框架结构设计,结构计算书

　分类号

　ﻩ

　ﻩ

　 码代位单ﻩﻩ密

　级

　ﻩ ﻩ

　 ﻩ

　学

　号

　０50５220216

　 学生毕业设计

　 题目

　 榆林学院十三号公寓楼

　 作者

　胡艳霞

　 指 导 教 师

　 授教副

　称职术技业专

　根玉李 平世王ﻩ助教

　学科(专业)

　 土木工程

　 期 日 辩 答ﻩ

　年

　 月

　日

　框架结构设计 结构计算书

　 诚信责任书

　郑重声明：本人所呈交的毕业设计,是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。

　特此声明。

　论文作者（签名):

　年

　月

　日

　榆林学院十三号公寓楼 学号:０50５22０21６

　 作者:胡艳霞

　指导老师:王世平 李玉根 榆林学院 【摘要】：榆林学院十三号公寓楼为钢筋混凝土框架结构公寓楼，分为建筑设计和结构设计两部分。建筑设计是在总体规划的前提下，根据设计任务书的要求,综合考虑使用功能、施工、材料、建筑设备、建筑艺术及经济等。在建筑选型方面,采用 “一字形”布置。结构设计是在建筑物初步设计的基础上确定结构方案；选择合理的结构体系;进行结构布置，并初步估算，确定结构构件尺寸，进行结构计算。结构计算包括计算截面的选取,荷载计算、变形验算、内力分析及截面校核。

　在完成结构部分的计算之后,依据建筑方案和结构设计计算结果完成结构部分的施工图设计。本方案为一栋公寓楼，主体为六层的钢筋混凝土框架结构，结合榆林的实际情况，本场地地震基本烈度为６度，设计基本地震加速度为0.0５ｇ，设计特征周期为0.35s,设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类。

　结构设计中主要是框架设计阶段,首先必须满足水平地震力作用下框架侧移验算的要求，其次就是要满足风荷载作用下的框架侧移验算的要求,在进行地震水平力作用计算时采用了底部剪力法,并运用弯矩二次分配法对框架进行内力计算。

　基础部分的设计,根据提供的地质资料，基础形式选用桩基础，桩采用钢筋混凝土预制桩。

　【关键词】：框架；结构设计 ；抗震设计；桩基础。

　Yuｌiｎ collegｅ ｏｎ ｔhｅ 13th ｆloor apaｒｔmeｎt No.ｓｔｕdｉes:０50５2２０21６

　 Aｕthor: Hu Yanｘia

　Menｔor: Ｗaｎｇ Shipinｇ

　Lｉ Yugｅｎ Yｕliｎ Colｌegｅ 【Abstrａcｔ】:Yulin colｌｅge ａｐartmeｎt ｏn ｔhe １3th floｏr oｆ reiｎforced concrｅte ｆramｅ sｔructure foｒ an aｐaｒtｍenｔ bｕiｌding， ｃonsｔrｕｃtioｎ anｄ strｕcture ｉs dｉvidｅｄ ｉnto ｔｗo paｒts． Ａｒchitecｔuｒaｌ design is the premise of the ｏverａlｌ pｌan， accｏrding tｏ the desｉgn tａsk, coｎsidｅｒｉng the fｕnctiｏnaｌ use, cｏnstructioｎ, maｔerｉaｌｓ, conｓtｒuction ｅquiｐmｅnｔ， ａrchitectｕral art ａnｄ eｃonｏmy. Sｅlection of cｏnｓtrｕｃtioｎ thｅ ｕｓｅ of “oｎe-shaped” laｙout. Structural desigｎ is prelｉminarｙ desｉgｎ oｆ the bｕildｉｎgs ｉdｅnｔｉfiｅd oｎ the basｉｓ ｏf thｅ sｔructure of the ｐroｇｒam; Chｏｏsing ａ rationａｌ structurｅ of tｈe systｅm; ｔhe ｓtｒｕｃtural laｙｏuｔ, aｎd a prｅliｍｉnary estimaｔe, tｏ determｉne structｕral compｏnｅnt size, strｕｃture calｃulatiｏｎ. Strucｔｕral cａlculatｉon, including calcｕlａtion ｏｆ selｅcｅd croｓs-sectiｏn， loａd caｌcuｌａtion， chｅcking deformarｉon， iｎternaｌ ｆoｒcｅ ａnalysis and checking cross-ｓｅction.

　Ｔhe ｃompｌetion ｏf ｔhe strｕctｕre of thｅ calcｕlａtioｎ, ｂased oｎ the conｓｔｒucｔion prograｍ ａnd structｕｒａl dｅｓign is cｏmpletｅ ｓtructｕrｅ ｏf ｔｈe coｎｓtruｃtioｎ dｅsｉgn. Tｈe pｒogram fｏr a flａｔs， the ｍain part of ｔhe six-storey ｒeinforced cｏncｒｅte fraｍe stｒｕcｔuｒe， ｔｈe acｔual ｓituatｉon oｆ Ｙｕlｉｎ, The basic seismic inｔｅnsity ｖｅnues ｆor thｅ ｓix， the ｂasic desｉgｎ ｏｆ the earｔｈｑuakｅ accelｅraｔion ０.0５ｇ/kg／d. Deｓｉｇn ｆｅａtｕres ｃycle 0.3５

　s， ａ ｓeismiｃ ｄeｓｉgｎ fｏｒ the firｓt team ａnd ｔhｅ ｃonsｔrucｔiｏn site foｒ the Class ＩI category.

　Ｓtrucｔｕral Dｅsign is the ｍain framewoｒk for ｔｈｅ ｄesign stage, ｗe musｔ first ｍｅｅt tｈｅ horiｚontal seiｓmic fｏrceｓ unｄeｒ ｔｈe ｆrａｍeｗoｒk oｆ tｈe ｌａteral checkｅｄ, tｈe seｃｏnd is to meet thｅ ｗiｎd ｌoａd requiremenｔs oｆ the ｆraｍｅ work of lateraｌ ｃhｅckｉng, coｎducting seismｉｃ calculaｔｉoｎ of the level ｏf force ｕsed in ｔhe base shear, and the usｅ oｆ sｅcoｎdary dｉstｒibuｔｉon metｈod ｍｏment right fｒａmｅwork for calcｕlaｔｉｎg ｉnｔernaｌ forces. Pａrｔ of ｔhｅ desigｎ bａsiｓ, accｏrding to the gｅolｏｇｉcaｌ daｔa, the basis ｆor the use oｆ precａｓｔ foｒm pｉle, ａnd a cap, Pile ｔhｅ design and calcｕｌaｔion.

　【Keywords】:Fram ； Stｒucｔuｒaｌ desigｎ ;anｔi-seismic ｄeｓiｇn ； Pile board bａsis

　目

　录 录 １

　设计资料ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　 １.1

　概况 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　1.2

　结构设计资料 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　2 2

　建筑设计

　................................ ................

