【導(dǎo)讀】現(xiàn)在學(xué)校教學(xué)樓發(fā)展現(xiàn)狀······································································-3-. 選題目的和意義·················································································-3-

　　

【正文】 512hi 中柱 25512hi 4 邊柱 24412hi 24412hi 中柱 24412hi 3 邊柱 23312hi 23312hi 中柱 23312hi 2 邊柱 22212hi 22212hi 中柱 22212hi 1 邊柱 21112hi 21112hi 中柱 21112hi （ 2）求反彎點(diǎn)高度 y 對柱的反彎點(diǎn)高度進(jìn)行修正，柱的反彎點(diǎn)高度比可以按下式進(jìn)行計(jì)算 根據(jù)地震荷載作用的計(jì)算可以知道，地震作用呈現(xiàn)倒三角形分布，故標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比 γ 0 可以查表得知（荷載作用為倒三角形）。 又本次設(shè)計(jì)中各層橫梁線剛度相濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 33 同，層高除底層外均相同，所以除底層外 γ 1=γ 3=0。底層柱只需要修正 γ 2， ， 由修正系數(shù) γ 2修正表可得 γ 2= y 的計(jì)算過程見下表所示： 表 反彎點(diǎn)高 度修正表 樓 層 層高 h(m) 柱 號 K γ 0 y =γ 0 h 5 邊柱 中柱 4 邊柱 中柱 3 邊柱 中柱 2 邊柱 中柱 1 邊柱 中柱 根據(jù)表中求出的各層柱的修正后的反彎點(diǎn)高度和反彎點(diǎn)處的剪力 Vjk 值 可求出各柱上下端彎矩，然后再根據(jù)各層柱上下端截面處彎矩平衡條件即可求得梁端處彎矩值。彎矩圖見下圖所示： 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 34 圖 地震作用下一榀框架結(jié)構(gòu)的彎矩圖（單位： KNm） 根據(jù)框架結(jié)構(gòu)的彎矩圖即可求出水平地震荷載作用下框架結(jié)構(gòu)各桿件的剪力和軸力，見下圖所示。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 35 V N 圖 地震作用下一榀框架結(jié)構(gòu)的剪力、軸力圖（單位： KN） 水平荷載作用下的側(cè)移驗(yàn)算 框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移是由于梁和柱的彎曲變形和柱的軸向變形等原因產(chǎn)生的。本設(shè)計(jì)可以忽略柱的軸向變形產(chǎn)生的微小側(cè)移，只需要考慮風(fēng)荷載和地震荷載作用下的框架梁柱彎曲變形引起的側(cè)移。 風(fēng) 荷載作用下的位移驗(yàn)算 風(fēng)荷載選擇用荷載標(biāo)準(zhǔn)值，由于本設(shè)計(jì)中的建筑總高度小于 50m，故在風(fēng)荷載作用下的位移驗(yàn)算僅僅只考慮框架的總體剪切變形，驗(yàn)算公式為 ???jjj DVhu 5501 計(jì)算的結(jié)果如下： 表 風(fēng) 荷載作用下框架側(cè)移計(jì)算 樓層 Fi（ KN） Vi(KN) ∑D Δ uj/m Δ uj/h 限值 5 72109 1/37037 4 72109 1/17857 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 36 3 72109 1/15329 5501 2 72109 1/10000 1 43061 1/6410 側(cè)移驗(yàn)算： 層間側(cè)移的最大值 1/64105501 滿足要求。 地 震荷載作用下的位移驗(yàn)算 按 照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB0011— 20xx）的規(guī)定，框架結(jié)構(gòu)在地震作用下只需要進(jìn)行層間彈性位移驗(yàn)算，驗(yàn)算公式為 ? ?ee hu ??? / ??e? —— 層間彈性位移角限值，對于鋼筋混凝土框架取 1/550。 則地震荷載作用下的位移驗(yàn)算結(jié)果如下 表 地震荷載作用下框架橫向側(cè)移計(jì)算 樓層 Fi（ KN） Vi(KN) ∑D Δ ue/m Δ ue/h 限值 ??e? 5 72109 1/3846 5501 4 72109 1/2128 3 72109 1/1562 2 72109 1/1299 1 43061 1/909 側(cè)移驗(yàn)算： 層間側(cè)移最大值 1/9095501 =??e? 滿足要求。 內(nèi)力組合 控制截面分布 統(tǒng)計(jì)出各種荷載作用下的內(nèi)力之后， 即可進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)各層梁柱各控制截面上的內(nèi)力組合 。由控制截面的定義可知， 梁的控制截面在梁涼端及跨中 。根據(jù)結(jié)構(gòu)的對稱性，每層梁有 5個控制截面，即邊跨梁的兩個梁端和梁中，中跨梁的梁端和梁中，如圖中的 5號截面。每個柱都有兩個控制截面，即柱底截面和柱頂截面，如圖所示的 7 號截面。