层-32.856.56-31.21402127.440.0100.075160.018三层-33.81-0.77-33.62402137.820.0100.152160.039一层-46.04-19.94-41.06402168.320.0100.324160.100CD跨中五层-22.08/-22.0840290.510.010-0.343160.067三层-8.04/-8.0440232.960.010-2.864160.074一层-10.14/-10.1440241.570.010-2.043160.056裂缝宽度满足要求，按表中配筋进行框架梁配筋。4.计算梁端箍筋加密区的范围根据规范要求，计算加密区范围及箍筋间距加密区长度区和500m中的较大者边跨中跨所以加密区长度边跨取900mm,中跨取525mm加密区最大间距取中的较小者；边跨：加密区箍筋间距取100mm中跨：加密区箍筋间距87.5mm84 2．8．2框架柱的配筋计算1.轴压比验算底层柱：　　轴压比：　　由于所取轴力为柱轴力最大值，故所有柱轴压比都满足要求。2.截面尺寸复核取因为，属一般梁所以大于各层柱剪力组合最大值，截面尺寸满足要求。3.正截面受弯承载力计算在实际工程中为减少计算量，便于施工，往往相邻几层柱采用相同配筋。本设计中，五层柱采用一种计算结果配筋，三、四层柱按第三层的计算结果进行配筋，一、二层柱按第一层柱的计算结果进行配筋。（１）选择最不利的内力组一般按下述原则选取：①弯矩M与轴力N均较大者为不利；②轴力一大一小，且均为大偏压时，轴力小者不利；③弯矩接近，当为小偏心受压时，轴力大者为不利，当为大偏心受压时，轴力小者为不利；④轴力接近时，弯矩大者为不利。（2）相关计算资料对于现浇楼盖，底层柱：；其余层：（H为各层柱高）保护层厚度　　　　混凝土采用：　　　　钢筋采用：，　　　　查表：由构造要求，全部纵筋的配筋率不得超过５％，也不得小于０.６％，一侧配筋率不得小于０.2%。每侧且（３）Ｂ轴柱计算第五层柱计算，柱同一截面承受正反两个方向弯矩，采用对称配筋。从柱的内力组合表可见，按大偏心计算，则最不利内力组合选择及相应的。84 求偏心增大系数：，取，取每侧实配，第三层柱计算：从柱的内力组合表可见，弯矩相近按大偏心计算，则最不利内力组合选择及相应的。求偏心增大系数：，取，取84 按构造配筋，每侧实配，第一层柱计算：从柱的内力组合表可见，轴力相近，取弯矩大者为最不利内力。按小偏心计算，求偏心增大系数：，取按构造配筋，每侧实配，（4）C轴柱计算第五层柱计算，柱同一截面承受正反两个方向弯矩，采用对称配筋。从柱的内力组合表可见，按大偏心计算，则最不利内力组合选择及相应的。84 求偏心增大系数：，取，取按构造配筋，每侧实配，第三层柱计算：从柱的内力组合表可见，弯矩相近按大偏心计算，则最不利内力组合选择及相应的。求偏心增大系数：，取，取84 按构造配筋，每侧实配，第一层柱计算：从柱的内力组合表可见，轴力相近，取弯矩大者为最不利内力。按小偏心计算，求偏心增大系数：，取按构造配筋，每侧实配，（5）柱的箍筋计算当所以84 由抗剪承载力必须满足可得：所以，框架剪力可以不进行斜截面抗剪承载力计算而按构造配筋：(6)柱的裂缝宽度验算经计算：，可不进行裂缝验算。2．9柱下基础设计2．9．1基础选型对柱下基础进行设计，基础形式选用柱下独立基础。砼采用C20，钢筋用HRB335。2．9．2确定基础截面尺寸及配筋一、B（E）柱下基础设计1.确定基础顶荷载标准值的组合值（1）确定基础顶面荷载标准值的组合墙基采用自承重墙基放大脚，故基础只承受上柱传递的内力。基础顶面内力标准值见表2——18所示：表2——18A柱下（基础顶面）内力标准值组合①恒载②左活③中活④右活⑤左风⑥右风第一种：Mmax即相应N、V组合值第二种：Nmax即相应M、V组合值-10.64-4.42-0.350.6438.31-38.31①＋０．7×（②＋③)＋⑥-52.11①＋０．7×（②＋③)＋⑥-38.221268.16266.785.26-7.14-25.625.61484.191555.56-6.57-2.38-0.20.0710.11-10.11-18.49-15.22先假定基础高度为900mm,则作用于基础底面弯矩和相应的轴力设计值为：第一组：第二组：（2）确定基础尺寸按第二组进行计算地基承载力设计值，考虑基础埋深对地基承载力的修正84 先按照轴心受压估算，将其增大20%初步选用底板尺寸：则验算的条件：，满足要求。验算第一组的基底应力：验算的条件：，满足要求。故可确定基础尺寸为（3）抗冲切验算①．验算柱边处冲切基础宽：所以，取第二组净反力进行验算：84 而，满足要求。②．验算变阶处冲切则所以，而，满足要求。（4）基底配筋计算包括沿长边和短边两个方向进行配筋计算，沿长边方向的用钢量按第二组荷载设计值作用下的基底净反力进行计算，沿短边为轴心，受压其用钢量按照第一组荷载设计值作用下的基底净反力计算。①．沿长边方向的配筋计算（按第二组算）对柱边截面处：净反力由，线性插值得到，则由公式有：选用对于变阶面处截面：则按配筋，选用84 ②．沿短边方向的配筋计算（按第一组荷载计算）对柱边截面处：选用对于变阶处：按配筋，选用二、Ｃ、Ｄ柱下基础设计1.确定基础顶荷载标准值的组合值（1）确定基础顶面荷载标准值的组合基础顶面内力标准值见表2——19所示：表2——19Ｃ柱下（基础顶面）内力标准值组合①恒载②左活③中活④右活⑤左风⑥右风第一种：Mmax即相应N、V组合值第二种：Nmax即相应M、V组合值6.292.67-0.26-0.1659.26-59.26①＋０．7×②+⑤67.42①＋②＋③＋④+0.6×⑥-27.021410.49216.1995.54-46.60-49.2149.211512.611798.355.962.03-0.16-0.4229.28-29.2836.66-10.16由于CD柱间间距很小，受到平面尺寸的限制，所以要做成联合基础，荷载也相应的C、D柱下端荷载之和。