　错误! ! 未定义书签。

　 ２.1 建筑平面设计 .............................................. 错误! ! 未定义书签。

　2.2 建筑立面设计 ................................................ 错误! ! 未定义书签。

　２.3 建筑剖面设计 ................................................ 错误! ! 未定义书签。

　2.4 建筑构造设计 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　2.４．1 墙体 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　2.４.2 屋面 .................................................... 错误! ! 未定义书签。

　2．4．3 楼面 ................................................... 错误! ! 未定义书签。

　２．４.４散水 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　3 3

　框架结构计算ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　 3.1 结构布置及计算简图 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　３.2

　重力荷载计算 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　3.２.1

　屋面及楼面的永久荷载标准值 ........................... 错误! ! 未定义书签。

　３.2.２

　屋面及楼面的可变荷载标准值 ........................... 错误! ! 未定义书签。

　3.2.3

　梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 ......................... 错误! ! 未定义书签。

　3.2.４

　荷载分层总汇 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　３．3

　框架侧移刚度计算 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　3．3.1 横向框架侧移刚度计算 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　3.3．2

　纵向框架侧移刚度计算 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　3．4

　横向水平荷载作用下框架机构的内力和侧移计算 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　３.4.1

　横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　3.4.2

　横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 ................. 错误! ! 未定义书签。

　3.５

　纵向水平荷载作用下框架机构的内力和侧移计算 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　3．5．1

　纵向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 ........... 错误! ! 未定义书签。

　3.５．2 纵向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　3.6

　竖向荷载作用下框架结构的内力计算 .......................... 错误! ! 未定义书签。

　3.6.1 横向框架内力计算 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　3.6.２

　横向框架内力组合 ................................................ - 48 - ３.7

　截面设计 .................................................. 错误! ! 未定义书签。

　3.7.１ 框架梁 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　3.７.２ 框架柱 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　３．7.3 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 .................................. - 72 - 4 4

　基础设计ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　 4.1 基础地质资料 ................................................ 错误! ! 未定义书签。

　4.2

　确定单桩竖向承载力 ......................................... 错误! ! 未定义书签。

　４．３ 确定桩数和布桩 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　４.３.１桩的数量 - 47 - ﻩ4．3.２ 考虑柱的中心距 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　4.３.3 桩的排列 ............................................... 错误! ! 未定义书签。

　4.３．4 桩承台设计 ............................................ 错误! ! 未定义书签。

　4．4 单桩受力验算 ............................................... 错误! ! 未定义书签。

　4.4.１ 按中心受压验算 误错ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　4.４.2 按偏心荷载验算 ........................................ 错误! ! 未定义书签。

　４.4.3 承台受冲切承载力计算 .................................... 错误! ! 未定义书签。

　5 5

　设计心得ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　 参考资料ﻩ 错误! ! 未定义书签。

　 致

　谢

　................................ ......................

　错误! ! 未定义书签。

　第一部分 设计资料

　 1.1

　概况

　榆林学院十三号公寓楼为六层钢筋混凝土框架结构体系,建筑面积为 5１71.0４ 2m 。建筑物平面为一字行,受场地限制，宽度为 17.1 m ，长度为 50．４ m 。框架梁、柱、板均采用现浇混凝土。

　1.2

　结构设计资料

　(一)地质资料 1、场地概况:拟建建筑场地已经人工填土平整,地形平坦,地面高程为 5.0 m 。

　2、地质条件:该地区地基承载力标准值为 2０0 akP 。

　3、地下水情况:不考虑地下水的影响。

　4、地基方案:根据拟建建筑物的特点及场地岩土工程条件，基础形式可选用桩基础。建议采用中砂层作为桩尖持力层，桩型可考虑预制桩。

　(二）地震资料 1、该地区抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度为０．05g，设计地震分组为第一组。

　2、建筑的安全等级为:Ⅱ级。

　(三)气象条件 1、基本风压 0.40 kN /2m ,基本雪压０．２5 kN /2m 。

　2、该地区的地面粗糙类型为Ｂ类；极端最高气温为38 ，极端最低气温为 20 。

　3、该地区最大降雨量为 41５.5 mm /年。

　第二部分 建筑设计

　2.1 建筑平面设计 该建筑物为六层的钢筋混凝土框架结构。建筑面积为 5171.042m 。建筑平面选用“一字形”布置，南北朝向，长为５０.4 m ，宽为 17.１ m ,满足传统的对称美原则，而且也便于计算。具体见图２.1~2.3。

　2.２ 建筑立面设计 在建筑立面设计上，追求简洁明快，采用矩形布置,墙面全部采用瓷砖贴面。具体见图 2.4 及２.５。

　２.3 建筑剖面设计 在建筑剖面设计上,也采用矩形布置,层高取３.３ m ,室内外地坪高差取 4５0 m ，女儿墙高取 0.９ m 。具体见图 2.6。

　2．4 建筑构造设计 2．４.１墙体 由于本设计结构采用钢筋混凝土框架结构，墙不需要承重，故填充墙采用 2４0 mm厚的粘土空心砖砌筑。

　２.4.2 屋面 屋面排水采用有组织排水,坡度取 2%。

　屋面做法采用：

　３0 厚细石混凝土保护层 三毡四油防水层 20 厚水泥砂浆找平层 １５0 厚水泥蛭石保温层 100 厚钢筋混凝土板 吊顶或粉层 屋面构造图见图２．4.1。

　２．4.3 楼面

　楼面做法采用: 瓷砖地面(包括水泥粗砂打底）

　120 厚钢筋混凝土板 吊顶或粉层 楼面构造图见图 2．4.2。

　2．４.４散水 本设计散水宽度取 900 mm ,坡度取 2℅，每 6 m 留一条变形缝。

　上 上底层平面图

　下 上 下 上标准层平面图

　下 下顶层平面图

　-0.4509.9006.60013.2000.0003.30019.80016.50020.700正立面图

　-0.45020.70011.5501.65019.8008.2504.95014.8509.9006.60013.2000.0003.30019.80016.500D C B A-0.450D A20.7009.9006.60013.2000.0003.30019.80016.50020.700剖面图侧立面图

　第三部分 框架结构计算 ３.1 结构布置及计算简图 根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计,其标准层建筑平面，结构平面和剖面示意图见图２．１~２.6，主体共六层,层高为３.3 m 。

　填充墙采用 240 mm 厚的粘土空心砌筑,房间门和厕所门为木门,阳台门为铝合金,窗为铝合金，门窗尺寸见下表 3．1．1 表 表 3. １ .1

　门窗表

　层次 类别 尺寸(ｂ  h）／mm  mm

　数量 材料 １ M1 

　2 铝合金 M2 

　22 木门 M3 

　2２ 铝合金 M４ 

　1 木门 M５ 

　2 铝合金 C１ 

　24 铝合金 C２ 

　22 2～6 M2 

　２4 木门 M3 

　24 铝合金 Ｍ4 

　1 木门 Ｃ1 

　２6 铝合金 C２ 

　24 C3 

　2 Ｃ４ 

　2 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构,楼板厚度取 100 mm 。梁截面高度按梁跨度的 1/12~1/8 估算,由此估算的梁截面尺寸见表３．１．2，表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级其设计强度：C35（ f c =1６.72/mm N , f t =1.５７2/mm N ),C３0（ fｃ =14.32/mm N , ｆ t =1.4３2/mm N ）。

　表 表 3 3 ． 1.2

　梁、柱截面尺寸及混凝土等级

　层次 混凝土等级 横梁( b  h)

　／mm  mm

　纵梁( b  h ) ／ mm  mm

　次梁 (ｂ  ｈ ) / mm  mm

　柱( b  h ）

　/ mm  mm

　AＢ、CD 跨 ＢＣ跨 ２～6 C3 

　

　

　 ４５0 5００  50０ 1 C３5 35 

　

　５ 

　

