求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計土木工程畢業(yè)設(shè)計計算書

1、青 島 工 學 院畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計學生郭世壯學號8指導教師夏玉峰學 院建筑工程學院 專 業(yè) 土木工程 年級 2010級 答辯日期 2014 年 6 月 8 日 青 島 工 學 院求恩醫(yī)院門診樓結(jié)構(gòu)設(shè)計 完成日期： 指導教師簽字： 評閱教師簽字： 答辯小組組長簽字： 答辯小組成員簽字：17 / 81摘 要本設(shè)計為醫(yī)院門診樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計。其中建筑設(shè)計部分為已知條件，建筑層數(shù)為5層，總高度20.25，建筑面積大約6000，抗震等級為三級，建筑整體為鋼筋混土框架結(jié)構(gòu)。結(jié)合建筑部分，考慮風荷載、雪荷載與地震作用對建筑的影響。本設(shè)計采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)，在進行荷載計算和

2、構(gòu)件截面估算后，選取一榀框架進行計算，豎向荷載作用下用彎矩分配法計算出力，橫向荷載作用下用D值法計算出力，并對最不利活荷載和最不利力進行組合分析，從而進行配筋計算。樓蓋采用肋梁樓蓋，在進行樓蓋配筋計算時按雙向板彈性理論的力計算。基礎(chǔ)類型選用柱下獨立基礎(chǔ)。在設(shè)計中始終貫徹安全、適用、耐久的原則。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計；框架結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計；力計算AbstractThis design is about the structural design of the hospital outpatient building. There are several known conditions about th

3、e building design, as follows. The five-storey building is twenty point two five meters tall, which occupies about six thousand square meters and has a third class of seismic measure. Additionally, the whole architecture is a reinforced concrete frame structure.As for the part of building, taking th

4、e influence of the wind load, the snow load and the earthquake, this design chooses the cast-in-place reinforced concrete frame structure. According to the calculation of the load and the estimation of the components section, one can select a structure and calculate its internal force by means of th

5、e Distribution Method and the D value method and make a combinatory analysis of the ultimately limited load and the most dangerous internal force. In this way, the reinforcement computation is being figured up. Moreover, the floor has a ribbed beam. And one may use the theory of elasticity about two

6、-way slab during the calculation of slab reinforcement. The author chooses the independent under-post foundation as the base type. On the whole, the design follows the principle of safety, application and durability.Key words: structural design; frame structure; anti-seismic design; internalforce ca

7、lculation目 錄1 工程概況12 結(jié)構(gòu)方案布置22.1 豎向承重體系的選擇22.2 水平承重體系選取22.3 基礎(chǔ)形式選取23 結(jié)構(gòu)布置33.1 結(jié)構(gòu)平面布置圖33.2 梁柱截面尺寸初選53.3 結(jié)構(gòu)計算簡圖64 荷載計算84.1 恒載標準值計算84.2 活載標準值計算114.3 風荷載計算124.4 風荷載作用下的側(cè)移驗算134.4.1 框架側(cè)移剛度計算134.4.2 風荷載作用下的水平位移驗算154.5 地震作用計算164.5.1 重力荷載代表值計算164.5.2 橫向自振周期的計算164.5.3 水平地震作用各樓層剪力計算174.6 地震作用下的位移驗算185 力計算205.1

8、恒荷載作用下的力計算205.1.1 恒載M的計算205.1.2 恒載作用下的梁端剪力、跨中彎矩與柱的剪力、軸力計算235.2 活荷載作用下的力計算275.2.1 活載M的計算275.2.2 活載作用下的梁端剪力、跨中彎矩與柱的剪力、軸力計算295.3 風荷載作用下的力計算325.4 地震作用下的力計算376 力組合416.1 塑性調(diào)幅416.2 控制截面處力416.3 力組合類別437 框架截面設(shè)計497.1 框架梁的截面設(shè)計497.2 框架柱的截面設(shè)計548 樓板設(shè)計609 基礎(chǔ)設(shè)計629.1 荷載計算629.2 基礎(chǔ)截面設(shè)計639.3 地基承載力驗算649.4 基礎(chǔ)沖切驗算659.5 基底