先假定基础高度为900mm,则作用于基础底面弯矩和相应的轴力设计值为：第一组：第二组：（2）确定基础尺寸按第二组进行计算地基承载力设计值考虑基础埋深对地基承载力的修正84 先按照轴心受压估算，将其增大20%初步选用底板尺寸：验算的条件：，满足要求。验算第一组的基底应力：验算的条件：，满足要求。故可确定基础尺寸为（3）抗冲切验算①．验算柱边处冲切基础宽：所以，取第二组净反力进行验算：而84 ，满足要求。②．验算变阶处冲切则所以，而，满足要求。（4）基底配筋计算包括沿长边和短边两个方向进行配筋计算，沿长边方向的用钢量按第二组荷载设计值作用下的基底净反力进行计算，沿短边为轴心，受压其用钢量按照第一组荷载设计值作用下的基底净反力计算。①．沿长边方向的配筋计算（按第二组算）对柱边截面处：净反力由，线性插值得到，则由公式有：选用对于变阶面处截面：则按配筋，选用②．沿短边方向的配筋计算（按第一组荷载计算）84 对柱边截面处：选用对于变阶处：按配筋，选用84 结论对于一般多层民用建筑，根据使用和工艺要求、材料供应情况和施工技术条件，常选用的结构形式有混合结构、钢筋混凝土框架结构和框架剪力墙结构等结构体系。但由于混合结构整体性差，难于满足大空间的使用要求，而框架剪力墙结构多用于10—25层的高层建筑。而框架结构强度高、结构自重轻，可以承受较大楼面荷载，在水平作用下具有较大的延性。此外框架结构平面布置灵活，能设置大空间，易于满足建筑功能要求。故该五层办公楼选用了框架结构。整个设计包含了建筑部分、结构部分。前者与后者相比并不是本次设计的重点，因为我们主要学习的还是结构部分。在结构部分笔算了恒载作用下的框架受力情况，其它几种荷载利用PF程序计算，这样既加深了我对结构计算的理解，用熟悉了计算机程序。总体来说，通过这次毕业设计，我学到了许多东西。84 结束语两个月过去了，我顺利地完成了毕业设计。因为我们是第一次自行设计一幢楼，所以出现了不少的难题。能顺利完成这个毕业设计，首先与#·￥%和……—*%两位老师的辛苦指导是分不开的，是他们的耐心讲解和殷切教导让我顺利解决了设计中遇到的各种疑难。在此期间，我学习到的不仅仅是科学知识，更重要的是学到了做人的道理！这必将是我人生的一大财富，将使我受益一生。在设计过程中我得到了很多组内组外同学的大力帮助和支持，没有他们的帮助，我也不能顺利完成这个设计。最后，我要感谢伴我四年的老师和同学们，没有他们四年来一点点的指导和帮助，我也就没有做设计的知识的积累，感谢大家对我的关心。谢谢大家！84 参考资料余志武、袁锦根主编《混凝土结构与砌体结构设计》北京：中国铁道出版社，2004余志武、袁锦根主编《混凝土结构结构设计》北京：中国铁道出版社，2004天津大学、同济大学、东南大学主编《混凝土结构》北京：中国建筑工业出版社，1998同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆建筑大学编《房屋建筑学》北京：中国建筑工业出版社，2005《建筑工程制图》，第三版，同济大学建筑制图教研室，陈文斌、章金良主编，上海：同济大学出版社，1996李廉锟主编《结构力学》北京：高等教育出版社，2005沈蒲生、苏三庆主编，《高等学校建筑工程专业毕业设计指导》北京：中国建筑工业出版社，2000梁兴文、史庆轩主编，《土木工程专业毕业设计指导》北京：科学出版社，2002中华人民共和国建设部主编，《建筑结构荷载规范》北京：中国建筑工业出版社，2002中华人民共和国建设部主编，《混凝土结构设计规范》北京：中国建筑工业出版社，2002李亮、魏丽敏主编，《基础工程》长沙：中南大学出版社，2005霍达、何义兵主编，《高层建筑结构设计》北京：高等教育出版社，200584 EVALUATIONOFLATERALLOADPATTERNINPUSHOVERANALYSISArmaganKORKMAZ1,AliSARI21VisitorResearcher,DepartmentofCivilEngineering,UniversityofTexasatAustin,Austin,TX78712,PH:512-232-9216;armagan@mail.utexas.edu2Ph.D.Student,DepartmentofCivilEngineering,UniversityofTexasatAustin,Austin,TX78712,PH:512-232-9216;ali_sari@mail.utexas.eduABSTRACTTheobjectiveofthisstudyistoevaluatetheperformanceoftheframestructuresorvariousloadpatternsandvarietyofnaturalperiodsbyperformingpushoverandnonlineardynamictimehistoryanalyses.Theloaddistributionsforpushoveranalysesarechosenastriangular,IBC(k=2)andrectangular.Fourdifferentframedstructuresareused,whicharetypicalreinforcedconcrete(RC)framesystemsandhavefourdifferentnaturalperiods.EventhoughthenonlineardynamictimehistoryanalysisisthebestwaytocomputeseismicdemandsFEMA-273andATC-40proposestouseofnonlinearstaticprocedureorpushoveranalysis.Thispaperisalsointendedtocomparetheresultsofpushoverandnonlineardynamictimehistoryanalyses.Toevaluatetheresultsfromthepushoveranalysesforthreeloadpatternsandalsofournaturalperiods,nonlineardynamictimehistoryanalysesareperformed.Earthquakegroundmotionsrecordedat50stationsduringvariousearthquakesoveralltheworldareusedintheanalyses.Pushoverandnonlineartimehistoryanalysesresultsarecomparedtochoosethebestloaddistributionforspecificnaturalperiodforthistypeofframestructure.Keywords:Pushoveranalysis,nonlineartimehistory,loadpatterns,moment-resistingframeINTRODUCTION84 