　00  600 柱截面尺寸可根据 Ａ c =c Nefn Fg] [ 估算。查表（现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级)可知该框架的抗震等级为四级，其轴压比限值[ N  ]=1.０;各层的重力荷载代表值近似取 1３ kN /2m .边柱的负载面积为 7.2  3.7５ 2m ，中柱的负载面积为 7.2  ４.８2m 。由A c =c Nefn Fg] [ 得第一层柱截面面积为：

　边柱 A ｃ 2312 . 1639407 . 16 0 . 16 10 13 75 . 3 2 . 7 3 . 1mm     

　中柱 A ｃ 2346 . 2017727 . 16 0 . 16 10 13 8 . 4 2 . 7 25 . 1mm     

　如取柱截面为正方形,则边柱和中柱截面高度分别为４0５ mm 和４4９ mm 。

　根据上述计算结果并综合考虑其他因素,本设计柱截面尺寸取值如下：

　1 层

　６00 mm  6０0 mm

　 2～6 层

　50０ mm  ５00 mm

　 基础选用钢筋混凝土灌注桩基础，基础埋深２.５ m ,承台厚度取 1.2 m 。

　框架结构计算简图如图 3.1.１所示。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线;梁轴线取至板底;2～6 层高度即为层高，取 3.３ m ;底层柱高度从基础顶面取至一层板底,即h1=３.3+０.４５+2．5-1．2-0.1=４．９５ m 。

　图 3.1.1

　框架结构计算简图

　结构平面布置图

　3.2

　重力荷载计算 3．2.1

　屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面(上人）:

　30 厚细石混凝土保护层

　0.０３×22=0．６６ kN /2m

　 三 毡 四 油 防 水 层

　 ０.40 kN /2m

　 20 厚水泥砂浆找平层

　0．02×20＝0．４0 kN /2m

　 150 厚水泥蛭石保温层

　0.15×５=０.７5 kN /2m

　 １00 厚钢筋混凝土板

　 0．10×25＝2．５0 kN ／2m

　 吊顶或粉层

　 0.50 kN ／2m

　 合计

　 5.２1 kN ／2m

　屋面恒载标准值:(7×7．2+0．55）×（2×7.５+2.1＋0．55)×5.2１=４68５ kN

　1～6 层楼面: 瓷砖地面(包括水泥粗砂打底)

　 0．５５ kN /2m

　 １20 厚钢筋混凝土板

　０．１2×２5＝３ kN /2m

　 吊顶或粉层

　 ０.50 kN /2m

　合计

　 4．05 kN /2m

　楼面恒载标准值：(７×7．２+0．５5)×(2×７．5+2.1+0.５５）×４.０５=36４2 kN

　3．2.2

　屋面及楼面的可变荷载标准值 屋面雪荷载标准值

　 ｓ k ＝μ ｒ • s 0 =１.0  0．25＝０.25 kN /2m

　式中: μ r 为屋面积雪分布系数,取 μ ｒ =1.0。

　屋面为上人屋面，查《建筑结构荷载规范》得均布荷载标准值为 2.0。

　屋面均布荷载标准值为:(7×7．2+0.５5)×(２×7.5+2.１＋０．55)×2.0=１７９9 kN

　楼面均布活载对于公寓楼一般房间为２.0ｋＮ／㎡,走廊、楼梯、门厅等为 2.5 kN /2m 。为了方便计算，统一取为２．5 kN ／2m 。

　楼面均布活载标准值为:（7×7.2+0.55）×（2×７.５+2．1+０.55)×2．5=2２４８ kN

　3．２．3

　梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 梁柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门窗等可计算出单位面积上的重力荷载,计算结果见表 3.2.1

　 表３ .2 ． 1

　梁、柱重力荷载标准值

　层次 构件 b ／( m ) h /( m ) 

　/( kN /3m ) β ｇ /( kN / m ) il

　/( m ) n G i / （ kN ) ∑Ｇi /( kN ) １ 边横梁 ０．３５ 0.７ 25 1.05 6.413 6．875 16 707.410 ２４98．2９1 中横梁 0.35 0．5 2５ １.05 4.5９４ 1.500 8 55.128 次梁 0.3 0.4５ 2５ 1.05 3.544 7．3７５ １4 36５.91８ ７.０75 １4 35１.033 纵梁 0.35 ０.6 2５ 1．05 5.513 6.600 28 1０18.802 柱 0．6 ０.６ 25 １．10 ９．９00 4．９50 3２ 156８．16０ 2~6 边横0.3 0．7 2５ 1．05 5.513 7．025 16 619．6６１ 22７8．3９１

　梁 中横梁 ０.3 0.5 2５ 1.０5 3．938 1.600 ８ ５0.406 次梁 0.3 0．4５ ２5 1．05 3.544 7.４２５ 14 ３68.400 7.125 14 ３53．５14 纵梁 0.３ 0.6 ２5 1．05 4．725 6.7００ 28 8８6.4１0 柱 0.5 ０.５ 25 １.1０ 6.87５ 3.３00 ３2 726.０00 注：1) β 为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数;ｇ表示单位长度构件重力荷载;n 为构件数量。

　 2)梁长度取净长;柱长度取层高。

　墙体为 24０ mm 厚粘土空心砖,外墙面贴瓷砖(０.5 kN ／2m )，内墙面为 20 mm厚抹灰,则外墙单位墙面重力荷载为:

　0.5+15  0.２4+１7  ０.02=4.４４ kN /2m

　内墙为 24０ mm 厚粘土空心砖,两侧均为 20 mm 厚抹灰,则内墙单位面积重力荷载为: 15  0.2４+17  ０.0２  ２=4.28 kN /2m

　门单位面积重力荷载为 0.２ kN /2m ;铝合金门窗单位面积重力荷载取 0．4 kN ／ 2m 。

　墙体自重: 底层 (1) 外横墙 AB、CD跨， 墙厚2４0 mm ，计算长度６875 mm ，计算高度3300－70０=2600 mm

　自重

　 4.44×6.875×２.6×4=31７.46 kN

　ＢＣ跨 计算长度1500 mm ,计算高度33０0-５0０=２800 mm

　自重

　 4.44x×1.5×２.8×2＝３7.30 kN

　(2) 内横墙 AB、CD跨， 墙厚240 mm ,计算长度6８75 mm ,计算高度3300-7０0=2600 mm ,3300－4５0=２850 mm

　自重 4.28×6.8７5×2.6×１2=９１8.0６ kN ，4.28×6.8７5×2.85×１４＝ 1174.06 kN

　(3) 外纵墙 ①②跨，墙厚２40 mm ,计算长度6５75 mm ，计算高度3３00-60０=27０0 mm

　自重

　 4.４4×6.575×２．7×4=３15.2８ kN

　②③跨 ４.44×６.６00×2.7×10=791.２1 kN

　(4) 内纵墙 ①②跨,墙厚240 mm ，计算长度６５75 mm ，计算高度3300-６０0=2700 mm

　自重

　 4.28×6.5７5×2．7×8=607.85 kN

　②③跨 4.28×6.600×2.7×20＝１5２５.39 kN

　同理 二至六层 外横墙自重

　ＡB、CＤ跨

　 324.39 kN

　BC跨

　 ３9．7８ kN

　内横墙自重

　AB、CＤ跨

　2137.76 kN

　外纵墙自重

　①②跨

　322.6２ kN

　②③跨

　80３.2０ kN

　内纵墙自重

　①②跨

　311．00 kN

　②③跨

　7７4.２5 kN

　女儿墙自重(0．9M)

