【導(dǎo)讀】高等自學(xué)教育考試。建筑工程專業(yè)（本科）實(shí)踐環(huán)節(jié)。鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院。二O一二年十二月

　　

【正文】 ， V 單位為 kN。 梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按以下公式計(jì)算： 中柱處的梁 M l b=i l b（ Mbi+1， j + M u i， j） /（ i l b+ i r b） M r b=i r b（ Mbi+1， j + M u i， j） /（ i l b+ i r b） 邊柱處的梁 M bj =Mbi+1， j + M u i， j V b=（ M l b+ M r b） / l Ni=∑（ V l b V r b） k 具體計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表 ： 表 梁端彎矩、剪力及柱軸力的計(jì)算 層次 邊橫梁 走道橫梁 柱軸力 M l b M r b L V b M l b M r b L V b 邊柱 N 中柱N 6 5 4 3 2 1 注： (1)柱軸力中的負(fù)號(hào)表示拉力。 (2)表中 M 單位為 kN m， V單位為 kN， N單位為 kN， l單位為 m。 層次 hi （ m） Vi （ KN） ∑Dij （ N/mm） 中 柱 Di2 （ N/mm） Vi2 （ KN） k Y （ m） M 下 （ KNm） M 上 （ KNm） 6 611424 21773 5 611424 21773 4 611424 21773 3 611424 21773 2 611424 21773 1 538152 17905 鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 地震荷載作用下框架的彎矩剪力及軸力圖如圖 所示 圖 地震荷載作用下框架的彎矩剪力及軸力圖 鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點(diǎn)處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值公式如下： wk=βzμsμzw0，《荷載規(guī)范》規(guī)定，對(duì)于高度大于 30m且高寬比大于 的房屋結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用風(fēng)振系數(shù) βz來(lái)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響。本設(shè)計(jì)中， H=＜ 30m,B=15m,沿橫向的高寬比 H/B=＜ ，可不考慮風(fēng)壓脈動(dòng)影響，即取 βz=。 風(fēng)荷載體型系數(shù) μs，查《荷載規(guī)范》表 的 30 項(xiàng)次得： μs=(迎風(fēng)面 )和 μs=(背風(fēng)面 )。 風(fēng)壓高度變化系數(shù) μz，查《荷載規(guī)范》表 ，地面粗糙度類別為 C 類 ,并結(jié)合以內(nèi)差法。 下層柱高 hi 上層柱高 hj ，對(duì)頂層柱高為女兒墻的 2 倍 ?、谳S線橫向框架，其負(fù)載寬度為 B=,作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點(diǎn)處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ： wk=βzμsμzw0(hi+ hj)B/2 計(jì)算結(jié)果如表 表 風(fēng)荷載作用下的 水平位移驗(yàn)算 計(jì)算出各層的相對(duì)側(cè)移和絕對(duì)側(cè)移，具體過(guò)程見(jiàn)表 層 次 離地高度 Z/m βz μs μz w0 (KN/m2) hi/m hj/m wk /KN 6 5 4 3 2 1 鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 表 風(fēng)荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計(jì)算 層次 Fi(KN) Vi(KN) ∑Di(N/mm) △ ui(mm) ui(mm) △ ui/hi 6 79606 1/36667 5 79606 1/15000 4 79606 1/10000 3 79606 1/7500 2 79606 1/5893 1 68758 1/5741 由此可見(jiàn)，最大層間彈性位移角發(fā)生在第 一 層， 1/57411/550，滿足規(guī)范要求。 風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算過(guò)程與水平地震作用下的相同，同樣計(jì)算 ②軸線橫向框架在 風(fēng)荷載作用下的彎矩、梁端剪力及柱軸力。見(jiàn)表 59 和 510 表 59各層柱端彎矩及剪力計(jì)算 層次 hi（ m） Vi（ KN） ∑Dij（ N/mm） 邊 柱 Di1（ N/mm） Vi1（ KN） k y（ m） M 下（ KNm） M 上（ KNm） 6 79526 18030 5 79526 18030 4 79526 18030 3 79526 18030 2 79526 18030 1 72448 16474 鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 表 各層柱端彎矩及剪力計(jì)算 層次 hi （ m） Vi （ KN） ∑Dij（ N/mm） 中 柱 Di2（ N/mm） Vi2（ KN） k y（ m） M 下（ KNm） M 上（ KNm） 6 79526 21773 5 79526 21773 4 79526 21773 3 79526 21773 2 79526 21773 1 72448 17905 注：表中 M 單位為 kNm ， V 單位為 kN。 梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按以下公式計(jì)算： 中柱處的梁 M l b=i l b（ Mbi+1， j + M u i， j） /（ i l b+ i r b） M r b=i r b（ Mbi+1， j + M u i， j） /（ i l b+ i r b） 邊柱處的梁 M bj =Mbi+1， j + M u i， V b=（ M l b+ M r b） / l Ni=∑（ V l b V r b） k 具體計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表 ： 表 梁端彎矩、剪力及柱軸力的計(jì)算 層次 邊橫梁 走道橫梁 柱軸力 M l b M r b L V b M l b M r b L V b 邊柱 N 中柱 N 6 5 4 3 2 1 鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 注： (1)柱軸力中的負(fù)號(hào)表示拉力。 (2)表中 M 單位為 kNm ， V 單位為 kN， N 單位為 kN， l 單位為 m。 風(fēng)荷載 作用下框架的彎矩圖，梁端剪力圖及柱軸力圖如圖 圖 、梁端剪力和柱軸力圖 6 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 30 6 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 橫向框架內(nèi)力計(jì)算 計(jì)算單元 取②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)算單元范圍內(nèi)的其余樓面荷載則通過(guò)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。由于縱向框架梁的中心線與柱的中心線不重合，所以在框架節(jié)點(diǎn)上 還作用有集中力矩。 圖 橫向框架計(jì)算單元 鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 荷載計(jì)算 (1)恒載計(jì)算 在圖 中， q q1′為均布荷載形式的橫梁自重。 對(duì)于 6層： q1= kN/m q1′ =q2 、 q2′分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載。由圖中的幾何關(guān)系可得 q2= = kN/m q2′ = = kN/m P1 、 P2 為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的恒載，包括 梁自重、樓板重和女兒墻等的重力荷載，計(jì)算如下： 圖 各層梁上作用的恒載 P1=[3.61/22+（ 2.7+6.3） /2 ] + + + = kN P2=[ 1/2 2+（ +） /2 +（ +） /2 2]+ + 集中力矩 M1=P1e1=（ ） /2= kN m M2=P2e2=（ ） /2= kN m 對(duì)于 2～ 5 層 q1包括梁自重和其上橫墻自重，為均布荷載。其他荷載計(jì)算方法同頂層。 q1=+（ ） = kN/m q1′ = kN/m q2= = kN/m q2’ = = kN/m P1=[ 1/2 2+（ +） /2 ] + +鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 +（ 2） + 2= kN P2=[ 1/2 2+（ +） /2 +（ +） /2 2]+ + + （ ） = kN M1=P1e1=（ ） /2= kN m M2=P2e2=（ ） /2= kN m 對(duì)于 1 層 q1包括梁自重 和其上橫墻自重，為均布荷載。其他荷載計(jì)算方法同上層。 q1=+（ ） = kN/m q1′ = kN/m q2= = kN/m q2’ = = kN/m P1=[ 1/2 2+（ +） /2 ] + ++（ 2） + 2= kN P2=[ 1/2 2+（ +） /2 +（ +） /2 2]+ + + （ ） = kN M1=P1e1=（ ） /2= kN m M2=P2e2=（ ） /2= kN m (2)活載計(jì)算 活載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖 圖 各層梁上作用的活載 對(duì)于 6 層，在屋面活荷載作用下 q2= = kN/m q2’ = = kN/m P1=( +（ +） /2 ) = kN P2=[ +（ +） /2 +（ +） /2 2] = kN M1=P1e1=（ ） /2= kN m M2=P2e2=（ ） /2= kN m 在屋面雪荷載作用下 q2= =’ = = kN/m 鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 P1=( +（ +） /2 ) = kN P2=[ +（ +） /2 +（ +） /2 2] = kN M1=P1e1=（ ） /2= kN m M2=P2e2=（ ） /2= kN m 對(duì)于 2～ 5 層： q2= 2= kN/m q2’ = 2= kN/m P1= kN P2= kN M1= kN m M2= kN m 將以上計(jì)算結(jié)果匯總，見(jiàn)表 和 表 61 橫向框架恒荷載匯總表 層次 q1 /（ kN/m） q139。 /（ kN/m） q2 /（ kN/m） q239。 /（ kN/m） P1 /kN P2 /kN M1 / kNm M2 / kNm 6 2～ 5 1 表 62 橫向框架活荷載匯總表 層次 q2 /（ kN/m） q239。 /（ kN/m） P1 /kN P2 /kN M1 / kNm M2 / kNm 6 () () () () () () 2～ 5 14 注：表中括號(hào)內(nèi)數(shù)值對(duì)應(yīng)屋面雪荷載作用情況。 內(nèi)力計(jì)算 梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配法計(jì)算，由于結(jié)構(gòu)和荷載對(duì)稱，故可采用半框架。具體過(guò)程見(jiàn)圖 ，所得彎矩圖如 圖 。梁端剪力可根