【正文】 q （梯形荷載） 23(1)q????圖 荷載的等效頂層梯形荷載化為等效均布荷載： 236162()ABABgg‘邊中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 29 頁(yè)=[]./60KNm????????????則頂層各桿的固端彎矩為AB、BC 跨：兩端均為固定支座 KNm????????‘邊 邊其余層梯形荷載化為等效均布荷載： 2312()ABABg??‘邊=[]???????????同理，其余層各桿的固端彎矩為： ????????‘邊 KNm?‘中 中中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 30 頁(yè) 716836076 柱 下 柱 右 梁 左 梁 上 柱 下 柱 右 圖 恒荷載框架彎矩二次分配計(jì)算表中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 31 頁(yè)圖 恒載作用下框架彎矩圖 /KNmA2）恒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 A. 荷載引起的剪力，計(jì)算公式為： 分別為矩形和梯形荷載??21CDqlV???? B. 彎矩引起的剪力，計(jì)算原理是桿件彎矩平衡即中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 32 頁(yè) CD 跨 CDCMVL???②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，底層軸力為柱頂軸力加上柱的自重，其余軸力計(jì)算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞。表 梁的剪力計(jì)算荷載引起剪力 彎矩引起剪力 總剪力 柱軸力層次邊跨 中跨 邊跨 中跨 邊跨 A 邊跨 B 中跨 邊柱 中柱6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 表 柱的軸力計(jì)算A 柱 B 柱層次N 上 N 下 N 上 N 下6 5 4 3 2 1 注：N 底=N 頂+柱自重。 ????頂 49底中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 33 頁(yè)圖 恒載作用下框架剪力圖/KN（手算）中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 34 頁(yè)圖 恒載作用下框架軸力圖/KN（手算） 水平地震作用下位移驗(yàn)算及內(nèi)力計(jì)算1）水平地震作用下的位移驗(yàn)算在多遇地震作用下，按彈性方法計(jì)算的樓層層間最大位移應(yīng)符合下式要求： ??hue???式中， 為多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的層間彈性位移； 為eu? h計(jì)算樓層高；為彈性層間位移角限值，鋼筋混凝土框架 為 。??e? ??e?501水平荷載（包括地震荷載和風(fēng)荷載）作用下的框架結(jié)構(gòu)的位移可用 值法D中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 35 頁(yè)計(jì)算?？蚣軐娱g位移 及結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移 分別按下列各式計(jì)算??iu?u ??sjijiiDV1 ?????nkku1表 橫向地震作用下的位移驗(yàn)算層次 KNi/imui/?imhi//eiuh??6 104 3300 1/27975 104 3300 1/14734 104 3300 1/10653 104 3300 1/8782 104 3300 1/7821 104 4350 1/758由上表可見(jiàn)，最大層間彈性位移角發(fā)生在第一層，其值為 ，滿17580?足彈性層間位移角限值要求。2）計(jì)算水平荷載作用下的內(nèi)力一般有兩種方法。一種是反彎點(diǎn)法，另一種是 D 值法。反彎點(diǎn)法在考慮柱側(cè)移剛度時(shí)，假設(shè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角為零，亦即恒梁的線剛度假設(shè)為無(wú)窮大。對(duì)于層數(shù)較多的框架，由于柱軸力大，柱截面也隨著增大，梁柱相對(duì)線剛度比較接近，甚至有時(shí)柱的線剛度反而比梁大，這樣，上述假設(shè)將產(chǎn)生較大誤差。另外，反彎點(diǎn)法計(jì)算反彎點(diǎn)高度 時(shí)，假設(shè)上下節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角相等，這樣誤差y也較大，特別在最上和最下數(shù)層。D 值法對(duì)框架柱的側(cè)移剛度和調(diào)整反彎點(diǎn)高度做了修正。當(dāng)橫梁剛度與柱子線剛度的比不是很大時(shí)，柱子兩端相差較多，尤其在最上和最下層，其反彎點(diǎn)并不在柱的中央。顯然，影響柱子兩端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角的主要因素有以下三項(xiàng)：該柱所在樓層的位置，上下梁相對(duì)線剛度的比值和上下層層高的變化。在求得框架第 層的層間剪力 后， 層 柱分配到的剪力 以及柱上、下端iiVjijV的彎矩 、 分別按下列各式計(jì)算：uijMbij isjjijijDV??1 hyMijuij)1(???hyMijbij)??32yyn?式中, — 層 柱的側(cè)移剛度；ij—為該層柱的計(jì)算高度；h中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 36 頁(yè)—反彎點(diǎn)高度比；y—標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高比，根據(jù)上下梁的平均線剛度 和柱的相對(duì)線剛度n?bi的比值 ，總層數(shù) ，該層位置 ，由表查出。ci?Kmn—上下梁相對(duì)線剛度變化的修正值，根據(jù)上下梁相對(duì)線剛度比值1y及 查得，最下層可不考慮。1?—上下層層高變化的修正值。由上層層高對(duì)該層層高的比值 及2 2?查得，對(duì)于最上層可不考慮。?—上下層層高變化的修正值。由下層層高對(duì)該層層高的比值 及3y 3查的，對(duì)于最下層可不考慮。