Onlythelifesafetyandcollapsepreventioningeneralearthquakeresistantdesignphenomenaareexplicitlypreventedinseismicdesigncodes.Thedesignisgenerallybasedonevaluatingtheseismicperformanceofstructures.Itisrequiredtoconsiderinelasticbehaviorwhileevaluatingtheseismicdemandsatlowperformancelevels.FEMA-273andATC-40usepushoveranalysisasnonlinearstaticanalysisbutnonlineartimehistoryanalysishasmoreaccurateresultsoncomputingseismicdemands(ATC-40,1996,FEMA-273,1997).Thepurposesinearthquake-resistancedesignare:(a)topreventnon-structuraldamageinminorearthquakes,whichmayoccurfrequentlyinlifetime,(b)topreventstructuraldamageandminimizenon-structuraldamageinmoderateearthquakeswhichmayoccuroccasionally,(c)topreventcollapsingorseriousdamageinmajorearthquakeswhichmayoccurrarely.Designsareexplicitlydoneonlyunderthethirdcondition.Theobjectiveofthisstudyistoevaluatetheperformanceoftheframestructuresforvariousloadpatternsandvarietyofnaturalperiodsbyperformingpushoverandnonlineardynamictimehistoryanalyses.3,5,8and15storyRCframestructuresareusedintheanalysesandtheloaddistributionsforpushoveranalysesarechosenastriangular(IBC,k=1),IBC(k=2)andrectangular,wherekistheanexponentrelatedtothestructureperiodtodefineverticaldistributionfactor(IBC,2000).ThefourframestructureshavebeenanalyzedusingnonlinearprogramDRAIN-2D(Prakash,V.,Powell,G.,Campbell,S.,1993)andtheresultshavebeencomparedbyrecordedresponsedata.Bothnonlinearstaticpushoveranalysisandnonlineardynamictimehistoryanalysisareperformed.Thecorrelationsbetweenthesenonlinearanalysesarestudied.Theperformanceofthebuildingssubjectedtovariousrepresentativeearthquakegroundmotionsisexamined.Finally,pushoverandnonlineartimehistoryanalysesresultsarecomparedtochoosethebestloaddistribution(pattern)forspecificnaturalperiodforthesetypesofreinforcedconcreteframestructures.GROUNDMOTIONDATAForthisstudy,itisconsideredas50differentdatausedinthenonlineardynamictimehistoryanalyses,givenintheTable1.AllthedataarefromdifferentsiteclassesasA,B,CandD.TheshearvelocitiesforthesiteclassesA,B,CandDareVs>750m/s,360m/sto750m/s,180m/sto360m/s,and180m/s,respectively.Thegroundmotiondataarechosenfromdifferentdestructiveearthquakesaroundtheworldearthquakename,dateofearthquake,datasource,recordname,peakgroundaccelerations(pga)forthecomponents,effectivedurationsandfaulttypesforeachdataare84 