【文章內(nèi)容簡介】 60353222250143830814770注：表中M量綱為KNm,V量綱為KN。梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按公式計算。設(shè)計為框架柱，那么：先求出節(jié)點彎矩，分配到節(jié)點上的每一個桿件的桿端（包括柱端），得到柱端彎矩；根據(jù)柱端彎矩，設(shè)柱端剪力為未知數(shù)，列桿件力矩平衡方程，求出柱端剪力；根據(jù)柱頂兩側(cè)梁傳來的梁端剪力和柱頂?shù)纳现纵S力之和，就是本柱上端軸力。本柱上端軸力加本柱自重就是本柱下端軸力。其中梁線剛度取自表3，具體計算過程見表13。表13 梁端彎矩、剪力及柱軸力計算層次邊 梁走 道 梁柱軸力MlbMrbLVbMlbMrbLVb邊柱N中柱N5343332313注：1）柱軸力中的負(fù)號表示拉力。當(dāng)為左地震作用時，左側(cè)兩根柱為拉力，對應(yīng)得右側(cè)兩根柱為壓力。2）表中M單位為KNm，V單位為KN,N單位為KN，l單位為m。水平地震作用下框架的彎矩圖、梁端剪力圖及柱軸力圖如圖8所示。 圖（a）框架彎矩圖（） 圖(b) 梁端剪力及柱軸力及柱剪力圖（）圖8 地震作用下框架的彎矩圖、梁端剪力及柱軸力圖 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算 取⑥軸線橫向框架進行計算，如圖9所示。圖9 橫向框架計算單元由于房間內(nèi)布置有次梁，故直接傳給該框架的樓面荷載如圖中的水平陰影線所示，計算單元范圍內(nèi)的其余樓面荷載則通過次梁和縱向框架梁以集中力的形式傳給橫向框架，作用于各節(jié)點上。由于縱向框架梁的中心線與柱的中心線重合，因此在框架節(jié)點上無集中力矩作用。(1)恒載計算q1,q,1代表橫梁自重，為均布荷載形式，對第5層KN/m KN/mq2和q,2分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載，由圖所示幾何關(guān)系可得P1，P2分別為由邊縱梁，中縱梁直接傳給柱的恒載，它包擴梁自重，樓板重和女兒墻等的重力荷載，計算如下：對24層，包括梁自重和其上橫墻自重，為均布荷載，其他荷載計算同第五層，結(jié)果為：圖 10 各層梁上作用的恒載1層(2)活荷載計算 活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖11所示： 圖11 各層梁上作用的活載對于第5層同理，在屋面雪荷載作用下對14層將以上計算結(jié)果匯總，見表14和表15表14 橫向框架恒載匯總表層 次q1/(kN/m)q，1/(kN/m)q2/(kN/m)q，2/(kN/m)P1/kNP2/kN514表15 橫向框架活載匯總表層 次q2/(kN/m)q，2/(kN/m)P1/kNP2/kN5（）（）（）（）14 按彈性理論設(shè)計計算梁的支座彎矩時，可按支座彎矩等效的原則，按下式將三角形荷載和梯形荷載等效為均布荷載P三角形荷載作用時 =39。梯形荷載作用時 =（）39。其中39。=* g、q 分別為板面的均布恒荷載和均布活荷載；、分別為短跨與長跨的計算跨度。=*=頂層邊跨 荷載等效后的計算簡圖如下 圖12 荷載等效后的計算簡圖梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配法計算，由于結(jié)構(gòu)和荷載均對稱，故計算時可用半框架。 分配系數(shù)計算公式： （） 其中：為轉(zhuǎn)動剛度，兩端固支桿，一端固支，一端滑動固支桿 n為該節(jié)點所連接的桿件數(shù)。由此計算出各個桿件分配系數(shù)，標(biāo)繪于計算簡圖上。彎矩計算過程如圖12，所得彎矩圖如圖13。梁端剪力可根據(jù)梁上豎向荷載引起的剪力與梁端彎矩引起的剪力相疊加而得。柱軸力可由梁端剪力和節(jié)點集中力疊加得到，計算柱底軸力還需考慮柱的自重。如表16和表17所列。