【導(dǎo)讀】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該結(jié)構(gòu)主體為5層，其底層為5米，中間層米，室內(nèi)外的高差米。建筑設(shè)計(jì)圖部分采用天正建筑設(shè)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)。面圖、立面圖、剖面圖。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總說明、樓屋面板設(shè)計(jì)、一榀框。此工程采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其建筑設(shè)防烈度為7度，板式樓梯。部分包括手算部分和電算部分，其中電算部分用PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算分析。個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合性考慮。

　　

【正文】 永久 恒荷載： ( ) = KN 樓面 可變 活荷載： + = KN 框架橫梁自重 (含 粉刷層重 )： KN 連系梁自重 （含 粉刷層重 ） ： KN 框架柱自重 （含粉刷重） ： 1908 KN 墻體 自重（含粉刷重） ： KN 中間層重力荷載代表值 合計(jì) ： GE5 =GE4 = GE3 = GE2 = KN ? 底層重力荷載代表值 計(jì)算 樓面 永久 恒荷載： ( ) = KN 樓面 可變 活荷載： 1424 + = KN 框架橫梁自重 (含 粉刷層重 )： KN 連系梁自重 （含 粉刷層重 ） ： KN 框架柱自重 （含 粉刷層重 ） ： 1908/ 5= 墻體 總重（含 粉刷層重 ） ： 5= KN 底層 總 重力荷載代表值 合計(jì) ： GE1 = KN 框架結(jié)構(gòu)的自震周期計(jì)算 本工程框架抗震結(jié)構(gòu)房屋自振周期按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： )(5 3 )(0 3 0 3 331sBHT????????? H—— 建筑物主體結(jié)構(gòu)的高度 （ m）； B—— 建筑物沿振動(dòng)方向的長度（ m）； 地震作用力的計(jì)算 本辦公樓設(shè)計(jì)所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為 7度，其場地土為Ⅱ類，地震設(shè)計(jì)分組為第一組，故可《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》得： sTg , a x ??? 由于 gg TTT 51 ?? ，故地震影響系數(shù)為： ) ()( a ???? ?? TT g 本 結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值為 GE = + 3+= KN 根據(jù) 底部剪力法計(jì)算公式 求得 底部總剪力為 ： 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 KNGF EqEK 2 4 2 8 2 ????? ? 88 榀框架所能承受的總水平地震力為： KNF EK ??? 因?yàn)?T1 = s＜ gT = = s ， δ n=0， 故 可不考慮結(jié)構(gòu)頂層附加作用， 88 榀框架所承受的地震力可 由 下式計(jì)算至各層節(jié)點(diǎn)處： iF =????51j jjjjHGHG F EK1 水平地震剪力計(jì)算過程及結(jié)果見表 71所示。 表 71樓層地震剪力計(jì)算表 樓層 )(KNGEi )(mHi iEiHG（mKN? ） iiii HGHG ?/ )(KNFi 5 104 4 104 3 104 2 104 1 5 104 地震荷載作用下 內(nèi)力 計(jì)算簡圖 見 下 圖 所示 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 水平 地震荷載作用下 內(nèi)力 計(jì)算簡圖 框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 恒載作用下內(nèi)力的計(jì)算 恒載作用下內(nèi)力 的 計(jì)算方法 本例 采用彎矩二次分配法，中跨梁 的 線剛度取原來 2倍計(jì)算。 （ 1）恒荷載等效 把作用在梁上三角形荷載分布等效為均布荷載，其等效均布荷載的計(jì)算過程和結(jié)果如表 所示。 