某教學(xué)樓荷載及其內(nèi)力計(jì)算過(guò)程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u801某教學(xué)樓荷載及其內(nèi)力計(jì)算過(guò)程案例 1203591.1計(jì)算單元的選擇確定(Selectionofcalculationunit) 1171231.2荷載傳遞過(guò)程分析(Loadtransferprocessanalysis) 152681.3豎向荷載統(tǒng)計(jì)(Verticalloadstatistics) 2153341.4豎向荷載計(jì)算（Verticalloadcalculation） 5209171.5風(fēng)荷載計(jì)算(Windloadcalculation) 1825991.6地震作用(Earthquakeeffect) 22234571.7內(nèi)力計(jì)算(Internalforcecalculation) 271.1計(jì)算單元的選擇確定(Selectionofcalculationunit)計(jì)算單元寬度為6m，5軸線至7軸線間，故直接傳給該框架的樓面荷載如圖中的水平陰影部分所示。圖5-1計(jì)算單元Figure5-1Computingunit1.2荷載傳遞過(guò)程分析(Loadtransferprocessanalysis)框架結(jié)構(gòu)一般承擔(dān)荷載主要有：樓（屋）面恒載、使用活荷載、風(fēng)荷載、地震作用及框架自重。樓（屋）面恒、活荷載的傳遞路線：樓面豎向荷載→樓板→梁→柱→基礎(chǔ)→地基。雙向板荷載的傳遞路線：樓面豎向荷載→樓板→縱橫向框架梁→柱→基礎(chǔ)→地基。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010第9.1.1條，四向支承的板應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算：①當(dāng)長(zhǎng)邊與短邊長(zhǎng)度之比不大于2.0時(shí)，應(yīng)按雙向板計(jì)算；②當(dāng)長(zhǎng)邊與短邊長(zhǎng)度之比大于2.0但小于3.0時(shí)，宜按雙向板計(jì)算；③當(dāng)長(zhǎng)邊與短邊長(zhǎng)度之比不小于3.0時(shí)，宜按沿短邊方向受力的單向板計(jì)算，并應(yīng)沿場(chǎng)邊方向布置構(gòu)造鋼筋。本設(shè)計(jì)中所有的板均按雙向板計(jì)算。荷載傳遞如下圖：圖5-2荷載傳遞簡(jiǎn)圖Figure5-2Loadtransferdiagram1.3豎向荷載統(tǒng)計(jì)(Verticalloadstatistics)1.3.1屋面及樓面恒載（1）一般樓面鋪地磚面層10mm：0.010m×20kN/m3=0.20kN/m1:4水泥砂漿結(jié)合層20mm：0.02m×20kN/m3=0.40kN/m1:3水泥砂漿找平層20mm：0.02m×20kN/m3=0.40kN/m120mm厚現(xiàn)澆樓板自重：0.12m×25kN/m3=3.0kN/m20厚板底粉刷抹平：0.02m×17kN/m3=0.34kN/m2g（標(biāo)準(zhǔn)值）4.34kN/m2（2）衛(wèi)生間樓面地磚鋪實(shí)：0.01m×20kN/m3=0.2kN/m1:4干硬性水泥砂漿：0.025m×20kN/m3=0.50kN/m基層處理劑一遍：0.05kN/m2C20混凝土0.5％找坡：0.02m×25kN/m3=0.50kN/m1:2.5水泥砂漿找平：0.02m×20kN/m3=0.40kN/m防水涂料：0.2kN/m2120mm厚現(xiàn)澆樓板自重：0.12m×25kN/m3=3.0kN/m板底20厚粉刷找平：0.02m×17kN/m3=0.34kN/m2g（標(biāo)準(zhǔn)值）1.19kN/m2（3）不上人屋面120mm厚現(xiàn)澆樓板自重：0.12m×25kN/m3=3.0kN/m20厚1：3水泥砂漿防護(hù)層0.02m×20kN/m3=0.40kN/m20厚1：3水泥砂漿抹灰0.02m×20kN/m3=0.40kN/m二道TS復(fù)合防水卷材0.35kN/m2100厚水泥膨脹珍珠巖保溫層0.10m×4.0kN/m3=0.40kN/m1：8水泥膨脹珍珠巖找坡2%最薄處40mm0.11m×4.0kN/m3=0.44kN/m20厚1：3水泥砂漿找平層0.02m×20kN/m3=0.40kN/m2g（標(biāo)準(zhǔn)值）1.39kN/m21.3.2墻荷載標(biāo)準(zhǔn)值（1）外墻：240mm厚混凝土空心砌塊：0.24m×12kN/m3=2.88kN/m20厚底板抹灰：0.20m×17kN/m3=0.34kN/m6厚外墻貼面磚：0.006m×19.8kN/m3=0.12kN/m2g（標(biāo)準(zhǔn)值）3.34kN/m22.7m高墻體：2.7m×3.34kN/m2=9.02