12层框架结构宾馆毕业设计计算书

本科生毕业设计（论文）

1.1.1

目 录

第1章 建筑设计 .................................................................................................. 1

1.1 设计思想 .................................................................................................. 1 1.2 整体布局 ................................................................................................. 1 1.3 平面及立面设计[1] .................................................................................. 1 1.4 防火设计 .................................................................................................. 3 第2章 结构方案确定及荷载计算 ...................................................................... 4

2.1 结构方案选择 .......................................................................................... 4 2.2 结构基本尺寸的初步确定 ...................................................................... 4 2.3 框架结构计算简图 .................................................................................. 6 2.4 荷载与荷载汇集 ...................................................................................... 6 第三章 横向水平荷载作用下框架结构的内力分析 ........................................ 12

2.5 横向水平地震作用下框架结构内力计算 ............................................ 12 2.6 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 .................................... 18 2.7 风荷载作用下框架结构内力计算 ........................................................ 20 第3章 竖向荷载作用下的内力计算 ................................................................ 23

3.1 横向框架内力计算 ................................................................................ 23 3.2 横向框架内力组合 ................................................................................ 34 第4章 截面设计 ................................................................................................ 47

4.1 框架梁 .................................................................................................... 47 4.2 框架柱 .................................................................................................... 53 4.3 板配筋 .................................................................................................... 69 第5章 基础设计 ................................................................................................ 72

5.1 地质条件 ................................................................................................ 72 5.2 桩基础设计资料 .................................................................................... 72 5.3 单桩承载力设计值[8] ............................................................................ 72 5.4 桩基各柱承载力验算 ............................................................................ 72 5.5 单桩设计 ................................................................................................ 73 5.6 承台设计计算 ........................................................................................ 74 结 论 .............................................................................. 错误！未定义书签。

I

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第1章 建筑设计

1.2 设计思想

本设计从经济实用的角度出发，在设计上力求简单实用。结构布置上尽量采用对称形式以提高抗震性能和整体稳定性。在设计中参考了概念设计中一些经验和设计方法，从结构整体布置到框架梁柱的配筋。框架结构空间布置灵活，内外墙为非承重构件，可选用空心砌块，减轻自重。立面设计也灵活多变。21世纪的高层建筑在设计中更突出地表现了以下特征：（1）空间的可变性；（2）形象的艺术性；（3）交通的方便性；（4）功能分区的明显性；（5）建筑的地域性。把握现代高层宾馆的时代特征，安全实用是设计追求的目标。该建筑是综合性宾馆，建筑规模大约在10000米，建筑能与周围花草树木相协调，建筑外表采用白色瓷面砖，显得雅观、素净。建筑防火依照高层建筑防火规范设计，依照宾馆基本要求及功能，布局力求简单合理。

1.3 整体布局

合理布置建筑物总平面，要处理好各组成部分之间、内部和外部之间适宜的联系与分割；解决好通风、采光、朝向和使用等大的原则问题；同时做到与环境向协调。

建筑周围场地开阔，交通便利。主体结构正面面向主干道，无围墙限制，与周围环境一体，周围有绿化使宾馆四周环境宜人。周围交通方便，各主、辅出口均与主干道相通，根据需要设置多个辅助建筑来满足顾客需要。

1.4 平面及立面设计

1.3.1平面设计

高层宾馆平面多样化，但考虑到该旅馆是建在抗震防烈度为7度的地震区，所以在平面上布置力求简单，高层主体选择了规则的矩形平面。宾馆采用了矩形平面并沿城市干道布置，建筑裙房位于主体的后侧，裙房内布置了餐厅和咖啡厅等一些服务设施，主体和裙房之间设有100mm的沉降缝。该建筑的走廊为内廊式，这是北方建筑的一个特点，电梯井对称布置分布在主体两侧。

宾馆分为入口、接待、住宿、餐饮、商场、公共活动和后勤服务管理六部分，每部分均有独特的功能要求，兼能有机联系以构成整体。

住宿是主要功能区，将它设置在主层部分，而将与之密切联系的入口接待部分放在主体部分的第一层。先办手续再住宿是符合习惯的。

会议室、办公室设置在主体的一二层。餐厅、台球室、咖啡厅、美发室等面积庞大，可进行对外营业，设置再主体的一层和群房当中，连入口都分开避免人流交叉，但与主体有直接的交通。

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1.3.2立面设计

建筑不仅要满足人们的生产、生活等物质功能的要求，而且满足人们精神文化方面的要求。因此，不仅要赋予它实用属性，同时也要赋予它美观的属性。建筑立面的设计，就是在满足使用功能和经济合理的前提下，运用不同程度上给人以庄严、挺拔、明朗、轻快、简洁、朴素、大方、亲切的印象，获得美的感觉，满足人类的精神文明的需要。

建筑立面可以看成是由墙体、梁柱等房屋结构构件、门窗洞口、阳台、雨蓬等部分组合而成的。恰当的确定这些组成部分和结构构件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等手法，使建筑的外观与周围的环境、城市的规划相协调，从而实现建筑形式和内容的统一，是建筑立面设计的关键。

本建筑中在立面设计上追求简洁，明快，具有简洁明朗的特点。由于采用了框架结构体系，对门窗洞口的布置较为灵活，故在门窗洞口的组合中，充分运用了节奏韵律的手法，以求得整个立面形式上的统一。在标准层部分，外墙开窗上下对齐，同一层间水平布置，同时协调外门和雨篷的位置，尽可能的使门窗洞口在立面布局中上下对应，形成渐变而整洁的韵律。

在立面设计的材料方面，底层部分外墙用花岗岩大理石，增加整体的厚重感。以上粘白色瓷砖，从质地和色彩上与周围的绿化以及盆花景致相协调，营造出一种清新的环境，创造出舒适惬意的感受。

本建筑的女儿墙的高度为0.9米，宽度为300毫米。采用内排水，雨水导入下水道流出建筑。群房则采用外排水。平屋面排水均采用2%排水坡度。

1.3.3交通布置

各功能分区均有相应的主出口，裙房与主体之间直接相连。出入口门厅是高层宾馆的旅客集散处，是最重要的水平交通枢纽。门厅基本组成部分：入口、服务台、电梯厅等。使水平方向的人流通畅顺达，电梯在主体正对门厅处，水平交通和竖向交通的转换明确，便捷，导向性好。电梯作为主要的垂直交通工具，设在建筑物的靠近中央及两旁，便于人流通行及疏散。

在高层建筑中，电梯是主要的竖向交通工具。楼梯在高层建筑中的作用不可忽略。首先，在特殊情况下（如火灾、地震等）电梯不能被使用，人们紧急疏散就要依靠楼梯。其次，在短距离层间交通中，楼梯也起到一定的作用。在高层建筑中，按防火规范规定，楼梯不能少于一部，且应做封闭楼梯，还要配有防烟前室。两部楼梯，在电梯的旁边，便于疏散，交通方便。电梯共四部，两部为消防电梯。防烟楼梯与消防电梯共一前室。两部电梯与一部疏散楼梯能满足高层放火要求和最大人流量的运输要求。

1.3.4房间布置

标准间的开间可设为3.6m,进深为6.6m，双套间和三套间的使用面积较大用房可用灵活隔断、家具等把大空间进行分隔。首层设有总服务台、咖啡厅、超市、邮电通讯、寄存票证、休息会客室等房间并设有公共卫生间，设前室。

总服务台放在门厅处。

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1.5 防火设计

本层建筑共12层,建筑高度超过24m,所以该建筑及其裙房的新建应遵守《高层民用建筑防火设计规范》。

[2]

1.4.1 建筑分类和耐火等级

本建筑为普通的办公楼，属于二类高层建筑，其耐火等级不应低于二级。裙房耐火等级不应低于二级。

1.4.2 总平面布局

（1）位置：高层建筑的底边至少有一个长边至少有一个长边或周边长度的1/4且不小于一个长边长度，不应布置高度大于5m、进深大于4m的裙房。

（2）防火间距；高层建筑之间的防火间距不应小于13m，高层建筑与裙房之间的防火间距不应小于9m。

（3）消防车道：高层建筑的周围应设环形消防车道。本建筑设计中设有进入内院的消防车道。消防车道的宽度不应小于4m。消防车道下的管道和暗沟等，应能承受消防车辆的压力。

（4）消防控制室宜设在高层建筑的首层或地下一层，且采用耐火极限不低于2h的隔墙和1.5h的楼板与其他部位隔开，并设直通室外的安全出口。餐厅、礼堂等人员密集的场所，设在一层裙房里，并宜设置单独出入口。

1.4.3 安全疏散

[3]