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 37 A B 圖 控制截面位置圖 框架梁內(nèi)力組合 表 框架梁的內(nèi)力組合表 荷載類型 樓層 邊 跨梁 中跨梁 Mlb Mcb Mrb Vlb Vrb Mlb Mcb Mrb Vlb Vrb 恒荷 5 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 38 載效應(yīng) ? 4 3 2 1 活荷載效應(yīng) ? 5 4 3 2 1 左風(fēng)效應(yīng)③ 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 右風(fēng)效應(yīng)④ 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 重力荷載代表值效應(yīng)⑤= ①+*② 5 4 3 2 1 左地震作 5 0 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 39 用⑥ 4 0 3 0 0 2 0 1 0 8 9 右地震作用⑦ 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 組合規(guī)則一：非抗震組合 非抗震組合類型 樓層 邊跨梁 中跨梁 Mlb Mcb Mrb Vlb Vlb Mlb Mcb Mrb Vlb Vrb * ①+*② 5 4 3 2 1 *①+*( ②+*③ ) 5 4 3 2 1 * 5 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 40 ①+*( ②+*④ ) 4 3 2 1 * ①+*1.4*（②+③ ) 5 4 3 2 1 * ①+*1.4*（②+④ ) 5 4 3 2 1 組合規(guī) 則二：抗震組合 抗震組合類型 樓層 邊跨梁 中跨梁 Mlb Mcb Mrb Vlb Vlb Mlb Mcb Mrb Vlb Vrb * ⑤+*⑥ 5 1 5 4 4 3 3 3 2 3 2 1 5 0 6 γ RE（ * 5 8 4 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 41 ⑤ +*⑥ 4 1 3 2 1 2 2 0 1 5 * ⑤+*⑦ 5 5 5 4 135.94 4 3 163.83 3 2 197.42 3 1 236.00 0 γRE(*⑤+*⑦) 5 1 4 4 101.96 1 3 122.87 2 2 148.07 2 1 0 5 注： Mlb、 Mcb、 Mrb 分別是梁左端、梁跨中和梁右端彎矩， Vlb、 Vlb 分別是梁左端、右端剪力。 γ RE是承載力抗震調(diào)整系數(shù)，由《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，彎矩承載力抗震調(diào)整系數(shù)γ RE=，剪力承載力抗震調(diào)整系數(shù)γ RE=。 內(nèi)力組合時彎矩、剪力和軸力各內(nèi)力的一般符號規(guī)定： 彎矩 ：使橫梁下側(cè)受拉為正，上側(cè)受拉為負(fù)；柱左側(cè)受拉為正，右側(cè)受拉為負(fù)。 剪力：使構(gòu)件順時針轉(zhuǎn)動為正，逆時針轉(zhuǎn)動為負(fù)。 軸力：使構(gòu)件受壓為正， 受拉為負(fù)。 單位：彎矩單位為 KNm； 剪力軸力的單位為 KN。 框架柱內(nèi)力組合 表 框架結(jié)構(gòu)柱的內(nèi)力組合表 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 42 荷載類型 樓層 邊柱（ A 柱 ) 中柱（ B 柱） Mtc Mbc Nbc Mtc Mbc Nbc 恒荷載效應(yīng) ① 5 4 3 2 1 活荷載效應(yīng) ② 5 4 3 2 1 左風(fēng)效應(yīng) ③ 5 4 3 2 1 右風(fēng)效應(yīng) ④ 5 4 3 2 1 重力荷載代表值 ⑤ 5 4 3 2 1 左地震效應(yīng) ⑥ 5 4 3 2 1 左地震效應(yīng) ⑦ 5 4 3 2 1 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 43 43 組合規(guī)則一：非抗震組合 非抗震組合 樓層 邊柱（ A） 中柱（ B） Mtc Mbc Nbc Mtc Mbc Nbc * ①+*② 5 4 3 2 1 *①+*(0.7 ②+*③ ) 5 4 3 2 1 32,60 *①+*(0.7 ②+*④ ) 5 4 3 2 1 * ①+*1.4*（② +③ ) 5 4 3 2 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 44 44 1 * ①+*1.4* （②+④ ) 5 4 3 2 1 組合規(guī)則二：抗震組合 *⑤ +1.4*⑥ 5 4 3 2 1 γRE(*⑤ +*⑥ ) 5 4 3 2 1 * ⑤+*⑦ 5 4 3 2 1 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 45 45 5 4 3 2 1 注： Mtc 、 Mbc分別是柱上端和下端彎矩， Nbc是柱的軸力。 γ RE是抗震作用下承載力調(diào)整系數(shù)，由《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，柱的γ RE=。 框架結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì) 截面內(nèi)力最不利值 考慮地震地作用時，需要對框架結(jié)構(gòu)的梁柱進(jìn)行的承載力調(diào)整。