1、i摘要本工程為三層鋼框架超市設計，長 64.00m，寬 30.00m，層高為 4.5m，建筑高度為14.4，建筑面積 5760.00m2，綜合運用所學專業知識，進行了鋼結構建筑設計和結構設m計。主體采用鋼框架結構，鋼筋混凝土現澆樓板。首先確定結構方案并進行荷載統計、梁柱截面選擇及剛度驗算，計算恒載、活載作用下的框架內力，然后計算風載、地震作用下的框架內力，經內力組合后得出構件的最不利組合內力，最后進行梁、柱截面驗算、節點設計、樓板、樓板配筋計算，繪制施工圖。計算豎向荷載效應時采用分層法，計算水平荷載效應時采用 d 值法；在荷載組合時。考慮以可變荷載效應控制的組合和以永久荷載效應控制的組合方式；

2、在活荷載計算過程中，采用滿布荷載法；框架節點設計采用栓焊混合的連接方式。關鍵詞：建筑設計；鋼框架；內力分析；節點設計iiabstractbased on the professional knowledge for learned，the building was designed. the works include two parts: architecture design and structure design.this project is commercial building of 3-floors，steel structure，which is located in xi

3、an. it is 64.00m long, 30.00m wide. the height of story are 4.5m and5m. the height of the whole building is 14.4m.the total area is 5760.00m2.architecture design tries hard for simple and clear，which has the ages feels and assort with surroundings environment.steel frame and reinforce concrete floor

4、 were used in the structure. firstly，the size of the beam and column was determined by the type of the structure and the calculation of the loads. secondly，the inner forces of the frame under the wind load and earthquake load，the dead load，and the living loads were analyzed separately. by the combin

5、ation of the inner forces，the most dangerous forces can be got，and then the steel beam，steel column，the frame connections and reinforce concrete floor can be designed. after these，the drawing can be made. in the progress of inter force analysis，the vertical forces are calculated by the layer-wise me

6、thod，and the horizontal forces are calculated by the d method. in the process of the live load calculation，full load is used. mixed connection with welding and bolts was used in steel frame，and independent foundation under column was adopted.key words: architecture design; steel frame; internal forc

7、e analysis; connection design iii目 錄前言 .1第章 建筑設計.21.1 設計任務和設計要求.21.1.1 設計任務.21.1.2 設計要求.21.2 建筑物所處的自然條件.21.2.1 氣象條件.21.2.2 地形、地質及地震烈度.21.2.3 水文.31.3 建筑物功能與特點.31.3.1 平面設計.31.3.2 立面設計.31.3.3 防火.3第 2 章 結構設計 .42.1 結構方案選型及布置.42.1.1 柱網布置.42.1.2 結構形式選擇.42.1.3 樓板形式選擇.42.2 荷載計算.42.2.1 恒荷載標準值.52.2.2 活荷載標準值.52

8、.2.3 風壓標準值.52.2.4 雪荷載標準值.62.2.5 地震作用.62.3 豎向荷載計算.62.3.1 屋面恒荷載.62.3.2 樓面恒荷載.62.3.3 屋面活荷載.72.3.4 樓面活荷載.72.4 風荷載計算.82.5 內力分析.92.5.1 截面初選.9iv2.6 內力計算.122.6.1 豎向荷載標準值作用下.122.6.2 風荷載作用下的內力計算.182.7 水平地震作用下結構各層的總重力荷載代表值計算.202.7.1 墻自重.202.7.2 梁，柱重力荷載標準值匯總.212.7.3 集中于各樓層標高處的重力荷載代表值 gi.222.7.4 水平地震作用下框架內力合側移的計

9、算.222.7.5 水平地震作用下框架內力計算.252.8 內力組合.282.9 結構構件驗算.332.9.1 框架柱的驗算.332.9.2 框架梁的驗算.372.10 框架連接設計.392.10.1 主梁與中柱 z-1 的連接： .392.10.2 次梁與主梁的鉸接連接.402.11 柱腳設計.422.11.1 中柱柱腳的設計.422.11.2 邊柱柱腳的設計.442.12 樓板計算.47總結 .49參 考 文 獻.50致 謝 詞 .521前言前言本次畢業設計是大學教育培養目標實現的重要步驟，是畢業前的綜合學習階段，是深化、拓寬、綜合教學成果的重要過程，是對大學期間所學專業知識的全面總結。本

10、次設計使理論和實際很好的結合起來，提高了分析、解決工程實際問題的能力。培養了學生嚴謹、求實、細致、認真和吃苦耐勞的工作作風。為以后更好的學習和工作奠定了堅實的基礎。在畢業設計期間，我重新復習了房屋建筑學 、 鋼結構 、 結構力學 、 建筑結構抗震設計等課本知識，并查閱了抗震規范 、 鋼結構規范 、 荷載規范等相關規范。在畢業設計過程中，我們通過所學的基本理論、專業知識和基本技能進行了建筑、結構的具體設計。現在畢業設計任務已圓滿完成。在此，對校領導、老師及在此期間關心我幫助我的所有同學們表示衷心的感謝。本設計包括建筑設計和結構設計兩大部分，敘述內容包括設計原理、方法、規范、規章、設計技術要求和計