表 等效均布荷載計(jì)算 ①邊跨梁三角形分布荷載： 樓層 g1 (kN/m) g2 (kN/m) g0=5/8g2 (kN/m) g1 =g1+g0 (kN/m) 五層 其余 各層 ②中跨梁三角形分布荷載 : 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 樓層 g1 (kN/m) g2 (kN/m) g0=5/8 g2 (kN/m) g1 =g1+g0 (kN/m) 五層 其余 各層 等效恒荷載作用內(nèi)力的計(jì)算簡圖見圖 圖 等效恒荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算簡圖 （ 2）梁柱彎矩計(jì)算 該框架是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，且荷載 對(duì)稱，故可取半結(jié)構(gòu)對(duì)其采用彎矩二次分配法計(jì)算，首先計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的彎矩： MB5=6 2/12= kN?m MC5 左 =6 2/12= kN?m MC5 右 =3 2/12= kN?m MB4=MB3=MB2=MB1=6 2/12= kN?m MC4 左 =MC3 左 =MC2 左 =MC1 左 =6 2/12= kN?m MC4 右 =MC3 右 =MC2 右 =MC1 右 =?m 恒載作用下框架彎矩 的分配過程如圖 ，恒載作用下框架的彎矩圖如圖 ： 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 圖 恒荷載作用下的框架彎矩分配過程 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 恒 荷載作用下的框架彎矩圖 跨中彎矩按 下試計(jì)算： M 中 = Mo –1/2( Ml + Mr) 式中 Mo =1/8gl20， 按彈性方法計(jì)算彎矩設(shè)計(jì)值。 計(jì)算結(jié)果如下： MBC5= MCE5 =6 2/8﹣ 1/2 (+) = kNm 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 MBC4= MCE4 =62/8﹣ 1/2 (+) = kNm MBC3= MCE3 =6 2/8﹣ 1/2 (+) =m MBC2= MCE2 =6 2/8﹣ 1/2 (+) = m MBC1= MCE1 =6 2/8﹣ 1/2 (+) = m （ 3）梁柱剪力計(jì)算 ①梁剪力的計(jì)算 由結(jié) 構(gòu)力學(xué)的節(jié)點(diǎn)靜力平衡得： 邊跨梁 剪力 ： VBi=(ql02/2+MBiMCi) /l0， VCi=ql0 VBi 中跨梁 剪力 ： VCi= VDi =ql0/2 頂層為例， 其 計(jì)算過程如下： 頂層邊跨梁 B5C5： MB5= kNm, MC5=m V1=(+6)/6= KN V2=6= 頂層中跨梁 C5D5： MC5=MD5= kNm V1= V2=(33/2)/3= 所有梁剪力 計(jì)算結(jié)果 如 表 ： 表 梁剪力計(jì)算結(jié)果（單位： KN） 層數(shù) 梁 VBi VCi 梁 VCi VDi 五層 邊跨 中跨 四層 三層 二層 一層 ② 柱剪力 的 計(jì)算 由 結(jié)構(gòu)力學(xué) 的 節(jié)點(diǎn)靜力平衡得： 邊跨 B、 E 軸柱： V=（ M 上端 +M 下端 ） /L 中跨 C、 D 軸柱： V=（ M 上端 +M 下端 ） /L 頂層邊柱 B5B4的計(jì)算為例： M 上端 = kNm， M 下端 = kNm V=(+)/3= 所有柱剪力的 計(jì)算結(jié)果見表 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 表 柱剪力的計(jì)算結(jié)果（單位： KN） 層數(shù) 柱 V 柱 V 五層 邊柱 中柱 四層 三層 二層 一層 恒荷載作用下 梁柱 的剪力圖 如圖 圖 恒荷載作用下 梁柱 的剪力圖 （ 4）梁柱軸力計(jì)算 節(jié)點(diǎn)靜力平衡得： ① 頂層邊柱頂軸力： N1=節(jié)點(diǎn) 的 集中荷載 +梁 端 剪力 VB5 頂層邊柱底 的 軸力： N2=N1+G1 G1=柱 總 自重 +墻 總 自重 +門窗自重 ② 頂 中柱頂 的 軸力： N1=節(jié)點(diǎn)集中荷載 +邊跨梁右剪力 VC5 右 +中跨梁左剪力 VC5 左 