kN/m2.9m高墻體：2.9m×3.34kN/m2=9.69kN/m（2）內(nèi)墻：240mm厚蒸汽加壓混凝土砌塊：0.24m×6kN/m3=1.44kN/m20厚底板抹灰：0.20m×17kN/m3=0.34kN/m20厚水泥粉刷墻面：0.20m×17kN/m3=0.34kN/m2g（標(biāo)準(zhǔn)值）2.12kN/m22.7m高墻體：2.7m×2.12kN/m2=1.724kN/m2.8m高墻體：2.8m×2.12kN/m2=1.94kN/m（3）女兒墻：6厚水泥砂漿罩面0.006m×20kN/m3=0.12kN/m240厚粘土空心磚0.24m×11kN/m3=2.64kN/m12水泥砂漿打底0.012m×20kN/m3=0.24kN/m6厚外墻貼面磚0.006m×19.8kN/m3=0.12kN/m2g（標(biāo)準(zhǔn)值）3.12kN/m20.9m高墻體：0.9m×3.12kN/m2=2.808N/m1.3.3構(gòu)件自重（1）柱底層框架柱：（550mm×550mm×4250mm）1.05×0.55×0.55×4.25×25=33.7kN二到六層框架柱：(500mm×500mm×3300mm)1.05×0.5×0.5×3.3×25=21.7kN（2）梁框架主梁：（250mm×600mm）0.25×0.6×25=3.75kN/m（250mm×400mm）0.25×0.4×25=2.5kN/m次梁：（250mm×500mm）0.25×0.5×25=3.125kN/m（3）門窗自重鋼框玻璃窗：0.40kN/m2鋼化玻璃門：0.45kN/m2木門：0.20kN/m21.3.4可變荷載（1）雪荷載根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012，屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下式計(jì)算：S式中：Sk雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/mμrS0基本雪壓（kN/m本工程基本雪壓：S0=0.35kN/m2,屋面積雪分布系數(shù)r=1.0。屋面水平投影面積上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：SK=rS0=1.0×0.25=0.35kN/m2（2）其他可變荷載可變荷載取值均來(lái)自《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB5009-2012）。不上人屋面0.5kN/m2走廊、門廳3.5kN/m2樓梯3.5kN/m2教室、教師休息室2.5kN/m2衛(wèi)生間2.5kN/m21.4豎向荷載計(jì)算（Verticalloadcalculation）梁上荷載簡(jiǎn)化：六號(hào)軸線處框架涉及的荷載類型主要有：梯形荷載和三角形荷載。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012規(guī)定：設(shè)計(jì)樓面梁、墻、柱及基礎(chǔ)時(shí)，樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)具體情況乘以規(guī)定的折減系數(shù)，本工程為安全起見，下文計(jì)算不考慮樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值的折減系數(shù)。對(duì)于雙向板承重框架，簡(jiǎn)化公式如下：設(shè)板面均布荷載為q，則：pL如下圖所示：圖5-3雙向板承重框架Figure5-3Two-wayslabload-bearingframe對(duì)于梯形荷載和三角形荷載，查《建筑結(jié)構(gòu)靜力荷載手冊(cè)》得各種形式荷載作用下化簡(jiǎn)：1.4.1屋面橫梁豎向線荷載標(biāo)準(zhǔn)值圖5-4永久荷載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖、活載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖Figure5-4Structuralcalculationdiagramunderpermanentload&Structuralcalculationdiagramunderliveload（1）永久荷載不上人屋面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：1.39kN/m2梁自重：邊跨AB、CD跨0.25×0.6×25=3.75kN/m梁側(cè)粉刷2×（0.6-0.12）×0.02×17=0.32kN/mg4.07kN/m中跨BC跨0.25×0.4×25=2.5kN/m梁側(cè)粉刷2×（0.4-0.12）×0.02×17=0.19kN/mg2.69kN/m作用在頂層框架梁上的線恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