presentedintheTable1.,respectively.Thepeakgroundaccelerationsareintherange0.046to0.395g,wheregisaccelerationduetogravity.Allgroundmotiondataarerecordedinnear-fieldregionasinmaximum20kmdistance.DESCRIPTIONOFTHEFRAMESTRUCTURES3,5,8and15-storyRCframestructureswithtypicalcross-sectionsandsteelreinforcementsareshowninFigure1.ThereinforcedconcreteframestructureshavebeendesignedaccordingtotherulesoftheTurkishCode.Thestructureshavebeenconsideredasanimportantclass1withsubsoiltypeofZ1andinseismicregion1.Thedead,liveandseismicloadshavebeentakenaccountduringdesign.Allreinforcedconcreteframestructuresconsistthree-bayframe,spacedat800cm.Thestoryheightis300cm.Thecolumnsareassumedasfixedontheground.Yieldstrengthofthesteelreinforcementsis22kN/cm2andcompressivestrengthofconcreteis1.6kN/cm2.Thefirstnaturalperiodofthe3-storyframestructureiscomputed0.54s.Thecross-sectionofallbeamsinthisframeisrectangular-shapeswith25cmwidthand50cmheight.Thecross-sectionofallcolumnsis30cmx30cm.Thefirstnaturalperiodof5-storyframestructureis0.72sandthecross-sectionofbeamsis25cmwidthand50cmheightsimilarto3-storyframe.Cross-sectionofcolumnsatthefirstthreestoriesis40cmx40cmandatthelasttwostories,itis30cmx30cm.Theeight-storyand15-storyframestructureshavenaturalperiodof0.90sand1.20s.Thecrosssectionofbeamsforbothframestructuresis25cmx55cm.The8-storyframestructurehas50cmx50cmcolumnsforthefirstfivestoriesand40cmx40cmforthelastthreestories.Thecrosssectionofcolumnsforfirsteightstoriesinthe15-storyframestructuresis80cmx80cmandatthelastsevenstories,itis60cmx60cm.NONLINEARSTATICPUSHOVERANALYSISOFFRAMESTRUCTURESForlowperformancelevels,toestimatethedemands,itisrequiredtoconsiderinelasticbehaviorofthestructure.Pushoveranalysisisusedtoidentifytheseismichazards,selectionoftheperformancelevelsanddesignperformanceobjectives.InPushoveranalysis,applyinglateralloadsinpatternsthatrepresentapproximatelytherelativeinertialforcesgeneratedateachfloorlevelandpushingthestructureunderlateralloadstodisplacementsthatarelargerthanthemaximumdisplacementsexpectedin84 designearthquakes(Li,Y.R.,1996).Thepushoveranalysisprovidesashearvs.displacementrelationshipandindicatestheinelasticlimitaswellaslateralloadcapacityofthestructure.Thechangesinslopeofthiscurvegiveanindicationofyieldingofvariousstructuralelements.Themainaimofthepushoveranalysisistodeterminememberforcesandglobalandlocaldeformationcapacityofastructure.Theinformationcanbeusedtoassesstheintegrityofthestructure.Afterdesigninganddetailingthereinforcedconcreteframestructures,anonlinearpushoveranalysisiscarriedoutforevaluatingthestructuralseismicresponse.ForthispurposethecomputerprogramDrain2Dhasbeenused.Threesimplifiedloadingpatterns;triangular,(IBC,k=1),(IBC,k=2)andrectangular,wherekisanexponentrelatedtothestructureperiodtodefineverticaldistributionfactor,areusedinthenonlinearstaticpushoveranalysisof3,5,8and15-storyRCframestructures.Loadcriteriaarebasedonthedistributionofinertialforcesofdesignparameters.Thesimplifiedloadingpatternsasuniformdistribution,triangulardistributionandIBCdistribution,theseloadingpatternsarethemostcommonloadingparameters.VerticalDistributionofSeismicForces:（1）（2）where:Cvx=VerticaldistributionfactorV=Totaldesignlateralforceorshearatthebaseofstructurewiandwx=Theportionofthetotalgravityloadofthestructurehiandhx=Theheightfromthebasek=AnexponentrelatedtothestructureperiodInadditiontheselateralloadings,framesaresubjectedliveloadsanddeadweights.P-△effectshavebeentakenintotheaccountduringthepushoveranalyses.Thelateralforceisincreasedfor3,5and8-storyframesuntiltheroofdisplacementreached50cmand100cmfor15-storyframe.Beamandcolumnelementsareusedtoanalyzetheframes.Thebeamsareassumedtoberigidinthehorizontalplane.Inelasticeffectsareassignedtoplastichingesatmemberends.Strain-hardeningisneglectedinallelements.Bilinearmoment-rotationrelationshipisassumedforbothbeamandcolumnmembers.Axialload-Moment,P-M,interactionrelation,suggestedbyACI318-89,isusedasyieldingsurfaceofcolumnelements.Inertialmomentofcrackedsection,Icr,isusedforbothcolumnandbeammembersduringanalyses.Icriscomputedashalfofthegrossmomentofinertia,Ig.TheresultsofthepushoveranalysesarepresentedinFigures2to5.The84 pushovercurvesareshownforthreedistributions,andforeachframestructures.Thecurvesrepresentbaseshear-weightratioversusstoryleveldisplacementsforuniform,triangularandIBCloaddistribution.ShearVwascalculatedbysummingallappliedlateralloadsabovethegroundlevel,andtheweightofthebuildingWisthesummationoftheweightsofallfloors.Besidethese,thesecurvesrepresentthelostoflateralloadresistingcapacityandshearfailuresofacolumnatthedisplacementlevel.Thechangesinslopeofthesecurvesgiveanindicationofyieldingofvariousstructuralelements,firstyieldingofbeam,firstyieldingofcolumnandshearfailureinthemembers.Bytheincreaseintheheightoftheframestructures,firstyieldingandshearfailureofthecolumnsisexperiencedatalargerroofdisplacements(Figures2-5.)andrectangulardistributionalwaysgivethehigherbaseshear-weightratiocomparingtootherloaddistributionsforthecorrespondingstorydisplacement(horizontaldisplacement).NONLINEARDYNAMICTIMEHISTORYANALYSISOFFRAMESTRUCTURESAfterperformingpushoveranalyses,nonlineardynamictimehistoryanalyseshavebeenemployedtothefourdifferentstoryframestructures.Theseframesaresubjectedliveanddeadweights.AlsoP-△effectsareunderconsiderationasinpushoveranalysis.FortimehistoryanalysisP-Deffectshavebeentakenintotheaccount.Finiteelementprocedureisemployedforthemodelingofthestructuresduringthenonlineardynamictimehistoryanalyses.Drain2Dhasbeenusedfornonlineartimehistoryanalysisandmodeling.Themodeldescribedforpushoveranalyseshasbeenusedforthetimehistoryanalyses.Massisassumedtobelumpedatthejoints.Theframesaresubjectedto50earthquakegroundmotions,whicharerecordedduringAnza(HorseCany),Parkfield,MorganHill,Kocaeli,CoyotaLake,N.PalmSprings,Northridge,SantaBarbara,ImperialValley,CapeMendocino,Kobe,CentralCalifornia,LytleCreek,WhittierNarrows,HollisterWestmoreland,Landers,LivermorandCapeMendocinoearthquakes,forthenonlineardynamictimehistoryanalyses.ThesedataarefromdifferentsiteclassesasA,B,CandD.Theselectedearthquakegroundmotionshavedifferentfrequencycontentsandpeakgroundaccelerations.Thegroundmotiondataarechosenfromnear-fieldregiontoevaluatetheresponseoftheframestructuresinthisregionandcomparisonofthemwithpushoveranalysesresults.Theresultsofnonlineartimehistoryanalysisfor3,5,8and15-storyframestructuresarepresentedinFigure6.Pushoverandnonlineartimehistoryanalysesresultsarecomparedtoforspecificnaturalperiodforfourdifferent84 framestructureandforeachloaddistributions;rectangular,triangularandIBC(k=2).CONCLUSIONSAfterdesigninganddetailingthereinforcedconcreteframestructures,anonlinearpushoveranalysisandnonlineardynamictimehistoryanalysisarecarriedoutforevaluatingthestructuralseismicresponsefortheacceptanceofloaddistributionforinelasticbehavior.Itisassumedforpushoveranalysisthatseismicdemandsatthetargetdisplacementareapproximatelymaximumseismicdemandsduringtheearthquake.AccordingtoFigures2,3,4and5,forhigherstoryframestructures,firstyieldingandshearfailureofthecolumnsisexperiencedatthelargerstorydisplacementsandrectangulardistributionalwaysgivethehigherbaseshear-weightratiocomparingtootherloaddistributionsforthecorrespondingstorydisplacement.AsitispresentedinFigure6,nonlinearstaticpushoveranalysesforIBC(k=2),rectangular,andtriangularloaddistributionandnonlineartimehistoryanalysesresultsforthechosengroundmotiondata(allofthemarenear-fielddata)arecompared.Pushovercurvesdonotmatchwithnonlineardynamictimehistoryanalysisresultsespeciallyforhigherstoryreinforcedpushoveranalysesresultsforrectangularloaddistributionestimatemaximumseismicdemandsduringthegivenearthquakesmorereasonablethantheotherloaddistributions,IBC(k=2),andtriangular.REFERENCES1.ATC-40(1996),“SeismicevaluationandRetrofitofConcreteBuildings”,Vol.1,AppliedTechnologyCouncil,RedwoodCity,CA.2.FEMA273(1997).