以恒載作用下的第五層框架A節(jié)點附近桿件來說明彎矩二次分配法的計算過程。均布荷載作用下的固端彎矩計算公式：M=ql178。/12= *= 傳遞系數(shù)C=1/2=4i =2i ，則== ==則=*= =*=。同理可得其他節(jié)點處桿件的彎矩，如下圖所示。CBA （a）恒載作用下 （b）活載作用下圖13 橫向框架彎矩的二次分配法（M單位：）（a）恒載作用下 （b）活載（屋面雪荷載）作用下 圖14 豎向荷載作用下框架彎矩圖表16 恒載作用下梁端剪力及柱軸力（KN）層次荷載引起剪力彎矩引起剪力總剪力柱軸力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=VBVB=VCVAVBVB=VC5040302010表17 活載作用下梁端剪力及柱軸力（KN）層次荷載引起剪力彎矩引起剪力總剪力柱軸力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱==5（）（）（）0（）（）()()()40 ()()30 152()()20 ()()10 ()()注：表中括號內(nèi)數(shù)值為屋面作用雪荷載（）、其他層樓面作用活荷載（）對應(yīng)的內(nèi)力。以向上為正。圖15 恒載作用下梁端剪力及柱軸力圖(KN)圖 16活載作用下梁端剪力及柱軸力圖(KN)結(jié)構(gòu)的抗震等級可根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、地震烈度、房屋高度等因素，由《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》。由規(guī)范可知，本工程的框架為二級抗震等級。本設(shè)計考慮了四種內(nèi)力組合，即， 。此外，對于本工程，這種內(nèi)力組合與考慮地震作用的組合相比一般比較小，對結(jié)構(gòu)設(shè)計不起控制作用，故不予考慮。各層梁的內(nèi)力組合結(jié)果見表18，表中SGk,SQk兩列中的彎矩M為經(jīng)過調(diào)幅后的彎矩（）。圖17 均布荷載和梯形荷載下的計算圖形下面以第一層跨梁考慮地震作用的組合為例，說明各內(nèi)力的組合方法。對支座負(fù)彎矩按相應(yīng)的組合情況進行計算，求跨間最大正彎矩時，可根據(jù)梁端彎矩組合值及梁上荷載設(shè)計值，由平衡條件確定。由圖14可得 若，說明，其中為最大正彎矩截面至支座的距離，則可由下式求解： 將求得的值代入下式即可得跨間最大正彎矩值 若，說明，則若，則若，則同理，可求得三角形分布荷載和均布荷載作用下的、和的計算公式（圖15） 圖18 均布荷載和三角形荷載下的計算圖形由下式解得： 同理，可求得三角形分布荷載和均布荷載作用下的、x和的計算公式（圖15） X可由上式解得： 本設(shè)計中，梁上荷載設(shè)計值 左震 則發(fā)生在左支座 右震則發(fā)生在右支座 剪力計算： 左震 右震 則表18 框架梁內(nèi)力組合表截面位置內(nèi)力→←一層AV244跨間三層A跨間五層A10（） （） （）（） （） （）（2） （） （）（） （） （）（） （） （）（） （） （）跨間注:表中和分別為AB跨河BC跨間最大正彎矩。M以下部受拉為正。一項中括號內(nèi)的數(shù)值表示屋面作用雪荷載時對應(yīng)的內(nèi)力。取每層柱頂和柱底兩個控制截面，～22。在考慮地震作用效應(yīng)得組合中，取屋面雪荷載的內(nèi)力進行組合。表19(a) 橫向框架A柱彎矩和軸力組合層次截面內(nèi)力 +SQk→←5柱頂()()柱底()4柱頂()柱底()3柱頂()柱底()2柱頂()柱底()1柱頂()續(xù)表19（a）柱底()注：表中M以左側(cè)受拉為正，單位KN m，N以受壓為正，單位為KN。一列中括號內(nèi)的數(shù)值為屋面作用雪荷載、其它層樓面作用活荷載對應(yīng)的內(nèi)力值。表19 (b) 橫向框架A柱柱端組合彎矩