由《抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB5001120xx)可以知道，地震作用下的承載力調(diào)整系數(shù)如下表所示： 表 地震作用下的承載力調(diào)整系數(shù) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件類別 正截面承載力計(jì)算 斜截面承載力計(jì)算 梁柱 偏心受壓柱 各類構(gòu)件及框架節(jié)點(diǎn) γRE 注： 軸壓比小于 的偏心受壓柱，其承載力抗震調(diào)整系數(shù)取 。 框架結(jié)構(gòu)梁柱截面的內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值 表 框架各層梁內(nèi)力組合最不利值表 樓層 控制截面 1 2 3 4 5 5 Mmax Mmin Vmax 4 Mmax Mmin Vmax 3 Mmax 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 46 46 Mmin Vmax 2 Mmax Mmin Vmax 1 Mmax Mmin Vmax 表 框架各層柱內(nèi)力組合最不利值表 樓層 控制截面 邊柱（ A） 中柱 (B) M6 M7 N M6 M7 N 5 Nmax， M Nmin， M |Mmax|， N 4 Nmax， M Nmin， M |Mmax|， N 3 Nmax， M Nmin， M |Mmax|， N 2 Nmax， M Nmin， M |Mmax|， N 1 Nmax， M Nmin， M |Mmax|， N 梁柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)力值調(diào)整 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 47 47 由《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》可知， 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時必須考慮到強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎的抗震設(shè)計(jì)要求，所以應(yīng)對以上最大內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值分別進(jìn)行調(diào)整 強(qiáng)柱弱梁 ⑴框架結(jié)構(gòu)柱上、下端截面彎矩設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算： 表 梁柱節(jié)點(diǎn)處柱端彎矩調(diào)整計(jì)算表 節(jié)點(diǎn) 調(diào)整前M 下 調(diào)整前M 上 ∑Mc Mbl Mbr εc∑Mb 調(diào)整后M 下 調(diào)整后 M 上 A1 0 B1 A2 0 B2 A3 0 B3 A4 0 B4 A5 0 0 0 B5 0 0 （ 2） 底層柱柱 底彎矩調(diào)整 ：為了推遲框架結(jié)構(gòu)底層柱下端截面出現(xiàn)塑性鉸， 根據(jù)抗?jié)洗髮W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 48 48 震設(shè)計(jì)規(guī)范 ,當(dāng)框架結(jié)構(gòu)抗震等級為三級時，底層柱下端截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以增大系數(shù) 。 邊柱 M= = m 中柱 M= = m （ 3）軸壓比驗(yàn)算：為保證框架結(jié)構(gòu)對延性的要求，需要驗(yàn)算底層柱的軸壓比。軸壓比的計(jì)算公式為AfcN。 三級框架的柱軸壓比限值是 ， C30 混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為，則 A 柱 n=AfcN= 103/( 500 500)=[n]= B 柱 n=AfcN= 103/( 500 500)=[n]= 所以框架結(jié)構(gòu)柱滿足軸壓比的設(shè)計(jì)要求。 強(qiáng)剪弱彎 為了使框架梁可以滿足“強(qiáng)剪弱彎”抗震設(shè)計(jì)原則，通常采用提高框架梁端截面的處抗震作用組合的剪力設(shè)計(jì)值的方法。 梁端剪力的調(diào)整： 根據(jù)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：三級框架結(jié)構(gòu)梁端截面組合的剪力設(shè)計(jì)值應(yīng) 按下式調(diào)整： Gbnrblbvbb VlMMV ??? )(? 梁端剪力設(shè)計(jì)值 VGb 用公式 梁端剪力設(shè)計(jì)值 VGb 用公式 計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下： 頂層： AB=（ + ） BC=（ + ） 其他層： AB=（ + ） BC=（ + ） 所以結(jié)構(gòu)各層梁端剪力調(diào)整結(jié)果如下表所示： 表 梁端剪力調(diào)整表 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 49 49 桿件 VGb (KN) ln (m) Mbl () Mbγ () Vb=εvb(Mbl+Mbr)/ln+VGb 左