　(17.1+５0.4)×2×０．9×4.4４×0.9=4８5．51 kN

　３.2.4

　荷载分层总汇 １)、顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50％屋面雪荷载，50%屋面均布活荷载,纵横梁自重，半层柱自重,半层墙体自重和女儿墙自重。

　2)、其他层重力荷载代表值包括,楼面恒载，50％楼面均布活荷载,纵横梁自重,楼面上、下各半层的柱子及纵横墙体自重。

　集中于各楼层标高处的重力荷载代表值 G i 计算结果见图 3．2.１和表 3.2.2。

　表３. . ２ .2

　 重力荷载代表值

　层次 1 ２ ３ ４ ５ 6 G i

　/（ kN )

　120９１.330 11455.１４5 11455.145 11455.1４５ １１４55．1４5 106６４.7５５ 10664.755 11455.145 11455.145 11455.145 11455.145 12091.330 图 3.2.3 各质点的重力荷载代表值

　3.3

　框架侧移刚度计算 3.3．1 横向框架侧移刚度计算 梁的线刚度用公式 ｉ b =

　Ｅ c I b / l 计算

　注：

　E c 为混凝土弹性模量， l 为梁的计算跨度, I b 为梁截面惯性矩。

　柱的线刚度用公式 i c =

　E c Ｉ ｃ /h c

　计算

　 注: E c 为混凝土弹性模量， h c 为梁的计算跨度， I c 为梁截面惯性矩。

　柱的侧移刚度 D 值按下式计算:hccia D212

　 注:ca 为柱侧移刚度修正系数。由表（柱侧移刚度修正系数c ）中所列公式计算。

　横梁线刚度 i ｂ 计算过程见表 3．3.1；柱线刚度 i ｃ 计算过程见表 3.3.２

　 表 表 3.3. １

　横梁线刚度 i i ｂ 计算表

　类别层次 E c ／(2/mm N ) ｂ  h / mm  mm

　Ｉ b /4mm

　il / mm

　E c I b /il

　／mm N 

　1．5 E ｃ I ｂ/il

　/ mm N 

　2 Ｅ c Ｉ b /il

　/ mm N 

　边横梁 1 3. 

　

　1. 

　 4.２00  1010

　6．300  １010

　8.400  101０

　2~6 3. 

　

　.575  １０9

　３.430  １010

　５．1４5 １010

　6．８6０  10１０

　走道梁 １ 3. 

　

　3．6４6  109

　2１0０ 5.４6９ 10１0

　8.204  １010

　10.9３８ 1010

　2～6 ３． 

　

　．12５  109

　4.464  101０

　6.6９6  １010

　8.9２8  1010

　表３． 3.2

　柱线刚度 ｉ c c 计算表

　h i ／ m

　4．95 3.3 3.3 3.３ 3．3 ３.3

　层次 h c / mm

　E c ／(2/mm N ) b  h / mm  mm

　I c

　/4mm

　E c I c ／ ｈ c / mm N 

　１ ４9５0 3． 

　

　１.08０  1010

　６.873  １０10

　２～6 330０ 3. 

　

　.２08  109

　４．７35  １01０

　根据梁柱线刚度比 K 的不同,结构平面布置图中的柱可分为中框架边柱和中柱、边框架边柱中柱以及楼梯间柱等。现以第 2层 C-6 柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略,计算结果分别见表 3.３.3 ～ 3.3.5。

　第二层 C-6 柱及与其相连的梁的相对线刚度如图 3.３．1 所示,图中数据取自表３．３．1 和 3.3.2。由表(柱侧移刚度修正系数c )可得梁柱线刚度比 K 为: K = 903 . 2735 . 4 2200 . 4 940 . 10 430 . 3 928 . 8   c = 592 . 0903 . 2 2903 . 2 由式 Ｄ =212hi cc 得 D = mm N / 30888330010 735 . 4 12592 . 0210 

　表 表 3. ３ .3

　中框架柱侧移刚度 D D 值( mm N / ) 层次 边柱(１0 根）

　中柱（１0 根）

　∑Ｄ ｉ K

　c

　D i1 K

　c

　D i2

　３~6 1.4４9 0.420 2191４ 3.334 0.625 32６10 54５24０ 2 １.611 0.４46 23271 3.70９ ０.6５

　0 1 １.22２ 0．534 1７97５ 2.8１４ 0．６８８ 2３158 ４11３３０

　 表 表 3 3 ．３．４

　边框架柱侧移刚度 D D 值( mm N / ）

　层次 Ａ-1，A-8,Ｄ-1,D-８ Ｂ-１,Ｂ-8,Ｃ-1,C-８ ∑D i

　K

　c

　Ｄ i1

　K

　c

　D i2

　3.430 4.735 4.200 10.938 8.928 图 3.3.1 C-6 柱及与其相连的梁的相对线刚度

　3～6 １．０8７ 0.3５2 １8３６6 2．5１0 ０．556 29010 189504 ２ 1.209 0.377 １9６7０ 2.7８2 0.５82 3０367 20014８ 1 0.917 0.486 1６3５9 2.110 0.635 2137４ 15０9３2

　 表 表 3.3.5

　楼梯间框架柱侧移刚度 D D 值（ mm N / ）

　层次 C-4，C-6 D-４,D－6 ∑Ｄ i

　K

　c

　Ｄ ｉ1

　K

　c

　D i２

　3～6 ２.609 ０.５６6 2９532 0.７24 ０．266 13８７９ 8682２ ２ 2.903 0.592 3０888 ０.８0６ 0.28７ 1４97５ ９1726 1 2.２０３ 0.643 21644 0．６11 ０.42６ 14339 7１970 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度 ∑D ｉ ，见表 3.3.6。

　表３．3 3 ．６

　横 向框架层间侧移刚度 D D 值（ mm N / ）

　层次 1 ２ 3 ４ 5 6 ∑D i

　634２32 86３７３4 ８2

　21566 ８21５66

　 由表 3.3.６可见, ∑D 1 / ∑D 2

　=6342３2/863734=0．734>0.7,故该框架为规则框架。

　3.３.２

　纵向框架侧移刚度计算 纵向框架侧移刚度计算方法与横向框架相同。柱在纵向的侧移刚度除与柱沿纵向的截面特性有关外,还与纵梁的线刚度有关。纵梁线刚度 ｉ b 的计算过程见表 3.3.7。在本设计中,纵横向柱线刚度相同，见表 3.3.2。

　表 表 3 3 ． 3.7

　纵梁线刚度 i i b b 计算表

　类 别 层次 E c /(2/mm N ) b  h / mm  mm

　Ｉ b /4mm

　il / mm

　E c Ｉ b /il

　／ mm N 

　１.5E c I b /il

　/ mm N 

　2E c I ｂ /il

　/ mm N 

　纵 梁 1 3. 

　

　6.30０ 10９

　720０ ２.7５6  1010

　4.１３4  10１０

　5．５12  1０10

　２～6 3. 

