框架结构一榀框架手算计算书

注:表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况。

6.1.3 内力计算

梁端,柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。由于结构和荷载均对称,故计算时可用半框架。弯矩计算过程如图14,所得弯矩如图13,梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱的自重,如表20和表21

表20 恒载作用下梁端剪力及柱轴力(kN) 荷载引起的剪力 层次 AB跨 VA=VB 5 4 3 2 1 59.79 BC跨 VB=VC 13.64 弯矩引起的剪力 AB跨 VA=-VB -1.2 -0.4 -0.4 -0.4 -1.1 BC跨 VB=-VC 0 0 0 0 0 总剪力 AB跨 VA 52.31 57.18 57.18 57.18 79.36 VB 54.51 57.98 57.98 57.98 76.56 BC跨 VB=VC 11.20 8.53 8.53 8.53 9.17 N顶 236.01 476.89 717.77 1026.45 1289.21 A柱 N底 258.71 522.29 785.87 1049.45 1358.94 N顶 230.72 464.91 699.1 933.29 1248.27 柱轴力 B柱 N底 253.42 510.31 767.2 1024.09 1386.12 74.21 12.771 74.21 12.711 74.21 12.711 89.45 10.314 表21 活载作用下梁端剪力及柱轴力(kN) 层 次 5 4 3 2 1 荷载引起的剪力 AB跨 VA=VB 15.6 15.6 15.6 15.6 15.6 BC跨 VB=VC 2.88 2.88 2.88 2.88 2.88 弯矩引起的剪力 AB跨 VA=-VB -0.42 -0.33 -0.27 -0.3 -0.38 BC跨 VB=-VC 0 0 0 0 0 VA 14.08 15.35 15.35 15.35 15.79 总剪力 AB跨 VB 17.12 15.85 15.85 15.85 15.93 BC跨 VB=VC 2.88 2.88 2.88 2.88 2.88 A柱 N顶=N底 45.28(4.67) 91.83(51.02) 138.38184.93231.92柱轴力 B柱 N顶=N底 62.72(6.13) 124.17(67.78) 185.62247.07308.46(128.07) (129.23) (175.32) (190.68) (221.87) (252.13) 注:表中括号内数值为屋面作用雪荷载,其它层楼面作用活荷载对应的内力。V向上为正。 (a)恒荷载作用下 (b)活荷载(屋面雪荷载)作用下

图13 竖向荷载作用下框架弯矩图(单位:kN·m)

(a)恒荷载作用下 (b)活荷载作用下

图13 横向框架弯矩的二次分配法(M的单位:kN·m)

