土木工程毕业设计 裕华中学教学楼设计

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南昌航空大学学士学位论文毕业设计(论文)任务书I、毕业设计(论文)题目:裕华中学教学楼设计II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求: 建筑面积:约35004000m2,层高3.6m,5层。每层设教学楼810间及男女卫生间各1间。 结构形式:全现浇钢筋混凝土框架结构,墙体采用普通砖。 地质条件:场地土为类;场地平坦,土质均匀,无不良地质发育;地基土为厚度较大的粘性土层,地基土承载力fak =220 kPa;地下水埋藏较深,不考虑地下水影响;冬季冻土深度0.85m。 主导风向:西南风;基本风压:0.50kN/m2;基本雪压:0.40kN/m2。 抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,该建筑为丙类建筑,抗震等级四级。 材料供应:各种材料均能保证供应;施工技术条件上:各种机具均能满足要求。III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间: 56周,查阅国内外有关住宅楼的文献资料,完成开题报告和科技文献翻译。 710周,完成建筑设计:在老师指导下确定建筑设计方案,独立完成必要的建筑设计说明及门窗表,建筑总平面图,各层及屋面平面图,正立面、侧立面,剖面图,大样图等建筑施工图纸。 1114周,完成结构设计:结构布置与选型,荷载计算,选取一榀典型框架,手工进行内力分析,内力组合及其板、梁、柱及基础配筋计算,现浇楼梯设计计算,现浇雨蓬、阳台等设计计算, 悬挑构件的抗倾覆计算,现浇梁板设计计算。 1516周,按照结构计算及施工图设计深度要求绘制结构施工图:绘制屋面结构布置图,楼面结构平面布置图,基础平面布置图及基础详图,框架配筋图,楼梯结构施工图,雨蓬、沿口等结构施工图,施工说明。17周,撰写和整理设计计算书、图纸等设计文件,并提交与指导老师。18周,熟悉设计论文,准备答辩。 、主 要参考资料:1 舒秋华. 房屋建筑学M. 武汉: 武汉理工大学出版社, 2002.2 乐荷卿. 土木建筑制图M. 武汉: 武汉理工大学出版社, 2003.3建筑设计资料集编委会.建筑设计资料集(第二版)M. 北京: 中国建筑工业出版社, 2003.4 GB50010-2002 混凝土结构设计规范S. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.5 GB50009-2001 建筑结构荷载规范S. 北京: 中国建筑工业出版社, 2006.6 GB500072002 建筑地基基础设计规范S. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.7 GB50223-2008 建筑工程抗震设防分类标准S. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008.8 GBJ16 建筑设计防火规范S. 北京: 中国建筑工业出版社, 2001.9 JGJ 67-2006 办公建筑设计规范S. 北京: 中国建筑工业出版社, 2006.10 沈蒲生 混凝土结构设计M. 北京: 高等教育出版社, 2003.11 董军等. 土木工程专业毕业设计指南: 房屋建筑工程分册M. 北京: 中国水利水电出版社, 2002. 12 教育部高等教育司, 北京市教育委员会.高等学校毕业设计(论文)指导手册: 土建卷M. 北京: 高等教育出版社, 1999.13 龙驭球, 包世华. 结构力学M. 北京: 高等教育出版社, 1994.14 Smith I M. Soil behavious and critical state soil mechanicsM. Cambridge University Press, 1992. 土木建筑 学院 土木工程 专业类 班学生(签名): 日期: 自 2011 年 3 月 日至 2011 年 6 月 日指导教师(签名): 助理指导教师(并指出所负责的部分): 系主任(签名):学士学位论文原创性声明本人声明,所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期:学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名: 日期: 导师签名: 日期:裕华中学教学楼设计学生姓名: 班级:指导教师:摘要:本毕业设计工程为裕华中学教学楼,建筑面积为4000。主体建筑层数为5层,采用框架结构,地震设防烈度为6度,场地为二类。