9、配筋67參考文獻70致711 工程概況工程名稱：求恩醫(yī)院門診樓工程規(guī)模：建筑層數(shù)45層，建筑面積60008000平方米結(jié)構(gòu)類型：多層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)場地類別：類場地特征周期：0.35s地面粗糙程度：C類設(shè)防烈度：7度，第二組地震加速度：0.10g基本風壓：0.4kN/m2工程地質(zhì)勘探資料：地表填土為0.6m，填土下為2.5m厚的亞粘土層，承載力設(shè)計值為245kN/m2；再下層為1.8m中砂層，承載力設(shè)計值為320kN/m2；再往下為礫石層，承載力設(shè)計值為400kN/m2。不考慮地下水位的影響。凍土深度最大為0.5m。建筑環(huán)境見圖1-1。圖1-1 建筑場地2 結(jié)構(gòu)方案布置選擇合理的抗側(cè)力結(jié)

10、構(gòu)體系，進行合理的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件布置，使之具有較大的抗側(cè)剛度和良好的抗風、抗震性能，是結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵。同時還須綜合考慮建筑物高度、用途、經(jīng)濟與施工條件等因素。2.1 豎向承重體系的選擇多層與高層建筑的結(jié)構(gòu)體系大致有混合結(jié)構(gòu)體系、框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、筒體結(jié)構(gòu)體系、巨型結(jié)構(gòu)體系?？蚣苁怯闪骸⒅鶚?gòu)件通過節(jié)點連接形成的骨架結(jié)構(gòu)。其特點是由梁、柱承受豎向和水平荷載，墻僅起維護作用，其整體性和抗震性均好于混合結(jié)構(gòu)，且平面布置靈活，可提供較大的使用空間，也可構(gòu)成豐富多變的立面造型。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)按施工方式的不同，可分為全現(xiàn)澆式、裝配式以與裝配整體式框架結(jié)構(gòu)三種形式。本醫(yī)院門診樓設(shè)計充分考慮框架結(jié)構(gòu)

11、的優(yōu)缺點和施工方法，決定采用鋼筋混凝土全現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)。2.2 水平承重體系選取常見的橫向承重體系包括：現(xiàn)澆樓蓋、疊合樓蓋、預制板樓蓋、組合樓蓋等?，F(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)可分為肋梁樓蓋、密肋樓蓋、平板式樓蓋和無粘結(jié)預應力現(xiàn)澆平板樓蓋等。肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)具有良好的技術(shù)經(jīng)濟指標，可以最大限度地節(jié)省混凝土和鋼筋的用量，能充分發(fā)揮材料的作用，結(jié)構(gòu)整體性好，抗震性能好，且結(jié)構(gòu)平面布置靈活，易于滿足樓面不規(guī)則布置、開洞等要求，容易適用各種復雜的結(jié)構(gòu)平面與各種復雜的樓面荷載。本設(shè)計選用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)中的肋梁樓蓋為該門診樓的水平承重體系。2.3 基礎(chǔ)形式選取多層框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，一般有柱下獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字形基礎(chǔ)、片筏基

12、礎(chǔ)，必要時也可采用箱形基礎(chǔ)或樁基等?；A(chǔ)類型的選擇，取決于現(xiàn)場的工程地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)荷載的大小、上部結(jié)構(gòu)對地基上不均勻沉降與傾斜的敏感程度以與施工條件等因素，還應進行必要的技術(shù)經(jīng)濟比較。綜上考慮，本設(shè)計的基礎(chǔ)形式選取現(xiàn)澆柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)。3 結(jié)構(gòu)布置3.1 結(jié)構(gòu)平面布置圖1、柱網(wǎng)布置本設(shè)計中，柱網(wǎng)布置比較合理，對稱排列。柱網(wǎng)布置圖見圖3-1。2、承重框架的布置柱網(wǎng)確定后，沿房屋的縱橫向兩個方向均應布置梁系，因此，實際的框架結(jié)構(gòu)是一個空間受力體系。但是為了計算方便起見，可以把實際空間框架結(jié)構(gòu)看成縱橫兩個方向的平面的平面框架，這種簡化僅限于方形或矩形的規(guī)則平面。沿建筑物長向的稱為縱向框架，