（1）高层建筑每个防火分区的安全出口不应少于两个。高层建筑的安全出口分散布置，两个安全出口的距离不应小于15m。

（2）高层建筑内走廊的净宽，应按通过人数每100人不小于1m计算。 （3）外门的净宽不应小于1.2m，走廊的净宽双面布房不应小于1.4m。疏散楼梯间及其前室的门的净宽应按通过人数每100人不小于1m计算，但是最小净宽不应小于0.9m。

（4）高层建筑的公共疏散门均应向疏散方向开启。

（5）楼梯间出入口应该设前室，前室的面积，公共建筑不应小于6平方米。 （6）前室和楼梯间的门均为乙级防火门，并应向疏散方向开启。

1.4.4 消防电梯与管道井

高层建筑中高度超过32m的二类公共建筑应设消防电梯。本设计每层建筑面积不超过1500平方米，所以设两部消防电梯。消防电梯与客梯兼用，同时满足消防电梯的要求。

消防电梯间应设前室，由于与防烟楼梯间合用前室，前室的面积不应小于10平方米。消防电梯的载重量不应小于800千克。消防电梯行驶速度的确定，应该按从首层到顶层的运行不超过60s计算。

管道井、垃圾井等竖向管道井，应分别独立设置，其井壁的耐火极限不低于1h，井壁上的防火门采用乙级防火门。

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第2章 结构方案确定及荷载计算

2.1 结构方案选择

结构方案的确定是整幢建筑物设计的关键，其包括三个方面：结构形式、结构体系、结构布置。对于一幢十二层的宾馆采用框架结构体系是完全合理的，也是十分经济的。楼层平面采用了矩形，建筑物两边是对称的，由于两端突出较小，房屋的扭转效应就忽略不在考虑。

为满足功能要求，高层主体结构纵横向均采用7.2m,6.6 m的柱距，柱距布置完全对称。该办公楼层高除底层为3.6米外，其它各层均为3.0米。

对于主体塔楼与裙房的基础类型，主体部分采用桩基础，裙房采用柱下独立基础。沉降缝宽取用100mm。

2.2 结构基本尺寸的初步确定

2.2.1 板截面尺寸初步估计

楼面板厚度取h=1/50×L=1/50×3600=72mm，取100mm（L为跨度最大的板的短边尺寸），跨度最大的板尺寸6600mm×3600mm。

2.2.2 梁截面尺寸及混凝土强度等级的选取

本设计中纵横向框架柱梁的跨度有7.2m,6.6m,2.4m三种，次梁高按1111(~)的梁跨度，次梁宽按(~)梁的高度。 188321111次梁高: Hb=(~)hb=(~)×6600=367-825mm

18818811次梁宽: Bb=(~)hb=122-423mm

32故次梁截面尺寸取为Bb×Hb=250mm×500mm。

主梁截面尺寸的选取:

1111主梁高宽: Hb=(~)Lb=(~)×7200=514-900mm取为600mm。

1481481111Bb=(~)Hb=(~)×600=200-300mm取为300mm,故主梁截面尺

3232寸选取Bb×Hb=300×600mm。

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表2-1 梁截面尺寸(mm)及混凝土强度等级表 层次 6-12层 1-5层 混凝土强度 等级 C30 C40 横梁(b×h) （mm×mm） 边横梁 中横梁 300×600 300×600 300×400 300×400 纵梁(b×h) 300×600 300×600 [4]

次梁(b×h) 250×500 250×500 2.2.3 框架柱截面尺寸及混凝土的选取

柱截面尺寸可以由N=?FgEn (2-1)

N (2-2) Ac???N?fc 式中：N—柱的轴压比设计值

F—按简支状态计算的柱的负载面积

gE—折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值

?—考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱.取1.3，不等跨

内柱取1.25，等跨内柱取1.2。 n—验算截面以上楼层层数

AC—柱的截面面积

fc—混凝土轴心抗压强度设计值

??N?—框架柱的轴压比限值，对一级、二级和三级抗震等级分别取0.7 本建筑高度约40m，查《规范》知本建筑的抗震等级为二级，轴压比限制［?］=0.8,各层的重力荷载代表值近似取为12kN/㎡。

各层柱的混凝土强度等级选用，1-5层选用C40，6-12层选用C30，其中突出屋顶的楼电梯间也采用C30。

由建筑物平面图知，角柱边柱的负载面积分别为：3.3m×3.6m,3.3m×7.2m。两种中柱的负载面积分别为：3.6m×4.5m,7.2m×4.5m。 第一层柱截面面积为：

1.3?7.2?3.3?12?1000?12边柱： Ac?=291091mm2

0.8?19.1

1.25?7.2?4.5?12?1000?12中柱： Ac?=381675 mm2

0.8?19.1 取正方形柱，边柱截面尺寸540㎜，中柱截面尺寸618㎜。 第二层柱截面面积为：

1.3?7.2?3.3?12?1000?11边柱： Ac?=266833 mm2

0.8?19.1

1.25?7.2?4.5?12?1000?11中柱： Ac?=349869 mm2

0.8?19.1

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第六层柱截面面积为：

1.3?7.2?3.3?12?1000?7边柱： Ac?=169803 mm2

0.8?19.1

1.25?7.2?4.5?12?1000?7中柱： Ac?=22264 mm2

0.8?19.1综合考虑其它因素，柱截面尺寸取值为：第1层：700mm×700mm,2-5层：600mm×600mm,6-12层：550mm×550mm。

2.3 框架结构计算简图

图2.1 框架结构简图 （单位：m）

基础选用桩基，框架结构计算简图如图2.1所示，底层柱高为3.6+0.45+2.4-1.4=4.95m,2-12层柱高均为3.0m，屋顶间也层高3米。

2.4 荷载与荷载汇集

2.4.1 荷载计算

一、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 22×0.03=0.66kN/㎡ 三毡四油防水层 0.4kN/㎡

20厚水泥沙浆找平层 20×0.02=0.4kN/㎡ 150厚水泥蛭石保温层 5×0.15=0.75kN/㎡ 100厚钢筋混凝土板 25×0.1=2.5kN/㎡ V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/㎡

合计 4.96kN/㎡

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1- 12楼面：

面砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55kN/㎡

100厚钢筋混凝土板 25×0.1=2.5kN/㎡ V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/㎡ 合计 3.30kN/㎡

二、屋面及楼面的可变荷载标准值

上人屋面均布活荷载标准值 2.0kN/㎡ 楼面活荷载标准值 2.0kN/㎡

屋面雪荷载标准值 0.35kN/㎡

三、 梁柱重力荷载计算

梁柱可以根据其截面尺寸、材料容重等计算出单位长度上的重力荷载，对墙门窗等可计算单位面积上的重力荷载。计算结果见下表。

表2-2 梁柱重力荷载标准值 层次 1 构件 纵梁 中横梁 次梁 边横梁 柱 2-5 纵梁 中横梁 次梁 边横梁 柱 6-12 纵梁 中横梁 次梁 边横梁 柱 B 0.3 0.3 0.25 0.3 0.7 0.3 0.3 0.25 0.3 0.6 0.3 0.3 0.25 0.3 0.55 H R 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 ? G 4.725 3.150 3.281 4.725 13.475 4.275 li 6.5 1.7 6.7 5.9 4.9 6.6 1.8 6.6 6.0 3.0 6.65 1.85 6.5 6.05 3.0 n 28 8 14 16 32 28 8 14 16 32 28 8 14 16 32 Gi 859.95 42.84 307.76 446.04 2134.04 873.18 45.36 303.16 453.66 950.4 879.80 46.62 298.57 457.38 798.60 ?G i0.6 0.4 0.5 0.6 0.7 0.6 0.4 0.5 0.6 0.6 0.6 0.4 0.50 0.6 0.55 1.05 1.05 1.05 1.05 1.1 1.05 3791.03 2625.70 1.05 3.150 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.1 3.281 4.725 9.9 4.725 3.150 3.281 4.725 8.319 2480.97 注：1）表中?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；柱高度取层高（底层柱除外）。

3）B，H的单位为m，R的单位为kN/m3，G的单位kN/m。 四、 墙门窗重

外墙采用390×290×190陶粒空心砌块，密度为6kN/m3,内墙采用390×190×290陶粒空心砌块，密度6kN/m3,,外墙贴面砖，密度为0.56kN/m3,，内侧20厚抹灰，内墙两侧20厚抹灰。内墙厚200，外墙厚300

外墙单位面积重力荷载：0.5+6.0×0.29+17×0.02×2=2.58 6kN/m3, 内墙单位面积重力荷载：0.2×6.0+17×0.02×2=1.886kN/m3,