11、算表格。其中，建筑設計部分由平面設計、立面設計、功能分區、采光和防火安全的要求等部分組成；結構部分由荷載計算、內力分析、內力組合、節點和柱腳設計等部分組成。畢業設計的三個月里，在指導老師的幫助下，經過資料查閱、設計計算、論文撰寫以及外文的翻譯，加深了對新規范、規程、手冊等相關內容的理解。鞏固了專業知識、提高了綜合分析、解決問題的能力。在繪圖時熟練掌握了天正建筑、autocad、pkpm 等建筑軟件，這些都從不同方面達到了畢業設計的目的與要求，鞏固了所學知識。2第章第章 建筑設計建筑設計 建筑設計是在總體規劃的前提下，根據任務書的要求綜合考慮基地環境，使用功能，材料設備，建筑經濟及建筑藝術等問題

12、。著重解決建筑物內部各種使用功能和使用空間的合理安排，建筑與周圍環境，與各種外部條件的協調配合，內部和外表的藝術效果，各個細部的構造方式等。創造出既符合科學性又具有藝術的生產和生活環境。建筑設計在整個工程設計中起著主導和先行的作用，除考慮上述各種要求以外，還應考慮建筑與結構，建筑與各種設備等相關技術的綜合協調，以及如何以更少的材料，勞動力，投資和時間來實現各種要求，使建筑物做到安全，適用，經濟，美觀。1.1 設計任務和設計要求設計任務和設計要求1.1.1 設計任務設計任務 本設計的主要內容是建材超市的設計，作為一個購物的空間設計，要在平面規劃中自始至終遵循實用、功能需求和人性化管理充分結合的原

13、則。在設計中，既結合顧客購物需求和員工工作流程，科學合理的劃分功能區域，也要考慮顧客流線和送貨流線相互干擾。材料運用簡潔，大方，耐磨，環保的現代材料，在照明采光上使用輔助照明，采用輔助通風和空調系統。經過精心設計，建筑在滿足功能需要的同時，又簡潔，大方，美觀。1.1.2 設計要求設計要求建筑法規、規范和一些相應的建筑標準是對該行業行為和經驗的不斷總結，具有指導意義，尤其是一些強制性規范和標準，具有法定意義。建筑設計除了應滿足相關的建筑標準、規范等要求之外，原則上還應符合以下要求：（1）滿足建筑功能要求；（2）符合所在地規劃發展的要求并具有良好的視覺效果；（3）采用合理的技術措施；（4）提供在投

14、資計劃所允許的經濟范疇內運作的可能性。1.2 建筑物所處的自然條件建筑物所處的自然條件1.2.1 氣象條件氣象條件建設地區的溫度、濕度、日照、雨雪、風向、風速等是建筑設計的重要依據，例如：炎熱地區的建筑應考慮隔熱、通風、遮陽、建筑處理較為開敞；在確定建筑物間距及朝向時，應考慮當地日照情況及主要風向等因素。1.2.2 地形、地質及地震烈度地形、地質及地震烈度基地的地形，地質及地震烈度直接影響到房屋的平面組織結構選型、建筑構造處理及建筑體型設計等。3地震烈度，表示當地發生地震時，地面及建筑物遭受破壞的程度。烈度在 6 度以下時，地震對建筑物影響較小，一般可不做抗震計算，9 度以上地區，地震破壞力很

15、大，一般應盡量避免在該地區建筑房屋，建筑物抗震設防的重點是 7、8、9 度地震烈度的地區。本工程為 8 度，在設計過程中應考慮抗震設防各方面的要求。1.2.3 水文水文水文條件是指地下水位的高低及地下水的性質，直接影響到建筑物基礎及地下室。一般應根據地下水位的高低及地下水位性質確定是否在該地區建筑房屋或采用相應的防水和防腐措施。本工程地下水位埋深為 8.49.6，對建筑物的影響很小，可不考慮水質m對基礎混凝土的侵蝕。1.3 建筑物功能與特點建筑物功能與特點設計內容：此建筑為建材市場，以顧客購物為主，此建筑總建筑面積為 5760.00m2。1.3.1 平面設計平面設計建筑朝向為南北向，平面布置滿

16、足長寬比小于 5，i 型平面布置，東西、南北方向分別采用 8.0及 10.0柱距，滿足建筑開間模數和進深的要求。mm1.3.2 立面設計立面設計該建筑立面為了滿足采光和美觀需求，采用較大尺寸窗戶和雙層彩色壓型鋼板作為維護結構。1.3.3 防火防火防火等級為二級，安全疏散距離滿足建筑物內任意一點至外部出口或封閉樓梯間最大距離小于 35m，滿足設計要求。- 4 -第第 2 章章 結構設計結構設計2.1 結構方案選型及布置結構方案選型及布置2.1.1 柱網布置柱網布置柱網尺寸首先應最大限度的滿足建筑使用功能的要求，然后根據造價最省的原則，充分考慮加工、安裝條件等因素綜合確定。由于鋼結構承載能力高而質