本毕业设计主要完成下列内容:一、建筑设计阶段:根据建筑的重要性,建筑所在地的抗震设防烈度,工程地质勘查报告,建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式、建筑平面、剖面及立面设计;二、结构计算阶段:包括竖向荷载作用下的框架计算和水平风荷载作用下内力计算,内力组合:考虑风荷载作用下的梁、柱最不利内力组合,梁柱配筋,楼板计算,楼梯计算,基础计算等;三、施工图设计阶段:根据上述计算结果来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。关键词:框架结构 荷载计算 内力计算 内力组合指导老师签名: YuHua Middle school classroom building design Student name: Class: Supervisor: Abstract:The graduation project for the design of street Building,construction area for 4000. The main body construction layer is Five, uses the portal frame construction, the earthquake fortification intensity is 6 degrees, venues for the second category.This graduation project mainly completes following content:First, architectural design stage: According to building importance,the seismic fortification intensity of building location, geological prospecting works report, the type of construction sites and construction of the high and low-rise building to determine the structure、construction plane、 elevation profiles and design;Second, structure computation stage: Including the vertical load calculation under the framework and level of internal forces under wind load calculation,combination of internal forces: Consider the role of wind load beams, columns most disadvantaged combination of internal forces, reinforced beams, calculation of the floor、stairs、basis and so on.Third, construction drawing design stage: Based on the above calculation results to determine the final component layout and components as well as reinforcement in accordance with the requirements of standardized components to determine the structure of the structural measures.Key words:Frame Load calculation Internal force calculation Combination of internal forcesSignature of supervisor:66 目 录1 建筑设计1.1 建筑设计说明:11.2 建筑方案11. 2.2建筑设计做法11.2.3材料选用12 结构设计计算2.1框架计算简图及梁、柱抗侧刚度32.1.1 确定计算简图32.1.2框架梁柱线刚度计算32.2.恒活荷载计算42.2.1恒载标准值计算42.2.2 活荷载标准值计算72.3框架所受竖向荷计算72.3.1 A-B轴间框架梁72.3.2 B-C轴间框架梁92.3.3 C-D轴间框架梁92.3.4 A轴柱纵向集中荷载的计算92.3.5 B轴柱纵向集中荷载的计算102.3.6 C轴柱纵向集中荷载的计算102.3.7 D轴柱纵向集中荷载的计算102.4风荷载计算112.4.1 作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值:112.4.2 风荷载作用下的位移验算122.5内力计算142.6 内力组合282.7 截面设计与配筋计算332.7.1框架柱截面设计 (B轴柱)332.7.2 框架梁截面设计373 楼梯的设计3.1 1至6层楼梯的设计423.1.1、设计资料423.1.2、结构平面布置423.1.3 踏步板TB-1的设计423.1.4楼梯斜梁(TL-1)计算433.1.5 休息平台板(PB-1)计算443.1.6平台梁(TL-2)计算454 柱下钢筋混凝土基础设计4.1 A轴柱下基础设计 (独立基础)484.1.1 确定基础底面面积484.1.2 基础高度494.1.3 配筋计算504.2 B、C 轴柱下基础设计 (联合基础)514.2.1 确定基础底面面积514.2.2 抗冲切验算及配筋525 楼板计算5.1 楼板设计资料:545.2 荷载计算545.3 内力计算555.4 配筋计算56总结58参考文献59致 谢60第一章 建筑设计1.