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木门：0.2kN/㎡ 铝合金窗取0.3 kN/㎡ 铝合金门取0.45 kN/㎡

2.4.2 质点重力荷载代表值

整幢房屋集中于楼盖及屋盖处的重力荷载代表值，为恒载与50％活载之和，及本层楼盖自重，50％活载，以及上下各半层墙重之和。（在此不考虑门窗重） 1-12层楼盖自重：

?(0.5?2.0?3.3)?(7.2?7?0.55)?(6.6?2?2.4?0.55)?3538.22kN 一、 屋顶间

1、屋面荷载：[0.5×2.0+4.96] ×7.2×6.6×2=566.44kN 2、半层高内外墙重：

2.58[（6.6-0.55）×4+（7.2-0.55）×4-1.8×3] ×3/2+1.88（6.6-0.55）×2×3/2=209.82kN 3、梁重：

4.725×（7.2-0.55）×4+4.725×6.05×4+3.281×6.5×2=282.68 kN 4、柱重：

8×1.1×0.55×0.55×3/2×25=99.83kN

汇集荷载：566.44+209.82+282.68+99.83=1158.77kN 二、 12层 1、楼板荷载：

[0.5×2.0+3.3] ×（7.2×7+0.55）×（6.6×2+0.55+2.4）+（4.96-3.3）×7.2×6.6×2=3695.99kN

2、 楼板上下半层高内外墙重： 2.58×[（6.6-0.55）×4+（2.4-0.55-1.2）×2+（7.2-2×1.8-0.55）×14+0.9×14×2] ×3/2+1.88[（7.2×7×2-2×0.55-0.9×19-1.8×2）+（6.6+0.55/2-0.3-0.1）×21-1.2-2.4] ×3/2=1167.36kN 3、女儿墙重：

2.58（7.2×12+6.6×4+2.2×2）×0.9=273.07 kN（女儿墙高取900mm） 3、梁重：

879.80+46.62+298.57+457.38=1682.37kN 4、柱重

1/2 ×798.6+1.1×0.55×0.55×8×3/2×25=499.13kN

汇集荷载：3695.99+1167.36+273.07+1682.37+499.13=7317.92kN 三、 6-11层

1、楼面荷载：3538.22kN

2、楼板上下半层高内外墙重：

2.58[(6.6-0.55) ×4+(2.4-0.55-1.2) ×2+(7.2-2×1.8-0.55) ×14] ×3+1.88[(7.2×7×2-2×0.55-0.9×19-1.8×2)+(6.6+0.55/2-0.3-0.1) ×21-1.2-2.4] ×3+1.88[(7.2×7×2-2×0.55-0.9×19-1.8×2)+(6.6+0.55/2-0.3-0.1) ×21-1.2-2.4] ×3+2.58[1.2×2×0.9+1.8×28×0.9]=1842.63kN

3、梁柱重：2480.97 kN

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汇集荷载： 3538.22+1842.63+2480.97=7861.82kN 四、 第5层

1、楼面荷载： 3538.22kN

2、楼板上下半层高内外墙重： 2.58[（6.6-0.6）×4+（2.4-0.6-1.2）×2+（7.2-2×1.8-0.6）×14] ×3+1.88 [（7.2×7×2-2×0.6-0.9×19-1.8×2）+（6.6+0.6/2-0.3-0.1）×21-1.2-2.4] ×3+2.58（1.2×2×0.9+1.8×28×0.9）=1837.28kN 3、梁柱重：

950.4+1/2（1675.3+1682.37）=2629.24kN

汇集荷载：3538.22+1837.28+2629.24=8004.74kN 五、 3-4层

1、楼面荷载： 3538.22kN

2、楼板上下半层高内外墙重：1837.28kN 4、梁柱重：2625.70 kN

汇集荷载：3538.22+1837.28+2625.70=8001.20kN 六、 第2层

1、楼面荷载： 3538.22kN 2、楼板上下半层高内外墙重：

2.58[（6.6-0.6）×4+（2.4-0.6-1.2）×2+（7.2-2×1.8-0.6）×14] ×3+1.88[7.2×7××0.6-0.9×0-1.8×4]+(6.6-0.6) ×（21+24）/2-1.5] ×3+2.58[1.2×2×0.9+1.8×8×.9]=1696.85kN 3、梁柱重： 2625.70 kN

汇集荷载：3538.22+1696.85+2625.70=7860.77kN 七、 第1层：

1、楼面荷载： 3538.22kN 2、楼板上下半层高内外墙重：

2.58[（6.6-0.7）×4+（2.4-0.7-1.2）×2+（7.2-2×1.8-0.7）×14]（3/2+4.95/2）+1.88[（7.2×7×2-2×0.7-0.9×10-1.8×4）+（6.6-0.7）×14-1.5] ×3/2+1.88[7.2×7×2-2×0.7-0.9×11-1.8×3+（6.6-0.7）15-1.5] 4.95/2+2.58[1.2×2×0.9+1.8×28×0.9]=2034.24kN

3、梁柱重：1656.59+1.1×0.7×0.7×25×4.95/2×32+1.1×0.6×0.6×25×3/2×32=3199.01kN

汇集荷载：3538.22+2034.24+3199.01=8771.47kN

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图2.2 各质点重力荷载代表值 （单位：kN）

表2-3 横梁的线刚度计算表 类别 层 次 Ec b?h I0 l 6600 EcI0l2.66?1010 1.5EcI0l3.99?1010 边横梁 3.25?103.00?103.25?103.00?441-5 4 2.0EcI0l5.32? 300?600 5.4?109 2.45?102.17?102.0?10106-12 3.68?103.26?103.0?1010 104.9?1010 中横梁 1-5 104.34?104.0?10 300?400 1.6?109 6-12 2400 1041010 1010 1010 表2-4 柱线刚度计算表 层次 hc 4950 3000 3000 Ec 3.25?104 3.00?104 3.00?104 b?h Ic 2.001?1010 1.08?1010 EcIchc 1 2-5 6-12 700?700 600?600 13.13?1010 10.80?1010 7.60?1010 550?550 7.60?109 注：1）Ec的单位为N/mm2，I0，Ic的单位为mm4 EI 2）b，l，h的单位为mm，cc的单位为N·mm

hc

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表2-5 中框架柱侧移刚度D值 层次 7-12 2-5 1 边柱（12根） 中柱（12根） k 0.645 0.493 0.405 ?c 0.244 0.251 0.198 0.376 Di1 24725 25434 28512 24178 k ?c Di2 37392 38405 44496 29065 ?D i1.171 0.369 1.221 0.379 0.894 0.309 0.736 0.452 745404 766068 876096 638916 6 0.672 表2-6 边框架柱侧移刚度D值 层次 边柱（4根） k 0.504 0.369 0.304 ?c 0.195 0.201 0.156 0.349 Di1 19760 20368 22464 22442 中柱（4根） k 0.879 0.916 0.671 0.552 ?c 0.305 0.314 0.251 0.412 Di2 30907 31819 36144 26493 ?D i7-12 0.484 6 2-5 1 202668 208748 234432 195740 注：1）D的单位为N·mm 柱的侧移刚度按公式D=?c12ic （2-3） h2k0.5?k其中：?c?（一般层），?c? （底层） （2-4）

2?k2?k k??kb/2kc （一般层），k??kb/kc（底层） （2-5）

表2-7 横向框架侧移刚度 （单位：N·mm）

层次 1 834656 i ic?EcIo/h （2-6）

2-5 1110528 6 974816 7-12 948072 ?D D?由上表可见，

?D12=

834656=0.75>0.7,故该框架为规则框架。

11110528

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第3章 横向水平荷载作用下框架结构的内力分析

3.1 横向水平地震作用下框架结构内力计算

3.1.1 横向自振周期计算

对于屋面带突出屋顶间的房屋，uT应取主体结构顶点的位移。突出间对主体结构顶点位移的影响，可按顶点位移相等的原则，将其重力荷载代表值折算到主体结构的顶层。屋面突出屋顶间的重力荷载Ge可按下式计算：

3hGe?Gn?1(1?) (3-1)

2H式中：H为主体结构计算高度 将G11折算到主体结构的顶层，即

33.0Ge?1158.77?(1??)=1296.17kN

237.95

表3-1 结构顶点的假想侧移计算 层次 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 [5]

