【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)水平荷載的各種情況，采用求解器計(jì)算。本次設(shè)計(jì)采用軟件為《清華大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器》。為簡(jiǎn)化計(jì)算，考慮水平荷載作用下幾種情況及內(nèi)力如下：① 風(fēng)荷載作用(從左向右吹)② 風(fēng)荷載作用(從右向左吹)③ 水平地震作用（從左向右作用）④ 水平地震作用（從右向左作用） 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計(jì)算：(D值法)D值法計(jì)算步驟：⑴求各柱反彎點(diǎn)處的剪力；⑵求各柱反彎點(diǎn)高度；⑶求各柱的桿端彎矩及梁端彎矩；⑷求各柱的軸力和梁剪力?？蚣苤思袅皬澗胤謩e按下式計(jì)算： (《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》)修正后的值。各層柱反彎點(diǎn)位置計(jì)算 表10層號(hào)層高A軸柱yB軸柱yC軸柱yD軸柱yE軸柱y4321風(fēng)荷載作用下A、E軸柱剪力和梁端彎矩的計(jì)算 表11層次Vim/KNiyh4321風(fēng)荷載作用下B、C、D軸柱剪力和梁端彎矩的計(jì)算 表12層次Vim/KNiyh4321左風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下采用D值法計(jì)算的彎矩、剪力和軸力，如圖10圖12。風(fēng)載作用下框架柱軸力與梁端剪力 表13層梁端剪力/KN柱軸力/KNAB跨BC 跨CD跨 DE跨A軸B軸C軸D軸E軸4321注：軸力壓為+，拉為。：(D值法、左震)框架在橫向水平地震作用下（左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)）的內(nèi)力用D值法類(lèi)似風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算,地震從左往右作用時(shí)柱上、下端彎矩的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表:各層柱反彎點(diǎn)位置計(jì)算 表14層號(hào)層高A軸柱yB軸柱yC軸柱yD軸柱yE軸柱y4321水平地震作用下A、E軸柱剪力和梁端彎矩的計(jì)算 表15層次Vim/KNiyh4183．0526．5483．6135．8383．613311．5545．17121．9681．31157．792400．7158．10149．03112．71230．341451．8278．16160．38285．28273．09水平地震作用下B、C、D軸柱剪力和梁端彎矩的計(jì)算 表16層次Vim/KNiyh4183．05124．423311．552400．711451．82 水平地震作用下框架柱軸力與梁端剪力 表17層梁端剪力/KN柱軸力/KNAB跨0BC 跨CD跨DE跨A軸B軸C軸D軸E軸4321注：軸力壓為+，拉為。從左往右作用橫向地震作用力下采用D值法計(jì)算的彎矩、剪力、軸力，如圖13圖15。 電算：使用《清華大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器》，對(duì)風(fēng)荷載的兩種情況（左風(fēng)、右風(fēng)）和地震作用（左震、右震）進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，內(nèi)力圖（M、V、N）詳見(jiàn)圖31圖42。重力荷載作用的內(nèi)力圖詳見(jiàn)圖43圖45。、手算和求解器計(jì)算的比較經(jīng)過(guò)手算的成果與用《清華大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器》，發(fā)現(xiàn)存在偏差。可能因?yàn)榍蠼馄饔?jì)算時(shí)，考慮整體空間結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行內(nèi)力分析，和各構(gòu)件的EA、EI等因素，計(jì)算精度要求較高。而手算是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)中的各種簡(jiǎn)化假設(shè)。圖16：恒載M圖圖17：恒載V圖圖18：恒載N圖圖19：AB活載M圖圖20：AB活載V圖圖21：AB活載N圖圖22：BC活載M圖圖23：BC活載V圖圖24：BC活載N圖圖25：CD活載M圖圖26：CD活載V圖圖27：CD活載N圖圖28：DE活載M圖圖29：DE活載V圖圖30：DE活載N圖圖31：左風(fēng)M圖圖32：左風(fēng)V圖圖33：左風(fēng)N圖圖34：右風(fēng)M圖圖35：右風(fēng)V圖圖36：右風(fēng)N圖圖37：左震M圖圖38：左震V圖圖39：左震N圖圖40：右震M圖圖41：右震V圖圖42：右震N圖圖43：重力荷載M圖圖44：重力荷載V圖圖45：重力荷載N圖內(nèi)力組合各種荷載情況下的框架內(nèi)力求得后，根據(jù)最不利的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)。