某高校實(shí)驗(yàn)樓B軸鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計(jì)docx

1、某高校實(shí)驗(yàn)樓B軸鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化摘要：本文通過計(jì)算某高校微電子實(shí)驗(yàn)樓一榀框架了解鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體流程，再通過SAP2000設(shè)計(jì)軟件比較電算與手算結(jié)果的差異，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，最終利用SAP2000建出整棟框架的的結(jié)構(gòu)模型并優(yōu)化結(jié)構(gòu)用鋼量，達(dá)到設(shè)計(jì)中的又好又省，為未來工作中的實(shí)際設(shè)計(jì)積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);SAP2000;結(jié)構(gòu)優(yōu)化A colleges microelectronics laboratory B axis steel frame structure design and optimizationAbstract :By calculating a framework

2、of a colleges microelectronics laboratory building to understand the specific processes of the steel structure design, by using SAP2000 design software comparing the difference with the hand count results to ensure the accuracy of the data, and ultimately the SAP2000 built out the entire structural

3、model and optimize the amount of structural steel to achieve good design in another province, gain valuable experience for future work in the actual design.Keyword : Design of Steel Structures,SAP2000, Structural optimization目錄前言11 . 設(shè)計(jì)任務(wù)書21.1工程概況21.2設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容32. 結(jié)構(gòu)布置32.1豎向荷載估算42.2梁柱截面尺寸估算42.3確定結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖

4、52.4本章小結(jié)63. 重力荷載代表值計(jì)算63.1 樓層重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值63.2活載標(biāo)準(zhǔn)值73.3雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值73.4本章小結(jié)74. 水平地震作用計(jì)算84.1柱線剛度的計(jì)算84.2梁線剛度的計(jì)算84.2.1 A軸方向梁的線剛度84.2.2 1軸方向梁的線剛度104.3D值計(jì)算124.4能量法求結(jié)構(gòu)的基本周期184.5底部剪力法計(jì)算地震作用力19層間側(cè)移驗(yàn)算21柱彎矩值及剪力值計(jì)算23框架梁端彎矩，剪力，柱端剪力計(jì)算244.6 水平地震作用下框架手算電算內(nèi)力圖26水平地震作用下的彎矩圖26水平地震作用下的剪力圖28水平地震作用下的軸力圖294.7本章小結(jié)305. 豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算305.1

5、豎向荷載統(tǒng)計(jì)305.2分層法計(jì)算豎向荷載作用下框架內(nèi)力36荷載作用下彎矩計(jì)算36荷載作用下剪力計(jì)算41恒荷載作用下軸力計(jì)算425.3恒載作用下的手算電算內(nèi)力圖比較435.4活載作用下的手算電算內(nèi)力圖比較475.5本章小結(jié)506內(nèi)力組合506.1框架內(nèi)力組合506.2本章小結(jié)587. 構(gòu)件驗(yàn)算587.1柱的驗(yàn)算58柱的計(jì)算長度的計(jì)算58底層A柱驗(yàn)算61底層B柱驗(yàn)算667.2框架梁驗(yàn)算71一層1跨梁驗(yàn)算71二層1跨梁驗(yàn)算737.3次梁驗(yàn)算747.4本章小結(jié)758. 抗震設(shè)計(jì)768.1強(qiáng)柱弱梁驗(yàn)算768.2節(jié)點(diǎn)域驗(yàn)算778.3 本章小結(jié)799.節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)799.1柱的拼接799.2主、次梁連接設(shè)計(jì)

6、829.3柱與梁連接設(shè)計(jì)859.4 柱腳設(shè)計(jì)929.5本章小結(jié)9610.壓型鋼板非組合樓板設(shè)計(jì)9610.1 設(shè)計(jì)資料9610.2 樓面的結(jié)構(gòu)平面布置9610.3 板的設(shè)計(jì)9710. 4 本章小結(jié)9911樓梯設(shè)計(jì)10011.1梯梁設(shè)計(jì)10011.2踏步設(shè)計(jì)10211.3平臺(tái)板設(shè)計(jì)10413.4平臺(tái)梁設(shè)計(jì)10611.5本章小結(jié)10712.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)10712.1基礎(chǔ)底面積的確定10712.2抗沖切驗(yàn)算10912.3基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算11012.4基礎(chǔ)與鋼柱的連接配筋11112.5本章小結(jié)11213.SAP2000優(yōu)化設(shè)計(jì)11213.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化11313.2本章小結(jié)114總結(jié)115致謝117參考文獻(xiàn)

