【正文】 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)296 豎向荷載作用下橫向框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 計(jì)算單元取③軸線橫向框架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元寬度為 ，如圖所示，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(jì)算單元內(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(diǎn)上。見圖 61 荷載計(jì)算 恒載計(jì)算延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)30A B C DP P2q1 q2q139。q239。M1M26600 2400 6600111M P2M2P圖 62 各層梁上作用的荷載在圖中， 、 代表橫梁自重，為均布荷載形式，對于第 6 層，1q? ???和 分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載，由圖所示的幾何2q?關(guān)系可得， ./qkNm??.42.?、 分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的荷載，它包括梁自重、樓板重和女1P2兒墻等的自重荷載，計(jì)算過程如下：節(jié)點(diǎn)集中荷載 ： 11???????????????????2 ...?????????????? ?????? ???集中力矩： ????延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)31 ?????對于 2～5 層， 包括梁自重和其上橫墻自重，為均布荷載，其他計(jì)算的方法基1q本與第七層相同，計(jì)算結(jié)果如下： ????.5/kN? ???節(jié)點(diǎn)集中荷載 ：1P＝1??.(.)????????????節(jié)點(diǎn)集中荷載 ：2P ＝2.6 6.(.)()2????????.)0...80?1(.??2().??對于 1 層： ????＝? 2/??節(jié)點(diǎn)集中荷載 ： 1P延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)32?????????????????????節(jié)點(diǎn)集中荷載 ： 2?????????????????(.5) kN??234856?活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖：P2M2PM 1116600240066002M1M39。2q39。1q2q1q2PPDCBA圖 63 各層梁上作用的活載對于第 6 層， ?????節(jié)點(diǎn)集中荷載 ：1P .?????????節(jié)點(diǎn)集中荷載 ：2延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)33 =?? ?????? ?? ? ??????同理雪荷載作用下 ??? 18P?24.對于 1～5 層，同第六層完全相同。61 表 橫向框架恒載匯總表層次 1q39。12q39。21P21M26 2～5 1 力和彎矩的單位：kN/m, kN, kNm62 表 橫向框架活載總會表延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)34層次2q39。21P2P1M26 () () () () () ()2～5 1 內(nèi)力計(jì)算、計(jì)算分配系數(shù)。梁端和柱端彎矩采用彎矩二次分配法來計(jì)算，計(jì)算時先對各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行第一次分配，向遠(yuǎn)端傳遞(傳遞系數(shù)為 1/2)，然后對由于傳遞而產(chǎn)生的不平衡彎矩再進(jìn)行分配，不再傳遞，到此為止，由于結(jié)構(gòu)和荷載均對稱，故計(jì)算時可用半框架。對于邊節(jié)點(diǎn)，與節(jié)點(diǎn)相連的各桿件均為固接，因此桿端近端的轉(zhuǎn)動剛度 ，4Si?為桿件的線剛度，分配系數(shù)為 ；對于中間節(jié)點(diǎn)，與該節(jié)點(diǎn)相連的走道梁的遠(yuǎn)i 1jS?端轉(zhuǎn)化為滑動支座，因此轉(zhuǎn)動剛度 ，其余桿端 ，分配系數(shù)計(jì)算過程如下：i?4Si? 用彎矩二次分配法來計(jì)算恒載作用下的梁端、柱端彎矩。延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)35 表 64 恒載作用下的框架彎矩二次分配法 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)36圖 65 恒載作用下的框架彎矩圖( )kNm? 計(jì)算恒載和活載作用下梁端剪力和柱軸力。