取左端支座截面，跨間截面，右端支座截面 8。.框架柱的柱頂截面，柱底截面為內(nèi)力組合時(shí)的控制截面。： 梁端截面：Mmax、+Mmax、Vmax跨中截面：+Mmax ，Vmax： 及相應(yīng)的N、VNmax及相應(yīng)的M、VNmin 及相應(yīng)的M、VVmax及相應(yīng)的M、N（一般不起控制作用）用進(jìn)行組在豎向荷載作用下考慮梁端塑性變開(kāi)內(nèi)力重分布，對(duì)梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅。 無(wú)地震作用效應(yīng)組合各組合項(xiàng)目按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB500092001）》進(jìn)行計(jì)算，其中組合項(xiàng)目各荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值詳見(jiàn)內(nèi)力組合表。無(wú)地震作用效應(yīng)組合項(xiàng)目為：可變荷載效應(yīng)控制、永久荷載效應(yīng)控制。其公式如下：《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB500092001）》 對(duì)于一般框架結(jié)構(gòu)，基本組合可采用簡(jiǎn)化規(guī)則并應(yīng)按下列組合值中取最不利組合：可變荷載效應(yīng)控制：S=γGSGK+γQ1SQ1KS=γGSGK+永久荷載效應(yīng)控制：S=γGSGK+ +γQiψCiSQiK本結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，本次所采用的無(wú)地震作用效應(yīng)組合公式為《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB500092001）》，其中組合項(xiàng)目各荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值詳見(jiàn)內(nèi)力組合表12。 有地震作用效應(yīng)組合本工程的抗震設(shè)防烈度為7度，H=，按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50012001）查得現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為Ⅲ級(jí)。，所以須對(duì)地震作用進(jìn)行內(nèi)力組合，：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合，應(yīng)按下式計(jì)算：S=γGSGE+γEHSEHK+γEVSEVK+γWψWSWK本次設(shè)計(jì)根據(jù)規(guī)范可不進(jìn)行豎向地震作用計(jì)算，所以γG=，γEH=，γW=0，其中組合項(xiàng)目各作用分項(xiàng)系數(shù)的取值詳見(jiàn)內(nèi)力組合表?？紤]地震作用進(jìn)行組合時(shí)，應(yīng)對(duì)框架根據(jù)“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”和“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的調(diào)整原則，對(duì)柱端彎矩和梁柱端剪力進(jìn)行調(diào)整，其各調(diào)整公式和分項(xiàng)系數(shù)取值詳見(jiàn)內(nèi)力組合表。，本次設(shè)計(jì)對(duì)各種情況取值說(shuō)明如下，且進(jìn)行最不利的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)： 豎向荷載：恒載：采用手算迭代法計(jì)算的內(nèi)力值進(jìn)行組合計(jì)算；豎向活荷載：取《清華大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器》；水平荷載：全取《清華大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器》。 對(duì)梁的控制截面先按軸線處內(nèi)力值進(jìn)行組合，在進(jìn)行截面計(jì)算時(shí)，則采用下列公式計(jì)算控制截面的組合相應(yīng)內(nèi)力值:M邊組合=MV*b/2V邊組合=Vq*b/2 對(duì)柱的控制截面，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，按軸線處內(nèi)力值進(jìn)行組合，這樣算得的鋼筋用量比需要的鋼筋用量略多一點(diǎn)，偏安全。 對(duì)表內(nèi)組合值，梁、柱符號(hào)統(tǒng)一規(guī)定如下： 梁： M：下部受拉為正，反之為負(fù)；V：繞桿順轉(zhuǎn)為正，反之為負(fù)；N：拉為正，反之為負(fù)。柱： M：右部受拉為正，反之為負(fù)；V：繞桿順轉(zhuǎn)為正，反之為負(fù)；N：拉為正，反之為負(fù)。 內(nèi)力組合見(jiàn)表18表23。