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 頂層中跨柱底 的 軸力 ： N2=N1+G2 G2=柱自重 +墻自重 +門窗自重 +墻、柱 的 粉刷自 重 ③ 標(biāo)準(zhǔn) 層邊柱頂 的 軸力 :N1=節(jié)點(diǎn)集中荷載 +邊跨梁右剪力 VC5 右 +中跨梁左剪力VC5 左 +G3 G3=邊柱 橫 梁自重 +邊柱 橫 梁承擔(dān)樓面荷載 標(biāo)準(zhǔn) 層邊柱底 的 軸力： N2=N1+G1 G1=柱 的 自重 +墻自重 +門窗 的 自重 +墻、柱粉刷自重 ④ 標(biāo)準(zhǔn) 層中柱頂 的 軸 力： N1=節(jié)點(diǎn)集中荷載 +邊跨梁右剪力 VC5 右 +中跨梁左剪力VC5 左 +G4 G4=中柱 橫 梁自重 +中柱連系梁承擔(dān)樓面荷載 標(biāo)準(zhǔn) 層中柱底軸力： N2=N1+G2 G2=柱 的 自重 +墻 的 自重 +門窗自重 +墻 、柱 的 粉刷自重 G1=++= G2=++= G3=+9= G4=+++= 計(jì)算結(jié)果 及過程 見表 表 恒荷載作用下柱軸力的計(jì)算過程結(jié)果（單位： KN） 層數(shù) 柱 柱頂軸力 柱底軸力 柱 柱頂軸力 柱底軸力 五層 邊柱 中柱 四層 三層 二層 一層 恒載作用下 框架柱 軸力圖 見 圖 所示 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 恒荷載作用下的 框架柱 軸力圖 活荷載作用下內(nèi)力計(jì)算 可變活載作用下內(nèi)力計(jì)算方法取用彎矩二次分配法，中跨梁的線剛度按原來 2 倍計(jì)算。 （ 1）活荷載等效 把 作用在梁上的三角形荷載分布等效為均布荷載， 其 計(jì)算過程 以 及結(jié)果見表 所示 。 表 等效均 布荷載計(jì)算 ①邊跨梁三角形分布荷載計(jì)算： 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 樓層 Q (kN/m) g0=5/8 Q (kN/m) 五層 3 其余各層 12 ②中跨梁三角形荷載分布 樓層 Q (kN/m) g0=5/8 Q (kN/m) 五層 3 其余各層 6 等效活載作用的內(nèi)力計(jì)算簡圖見圖 所示： 圖 等效活荷載作用下內(nèi)力計(jì)算簡圖 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 （ 2） 梁柱 的 彎矩計(jì)算 該框架 是 對(duì)稱結(jié)構(gòu)， 其 荷載對(duì)稱， 故 可取半結(jié)構(gòu) 對(duì)其 采用彎矩二次分配法計(jì)算各節(jié)點(diǎn)彎矩： MB5=6 2/12= kN?m MC5 左 =62/12= kN?m MC5 右 =3 2/12=?m MB4=MB3=MB2=MB1=6 2/12= kN?m MC4 左 =MC3 左 =MC2 左 =MC1 左 =6 2/12= kN?m MC4 右 =MC3 右 =MC2 右 =MC1 右 =3 2/12= kN?m 活荷載作用下框架彎矩分配 全 過程 如 圖 所示 活荷載作用下框架彎矩圖 如 圖 所示 ： 其中跨中彎矩按 下式計(jì)算 ： M 中 = Mo –1/2( Ml + Mr) 式中 Mo =1/8gl20， 按彈性方法計(jì)算的彎矩設(shè)計(jì)值。 計(jì)算結(jié)果如下： MBC5= MCE5 =1 .886 2/8﹣ 1/2 (+) = kNm MBC4= MCE4 =6 2/8﹣ 1/2 (+) =m MBC3= MCE3 =6 2/8﹣ 1/2 (+) =m MBC2= MCE2 =6 2/8﹣ 1/2 (+) = m MBC1= MCE1 =6 2/8﹣ 1/2 (+) = m 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 圖 活荷載作用下的框架彎矩分配 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 圖 活荷載作用下的框架彎矩圖 （ 3）梁柱剪力計(jì)算 ①梁剪力計(jì)算 由結(jié)構(gòu)力學(xué)節(jié)點(diǎn)靜力平衡得： 邊跨縱梁： VBi=(ql02/2+MBiMCi) /l0， VCi=ql0 VBi 中跨 縱 梁： VCi= VDi =ql0/2 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 剪力 計(jì)算結(jié)果 如 表 ： 表 梁剪力計(jì)算結(jié)果（單位： KN）