為梁自重g6ab1=g6cd1=4.07kN/m,板傳來(lái)的荷載g6ab2=g6cd2=1.39×g6bc2=1.39×3.0（2）活荷載作用在頂層框架梁上的線活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為q6ab=q6cd=0.5×q6bc=0.5×3.01.4.2樓面橫梁豎向線荷載標(biāo)準(zhǔn)值（1）永久荷載1、第五層AB跨永久荷載：AB跨框架梁自重4.07kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g5ab1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g5ab2=4.34×BC跨永久荷載：BC跨框架梁自重2.69kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g5bc1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g5bc2=4.34×CD跨永久荷載：CD跨框架梁自重4.07kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g5cd1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g5cd2=4.34×2、第四層AB跨永久荷載：AB跨框架梁自重4.07kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g4ab1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g4ab2=4.34×BC跨永久荷載：BC跨框架梁自重2.69kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g4bc1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g4bc2=4.34×CD跨永久荷載：CD跨框架梁自重4.07kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g4cd1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g4cd2=4.34×3、第三層AB跨永久荷載：AB跨框架梁自重4.07kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g3ab1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g3ab2=4.34×BC跨永久荷載：BC跨框架梁自重2.69kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g3bc1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g3bc2=4.34×CD跨永久荷載：CD跨框架梁自重4.07kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g3cd1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g3cd2=4.34×4、第二層AB跨永久荷載：AB跨框架梁自重4.07kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g2ab1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g2ab2=4.34×BC跨永久荷載：BC跨框架梁自重2.69kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g2bc1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g2bc2=4.34×CD跨永久荷載：CD跨框架梁自重4.07kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g2cd1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g2cd2=4.34×5、第一層AB跨永久荷載：AB跨框架梁自重4.07kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g1ab1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g1ab2=4.34×BC跨永久荷載：BC跨框架梁自重2.69kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g1bc1