7、119文獻(xiàn)翻譯120前言“鋼結(jié)構(gòu)”作為土木工程的主要結(jié)構(gòu)種類之一，具有強(qiáng)度高，重量輕，抗震性能好，施工速度快，地基費(fèi)用省，工業(yè)化程度高，材性可靠性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。由于其結(jié)構(gòu)節(jié)能環(huán)保和材料可回收等特性，鋼結(jié)構(gòu)建筑可以說具有很好的應(yīng)用發(fā)展前景。對(duì)于土木工程專業(yè)的學(xué)生，熟悉鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，計(jì)算及施工圖的繪制，掌握必要的電算軟件使用是很重要也很必要的。綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行建筑初步設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)選型、柱網(wǎng)布置、截面估算、荷載計(jì)算、地震力計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算、鋼構(gòu)件截面驗(yàn)算、鋼框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、以及通過電腦繪制結(jié)構(gòu)施工圖等過程，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本過程，熟悉鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整流程。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí),培養(yǎng)綜合分析問題和解決問

8、題能力，提高計(jì)算機(jī)操作能力，掌握電算軟件的建模與計(jì)算過程，完成畢業(yè)前的設(shè)計(jì)綜合演練。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，逐漸認(rèn)識(shí)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟，通過實(shí)踐切實(shí)感受每一個(gè)過程，積累常識(shí)，查閱資料，在無形中就會(huì)得到很大的提高。1 . 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1工程概況工程名稱：新建微電子實(shí)驗(yàn)室工程規(guī)模：主體4層結(jié)構(gòu)類型：鋼框架結(jié)構(gòu)工程環(huán)境：本工程位于*大學(xué)內(nèi)，本工程?hào)|側(cè)是陶藝實(shí)驗(yàn)室，西側(cè)是學(xué)校圍墻，南側(cè)與第二實(shí)驗(yàn)樓緊貼，北側(cè)是教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓?？拐鹪O(shè)防烈度：8度，第一組別，設(shè)計(jì)地震基本加速度值為0.2g場地土：類設(shè)計(jì)使用年限：50年結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：1.0圖1.1平面計(jì)算簡圖1.2設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容1. 據(jù)建筑平面設(shè)計(jì)柱網(wǎng)2. 按

9、1.0t/估算鋼柱及鋼梁截面（手算電算結(jié)合確定）3. 重力荷載代表值計(jì)算，結(jié)構(gòu)剛度及自振周期計(jì)算，地震力計(jì)算4. 內(nèi)力計(jì)算：5. 水平地震力作用下內(nèi)力分析6. 豎向荷載作用下內(nèi)力分析7. 荷載效應(yīng)組合，求出梁柱最不利內(nèi)力8. 鋼梁柱構(gòu)件截面驗(yàn)算9. 鋼梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)10. 壓型鋼板組合樓板設(shè)計(jì)11. 樓梯設(shè)計(jì)12. 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)13. 其它：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮水、暖、電管網(wǎng)的交叉及矛盾的解決14. 施工圖繪制2. 結(jié)構(gòu)布置根據(jù)房屋使用功能及建筑設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)體系選為鋼結(jié)構(gòu)純框架體系，鋼框架梁選用H型鋼，鋼材選用Q235鋼。樓板為壓型鋼板現(xiàn)澆混凝土非組合樓板，選用的壓型鋼板型號(hào)為YX75-300-600，

