苏州某地辅助教学楼设计(一)(4)

2013-06-10 01:04

导读：底层框架边柱节点，上层框架传来弯矩是28.79kN·m，。节点各构件分配到的弯矩分别为：底层框架中柱节点，上层框架传来弯矩是-20.53 kN·m。节点各构件

底层框架边柱节点，上层框架传来弯矩是28.79kN·m，。
节点各构件分配到的弯矩分别为：

    底层框架中柱节点，上层框架传来弯矩是-20.53 kN·m。
节点各构件分配到的弯矩分别为：

将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图
　　     　　
  　     　
　      　
28.79 　    -20.53
-7.66      4.11
90.16 　   -63.91
111.29      -80.33
  　     0.200
0.266

  0.504    0.528 0.098 　
0.230    　　  0.174    　

  　     　
-14.51   10.84   2.01
　      　
-6.62 -148.02   156.44 3.57 -36.92
77.96 　    -55.60 　
71.34 -162.53   167.28 -52.03 -34.91
      　
　     　
    底层二次弯矩分配 (单位KN·M)

4.5活载荷载计算（科教范文网http://fw.ΝsΕΑc.com编辑）
屋面活荷载：0.5 kN/m²，(不上人屋面)，
搂面活荷载：2.0 kN/m²，走廊：2.5 kN/m²
荷载计算：线荷载
　　       屋面：屋面活载0.5kN/m2
屋面板传来的活载：0.5×4.05＝2.03 kN/m　　　　　　　　　　　
　　　　　　教室横梁的三角形线荷载合计：2.03 kN/m
走廊板传来的活载：0.5×2.7＝1.35 kN/m　　　　　　　　　　　
　　　　走廊横梁的三角形线荷载　合计：1.35kN/m

楼面：楼面活载2.0kN/m2
楼面板传来的活载：2.0×4.05＝8.1 kN/m　　　　　　　　　　
　　　教室横梁的梯形线荷载　　合计：8.1 kN/m
走廊：　楼面活载2.5kN/m2
走廊楼面传来的活载：2.5×2.7＝7.29 kN/m　　　　　　　　　
　走廊横梁的三角形线荷载　合计：7.29 kN/m
荷载计算：集中荷载
次梁传来的集中荷载：
屋面：
板传来的活载：0.5×4.05＝2.03 kN/m
(5.4+5.4-4.05)×2.03×0.5＝6.86KN　　　　　　　　　　
次梁传来的集中荷载　合计：6.86KN
楼面：
板传来的活载：2.0×4.05＝8.1kN/m
(5.4+5.4-4.05)×8.1×0.5＝27.2KN　　　　　　　　　　
次梁传来的集中荷载　合计：27.2KN

屋面框架节点集中荷载

（科教范文网 lw.AsEac.com编辑整理）

边柱联系梁传来的屋面活载：
0.6×5.4×0.5＝1.62KN
0.5×(5.4+5.4-4.05)×4.05/2×0.5=3.42 KN
顶层边节点集中荷载　合计：5.04KN

中柱联系梁传来的屋面活载：
0.5×(5.4+5.4-2.7)×2.7/2×0.5=2.73 KN
0.5×(5.4+5.4-4.05)×4.05/2×0.5=3.42 KN
   　　　　　　　顶层中节点集中荷载　合计：6.15KN

楼面框架节点集中荷载：
边柱联系梁传来的楼面活载：
0.5×(5.4+5.4-4.05)×4.05/2×2.0=13.67KN
楼面层边节点集中荷载　合计：13.67KN

中柱联系梁传来的楼面活载：
0.5×（5.4+5.4-2.7）×2.7/2×2.5＝13.67KN
0.5×(5.4+5.4-4.05)×4.05/2×2.0=13.67KN
                   楼面层中节点集中荷载　合计：27.34KN
集中荷载引起的偏心弯矩M:

屋面层集中荷载引起的偏心弯矩M:
5.04×0.45＝2.27KN·M

楼面层集中荷载引起的偏心弯矩M:
27.34×0.175=4.78KN·M

屋面层梁上作用的活载

在上图中，qk1、qk1′分别代表房间和走廊传给横梁的三角形荷载。（转载自http://zw.ＮＳＥaＣ.com科教作文网）
qk1 =2.03 kN/m
     qk1′=1.35 kN/m
qk =6.86KN
qk1、qk1′代表房间和走廊传给横梁的三角形荷载和跨中集中荷载，需要将其转化为等效均布荷载。
          两个三角形荷载
三角形荷载
跨中集中荷载　



横向框架活荷载：
      屋面板：1.08+1.27=2.35kN/m （8.1m跨）
              0.844 kN/m （2.7m跨）
   楼面层梁上作用的活载

在上图中，qk1、qk1′分别代表房间和走廊传给横梁的三角形荷载。
qk1 =8.1kN/m　　
     qk1′ =7.29 kN/m
qk   =27.2KN
qk1、gk1′代表房间和走廊传给横梁的梯形、三角形荷载和跨中集中荷载，需要将其转化为等效均布荷载。
          两个三角形荷载
三角形荷载
跨中集中荷载　



横向框架活荷载：
      楼面板： 4.3+5.04=9.34kN/m （8.1m跨）
              4.56 kN/m （2.7m跨）（转载自中国科教评价网www.nseac.com ）
4.6活载内力计算
活载作用下节点分配系数同恒载作用下节点分配系数相同。
　
节点弯矩二次调整：
同恒荷载作用下一样，在活荷载作用下也要对节点不平衡力矩再做一次弯矩分配，予以修正。
顶层框架边柱节点，下层框架传来弯矩是6.15kN·m，。
节点各构件分配到的弯矩分别为：

    顶层框架中柱节点，下层框架传来弯矩是-4.27 kN·m。
节点各构件分配到的弯矩分别为：

将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图

第四层框架边柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是1.80kN·m，6.15kN·m。
节点各构件分配到的弯矩分别为：

    顶层框架中柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是-1.41 kN·m、-4.27kN·m。
节点各构件分配到的弯矩分别为：

将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图

第三层框架边柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是6.15 kN·m，6.15 kN·m。
节点各构件分配到的弯矩分别为：

    顶层框架中柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是-4.27 kN·m、-4.27kN·m。
节点各构件分配到的弯矩分别为：

将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图
　　     　　

第二层框架边柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是6.15kN·m，6.42kN·m。（科教作文网http://zw.ΝsΕAc.com发布）
节点各构件分配到的弯矩分别为：

    第二层框架中柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是-4.27 kN·m、-4.44kN·m。
节点各构件分配到的弯矩分别为：

将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图
　　     　　
底层框架边柱节点，上层框架传来弯矩是6.15 kN·m，。
节点各构件分配到的弯矩分别为：

    底层框架中柱节点，上层框架传来弯矩是-4.27kN·m。
节点各构件分配到的弯矩分别为：

将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图

2.7竖向荷载作用下梁、柱内力计算
梁端、柱端弯矩见弯矩图。
梁端剪力：

梁端剪力示意图

柱轴力：

柱轴力示意图


边柱（上）：
中柱（上）：
边柱（下）：
中柱（下）：
恒载作用下，根据公式。
计算梁端剪力：

（科教作文网http://zw.nseAc.com）

恒载作用下梁端剪力
序号梁端弯矩梁间恒载跨度梁端剪力
边跨中跨边跨中跨边跨中跨边跨中跨
Ml Mr Ml Mr q q L L Va Vb左 Vb右 Vc左
5 129.39 107.52 33.71 33.71 32.74 11.98 8.1 2.7 135.31 129.91 16.17 16.17
4 178.43 179.9 32.35 32.35 43.85 9.28 8.1 2.7 177.41 177.77 12.53 12.53
3 180.64 180.47 32.25 32.25 43.85 9.28 8.1 2.7 177.61 177.57 12.53 12.53
2 181.26 180.87 32.17 31.4 43.85 9.28 8.1 2.7 177.64 177.54 12.81 12.81
1 162.53 167.28 34.91 34.91 43.85 9.28 8.1 2.7 177.01 178.18 12.53 12.53