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g1bc2=4.34×CD跨永久荷載：CD跨框架梁自重4.07kN/m2內(nèi)墻傳給橫梁的自重0kN/m2合計(jì)g4cd1樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.34kN/m2（120厚）板傳來(lái)荷載g1cd2=4.34×（2）活荷載樓面活荷載（以二樓為例，其余相同）q2ab=q2cd=2.5×q2bc=3.5×3.01.4.3屋面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值（1）永久荷載1、A軸柱頂荷載次梁自重25×0.25×0.5×7.2×2=45kN屋面板傳給次梁1/2×3×5.39×1-2×次梁集中荷載45+214.74/2=129.87邊跨縱向框架梁自重0.25×0.60×6.0×25=22.5kN粉刷2×(0.60-0.12)×0.02×6.0×17=1.96kN0.9m高女兒墻0.9×6.0×3.12=16.85kN縱向框架梁傳來(lái)屋面自重1.39×1/2×3×5/8×6=30.32kN頂層邊節(jié)點(diǎn)A軸柱頂集中荷載G6A2、B軸柱頂荷載次梁自重25×0.25×0.5×7.2×2=45kN屋面板傳給次梁1/2×3×5.39×1-2×次梁集中荷載45+214.74/2=129.87中柱縱向框架梁自重0.25×0.60×6.0×25=22.5kN粉刷0.60-0.12+0.60-0.12×0.02×縱向框架梁傳來(lái)屋面自重1.39×1/2×3×5/8×6=30.32kN1/2×3×5.39×1-2×頂層中節(jié)點(diǎn)B軸柱頂集中荷載G6B3、C軸柱頂荷載次梁自重25×0.25×0.5×7.2×2=45kN屋面板傳給次梁1/2×3×5.39×1-2×次梁集中荷載45+214.74/2=129.87中柱縱向框架梁自重0.25×0.60×6.0×25=22.5kN粉刷0.60-0.12+0.60-0.12×0.02×縱向框架梁傳來(lái)屋面自重1.39×1/2×3×5/8×6=30.32kN1/2×3×5.39×1-2×頂層中節(jié)點(diǎn)C軸柱頂集中荷載G6C4、D軸柱頂荷載次梁自重25×0.25×0.5×7.2×2=45kN屋面板傳給次梁1/2×3×5.39×1-2×次梁集中荷載45+214.74/2=129.87邊跨縱向框架梁自重0.25×0.60×6.0×25=22.5kN粉刷2×(0.60-0.12)×0.02×6.0×17=1.96kN0.9m高女兒墻0.9×6.0×3.12=16.85kN縱向框架梁傳來(lái)屋面自重1.39×1/2×3×5/8×6=30.32kN頂層邊節(jié)點(diǎn)D軸柱頂集中荷G6D圖5-5恒載頂層集中力Figure5-5Constantloadtopconcentration（2）活荷載A軸柱頂荷載:屋面板傳給次梁1/2×3×0.5×1-2×次梁集中荷載19.92/2=9.96kN屋面板傳給縱梁0.5×1/2×3×5/8×6=2.81kN頂層邊節(jié)點(diǎn)A軸柱頂集中荷載Q6A=9.96/2+2.81B軸柱頂荷載:屋面板傳給次梁1/2×3×0.5×1-2×次梁集中荷載19.92/2=9.96kN屋面板傳給縱梁0.5×1/2×3×5/8×6=2.81kN1/2×3×0.5×1-2×頂層中節(jié)點(diǎn)B軸柱頂集中荷載Q6B=C軸柱頂荷載:屋面板傳給次梁1/2×3×0.5×1-2×次梁集中荷載19.92/2=9.96kN屋面板傳給縱梁0.5×1/2×3×5/8×6=2.81kN1/2×3×0.5×1-2×頂層中節(jié)點(diǎn)C軸柱頂集中荷載Q6C=D軸柱頂荷載:屋面板傳給次梁1/2×3×0.5×1-2×次梁集中荷載19.92/2=9.96kN屋面板傳給縱梁0.5×1/2×3×5/8×6=2.81kN頂層邊節(jié)點(diǎn)D軸柱頂集中荷載Q6D=1.4.4樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值一到五層：（1）永久荷載1、A軸柱頂荷載次梁自重25×0.25×0.5×7.2×2=45kN屋面板傳給次梁1/2×3×4.34×1-2×次梁集中荷載（45+172.91）/2=108.95kN邊柱縱向框架梁自重22.5kN粉刷1.96kN鋼窗自重2×1.8×1.8×0.4=2.6kN窗下墻體自重（6.0-0.5）×（3.3-0.6-1.8）×2.88=14.26kN粉刷2×1.5×0.9×0.02×17=3.37kN窗邊墻體自重1.8×（1.5-1.8×2）×2.88=9.85kN粉刷2×1.8×1.9×0.02×17=2.33kN縱向框架梁傳來(lái)的樓面自重4.34×1/2×3×5/8×6=24.41kN中間層邊節(jié)點(diǎn)A軸柱頂集中荷載GA=22.5+1.96+2.6+14.26+3.37+9.85+2.33+24.41+108.95/2=13柱傳來(lái)集中荷載GA=13框架