建筑设计1.1 建筑设计说明: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。1.2 建筑方案该建筑东西方向长53.4,南北方向长16.8。地面以上建筑总高度为18.7。1. 2.2建筑设计做法墙体做法:内外墙体均采用普通砖块,厚240mm,水刷石外墙面,水泥粉刷内墙面。不上人屋面做法:三毡四油防水层,冷底子油,15厚1:3水泥砂浆找平层,40厚水泥石灰焦渣砂浆找坡层,50厚聚乙烯泡沫塑料保湿, 100厚现浇钢筋混凝土板结构层,10厚混合砂浆抹灰。楼面做法:大理石面层(水泥砂浆擦缝),30厚1:3干硬水泥砂浆(面上撒2厚素水泥),水泥浆结合层一道,100厚现浇钢筋混凝土楼板结构层,10厚混合砂浆抹灰。楼梯做法:楼梯采用混凝土梁式楼梯。1.2.3材料选用混凝土:采用C30;钢筋:纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB335,其余采用热轧钢筋HPB235;墙体:内外墙体均采用粉煤灰轻渣空心砌块,其尺寸390mm240mm190mm,查荷载规范得=8 kN/m3;窗:钢塑门窗,r=0.35 kN/m3;门:木门,r=0.2kN/m3;活荷载:不上人屋面均布活荷载标准值0.5kN/m2,楼面活荷载标准值2.0kN/m2。 第二章 结构设计2 结构设计计算2.1框架计算简图及梁、柱抗侧刚度2.1.1 确定计算简图以第6榀框架为例,进行手算。框架柱嵌固于计基础顶面,框架梁与柱刚接。底层柱高从基础顶面算至二层楼面,室内外高差为-1.100m,二层楼面标高为3.600m,故得到底层柱高4.7m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面,均为3.600m由此得到计算简图如图1所示。图1计算简图2.1.2框架梁柱线刚度计算对于中框架梁取I=2I0左边跨梁:i左边梁=EI /l=3.0107 kN/m2 21/120.25 m(0.5m)3/6.0m=2.6104 kNm中间跨梁:i中跨梁=EI /l=3.0107 kN/m2 21/120.25m(0.5m)3/2.4m=6.5104 kNm右边跨梁:i右边梁=EI /l=3.0107 kN/m2 21/120.25m(0.5m)3/6.0m=2.6104 kNm底层柱(B-E轴):i柱=EI/l=3.0 107 kN/m2 1/12(0.5m)4/4.7m=3.32104kNm其余各层柱(B-E轴):余柱=EI/l=3.0 107 kN/m2 1/12 (0.5m)4/3.6m=4.3410kNm令余柱=1.0,其余各杆件的相对线刚度则为:左边梁=2.6104 kNm/4.3410 kNm=0.59中跨梁=6.5104 kNm/4.3410 kNm=1.5右边梁=2.6104 kNm/4.3410 kNm=0.59底柱=3.3210 kNm/4.3410 kNm=0.76表2.1梁尺寸总表层数横梁(bh)/(mmmm)纵梁(bh)/(mmmm)次梁(bh)/(mmmm)AB跨、CD跨BC跨200400152505002505002505002.2.恒活荷载计算2.2.1恒载标准值计算(1) 屋面(不上人):防水层(柔性)三毡四油铺小石子 0.4 kN/m2找平层:20厚1:3水泥砂浆 0.02m20kN/m3=0.4 kN/ m2找坡层:30厚水泥石灰焦渣砂浆找坡 0.03m14kN/m3=0.42 kN/m2保温层:80厚矿渣水泥 0.08m14.5kN/m3=1.16 kN/m2结构层:120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12m25kN/m33.0 kN/m2抹灰层:10厚板底混合砂浆 0.01m17kN/m30.17kN/m2 合计 5.55 kN/m2 (2)标准层楼面 25厚大理石配水泥砂浆擦缝面层: 30厚1:3干硬性水泥砂浆,面上撒2厚素水泥 1.16 kN/m2 水泥砂浆结合层一道120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25kN/m33.0kN/m210厚混合砂浆抹灰 0.01m17kN/m30.17kN/m2 合计 4.33kN/m2(3)梁自重bh=250mm500mm梁自重 25kN/m30.25m(0.25m-0.12m)=2.38 kN/m抹灰层:10厚混合砂浆 0.01m(0.5m-0.12m)217kN/m3=0.13 