“NEHRPGuidelinesfortheSeismicRehabilitationofBuildings,FederalEmergencyManagementAgency”,WashingtonD.C.3.IBC(2000)“InternationalBuildingCode”.4.Prakash,V.,Powell,G.,Campbell,S.(1993),DRAIN2DUserGuideV1.10,UniversityofCaliforniaatBerkeley,CA.5.Li,Y.R.(1996),“Non-LinearTimeHistoryAndPushoverAnalysesforSeismicDesignandEvaluation”PhDThesis,UniversityofTexas,Austin,TX.6.Vision2000Committee(1995).StructuralEngineeringAssociationofCalifornia,CA.84 静力弹塑性分析法在侧向荷载分布方式下的评估研究ArmaganKORKMAZ1,AliSARI21访问学者,土木工程学院,得克萨斯大学,奥斯汀,TX78712,PH:512-232-9216;armagan@mail.utexas.edu2博士,土木工程学院,得克萨斯大学,奥斯汀,TX78712,PH:512-232-9216;ali_sari@mail.utexas.edu摘要：这项研究的目的是通过弹塑性分析法和非线性时程分析法来评估框架结构的性能或多种荷载形式及自然周期的多样性。弹塑性分析法的荷载分布状态有三角形、IBC（k=2），和矩形。在这个研究中四种典型的钢筋混凝土框架结构被采用，它们分别有四种不同的自然周期。非线性时程分析法是计算地震的最好方法，但美国的FEMA-273容量震谱法和ATC-40位移系数法推荐使用静力弹塑性分析法。这篇论文将比较分别利用静力弹塑性分析法与非线性时程分析法分析所得到的结果。为了评估弹塑性分析法在三种不同荷载形式和四种自然周期下的结果，非线性时程分析法也被执行来对照。在不同地震下分布在全球的50个站点纪录了地面运动情况被用来做分析，通过比较静力弹塑性分析法和非线性时程分析法的结果来选择这种典型框架结构在特殊自然周期下最佳的荷载分布方式。关键词：静力弹塑性分析、非线性时程分析、荷载形式、抗弯矩框架前言一般的抗震设计中仅仅只有安全和碰撞是在地震设计规范中明确要求避免的，抗震设计一般基于结构在地震中的性能表现。这样在低的地震水平下就要求考虑结构的非弹性行为。FEMA-273和ATC-40采用静力弹塑性分析法而不是非线性时程分析，因为前者在抗震计算中能得到更精确度结果。在抗震计算的目的是：（a）、在经常发生的小震情况下避免非结构破坏；（b）、在偶尔发生的中震情况下避免结构破坏和最小限度的非结构破坏；（c）、在罕遇大震下不倒塌或产生严重破坏。结构设计要明确的在这三种情况下进行。这项研究的目的是通过弹塑性分析法和非线性时程分析法来评估框架结构的性能或多种荷载形式及自然周期的多样性。3、5、8和15层的四种框架结构被用来分析，分析中荷载分布状态选择三角形IBC（k=1），IBC（k=2）和矩形。其中k是与结构周期相关的系数，用来定义荷载竖向因素。这四种结构用非线性程序DRAIN-2D(Prakash,V.,Powell,G.,Campbell,S.,1993)来分析，并把其结果与记录的相应数据比较。静力弹塑性分析法和非线性时程分析法都84 被执行，这两种非线性分析方法的联系将被研究。在各种不同的地震运动下建筑物的性能将被检查，最后比较静力弹塑性分析法和非线性时程分析法的结果来选择这种典型框架结构在特殊自然周期下最佳的荷载分布方式。地表运动数据在这个研究中，50个不同的数据被用于非线性时程分析法中，在表1中给出。所有数据来自四个A、B、C、D四个等级不同地点，它们的横波速度分别是>750m/s,360m/s至750m/s,180m/s至360m/s,<180m/s。这些数据选至发生在世界不同地方的毁灭性地震，其中地震的名称、数据源、记录名称、加速度峰值、有效期及过期类型都在表1中给出。地表加速度峰值大约在0.046g至0.395g，其中g为重力加速度。所有地表运动数据取至距离地面最大为20km的近地范围内。框架结构的描述有着典型截面和钢筋的3、5、8和15层的钢筋混凝土框架结构见图1，这些钢筋混凝土结构是按Turkish规范设计。考虑结构所处环境为土质类型Z1、地震1区，设计为等级为1级，其中恒载、活载以及地震荷载在设计中已经被考虑。所有这些钢筋混凝土框架结构都有3跨，长8m，层高3m。柱子假定与地基固结，钢筋的屈服强度为22kN/cm2，混凝土的抗压强度为1.6kN/cm2.3层框架结构的第一周期经计算为0.54s，结构中所有的框架梁截面为矩形，宽25cm、高25cm，框架柱截面尺寸为30cmx30cm。5层框架结构的第一周期经计算为0.72s，框架梁截面为矩形，宽25cm、高50cm，框架柱截面尺寸前三层为40cmx40cm，后两层为30cmx30cm。8层和15层的框架结构的周期分别为0.90s和1.20s，两者的框架梁截面为矩形，宽25cm、高55cm。8层结构框架柱截面尺寸前五层为50cmx50cm，后三层为40cmx40cm，而15层结构框架柱截面尺寸前八层为80cmx80cm，后七层为60cmx60cm。框架结构的静力弹塑性分析法对于低等级的性能，为了估计其需求，就需要考虑结构的非弹性行为。静力弹塑性分析法可以用来识别地震的危险，并选择性能等级以此来设计性能目标。