柱自重GA`2、B軸柱頂荷載次梁自重25×0.25×0.5×7.2×2=45kN屋面板傳給次梁1/2×3×4.34×1-2×次梁集中荷載（45+172.91）/2=108.95kN中柱縱向框架梁自重22.5kN粉刷1.90kN內(nèi)墻自重（忽略門窗按墻重量計(jì)算）（6.0-0.5）×（3.3-0.6）×1.44=21.4kN粉刷2×1.5×2.7×0.02×17=10.1kN縱向框架梁傳來(lái)樓面自重4.34×1/2×3×5/8×6=24.41kN1/2×3×4.34×1-2×3中間層中節(jié)點(diǎn)B軸柱頂集中荷載GB=22.5+1.90+21.4+10.1+24.41+34.79+108.95/2柱傳來(lái)集中荷載GB框架柱自重GB`3、C軸柱頂荷載次梁自重25×0.25×0.5×7.2×2=45kN屋面板傳給次梁1/2×3×4.34×1-2×次梁集中荷載（45+172.91）/2=108.95kN中柱縱向框架梁自重22.5kN粉刷1.90kN內(nèi)墻自重（忽略門窗按墻重量計(jì)算）（6.0-0.5）×（3.3-0.6）×1.44=21.4kN粉刷2×1.5×2.7×0.02×17=10.1kN縱向框架梁傳來(lái)樓面自重4.34×1/2×3×5/8×6=24.41kN1/2×3×4.34×1-2×3中間層中節(jié)點(diǎn)C軸柱頂集中荷載GC=22.5+1.90+21.4+10.1+24.41+34.79+108.95/2柱傳來(lái)集中荷載GC框架柱自重GC`4、D軸柱頂荷載次梁自重25×0.25×0.5×7.2×2=45kN屋面板傳給次梁1/2×3×4.34×1-2×次梁集中荷載（45+172.91）/2=108.95kN邊柱縱向框架梁自重22.5kN粉刷1.96kN鋼窗自重2×1.8×1.8×0.4=2.6kN窗下墻體自重（6.0-0.5）×（3.3-0.6-1.8）×2.88=14.26kN粉刷2×1.5×0.9×0.02×17=3.37kN窗邊墻體自重1.8×（1.5-1.8×2）×2.88=9.85kN粉刷2×1.8×1.9×0.02×17=2.33kN縱向框架梁傳來(lái)的樓面自重4.34×1/2×3×5/8×6=24.41kN中間層邊節(jié)點(diǎn)D軸柱頂集中荷載GD=22.5+1.96+2.6+14.26+3.37+9.85+2.33+24.41+108.95/2=13柱傳來(lái)集中荷載GD=13框架柱自重GD`（2）活荷載1、A軸柱頂荷載樓面板傳給次梁1/2×3×2.5×1-2×次梁集中荷載99.60/2=49.80kN屋面板傳給縱梁2.5×1/2×3×5/8×6=14.06kN頂層邊節(jié)點(diǎn)A軸柱頂集中荷載QA2、B軸柱頂荷載樓面板傳給次梁1/2×3×2.5×1-2×次梁集中荷載99.60/2=49.80kN屋面板傳給縱梁2.5×1/2×3×5/8×6=14.06kN1/2×3×3.5×1-2×3頂層中節(jié)點(diǎn)B軸柱頂集中荷載QB=49.80/2+14.06+28.053、C軸柱頂荷載樓面板傳給次梁1/2×3×2.5×1-2×次梁集中荷載99.60/2=49.80kN屋面板傳給縱梁2.5×1/2×3×5/8×6=14.06kN1/2×3×3.5×1-2×頂層中節(jié)點(diǎn)C軸柱頂集中荷載QC=4、D軸柱頂荷載樓面板傳給次梁1/2×3×2.5×1-2×次梁集中荷載99.60/2=49.80kN屋面板傳給縱梁2.5×1/2×3×5/8×6=14.06kN頂層邊節(jié)點(diǎn)D軸柱頂集中荷載QD=49.80/2+14.06=圖5-6恒載中間層結(jié)點(diǎn)集中力Figure5-6Concentrationofnodesinthemiddlelayerunderdeadload1.5風(fēng)荷載計(jì)算(Windloadcalculation)由《\t"/webarbs/book/1070/_self"建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012知：主體結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，垂直于建筑物表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下式計(jì)算：ω式中ωk風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kNω0基本風(fēng)壓（kNμzμsβz式中各參數(shù)由《\t"/webarbs/book/1070/_self"建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》第7.1節(jié)GB50009-2012查得。計(jì)算時(shí)，將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點(diǎn)上的集中荷載，范圍是上下各半層、左右各1/2跨的風(fēng)壓總和，如圖5-7所示。