Gi (kN) 8614.09 7861.82 7861.82 7861.82 7861.82 7861.82 7861.82 8004.74 8001.2 8001.2 7860.77 8771.47 VGi (kN) 8614.09 16475.91 24337.73 32199.55 40061.37 47923.19 55785.01 63789.75 71790.95 79792.15 87652.92 96424.39 ?Gi （N/mm） 948072 948072 948072 948072 948072 948072 974816 1110528 1110528 1110528 1110528 834656 ??i (mm) 9.1 17.3 25.7 34.0 42.3 50.5 57.2 57.4 64.6 71.9 78.9 115.5 ?i (mm) 624.4 615.3 598.0 572.3 538.3 496.0 445.5 388.3 330.9 266.3 194.4 115.5 对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构,其基本自振周期T1(s)可按下式计算:

T1?1.7?T?T （3-2）

式中:uT?计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移(m),即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移； ?T?结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数,框架结构取0.6～0.7。

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计算基本周期T1，取?T=0.7，则T1=1.7?0.7?0.6244=0.94s

3.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算

结构高度为40.95m，质量和刚度分布比较均匀，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即 Geq?0.85?Gi?0.85?(1157.77?7317.92+7861.82×6+8004.74+8001.2×2+7860.77+8771.47=0.85?96286.99=81844kN

7度设防，二类场地，地震分组为第二组，故特征周期查表得 Tg=0.35，

?1?(TgT1)0.9?max?2 （3-3）

式中：?2?地震影响系数曲线的阻尼调整系数，取1.0；

?max?地震影响系数最大值，由《建筑抗震设计规范》查得7度多遇地震时取0.08。

则?1?(0.350.9)?0.08?1.0=0.033 0.94??1Geq?0.033?81844=2701kN

FEK因为1.4Tg=1.4?0.35=0.49s

?n=0.08T1+0.01，

?n=0.08?0.94+0.01=0.0852，

?Fn=0.0852?2701=230.1kN

GH各质点的水平地震作用按式Fi?niiFEK(1??n） (3-4)

?GjHjj?1式中：FEK-结构水平地震作用标准值；

?1-相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数； Gi，Gj-分别为集中于质点i，j的重力荷载代表值； Hi，Hj-分别为质点i，j的计算高度； ?n-顶部附加水平地震作用系数；

?Fn-顶部附加水平地震作用。

GH将上述的?n、FEK代入可得，Fi=2471nii（但是顶部附加水平地震作用折

?GjHjj?1合到第12层水平地震作用）。

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表3-2 各质点横向水平地震作用及楼盖地震剪力计算表 层数 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Hi （m） 40.95 37.95 34.95 31.92 28.95 25.95 22.95 19.95 16.95 13.95 10.95 7.95 4.95 Gi （kN） 1158.77 7317.92 7861.82 7861.82 7861.82 7861.82 7861.82 7861.82 8004.74 8001.20 8001.20 7860.77 8771.47 GiHi （kN·m） 47451.63 277715.06 274770.61 251185.15 227599.69 204014.23 180428.77 156843.31 135680.34 111616.74 87613.14 62493.12 43418.78 GiHi?GjHj Fi (kN) 56.8 333.6 328.6 299.0 274.3 244.6 217.4 187.8 163.1 133.4 106.3 74.1 51.9 Vi (kN) 56.8 390.4 719.0 1018.0 1292.3 1536.9 1754.3 1942.1 2105.2 2238.6 2344.9 2419.0 2470.9 0.023 0.135 0.133 0.121 0.111 0.099 0.088 0.076 0.066 0.054 0.043 0.030 0.021 3.1.3 水平地震作用的位移验算

水平地震作用下框架结构的层间位移??i和顶点位移?i的计算过程见表3.12,表中还计算了各层的层间弹性位移角?e。

表3-3 横向水平地震作用下的位移验算 层次 12 Vi （kN） 390.4 ?D i??i (mm) 0.41 ?i (mm) 19.49 hi (mm) 3000 （N/mm） 948072 ?e=11 719.0 948072 0.76 19.08 3000 10 1018.0 948072 1.07 18.32 3000 9 1292.3 948072 1.36 17.25 3000 8 1536.9 948072 1.62 15.89 3000 7 1754.3 948072 1.85 14.27 3000 6 1942.1 974816 1.99 12.42 3000 3000 0 5 2105.2 1110528 1.90 10.43 ??i hi1 73171 39471 28041 22061 18521 16211 15081 1579

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横向水平地震作用下的位移验算 续表3-3 ??i h（kN） (mm) (mm) (mm) （N/mm） i1 4 2238.6 1110528 2.02 8.53 3000 148513 2344.9 1110528 2.11 6.51 3000 142212 2419.0 1110528 2.18 4.40 3000 137611 2470.9 834656 2.22 2.22 4950 223011由上表可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为<（满1376550足要求）。

层次 Vi ?D i??i ?i hi ?e=3.1.4 水平地震作用框架内力计算

框架柱端剪力及弯矩分别按Vij?[4]

Dij?Dj?1sVi， (3-5)

ijbMij?Vijyh， (3-6) uMij?Vij(1?y)h (3-7)

式中：h为层高，各柱反弯点高度比按式y?yn?y1?y2?y3Dij为i层j柱的刚度，确定，其中yn由倒三角分布水平荷载下各柱标准反弯点高度比yn查得，底层柱需考虑修正值y2，第2层柱需考虑修正值y3，其余柱均无考虑修正值。Vij为第i层j柱的剪力。

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表3-4 各层柱端弯矩及剪力计算 边柱 层次 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 中柱 hi （m） 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 4.95 Vi （kN） ?Dij （N/mm） Di1 24725 24725 24725 24725 24725 24725 25434 28512 28512 28512 28512 24178 Vi1 10.18 18.75 26.55 33.70 40.08 45.75 50.67 54.05 57.47 60.20 62.10 71.58 K 0.645 0.645 0.645 0.645 0.645 0.645 0.645 0.672 0.493 0.493 0.493 0.405 y 0.40 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.60 0.75 Mib1 12.22 28.13 39.83 50.55 60.12 68.63 76.01 81.08 86.21 90.3 111.78 265.74 Mia1 18.32 28.13 39.83 50.55 60.12 68.63 76.01 81.08 86.21 90.3 74.52 88.58 Di2 37392 37392 37392 37392 37392 37392 38405 44496 44496 44496 44496 29065 Vi2 15.40 28.36 40.15 50.97 60.62 69.19 76.51 84.35 89.69 93.95 96.92 86.05 K 1.171 1.171 1.171 1.171 1.171 1.171 1.221 0.894 0.894 0.894 0.894 0.736 y 0.45 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.62 Mib2 25.41 42.54 60.23 76.46 90.93 103.79 114.77 126.53 134.54 140.93 145.38 264.09 Mia2 25.41 42.54 60.23 76.46 90.93 103.79 114.77 126.53 134.54 140.93 145.38 161.86 390.4 719.0 1018.0 1292.3 1536.9 1754.3 1924.1 2105.2 2238.6 2344.9 2419.0 2470.9 948072 948072 948072 948072 948072 948072 974816 1110528 1110528 1110528 1110528 834656 16

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表3-5 梁端弯矩剪力及柱轴力计算 层 次 12 11 10 9 边梁 l Mb 中横梁 柱轴力 Mbr 13.98 34.83 56.52 75.18 92.06 l lVb Mb Mbr 11.43 28.5 46.25 61.51 75.33 87.62 98.35 108.58 117.48 123.96 128.84 138.26 l 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 Vb 9.53 23.75 38.54 51.26 62.78 73.01 81.96 边柱 -4.89 -16.28 -35.14 -60.22 -90.94 中柱 -4.64 -17.0 -36.68 -62.86 -94.92 18.32 40.35 67.96 90.38 6.6 4.89 6.6 11.39 6.6 18.86 6.6 25.08 6.6 30.72 11.43 28.5 46.25 61.51 75.33 87.62 98.35 108.58 117.48 123.96 128.84 138.26 8 110.67 7 128.75 6 144.64 5 157.09 4 167.27 3 176.51 2 164.82 1 200.36 107.10 6.6 35.73 120.21 6.6 40.13 132.72 6.6 43.91 143.59 6.6 47.10 151.51 6.6 49.70 157.47 6.6 48.83 168.98 6.6 55.96 -126.67 -132.20 -166.80 -174.03 -220.60 2.4 90.48 -210.71 2.4 2.4 2.4 2.4 97.90 103.30 107.37 115.22 -257.81 -271.40 -307.51 -325.00 -356.34 -383.54 -412.30 -442.80 （a) 框 架 弯 矩 图（b) 框 架 剪 力 及 轴 力 图 图3.1 地震作用下框架的弯矩图，梁端剪力图及柱轴力图

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3.2 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算