13、沿建筑物短向的稱為橫向框架。它們分別承受各自方向上的水平力，而樓面豎向荷載則依樓蓋結(jié)構(gòu)布置方式不同而按不同的方式傳遞。按樓面豎向荷載傳遞路線的不同，承重框架的布置方案可以有橫向框架承重、縱向框架承重和縱橫向框架混合承重三種方案。橫向框架承重體系有利于提高建筑物的橫抗側(cè)剛度，縱向框架有利于房屋的采光與通風，而混合框架整體性好，受力均勻，有利于抗震，由于本醫(yī)院門診樓考慮抗震，采用雙向框架承重方案和現(xiàn)澆樓面的屋樓蓋體系。圖3-1 柱網(wǎng)布置圖3.2 梁柱截面尺寸初選1、柱截面尺寸框架柱的截面尺寸根據(jù)柱的軸壓比限值，按下列公式計算：柱截面尺寸初估時，可用下列經(jīng)驗公式粗略確定： (3-1)式中 折算在單位

14、建筑面積上的重力荷載代表值，可近似取15；按簡支狀態(tài)計算的柱的負荷面積；驗算截面以上樓層層數(shù)；考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)，邊柱取1.3，中柱取1.25；混凝土軸壓強度設(shè)計值；框架柱軸壓比限值，查建筑抗震設(shè)計規(guī)第6.3.6條；柱截面面積，取方形截面時邊長為a。因為柱的混凝土強度等級為C30，故，本方案為三級抗震等級，查建筑抗震設(shè)計規(guī)（GB500112010）第6.3.6條知軸壓比為0.75；中柱與邊柱的負荷面積分別為（7+2.4）/2×3.6=16.92和3.5×3.6=12.6；所以得第一層柱截面面積為：中柱：邊柱：柱取方形截面，則中柱與邊柱邊長分別為385mm和3

15、38mm，根椐上述計算結(jié)果并綜合考慮其它因素，本設(shè)計柱截面尺寸1-5層為bh=400mm×400mm。2-5層柱高度為3.9m，底層柱高度為4.2+0.45+0.5=5.15m。其中4.2m為底層層高，0.45m為室外高差，0.5m為基礎(chǔ)頂面至室外地面的高度。2、梁截面尺寸框架主梁截面高度，可取，且不小于400，為主梁的計算跨度。不宜大于1/4凈跨。主梁截面寬度不宜小于與，為柱子寬度，且不應小于250。邊跨梁（AB、CD跨）：,取,取中跨梁(BC跨)：取縱向框架梁：取，3.3 結(jié)構(gòu)計算簡圖6號軸線的一榀框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖如圖3-2所示。各梁柱構(gòu)件線剛度經(jīng)計算后示于圖3-2中。其中在求

16、梁截面慣性矩時考慮到現(xiàn)澆板的作用，?。椴豢紤]樓板翼緣作用的梁截面慣性矩）。圖3-2 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖AB、CD跨梁：BC跨梁：縱向梁：上部各層柱：底層柱：4 荷載計算4.1 恒載標準值計算1、屋面框架梁線荷載標準值（1）屋面恒荷載標準值計算（不上人屋面）25mm厚1：2.5水泥砂漿抹平1×1m分格，密封膠嵌縫 0.025×20=0.50kN/m2隔離層（干鋪玻纖布或低強度等級砂漿）防水層：1.2mm厚合成高分子防水卷材刷基層處理劑一道20mm厚1：3水泥砂漿找平保溫層：120mm厚硬質(zhì)聚氨酯泡沫板防水層：1.5mm厚合成高分子防水涂料刷基層處理劑一道20mm厚1：3水泥砂

17、漿找平0.05kN/m20.05kN/m20.05kN/m20.02×20=0.40kN/m20.06kN/m20.05kN/m20.05kN/m20.02×20=0.40kN/m240mm厚（最薄處）1：8（重量比）水泥珍珠巖找坡層2% 0.04×13=0.52kN/m2100mm厚鋼筋混凝土屋面板素水泥漿一道7厚1：2.5水泥砂漿打底掃毛或劃出紋道7厚1：2水泥砂漿找平墻涂料0.10×25=2.50kN/m20.007×20=0.14kN/m20.007×20=0.14kN/m2匯總4.91kN/m2（2）框架梁與粉刷自重邊跨（A