10、其上現(xiàn)澆80+27mm厚的C30混凝土，柱腳采用外露式柱腳，柱下為鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。2.1豎向荷載估算混凝土板平均厚度為：80+27=107（27mm為梯形凹槽部分混凝土折算厚度）荷載統(tǒng)計(jì)如下表所示表2-1樓屋面荷載計(jì)算表(單位KN/m2)荷載編號(hào)一層二層三層四層樓屋面活荷載 / KN/m210530.5樓屋面做法 / KN/m22.162.162.162.680+40厚現(xiàn)澆混凝土 /KN/m23333YX75-300-600壓型鋼板/KN/m20.190.190.190.19活荷載標(biāo)準(zhǔn)值/ KN/m210530.5恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值/ KN/m25.355.355.353.252.2梁柱截面尺寸

11、估算1. 主梁主梁高跨比控制在1/20-1/10之間，選取一層中跨計(jì)算，梁高度應(yīng)，由于此建筑首層活載高達(dá)，所以在一二層主梁截面上選用了H500*300*10*14鋼梁，三四層活載較小，自身受重較輕，選擇H400*250*10*14鋼梁。2. 框架柱柱截面選取根據(jù)軸心受壓公式初選，為保證雙方向的抗彎能力，選用箱型鋼截面，本工程初選邊柱截面為TU300*300*16，中柱TU350*350*20表2-2截面選型匯總表項(xiàng)目位置截面尺寸mm2截面面積cm2慣性矩cm4回轉(zhuǎn)半徑自重（N/m）IxIyi xi yKL1一二層1-3跨主梁H500*300*10*1413158380583821.096.93

12、1028.2KL2三四層1-3跨主梁H400*250*10*1410730380364916.974.47800.6Z1一層-四層邊柱TU300*300*16182245102451019.3819.381428.5Z2一層-四層中柱TU350*350*20264480904809032.7132.712072.1CL一層-四層次梁H350*200*8*1274.0816020160114.714.56577.822.3確定結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖取一榀典型橫向框架作為計(jì)算單元，這里取B軸線橫向框架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算簡圖見（圖3.1）說明:為了簡化標(biāo)示，其中計(jì)算簡圖中的A柱相當(dāng)于實(shí)際結(jié)構(gòu)平面布置圖中的B-1柱

13、，B柱相當(dāng)于平面圖中的B-2柱，C柱相當(dāng)于B-3柱，D柱相當(dāng)于B-4柱。圖2-1.B軸截面選型2.4本章小結(jié)通過本章使我對(duì)樓層梁柱截面尺寸的估算方法有了初步了解，在梁和柱的估算中要注重結(jié)合實(shí)際，對(duì)不同荷載情況選取不同的截面，起到節(jié)約鋼材的作用。選取截面后我們還利用SAP2000軟件對(duì)截面進(jìn)行了初算，以保證結(jié)構(gòu)各項(xiàng)屬性基本合格。3. 重力荷載代表值計(jì)算3.1 樓層重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值以一層為例（墻體，抹灰一層凈高為4.5m，一層柱高5.0m）墻體自重=墻體高度*墻厚*周長*混凝土空心磚自重*門窗折減系數(shù)=（4.5+3.6）/2*0.25*(19.6+16)*2*8*0.6=346.03 KN抹灰自重=

14、抹灰高度*墻厚*周長*抹灰自重*門窗折減系數(shù)=（4.5+3.6）/2*0.02*2*(19.6+16)*2*20*0.6=138.42 KN柱自重 =柱高度*柱截面積*數(shù)量*鋼材密度=（4.5+3.6）/2*（0.0182*14+0.0264*6）*7.84=13.93KN主梁自重=主梁面積*主梁長度*數(shù)量*鋼材密度=0.0131*（16.00*5+19.60*4）*7.84=16.27 KN次梁自重=次梁面積*次梁長度*數(shù)量*鋼材密度=0.0074*90*7.84=5.22KN樓屋面做法=恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值*樓層面積 =5.03*313.6=1577.41 KN表3-1樓層重力荷載值統(tǒng)計(jì)表（單位：

15、KN）一層二層三層四層墻體自重346.03307.58307.58153.79抹灰自重138.42123.02123.0261.51柱自重13.9311.6611.665.83主梁自重16.2716.2713.2913.29次梁自重5.225.225.225.22樓屋面做法1577.411577.411577.411715.39總和2097.282041.162041.161955.033.2活載標(biāo)準(zhǔn)值一層樓面：10.0KN/m2二層樓面：5.0KN/m2三層樓面：3.0KN/m2四層屋面：0.5KN/m23.3雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值雪荷載不與活荷載同時(shí)組合，取其中的最不利組合。本工程雪荷載較小，荷載組