3.2.1 风荷载标准值

12层房屋总高为40.95m，C类场地，大庆地区标准风压w0?0.55kN/m2，建筑结构荷载规范中规定基本风压值提高10%，垂直于建筑物表面的风荷载标准值按公式计算：?k=?z?z?s?0 （3-8）

式中：?s为风载体形系数?s=0.8（迎风面）?s=-0.5（背风面）?z为风压高度变化系数，?z为高度Z处的风振系数由于建筑高度大于30米，且高宽比40.95/15.6=2.6＞1.5，须考虑风振系数。w0?0.55?1.1?0.605kN/m2，结构的自振周期T=0.09N=0.09?12=1.08s，?0T=0.5?1.082=0.706kN·s2/m2。查规范得脉动增大系数?=1.4，脉动影响系数?=0.48，

??H?z=1+?i (3-9)

?zH式中:Hi?第i层层高； H?建筑总高度；

??动力系数； ??脉动影响系数。

0.42?0.4Hi，取图中3轴横向框架，其负载宽度为7.2m， ?z=1+

?zH q?z?=7.2×0.605×?z?z?s=4.356?z?z?s，

（5.44+2.04+5.26+1.97）×3.0×1/2+Fi以第10层为例计算过程如下：

（5.82+2.18-5.44-2.04）×3.0×1/2×1/3+（5.44+2.04-5.26-1.97）×3×1/2×2/3=22.58kN

根据各楼层标高处的高度查取?z，代入上式可得各楼层标高处的q?z?，见下表。

表3-6 沿房屋高度分布的风荷载标准值 层次 2[5]

Hi (m) HiH ?z ?z ?k (kN/m) 1.39 1.31 1.23 1.19 1.07 0.99 0.94 0.82 0.80 0.73 0.69 0.65 2q1(z) (kN/m) 6.17 5.82 5.44 5.26 4.74 4.41 3.16 3.64 3.46 3.25 3.07 2.89 q2(z) (kN/m) 2.31 2.18 2.04 1.97 1.76 1.65 1.56 1.36 1.30 1.22 1.15 1.08 Fi (kN) 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 37.95 34.95 31.95 28.95 25.95 22.95 19.95 16.95 13.95 10.95 7.95 4.95 1 0.92 0.84 0.76 0.68 0.60 0.53 0.45 0.37 0.29 0.21 0.13 1.1 1.05 1.00 1.00 0.90 0.86 0.84 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74 1.61 1.59 1.56 1.51 1.51 1.47 1.42 1.41 1.34 1.26 1.19 1.12 25.20 23.98 22.58 21.45 19.65 18.23 16.97 15.24 14.26 13.43 12.66 9.95 18

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H37.3==1.41<1.5，?z沿房屋高度在B26.41.035-1.268范围内变化，即风压脉动的影响较大。因此，该房屋应该考虑风压脉动的影响。框架结构分析时，应按净力等效将风荷载沿房屋高度的分布风荷载转化为节点集中荷载。

该设计的建筑高度大于30m，

2.4.2 风荷载作用下的水平位移验算

根据上图所示的水平荷载，由式 Vi??Fk计算层间剪力Vi，然后依据表求出5

i?1n轴线的层间侧移刚度，在按式

??u?i?Vi/?Dij (3-10)

j?1s 式中：?Dij为第i层的侧移刚度； Vi为第i层层间剪力 计算各层的侧移刚度和绝对刚度，计算过程见下表3.16。

表3-7 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算 层次 Fi （kN） Vgi （kN） ?D (N/mm) 124234 124234 124234 124234 124234 124234 127678 146016 146016 i??i (mm) ?i (mm) 12.092 11.889 11.493 10.916 10.166 9.258 ??ihi 12 25.2 25.20 0.203 11 23.98 49.18 0.396 10 22.58 71.76 0.577 9 21.45 93.21 0.750 8 19.65 112.86 0.908 7 18.23 131.09 1.055 6 16.97 148.06 1.160 8.203 5 15.24 163.30 1.118 7.043 4 14.26 177.56 1.216 5.925 3 13.43 190.99 146016 146016 106486 1.308 4.709 2 12.66 203.65 1.395 3.401 1 9.95 213.60 2.006 2.006 1 147781 75761 51991 40001 33041 28441 25861 26831 24671 22941 21501 2468 19

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11??550，满足规范要求。 由上表知，风荷载作用下框架的最大层间位移角为21503.3 风荷载作用下框架结构内力计算

表 3-8 风荷载作用下各层柱端弯矩及剪力计算 层次 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 hi 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 4.95 Vi 25.20 49.18 71.76 93.21 112.86 131.09 148.06 163.3 177.56 190.99 203.65 213.60 ?Dij 124234 124234 124234 124234 124234 124234 127678 146016 146016 146016 146016 106486 边柱 中柱 y 0.30 0.37 0.40 0.45 0.45 0.45 0.45 0.50 0.50 0.50 0.60 0.75 Di1 24725 24725 24725 24725 24725 24725 25434 28512 28512 28512 28512 24178 Vi1 5.02 9.79 K 0.645 0.645 Mib1 4.52 Mia1 Di1 Vi2 7.58 K 1.171 y 0.35 0.40 0.45 0.45 0.45 0.45 0.50 0.50 0.50 0.50 0.55 0.62 Mib2 7.96 17.76 29.16 37.87 45.86 53.27 66.81 74.64 81.17 87.30 102.4 178.9 Mia2 14.78 26. 64 35.64 46.28 56.05 65.11 66.81 74.64 81.17 87.30 83.78 109.66 10.54 37392 10.87 18.50 37392 14.80 1.171 17.14 25.70 37392 21.60 1.171 25.04 30.61 37392 28.05 1.171 30.32 37.06 37392 33.97 1.171 35.22 43.05 37392 39.46 1.171 39.81 48.66 38405 44.54 1.221 47.84 47.84 44496 49.76 0.894 52.01 52.01 44496 54.11 0.894 55.94 55.94 44496 58.20 0.894 71.59 47.72 44496 62.06 0.894 180.1 60.02 29065 58.30 0.736 14.28 0.645 18.55 0.645 22.46 0.645 26.09 0.645 29.49 0.672 31.89 0.493 34.67 0.493 37.29 0.493 39.77 0.493 48.50 0.405 注：1）hi的单位为m，Vi的单位为kN，?Dij和Di1的单位为N/mm

2）标中M单位为kN·m,V单位为kN。

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表3-9 风荷载作用下梁端弯矩及柱轴力计算 层次 边梁 lMb 中横梁 柱轴力 Mbr8.13 L 6.6 6.6 6.6 6.6 6.6 6.6 6.6 6.6 6.6 6.6 6.6 Vb lMb Mbr6.65 L Vb 边柱N -2.83 -9.20 -19.19 -32.71 -49.95 -70.31 -93.03 -118.10 -146.21 -176.61 -206.57 -244.18 中柱N -2.71 -9.32 -19.36 -34.13 -52.11 -73.37 -95.68 -123.65 -153.97 -186.75 -220.95 -262.87 12 10.54 11 23.02 10 36.57 9 8 7 6 5 4 3 2 1 47.75 62.10 73.37 83.88 87.65 99.85 2.83 6.37 9.99 6.65 2.4 5.54 19.03 29.37 41.49 51.66 61.03 66.04 77.80 85.70 15.57 15.57 2.4 12.98 24.03 24.03 2.4 20.03 13.52 33.95 33.95 2.4 28.29 17.24 42.26 42.26 2.4 35.22 20.36 49.94 49.94 2.4 41.62 22.72 54.04 54.04 2.4 45.03 25.07 63.65 63.65 2.4 53.04 28.11 70.11 70.11 2.4 58.43 30.40 75.81 75.81 2.4 63.18 29.96 76.99 76.99 2.4 64.16 37.61 95.43 95.43 2.4 79.53 107.95 92.66 103.66 94.09 131.61 116.63 6.6 注：1）柱轴力中的负号表示拉力

2）标中M单位为kN·m,V单位为kN,N单位为kN，l单位为m。

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（a）框架弯矩图 （b）梁端剪力及轴力图

图 3.2 框架在水平风荷载作用下的剪力和轴力图 (单位：kN)

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第四章 竖向荷载作用下的内力计算

4.1 横向框架内力计算

4.1.1 计算单元

取5轴线横向框架内力计算，计算单元宽度为7.2m ，如图4.1所示。由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。 图4.1 横向框架计算单元 （单位：mm）

2.4.2 荷载计算

1) 恒载计算：

图4.2 各层梁上作用的恒载

?、代表横梁自重，为均布荷载形式。对于第12层，q1=4.725 kN/m ，q1，q1?=3.15kN/m ，q2，q2?，分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷q1载。由图4.1所示，几何可得