17、量輕，與鋼筋混凝土結構相比，鋼結構應采用較大柱網尺寸，在節約造價的同時，提高房屋的利用率。綜合以上條件，橫、縱柱網尺寸均取為 8.0及 10.00。mm2.1.2 結構形式選擇結構形式選擇建筑物的結構形式應滿足傳力可靠，受力合理的要求。多層鋼結構建筑，可采用純鋼結構形式，框架應雙向剛接。如果結構剛度要求較高，純框架難以滿足要求，可采用支撐框架形式。由于本工程位于 8 度抗震設防，但結構只有 3 層，高度只有 14.4（含m女兒墻） ，結構形式比較規則，結構剛度要求不太高，純框架形式很容易滿足，經濟性能優于框架支撐體系，故采用框架結構形式2.1.3 樓板形式選擇樓板形式選擇樓板的方案選擇首先要滿

18、足建筑設計的要求，其自重要小，而且應保證樓蓋有足夠的剛度。常見形式有鋼筋混凝土現澆樓板、預制樓板、壓型鋼板組合樓板。考慮本工程為超市的整體性該設計采用現澆樓板。2.2 荷載荷載計算計算根據結構方案的特點，可取一榀典型框架作為計算單元。這里取 5 軸框架進行計算，柱底標高取-1.45。圖中結構層標高為板頂標高。建筑層高為 4.5，一層高度為mm4.5+0.454.95。(基礎埋深為 1)計算簡圖如圖所示。mm 圖 2.2-1 結構計算簡圖- 5 -2.2.1 恒荷載標準值恒荷載標準值(1)屋面現澆 20 厚 c20 細石混凝土 0.02 250.5/kn m50 厚聚苯乙烯泡沫塑料板 20.05

19、 0.50/.025kn msbs 防水卷材(二氈三油) 20.3/kn m20 厚 1:3 水泥砂漿 20.02 200/.4kn m20 厚 1:3 細石混凝土 20.02 200/.4kn m80 厚現澆鋼筋混凝土 20.08 25/2kn m頂棚及吊掛荷載 20.3/kn m合計 2m (2)樓面樓面地轉 2m 5 厚 1:1 水泥砂漿粘結層 20.005 200/.1kn m15 厚 1:3 水泥砂漿打底 20.015 200.3/kn m80 厚現澆鋼筋混凝土 20.08 25/2kn m頂棚及吊掛荷載 20.3/kn m合計 2m (3)內墻噴內墻涂料 2/ 0.01kn m5

20、厚 1:0.3:3 水泥石灰混合砂漿面層 20.005 200/.1kn m15 厚 1:1:6 水泥石灰砂漿打底 20.015 200.3/kn m200 厚加氣混凝土砌塊 20.2 5.51/.1kn m15 厚 1:1:6 水泥石灰砂漿打底 20.015 200.3/kn m5 厚 1:0.3:3 水泥石灰混合砂漿面層 20.005 200/.1kn m噴內墻涂料 2/ 0.01kn m合計 21.92/kn m內墻自重為(偏于安全地取 5高) m1.92 59 6/. kn m(4)外墻彩色鋼板夾聚苯乙烯保溫板 2/0.15kn m墻面單位面積的功力荷載為 2m (外墻自重為(取 5)

21、 m0.25 5=1/.25kn m女兒墻:高度為 0.9，自重為 m0.15 0.9=0.135/kn m2.2.2 活荷載標準值活荷載標準值樓面 23.5/kn m消防樓梯 23.5/kn m不上人屋面 20.5/kn m2.2.3 風壓標準值風壓標準值風壓標準值(按 50 年一遇西安地區值) 2/0.35kn m地面粗糙度類別 c 類- 6 -風載體形系數 按荷載規范2.2.4 雪荷載標準值雪荷載標準值雪荷載標準值(按 50 年一遇西安地區值) 2/0.25kn m準永久分區 雪荷載不與活荷載同時組合，取其中的最不利組合。由于本工程雪荷載較小荷載組合時直接取活荷載進行組合，而不考慮與雪荷

22、載的組合。2.2.5 地震作用地震作用本工程抗震設防烈度為 8 度(0.20g)，設計地震分組為第一組，在計算中要考慮地震作用。2.3 豎向荷載計算豎向荷載計算根據以上荷載情況和荷載布置圖，荷載按下面原則取值：樓板的恒荷載和活荷載按照單向板的導荷方式(轉化為均布荷載)傳給次梁，再由次梁傳給主梁，內墻上的荷載以均布荷載的形式傳給主梁，主梁再把該荷載及其自重導在框架柱上；外墻的荷載以均布荷載的形式傳給墻梁，墻梁及其自重以集中力的形式導在節點上；荷載以集中力的形式導在節點上。5 軸框架計算簡圖如圖: 圖 2.3-1 5 軸框架計算簡2.3.1 屋面恒荷載屋面恒荷載(1)集中荷載:1、13 點集中力:

23、 0.108 103.625 102.5/ 246.39kn其余點集中力: 3.625 10 2.590.63kn2.3.2 樓面恒荷載樓面恒荷載- 7 -(1).集中荷載:1、13 點集中力: 4.95 102.92 10/ 286kn 其余點集中力: 2.92 10 2.573kn (2).均布荷載: 內墻荷載: 8.64/kn m樓面恒荷載作用下的計算簡圖如圖所示:偏心距：e=邊柱翼緣/2=0.6/2=0.3 力矩：0.3 46.3913.92knm0.3 8625.8knm圖 2.3-2 樓面恒荷載作用下的計算簡圖2.3.3 屋面活荷載屋面活荷載1、13 點集中力: 0.5 10 2.

24、5/ 26.25kn其余點集中力: 0.5 10 2.512.5kn2.3.4 樓面活荷載樓面活荷載1、13 點集中力: 3.5 10 2.5/ 243.75kn其余點集中力: 3.5 10 2.587.5kn偏心距: e=0.3m力矩: 0.3 6.251.875knm 0.3 43.7513.125knm樓面活荷載作用下的計算簡圖如圖所示:- 8 -圖 2.3-3 樓面活荷載作用下的計算簡圖2.4 風荷載計算風荷載計算風壓標準值計算公式0zzs因結構高度所以，h=4.55.459.95 30mm0 . 1z：迎風面，背風面。所以風荷載體型系數。s0.8s0.5s 30. 1s查荷載規范，將

25、風荷載換算成作用于框架每層節點上的集中力，如表所示。其中 z 為z框架節點至室外地面的高度，a 為一榀框架各層節點的受風面積，結果如圖表所示。表 2.4-1 風荷載計算層數zszz0apw11.01.313.950.740.3525.58.4821.01.39.450.740.353612.1231.01.34.950.740.3537.812.73圖 2.4-1 左風荷載作用下的計算簡圖- 9 -2.5 內力分析內力分析框架梁柱承受的荷載都比較大，故在材料選用時應優先考慮強度較高的鋼材，本工程的內力比較大，可相應的取強度高的鋼材。主梁和柱子采用 q345 鋼材材料性能應能滿足低合金高強度結構

26、鋼(gb/t1591)的要求。焊接材料應于鋼材相適用。手工焊采用e50 系列焊條，滿足低合金鋼焊條(gb/t5118)的要求，自動焊和半自動焊的焊絲應滿足熔化焊用鋼絲(gb/t14957)的要求。2.5.1 截面初選截面初選2.5.1.1 主梁主梁工字型梁的截面高而窄，在主軸平面內截面模量較大，樓板可以視為剛性鋪板，沒有整體穩定性問題，截面只需滿足強度，剛度和局部穩定的要求。故本工程的主次梁截面均采用工字型截面，并優先采用窄翼緣 h 型鋼(hn 系列)，其經濟性好。本工程梁的跨度均為 810000，高跨比取 1/121/20，即為 500833mmmmmm標準層 l-1 的內力計算如圖所示：圖

27、 2.5-1 標準層 l-1 的內力計算圖圖 2.5-2 標準層 l-1 彎矩圖 2xxm310/nxfn mmwx1.052nxw1757cm選用 hn 5002001016 2nxw1827cm- 10 -頂層 l-2 的內力計算如圖所示：圖 2.5-3 頂層 l-2 的內力計算圖圖 2.5-4 頂層 l-2 的彎矩圖 2xxm310/nxfn mmwx1.052nxw1078.6cm選用 hn450200914 2nxw=1421cm標準層 l-1 選用 hn 5002001016 頂層 l-2 選用 hn450200914 2.5.1.2 框架柱柱截面可以通過預先假定柱子的長細比來實現

28、。設計時可以先估算柱在豎向荷載作用下的軸力 n，以 1.2n 作為設計軸力按照軸心受壓構件來確定框架柱的初始截面。計算得從屬單元如圖所示:- 11 -圖 2.5-5 計算得從屬單元計算柱的從屬單元 (1)中柱 z-1中柱 z-1 的從屬面積為 a=10*8=80m2取 g=1.22.92+1.43.5=8.4kn/m n=2 g=1.23.624+1.40.5=5.04kn/m n=1 n=(8.42+5.04)80=1837.6kn以 1.2n 作為設計軸力，按照軸心受壓構件來確定框架柱的初始截面1.2n=2248.32kn可取，l0=0.655950=3867.5mm700i=l /=55

29、.25mm截面 x、y 均為 b 類，查表=0.832n9a0. f22248.32*1000/(0.832*0.9*310)9685.69mma 選用 hw4004082121 a=250.69cm2 對 x、y 均為 b 類截面 yxi =16.80cm i =9.74cm x=23.02,x=0.960 y=39.74,y=0.898 故 =0.89822=/99.87/ mmf=310/ mmnann(2)邊柱 z-2邊柱 z-2 的從屬面積為 a=8*5=40m2取 g=1.22.92+1.43.5=8.4kn/m2 n=2 - 12 - g=1.23.625+1.40.5=5.04