恒载作用下柱轴力
序号柱截面层高容重集中荷载　　　　
边跨中跨边跨中跨 A柱 B柱
b(M) h(M) b(M) h(M) H(M) γ(kn/m3) N N N顶 N底 N顶 N底
5 0.4 0.6 0.5 0.5 3.9 25 84 76 219.46 242.86 222.2 246.6
4 0.4 0.6 0.5 0.5 3.9 25 115 184 535.27 558.67 620.6 645
3 0.4 0.6 0.5 0.5 3.9 25 115 184 851.28 874.68 1019 1043
2 0.4 0.6 0.5 0.5 3.9 25 115 184 1167.3 1190.7 1417 1441

（科教范文网 fw.nseac.com编辑发布）

1 0.4 0.6 0.5 0.5 5 25 115 184 1482.7 1512.7 1816 1847

活载作用下梁端剪力
序号梁端弯矩梁间活载跨度梁端剪力
边跨中跨边跨中跨边跨中跨边跨中跨
Ml Mr Ml Mr q q L L Va Vb左 Vb右 Vc左
5 11.69 9.42 2.10 2.10 2.35 0.84 8.10 2.70 9.80 9.24 1.14 1.14
4 35.96 37.71 8.60 8.60 9.34 4.56 8.10 2.70 37.61 38.04 6.16 6.16
3 38.08 39.18 8.32 8.32 9.34 4.56 8.10 2.70 37.69 37.96 6.16 6.16
2 38.21 39.27 8.31 8.31 9.34 4.56 8.10 2.70 37.70 37.96 6.16 6.16
1 34.21 36.44 8.87 8.87 9.34 4.56 8.10 2.70 37.55 38.10 6.16 6.16

活载作用下柱轴力
序号集中荷载梁端剪力 A柱 B柱
边跨中跨边跨中跨
N N Va Vb左 V N顶 N顶
5 5.04 6.15 9.80 9.24 1.14 14.84 16.53
4 13.67 27.34 37.61 38.04 6.16 66.12 88.07
3 13.67 27.34 37.69 37.96 6.16 117.48 159.53
2 13.67 27.34 37.70 37.96 6.16 168.85 230.99
1 13.67 27.34 37.55 38.10 6.16 220.07 302.59

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梁跨中弯矩计算：

各层梁的跨中弯矩见下表：
竖向恒载作用下跨中弯矩计算（单位：kN·m）
层次梁端弯矩跨度梁间恒载恒载作用下
边跨中跨边跨中跨边跨中跨
Ml Mr Ml Mr L L q q AB跨 BC跨
5 129.39 107.52 33.71 33.71 8.10 2.70 32.74 11.98 150.05 -22.79
4 178.43 179.90 32.35 32.35 8.10 2.70 43.85 9.28 180.46 -23.89
3 180.64 180.47 32.25 32.25 8.10 2.70 43.85 9.28 179.07 -23.79
2 181.26 180.87 32.17 32.17 8.10 2.70 43.85 9.28 178.56 -23.71
1 162.53 167.28 34.91 34.91 8.10 2.70 43.85 9.28 194.72 -26.45

竖向活载作用下跨中弯矩计算（单位：kN·m）
层次梁端弯矩跨度梁间恒载活载作用下
边跨中跨边跨中跨边跨中跨
Ml Mr Ml Mr L L q q AB跨 BC跨
5 11.69 9.42 2.10 2.10 8.10 2.70 2.35 0.84 8.72 -1.33
4 35.96 37.71 8.60 8.60 8.10 2.70 9.34 4.56 39.76 -4.44

（科教范文网 lw.nseaC.Com编辑发布）

3 38.08 39.18 8.32 8.32 8.10 2.70 9.34 4.56 37.97 -4.16
2 38.21 39.27 8.31 8.31 8.10 2.70 9.34 4.56 37.86 -4.15
1 34.21 36.44 8.87 8.87 8.10 2.70 9.34 4.56 41.27 -4.71