18、B、CD跨）框架梁自重邊跨梁側(cè)粉刷中跨（BC跨）框架梁自重中跨梁側(cè)粉刷0.30×0.60×25=4.50kN/m2×（0.6-0.1）×0.02×17=0.34kN/m0.25×0.50×25=3.13kN/m2×（0.5-0.1）×0.02×17=0.27kN/m（3）邊跨（AB、CD跨）線荷載標準值（自重，均布）（恒載傳來，梯形）4.84kN/m4.91×3.6=17.68kN/m（4）中跨（BC跨）線荷載標準值（自重，均布）（恒載傳來，三角形）3.40kN/m4.91×

19、2.4=11.78kN/m2、樓面框架梁線荷載標準值（1）樓面恒荷載標準值計算樓面恒載（除衛(wèi)生間）40mm厚C20細石混凝土（上部配4雙向間距200鋼筋網(wǎng)），表面撒1：1水泥砂子隨打隨抹平 0.04×20=0.80kN/m2素水泥漿一道100mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板素水泥漿一道7厚1：2.5水泥砂漿打底掃毛或劃出紋道7厚1：2水泥砂漿找平墻涂料0.10×25=2.50kN/m20.007×20=0.14kN/m20.007×20=0.14kN/m2匯總3.58kN/m2樓面恒載（衛(wèi)生間）40mm厚C20細石混凝土（上部配4雙向間距200鋼筋網(wǎng)），表面撒1

20、：1水泥砂子隨打隨抹平 0.04×20=0.80kN/m21.5mm厚合成高分子防水涂料刷基層處理劑一道30mm厚C20細石混凝土找坡抹平素水泥漿一道100mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板7厚1：2.5水泥砂漿打底掃毛或劃出紋道7厚1：2水泥砂漿找平墻涂料0.05kN/m20.05kN/m20.03×20=0.60kN/m20.10×25=2.50kN/m20.007×20=0.14kN/m20.007×20=0.14kN/m2匯總4.28kN/m2（2）邊跨框架梁與梁側(cè)粉刷自重（均布）4.84kN/m（3）邊跨填充墻自重0.20×(3.9-

21、0.6) ×6.5=4.29kN/m填充墻墻面粉刷墻涂料5mm厚1：2.5水泥砂漿壓實趕光6mm厚1：3水泥砂漿找平掃毛2×(3.9-0.6)×0.005×20=0.66kN/m2×(3.9-0.6)×0.006×20=0.79kN/m9mm厚1：1：6水泥石灰膏砂漿打底或劃出紋道 2×(3.9-0.6)×0.009×17=1.01kN/m刷界面劑一道匯總2.46kN/m（4）中跨框架梁與梁側(cè)粉刷自重（均布） 3.40kN/m（5）樓面邊跨（AB、CD跨）線荷載標準值（自重，均布）（恒載傳來，梯

22、形）（衛(wèi)生間，恒載傳來，梯形）11.59kN/m3.58×3.6=12.89kN/m4.28×3.6=15.41kN/m（6）樓面中跨（BC跨）線荷載標準值（自重，均布）（恒載傳來，三角形）3.40kN/m3.58×2.4=8.59kN/m3、屋面框架節(jié)點集中荷載標準值（1）頂層邊節(jié)點集中荷載邊柱縱向框架梁自重邊柱縱向框架梁粉刷900mm高女兒墻自重900mm高女兒墻粉刷縱向框架梁傳來屋面自重0.25×0.40×3.6×25=9.00kN2×（0.4-0.1）×0.02×3.6×17=0.73k

23、N0.9×0.2×3.6×6.5=4.21kN0.9×0.02×3.6×17=1.10kN0.5×3.6×0.5×3.6×4.91=15.91kN匯總30.95kN（2）頂層中節(jié)點集中荷載中柱縱向框架梁自重中柱縱向框架梁粉刷縱向框架梁傳來屋面自重0.25×0.40×3.6×25=9.00kN2×（0.4-0.1）×0.02×3.6×17=0.73kN0.5×(3.6+3.6-2.4)×0.5×2.