16、合時(shí)直接取活荷載進(jìn)行組合，而不考慮與雪荷載的組合。3.4本章小結(jié)通過本章我對(duì)重力荷載代表值的計(jì)算有了了解。各樓層重力荷載代表值的計(jì)算主要依靠計(jì)算建筑主要構(gòu)件的自重及其受的恒、活荷載來得出。期間通過查閱建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（50009 2001）等書對(duì)樓屋面的荷載取值規(guī)定有了一定了解，且對(duì)重力荷載的組成結(jié)構(gòu)有了深刻認(rèn)識(shí)，計(jì)算過程中的難點(diǎn)主要在于如何計(jì)算墻的自重（包括抹灰）4. 水平地震作用計(jì)算4.1柱線剛度的計(jì)算柱線剛度：Kc=EI/h（邊柱，二-四層）：Kc1=EI/h=2.06*105*24510/3600=1.4*104 KN/m（邊柱，一層）：Kc1=EI/h=2.06*105*24510/

17、5000=1.01*104 KN/m（中柱，二-四層）：Kc2=EI/h=2.06*105*48090/3600=2.75*104 KN/m（中柱，一層）：Kc2=EI/h=2.06*105*48090/5000=1.98*104 KN/m4.2梁線剛度的計(jì)算取中框架梁的線剛度為1.5，則邊框架梁的線剛度為1.24.2.1 A軸方向梁的線剛度四層A E軸KA1一跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/5700=1.32*104 KN/mKA2二跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/6000=1.25*104 KN/mKA3三跨=1.2EIb/l=1.2

18、*2.06*105*30380/3300=2.28*104KN/mBCD軸KB1一跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/5700=1.65*104 KN/mKB2二跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/6000=1.56*104 KN/mKB3三跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/3300=2.84*104 KN/m三層A E軸KA1一跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/5700=1.32*104 KN/mKA2二跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/6000=1.25*104 K

19、N/mKA3三跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/3300=2.28*104 KN/mBCD軸KB1一跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/5700=1.65*104 KN/mKB2二跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/6000=1.56*104 KN/mKB3三跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/3300=2.85*104 KN/m二層A E軸KA1一跨=1.2EIb/l=1.2*12.03*104/5950=2.42*104 KN/mKA2二跨=1.2EIb/l=1.2*12.03*104/600

20、0=2.41*104 KN/mKA3三跨=1.2EIb/l=1.2*12.03*104/3550=4.07*104KN/mBCD軸KB1一跨=1.5EIb/l=1.5*12.03*104/5950=3.03*104 KN/mKB2二跨=1.5EIb/l=1.5*12.03*104/6000=3.01*104 KN/mKB3三跨=1.5EIb/l/l=1.5*12.03*104/3550=5.08*104 KN/m一層A E軸KA1一跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/5700=2.53*104 KN/mKA2二跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/

21、6000=2.41*104 KN/mKA3三跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/3300=4.38*104 KN/mBCD軸KB1一跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/5700=3.17*104 KN/mKB2二跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/6000=3.02*104 KN/mKB3三跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/3300=5.48*104 KN/m4.2.2 1軸方向梁的線剛度四層1 4軸K11一跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/5950=1.26*104 K

22、N/mK12二跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/6000=1.25*104 KN/mK13三跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/3925=1.92*104 KN/mK14四跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/3225=2.33*104 KN/m2 3 軸K21一跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/5700=1.65*104 KN/mK22二跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/6000=1.56*104 KN/mK23三跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*3038

23、0/3925=1.92*104 KN/mK24四跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/3000=2.51*104 KN/m三層1 4軸K11一跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/5950=1.26*104 KN/mK12二跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/6000=1.25*104 KN/mK13三跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/3925=1.92*104 KN/mK14四跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*30380/3225=2.33*104 KN/m2 3 軸K21一跨=1.5