在静力弹塑性分析法中，以侧向荷载近似代表由层间产生的相关惯性力并使结构在这个侧向荷载作用下产生的位移大于地震设计中预期的位移(Li,Y.R.,1996)。这种分析方法提供了剪力与位移的置换关系并指出非弹性的界限和结构侧面负荷能力，而曲线斜率方面的改变表明了各有限元的屈服强度。静力弹塑性分析法的主要目的是决定结构的荷载数量和变形能力。这些信息都能够用于评价结构的整体性。在详细设计了钢筋混凝土框架结构后，就用静力弹塑性分析法评估结构的84 地震反应，为此电脑程序Drain2D会被用到。有以下三种简化荷载形式：三角形IBC（k=1），IBC（k=2）和矩形，其中k是与结构周期相关的系数，用来定义荷载竖向因素。它们也会用于3、5、8和15层的钢筋混凝土框架结构的静力弹塑性分析。荷载标准的确定时基于设计参数中的惯性力的分布。简化的荷载布置方式如均布分布、三角形分布、IBC分布是最常见的荷载参数。地震力的竖向分布：（1）（2）　式中：Cvx为竖向分布参数V为总侧向力设计值，或结构底部剪力wi和wx为部分结构自重hi和hx为结构高度（至基地算起）k为与结构周期相关的参数除这些侧向荷载外，结构还承受恒载和活载。P-△作用在静力弹塑性分析中同样被考虑。侧向荷载一直会增加，直到3、5和8层的框架结构楼顶位移达到50cm，15层的框架结构楼顶位移达到100cm。梁柱单元用于结构分析，假定梁在水平方向是刚性的，考虑非弹性影响单元是铰接的，而应变强化被忽略。双线性弯矩—转角关系假定用于所用梁柱单元，由ACI318-89建议的轴压荷载—弯矩关系、P—M、交互关系被用于柱单元屈服表面。薄弱破碎区段的惯性矩Icr，在分析的时候用于所有的梁柱。Icr取总惯性矩Ig的一半。由静力弹塑性分析法所得的结果见图2-5。每个框架结构的弹塑性曲线都分均布荷载、三角形荷载以及IBC荷载三种荷载方式给出，显示了剪重比与之相对应的层间位移。基底剪力V由地面以上所有荷载相加得到，结构重力W所有楼层重量之和。除此之外，这些曲线还表示结构抗侧力的损失情况和柱位移下的剪切破坏。曲线中曲率的变化表明了不同结构单元屈服情况，首先是梁屈服，接着是柱屈服和各单元的剪切破坏。随着结构自重的增加，顶层位移增大，出现首次屈服和剪切破坏（见图2-5）。在相应的结构位移（水平位移）下，矩形荷载分布比其它荷载分布形式相比会造成更高的剪重比。框架结构的非线性时程分析前面对框架结构进行了静力弹塑性分析，下面用非线性时程分析法对其进行分析。这些框架结构都承受恒载和活载，同静力弹塑性分析法一样，P-△作用在非线性时程分析中也被考虑。在非线性时程分析中Drain2D程序被利用，有限元程序也被用来模拟结构。在静力弹塑性分析中所描述的模型同样用于非线性时程分析法中，且假定质量集中在节点处。结构承受的50种地震情况都是在以下地震中被记录的，这些地震是美国南84 加州Anza地震、美国加州Parkfield地震、美国西部MorganHill地震、土耳其Kocaeli地震、日本CoyotaLake地震、美国N.PalmSprings地震、美国加州Northridge地震、美国加州SantaBarbara地震、美国ImperialValley地震、美国加州CapeMendocino地震、日本神户Kobe地震、美国CentralCalifornia地震、美国加州LytleCreek地震、美国南加州WhittierNarrows地震、美国HollisterWestmoreland地震、美国Livermor地震、美国加州CapeMendocino地震。这些数据取自A、B、C、D四类地区，来用于非线性时程分析。被选中的地震有着不同的频率和地表加速度峰值，数据来自近地范围因而可以用来评估结构的反应并与静力弹塑性分析法所得到的结果比较。3、5、8和15层框架结构的非线性时程分析的结果见图-6。由此可以比较两种分析方法在不同周期、不同荷载情况，即矩形、三角形和IBC(k=2)下四种框架结构的结果。结论在详细设计了钢筋混凝土框架结构后，静力弹塑性分析法和非线性时程分析法被执行来评价在不同荷载情况下的地震反应。静力弹塑性分析法假定抗震所设的目标位移量与实际地震下的最大位移大致一样。从图-2至图-5可以看出，对于高层的框架结构位移增大，出现首次屈服和剪切破坏。在相应的结构位移（水平位移）下，矩形荷载分布比其它荷载分布形式相比会造成更高的剪重比。如图-6所示，在所选的地表运动数据下，非线性时程分析法在三角形荷载、矩形荷载和IBC(k=2)荷载情况的结果相互比较知：静力弹塑性曲线在高层框架结构（8和15层框架结构）下与非线性时程分析得出的结构不是很相符。静力弹塑性分析法在矩形分布下所得的抗震要求要比其它荷载方式如三角形荷载、IBC(k=2)荷载形式下更合理。参考文献1.ATC-40(1996),“SeismicevaluationandRetrofitofConcreteBuildings”,Vol.1,AppliedTechnologyCouncil,RedwoodCity,CA.2.FEMA-273(1997),“NEHRPGuidelinesfortheSeismicRehabilitationofBuildings,federalEmergencyManagementAgency”,WashingtonD.C.3.IBC(2000)“InternationalBuildingCode”.4.Prakash,V.,Powell,G.,Campbell,S.(1993),DRAIN2DUserGuideV1.10,UniversityofCaliforniaatBerkeley,CA.5.Li,Y.R.(1996),“Non-LinearTimeHistoryAndPushoverAnalysesforSeismicDesignandEvaluation”PhDThesis,UniversityofTexas,Austin,TX.6.Vision2000Committee(1995).StructuralEngineeringAssociationofCalifornia,CA.84'