kN/m 合计 2.51 kN/m 梁自重bh=200mm400mm梁自重 25kN/m30.20m(0.4m-0.12m)=1.75 kN/m抹灰层:10厚混合砂浆 0.01m(0.4m-0.12m)217kN/m3=0.1 kN/m 合计 1.85 kN/m 基础梁bh=250mm400mm梁自重 25kN/m30.25m0.4m=2.5 kN/m 合计 2.5 kN/m (4)柱自重bh=500500柱自重 25kN/m30.5m0.5m=6.25 kN/m抹灰层:10厚混合砂浆 0.01m0.5m417kN/m3=0.34kN/m 合计 6.59 kN/m(5) 外纵墙自重:标准层:纵墙:(3.6m-0.5m)(4.2m-0.5m)-1.8m2.1m0.24m18kN/m3/(4.2m-0.5m) 8.97kN/m 铝合金窗: 1.8m2.1m0.35kN/m2/(4.2m-0.5m)0.36kN/m水刷石外墙面:(3.6m-0.5m)(4.2m-0.5m)-1.8m2.1m0.5 kN /m2 /(4.2m -0.5m) =1.03kN/m水泥粉刷内墙面:(3.6m-0.5m)(4.2m-0.5m)-1.8m2.1m0.36kN/m3/(4.2m -0.5m)0.72kN/m合计 11.11 kN/m底层: 纵墙:(3.8m-0.5m)(4.2m-0.5m)-1.8m2.1m0.24m18kN/m3/(4.2m -0.5m) 11.07kN/m 铝合金窗: 1.8m2.1m0.35kN/m2/(4.2m -0.5m) 0.36kN/m水刷石外墙面:(3.8m-0.5m)(4.2m-0.5m)-1.8m2.1m0.5 kN /m2 /(4.2m -0.5m) =1.13kN/m水泥粉刷内墙面:(3.8m-0.5m)(4.2m-0.5m)-1.8m2.1m0.36kN/m3/(4.2m -0.5m)0.82kN/m 合计 13.38kN/m(6)内纵墙自重:标准层:纵墙:(3.6m-0.5m)(4.2m-0.5m)-0.9m2.1m20.24m18N/m3 /(4.2m-0.5m)=8.97kN/m 门: 0.2 kN /m20.9m2.1m2/(4.2m-0.5m)=0.2kN/m 水泥粉刷内墙面 1.5kN/m 合计 10.67kN/m底层:纵墙:(3.8m-0.5m)(4.2m-0.5m)-0.9m2.1m20.24m18N/m3 /(4.2m-0.5m)=11.07kN/m 水泥粉刷内墙面 1.64kN/m 合计 12.71kN/m(7) 内隔墙标准层:墙体: (3.6m-0.5m)0.24m18N/m3=13.39kN/m粉刷 2.23kN/m 合计 15.62kN/m底层:墙体: (3.8m-0.5m)0.24m18N/m3=14.26kN/m粉刷 2.38kN/m 合计 16.64kN/m2.2.2 活荷载标准值计算(1)屋面和楼面活荷载标准值,根据荷载规范查得:不上人屋面 0.5 kN/m2楼面:教室:2.0 kN/m2 走廊 2.5 kN/m2 (2)雪荷载 SK=1.00.4kN/m2=0.4kN/m2 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,两者取最大值。2.3竖向荷载下框架受荷总图2.3.1 B-1/B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等效为均布荷载,为简化计算近似按图2所示计算恒载:5.55kN /m21.5m5/82=10.41kN/m 图2.屋面板传荷载示意图活载:0.5kN /m21.5m5/82=0.94kN/m楼面板传荷载:恒载:4.33kN /m21.5m5/82=8.12kN/m活载:2kN /m21.5m5/82=3.75kN/m梁自重:2.51kN/mB-1/B轴间框架梁均布荷载为:屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载 = 2.51kN/m + 10.41 kN/m=12.92kN/m 活载=板传荷载=0.94 kN/m楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.51kN/m+8.12kN/m+16.64kN/m=27.27 kN/m 活载=板传荷载=3.75kN/m2.3.2 B轴间框架梁 顶层柱:女儿墙自重(做法;墙高600mm,100mm的混凝土压顶)0.12m0.6m18kN/m3+25kN/m30.1m0.12m+(0.7m2+0.12m)0.5kN/m2 =3.22N/m 天沟自重:(琉璃瓦+现浇天沟) 琉璃瓦自重: 1.05m1.1kN/m2=1.16N/m 现浇天沟自重: 25 kN/m30.60m+(0.20m-0.08m)0.08m+(0.6m+0.2m) (0.5+0.36) kN/m2=2.13 kN/m 合计: 3.29 kN/m顶层柱恒载=女儿墙及天沟自重+梁自重+板传荷载=(3.22kN/m+3.29kN/m)4.2m+2.51 