土木工程毕业论文 工程设计 框架结构(三).docx

1、第四章 结构构件刚度计算4.1 材料选择梁的混凝土强度 2-5 层均采用 C30，首层采用 C35 混凝土。因采用现浇楼盖在计算截面惯性矩时，对边跨框架梁取 （ 为矩形梁的截面惯性矩）对中跨框架梁取 ，查混凝05.1I 0.2I土结构设计规范表 4.1.5 得：C30： C35:73.Ec2kN/m73.150Ec2kN/m4.2 刚度计算表 4.1 首层框架梁 计算表bi边框架梁 中框架梁截面（m 2）跨度(m)惯性矩（m 4） Ib=1.5IO ib= lEIIb=2IO ib= lbEI300800 9.0 12.810-3 19.210-3 67200 25.610-3 8960030

2、0600 6.8 5.410-3 8.110-3 37522 10.810-3 50029300400 2.7 1.610-3 2.410-3 28000 3.210-3 37333表 4.2 二至五层框架梁 计算表bi边框架梁 中框架梁截面（mm 2）跨度(m)惯性矩（m 4） Ib=1.5IO ib= lEIIb=2IO ib= lbEI300800 9.0 12.810-3 19.210-3 64000 25.610-3 85333300600 6.8 5.410-3 8.110-3 35735 10.810-3 47647300400 2.7 1.610-3 2.410-3 26666

3、.7 3.210-3 35555.56表 4.3 边框架侧移刚度边框架边柱 边框架中柱层次层高 h（m ）ckNc1iDkN/m根数ckc2iDkN/m根数3-5 3.9 85846 0.17 11649 4 85846 0.27 18110 42 3.9 85846 0.18 12191 4 85846 0.27 18383 41 4.9 69429 0.41 14227 4 69429 0.49 17003 4表 4.4 中框架侧移刚度中框架边柱 中框架中柱层次层高 h（m）ckNc1iDkN/m根数ckc2iD根数3-5 3.9 85846 0.22 14900 10 85846 0.3

4、3 22356 122 3.9 85846 0.22 14900 10 85846 0.33 22356 121 4.9 69429 0.45 15615 10 69429 0.54 18738 12表 4.5 各层 D 值汇总（ ）m/kN层次 3-5 2 1iD566108 569296 537156由表可见， =537156/569296=0.940.7,21/8.095.561082569373421 D故侧向刚度满足要求。第五章 横向水平作用框架下结构内力和侧移计算5.1 横向水平地震作用下框架结构内力和侧移计算5.1.1 横向自震周期计算对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构、

5、框架-剪力墙和剪力墙结构，按顶点位移法计算框架的自振周期，计算公式 ，其 中 基本周期；1.7T1T计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移（m） ，及假想把集中在各层楼面处T的重力荷载代表值 作为水平荷载而得的结构顶点位移； 结构基本自振周期考虑iGT非承重墙影响系数，框架结构取 0.60.7，本设计取 0.7；对于框架结构 按下列公 T式计算： , ，KGVnikiisiij1(u)GVDnk1uT（ ）式中 集中在 K 层楼面处的重力荷载代表值;集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第 i 层的层间iG剪力；第 i 层的层间侧移刚度；ijs1jD、 第 i、k 层的层间侧移；

6、iu）（ k）（s 同层内框架柱的数量总数。表 5.1 结构顶点的假想侧移计算层次/iGkN/iGVk(N/m)iD(m)iu()iu5 7783.72 7783.72 566108 15.6 280.54 10419 18202.72 566108 36.6 264.93 104195 28621.72 566108 57.5 238.32 104195 39040.72 569296 71.6 170.81 10724.6 49765.32 537156 99.2 99.2则结构基本自震周期 =1.70.7 0.57sTu7.10.281图 5.1 重力荷载作用下结构层间侧移图( ) m5

7、.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力本设计中结构高度不超过 40m，房屋高宽比 19.5/16.3=1.154 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。依据建筑设计抗震规范结构总水平地震作用标准值计算公式： eq1GFEK式中 相应于结构基本周期的水平影响系数；1结构等效总重力荷载 ；eq GeqG结构总重力荷载 ；in1G等效重力荷载系数， 抗震规范规定 =0.85。 本设计场地类别为 II 类，8 度设防烈度，设计基本地震加速度值为 0.20g（第一组）结构特征周期 =0.35s 和水平地震影响系数 ，混凝土结构阻尼比 。gTmax0.160.5因

8、 5 =2s,在这一区段为曲线下降段，曲线呈双曲线变化：g1g， 则max9.0/）（ T= ；eq1GFEK0.9.3516.85497.320867kN对于自震周期比较长的多层钢筋混凝土房屋、多层内框架砖房，经计算发现，在房屋顶部的地震剪力按底部剪力法计算结果较精确法偏小，为了减小这一误差， 抗震规范采取调整地震作用的办法，使顶层的剪力有所增加。对于上述建筑， 抗震规范规定按下式计算质点 i 的水平地震作用标准值：因 =0.57s1.4 =0.49s，故考虑顶部1TgT附加地震作用；)1(njn1jii EKFHGF=0.080.57+0.01=0.0556， =0.05564086=27

9、4 。0.8.nT EKFnkN表 5.2 各层地震作用及楼层层次层高Hi/mGi/kN GiHi/ kNm/jn1jkN ）（ nji1HGFi/kN Vi/kN5 20.5 7783.72 159566.26 0.232 1003 12774 16.6 10419 172955.4 0.251 1093 23703 12.7 10419 132321.3 0.191 821 31912 8.8 10419 91687.2 0.132 544 37351 4.9 107246 525505.54609080.70.076 352 4086各质点、水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度分布见下图