30、kn/m2 n=1 以 1.2n 作為設計軸力，按照軸心受壓構件來確定框架柱的初始截面1.2n=1102.56kn可取90， 00l =0.65*5950=3867mmi=l /42.97mm，截面 x、y 均為 b 類，查表=0.533n9a0. fa=1102.561000/(0.5330.09310)=7414.31mm選用 hw4004001321a=218.69cm2 ix=17.43cm iy=10.12cmxx=22.2=0.955，yx=38.2=0.906，=0.90622=/51.76/ mm310/ mmnann中柱選用 hw 4004082121邊柱選用 hw 4001

31、0013212.6 內力計算內力計算2.6.1 豎向荷載標準值作用下豎向荷載標準值作用下(1)恒荷載作用下的內力計算豎向荷載下內力計算采用分層法。在豎向荷載作用下，多層框架的側移較小且各層荷載對其他各層的水平構件的內力影響不大，可忽略側移的影響，把每層按無側移框架用分層法進行計算。非底層的柱，其實際的約束條件并非完全固定，而是彈性約束，故對非底層的柱，其線剛度乘以 0.9 的修正系數，同時其傳遞系數為 1/3。底層中柱 z1 的線剛度為i=ei/h1=206100000070722/(5.92100000000)=24485.26knm標準層中柱 z1 的線剛度為i=ei/h1=2061000

32、00070722/(4.500000000)=32374.96knm底層邊柱 z2 的線剛度為i=ei/h1=2061000000*66455/(5.95100000000)=23006.22knm標準層中柱 z2 的線剛度為i=ei/h1=2061000000*66455/(4.5100000000)=30419.3knm標準層 l-1 梁的線剛度為i=ei/h1=206100000045685/(10100000000)=9411.11knm頂層 l-2 梁的線剛度為i=ei/h1=206100000039628/(10100000000)=8163.37knm- 13 -框架線剛度如圖所

33、示： 圖 2.6-1 框架線剛度圖頂層:計算簡圖、力矩分配過程力矩圖如圖所示：圖 2.6-2 頂層計算簡圖- 14 -圖2.6-3 頂層單跨彎矩圖圖 2.6-4 頂層力矩分配圖圖 2.6-5 頂層力矩分配后彎矩圖標準層:計算簡圖、同樣根據力矩分配求出矩圖- 15 -圖 2.6-6 標準層計算簡圖圖 2.6-7 標準層單跨彎矩圖- 16 -圖 2.6-8 標準層力矩分配后彎矩圖底層：計算簡圖和力矩圖如下3圖 2.6-9 底層計算簡圖- 17 -圖 2.6-10 底層力矩分配圖(2)樓面活荷載作用下的內力計算：同樣可以做出活載作用下的內力計算可得到活載作用下各層的力矩圖a.頂層：圖 2.6-11

34、活載作用下頂層力矩圖b：標準層- 18 -圖 2.6-12 活載作用下標準層力矩圖c:底層圖 2.6-13 活載作用下底層力矩圖2.6.2 風荷載作用下的內力計算風荷載作用下的內力計算標準值：zsz0=* 因為高度 h=4.52=4.95=13.9530m h/131.5所以 z=1.0s=0.8迎風s=0.5背風風載體型系數s=1.3，0=0.35表 2.6-1 風荷載作用下的內力計算層數zszz0apw11.01.313.950.740.3525.58.4821.01.39.450.740.353612.1231.01.34.950.740.3537.812.73左風荷載作用下的計算簡圖及

35、線剛度如圖所示：- 19 -圖 2.6- 左風荷載作用下的計算簡圖因為梁柱的線剛度比，所以風荷載的計算方法宜用 d 值法。3計算各柱剪力:首先計算 d 值， 212cjkcjidh底層： ：9411.11/ 23006.220.41k 1d邊 (0.50.41)/(20.41)0.38c621=0.38*12*24485.26*10 /5950 =2963.3kn/md邊 ： k=9411.112/24485.26=0.771d中 (0.50.77)/(20.77)0.46c621=0.46*12*24485.26*10 /5950 =3817.78kn/md中 二層：k=9411.112/(

36、30419.32)=0.31d2邊 0.31/(20.31)0.13c 622=0.13*12*30419.3*10 / 45002343.39/dkn m邊 ： k=9411.114/(32374.9692)=0.58d2中 c=0.58/+=（0. 58 2）0. 22 622=0.22*12*32374.96*10 / 45004220.74/dkn m中三層：d3 邊:k=8163.37*2/(30419.3*2)=0.27 c=0.27/+=（0. 27 2）0. 12623=0.12*12*30419.3*10 / 4500 =2163.15kn/md邊3d中：k=8163.37*