K需要注意的是 是根據(jù)表：倒三角形分布水平荷載下各層柱標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度n比 查得。ny表 地震作用下各層柱端彎矩及剪力計(jì)算柱型層次 ()ihm)iVKNijD?iiVKNyM上 下6 104 104 5 104 104 4 104 104 3 104 104 2 104 104 邊柱1 104 104 6 104 104 5 104 104 4 104 104 3 104 104 2 104 104 中柱1 104 104 注：表中彎矩單位為 ，剪力單位為 。mKN?KN中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 37 頁(yè)梁端彎矩 、剪力 以及柱軸力 分別按下式計(jì)算：bMiViN??????)(,1,1uijbjirlbl uijbjirlbl MiilVrbl???nikkriN)(式中， 、 分別表示節(jié)點(diǎn)左右梁的線剛度； 、 分別表示節(jié)點(diǎn)左右梁的彎lbir lbr矩； 為柱在 層的軸力，以受壓為正。iNi表 地震作用下梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算邊梁 走道梁 柱軸力層次 lbMrblbVlbMrblbV邊N中6 5 4 3 2 1 注：1）柱軸力中的負(fù)號(hào)表示拉力。當(dāng)為左地震作用時(shí)，左側(cè)兩根柱為拉力，對(duì)應(yīng)的右側(cè)兩根柱為壓力。2）表中 量綱為 ， 量綱為 ， 量綱為 。MmKN?VKNlm中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 38 頁(yè)圖 地震作用下彎矩圖 （手算）/KNmA 風(fēng)荷載作用下位移驗(yàn)算1）風(fēng)載作用下水平位移驗(yàn)算計(jì)算原理同地震作用下的水平位移驗(yàn)算，即結(jié)構(gòu)在按五十年一遇確定的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，按彈性分析方法計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移 和層間位移 與 之比uu?h應(yīng)小于一個(gè)定值。對(duì)于砌塊填充墻的框架結(jié)構(gòu)而言，取 。501中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 39 頁(yè)表 風(fēng)荷載驗(yàn)算層次 iFKNGiV??iNDm?iu?imiuh?6 104 1/187505 104 1/89194 104 1/59783 104 1/45962 104 1/37501 104 1/3239 內(nèi)力計(jì)算（PKPM 輔助計(jì)算）PKPM 系列 CAD 軟件是一套集建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)、工程量統(tǒng)計(jì)和概預(yù)算報(bào)表等于一體的大型綜合 CAD 系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件采用獨(dú)特的人機(jī)交互輸入方式，使用時(shí)不必填寫繁瑣的數(shù)據(jù)文件。軟件有詳細(xì)的中文菜單指導(dǎo)用戶操作，并提供了豐富的圖形輸入功能，有效地幫助輸入。本設(shè)計(jì)中利用 PKPM 系列軟件對(duì)本框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一方面核手算部分的內(nèi)容，另一方面鍛煉計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的能力和方法，并通過(guò)手算和機(jī)算間的對(duì)比加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理解和分析。通過(guò) PMCAD 對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)層建模，包括 PM 交互式數(shù)據(jù)輸入，輸入次梁樓板，輸入荷載信息，形成 PK 文件等幾個(gè)內(nèi)容。 建模及相關(guān)信息輸入1）PM 交互式數(shù)據(jù)輸入按照本設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)布置，共建立 3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層。各標(biāo)準(zhǔn)層的完成建模的步驟包括：軸線輸入－生成網(wǎng)格－構(gòu)件定義－樓層定義－荷載定義－樓層組裝。其中，按照主梁的布置進(jìn)行軸線輸入，包括次梁的布置軸線。在構(gòu)件定義中按照結(jié)構(gòu)構(gòu)件初估中的內(nèi)容定義梁柱截面。樓層定義中按照主梁的軸線布置主梁，考慮到建模中所布置的墻體 PKPM 均默認(rèn)為剪力墻或磚墻等承重墻，不符合本設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故在建模中不布置墻體，結(jié)構(gòu)中的填充墻在以后的操作中轉(zhuǎn)化為均布荷載形式作用于相應(yīng)梁上。各層選定的相關(guān)參數(shù)與前面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容相符有：板厚為中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 40 頁(yè)100mm，板混凝土強(qiáng)度為 C30，其鋼筋保護(hù)層厚度為 20mm；梁柱混凝土強(qiáng)度為C30，其鋼筋類別為 HRB335，保護(hù)層厚度為 35mm，混凝土容重 25KN/m2；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) ，框架梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù) ；輸入地震信息包括：設(shè)計(jì)地震分組第一組，地震烈度為 7 度（） ，三類場(chǎng)地類別，框架抗震等級(jí)為三級(jí)，計(jì)算 3 個(gè)振型，周期折減系數(shù)為 1；風(fēng)荷載信息包括：修正后的基本風(fēng)壓為 KN/m2，B 類地面粗糙度。