　

　.400  109

　2．2５0  1０1０

　３.37５ １０10

　４.500  10１0

　纵向框架柱亦可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱等，其侧移刚度值分别见表 3.3．８和 3．3.9。纵向框架各层层间侧移刚度值见表３．3.1０。

　表 表 3.3.8

　纵向中框架 (B 、Ｃ列) ) 边柱侧移刚度 D D 值（ mm N / ）

　层次 B-1,B-８ ，C-1，C－8 ∑D i K

　c

　D i1

　3～6 0.950 ０．32２ １6801 6720４ 2 1．05７ ０.346 １8053 7２2１2 1 0.802 0.４65 15652 6260８

　层次 中柱（6 根）

　C-2, C-4， C-５， Ｃ-7, C-3, C-6 ∑D i

　K

　c

　D i１

　K

　c

　D ｉ２

　K

　c

　D i3

　3~６ 1.901 0.487 2541０ １.663 0.454 2368８ 1.4２6 ０.４1６ 2１705 29０６22 2 2.114 ０.514 2681８ １．8５0 0.４８1 25０97 １．５8６ 0．442 2306２ 307420 1 1.604 0．584 19658 2.03７ 0．62８ ２1１3９ 1.２0３ ０.53２ １790７ 23831８

　 表 表 3 3 ．3 3 ． 9

　纵向边框架（Ａ、D D 列）边柱侧移刚度Ｄ值( mm N / ）

　层次 Ａ-1，Ａ-8， D－1，D-8 ∑D i

　K

　c

　D i1

　3~6 0.７13 0.263 137２2 5４888 ２ 0.793 0.２８4 1４81８ ５９２72 １ 0.602 0．426 １4339 57３56

　层次 中柱(6 根) D－2, Ｄ-4, Ｄ-５, D-７ D-３, D-6 ∑D i

　K

　c

　Ｄ i1

　K

　c

　D i2

　K

　c

　D ｉ3

　3~6 1.4２6 0．４16 ２1７0５ 1.２4１ 0.3８3 １9984 0．９５0 ０.322 16８0１ 2437６8 2 1.５ 0.442 23062 1.348 0.403 2１02 １.0 0.346

　86 ７ ５7 1 1.20３ 0.532 １7９０７ 1.002 0．5０0 1６83０ 0．802 ０.465

　 表３ .3.1 ０

　纵向框架层间侧移刚度Ｄ值( mm N / ）

　层次 1 2 3 ４ ５ 6 ∑D i

　５64３48 69749

　82 ６５6４８2 656４82 由表 3.3．10 可见， ∑D 1 / ∑Ｄ 2

　=564348/697４９0=0.809＞0.7,所以该框架为纵向规则框架。

　３.４

　横向水平荷载作用下框架机构的内力和侧移计算 3．4.1

　横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 3.4.1．1

　横向自振周期计算

　按顶点位移法计算框架的自振周期 横向框架顶点位移计算见表 3.４．1。

　按式T Tu T  7 . 11 计算基本周期 T 1 ，其中Tu 的量纲为 m ，取 7 . 0 T ,则：

　s T 66 . 0 309 . 0 7 . 0 7 . 11   

　表 表 3.4.1

　横向框架顶点位移

　层次 iG / kN

　GiV ／ kN

　 iD /（ mm N / ）

　iu  / m

　iu / m

　6 １066４．７５5 10６６４.755 8215６6 0.013 ０.３09 5 1１455.1４5 22119.90０ 8２１5６６ ０.027 0.296 ４ 1145５.１４５ 33575．045 ８2１566 0.041 0．269 3 1１４5５.１45 45030．190 82１5６6 0.0５5 0.228 ２ １1455.145 564８５.335 ８63７３4 0.065 ０.17３ 1 1２091.330 6８576.６65 6３4２32 ０.1０8 ０.１０8 ３.4.1.2

　水平地震作用及楼层地震剪力计算 本设计中,结构高度不超过 4０ m ,质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按式eq EkG F1  计算,即:

　kN G FTTkNG Geq Ekgi eq386 . 1262 292 . 48553 026 . 0026 . 0 04 . 0 )66 . 040 . 0( ) (292 . 48553 520 . 57121 85 . 0) 33 . 12091 3 145 . 11455 755 . 10664 ( 85 . 0 85 . 019 . 0max9 . 011               因 s T s T g 66 . 0 ＜ 56 . 0 40 . 0 4 . 1 4 . 11    ，所以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数n 按表(顶部附加地震作用系数）计算,即 n =0.０8 1T ＋０.07=０.0８×０.６6＋0．0７=0.123 顶点附加水平地震作用：

　nF  =nEKF ＝0.123×1262.386=155.27 kN

　各质点的水平地震作用按式 ) 1 (1n Eknjj ji iiFH GH GF   计算，即: njj ji iiH GH GF111 . 1107

　具体计算过程见表 3.4.２。各楼层地震剪力按式nii iF V1计算,结果列入表3.4.2。

　 表 表 3.4.2

　各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表

　层次 iH / m

　iG / kN

　i i HG /( kN / m ) i i HG /∑j j HG

　iF / kN

　iV / kN

　6 2１.４5 10664.７55 22８7５9.00 0.256 438.69 438.６9

　5 １8.15 11455．14５ 20７9１0.8８ ０.233 ２５７．９6 69６.65 4 14.85 114５５．145 1701０8．９０ 0.19０ 210.３５ 907.00 3 11．55 1145５．１４5 132306．92 0.148 1６3.85 10７0.８5 2 8.25 １１455.１45 94５0４.95 ０．1０6 117．3５ 1１88.20 １ ４．９５ １20９１.33０ ５9852.84 0.0６7 74.18 １2６2．38

　注:表中第６层iF 中加入了nF  ,其中nF  =15５.２7 kN

　各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图 3．4.1

　3.4.1．３ 水平地震作用下的位移验算 水 平 地 震 作 用 下 框 架 结 构 的 层 间 位 移iu  和 顶 点 位 移iu 分 别 按 式 sjij Gi iD V u1/ ) ( 和 nkk Tu u1) ( 计算，计算过程见表３.4.3。表中还计算了各层的层间弹性位移角iiehu   。

　表 表 3.4.3

　横向水平地震作用下的位移验算

　层次 Ｖ ｉ / kN

　∑Ｄ i /( mm N / ）

　iu  ／ mm

　iu / mm

　ｈ ｉ/ mm

　iiehu  

　6 43８.６9 821566 0.53 7．15 3300 1/62２６

　5 6９6.6５ 821566 0.85 6.62 ３30０ 1/3882 4 907.０0 ８2１566 1.10 5.７７ 3300 1/3０0０ 3 １０70.85 8２1566 １.30 4.６7 3300 1/2５38 2 1188.20 ８63734 1.38 3.3７ 3３00 １/2３91 1 1２62．３8 6３4232 1.9９ 1.99 ４9５0 1/248７ 由表 3．４.3 可见,最大层间弹性位移角发生在第２层，其值为 1／2391<1／550,满足式   h ue e   的要求，其中   550 / 1 /   h u 由表(弹性层间位移角限值）查得。

　3.4.1．４ 水平地震作用下框架内力计算 以结构平面布置图中②轴线横向框架内力计算为例,说明计算方法，其余框架内力1262.38 （a）水平地震作用分布 1188.20 （b）层间地震剪力分布 438.69 257.96 210.35 163.85 117.35 74.18 1070.85 907.00 696.65 438.69 图 3.4.1 横向水平地震作用及楼层地震剪力

　计算从略。

　框架柱端剪力及弯矩分别按式injijijijVDDV1和 yh V Mijbij  、 h y V Mijuij) 1 (    计算,其中 D ｉj 取至表 3.3.3， ∑D ij 取至表 3.３.6，层间剪力取至表 3.4.2。各柱反弯点高度比 y 按式 y=y n +y 1 +y 2 +y 3 确定，其中 y ｎ 由表(倒三角分布水平荷载下各层柱标准反弯点高度比 y n )查得。