截面設(shè)計(jì)與配筋計(jì)算混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30， fc=鋼筋強(qiáng)度：HRB400 fy=fy’=360N/mm2 fyk=400N/mm2 HRB335 fy=fy’=300N/mm2 fyk=400N/mm2 HRB235 fy=fy’=210N/mm2 fyk=235N/mm2ξb=⑴剪跨比和軸壓比驗(yàn)算表中給出了框架柱各層的剪跨比和軸壓比計(jì)算結(jié)果，其中剪跨比也可取Hn/（2h0）。表中的Mc、Vc和N都不應(yīng)考慮承載力抗震調(diào)整。由表可見(jiàn)，各柱的剪跨比和軸壓比均滿足要求。 柱的剪跨比和軸壓比驗(yàn)算 表24柱號(hào)層次b/mmH0/mmfc/mmMc/Vc/KNN/KNMc/Vch0N/fcbhA柱4600565216005652⑵截面尺寸復(fù)核取h0=h=600mm35mm=565mm Vmax= h0/b=565mm/600mm=4=**600mm*565mm=1212KNVmax=滿足要求⑶柱正截面承載力計(jì)算由于框架對(duì)稱(chēng)，本次只對(duì)框架柱A和B進(jìn)行了內(nèi)力組合，從組合結(jié)果表明，按B柱的截面的最不利內(nèi)力設(shè)計(jì)明顯比按A柱的截面的最不利內(nèi)力設(shè)計(jì)安全（即為了簡(jiǎn)化計(jì)算，全柱按B柱設(shè)計(jì)內(nèi)力值配筋）。以第一層B軸柱為例，為簡(jiǎn)化計(jì)算，其余層設(shè)計(jì)同第一層。根據(jù)B柱內(nèi)力組合表，將支座中心處的彎矩?fù)Q算至支座邊緣，并與柱端組合彎矩的調(diào)整值比較后，選出最不利組合，進(jìn)行配筋計(jì)算。B軸的截面設(shè)計(jì)采用底層下柱截面為控制截面進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通長(zhǎng)配筋?！皬?qiáng)柱弱梁”的調(diào)整：GB50012002 《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》。對(duì)B柱選取兩組內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算。第一組： M= 第二組： M=N= N=底層“強(qiáng)柱弱梁”的調(diào)整后設(shè)計(jì)值()：第一組： M= 第二組： M=N= N=先選第一組內(nèi)力計(jì)算：第一組： M= N=在彎矩中沒(méi)有由水平荷載產(chǎn)生的彎矩，柱的計(jì)算長(zhǎng)度L0==e0=M/N=*103=ea取20mm和600mm/30=20mm中的大值。ei=e0+ea=+20mm=由于l0/h=5，所以考慮η ，因?yàn)閘0/h=＜15，所以 η=ηe=*==*565=170mme=ηe+h/2as=+600/235=按對(duì)稱(chēng)配筋考慮，計(jì)算Nb=**600**565=2511KNN=NNb按大偏壓計(jì)算＝[600mm5652mm2()]/[ 360N/mm2(565mm35mm)]0 按構(gòu)造配筋:三級(jí)抗震設(shè)防: 全部縱筋最小配筋率:% 不少于212 間距不大于200mm＝A%/2＝6002mm2%/2＝1080mm2實(shí)配: 每側(cè)325(＝1473mm2)第二組：M= N=彎距中由風(fēng)荷載作用產(chǎn)生的彎距75%Mmax，柱的計(jì)算長(zhǎng)度lo取下列二式中的較小值；式中 ，－柱的上端，下端節(jié)點(diǎn)處交匯的各柱線剛度之和與交匯的各梁線剛度之和的比值；－比值，中的較小值；－柱的高度，對(duì)底層柱為從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度；對(duì)其余各層柱為上、下兩層樓蓋面之間的高度。在這里，＝（104+104）/（104）＝ =0 ＝0＝[1+]＝＝(2+0)＝所以lo＝ s＝s＝35mm ho＝h35mm＝600mm35mm＝565mm＝M/＝＝20mm或h/30＝600mm/30＝20mm，?。?0mm＝+＝+20mm＝由于lo/h＝＝5，應(yīng)考慮η＝（6002mm2）/＝ ?。接謑o/h＝＝15 ＝1+1/（1400）＝ηe===565=170mm=＋600mm/235mm＝＝（565mm）＝2s＝70mm屬大偏壓＝[600mm5652mm2()]/[ 360N/mm2(565mm35mm)]=1005mm2 實(shí)配: 每側(cè)325(＝1473mm2)⑷垂直于彎距作用平面的受壓承載力驗(yàn)算1層 Nmax＝lo/b＝＝ 查得φ＝＝（ N/mm26002mm2+360N/mm21473mm22）＝Nmax＝2431kN 滿足要求。5）斜截面受剪承載力計(jì)算B軸柱第一層柱：（強(qiáng)剪弱彎，柱設(shè)計(jì)剪力的調(diào)整） =(+)/ = 滿足要求 V相對(duì)應(yīng)的軸力，N==6002=1544KN2取N= 0 故該層柱應(yīng)按構(gòu)造配置箍筋。① 箍筋加密范圍底層柱上端的加密區(qū)長(zhǎng)度: 500mm,b=