kN/m(4.2-0.5)m +5.55 kN/m21.5m0.794.2m =64.25 kN顶层柱活载=板传活载 =0.5 kN/m21.5m0.794.2m=2.49kN 标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.51kN/m(4.2-0.5)m+4.33kN/m1.5m0.794.2m+11.11kN/m(4.2m-0.5m)=71.95kN标准层柱活载=板传活载=2.0kN/m21.5m0.794.2m=9.95kN底层柱恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.51kN/m(4.2-0.5)m+4.33kN/m1.5m 0.794.2m+13.38kN/m(4.2m-0.5m)=80.35kN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 =13.38kN/m(4.2-0.5)m+2.5kN/m (4.2-0.5)m=58.76kN2.3.3 1/B-C轴间框架梁屋面板传荷载: 恒载:5.55kN /m21.5m5/82=10.41kN/m活载:0.5kN /m21.5m5/82=0.94kN/m楼面板传荷载:恒载:4.33kN /m21.5m5/82=8.12kN/m活载:2kN /m21.5m5/82=3.75kN/m梁自重:2.51kN/m1/B-C轴间框架梁均布荷载为:屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载 = 2.51kN/m + 10.41 kN/m=12.92kN/m 活载=板传荷载=0.94 kN/m楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.51kN/m+8.12kN/m+16.64kN/m=27.27 kN/m 活载=板传荷载=3.75kN/m2.3.4 1/B轴次梁集中荷载的计算顶层恒载=梁自重+板传荷载=5.55kN/ m21.5m0.794.2m2 +1.85 kN/m4.2m=62.11kN顶层活载=板传活载=2.1m1.5m0.790.5kN/ m24=4.98kN 标准层恒载=梁自重+板传荷载=1.85 kN/m4.2m+4.33 kN/m21.5m4.2m0.794.2m2 =50.77kN标准层活载=板传活载 =2.0kN/ m21.5m 2.1m0.794=19.91kN 2.3.5 C-D轴间框架梁屋面板传荷载恒载:5.55kN /m21.2m5/82=8.33kN/m活载:0.5kN /m21.2m5/82=0.75kN/m楼面板传荷载:恒载:4.33kN /m21.2m5/82=6.5kN/m活载:2.5kN /m21.2m5/82=6.25kN/m梁自重:2.51kN/mC-D轴间框架梁均布荷载为:屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载 = 2.51kN/m + 8.33 kN/m=10.84kN/m 活载=板传荷载=0.75 kN/m楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.51kN/m+6.5kN/m+16.64kN/m=25.65 kN/m 活载=板传荷载=6.25kN/m2.3.6 C轴柱集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=5.55kN/ m21.2m0.862.1m2 +5.55kN/ m21.2m0.792.1m2 +2.51 kN/m(4.2m-0.5m)=75.45kN顶层柱活载=板传活载=2.1m1.2m0.860.5kN/ m22+2.1m1.5m0.860.5kN/ m22=4.88kN 标准层恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.51 kN/m(4.2m-0.5m)+4.33 kN/m21.5m2.1m0.792+4.33 kN/m21.2m2.1m0.862 +10.67 kN/m(4.2m-0.5m)=49.61kN标准层活载=板传活载 =2.0kN/ m21.5m 4.2m0.79+2.0kN/ m21.5m 4.2m0.86=20.84kN 基础顶面恒载=基础梁自重+墙自重=2.5kN/m(4.2m-0.5m)+10.67kN/m(4.2m-0.5m)=48.73kN框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图3所示:图3.竖向受荷总图2.4风荷载计算 2.4.1 作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值: 式中基本风压=0.50 kN/m2风载体型系数; 风压高度变化系数,本结构按C类地区查表。 