37、4/(32374.96*2)=0.5 c=0.5/+=（0. 5 2）0. 2- 20 -623=0.2*12*32374.96*10 / 45003837.03/dkn m中計算剪力:jjkjfdvd v1 邊=2963.3/（2963.3*2+3817.78*2）*33.33=7.28kn v1 中=3817.78/（2963.3*2+3817378*2）*33.33=9.38kn v2 邊=2343.39/（2343.39*2+42220.74*2）*20.6=3.68kn v2 中=4220.74/（2343.39*2+4220.7*2）*20.6=6.63kn v3 邊=2163.1

38、5/（2163.15*2+3837.03*2）*8.48=1.52kn v3 中=3837.03/(2163.15*2+3837.03*2)*8.48=2.69kn計算反彎點高度：表 2.6-2 反彎點高度計算反彎點高度層次層高y 邊y 中邊中345000.20.39001350245000.50.462270.252047.16159500.790.684710.424049.31風荷載作用下的位移驗算：表 2.6-3 風荷載作用下位移驗算風荷載作用下位移驗算層次/iv kn/idn mm/iu mm/iu mm/ih mmieiuh38.4812000.360.6173.00345000.

39、0001371822 12.12 13128.262.3862.38659500.0004009591 12.73 13562.16由表可見，最大的層間位移角發生在第 1 層，其值為 0.0004009591/3000.0033，滿足要求。經計算由于風荷載造成的彎矩剪力和軸向力相對其他荷載過于小所以在內力組合是不講風載計算在內。2.7 水平地震作用下結構各層的總重力荷載代表值計算水平地震作用下結構各層的總重力荷載代表值計算2.7.1 墻自重墻自重一、 外墻:彩色鋼板夾聚苯乙烯保溫板 240 厚，則墻面單位面積的重力荷載為:1.92kn/m2- 21 -1. 底層：(1).a、d 軸線上的墻面積

40、：84.9582=633.6m2(2).1、9 軸線上墻的面積：104.9532=297m2合計：633.6+297=930.6m2則底層外墻自重為：930.61.92=1734.9kn2.標準層和頂層：(1).a、d 軸線上的墻面積：84.5*82=576m2(2).1、9 軸線上墻的面積：104.532=270m2合計： 576+270=846m2則標準層外墻自重為：1.92846=1624.32kn3.女兒墻：80.982=115.2m2100.932=54m2合計 115.2+54=169.2m2自重：1.92169.2=324.9kn二. 內隔墻 采用 200 厚蒸壓加氣砼砌塊（）

41、，兩側均為 20厚抹灰，噴內墻涂料，墻35.5/kn mmm面單位面積荷載為：33225.5/0.220/0.0220.01/21.92/kn mmkn mmkn mkn m 104.55+84.55=405m24051.92=777.6kn2.7.2 梁，柱重力荷載標準值匯總梁，柱重力荷載標準值匯總表 2.7-1 梁、柱重力荷載標準值匯總類別層次h 型鋼規格glgi*lingi3 層hn4502009140.748105.957.43227189.4199.8主梁1,2 層hn50020010160.748105.927.43227189.4199.83 層hn4501508130.5584

42、.472316.8次梁1,2 層hn4001508130.5584.472316.8- 22 -2，3 層hw40040013211.714.57.6918138.42邊柱1,層hw40040013211.714.58.6418152.28,2，3 層hw40040821211.964.58.8218158.76中柱1,層hw40040821211.964.9559.7018174.62.7.3 集中于各樓層標高處的重力荷載代表值集中于各樓層標高處的重力荷載代表值 gi 根據抗震規范 （gb500112001）第 5.1.3 條：頂層的荷載代表值包括：屋面荷載、50%的屋面雪荷載、頂層縱墻框架

43、自重、頂層半層墻柱自重。 其它層重力荷載代表值包括：樓面恒載、50%樓面均布荷載、該層縱墻框架橫梁自重、該層上下各半層柱及墻體自重。各樓層重力荷載代表值 gi 確定如下：頂層：梁：g主梁次梁189.4+199.8+316.8=706kn柱：g（頂層邊柱+頂層中柱）/2(138.42+158.76)/2=148.59kn墻：g女兒墻+（頂層外墻+頂層內墻）/2324.9+(1624.32+777.6)/2=1525.86kn板：g3.6253064=6958.08kn雪荷載：g0.253064=480kn雪荷載組合系數為 0.5，則頂層重力荷載代表值為：706+148.59+1525.86+69

44、58.08+0.5480=9578.53kn底層:梁：g主梁次梁189.4+199.8+316.8=706柱：g（底層邊柱+底層中柱）/2+（2 層邊柱+2 層中柱）/2(138.42+158.76)/2+(152.28+174.6)/2=311.95kn墻：g（底層外墻+底層內墻）/2+（2 層外墻+2 層內墻）/2(1734.9+777.6)/2+(1624.32+777.6)_/2=2457.21kn板：g2.923064=5606.4kn均布荷載：g3.53064=6720kn均布荷載組合系數為 0.5，則底層重力荷載代表值為：合計：706+311.95+2457.2+5606.4+6