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，而柱軸力可由梁端剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到，計(jì)算恒載作用時的柱底軸力，要考慮柱的自重。：延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)37(1)荷載引起的剪力，計(jì)算公式為： 、 分別為矩形和梯形荷載)1(21????lqVBA 1q2 、 分別為矩形和三角形荷載239。239。14llC39。139。2(2)彎矩引起的剪力，計(jì)算原理是桿件彎矩平衡，即跨 ABlMVBABA???跨 因?yàn)?跨兩端彎矩相等，故C0?CBV(3)柱的軸力計(jì)算：頂層柱頂軸力由節(jié)點(diǎn)剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自重。其余層同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞。表 63 恒載作用下的梁端剪力及柱軸力由荷載產(chǎn)生 由彎矩產(chǎn)生 總剪力 柱子軸力AB 跨 BC 跨 AB 跨 BC 跨 AB 跨 BC 跨 A 柱 B 柱層次VA=VB VB=VC VA=VB VB=VC VA VB VB=VC N 頂 N 底 N 頂 N 底6 0 5 0 4 0 3 0 1200..95 2 0 1 0 注：N 底＝N 頂＋柱自重（KN）、雪載作用下內(nèi)力計(jì)算當(dāng)活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力遠(yuǎn)小于恒荷載及水平力所產(chǎn)生的內(nèi)力時，可不考慮活荷載的不利布置，而把活荷載同時作用于所有的框架梁上，這樣求得的內(nèi)力在支座處與按最不利荷載位置法求得內(nèi)力極為相近，可直接進(jìn)行內(nèi)力組合。但求得的梁的跨中彎矩卻比最不利荷載位置法的計(jì)算結(jié)果要小，因此對梁跨中彎矩應(yīng)乘以 ～延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)38增大。 （1） 活載彎矩二 圖 66 活載作用下框架彎矩二次分配法（） 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)39圖 67 活載（雪載）作用下框架彎矩圖 )(mKN?（2）活載作用下梁的剪力以及柱的軸力、剪力計(jì)算① 梁端剪力由兩部分組成：，計(jì)算公式為： 為梯形荷載)1(2???lqVBA 2q 為三角形荷載239。4lC39。2，計(jì)算原理是桿件彎矩平衡，即 跨 ABlMVBABA??? 跨 因?yàn)?跨倆端彎矩相等，故C0?CBV延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)40② 柱的軸力計(jì)算：頂層柱頂軸力由節(jié)點(diǎn)剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到，柱底軸力等于柱頂軸力。③ 柱端剪力計(jì)算： lMV下上 ??表 64 活荷載作用（雪荷載作用）下梁端剪力及柱軸力 )(KN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 柱層次VA=VB VB=VC VA=－V B VB=VC VA VB VB=VCN 頂=N 底N 頂= N 底6()()()0()()()()()5 0()()()()()4 0 ()()3 0 ()()2 0 ()()1 0 ()() 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)417 框架內(nèi)力組合 結(jié)構(gòu)抗震等級結(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，查規(guī)范得到，該框架結(jié)構(gòu)，高度30m，地處抗震設(shè)防烈度為 8 度的西安地區(qū)，因此該框架為二級抗震等級。 框架梁內(nèi)力組合梁內(nèi)力控制截面一般取兩端支座截面及跨中截面。支座截面內(nèi)力有支座正、負(fù)彎矩及剪力，跨中截面一般為跨中正截面。 作用效應(yīng)組合結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用期間，可能遇到同時承受永久荷載和兩種以上可變荷載的情況。但這些荷載同時都達(dá)到它們在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的最大值的概率較小，且對某些控制截面來說，并非全部可變荷載同時作用時其內(nèi)力最大，因此應(yīng)進(jìn)行荷載效應(yīng)的最不利組合。永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)按規(guī)定來取：當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時，對由可變荷載效應(yīng)控制的組合取 ，對由永久荷載效應(yīng)控制的組合取 ；當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時，一般情況下取 ，對結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂移驗(yàn)算取 ?？