风振系数,因结构高度H30m,可取=1.0。应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响,;下层柱高,底层柱高自室外自然地面算起;上层柱高;对顶层为女儿墙高度。 B 迎风面的宽度,B=4.2m计算过程见表1. 表.1.集中风荷载标准值离地高度 z/m /( kN/m2)/m /m/kN18.450.841.01.30.53.61.45.7314.850.741.01.30.53.63.67.2711.250.741.01.30.53.63.67.277.650.741.01.30.53.63.67.274.050.741.01.30.53.63.67.27 2.4.2 风荷载作用下的位移验算(1)侧移刚度D见表.2(2)风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算: 表.2.横向2-5层D值的计算构件 /(kN/m)B轴柱0.2289162C轴柱0.5120535D轴柱0.51120535E轴柱0.22891629162 kN/m2+20535 kN/m2=59394kN/m表.3横向底层D值的计算构件 /(kN/m)B轴柱0.4618314C轴柱0.68412336D轴柱0.68412336E轴柱0.46183148314kN/m2+12336 kN/m2=41300kN/m式中第j层的总剪力第j层所有柱的抗侧刚度之和第j层的层间侧移第一层的层间侧移值求出以后,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 框架在风荷载作用下侧移的计算见表.4表.4.风荷载作用下框架侧移计算层次55.735.73593940.00011/3731647.2713.00593940.00021/1641837.2720.27593940.00031/1051927.2727.54593940.00051/776417.2734.81413000.00081/5573侧移验算:层间侧移最大值:1/5573(满足)。 2.5内力计算为简化计算,考虑如下几种单独受荷情况(1)恒载作用(2)活荷载作用风荷载作用(从左向右,或从右向左)。对于1,2,等2种情况,框架在竖向荷载作用下。采用弯矩二次分配法计算。对于第3种情况,框架在水平荷载作用下,采用D值法计算。在内力分析前,还应计算节点各杆的弯矩分配系数以及在竖向荷载作用下各杆端的固端弯矩。3.5.1 恒荷载标准值作用下的内力值由前述的刚度比可根据下式求得节点各杆端的弯矩分配系数如图所示 均布恒载和集中荷载偏心引起的固端弯矩构成节点不平衡弯矩: 根据上述公式计算的梁固端弯矩如图.4所示将固端弯矩及节点不平衡弯矩填入图.4中的节点方框后,即可进行迭代计算,直至杆端弯矩趋于稳定,最后按下式求得各杆端弯矩,如图.4所示 式中 杆端最后弯矩 各杆端固端弯矩 迭代所得的杆端近端转角弯矩 迭代所得的杆端远端转角弯矩以上计算中,当已知框架M图求V图以及已知V图求N图时,可采用结构力学取脱离体的方法,如已知杆件两端的弯矩。其剪力: 式中,简支梁支座左端和右端的剪力标准值,当梁上无荷载作用时,=0,剪力以使所取隔离体产生顺时针转动为正; ,梁端弯矩标准值,以绕杆端顺时针为正,反之为负。已知某节点上柱传来的轴力和左、右传来的剪力、时,其下柱的轴力图 -+式中 ,以压力为正,拉力为负。 恒荷载标准值作用下的弯矩图、剪力图、轴力图如图.5,6,7所示。3.5.2 活荷载标准值作用下的内力计算活荷载标准值作用下的弯矩、剪力、轴力图如图.9,10,11所示。3.5.3 风荷载标准值作用下的内力计算框架在风荷载(从左向右吹)下的内力用D值法(改进的反弯点法)进行计算,其步骤为:求各柱反弯点处的剪力值;求各柱反弯点高度;(1) 求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩;(2) 求各柱的轴力和梁剪力。 表5.B、E轴框架柱反弯点位置层号53.60.590.2950000.2951.06243.60.590.350000.351.2633.60.590.4450000.4451.60223.60.590.5000-0.02250.47751.71914.70.7830.650-0.007500.64253.02 表6.C、D轴框架柱反弯点位置层号53.62.090.400000.401.4443.62.090.450000.451.6233.62.090.500000.501.8023.62.090.5000 00.501.80 14.72.7410.550 000.552.585各杆端的弯矩分配系数 图4.恒载作用下的弯矩二次分配图图5.恒荷载作用下的M图图.6.恒荷载作用下的V图(单位:kN) 图.7.恒荷载作用下的N图图.8.活荷载作用下弯矩二次分配法 图9.活载作用下的N图图10.活荷载作用下V图(单位:kN) 图11.