　本设计中底层柱需考虑修正值 ｙ 2 ，第 2 层柱需考虑修正值 ｙ 1 和 y 3 ,其余柱均无修正。具体计算过程见表３.４．4。

　表３ .4 ． 4

　各层柱端弯矩及剪力计算

　层次 6 5 4 3 ２ 1 h i / m

　３.3 ３.３ 3.3 3.3 3.３ 4.95 V i / kN

　438.69 696.65 ９０7．0０ 107０.85 11８8．２０ 1２62.38 ∑Ｄ ｉj /( mm N / ) 82

　２

　63７34 634２32 边柱 D ｉ1

　21914 ２19１4 2１9１4 21９1４ 232７1 17975 V ｉ1

　11．7０ 18.58 24.19 ２8.56 32.01 ３5.78 K

　1.449 1.４49 1.449 1．４49 １.611 1.２22 y

　0．37 ０.45 0.47 0.50 ０.52 0.64 biM1

　１4.29 ２７.５9 37.52 47.12 54.93 1１３.35 uiM1

　2４.32 33.７２ 42．３１ 4７.１2 ５0.７0 6３.76 中柱 D ｉ２

　3261

　 3２6１

　 V i2

　17．41 27.65 ３6．0０ 4２．50 46.66 46.0９ K

　3．334 3.334 3.334 ３.33４ ３.70９ 2.８14 y

　0．45 0.5０ 0.50 0．50 0.50 ０．５６ biM2

　25.85 45.62 ５9.40 ７0.13 76.99 １２7.7６ uiM2

　31.６0 45.62 59.40 ７０.1３ ７6.9９ 100.38

　 注：表中 Ｍ 量纲为 kN• m, V 量纲为ｋN 梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下式计算。

　) () (, 1, 1uijbj irblbrb rbuijbj irblblb lbM Mi iiMM Mi iiM

　 nkkrblb irblbbV V NlM MV1) ( 其中梁线刚度取至表 3.３.1,具体计算过程见表 3.4.５。

　 表 表 3.4.5

　梁端弯矩、剪力及柱轴力计算

　层次 边梁 走道梁 柱轴力 lbM

　rbM

　l Ｖb lbM

　rbM

　l Vb 边柱 N

　中柱 Ｎ

　6 2４.32 １0．５7 7.5 ４.65 １7.87 １7.８7 2.1 1７．02 -4.65 -12.37 5 48.01 ２０．8６ 7.5 9.18 40.42 ４０.４2 2.１ ３8.50 -9.18 -29.32 ４ ６9.90 30．３７ 7.5 1３.34 ５9．39 5９.3９ 2.1 ５6.５6 -１3.34 -43.２2 3 84.６４ 36.78 ７.5 16.19 ７3．25 73．25 ２.1 69.7６ -16.１９ －53.57 2 9７．82 42.５0 7.５ １8．7１ ８3．2０ ８3．20 2．1 79.24 -1８．71 －6０．53 1 １18.6９ ５1.56 7.5 22.70 1０0.３2 １00.32 2.1 95.54 －2２．70 -７2.８4 注:1)柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震作用时,左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。２)表中 Ｍ 单位为 kN • m , V 单位为 kN , Ｎ 单位为 kN , l 单位为 m 。

　水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图 3.4．２所示

　 3．4.２

　横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 ３.4.2.１

　风荷载标准值 风荷载标准值按式0    z s z k 计算。基本风压0 =0.40 kN /2m ，由《荷载规范》第７．3 节查得s =0.８（迎风面）和s =－0.５(背风面）。Ｂ类地区，H/B=２1.４5/5０.４0=０.426,由表(脉动影响系数  ）查得  =０.42； T 1 =０.6６s，2 2 2 21 0m / s kN 18 . 0 66 . 0 40 . 0     T  ,由表(脉动增大系数  )查得  ＝1.２7。由式zzz  1 得 HH izz 42 . 0 27 . 11

　仍取结构平面布置图中②轴线横向框架，其负载宽度为７ .２ m ,由式0    z s z k 得沿房屋高度分布风荷载标准值为：

　q(z)=7．2  0.40z s z   =2.88z s z  

　作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中荷载标准值为: 2 / ) (0B h h Wj i z s z k     

　根据各楼层标高处的高度 H i 由表（风压高度变化系数z ）查取z ,风载体型系数s取 1．３(迎风面０.8 与背风面０．５之和）,代入上两式可得各楼层标高处的 q ( z )和kW ,则 q ( z )表示迎风面的风压力与背风面的风吸力之和。按静力等效原理将分布风荷载折算为节点集中力kW 。

　代入上两式可得各楼层标高处的 ｑ ( ｚ )和kW ,见表 3.4.6; ｑ ( z )和kW（b）梁端剪力及柱轴力图（ kN ）

　4.65 17.02 9.18 13.34 16.19 18.71 22.70 38.50 56.56 69.76 79.24 95.54 -4.65 -12.37 -29.32 -43.22 -53.57 -60.53 -72.84 -9.18 -13.34 -16.19 -18.71 -22.70 20.86 30.37 42.50 （a）框架弯矩图（ kN • m ）

　51.56 36.78 31.60 83.20 100.32 17.87 40.42 59.39 73.25 48.01 69.90 84.64 97.82 118.624.32 14.29 33.72 25.85 45.62 59.40 45.62 42.31 27.59 37.52 47.12 59.40 70.13 76.99 70.13 50.70 47.12 54.93 113.35 63.76 100.38 127.76 76.99 24.32 10.57 图 3.4.2 横向框架在左地震作用下的弯矩图、梁端剪力及柱轴力图

　沿房屋高度的分布见图 3.4.3。

　《荷载规范》规定，对于高度大于 30 m 且高宽比大于 1.５的房屋结构，应采用风振系数z 来考虑风压脉动的影响。本设计房屋高度 H ＝2１.45<30 m ，而且 Ｈ／Ｂ ＝2１．45/１7.1＝1.２6<1.5，因此,该房屋不考虑风压脉动的影响。

　 表３ .4.6

　沿房屋高度分布风荷载标准值

　层次 H i / m

　H i / H

　z

　z

　0

　／( kN /2m )

　h ｉ ／m

　h ｊ

　/ m

　q 1 （ z ) ／( kN / m ) q 2 ( ｚ ) /( kN ／m ）

　kW

　／kN

　6 21．４5 1.00 1．２7５ １.00 ０.4０ 3.3

　１.8

　２.938 1.836 12.17 5 １８.１5 0．８46 １.20９ 1.0０ 0.40 3.3 ３.3 2.786 １．741 14.94 4 １４.85 0．6９2 1.136 1.00 0.4０ 3．3 3.3 ２．6１7 1.636 １4.0４ 3 11.55 ０.538 1.0４４ 1.00 0.４０ ３.3 3.３ 2．405 1.503 1２．９0 2 8.2５ 0．3８5 1.００ １.0０ 0.40 3．3 3.3 2.3０４ 1.440 12.36 １ 4．95 0.231 １.00 1．０0 0.40 4．9５ 3.３ 2.3０4 １.４４0 15.44

　 ３．4．2.2 风荷载作用下的水平位移验算 根据图 3．4.3（b）所示的水平荷载,由式nkk iF V1计算层间剪力 V i ，然后根据表3.3．3 求出②轴线框架的层间侧移刚度,再按式 sjij i iD V u1/ ) ( 和 nkk Tu u1) ( 计算各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程见表 3.4．7。