勺兒奢d的分項(xiàng)系數(shù)，一般情況下取 。均布活荷載的組合系數(shù)為 ，地震荷載組合值系數(shù)為 ； 承載力抗震調(diào)整系數(shù)從理論上講，抗震設(shè)計(jì)中采用的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)高于非抗震設(shè)計(jì)時的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。但為了應(yīng)用方便，在抗震設(shè)計(jì)中仍采用非抗震設(shè)計(jì)時的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，而是通過引入承載力抗震調(diào)整系數(shù) 來提高其承載力。RE?表 71 承載力抗震調(diào)整系數(shù) RE?偏壓柱受彎梁軸壓比 軸壓比受剪 梁內(nèi)力組合表該框架內(nèi)力組合共考慮了三種內(nèi)力組合， ， +， ，各層梁的內(nèi)力組合結(jié)果見附表，+.4??+??????延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)42豎向荷載作用下的梁端彎矩為經(jīng)過調(diào)幅后的彎矩(調(diào)幅系數(shù)為 )。梁內(nèi)力組合見表：表 72 梁內(nèi)力組合(1) 荷載類別豎向荷載和地震力組合豎向荷載組合層次位置內(nèi)力恒 活 地震荷載豎向荷載組合 恒+活　 ?? ??左 震 　?? ??右 震 恒+活V= [lREvbrM?)/]nGV?M ? 右 V ? M 左 V M ? 右 V ? Mab6跨中 MbcM ? 右 V ? M 左 V M ? 右 V ? Mab5跨中 MbcM ? 右 V ? M B左 V ? 223，67M 右 V ? Mab4跨中 Mbc 　延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)43表 73 梁內(nèi)力組合(2) 荷載類別 豎向荷載和地震力組合 豎向荷載組合層次位置內(nèi)力恒 活 地震荷載豎向荷載組合 恒+活　?? ?? 左 震 　?? ??右 震 恒+活 V= [lREvbrM?)/]nGV?M ? 右 V ? M 左 V M ? 右 V ? Mab3跨中 MbcM ? 右 V ? M 左 V M ? 右 V ? Mab2跨中 MbcM ? 右 V ? M 左 V M ? 右 V ? Mab1跨中 Mbc 　 　 　　延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)44計(jì)算跨間最大彎矩時，可根據(jù)梁端彎矩組合值及梁上荷載設(shè)計(jì)值，由平衡條件來確定。 ??122ABlMVqll?????若 ，說明 ，其中 為最大正彎矩截面至 A 支座的距離，??120Aq??xlx則 可由下式求解：x 210AVql??將求得的 x 值代入下式即可得跨間最大正彎矩值 32126MaxAxql????若，說明 ,則l?? 21AlVqx?? ??21 13MaxAxlxl?????????若 ，則0AV? MaxA?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(jì)算公式AVMax 124ABqll??x 可由下式解得： 21AxqVl?? 3212MaxAxql?延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)45柱內(nèi)力控制截面一般取柱上、下端截面，每個截面上有 M、N、V。由于柱是偏心受力構(gòu)件且一般采用對稱配筋，故應(yīng)從上訴組合中求出下列最不利內(nèi)力：及相應(yīng)的 NmaxM及相應(yīng)的 M及相應(yīng)的 Min表見附表 柱端彎矩值設(shè)計(jì)值的調(diào)整一、二、三級框架的梁柱節(jié)點(diǎn)處，除框架頂層和柱軸壓比小于 者及框支梁與框支柱的節(jié)點(diǎn)外，柱端組合的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下式的要求： cbM???式中， ——節(jié)點(diǎn)上下柱端截面順時針或反時針方向組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和，上下柱端的彎矩設(shè)計(jì)值可按彈性分析來分配?！?jié)點(diǎn)左右梁端截面反時針或順時針方向組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和；b ——柱端彎矩增大系數(shù)；三級框架為 。c?為了避免框架柱腳過早屈服，一、二、三級框架結(jié)構(gòu)的底層柱下端機(jī)面的彎矩設(shè)計(jì)值，應(yīng)分別乘以增大