2）形成 PK 文件并對(duì)該 PK 建模形成的框架 KJ3 立面圖如圖 所示。圖 框架 KJ3 立面圖（電算）中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 41 頁(yè) 恒荷載作用下內(nèi)力輸出PKPM 得到的恒載計(jì)算簡(jiǎn)圖及其內(nèi)力圖如圖 所示圖 恒荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖（電算）中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 42 頁(yè)圖 恒載彎矩圖/（電算）中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 43 頁(yè)圖 恒載軸力圖/KN（電算）中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 44 頁(yè)圖 恒載剪力圖/KN（電算） 由此可見(jiàn)，手算與電算相比較誤差不大于 10%。 活荷載作用下內(nèi)力輸出PKPM 對(duì)活荷載進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí)考慮了活荷載的多種布置方式，因此得出的結(jié)果是活載內(nèi)力包絡(luò)圖，屬于荷載效應(yīng)組合的內(nèi)容，本節(jié)不予列出，其內(nèi)力包絡(luò)圖見(jiàn)內(nèi)力組合部分。滿跨布置時(shí)活載的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 45 頁(yè)圖 活載計(jì)算簡(jiǎn)圖（電算）中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 46 頁(yè) 風(fēng)荷載作用下計(jì)算簡(jiǎn)圖PKPM 得到的風(fēng)載計(jì)算簡(jiǎn)圖及風(fēng)載彎矩圖如圖 －圖 所示。圖 左風(fēng)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖/KN（電算）中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 47 頁(yè)圖 左風(fēng)荷載彎矩圖/（電算）右風(fēng)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖及右風(fēng)荷載彎矩圖與左風(fēng)荷載簡(jiǎn)圖及左風(fēng)荷載彎矩圖呈反對(duì)稱，為節(jié)省篇幅，略去不予列出。 水平地震作用計(jì)算及其彎矩圖本設(shè)計(jì)中設(shè)置 PKPM 計(jì)算地震作用時(shí)采用振型分解法，PKPM 得到的地震彎矩圖如圖 所示。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 48 頁(yè)圖 左地震彎矩圖/（電算）左地震與右地震彎矩圖呈反對(duì)稱。由此可見(jiàn)，手算與電算結(jié)果誤差在 10%以內(nèi)，滿足要求。 內(nèi)力組合及截面設(shè)計(jì)一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于構(gòu)件某個(gè)截面的某種內(nèi)力，并不一定是所有荷載同時(shí)作用時(shí)其內(nèi)力最為不利，而是在一些荷載作用下才能得到最不利內(nèi)力，而且這些荷載同時(shí)都達(dá)到它們?cè)谠O(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的最大值的概率較小，因此必須對(duì)構(gòu)件的控制截面進(jìn)行最不利內(nèi)力組合。手算時(shí)出于簡(jiǎn)化計(jì)算，不考慮活荷載的不利分布，將活荷載滿跨布置，且內(nèi)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 49 頁(yè)力組合一般只考慮以下四種主要的內(nèi)力組合，即 ＋ Qk+ Swk， Gk＋ Swk + SQk， ＋ SQk， （S Gk＋ Qk）＋ SEk 和 +。本設(shè)計(jì)中內(nèi)力組合和截面配筋的具體設(shè)計(jì)內(nèi)容，通過(guò)設(shè)計(jì)任務(wù)的調(diào)整，利用PKPM 設(shè)計(jì)軟件輔助完成。PKPM 軟件進(jìn)行計(jì)算以及內(nèi)力組合時(shí)考慮了活荷載的不利布置，對(duì)各種布置下的活載內(nèi)力計(jì)算形成內(nèi)力包絡(luò)圖（見(jiàn)圖 ） 。圖 活載彎矩包絡(luò)圖/（電算）中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 50 頁(yè)圖 活載軸力包絡(luò)圖/KN（電算）中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 51 頁(yè)圖 活載剪力包絡(luò)圖/KN（電算）PKPM 在考慮活載最不利布置下對(duì)每根梁和柱分別進(jìn)行了 56 種內(nèi)力組合，截面配筋則在該 56 種組合中選擇控制組合值進(jìn)行。同時(shí) PKPM 還給出了底層四根柱的柱底標(biāo)準(zhǔn)組合，以用于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？蚣芘浣?、梁柱截面配筋以及結(jié)構(gòu)平面布置板配筋均由設(shè)計(jì)軟件計(jì)算完成并生成配筋圖和鋼筋表，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修改和校核。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 69 頁(yè) 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)地質(zhì)情況，兩個(gè)工程地質(zhì)層，素填土 ，粘土層 4m。本工程選擇粘土層為持力層，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值 ＝200KPa，能滿足一般建筑的要求。本工程kf邊柱采用獨(dú)立基礎(chǔ)，中柱由于