24、EIb/l=1.5*2.06*105*30380/5950=1.89*104 KN/mK22二跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/6000=1.88*104 KN/mK23三跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/3925=2.39*104 KN/mK24四跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*30380/3225=2.91*104 KN/m二層1 4軸K11一跨=1.2EIb/l =1.2*12.03*104/5950=2.42*104 KN/mK12二跨=1.2EIb/l =1.2*12.03*104/6000=2.41*104KN/m

25、K13三跨=1.2EIb/l =1.2*12.03*104/3925=4.38*104KN/mK14四跨=1.2EIb/l =1.2*12.03*104/3225=4.48*104 KN/m2 3 軸K21一跨=1.5EIb/l =1.5*12.03*104/5950=3.03*104 KN/mK22二跨=1.5EIb/l =1.5*12.03*104/6000=3.01*104 KN/mK23三跨=1.5EIb/l =1.5*12.03*104/3925=5.47*104KN/mK24四跨=1.5EIb/l =1.5*12.03*104/3225=5.60*104 KN/m一層1 4軸K11

26、一跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/5950=2.42*104 KN/mK12二跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/6000=2.41*104 KN/mK13三跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/3925=4.38*104 KN/mK14四跨=1.2EIb/l=1.2*2.06*105*58380/3225=4.48*104 KN/m2 3 軸K21一跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/5950=3.03*104 KN/mK22二跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/6000

27、=3.01*104 KN/mK23三跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/3925=5.47*104 KN/mK24四跨=1.5EIb/l=1.5*2.06*105*58380/3225=5.60*104 KN/m4.3D值計(jì)算D值計(jì)算與梁柱線剛度有如下關(guān)系：K=K1+K2/2KCK= K1+K2+K1+K2/2KC=K/(K+2)D=12KC/h2以四層A軸方向1柱為例:K=K1+K2/2KC=1.32+1.32/(2*1.4)=0.94=K/(K+2)=0.94/(0.94+2)=0.32D=12KC/h2=12*0.32*1.4*104/3.62=0.41*104表

28、4.3.1 四層A軸方向A E軸D值計(jì)算表1柱2柱3柱4柱K0.941.842.521.630.320.480.560.45D KN/m0.41*1040.62*1040.73*1040.58*104四層A軸D值合計(jì)：2.34*104（KN/m）表4.3.2 四層A軸方向B C D軸D值計(jì)算表1柱2柱3柱4柱K1.181.171.602.000.370.370.440.5D KN/m0.48*1040.94*1041.12*1040.57*104四層A軸D值合計(jì)：3.11*104（KN/m）四層A軸方向總D值：DA+DB+DC+DD+DE=14.01*104 KN/m表4.3.3四層1軸方向1

29、 4軸D值計(jì)算表1柱2柱3柱4柱5柱K0.941.842.263.161.790.320.480.530.610.47D KN/m0.41*1040.62*1040.69*1040.79*1040.61*104四層A軸D值合計(jì)：3.11*104（KN/m）表4.3.4四層1軸方向2 3軸D值計(jì)算表1柱2柱3柱4柱5柱K0.941.842.263.161.790.320.480.530.610.47D KN/m0.41*1040.62*1040.69*1040.79*1040.61*104四層A軸D值合計(jì)：3.11*104（KN/m）四層1軸方向總D值：D1+D2+D3+D4+D5=15.14*

30、104 KN/m表4.3.5 三層A軸方向A E軸D值計(jì)算表1柱2柱3柱4柱K1.3752.683.692.380.410.570.650.54D KN/m0.53*1040.74*1040.84*1040.7*104三層A軸D值合計(jì)：2.81*104（KN/m）表4.3.6三層A軸方向B C D軸D值計(jì)算表1柱2柱3柱4柱K1.721.712.553.360.460.460.560.63D KN/m0.6*1041.17*1041.43*1040.82*104三層A軸D值合計(jì)：4.02*104（KN/m）三層A軸方向總D值：DA+DB+DC+DD+DE=17.68*104 KN/m表4.3.