恒载作用下框架弯矩图（单位：kN·m）

活载作用下框架弯矩图（单位：kN·m）

恒载作用下框架梁剪力图、柱轴力图（单位：kN）

活载作用下框架梁剪力图、柱轴力图（单位：kN·m）

第五部分横向荷载作用下框架结构的内力计算
5.1风荷载作用楼层剪力的计算
层次 βz μs z(m) μz ωo A Pw
5 1.0 1.3 20.6 1.26 0.45 13.77 10.15
4 1.0 1.3 16.7 1.18 0.45 21.06 14.50
3 1.0 1.3 12.8 1.08 0.45 21.06 13.28
2 1.0 1.3 8.9 1.00 0.45 21.06 12.32
1 1.0 1.3 5.0 1.00 0.45 22.68 13.27
5.2梁、柱线刚度计算
横梁线刚度ib和柱线刚度ic计算分别见下表：

梁、柱线刚度计算：
横梁线刚度计算
类别 b×h I l EcI/l 1.5EcI/l 2EcI/l
(m×m) （）　（m）　（）　（）　（）　
边横梁 0.3×0.8 0.0128 8.1 15.8 23.7 31.6
中横梁 0.3×0.4 0.0016 2.7 5.93 8.94 11.9

                           柱线刚度ic计算（科教范文网 Lw.nsEAc.com编辑整理）
层次 h b×h I EcI/l
（m）（m×m）（）（）　
1 5 0.4×0.6 0.0072 14.4
  0.5×0.5 0.0052 10.4
2—5 3.9 0.4×0.6 0.0072 18.5
  0.5×0.5 0.0052 13.3
5.3框架柱的侧移刚度D值计算
楼层计算简图　 K α
一般层　　　　　　　　　
　 i2 　　 i1 i2 　 K=i1+i2+i3+i4/2ic α=K/(2+K)
　　　　  　　
　 ic 　　  ic 　
　 i4 　　 i3 i4 　
　　　　　  　
　　　　　　　
底层　  　　   　 K=i1+i2/ic α=(0.5+K)/(2+K)
　 i2 　　 i1 i2 　
　　　　  　　
　 ic 　　  ic 　
　　　　  　　
　　　　　　　

框架柱侧移刚度D值
层次线刚度层高边柱中柱 ∑D
边梁边柱中梁中柱 H K a D K a D
5 31.6 18.5 11.9 13.3 3.9 1.708 0.461 6.72 3.271 0.621 6.51 26.47 （科教作文网http://zw.nseAc.com）
4 31.6 18.5 11.9 13.3 3.9 1.708 0.461 6.72 3.271 0.621 6.51 26.47
3 31.6 18.5 11.9 13.3 3.9 1.708 0.461 6.72 3.271 0.621 6.51 26.47
2 31.6 18.5 11.9 13.3 3.9 1.708 0.461 6.72 3.271 0.621 6.51 26.47
1 31.6 14.4 11.9 10.4 5.0 2.194 0.642 4.44 4.183 0.757 3.78 16.44

5.4风荷载作用下框架内力计算
求出框架层间剪力后，分配的剪力以及该柱上下端弯矩，反弯点高度y按下式计算：

y0为标准框架的反弯点高度比，y1为上下梁刚度比变化时的反弯点高度比修正系数，y2 y3是柱上下层高度变化时的反弯点高度比修正系数
柱剪力分配表
层次层剪力边柱D值中柱D值 ∑D 每根边柱剪力每根中柱剪力
5 10.15 6.72 6.51 26.47 2.58 2.50
4 24.65 6.72 6.51 26.47 6.26 6.06
3 37.93 6.72 6.51 26.47 9.63 9.33
2 50.25 6.72 6.51 26.47 12.76 12.36
1 63.52 4.44 3.78 16.44 17.15 14.60