圖5-7框架節(jié)點(diǎn)集中風(fēng)荷載計(jì)算范圍Figure5-7Concentratedwindloadcalculationrangeofframenodes1.1.1基本條件及各系數(shù)確定基本風(fēng)壓：ω0地面粗糙程度：C類；風(fēng)載體型系數(shù)μs風(fēng)振系數(shù)βz：1.0（因結(jié)構(gòu)高度H=20.7m<30m風(fēng)荷載圖如圖所示：圖5-8橫向框架上的風(fēng)荷載Figure5-8Windloadontransverseframe風(fēng)壓高度變化系數(shù)：第一層：H=3.3m，μZ第二層：H=6.6m，μZ第三層：H=9.9m，μZ第四層：H=13.2m，μZ第五層：H=16.5m，μZ第六層：H=19.8m，μZ受壓面積：如圖5-8所示：（1）第一層：A=3.3×6.0=19.8m2；（2）第二層：A=3.3×6.0=19.8m2；（3）第三層：A=3.3×6.0=19.8m2；（4）第四層：A=3.3×6.0=19.8m2；（5）第五層：A=3.3×6.0=19.8m2；（6）第六層：A=1.3×6.0+1/2×3.3×6.0=17.7m2。（考慮到女兒墻）。1.1.2風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（1）第一層：ωk=βz?（2）第二層：ωk=βz?（3）第三層：ωk=βz?（4）第四層：ωk=βz?（5）第五層：ωk=βz?（6）第六層：ωk=βz?1.1.3風(fēng)荷載計(jì)算（1）第一層：P1=0.296×19.8=1.86（2）第二層：P2=0.296×19.8=1.86（3）第三層：P3=0.296×19.8=1.86（4）第四層：P4=0.296×19.8=1.86（5）第五層：P5=0.309×19.8=6.12（6）第六層：P6=0.332×17.7=1.881.1.4風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)位移驗(yàn)算在線彈性范圍內(nèi)，水平荷載作用下框架的層間位移可按下式計(jì)算：?式中ViDi?μi第5號(hào)軸線框架在風(fēng)荷載作用下的位移計(jì)算如下：（1）第六層：P6=5.88kN，V（2）第五層：P5=6.12kN，V5=（3）第四層：P4=5.86kN，V4=（4）第三層：P3=5.86kN，V3=（5）第二層：P2=5.86kN，V2=（6）第一層：P1=5.86kN，V1=其中：θθ6=0.0773300=2.33×θ4=0.233θ2=0.386根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010，水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)樓層內(nèi)最大的彈性層間位移應(yīng)滿足?μ其中θ取1/550。式中?μθ彈性層間位移角限值，鋼筋混凝土框架取值為1/550。本工程中，層間最大位移角：θ=1.6地震作用(Earthquakeeffect)1.6.1建筑物總重力荷載代表值Gi（1）集中于屋蓋處的質(zhì)點(diǎn)重力荷載代表值G50%雪荷載：0.5×0.35×6×（7.2+7.2+3）=18.27kN板上荷載：層面永久荷載2×1.39×7.2×6+1.39×3×6=562.72kN梁自重：橫向梁4.07×（7.2-0.5）×2+2.69×（3-0.5）=61.26kN縱向梁（0.25×0.60×（6.0-0.5）×25+1.96）×4=90.34kN次梁0.25×0.50×（7.2-0.25）×25×4=86.88kN下半層柱自重：21.7×4÷2=43.4kN女兒墻自重：0.9×3.12×6×2=33.70kN隔墻自重：橫墻2.12×7.2-0.5×3.3/2-0.6縱墻3.34×6.0-0.5×3.3/2-0.6-1.8×1.8/2×2×2+2.12×41.42kN（忽略內(nèi)縱墻的門窗按墻的重量計(jì)算）鋼窗1.8×1.8×1/2×0.4×2=1.30kNG（2）集中于二、三、四、五層處的質(zhì)點(diǎn)重力荷載代表值G50%樓面活載：0.5×板上荷載：樓面永久荷載4.34×6×3+4.34×7.2×6×2=453.10kN梁自重：橫向梁61.26kN縱向梁90.34kN次梁86.88kN柱自重：21.7×4=86.8kN隔墻自重：橫墻35.4×2=70.8kN縱墻（忽略內(nèi)縱墻的門窗按墻重量計(jì)算）41.42×2=82.84kN鋼窗：1.30×2=2.60kNG2（3）集中于一層處的質(zhì)點(diǎn)重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值G50%樓面活載:0.5×板上荷載：樓面永久荷載4.34×6×3+4.34×7.2×6×2=453.10kN梁自重：橫向梁61.26kN縱向梁90.34kN次梁86.88kN柱自重：21.7×4÷2+33.7×4÷2=110.8kN（上下半層柱相加）隔墻自重：橫墻35.4×2=70.8kN縱墻41.42×2=82.84kN鋼窗：1.30×2=2.60kNG1.6.2地震作用計(jì)算（1）框架自振周期的計(jì)算按頂點(diǎn)位移法計(jì)算，考慮填充墻對(duì)框架剛度的影響，取基本周期調(diào)整系數(shù)φt=式中φt?