31、7三層1軸方向1 4軸D值計(jì)算表1柱2柱3柱4柱5柱K1.312.623.34.432.430.40.570.620.690.55D KN/m0.52*1040.74*1040.80*1040.89*1040.71*104三層A軸D值合計(jì)：3.66*104（KN/m）表4.3.8三層1軸方向2 3軸D值計(jì)算表1柱2柱3柱4柱5柱K1.761.792.162.823.040.470.470.520.590.60D KN/m0.61*1041.20*1041.32*1041.50*1040.78*104三層A軸D值合計(jì)：5.41*104（KN/m）三層1軸方向總D值：D1+D2+D3+D4+D5=

32、18.14*104 KN/m表二層A軸方向A E軸D值計(jì)算表項(xiàng)目1柱2柱3柱4柱K1.733.444.632.900.460.630.700.59D 104KN/m0.600.820.910.76二層A軸D值合計(jì)：3.09*104（KN/m）表二層A軸方向B C D軸D值計(jì)算表項(xiàng)目1柱2柱3柱4柱K2.162.192.943.630.510.520.600.64D 104KN/m0.661.321.530.83二層B軸D值合計(jì)：4.34*104（KN/m）二層A軸方向總D值：DA+DB+DC+DD+DE=19.2*104KN/m表二層1軸方向1 4軸D值計(jì)算表A柱B柱C柱D柱E柱K1.733.

33、454.856.333.20.460.640.710.760.62D 104KN/m0.600.820.920.990.80二層1軸D值合計(jì)：4.13*104（KN/m）表二層1軸方向2 3軸D值計(jì)算表A柱B柱C柱D柱E柱K2.162.203.084.034.000.520.520.610.670.67D 104KN/m0.671.321.551.710.87二層2軸D值合計(jì)：6.12*104（KN/m）二層1軸方向總D值：D1+D2+D3+D4=20.5*104KN/m表一層A軸方向A E軸D值計(jì)算表1柱2柱3柱4柱K2.504.896.724.340.670.780.830.76D KN/

34、m0.32*1040.38*1040.40*1040.37*104一層A軸D值合計(jì)：1.47*104（KN/m）表一層A軸方向B C D軸D值計(jì)算表1柱2柱3柱4柱K3.143.134.295.930.710.710.760.81D KN/m0.34*1040.67*1040.72*1040.39*104一層A軸D值合計(jì)：2.12*104（KN/m）一層A軸方向總D值：DA+DB+DC+DD+DE=9.3*104 KN/m表一層1軸方向1 4軸D值計(jì)算表1柱2柱3柱4柱5柱K2.404.786.728.774.440.660.780.830.860.77D KN/m0.32*1040.38*1

35、040.40*1040.42*1040.37*104一層A軸D值合計(jì)：1.89*104（KN/m）表一層1軸方向2 3軸D值計(jì)算表1柱2柱3柱4柱5柱K33.054.285.595.540.70.70.760.80.8D KN/m0.34*1040.67*1040.72*1040.76*1040.39*104一層A軸D值合計(jì)：2.88*104（KN/m）一層1軸方向總D值：D1+D2+D3+D4+D5=9.54*104 KN/m4.4能量法求結(jié)構(gòu)的基本周期表樓層側(cè)移計(jì)算表樓層樓層重力荷載KN樓層剪力KN樓層側(cè)移剛度KN/m層間側(cè)移m樓層側(cè)移m42017.752017.751.41*1050.0

36、1430.19632511.564529.311.77*1050.02560.18222825.167354.471.92*1050.03830.15613665.2811019.759.3*1050.1180.118按照能量法求結(jié)構(gòu)的基本周期，鋼框架結(jié)構(gòu)T=0.85T=2T帶入數(shù)據(jù)T=2*0.85*=0.685S抗震設(shè)防烈度為8度,地震加速度K=0.20g場地類型為一組二類場地Tg=0.35s設(shè)計(jì)基本加速度為0.2的多遇地震，最大影響系數(shù)0.16抗震設(shè)防烈度為8度,地震加速度K=0.20g場地類型為一組二類場地Tg=0.35s設(shè)計(jì)基本加速度為0.2的多遇地震，最大影響系數(shù)max=0.16當(dāng)阻