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?=4.96×2.4=11.904kN/m q2=4.96×3.6=17.86 kN/m ; q2P1、P2分别为边纵梁，中纵梁传给柱的恒载，它包括梁自重，楼板重

和女儿墙等的重力荷载，计算如下：

1=[（3.0×1.8×1/2）×2+（3+3.6）××1.8]×4.96＋4.725P12×7.2＋3.281×6.6/2+2.58×0.9×7.2=136.56kN

P2=[3.0×1.8×1/2×2+（3+6.6）/2×1.8+（3.6+2.4）/2×1.2

×2]4.96+4.725×7.2+3.281×6.6/2=155.55kN 均布荷载产生的弯矩：

q1l22q223(1?2a?a)?+A端： M=l 121217.861.84.725?6.62?1?()2?2?0.273+?6.62 =126.612=73.56kN·m

'2q1'l25q2lB端： M=+

1296111.91.8?2.42?1?()2?2?0.273=5.08 kN·m =?3.15?2.42+

12126.6集中力矩：

0.55?0.3=17.07 kN·m M1=P1e1=136.56×

20.55?0.3=19.44 kN·m M2=P2e2=155.55×

2

对6-11层，q1包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载，其它荷载计算方法同上，结果为：

q1=4.275+1.88×2.4=9.24kN/m ?=3.15 kN/m q1q2=3.3×3.6=11.88kN/m ?=3.3×2.4=7.92 kN/m q2???P1=（3.6×1.8+4.8×1.8）×3.3＋4.725×7.2＋3.281×6.6/2+2.58×

（6.65×2.4-1.5×1.8×2）+0.4×1.5×1.8×2+1.88×6.6×2.5/2=139.66kN

P2=（3.6×1.8+4.8×1.8×+6×1.2）×3.3+4.725×7.2 +3.281×6.6/2＋1.88×2.4×（7.2-0.55）+1.88×6.5×2.5×1/2=164.02kN 均布荷载产生的弯矩：

q1l22q223(1?2a?a)?+A端： M=l 121211.889.24?6.62?(1?2?0.0729?0.273)+?6.62 =1212=71.06 kN·m

? 24

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'2q1'l25q2lB端： M=+

129615=?3.15?2.42+?7.92?2.42=3.89 kN·m 12960.55?0.3=17.46 kN·m M1=P1e1=139.66×

20.55?0.3=20.50kN·m M1=P2e2=164.02×

2对2-5层：

q1==9.24kN/m（同上） ?=3.15kN/m q1q2=3.3×3.6=11.88kN/m ， ?=3.3×2.4=7.92kN/m q2P1=（3.6×1.8+4.8×1.8）×3.3＋4.725×7.2＋3.281×6.6/2+2.58×

（6.6×2.4-1.5×1.8×2）+0.4×1.5×1.8×2+1.88×6.6×2.5/2=139.35kN

P2=（3.6×1.8+4.8×1.8×+6×1.2）×3.3+4.725×7.2 +3.281×6.6/2＋1.88×2.4×（7.2-0.6）+1.88×6.5×2.5×1/2=163.79kN

q1l22q223(1?2a?a)?+A端： M=l 121211.889.24?6.62?(1?2?0.0729?0.273)+?6.62 =1212=71.06 kN·m

'2q1'l25q2lB端： M=+

129615=?3.15?2.42+?7.92?2.42=3.89 kN·m 12960.6?0.3=20.90 kN·m M1=P1e1=139.35×

20.6?0.3=24.57 kN·m M1=P2e2=163.79×

2对第1层：

q1=9.24 kN/m ?=3.15 kN/m q1q2=3.3×3.6=11.88kN/m ?=3.3×2.4=7.92kN/m q2?P1=（3.6×1.8+4.8×1.8）×3.3＋4.725×7.2＋3.281×6.6/2+2.58×（6.5×

3-1.5×1.8×2）+0.4×1.5×1.8×2+1.88×6.6×2.5/2=148.79kN

P2=（3.6×1.8+4.8×1.8×+6×1.2）×3.3+4.725×7.2 +3.281×6.6/2＋1.88×2.4×（7.2-0.7）+1.88×6.6×3.1×1/2=174.40kN

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q2q1l223(1?2a?a)?+A端： M=l 121211.889.24?6.62?(1?2?0.0729?0.273)+?6.62 =1212=71.06 kN·m

'2q1'l25q2lB端： M=+

129615=?3.15?2.42+?7.92?2.42=3.89 kN·m 12960.7?0.3=29.76 kN·m M1=P1e1=148.79×

20.7?0.3=34.88 kN·m M1=P2e2=174.40×

22） 活荷载计算

活荷载作用在各层框架梁上的荷载分布如图4.3所示 ?2' 图4.3 各层梁上作用的荷载 (单位：mm) 对于第12层：

?=2.4×2.0=4.8 kN/m q2=3.6×2.0=7.2kN/m ，q2P1=（3.6?1.8+4.8?1.8）?2=30.24kN

P2=（3.6?1.8?+4.8?1.8+6?1.2）?2=44.64kN

均布荷载产生的弯矩：

1A端： M=?7.2?6.62?0.87=22.74 kN·m

120.625?4.8?2.42=1.44 kN·m B端： M=120.55?0.3集中力产生的弯矩：M1=P1e1=30.24×=3.78 kN·m

20.55?0.3M2=P2e2=44.64×=5.58 kN·m

2同理在雪荷载作用下：

?=0.84 kN·m q2=1.26kN/m， q2

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P1=5.29kN， P2=7.81kN， M1=0.66 kN·m M2=0.98 kN·m

对于6-11层：

?=2.4×2.0=4.8kN/m q2=3.6×2.0=7.2kN/m ，q2P1=（3.6×1.8+4.8×1.8）×2=30.24kN

P2=（3.6?1.8?+4.8?1.8+6?1.2）?2=44.64kN M1=3.78 kN·m M2=5.58 kN·m

对于2-5层：

?=2.4×2.0=4.8 kN/m q2=3.6×2.0=7.2kN/m ，q2P1=30.24kN， P2=44.64kN，

M1=30.24×0.15=4.54 kN·m M2=44.64×0.15=6.70 kN·m 对于第1层：

?=2.4×2.0=4.8kN/m q2=3.6×2.0=7.2kN/m ，q2P1=30.24kN， P2=44.64kN，

M1=30.24×0.2=6.05 kN·m

M2=44.64×0.2=8.93 kN·m

表4-1 横向框架恒载汇总表 层次 12 6-11 2-5 1 q1 9.24 9.24 9.24 q1' 3.15 3.15 3.15 q2 17.86 11.88 11.88 11.88 ' q2p1 p2 M1 17.07 17.46 20.90 29.76 M2 19.44 20.50 24.57 34.88 4.725 3.15 11.90 136.56 155.55 7.92 7.92 7.92 139.66 164.02 139.35 163.79 148.79 174.40 表4-2 横向框架活载汇总表 层次 12 6-11 2-5 1 q2 7.2 (1.26) 7.2 7.2 7.2 ' q2p1 30.24（5.29） 30.24 30.24 30.24 p2 44.64 （7.81） 44.64 44.64 44.64 M1 3.78 (0..66) 3.78 4.54 6.05 M2 5.58（0.98） 5.58 6.70 8.93 4.8 (0.84) 4.8 4.8 4.8 注：上表括号中的值为屋面雪荷载，q值的单位为kN/m，p1的单

位kN，M的单位kN·m。

3)内力计算

梁端，柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时采用半榀框架。弯矩计算过程如下所示，梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力相叠加而得，柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加而得，且算柱底轴力还需考虑柱的自重。

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(a) 恒载作用下

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（a） 恒载作用下

图4.4 横向框架弯矩的二次分配（M的单位：kN·m）

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（b）活载作用下

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（b）活载作用下

图4.5 横向框架弯矩的二次分配法（M的单位：kN·m）

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(a)恒载作用下 (b)活载作用下 图4.6 竖向荷载作用下框架弯矩图（M的单位：kN·m）