框架頂點(diǎn)假想水平位移。T（2）地震作用計(jì)算當(dāng)結(jié)構(gòu)高度不超過(guò)40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法簡(jiǎn)化計(jì)算地震作用。根據(jù)本工程設(shè)防烈度7、II類場(chǎng)地土，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1g，查《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010：特征周期：Tg水平地震影響系數(shù)最大值：αmax由于Tgα式中α1T1γ曲線下降段的衰減指數(shù)，取0.9；μ2故：α1=T結(jié)構(gòu)等效總重力荷載：Geq=0.85GL因?yàn)門1<1.4T框架橫向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為：結(jié)構(gòu)底部：FEk=α1G采用底部剪力法時(shí)，各樓層可僅取一個(gè)自由度，結(jié)構(gòu)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下式確定：FF?式中FEkGeqFiGi，Gδn?Fα1Hi，H圖5-9橫向框架上的地震作用Figure5-9Seismicactiononthetransverseframe1.6.3地震作用下位移驗(yàn)算計(jì)算水平荷載作用下的側(cè)移可以采用D值法，水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)樓層內(nèi)最大彈性層間位移應(yīng)滿足：?式中?uθe本工程計(jì)算多遇地震作用下橫向框架的層間彈性側(cè)移，見表5-4。通過(guò)以上計(jì)算結(jié)果看出，各層層間彈性側(cè)移均滿足規(guī)范要求，即?u1.6.4地震作用下結(jié)構(gòu)剛重比和剪重比驗(yàn)算抗震驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力應(yīng)符合下式要求：V式中VEKiλ剪力系數(shù)，由規(guī)范知，本工程剪力系數(shù)不應(yīng)小于0.016；Gj當(dāng)結(jié)構(gòu)在地震作用下的重力附加彎矩大于初始彎矩的10％時(shí)，應(yīng)計(jì)入重力二階效應(yīng)的影響。注：重力附加彎矩指任一樓層以上全部重力荷載與該樓層地震平均層間位移的乘積；初始彎矩指該樓層地震剪力與樓層層高的乘積。需要驗(yàn)算剛重比。需要注意的是，剛重比和剪重比驗(yàn)算采用重力荷載代表值。由上表計(jì)算結(jié)果可知：各層剛重比大于10，不必考慮重力二階效應(yīng)；各層剪重比均大于0.016。1.7內(nèi)力計(jì)算(Internalforcecalculation)1.7.1豎向荷載作用下框架內(nèi)力計(jì)算框架結(jié)構(gòu)承擔(dān)的荷載主要有恒載、使用活荷載、風(fēng)荷載、地震作用，其中恒載、活荷載一般為豎向作用，風(fēng)荷載、地震則為水平方向作用，手算多層多框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及側(cè)移時(shí)，一般采用近似方法。1.彎矩分配法在豎向荷載作用下較規(guī)則的框架產(chǎn)生的側(cè)向位移很小，可以忽略不計(jì)。框架的內(nèi)力采用無(wú)側(cè)移的彎矩分配法進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。相交于同一點(diǎn)的多個(gè)桿件中的某一桿件，其在該節(jié)點(diǎn)的彎矩分配系數(shù)的計(jì)算過(guò)程為：（1）確定各桿件在該節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度桿件的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度S與桿件遠(yuǎn)端的約束形式有關(guān)。如下表：AμA（2）相交于一點(diǎn)桿件間的彎矩分配彎矩分配之前，還需要先求出節(jié)點(diǎn)的固端彎矩，這可查閱相關(guān)靜力手冊(cè)得到。如下表：在彎矩分配的過(guò)程中，一個(gè)循環(huán)可同時(shí)放松和固定多個(gè)節(jié)點(diǎn)，以加快收斂速度。