37、尼比=0.04，衰減指數(shù)=0.9+=0.904阻尼調(diào)整系數(shù)2=2=0.904Ti=0.685Tg(0.35) 且 TgTi1.4Tg,要考慮頂部附加地震力當(dāng)T11.4Tg時(shí)n=0.08T1+0.07=0.08*0.685+0.07=0.1254.5底部剪力法計(jì)算地震作用力表整體框架地震作用力層間剪力計(jì)算表層數(shù)GiKNHi mGiHi GiHi 地震作用Fi層間剪力Vi42017.7515.831880.45105144.23238.20238.2032511.5612.230641.00228.93467.1322825.168.624296.38181.54648.6713665.285.0

38、18326.40136.93785.60表4.5.2 B軸方向柱側(cè)移剛度D值計(jì)算表B軸方向柱側(cè)移剛度D值計(jì)算表B軸D值B軸層間分到剪力4層1柱1.40.483.112柱2.750.943柱2.751.124柱1.40.573層1柱1.40.64.022柱2.751.173柱2.751.434柱1.40.822層1柱1.40.674.362柱2.751.333柱2.751.524柱1.40.841層1柱1.010.342.122柱1.980.673柱1.980.724柱1.010.39圖4.1 B軸各層地震作用層間側(cè)移驗(yàn)算四層層間側(cè)移計(jì)算：Dij=3.11*104KN/m4M=VP1/D14=5

39、2.88/(3.11*104)m=0.0017m同理可計(jì)算：3M=VP2/D13=104.93/(4.02*104)m=0.0026m2M=VP3/D12=146.15/(4.36*104)m=0.0036m1M=VP4/D11=177.36/(2.12*104)m=0.0084m表4.5.1框架側(cè)移值表層數(shù)層間剪力KN層間剛度104KN/m層間位移m層高m框架水平側(cè)移m四層52.883.110.00173.60.023三層104.934.020.00263.60.0146二層146.154.360.00363.60.012一層177.362.120.008450.0084經(jīng)校核水平荷載作用下

40、各層層間側(cè)移值滿足：1M/h1=0.0084/5=1/5951/3002M/h2=0.0036/3.6=1/10001/3003M/h3=0.0026/3.6=1/13851/3004M/h4=0.0015/3.6=1/21181/300側(cè)移值滿足條件。4.5.2柱彎矩值及剪力值計(jì)算柱彎矩計(jì)算：取橫向框架中的一榀（B軸）進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。橫向框架各樓層剪力，柱上端彎矩，柱下端彎矩計(jì)算式如下：；其中為i層j柱的側(cè)移剛度，h為該層的計(jì)算高度，y為框架柱的反彎點(diǎn)高度比。其中為框架柱的標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比，為上下層梁線剛度變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值，為上下層層高變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值。橫向框架中一、二層柱

41、需要考慮修正值，第一、二、三、四層柱需考慮修正值，其余柱均無修正，各層柱端彎矩及剪力具體計(jì)算過程及結(jié)果見下各表（見下頁）。表 y值計(jì)算表層數(shù)柱位K KN/my0 my1 my2 my3 my=y1+y2+y3 m4層11.180.400000.4021.170.400000.4031.600.450000.4542.000.450000.453層11.720.450.05000.5021.710.450.05000.5032.550.450.05000.5043.360.500.05000.552層12.160.500000.5022.190.500000.5032.940.500000.50

42、43.630.500000.501層13.140.550000.5523.130.550000.5534.290.550000.5545.130.500000.50框架梁端彎矩，剪力，柱端剪力計(jì)算以四層1-2跨梁，和四層1柱為例四層1-2跨梁彎矩：M左=13.26KN,M右=K1/K1+K2*M底=1.65/1.65+1.56*25.98=13.35KN四層1-2跨梁剪力：Vb= (M左+M右)/lo=(13.26+13.35)/5.70=4.67KN四層1柱柱端剪力：Vb= (M上+M下)/h=(11.74+17.61)/3.60=8.15KN表4.5.3 水平地震作用下柱端彎矩計(jì)算表樓層柱

43、位層間剪力 kn層D值合計(jì)*104kn/mD值*104kn/m各柱剪力層高myy*h柱底彎矩kn.m柱頂彎矩kn.m4152.883.110.486.143.60.401.448.8413.2620.9412.030.401.4417.3225.9831.1214.330.451.6223.2128.3740.577.290.451.6211.8114.4331104.934.020.613.713.60.501.824.6824.6821.1726.730.531.848.1148.1131.4332.670.501.858.8158.8140.8218.730.551.9837.0930.