45、7200.5=12441.56kn 2.7.4 水平地震作用下框架內力合側移的計算水平地震作用下框架內力合側移的計算2.7.4.1 橫向自振周期橫向自振周期1.質點重力荷載見圖 2.7-1：- 23 -圖 2.7-1 結構質點重力荷載（單位：kn）2. 水平地震力作用下框架的側移驗算按頂點位移法計算框架的自振周期頂點位移法是求結構基本頻率的一種近似方法。將結構按質量分布情況簡化為無限質點的懸臂直桿，導出以直桿頂點位移表示的基頻公式。這樣，只要求出結構的頂點水平位移，就可以按下式求得結構的基本周期：結構頂點假想位移可以由下列公式計算，計算過程，tu如表 2-5： ngikvg 1()/niju

46、ivcdij 1()ntkvu i 1.7ttt式中：基本周期調整系數。考慮填充墻對框架自振周期影響的折減系數，框架結構t取 0.60.7，該框架取 0.56，：框架結構的頂點假想位移。在未求出框架的周期前，t無法求出框架的地震力及位移，是將框架的重力荷載視為水平作用力，求得的假想框t架頂點位移。然后由求出，再用求出框架結構的底部剪力。進而求出框架各層剪t1t1t力和結構真正的位移。：第 i 層第 j 跟柱的抗側移剛度；ijd按公式（44）計算基本周期 t，其中 ut 量綱為，取m0.7t11.7*0.7* 0.560.89t 表 2.7-2 結構頂點的假想側移計算層次gi (kn)vaidi

47、uiui39578.539578.53108003.2488.68555.97212365.3621934.89118154.34185.65467.29- 24 -112441.5634376.45122059.44281.64281.643.橫向地震作用計算根據建筑設計抗震規范 （gb500112001）第 5.1.2 條規定，對于高度不超過 40 米，以剪切變形為主，且質量和剛度沿著高度方向分布比較均勻的結構，以及近似于單質點體系的結構，可以采用底部剪力法等簡化方法計算抗震作用。因此本框架采用底部剪力法計算抗震作用。在類場地，8 度設防區，設計地震分組為第一組情況下，由建筑設計抗震規范（

48、gb500112001）表 5.1.41 和表 5.1.42 可查得：結構的特征周期 tg和水平地震影響系數最大值 max（8 度，多遇地震作用）為：tg=0.35s max=0.16 (1).結構總水平地震作用標準計算： 1eqigg nnekff 1()niekniiiijfffg hg h式中：結構基本自振周期的水平地震影響系數值；1：結構等效總重力荷載，多質點可取總重力荷載代表值的 85；eqg：頂部附加水平地震作用；nf：頂部附加地震作用系數；n：結構總水平地震作用標準值；ekf：分別為質點 i，j 的計算高度；,ijh h結構等效總重力荷由公式（75）計算得：knggieq98.2

49、9219)56.1244136.1236553.9578(85.085.0因為10.891.4 g=0.49tt ，所以考慮頂部附加水平地震作用，其附加地震作用系數為：nn=0.08 10.070.141t規范 8.2.2 條規定鋼結構在多遇地震下的阻尼比對不超過 12 層的鋼結構可以采用 0.035 0.92221.1261max2g=0.1041tt所以對于多質點體系，結構底部縱向水平地震作用標準值：ek1eq=0.104*29219.98=3038.88fgkn附加頂部集中力：ekn= n=0.141*3038.88=428.48knffekn=3838.88-428.48=3410.4

50、knff- 25 -各質點的水平地震作用按公式計算： 將，代入式：ekff12234.73niiiiijfg hg h各樓層地震剪力按: 計算： nikkjvf表 2.7-3 各質點橫向水平地震作用，各樓層地震剪力及樓層間位移計算表：層次iig h/ihmiig h()kn mijg h/ifkn/ivknd()kn/ium39578.5314.95143199.2236470.61457.261457.26178886.880.0081218281.996.3582268.96236470.6777.472234.73116116.540.0192112441.565.9574027.283

51、4644.31252.481157.32122059.440.0095最大位移發生在第一層，其樓層最大位移與樓層高之比：，小于建筑設計抗震規范 （gb500112001）第0.019210.00302360.00336.353005.5.1 條規定的位移極限值1/300 滿足位移要求。e2.7.5 水平地震作用下框架內力計算水平地震作用下框架內力計算一框架第層 j 柱分配到的剪力以及該柱上，下端的彎矩和分別按下列各式ijvuijmbijm計算: 1ijijinijjdvvd .bijijmv yh (1)uijijmvy h 0123yyyyy其中，為標準反彎點高度比，可由查表得。本設計中，底