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表4-3 恒载作用下梁端剪力及柱轴力 （单位：kN） 荷载引起剪力 层 AB BC 次 VA=VB VB 12 58.62 11 59.11 10 59.11 9 8 7 6 5 4 3 2 1 59.11 59.11 59.11 59.11 59.11 59.11 59.11 59.11 59.11 弯矩引起剪力 AB BC VB=VC 总剪力 AB BC A柱 柱轴力 B柱 VA=-VB -0.46 -0.46 -0.46 -0.46 -0.46 -0.46 -0.56 -0.56 -0.56 --0.56 -0.78 VA VB VB?VCVC N顶 194.82 420.58 646.34 872.10 N底 222.27 448.03 673.79 899.55 N顶 225.45 485.02 744.59 N底 252.90 512.47 772.04 10.92 -0.36 8.53 8.53 8.53 8.53 8.53 8.53 8.53 8.53 8.53 8.53 8.53 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 58.26 58.98 10.92 58.65 59.57 8.53 58.65 59.57 8.53 58.65 59.57 8.53 58.65 59.57 8.53 58.65 59.57 8.53 58.65 59.57 8.53 58.55 59.67 8.53 58.55 59.67 8.53 58.55 59.67 8.53 58.55 59.67 8.53 58.33 59.89 8.53 1004.16 1031.61 1097.86 1125.31 1263.73 1291.18 1323.62 1351.07 1523.30 1550.75 1549.38 1576.83 1782.87 1810.32 1799.17 1827.97 2042.31 2071.11 2025.87 2054.67 2303.10 2331.90 2252.57 2281.37 2563.89 2592.69 2479.27 2508.07 2824.68 2853.48 2515.19 2781.89 3096.30 3163.00

表4-4 活载作用下梁端剪力及柱轴力 （单位：kN） 层次 荷载引起剪力 AB BC 弯矩引起剪力 AB BC 总剪力 AB BC 柱轴力 A柱 B柱 VA=VB 12 VB （0.5） 2.88 2.88 2.88 288 2.88 2.88 2.88 2.88 2.88 2.88 2.88 2.88 VA=-VB VB=-VC （0.05） -0.27 （-0.17） -0.27 -0.27 -0.27 -0.27 -0.27 -0.27 -0.33 -0.33 -0.33 -0.33 -0.44 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 VA （2.91） 17.07 （17.17）17.07 17.07 17.07 17.07 17.07 17.07 17.07 17.07 17.07 17.07 17.07 VB VB?VC N顶?N底 N顶?N底 （11.48） 62.25 （76.51） 124.50 （141.54） 189.63 （206.67） 254.76 （271.80） 319.89 （336.93） 385.02 （402.06） 450.15 （467.25） 515.34 （532.44） 580.53 （597.63） 645.72 （662.82） 710.91 （728.12） 776.21 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 （3.04） 17.34 17.34 17.34 17.34 17.34 17.34 17.34 17.34 17.34 17.34 17.34 17.34 （3.17） （0.5） （8.20） 17.61 2.88 47.31 （17.51） 2.88 （55.61） 17.61 94.62 17.61 2.88 （102.92） 141.93 17.61 2.88 （150.23） 189.24 17.61 2.88 （197.54） 236.55 17.61 2.88 （244.85） 283.86 17.61 2.88 （292.16） 331.17 17.67 2.88 （339.47） 378.48 17.67 2.88 （386.78） 425.79 17.67 2.88 （434.09） 437.10 17.67 2.88 （481.40） 520.41 17.78 2.88 （528.54） 567.55

33

本科生毕业设计（论文）

4.2 横向框架内力组合

（1） 结构的抗震等级

结构的抗震等级为二级抗震等级。

[5]

（2） 框架梁内力组合

有4种内力组合，即1.2SGK?1.4SQK，1.2SGK?0.9?1.4(SQK?SWK）

1.35SGK?1.0SQK，1.2SGK?1.3SEK。此外1.2SGK?1.4SWK这种内力组合与考虑地震作用的组合相比较小，故不考虑。各层梁的内力组合结果见下表。表中SGK，SQK两列中的梁端弯矩M为经过调幅后的弯矩（调幅系数取0.8）。

V以下表中MAB，MBC分别为AB跨和BC跨间最大正弯矩，M以下部受拉为正，向上为正，SQK一项中括号内的数值表示屋面雪荷载时对应的内力。表中V以绕

b顺时针为正, rRE?vc(Mc?Mct)/Hn为相应于本层柱净高上下端的剪力设计值。

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表4-5 框架梁内力组合表 （M以下部受拉为正，V以向上为正，MAB,MBC表示跨间最大弯矩）

层 次 截 面 内 力 SGK SQK 1.2SGK?1.4?SWK SEK (SQK?SWK) 左风 ?1.2??SGK?0.5SQK???RE??1.35SGK? ??1.3SEK? 左震 135.38 5.54 -214.33 116.46 122.46 -103.37 138.51 108.36 93.76 17.54 -183.27 104.47 94.37 -79.25 右震 -255.33 114.66 115.18 7.34 -147.14 121.31 114.52 125.64 -212.57 103.16 75.53 18.84 -117.36 97.19 SQK1.2SGK? 1.4SQK -94.3 93.66 -79.02 96.76 -19.46 14.27 70.44 -10.13 -93.57 94.07 -85.23 96.34 -18.2 14.27 lrRE?vb(Mb?Mbr)V?Ln+VGB 右风 -278.56 146.31 84.26 44.11 -153.06 125.61 94.13 106.91 --216.28 129.17 23.69 61.24 -107.31 88.52 -95.79 95.65 -79.61 98.63 -19.73 14.4 55.58 -8.18 -94.94 96.05 -86.25 98.22 -18.41 14.40 A 一 层 MV -57.68 58.33 -49.01 59.89 -11.83 8.53 -17.92 16.90 -16.15 17.78 -3.76 2.88 -17.95 17.01 -16.75 17.67 -3.59 2.88 ?131.61 ?200.36 ?37.61 89.95 41.00 -242.3 149.41 114.14 -97.07 104.7 93.48 29.14 58.98 -194.15 131.44 70.91 -59.99 ?55.96 B左 M 168.38 ?116.63 ?168.98 ?37.61 ?55.96 V B右 M ?95.43 ?138.26 ?79.53 ?115.22 214.89 V MAB 跨间 五 层 MBC A MV -57.03 58.55 -51.48 59.67 -10.98 8.53 ?87.65 ?157.09 ?25.07 ?43.91 B左 M 152.11 ?77.80 ?132.72 ?25.07 ?43.91 V B右 M ?63.65 ?108.58 ?53.04 ?90.48 167.90 V 35

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框架梁内力组合表 续表4-5 层 次 截 面 内 力 SGK SQK 1.2SGK?1.4?SWK SEK (SQK?SWK) 左风 ?1.2??SGK?0.5SQK??1.35S?GK?RE?? ?1.3SEK??S QK1.2SGK? 1.4SQK 67.96 -9.23 lrRE?vb(Mb?Mbr)V?Ln+VGB 右风 76.78 72.60 左震 108.68 100.88 右震 88.07 110.86 53.53 -7.19 MAB 跨间 MBC -57.12 58.65 -52.27 59.57 -11.10 8.53 -50.66 58.26 -47.46 -17.98 （-17.04） 17.07 （11.17） -16.98 （-16.15） 17.61 （17.51） -3.64 （-4.88） 2.88 （2.88） -15.33 （-3.61） 17.07 （2.91） -14.90 （-3.44） 17.61 （3.17） 82.24 61.06 A 十 一 层 跨间 十 二 层 M ?23.02 ?6.37 ?19.03 ?6.37 ?15.57 ?12.98 ?40.35 ?11.39 ?34.83 ?11.39 ?25.80 ?23.75 -61.49 85.36 -113.14 105.06 -3.38 3.90 63.27 10.42 -67.50 89.85 -89.19 -125.94 103.2 -59.85 87.22 -40.21 32.44 66.39 22.82 -97.01 97.77 -66.43 -20.16 49.36 -88.64 72.64 16.16 -14.18 67.79 22.66 -34.63 55.35 -63.05 -98.84 71.57 -20.73 50.43 -39.42 32.13 56.55 32.92 -70.35 64.88 -35.79 -95.09 96.25 -87.54 98.03 -18.63 14.4 52.81 -7.35 -83.72 95.72 -78.97 -93.72 94.28 -86.5 96.14 -18.42 14.27 67.44 -8.32 -82.25 93.81 -77.81 118.99 62.50 111.96 V B左 M V B右 M V MAB MBC A MV ?10.54 ?2.83 ?8.13 ?2.83 ?18.32 ?4.89 ?13.98 ?4.89 MB左 V 58.98 99.39 91.47 65.77 56.24 97.23 95.43 36