24、4×4.91=14.14kN0.5×3.6×0.5×3.6×4.91=15.91kN匯總39.78kN4、樓面框架節(jié)點集中荷載標準值（1）中間層邊節(jié)點集中荷載邊柱縱向框架梁自重邊柱縱向框架梁粉刷普通窗自重窗上墻體自重窗上墻體粉刷窗下墻體自重窗下墻體粉刷窗邊墻體自重窗邊墻體粉刷框架柱自重框架柱粉刷連系梁傳來樓面自重9.00kN0.73kN1.5×1.8×0.45=1.22kN1.50×0.8×0.2×6.5=1.56kN1.5×0.8×(0.005×20+0.006&

25、#215;20+0.009×17)=0.45kN1.5×0.9×0.2×6.5=1.76kN1.5×0.9×(0.005×20+0.006×20+0.009×17)=0.50kN2.1×3.5×0.2×6.5=9.56kN2.1×3.5×(0.005×20+0.006×20+0.009×17)=2.74kN0.4×0.4×3.9×25=15.6kN(0.4×4-0.24×3)&

26、#215;0.02×(3.9-0.4)×17=1.05kN0.5×3.6×0.5×3.6×3.58=11.60kN匯總55.75kN（2）中間層中節(jié)點集中荷載中柱縱向框架梁自重中柱縱向框架梁粉刷縱墻自重縱墻粉刷扣除門洞重加上門重框架柱自重框架柱粉刷連系梁傳來樓面自重9.00kN0.73kN(3.9-0.4)×0.20×(3.6-0.4)×6.5=14.56kN2×(3.9-0.4)× (3.6-0.4)×(0.005×20+0.006×20+0.009&#

27、215;17)=8.36kN-2.1×1.0×(0.2×6.5+0.005×20+0.006×20+0.009×17-0.2)=-3.09kN15.6kN1.05kN0.5×(3.6+3.6-2.4)×2.4×0.5×3.58=10.31kN0.5×3.6×3.6×0.5×3.58=11.60kN匯總68.11kN5、恒荷載作用下的計算簡圖恒荷載作用下的計算簡圖如圖4-1所示。4.2 活載標準值計算樓面活荷載作用下的計算簡圖如圖4-2所示。圖中各荷載值計算

28、如下： 圖4-1 恒荷載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖 圖4-1 活荷載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖4.3 風荷載計算風壓標準值計算公式為： （4-1）式中 風荷載標準值（kN/m2）；基本風壓（kN/m2）；風荷載體型系數(shù)；風壓高度變化系數(shù)；高度z處的風振系數(shù)。因結(jié)構(gòu)高度H=19.8m<30m，可取=1.0；對于矩形平面=1.3；可查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)。將風荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載，計算過程如表4-1所示。表中z為框架節(jié)點至室外地面的高度，A為一榀框架各層節(jié)點的受風面積，計算結(jié)果如圖4-3所示。表4-1 風荷載計算層次z（m）（kN/m2）A（m2）Pw（kN）51.01.320.250.844

29、0.410.264.5041.01.316.350.7670.414.045.6031.01.312.450.740.414.045.4021.01.38.550.740.414.045.4011.01.34.650.740.416.396.31圖4-3 風荷載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖4.4 風荷載作用下的側(cè)移驗算4.4.1 框架側(cè)移剛度計算“框架側(cè)移剛度按求D值的方法計算，在計算梁的線剛度時，考慮到樓板對框架梁截面慣性矩的影響，中框架梁取，邊框架梁取。”因此中框架梁的線剛度和柱的線剛度可采用圖3-2的結(jié)果，邊框架梁的線剛度為中框架梁的線剛度的1.5/2=0.75倍。所有梁、柱的線剛度見表4-2。表

30、4-2 梁柱線剛度表（）層次邊框架梁中框架梁柱2-511.5711.8715.4315.825.47111.5711.8715.4315.824.14柱的側(cè)移剛度計算公式為： (4-2)系數(shù)由表4-3所列公式計算。表4-3 值和K值得計算公式樓層簡圖K一般層底層根據(jù)梁、柱線剛度比的不同，圖3-2中的柱可分為中框架中柱和邊柱、邊框架中柱和邊柱。各柱的側(cè)移剛度計算過程見表4-4和表4-5。表4-4 邊框架柱側(cè)移剛度D值（）層次邊柱A-1，A-20，D-1，D-20中柱B-1，B-20，C-1，C-20KK2-50.512.200.522.2417.7610.691.940.802.2516.76表