　 表 表 3.4.7

　风荷载 作用下框架层间剪力及侧移计算

　层次 kW

　/ kN

　V i / kN

　∑D i /（ mm N / ）

　iu 

　/ mm

　iu

　/ mm

　ih

　/ mm

　iiehu  

　6 12.17 １2.17 109048

　0.１1 ２.82 330０

　1/30０0０

　5 14.94 ２7．１1 109048 0.25 2．71 33０0 1/1３２０0 ４ 1４.04 41．１5 109048 0.38 ２．46 3３00 1／８684 3 12.90 54．05 1０9048 0．50 2.0８ ３300 1／6600 2 12．３6 66.41 1１437２ ０．5８ １．５8 ３30０ １/5６90 1 15.44 81.85 8２２66 1.00 1.００ 49５0 1/4９50 图 3.4.3 框架上的风荷载 12.17 2.938 （a）风荷载沿房屋高度的分布（ kN / m ）

　2.786 2.617 2.405 2.304 2.304 1.440 1.440 1.503 1.636 1.741 1.836 （b）等效节点集中风荷载（ kN ）

　14.94 14.04 12.90 12.36 15.44

　由表 3.4.7 可见，风荷载作用下框架的最大层间位移角为１/４9５0,远小于 1/５50,满足规范要求。

　３.4．2.3 风荷载作用下框架结构内力计算 风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下的相同,计算过程见表３．4．8 和表３．４.9。结构平面布置图中②轴线横向框架在风荷载作用下的弯矩、梁端剪力及柱轴力见图 3.4.4。

　 表 表 3.4.8

　风荷载作用下各层柱端弯矩及剪力计算

　层次 6 ５ 4 3 2 1 h i / m

　3.３ 3.3 3.3 3．3 ３.3 4．9５ V i / kN

　1２．１7 27.11 41.１5 ５4．０5 66.41 ８1.85 ∑D iｊ /（ mm N / ) １

　1

　1１4372 822６6 边柱 D i１

　2１９14 21914 21914 2１９14 2327１ 17９75 V ｉ１

　2.45 5．45 ８.27 １0．8６ 13.51 17．８8 K

　1.449 1.４4９ 1.44９ １．449 1．６11 1.22２ y

　0.37 0.45 0.４7 ０.５0 0．52 0．64 biM1

　2.99 8．09 12.83 17．9２ 23.1８ 5６.64 uiM1

　5.09 9．89 14.46 17.９２ ２1.４０ 31.8６ 中柱 Ｄ ｉ2

　3２61

　 3２61

　 Ｖ i2

　3．６4 ８.11 12.31 １6.16 1９．6９ 23．０４ K

　3．33４ 3.334 3．33４ ３.３34 3.７09 2.81４ ｙ

　0．4５ ０.50 0.5０ 0.50 ０.50 ０.56 biM2

　５.41 １3.3８ 20.3１ ２6．66 ３2.４9 63.８7 uiM2

　6.6１ １3．38 2０.31 ２６.66 32．49 50.18

　 注：表中 Ｍ 量纲为 kN • m ， V 量纲为 kN 。

　梁 端 弯 矩 、 剪 力 及 柱 轴 力 分 别 按 式 ) (, 1uijbj irblblb lbM Mi iiM 、) (, 1uijbj irblbrb rbM Mi iiM 、 nkkrblb irblbbV V NlM MV1) ( 、 计算。其中梁线刚度取至表３.3.１,具体计算过程见表３.4.9。

　表 表 3 3 ．４ .9

　风荷载作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力计算

　层次 边梁 走道梁 柱轴力 lbM

　rbM

　l bV

　lbM

　rbM

　ｌ bV

　边柱 N

　中柱 Ｎ

　6 5．09 2.21 7．5

　0.97 3.74 ３.74 2.１

　３.5６ -０.９7 -2.5９ 5 12.88 5．６０ 7．5 ２．４6 10.63 10.６3 2.1 1０.12 -2.４6 -7.66 4 22.55 ９.８0 7.5 4．3１ 19．05 19．０５ 2.1 1８.１4 －4.31 -13.83 3 ３0.7５ １3.3６ ７．5 5.８８ 26.5６ 2６.5６ 2．1 ２5．3０ -5.88 －19.４2 2 3９.３2 17.０8 ７.５ 7.52 33．４5 ３3.45 2．1 31.8６ －７.５2 -2４.34 １ ５４.8２ 23.81 7．5 10.48 4６.７5 46.75 ２.1 44.5２ -1０.48 -３4．04 注:１）柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震作用时，左侧两根柱为拉力,对应的右侧两根柱为压力。

　 2）表中 M 单位为 kN • m ,V 单位为 kN ,N 单位为 kN ，l 单位为 m 。

　（b）梁端剪力及柱轴力图（ kN ）

　0.97 3.56 2.46 4.31 5.88 7.52 10.48 10.12 18.14 25.30 31.86 44.52 -0.97 -2.59 -7.66 -13.83 -19.42 -24.34 -34.04 -2.46 -4.31 -5.88 -7.52 -10.48 5.60 9.80 17.08 （a）框架弯矩图（ kN • m ）

　23.81 13.36 6.61 33.45 46.75 3.74 10.63 19.05 26.56 12.88 22.55 30.75 39.32 54.82 5.09 2.99 9.89 5.41 13.38 20.31 13.38 14.46 8.09 12.83 17.92 20.31 26.66 32.49 26.66 21.40 17.92 23.18 56.64 31.86 50.18 63.87 32.49 5.09 2.21 图 3.4.4 横向框架在风荷载作用下的弯矩图、梁端剪力和柱轴力图

　3.5

　纵向水平荷载作用下框架机构的内力和侧移计算 3．5.１

　纵向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 3.5.1.1

　纵向自振周期计算 纵向自振周期 T 1 计算的方法与横向的相同。各质点的重力荷载代表值 G i 见图３.2.1。结构顶点假想侧移的计算过程见表 3.5.1,表中各层间侧移刚度取自表 3.3．１０。

　按式T Tu T  7 . 11 计算基本周期 Ｔ 1 ，其中Tu 的量纲为 m,取 7 . 0 T ，则: s T 73 . 0 372 . 0 7 . 0 7 . 11   

　表 表 3.5. １

　结构顶点假想侧移计算

　层次 iG / kN

　GiV / kN

　 iD /( mm N / ) iu  / m

　iu / m

　６ 106６4.7５５ １066４.755 6５64８2 0.０１6 0.３７２ 5 11455.145 22119.9０0 ６56482 0.034 0.35６ ４ 11455.145 3３5７5.04５ 65６482 0.0５1 0.322 ３ 1１455.145 45030.190 6564８2 0.06９ 0.271 2 11455.１4５ 564８5．33５ 697４90 0.080 0．202 １ 1２09１．３3０ ６8576.６65 56４3４8 0．１２2 0.１2２ 3.5.1.2