計(jì)算桿件固端彎矩產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩時(shí)，不能丟掉由于縱向框架梁對(duì)柱偏心所產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)彎矩計(jì)算。2.D值法D值法為修正反彎點(diǎn)法，修正后的柱的抗側(cè)剛度為D=α12izh2，式中α為柱剛度修正系數(shù)，柱的反彎點(diǎn)高度修正后可按下式計(jì)算：y=y0+y1+y2+y3。式中y0為標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比，是在各層等高、各跨相等、各層梁和柱線剛度都不改變的情況下求得的反彎點(diǎn)高度比；y1為因上、下層梁剛度比變化的修正值；y2為因上層層高變化的修正值；y3D值法具體計(jì)算步驟為：先計(jì)算各層柱修正后的抗側(cè)剛度D及柱的反彎點(diǎn)高度，將該層層間剪力分配到每個(gè)柱，柱剪力分配式為：V根據(jù)柱剪力和反彎點(diǎn)位置，可計(jì)算柱上、下端彎矩為：MM式中VjkDjkmj層框架柱數(shù)；H柱高。1.7.2恒載作用下的框架內(nèi)力1.彎矩分配系數(shù)由于該框架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，取框架的一半進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。如圖6-11所示。節(jié)點(diǎn)A1SμA1A0μA1B1=SμA1A2節(jié)點(diǎn)A2SμA2A1μA2A3μA2B2=S節(jié)點(diǎn)A3μA3A2=0.358,μA3A4=節(jié)點(diǎn)A4μA4A3=0.358,μA4A5=節(jié)點(diǎn)A5μA5A4=0.358,μA5A3=節(jié)點(diǎn)A6μAμA節(jié)點(diǎn)B1SBSBμBμBμBμB節(jié)點(diǎn)B2SB2μBμBμBμB節(jié)點(diǎn)B3μB3A3=0.258節(jié)點(diǎn)B4μB4A4=0.258節(jié)點(diǎn)B5:μB5A5=0.258節(jié)點(diǎn)B6SB6μBμB2.桿件固端彎矩計(jì)算桿件固端彎矩時(shí)應(yīng)帶符號(hào)，桿端彎矩一律以順時(shí)針方向?yàn)檎＃?）橫梁固端彎矩1）頂層橫梁自重作用：MA6B6MB6D6MD6B6板傳來(lái)的永久荷載作用：其中：a=MA6B6==?64.42kN?MB6D6=MD6B6=2）二至五層橫梁（以四層為例，其余相同）自重作用：MA4B4MB4D4MD4B4板傳來(lái)的永久荷載作用：其中：a=MA4B4==MB6D6=MD6B6=（2）縱梁引起柱端附加彎矩頂層外縱梁：MA6樓層外縱梁（以四層為例，其余相同）：MA頂層中縱梁：MB樓層中縱梁（以四層為例，其余相同）：MB3.節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩（其中中間層以四層為例，其余相同）節(jié)點(diǎn)A6：節(jié)點(diǎn)B6：節(jié)點(diǎn)A4：節(jié)點(diǎn)B4：17.58+51.87-6.10-2.02-21.19=圖5-10永久荷載和永久荷載產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩Figure5-10PermanentloadandUnbalancedbendingmomentofjointscausedbypermanentload4.內(nèi)力計(jì)算根據(jù)對(duì)稱原則，只計(jì)算AB、BC跨。恒載彎矩分配過(guò)程見圖5-12。注：梁的跨中彎矩計(jì)算：將梁作為隔離體，以跨中截面為矩心，考慮梁上全部荷載建立彎矩平衡方程，即可得到上表公式。其中，0.71為梯形分布荷載1/2跨的合力距梁跨中的距離，具體計(jì)算為：qx=0.71m圖5-11恒載彎矩分配過(guò)程Figure5-11Deadloadbendingmomentdistributionprocess圖5-12永久荷載作用下彎矩圖（kN?Figure5-12Bendingmomentdiagramunderpermanentload(kN?m)圖5-13永久荷載作用下梁剪力、柱軸力（kN）Figure5-13Beamshearforceandcolumnaxialforceunderpermanentload(kN)1.7.3活載作用下的框架內(nèi)力1、彎矩分配系數(shù)與恒載作用下相同。2、梁固端彎矩（1）頂層MA6B6==MB6D6=MD6B6=（2）二至五層橫梁（以四層為例，其余相同）MA4B4==MB6D6=MD6B6=3、縱梁偏心引起柱端附加彎矩（1）頂層外縱梁