52、層柱只需考慮修正值;第二0y2y層柱需考慮修正值，3y二.框架柱剪力和柱端彎矩計算采用 d 值法，計算過程見下表： 三.梁端彎矩，剪力及軸力分別按下式計算： ()llubbbijijlrbbimmmii ()ruubbbijijlrbbimmmii- 26 - 12bbbmmvl ()nlribbk invvk由計算簡圖計算得，具體過程見表：表 2.7-4 各層邊柱柱端彎矩及剪力計算層次hividdijvijkymij bmij u34.5467.35108003.242163.159.36035023120.270.28.42431520833.69726083224.5904.841181

53、54.342343.3917.9459595610.310.50540.78219310239.97462492215.951157.32122059.442963.328.0968547460.410.792132.403618334.772667433表 2.7-5 各層中柱柱端彎矩及剪力計算層次hividdijvijkymij bmij u34.5467.35108003.243837.0316.6035386580.50.322.41477718852.30114677224.5904.84118154.344220.7432.3229293280.580.46167.05391689

54、178.39926508514.51157.32122059.443717.7835.2505398160.770.681108.0252792750.602149905表 2.7-6 梁端彎矩，剪力及柱軸力的計算邊梁中梁柱軸向力層次mblmbrlvbmblmbrlvb邊柱中柱320.9620.96104.19237.3537.35107.47-4.192-3.28240.3740.37108.07472.772.71014.54-12.266-9.746183.5883.581016.71679791015.8-28.98-8.83注：(1) 柱軸力中的負號表示拉力，當為地震作用時候，兩側兩

55、根柱為拉力，對應的右側兩根柱為壓力。（2）表中分別表示節點在右梁的彎矩單位為,lrbbmmkn m（3）式中，.分別為節點在左，右梁的線剛度，單位為,lrbbi ikn m（4）n 單位為單位為，l 單位為，單位為knmbvkn- 27 -圖 2.7-2 橫向水平地震作用及樓層地震剪力bmbmbvbv圖 2.7-3 梁端彎矩，剪力計算簡圖lbmrbm1,bijmuijmlbirbi圖 2.7-4 梁端彎矩，剪力計算簡圖圖 2.7-5 地震作用下的框架彎矩圖- 28 -圖 2.7-6 框架結構梁端剪力，軸力圖2.8 內力組合內力組合在進行荷載組合時， 由于風荷載作用下的組合與考慮地震組合相比，一

56、般較小，對于結構設計不起控制作用，故不考慮。只考慮以下三種組合形式：一.由可變荷載效應控制的組合： 1.21.4gkqksss二.由永久荷載效應控制的組合： 1.351.4 0.7gkqksss三.豎向荷載與水平地震作用下的組合： 1.2(0.5) 1.3gkqkekssss按上述原則這里對柱 z1、z2 和各層梁進行內力組合，z1 表示中柱，z2 表示邊柱。柱的控制界面為上下端截面，梁的控制截面為梁的兩端以及梁的跨中。梁端最不利內力組合為：+mmax、-mmax、vmax，梁跨中最不利內力組合為：+mmax，柱端最不利內力組合為：|mmax|以及相應的 n、v，nmax以及相應的 m，nmi

57、n以及相應的 m。內力具體組合過程見表，其中彎矩，剪力，彎矩的上部受拉為負，剪力的產生順時針為正。kn mkn- 29 -表 2.8-1 梁內力組合荷載類別內力組合1.2(1)+0.5(2)+層次桿件截面內力恒(1)活（2）左震（3）右震（4）1.2（1）+1.4（2）1.35(1)+0.98(2)1.3(3)1.3(4)m(knm)-227-32.2233.7-33.7-317.508-338.0256-247.922-335.542左v(kn)118.1211.72-12.7712.77158.152170.9476132.175165.377m(knm)4311.654.3-4.367.

58、9169.46764.1853中v(kn)-42.04-4.28-12.7712.77-56.44-60.9484-69.617-36.415m(knm)306.0942.06-2626426.192454.4403358.744426.344邊跨右v(kn)-136.8-12.28-12.7712.77-181.352-196.7144-188.129-154.927m(knm)-285.75-39.552-52-398.2-424.4725-299-434.2左v(kn)128.8312.06-11.7911.79171.48185.7393146.505177.159m(knm)53.1

59、215.711-1185.72487.09887.46458.864中v(kn)33.094.06-11.7911.7945.39248.650326.81757.471m(knm)285.7539.5-2626398.2424.4725332.8400.43中跨右v(kn)-127.09-11.94-11.7911.79-169.224-183.2727-174.999-144.345荷載類別內力組合1.2(1)+0.5(2)+層次桿件截面內力恒(1)活（2）左震（3）右震（4）1.2（1）+1.4（2）1.35(1)+0.98(2)1.3(3)1.3(4)m(knm)-202.45-32.

60、2248.2-48.2-288.048-304.8831-199.612-324.932左v(kn)118.1211.72-12.7712.77158.152170.9476132.175165.377m(knm)27.310.233.7-3.747.08246.880443.70834.088中v(kn)-42.04-4.28-12.7712.77-56.44-60.9484-69.617-36.415m(knm)239.742.06-5050346.524364.8138247.876377.876邊跨右v(kn)-136.8-12.28-12.7712.77-181.352-196.71