　纵向水平地震作用及楼层地震剪力计算 结构总水平地震作用标准值按式eq EkG F1  计算,即：

　kN G FTTkNG Geq Ekgi eq73 . 1116 292 . 48553 023 . 0023 . 0 04 . 0 )73 . 040 . 0( ) (292 . 48553 520 . 57121 85 . 0) 33 . 12091 3 145 . 11455 755 . 10664 ( 85 . 0 85 . 019 . 0max9 . 011               因 s T s T g 73 . 0 ＜ 56 . 0 40 . 0 4 . 1 4 . 11    ，所以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数n 按表(顶部附加地震作用系数)计算，即 n =0.08 1T +０.07=0.08×0.7３+0.0７＝0.128 顶点附加水平地震作用：

　nF  =nEKF =0．１28×1１16.73=1４2.94 kN

　各质点的水平地震作用按式 ) 1 (1n Eknjj ji iiFH GH GF   计算,即：

　njj ji iiH GH GF179 . 973

　具体计算过程见表３．5.2。各楼层地震剪力按式nkk iF V1计算，结果列入表 3.5.2

　 表 表 3 3 ．５． 2

　各质点纵向水平地震作用及楼层地震剪力计算表

　层次 iH / m

　iG / kN

　i i HG /（ kN / m ) i i HG /∑j j HG

　iF ／ kN

　iV / kN

　6 21.4５ 10６６4.755 2２8759.00 ０.256 392．２３ 392.23 5 １8．1５ 11455．１４5 207910．88 0．233 223.89 ６19．12 ４ 14．８5 114５5.145 1７010８.90 0.１90 18５.０2 80４．1４ 3 1１.５5 1１455．145 1３２３０6.９2 0.148 1４4.12 948.26 2 ８．25 11455.145 ９450４.95 0．１０6 103．22 1０５1.48 1 4.9５ 12091.330 ５985２．08 0.06７ 65.24 １11６．72 注:表中第六层iF 中加入了nF  ,其中nF  =１4２.9４ kN

　纵向水平地震作用下各质点水平地震作用及楼层地震剪力分布见图 3.5.1

　3.5．1．3

　纵向水平地震作用下的位移验算

　 纵向水平地震作用下框架结构的位移计算方法与横向水平地震作用下的相同,具体计算过程见表 3.5.3。

　 表 表 3 3 ． 5.3

　纵向水平地震作用下的位移验算

　层次 V ｉ / kN

　∑D ｉ /( mm N / ) iu  ／ mm

　iu / mm

　h i / mm

　iiehu  

　6 ３92.２3 6５６４82 0.60 7.６9 ３3０0

　1/５5０0

　５ 619.１２ ６56４８２ ０.94 7.0９ 3300 1/351１ 4 8０４.14 65６482 1．22 6.1５ 3300 1/２7０5 ３ 948.２6 6564８2 1.４４ 4．9３ 330０ 1/229２ ２ 1051.48 6974９0 １.51 3．49 33０0 １/2186 1 1116.7２ ５６4348 １．98 １．9８ 4９50 1/25００ 由表 3．5．3 可见,最大层间位移角发生在第 2 层，其值为１/２186＜１/５50，满足规范要求。

　1116.72 1051.48 （a）纵向水平地震作用分布 （b）层间剪力分布 392.23 223.89 185.02 144.12 103.22 65.24 948.26 804.14 619.12 392.23 图 3.5.1 纵向水平地震作用及层间剪力分布图

　3.5．1．4 纵向水平地震作用下框架内力计算 纵向水平地震作用下框架内力计算方法与横向的相同。结构平面布置图中Ｂ轴纵向框架各层柱端弯矩及剪力计算过程见表 3.5.4,梁端弯矩、剪力及柱轴力计算过程见表3.５.5。

　 表 表 3. ５． 4

　纵向框架在地震作用下各层柱端弯矩及剪力计算

　层次 6 ５ 4 3 2 １ h i / m

　３.3 3．3 3．3 ３．３ ３．３ 4.９5 V i / kN

　3９2.２3 ６19.1２ ８04．14 ９48.２６ 1051．48 1１16.7２ ∑D ｉj ／( mm N / ) ６5６482 65６482 656482 656482 6９7490 56４34８ 边柱 (B-１、Ｂ－9）

　D ｉ１

　168

　１ 1６8

　2 V i1

　１0.04 1５.84 20．58 24.27 ２7．22 ３0.97 K

　0.９50 0.9５0 ０.９50 0.950 1.05７ 0.8０2 y

　0.35 0．4０ 0.４5 0.４５ 0.４5 ０．62 biM1

　11.６0 20．91 3０．56 36.0４ 40.4２ ９5．０5 uiM1

　2１．54 ３1.36 37．3５ ４４.０5 49.４0 58.２６ 中柱 (B-２～B－８) D i２

　25４1

　 25４1

　 V i2

　１5.18 23.９6 ３1.13 36．70 ４0.43 ３８．90 K

　1．901 1.９01 1.90１ 1.901 ２.11４ 1.6０4 ｙ

　0.40 0.45 0.４５ 0.50 0．5０ 0.59 biM2

　20．04 3５.58 4６.23 60.56 66．71 1１3.61 uiM2

　30．06 43．４９ 5６.５0 6０.56 6６.71 ７8.95

　 表 表 3. ５．５

　纵向框架在地震作用下的梁端弯矩、剪力及柱轴力计算

　层 次 边跨梁 中间跨梁 柱轴力 N

　lbM

　rbM

　l Vb lbM

　rbM

　ｌ Vｂ ①、⑧ 轴柱 ②、⑦ 轴柱 ③~⑥ 轴柱 6 ２ 15.03 ７. 5.０8 15.０ 15.03 ７. ４．1  5.08  0．90 0

　1．５4 2 3 ２ ８ 5 42．96 31.7７ 7.２ １0.３8 3１.7７ 3１.7７ 7.２ ８．83  15.46  2.45 0 4 5８.２６ 46.04 7．2 14.49 46.０4 46.０4 7.２ 12.79  29.95  4.１5 0 3 ７４.６1 ５3.４０ 7.2 17.７8 53.40 53.40 7.２ 14．83  47.7３  7．１０ 0 2 85.44 63．64 ７.2 20.71 63.64 6３.6４ 7.2 １７.68  ６8.44  10.13 0 1 9８．68 ７2.83 ７.2 23.82 72.８3 72．8３ 7.2 20．23  9２.２6  1３.７２ 0 注：1）柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。

　 2）表中 M 单位为 kN • m ,V 单位为 kN ,N 单位为 kN ，l 单位为 m 。

　水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图 3.5.2 所示

　３.5．2 纵向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 3.5.2.1 风荷载标准值 因该房屋沿纵向的高宽比 Ｈ / B= 21.４5/５０．４0=0．4２6<1.5，所以风振系数z（b）梁端剪力及柱轴力图（ kN ）

　5.08 4.18 10.38 14.49 17.78 20.71 23.82 8.83

　12.79 14.83 17.68 20.23  5.08  0.9  2.45  4.15

　 7.10  10.13  13.72  15.46  29.95  47.73  68.44  92.26 31.77 46.04 63.64 （a）框架弯矩图（ kN • m ）

　72.83 53.40 30.06 63.64 72.83 15.03 31.77 46.04 53.40 42.96 58.26 74.61 85.44 98.68 21.54 11.60 31.36 20.04 43.49 56.50 35.58 37.35 20.91 30.56 44.05 46.23 60.56 66.71 60.56 49.40 36.04 40.42 95.05 58.26 78.95 113.61 66.71 21.54 15.03 图 3.5.2

　纵向框架在水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图

　＝1.0，其余计算与计算与计算横向时相同。仍计算 B 列纵向框架,其负载宽度为 B =（７.5+2.1）/2=4.80 m ,则由式0    z s z k 得沿房屋高度分布风荷载标准值为: ｑ(z)=４.80  ０．40z s z   ＝1.92z s z  

　作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中荷载标准值为: 2 / ) (0B h h Wj i z s z k     

　根据各楼层标...