活荷载作用下N图(单位:kN)框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算,计算过程如表7和8所示。 Mc上 =Vim(1-y)h Mc下= Vimyh中柱处的梁: Mb左j=i左b(Mc下j+1+ Mc上j)/( i左b+ i右b) Mb右j=i右b(Mc下j+1+ Mc上j)/( i左b+ i右b边柱处的梁 Mb总j=Mc下j+1+ Mc上j表7.风荷载作用下B轴框架梁柱剪力和梁柱端弯矩计算层号Vi/KND/(KN/m)Dim/(KN/m)Dim/DVim/KNyh/mMc上/(KNm)Mc下/(KNm)Mb总/(KNm)55.735939491620.1540.881.0622.230.932.23413.005939491620.1542.001.264.682.525.61320.275939491620.1543.121.6026.235.008.75227.545939491620.1544.241.7197.987.5912.98134.814130083140.2017.003.0211.7621.1419.35 表8.风荷载作用下C轴框架梁柱剪力和梁柱端弯矩计算层号Vi/KND/(KN/m)Dim/(KN/m)Dim/DVim/KNyh/mMc上/(KNm)Mc下/(KNm)Mb左/(KNm)Mb右/(KNm)55.7359394205350.3461.981.444.282.851.213.07413.0059394205350.3464.501.628.917.293.328.44320.2759394205350.3467.011.8012.6212.625.6214.24227.5459394205350.3469.531.8017.1517.158.4021.37134.8141300123360.29810.372.58521.9326.8111.0328.05表9.风荷载作用下D轴框架梁柱剪力和梁柱端弯矩计算层号Vi/KND/(KN/m)Dim/(KN/m)Dim/DVim/KNyh/mMc上/(KNm)Mc下/(KNm)Mb左/(KNm)Mb右/(KNm)55.7359394205350.3461.981.444.282.853.071.21413.0059394205350.3464.501.628.917.298.443.32320.2759394205350.3467.011.8012.6212.6214.245.62227.5459394205350.3469.531.8017.1517.1521.378.40134.8141300123360.29810.372.58521.9326.8128.0511.03 表10.风荷载作用下E轴框架梁柱剪力和梁柱端弯矩计算层号Vi/KND/(KN/m)Dim/(KN/m)Dim/DVim/KNyh/mMc上/(KNm)Mc下/(KNm)Mb总/(KNm)55.735939491620.1540.881.0622.230.932.23413.005939491620.1542.001.264.682.525.61320.275939491620.1543.121.6026.235.008.75227.545939491620.1544.241.7197.987.5912.98134.814130083140.2017.003.0211.7621.1419.35表11.风荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力层梁端剪力/kN柱轴力/kNBC跨CD跨DE跨B轴C轴D轴E轴VbBCVbCDVbDENCBVbBC-VbCDNcCVbCD-VbDENcDNcE50.592.550.36-0.59-1.96-1.962.192.190.3641.487.030.97-2.07-5.55-7.516.068.251.3332.411.871.77-4.47-9.47-16.9810.1018.353.1023.5617.812.67-8.03-14.25-31.2315.1433.495.7715.0623.385.37-13.09-18.32-49.5518.0151.5011.142.6 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。分别考虑恒荷载和活荷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。由于构件控制截面的内力值应取自支座边缘处,为此,进行组合前,应先计算各控制截面处的(支座边缘处的)内力值。 梁支座边缘处的内力值:式中支座边缘截面的弯矩标准值;支座边缘截面的剪力标准值;梁柱中线交点处的弯矩标准值;与M相应的梁柱中线交点处的剪力标准值;梁单位长度的均布荷载标准值;梁端支座宽度(即柱截面高度) 柱上端控制截面在上层的梁底柱下端控制截面在下层的梁顶。按轴线计算简图算得的柱端内力值,宜换算到控制截
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