各层柱反弯点计算表

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层次边柱中柱
5 n=5 j=5 n=5 j=5
k=1.708 y0=0.385 k=3.271 y0=0.45
a1=1 y1=0 a1=1 y1=0
a3=1 y3=0 a3=1 y3=0
y=0.385 　 y=0.45 　
4 n=5 j=4 n=5 j=4
k=1.708 y0=0.435 k=3.271 y0=0.464
a1=1 y1=0 a1=1 y1=0
a2=1 y2=0 a2=1 y2=0
a3=1 y3=0 a3=1 y3=0
y=0.435 　 y=0.464 　
3 n=5 j=3 n=5 j=3
k=1.708 y0=0.485 k=3.271 y0=0.5
a1=1 y1=0 a1=1 y1=0
a2=1 y2=0 a2=1 y2=0
a3=1 y3=0 a3=1 y3=0
y=0.485 　 y=0.5 　
2 n=5 j=2 n=5 j=2
k=1.708 y0=0.5 k=3.271 y0=0.5
a1=1 y1=0 a1=1 y1=0
a2=1 y2=0 a2=1 y2=0
a3=1 y3=0 a3=1 y3=0
y=0.5 　 y=0.5 　
1 n=5 j=1 n=5 j=1
k=2.194 y0=0.55 k=4.183 y0=0.55
a1=1 y1=0 a1=1 y1=0
a2=1 y2=0 a2=1 y2=0
y=0.55 　 y=0.55 　
各层柱端弯矩和剪力计算：
柱端弯矩见弯矩图。
柱端剪力
层次 5 4 3 2 1
边柱 2.58 6.26 9.63 12.76 17.15
中柱 2.50 6.06 9.33 12.36 14.60

层次边柱剪力中柱剪力层高边柱y 中柱y 边柱柱端M 边柱柱底M 中柱柱端M 中柱柱底M 中国大学排名
5 2.58 2.5 3.9 0.39 0.45 6.19 3.87 5.36 4.39
4 6.26 6.06 3.9 0.44 0.46 13.79 10.62 12.67 10.97
3 9.63 9.33 3.9 0.49 0.5 19.34 18.22 18.19 18.19
2 12.76 12.36 3.9 0.5 0.5 24.88 24.88 24.1 24.1
1 17.15 14.6 5 0.55 0.55 38.59 47.16 32.85 40.15
梁端剪力、弯矩、柱轴力计算：
梁端弯矩，剪力：

梁端弯矩、剪力，柱轴力计算
层次边梁中梁柱轴力
Mbl Mbr Vb Mbr Mbl Vb 边柱中柱
5 6.19 3.90 1.24 1.47 1.47 1.09 1.24 -0.16
4 17.67 12.39 3.71 4.67 4.67 3.46 4.96 -0.41
3 29.96 21.18 6.31 7.98 7.98 5.91 11.27 -0.81
2 43.10 30.73 9.11 11.57 11.57 8.57 20.38 -1.36
1 63.47 41.37 12.94 15.58 15.58 11.54 33.33 -2.76

风荷载作用下框架弯矩图（单位:kN）

（科教范文网http://fw.ΝsΕΑc.com编辑）

梁端剪力及柱轴力图（单位：kN）

第六部分横向框架内力组
进行框架梁的内力组合，控制截面有两个，分别是梁端和梁跨中。
需要进行内力组合，得到梁端最大的正弯矩和梁端最大的负弯矩，还有梁跨中最大的正弯矩。
梁端柱边的剪力和弯矩的公式：

6.1恒载作用下内力组合
恒载作用下梁端柱边剪力
序号梁端剪力梁间恒载柱边梁端剪力
边跨中跨边跨中跨边跨中跨
Va Vb左 Vb右 Vc左 g g Va’ Vb’左 Vb’右 Vc’左
5 135.31 129.91 16.17 16.17 32.74 11.98 125.49 121.72 13.18 13.18
4 177.41 177.77 12.53 12.53 43.85 9.28 164.26 166.81 10.21 10.21
3 177.61 177.57 12.53 12.53 43.85 9.28 164.46 166.61 10.21 10.21
2 177.64 177.54 12.53 12.53 43.85 9.28 164.49 166.58 10.21 10.21
1 177.01 178.18 12.53 12.53 43.85 9.28 163.86 167.22 10.21 10.21

恒载作用下梁端柱边弯矩
序号梁端弯矩柱边梁端剪力柱边梁端弯矩
边跨中跨边跨中跨边跨中跨
Ml Mr Ml Mr Va＇ Vb＇左 Vb＇右 Vc＇左 Ml＇ Mr＇ Ml＇ Mr＇