6.2 横向框架内力组合

结构的抗震等级以类型、地震烈度、房屋高度等因素确定。本工程为四级抗震等级。

6.2.2 框架梁内力组合

本设计考虑了四种组合,即1.2SGK?1.4SQK,1.2SGK?1.4?SQK?SWK?,

1.35SGK?SQK及1.2SGK?1.3SEK。各层梁的内力组合见表22,表中SGK、SQK两列中的梁

端弯矩M为经过调幅后的弯矩(调幅系数取0.8)。

取每层柱的柱顶和柱底两个控制截面。见表23~26

考虑地震作用效应的组合中,取屋面为雪荷载时的内力组合。

表22 框架梁的内力组合

层 次 截面 位置 A 内 力 M V M V M V MAB MBC M V M V M V MAB MBC -69.02 71.56 -72.73 72.9 -17.46 12.76 -30.544 79.36 -36.43 76.56 -8.1 9.17 -18.15 17.62 -19.99 18.28 -4.81 3.65 9.736 15.79 -16.67 15.93 3.82 2.88 31.35 87.57 -133.76 139.531 65.003 -51.643 132.72 128.57 -128.29 142.7 -4.31 84.375 -94.06 80.909 119.28 128.57 -181.23 127.7544 -52.2354 90.8316 -83.1078 61.4658 113.96 93.68 -89.769 114.6186 -104.3094 118.0962 -20.83 67.9845 -110.433 89.4345 -103.1404 123.6835 -99.0608 118.778 76.39 234.56 -8.802 -299.77 146.511 200.626 -144.76 245.32 285.74 153.302 14.067 -252.87 132.102 148.145 -109.85 210.75 247.28 -364.04 144.351 158.34 -6.642 -225.66 171.01 170.13 242.52 -293.873 130.599 103.9628 15.57 -183.902 136.1033 178.65 242.43 -102.92 107.372 -112.56 110.86 -20.18 20.876 115.62 2.89 -111.33 114.226 -118.18 116.695 -28.381 20.876 112.3 2.09 V=γRE -100.62 104.422 -110.25 107.91 -20.132 20.422 116.53 2.77 -108.23 110.54 -115.26 113.072 -27.686 20.422 92.4 2.05 V=γRE[ηvb 一 层 B左 ?63.35 ?21.9 ?54.8 ?21.88 ?63.12 ?52.6 ?124.8 ?18.93 ?158.2 ?18.93 ?187.28 ?139.4 237.72 B右 跨 间 A 293.48 ?59.95 ?15.62 ?47.8 ?15.62 ?44.52 ?32.98 ?229.32 ?59.76 ?182.99 ?59.76 ?170.28 ?126.13 -30.156 88.392 -172.6914 130.194 29.0826 -21.6438 145.8 82.73 191.45 三 层 B左 B右 跨 间 286.78 续表22 层 截面 内 次 位置 力 五 层 A M V -65.704 78.81 -14.44 17.29 [ηvb ?5.77 ?1.38 ?45.95 ?11 (4.21) M B左 V M B右 V 跨 间 MAB MBC -87.05 86.55 -19.46 18.48 -18.09 18.61(3.87) -5.59 3.65(0.82) ?3.75 ?1.38 ?3.5 ?2.59 ?29.92 ?11 ?27.84 ?20.62 -131.9784 129.0474 -25.9854 23.5116 93.32 1.45 -122.5284 125.5698 -34.8054 30.0384 98.78 1.45 -115.66 96.9945 7.1145 -1.83 99.25 68.34 -57.3135 75.5445 -47.1735 38.379 76.96 82.92 -135.6075 135.4525 -31.861 28.598 109.24 3.25 -129.786 129.914 -31.178 27.286 99.78 3.07 78.99 注:表中MAB和MBC分别为AB跨和BC跨的跨的最大正弯矩,M以下部受拉为正,V以向上为正。SQK一项中括号内的数值表示屋面作用雪荷载时对应的内力。 表23(a) 横向框架A柱弯矩和轴力组合 层截 内 柱 M 15.28 8.66 236.01 (168.39) -7.05 258.71(168.39) 10.19 260.2 (220.53) 85.79 -86.47 148.37 1236.92 -128.33 49.29 1737.8 -45.10 1774.9 56.12 2192.0 48.342 1651.0 -44.24 1684.0 55.09 2081.4 148.37 1236.9 -128.3 1261.6 158.77 1586.6 -86.47 990.03 71.72 1014.7 -88.36 1223.2 49.29 1737.8 -45.10 1774.9 56.12 2192.0 次 面 力 N M NmaxM ?30.70 ?27.26 ?26.15 ?27.26 ?33.80 ?42.87 ?120.43 8.42 顶 N 1133.16 5 柱 M -25.57 ?126.61 1587.60 1656.30 990.03 ?102.59 -10.15 -76.05 71.72 底 N 1160.62 M 34.02 ?126.61 1620.55 1689.25 1014.74 1261.63 ?126.73 11.08 96.25 -88.36 158.77 4 柱 顶 N 1430.99 ?186.37 1991.02 2099.06 1223.27 1586.69 柱 M -38.56 -9.66 260.2 (220.53) 9.18 312.4 (272.73) -9.7 ?33.80 ?42.87 ?39.53 ?61.87 ?39.53 ?61.87 ?46.27 ?84.22 ?44.45 ?84.22 ?126.73 -15.86 -101.03 84.51 -162.61 -61.72 2236.1 45.60 2653.6 -54.44 2697.8 45.52 3115.1 -43.37 3159.2 33.66 3569.1 -16.84 3688.2 -59.80 2120.6 45.23 2518.5 -53.35 2557.7 44.956 2955.2 -43.17 2994.4 33.638 3385.5 -16.83 3491.3 -162.6 1616.0 165.39 1950.6 -171.17 1980.0 178.41 2321.7 -171.0 2351.1 176.08 2689.7 -381.3 2769.0 84.51 1252.6 -108.5 1452.2 102.79 1481.6 -121.5 1673.7 117.13 1703.1 -134.3 1888.6 360.50 1967.9 -61.72 2236.1 45.60 2653.6 -54.44 2697.8 45.52 3115.0 -43.37 1424.5 -42.32 1716.1 21.17 1779.1 底 N 1463.66 M 26.98 ?186.37 2030.23 2138.26 1252.67 1616.09 ?140.49 -5.87 93.75 -108.56 165.39 柱 顶 N 1734.29 3 柱 M -33.14 ?255.60 2396.82 2552.73 1452.23 1950.65 ?140.49 -2.18 -101.80 102.79 -171.17 底 N 1766.96 312.4 (272.73) 柱 M 27.22 8.78 364.57(324.87) -9.04 364.57(324.87) 7.27 416.66(376.96) -3.64 416.66(376.96) ?255.60 2436.02 2591.93 1481.63 1980.05 ?153.81 -14.57 102.03 -121.52 178.41 顶 N 2037.41 2 柱 M -25.43 ?332.28 2798.13 3010.37 1673.75 2321.70 ?147.78 14.10 -97.91 117.13 -171.04 2351.10 176.08 2689.70 -381.38 2769.06 底 N 2070.08 M 19.55 ?332.28 2837.34 3049.57 1703.16 ?159.19 -44.71 柱 ?61.37 ?111.33 ?146.66 109.95 -134.34 顶 N 2335.17 1 柱 M -9.78 ?410.82 3186.92 3467.47 1888.60 ?380.45 168.47 -201.11 360.50 底 N 2423.35 ?111.37 ?410.82 3292.74 3573.29 1967.96 续表23(a)

表23(b) 横向框架A柱柱端组合弯矩设计值的调整 3 4 层 次 5 2 1

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