31、4-5 中框架柱側(cè)移剛度D值（）層次邊柱中柱KK2-50.592.550.743.19118.4410.742.080.842.37160.20將上述不同層框架側(cè)移剛度相加，得框架各層層間側(cè)移剛度，并考慮將單位10-4E·m換算為單位N/mm，這里C30混凝土的彈性模量E=3.00×104N/mm2,可得10-4E·m=3.00×103N/mm。換算結(jié)果見表4-6。表4-6 不同層框架側(cè)移剛度層次12-5（10-4E·m）176.96136.20（N/mm）5308804086004.4.2 風荷載作用下的水平位移驗算根據(jù)圖4-3所示的水平荷載

32、，由式（4-3）計算層間剪力。 （4-3）然后根據(jù)表4-5求出軸線框架的層間側(cè)移剛度，再按式（4-4）和式（4-5）計算各層的相對側(cè)移和絕對側(cè)移。 （4-4） （4-5）計算過程見表4-7所示。由表4-7可見，風荷載作用下框架的最大層間位移角為1/76471，遠小于1/550，滿足規(guī)規(guī)定。表4-7 風荷載作用下框架層間剪力與側(cè)移計算層次123456.315.405.405.604.5027.2120.9015.5010.104.50176.96136.20136.20136.20136.205308804086004086004086004086000.0510.0510.0380.0250.

33、0111/911761/764711/1026321/1560001/3545454.5 地震作用計算4.5.1 重力荷載代表值計算本部分參考規(guī)：建筑抗震設(shè)計規(guī)（GB 50011-2010）表4-8 各種結(jié)構(gòu)重力荷載標準值層 次柱墻窗戶門梁樓板恒載樓板活載（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）187.96129.642.440.84114.84211.36118.082466.6120.382.440.84114.84211.36118.08566.6120.382.440.84114.84289.8929.52=87.96+129.64+2.44+0.84+114.84+2

34、11.36+118.08=665.16kN=634.54kN=624.52kN圖4-4 質(zhì)點重力荷載代表值（kN）4.5.2 橫向自振周期的計算對于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)，基本自振周期可按下式計算： （4-6）式中 基本周期調(diào)整系數(shù)?？紤]填充墻使框架自振周期減小的影響的折減系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)取0.60.7。當采用輕質(zhì)墻，外掛墻時取0.8。框架的頂點假想位移。在未求出框架的周期前，無法求出框架的地震力與位移，為將框架的重力荷載代表值視為水平作用力，求得假想的框架頂點位移。對框架結(jié)構(gòu)，按下列公式計算：（4-7） （4-8） （4-9）由上述公式求解結(jié)構(gòu)頂點假想側(cè)移的過程和結(jié)果見表4-9

35、。表4-9 框架頂點位移計算層數(shù)5665.16665.164086001.6321.854634.541299.74086003.1820.223634.541934.244086004.7317.042634.542568.784086006.2912.311624.52319335308806.026.02由表4-9計算基本周期：基本自振周期=1.7×0.7×=0.176s4.5.3 水平地震作用各樓層剪力計算該建筑結(jié)構(gòu)高度小于40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切變形為主，因此用底部剪力法來計算水平地震作用。首先計算總水平地震作用標準值即底部剪力FEk，按式

36、4-10計算： （4-10）式中 相應于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)；Geq結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，多質(zhì)點取總重力荷載代表值的85，Geq0.85Gi0.85×3193.32714.305kN。場地類別為類，查建筑抗震設(shè)計規(guī)（GB50011-2010）中表5.1.4-2得特征周期Tg0.35s，查抗震規(guī)中表5.1.4-1得，水平地震影響系數(shù)最大值max0.08。由水平地震影響系數(shù)曲線（抗震規(guī)圖5.1.5）來計算1，按式4-11計算： （4-11）式中 衰減系數(shù)，應按式（4-12）確定；2阻尼調(diào)整系數(shù)，應按式（4-13）確定。（4-12）（4-13）其中為結(jié)構(gòu)的阻尼比，取0.05。=

37、0.1491Geq0.149×2714.305404.43kN因為：T0.179s<1.4Tg，所以不需要考慮頂部附加水平地震作用。計算各質(zhì)點的水平地震作用與相應樓層剪力的過程和結(jié)果見表4-10。層號hi（m）Hi（m）Gi（kN）GiHi（kN·m）Vi（kN）53.920.75665.1613802.070.33133.46133.4643.916.85634.5410692.000.26105.15238.6133.912.95634.548217.2930.2080.89319.523.99.05634.545742.590.1456.62376.1215.1