本科生毕业设计（论文）

框架梁内力组合表 续表4-5 层 次 截 面 内 力 SGK SQK 1.2SGK?1.4?SWK SEK (SQK?SWK) 左风 ?1.2??SGK?0.5SQK??1.35S?GK?RE?? ?1.3SEK??S QK1.2SGK? 1.4SQK -33.42 17.14 79.31 -13.4 lrRE?vb(Mb?Mbr)V?Ln+VGB 65.40 右风 -42.73 24.89 78.26 22.45 左震 -10.17 1.83 71.26 14.28 右震 -32.46 20.42 65.2 15.47 -34.01 17.62 57.44 -12.5 B右 M -20.56 10.92 -6.25 （-0.42） 2.88 （0.50） ?6.65 ?5.54 ?11.43 ?9.53 -24.11 9.38 80.68 18.48 V MAB 跨间 MBC 表4-6 横向框架A柱弯矩和轴力组合 (M以左侧受拉为正，单位kN·m,N以受压为正，单位kN) 层 次 截 面 柱 顶 内 力 SGK 42.26 194.82 -30.5 222.27 23.45 420.58 SQK 15.38 (3.85) 47.31 (8.20) -10.44 (-7.49) 47.31 (8.2) 8.26 (10.07) 94.62 (55.61) -9.08 94.62 （55.61） SWK SEK 1.2SGK?1.4(SQK?SWK) ?RE??1.2??SGK?0.5SQK?? 1.35SGK?1.2SGK? ?SQK??1.3SEK?1.4SQK 72.43 310.32 -51.62 347.37 39.92 662.40 -44.33 699.46 MmaxN 87.0 303.98 -57.54 336.92 65.60 650.04 -59.26 682.98 Nmin NmaxM M 27.09 191.86 -20.23 216.57 -2.61 405.23 -0.16 429.93 72.43 310.32 -51.62 347.37 39.92 662.40 -44.33 699.46 右风 57.49 296.06 -44.89 329.0 13.80 624.28 -28.83 657.22 左风 87.0 303.98 -57.54 336.92 65.60 650.04 -59.26 682.98 右震 27.09 191.86 -20.23 216.57 -2.61 405.23 -0.16 429.93 左震 62.82 201.40 -44.06 226.10 52.25 436.97 -55.01 461.68 72.24 300.02 -51.22 332.96 39.70 637.16 -44.04 670.10 M?10.5 ?2.83 ?4.52 ?2.83 ?18.5 ?9.2 ?10.87 ?9.2 ?18.2 ?12.22 ?4.89 ?16.28 ?28.13 ?16.28 ?28.13 ?16.28 12 NM 柱 底 NM 11 柱 顶 NM柱 底 -26.11 448.03 N 37

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横向框架A柱弯矩和轴力组合 续表4-6 层 次 截 面 柱 顶 内 力 SGK 6.11 646.34 SQK 9.08 141.93 (102.92) -9.08 141.93 (102.92) 9.08 (5.3) 189.24 (150.23) -9.08 189.24 (150.23) 9.08 236.55 (197.554) -9.08 236.55 (197.54) 9.08 283.86 (244.85) -9.32 283.86 (244.85) SWK SEK 1.2SGK?1.4(SQK?SWK) ?RE??1.2??SGK?0.5SQK?? 1.35SGK?1.2SGK? ?SQK??1.3SEK?1.4SQK 44.33 1014.49 -44.33 1051.55 44.33 1366.58 -44.33 1403.63 44.33 1718.66 -44.33 1755.72 44.33 2070.75 -45.58 2107.80 MmaxN 80.02 1001.18 -68.04 1034.12 86.90 1357.25 -79.1 1390.19 95.93 1718.53 -86.49 1751.47 104.31 2084.18 -94.59 2117.12 Nmin NmaxM M -12.0 652.07 12.00 678.42 -23.15 865.42 231.15 891.77 -33.10 072.91 33.10 1099.3 -41.95 1275.2 41.12 1301.54 44.33 1014.49 -44.33 1051.55 44.33 1366.58 -44.33 1403.63 44.33 1718.66 -44.33 1755.72 104.31 2084.18 -94.59 2117.12 右风 8.06 947.44 -20.05 980.38 1.19 1265.66 -8.99 1298.60 -7.84 1578.67 -1.60 1161.61 -16.23 1887.31 4.03 1920.25 左风 80.02 1001.18 -68.04 1034.12 86.90 1357.25 -79.1 1390.19 95.93 1718.53 -86.49 1751.47 104.31 2084.18 -94.59 2117.12 右震 -12.0 652.07 12.00 678.42 -23.15 865.42 231.15 891.77 -33.10 1072.91 33.10 1099.26 -41.95 1275.19 41.12 1301.54 左震 70.85 725.16 -70.85 751.51 82.0 990.68 -82.0 1017.03 91.95 1262.07 -91.95 1288.42 100.80 1538.67 -101.63 1565.01 44.04 974.31 -44.04 1007.25 44.04 1311.46 -44.04 1344.40 44.04 166648.60 -44.04 1681.54 44.04 1985.75 -45.28 2018.69 M?25.7 ?19.19 ?17.14 ?19.19 ?30.61 ?32.71 ?25.04 ?32.71 ?37.06 ?49.95 ?30.32 ?49.95 ?43.05 ?35.22 ?39.83 ?35.14 ?39.83 ?35.14 ?50.55 ?60.22 ?50.55 ?60.22 ?60.12 ?90.94 ?60.12 ?90.94 ?68.63 ?68.63 10 NM 柱 底 -26.11 673.79 26.11 872.1 NM 9 柱 顶 NM柱 底 -26.11 899.55 26.11 1097.86 NM 8 柱 顶 NM柱 底 -26.11 1125.31 26.11 1323.6 NM 7 柱 顶 NM?70.31 ?126.67 ?70.31 ?126.67 柱 底 -26.86 1351.07 N

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本科生毕业设计（论文）

横向框架A柱弯矩和轴力组合 续表4-6 层 截 次 面 柱 顶 柱 底 内 力 SGK 24.89 1549.38 -22.52 1576.83 27.87 1799.17 -26.19 1827.97 24.78 2025.87 SQK 8.7 331.17 (292.16) -9.93 331.17 (292.16) 7.96 378.48 (339.47) -9.33 378.48 (339.47) 8.83 SWK SEK 1.2SGK?1.4(SQK?SWK) 右风 -26.08 2192.65 14.81 2225.59 -22.39 2523.54 22.49 2558.1 -30.72 2822.46 29.73 2857.02 -35.23 3067.77 33.68 3102.33 3231.84 -115.90 3266.40 121.40 3562.28 -122.95 3596.84 ?RE??1.2??SGK?0.5SQK?? 1.35S?1.2SGK? GK? ??1.3SEK?1.4SQKSQK MmaxN 110.17 2453.14 -96.66 2486.08 114.90 2128.01 -113.94 2155.66 117.69 2417.34 -118.34 2444.99 122.60 Nmin NmaxMM -50.98 1472.9 52.67 1499.3 -53.75 1689.7 54.70 1717.4 -61.63 1881.1 60.97 1908.7 -65.23 2050.5 64.14 2080.1 110.17 2453.14 -96.66 2486.08 111.56 2854.22 -111.47 2888.78 114.91 3231.84 -115.90 3266.40 121.40 3562.28 -122.95 3596.84 左风 110.17 2453.14 -96.66 2486.08 111.56 2854.22 -111.47 2888.78 114.91 右震 -50.98 1472.89 52.67 1499.25 -53.75 1689.74 54.70 1717.38 -61.63 1881.09 60.97 1908.74 -65.23 2050.47 64.14 2080.11 左震 107.12 1819.84 -105.44 1846.19 114.90 2128.01 -113.94 2155.66 117.69 2417.34 -118.34 2444.99 122.60 2692.09 -123.68 2719.73 42.30 2422.83 -40.33 2459.89 45.58 2807.36 -44.69 2846.24 42.28 3160.71 -43.28 3199.59 43.28 3478.07 -44.88 3516.95 42.05 2322.89 -40.93 2355.83 44.59 2688.88 -44.49 2723.44 42.10. 3027.15 -43.09 3061.71 43.09 3315.02 -44.64 3349.58 6 M N M N M ?48.66 ?93.03 ?39.81 ?93.03 ?47.84 ?47.84 ?76.01 ?166.8 ?76.01 ?166.8 ?81.08 ?81.08 5 柱 顶 NM?118.1 ?210.71 ?118.1 ?210.71 ?52.01 ?52.01 ?55.94 ?55.94 ?86.21 ?90.3 ?90.3 ?90.3 柱 底 NM4 柱 顶 NM 柱 底 NM425.79 (386.78) 25.36 -9.04 425.79 2054.67 (386.78) 25.36 2252.57 -26.37 2281.37 9.04 437.1 (434.09) -9.28 437.1 (434.09) ?146.21 ?257.81 ?146.21 ?307.51 ?176.61 ?307.5 ?176.61 ?307.51 3 柱 顶 NM2692.09 -123.68 2719.73 柱 底 N

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