44、3421146.154.360.6720.453.60.501.8036.8136.8121.3340.590.501.8073.0673.0631.5246.390.501.8083.5083.5040.8425.640.501.8046.1546.1511177.362.120.3426.355.00.552.7572.4659.2920.6751.920.552.75142.78116.8230.7255.790.552.75153.42125.5340.3930.220.502.575.5575.55表4.5.4 架梁端彎矩，剪力，柱端剪力計(jì)算表樓層柱 位柱端剪力KN梁 位M左KN/m

45、M右KN/mVbKN418.151-2跨13.2613.354.67215.982-3跨12.6310.043.78319.303-4跨18.3314.439.9349.683113.711-2跨33.5233.6311.78226.732-3跨31.8029.0110.14332.673-4跨53.0148.930.88418.732120.451-2跨61.4962.0521.67240.592-3跨59.1250.5618.28346.393-4跨91.7583.2453.03425.641126.351-2跨96.197.2433.92251.922-3跨92.6474.2727.82

46、355.793-4跨134.76121.777.72430.224.6 水平地震作用下框架手算電算內(nèi)力圖4.6.1水平地震作用下的彎矩圖圖電算水平地震作用下的彎矩圖圖手算水平地震作用下的彎矩圖水平地震作用下的剪力圖圖4.6.3 電算水平地震作用下的剪力圖圖4.6.4 手算水平地震作用下的剪力圖4.6.3水平地震作用下的軸力圖圖電算水平地震作用下的軸力圖圖4.6.6 手算水平地震作用下的軸力圖4.7本章小結(jié)本章首先求出各梁柱的線剛度，再根據(jù)梁柱線剛度求出框架柱的D值，然后通過D值法計(jì)算水平地震作用力及自振周期，最后依次算出梁柱彎矩、剪力及軸力并畫出彎矩圖、剪力圖及軸力圖。同時(shí)學(xué)會(huì)熟練運(yùn)用軟件SA

47、P2000進(jìn)行建模電算，通過電算數(shù)據(jù)與手算數(shù)據(jù)的比較，查看手算、電算是否合格。經(jīng)比較，手算、電算誤差精度在10%以內(nèi)，滿足要求。在計(jì)算D值時(shí)，我們小組分工合作，我主要計(jì)算了1層及3層的雙方向D值。5. 豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算5.1豎向荷載統(tǒng)計(jì)圖5.1豎向作用平面示意圖一層、二層集中恒荷載：次梁自重+邊柱自重+垂直方向主梁(墻體抹灰)自重+恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值*面積=0.578*5.7/2*2+1.43*3.6+1.028*5.85+5.85*3.6*0.25*8*0.6+5.85*3.6*0.02*20*2*0.6+(1.9+2)*2.85*5.03=122.59KN集中活荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值*面積一

48、層=10*(1.9+2)*5.7/2=111.15KN二層=5*(1.9+2)*5.7/2=55.58KN均布恒荷載：主梁自重+恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值*寬=1.028+5.03*(1.9+2)/2=10.84KN/m均布活荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值*寬 =10*(1.9+2)/2=19.5KN/m集中恒荷載：次梁自重+中柱自重+垂直方向主梁自重+恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值*面積=0.578*(5.7/2+3)*2+2.04*3.6+1.028*5.85+(1.9+2)*5.85*5.03=128.12KN集中活荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值*面積一層=10*(1.9+2)*(5.7/2+6/2)=119.85KN二層=5*(1.9+2)*(5.7/2+6/2)=59.93KN集中恒荷載：次梁自重+中柱自重+垂直方向主梁自重+恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值*面積=0.578*(6/2+3.3/2)*2+2.04*3.6+1.028*5.85+(1.9+2)*4.65*5.03 =109.96KN集中活荷載：活荷載標(biāo)