38、55.15624.523216.280.0728.31404.43表4-10 各質(zhì)點水平地震作用與相應樓層剪力計算表4.6 地震作用下的位移驗算用D值法來驗算：框架第i層的層間剪力Vi、層間位移（ui）與結(jié)構(gòu)頂點位移u分別按式4-144-16來計算：（4-14）（4-15）（4-16）計算過程見表4-11，表中計算了各層的層間彈性位移角，其中表4-11 橫向水平地震作用下的位移驗算層數(shù)5133.464086000.3239001/121874238.614086000.5839001/67243319.504086000.7839001/50002376.124086000.9239001/4

39、2391404.435308800.7651501/6776由表4-11中可以看到最大層間彈性位移角為1/4239<1/550，滿足要求。5 力計算5.1 恒荷載作用下的力計算5.1.1 恒載M的計算恒載（豎向荷載）作用下的力計算采用彎矩二次分配法。由圖4-1取出中間任一層進行分析，結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖5-1所示。圖中柱的線剛度取框架柱實際線剛度的0.9倍。圖5-1中梁上分布荷載由矩形和梯形兩部分組成，在求固端彎矩時可直接根據(jù)圖示荷載計算，也可根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分布荷載與三角形分布荷載，化為等效均布荷載。圖5-1 分層法計算簡圖圖5-2 荷載的等效梯形荷載化為等效均布荷載的公式

40、： （5-1）式中 梯形荷載腰部投影和總長度比值；梯形荷載最大值。三角形荷載化為等效均布荷載的公式： （5-2）各梁固端彎矩是由各種簡單荷載下的梁固端彎矩疊加所得，現(xiàn)對頂層各梁的固端彎矩進行求解，其余各層的求解方法一樣。把梯形荷載化作等效均布荷載=11.59+（120.2572+0.2573）12.89=23.00kN/m=8.77kN/m圖5-1（b）所示結(jié)構(gòu)力可用彎矩分配法計算并可利用結(jié)構(gòu)對稱性取二分之一結(jié)構(gòu)計算。各桿的固端彎矩為：=93.92kN/m=4.21kN/m=2.10kN/m彎矩分配法計算過程如圖5-3所示，計算所得結(jié)構(gòu)彎矩圖見圖5-5。同樣可用分層法求得頂層與底層的彎矩圖，列

41、于圖5-4、圖5-6。恒荷載下的彎矩圖見圖5-7。圖5-3 恒載彎矩分配圖圖5-4 頂層恒載彎矩圖圖5-5 標準層恒載彎矩圖圖5-6 底層恒載彎矩圖圖5-7 恒載彎矩圖（kN·m）5.1.2 恒載作用下的梁端剪力、跨中彎矩與柱的剪力、軸力計算1、梁端剪力梁端剪力可以根據(jù)簡支梁上豎向荷載引起的剪力與梁端彎矩引起的剪力相疊加而得。不同分布荷載在簡支梁上引起的剪力，按圖5-8計算，此處定義梁端剪力向上為正：圖5-8 分布荷載在簡支梁上引起的剪力計算示意圖彎矩引起的剪力，計算原理是桿件彎矩平衡，此處定義梁端剪力向上為正，即： （5-3）表5-1 恒載作用下的梁端剪力（kN）層次54321由荷

42、載產(chǎn)生DC跨D62.9174.0874.0874.0874.08C62.9174.0874.0874.0874.08CB跨C11.159.239.239.239.23B11.159.239.239.239.23BA跨B62.9174.0874.0874.0874.08A62.9174.0874.0874.0874.08由彎矩產(chǎn)生DC跨D-3.45-2.15-2.15-2.15-1.02C3.452.152.152.151.02CB跨C00000B00000BA跨B3.452.152.152.151.02A-3.45-2.15-2.15-2.15-1.02恒載下梁端總剪力DC跨D59.4671.