10、：图 5.2 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布图5.1.3 水平地震作用下位移验算水平荷载作用下框架结构的位移可用 D 值法计算。框架第 i 层的层间剪力 、层iV间位移 及结构顶点位移 u 分别按下式计算：iu）（ 表 5.3 横向水平地震作用下的位移验算层次/kNiV/iDkNm/mmiu）（ /mmiu/mmihieh/u5 1277 566108 2.71 26.6 3900 1/14394 2370 566108 4.69 24.1 3900 1/8323 3191 566108 6.27 19.9 3900 1/6622 3735 569296 6.85 14.4

11、3900 1/5691 4086 537156 8.14 8.2 5050 1/602由抗震规范查知：层间弹性转角 ，由上计算可知最大弹性转角发生在 2 层150e处为 1/569，则 ，满足变形要求。150e5.1.4 水平地震作用下框架内力计算选取轴线横向框架内力计算，按 D 值法计算。一、柱端弯矩及剪力计算在求得框架第 i 层的层间剪力 后，i 层 j 柱分配到的剪力 以及该柱的上、下端VijV弯矩 和 分别按下列各式计算：uijMbij， ， ， = + + + ；ijs1jijijVDhy1ijuij）（ yhijbijVM01y23式中： 为 i 层 j 柱的侧移刚度；h 为该层的

12、柱的计算高度； 为框架柱的标准层反弯点高j 0度比； 为上、下层横梁刚度比对 的修正值，首层不考虑， ； 为上、1y0y 1234bK2y下层高度变化的修正值， ，顶层不考虑； 为上、下层高度变化的修正值， ，2上 3y 3h下 首层不考虑；表 5.4 边柱反弯点高度的计算层次 K1230y12y3yhmm5 0.56 1 - 1 0.3 0 - 0 0.3 1.17 2.734 0.56 1 1 1 0.4 0 0 0 0.4 1.56 2.343 0.56 1 1 1 0.45 0 0 0 0.45 1.755 2.1452 0.57 0.95 1 1.26 0.515 0 0 0 0.5

13、15 2.01 1.891 0.72 - 0.80 - 0.69 - 0 - 0.69 3.381 1.515表 5.5 中柱反弯点高度的计算层次 K1230y12y3yhmm5 0.97 1 - 1 0.35 0 - 0 0.35 1.365 2.5354 0.97 1 1 1 0.45 0 0 0 0.45 1.755 2.1453 0.97 1 1 1 0.48 0 0 0 0.48 1.872 2.0282 0.99 0.95 1 1.26 0.50 0 0 0 0.50 1.95 1.951 1.255 - 0.8 - 0.63 - 0 - 0.63 3.087 1.813边柱及中柱

14、柱端弯矩和剪力的计算分别见下表表 5.6 边柱柱端弯矩和剪力计算表层次层高h（m）iVkN ikn1Dm/N/ikikVNhmmbiMkNuim5 3.9 1277 566108 14900 35.45 1.17 2.73 41.48 96.784 3.9 2370 566108 14900 58.85 1.56 2.34 91.81 137.713 3.9 391 566108 14900 82.14 1.755 2.145 144.16 176.192 3.9 3135 569296 14900 98.28 2.01 1.89 197.54 185.751 4.9 4086 537156

15、15615 118.78 3.381 1.519 401.6 180.4表 5.7 中柱柱端弯矩和剪力计算表层次层高h（m）iVkN (ikn1Dm/N/ikikVNhmmbiMkNuim) kN5 3.9 1277 566108 22356 53.19 1.365 2.535 72.60 134.844 3.9 2370 566108 22356 88.3 1.755 2.145 154.97 189.403 3.9 3191 566108 22356 123.25 1.872 2.028 230.72 249.952 3.9 3735 566108 22356 147.46 1.95 1.

16、95 287.55 287.551 4.9 4086 537156 18738 142.53 3.087 1.813 439.99 258.415.1.5 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算梁端弯矩、剪力及柱轴力计算公式如下：， ， ， k1()lludbiijrMi1,()rrudbijijlMi()lrbMV1()nlribkNV式中： 、 分别表示节点左右梁的线刚度， 、 分别表示节点左右梁的弯矩， 为柱lb lbr i在 i 层的轴力，以受压为正。表 5.8 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算边梁 走道梁 柱轴力层 数l (m)(lbM) mkN(rb) (V) kNl (m)(lbM) mk(rb)

17、 N(V) k边柱 N中柱 k5 6.8 96.78 77.22 25.59 2.7 57.62 57.62 42.68 -25.59 -17.09 4 76.8 179.19 150 48.51 2.7 112 112. 82.96 -73.74 -51.54 3 6.8 268 232 73.53 2.7 172.9 172.9 128.07 -147.27 -106.08 2 6.8 329.71 296.97 92.16 2.7 221.3 221.3 163.93 -239.43 -177.85 1 6.8 377.94 312.65 101.55 2.7 233.31 233.31 172.81 -340.98 -249.12注：1）柱轴力中的负号表示拉力，当左震作用时左侧两根柱受拉，对应的右侧两根柱受压；2）表中 M 的单位为 ，V 的单位为 ，N 的单位为 ， 的单位为 m，kNmkkl水平地震作用下框架的弯矩图，梁端剪力图及柱轴力图如下图所示：