43、9371.9371.9373.06C66.3676.2376.2376.2375.10CB跨C11.159.239.239.239.23B11.159.239.239.239.23BA跨B66.3676.2376.2376.2375.10A59.4671.9371.9371.9373.062、梁的跨中彎矩“梁跨中彎矩可以根據(jù)簡支梁上豎向荷載引起的跨中彎矩與梁端彎矩引起的跨中彎矩相疊加而得?！贝颂幙缰袕澗囟x為梁下端受拉為正。計算過程見表5-2。表5-2 恒載跨中彎矩(kN·m)層次簡支梁情況豎向荷載產(chǎn)生的跨中M恒載跨中彎矩DCCBBADCCBBADCCBBA557.3134.7257

44、.31125.447.75125.4468.13-28.9768.13473.2228.9773.22140.886.31140.8867.66-22.6667.66373.2228.9773.22140.886.31140.8867.66-22.6667.66273.2228.9773.22140.886.31140.8867.66-22.6667.66166.1231.7666.12140.886.31140.8874.76-25.7674.76將計算結(jié)果填入手算恒載彎矩M圖5-4。3、柱的剪力柱的剪力計算按式5-5計算，計算結(jié)果見表5-3。（5-5）表5-3 恒載作用下柱剪力(kN)層次

45、D柱C柱B柱A柱5-19.7015.01-15.0119.704-16.8513.27-13.2716.853-16.8513.27-13.2716.852-17.6713.7-13.717.671-7.716.02-6.027.714、柱的軸力頂層柱頂軸力由節(jié)點剪力和節(jié)點集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自重。其余層軸力計算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞。計算結(jié)果見表5-4。表5-4 恒載作用下柱軸力(kN)層次D柱C柱B柱A柱上下上下上下上下590.41107.06117.29133.94117.29133.9490.41107.064243.74251.39287.51

46、304.16287.51304.16243.74251.393379.07395.72457.73474.38457.73474.38379.07395.722523.40540.05627.95644.60627.95644.60523.40540.051668.86690.85797.04819.03797.04819.03668.86690.85N下N上柱自重，其中第一層柱自重為21.99，25層為16.65。豎向荷載下的剪力和軸力圖分別見圖5-9圖5-10。圖5-9 恒載作用下的剪力圖（kN）圖5-10 恒載作用下的軸力圖（kN）5.2 活荷載作用下的力計算5.2.1 活載彎矩的計算由

47、于豎向活載下的力計算方法與豎向恒載力計算方法一樣，這里不再詳細介紹，只給出力圖。彎矩分配法計算過程如圖5-11所示，計算所得結(jié)構(gòu)彎矩圖見圖5-13。同樣可用分層法求得頂層與底層的彎矩圖，列于圖5-12、圖5-14。圖5-11 活載彎矩分配圖圖5-12 頂層活載彎矩圖圖5-13 標準層活載彎矩圖圖5-14底層活載彎矩圖圖5-15 活載彎矩圖（kN·m）5.2.2 活載作用下的梁端剪力、跨中彎矩與柱的剪力、軸力計算1、梁端剪力表5-5 活載作用下的梁端剪力（kN）層次54321由荷載產(chǎn)生DC跨D4.6818.7218.7218.7218.72C4.6818.7218.7218.7218.

48、72CB跨C0.723.603.603.603.60B0.723.603.603.603.60BA跨B4.6818.7218.7218.7218.72A4.6818.7218.7218.7218.72層次54321由彎矩產(chǎn)生DC跨D-0.26-0.63-0.63-0.63-0.73C0.260.630.630.630.73CB跨C00000B00000BA跨B0.260.630.630.630.73A-0.26-0.63-0.63-0.63-0.73恒載下梁端總剪力DC跨D4.4218.0918.0918.0917.99C4.9419.3519.3519.3519.45CB跨C0.723.60

49、3.603.603.60B0.723.603.603.603.60BA跨B4.9419.3519.3519.3519.45A4.4218.0918.0918.0917.992、梁的跨中彎矩表5-6 活載跨中彎矩(kN·m)層次簡支梁情況豎向荷載產(chǎn)生的跨中M恒載跨中彎矩DCCBBADCCBBADCCBBA54.342.764.349.80.549.85.46-2.225.46420.348.5120.3439.022.739.0218.68-5.8118.68320.348.5120.3439.022.739.0218.68-5.8118.68220.348.5120.3439.022.739.0218.68-5.8118.68119.819.2719.8139.022.739.0219.21-6.5719.213、柱的剪力表5-7 活載作用下柱剪力(kN