《土木工程毕业设计 第六章竖向荷载(恒载+活载)作用下框架内力计算.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土木工程毕业设计 第六章竖向荷载(恒载+活载)作用下框架内力计算.doc（42页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、.第六章 竖向荷载（恒载+活载）作用下框架内力计算第一节 框架在恒载作用下的内力计算本设计用分层法计算内力，具体步骤如下：计算各杆件的固端弯矩计算各节点弯矩分配系数弯矩分配调幅并绘弯矩图计算跨中最大弯矩、剪力和轴力并绘图一、恒载作用下固端弯矩计算（一）恒载作用下固端弯矩 恒载作用下固端弯矩计算(单位：KNm) 表6.1框架梁BC跨固端弯矩计算(单位：KNm)结构三层（屋面）计算简图弯矩图结构二层计算简图 精品.弯矩图结构一层计算简图弯矩图楼层框架梁CD跨固端弯矩计算(单位：KNm)结构三层（屋面）计算简图弯矩图节点3弯矩为125.68KNm3单元最大负弯矩为131.01 KNm结构二层计算简图
2、精品.弯矩图结构一层计算简图弯矩图楼层框架梁D-1/D悬挑梁固端弯矩计算(单位：KNm)结构一层计算简图弯矩图 恒载作用下梁固端弯矩计算统计 表6.2结构层MBC（KNm）MCB（KNm）MCD（KNm）MDC（KNm）MD-1/D（KNm）三层-65.9865.98-276.11212.130二层-88.4888.48-429.29315.570一层-88.4888.48-429.29315.57-295.93精品.注：弯矩以对节点顺时针为负，逆时针为正。（二）计算各节点弯矩分配系数用分层法计算竖向荷载，假定结构无侧移，计算时采用力矩分配法，其计算要点是：计算各层梁上竖向荷载值和梁的固端弯矩
3、。将框架分层，各层梁跨度及柱高与原结构相同，柱端假定为固端。计算梁、柱线刚度。对于柱，假定分层后中间各层柱柱端固定与实际不符，因而，除底层外，上层柱各层线刚度均乘以0.9修正。有现浇楼面的梁，宜考虑楼板的作用。每侧可取板厚的6倍作为楼板的有效作用宽度。设计中，可近似按下式计算梁的截面惯性矩：一边有楼板：I=1.5Ir两边有楼板：I=2.0Ir计算和确定梁、柱弯矩分配系数和传递系数。按修正后的刚度计算各结点周围杆件的杆端分配系数。所有上层柱的传递系数取1/3，底层柱的传递系数取1/2。按力矩分配法计算单层梁、柱弯矩。将分层计算得到的、但属于同一层柱的柱端弯矩叠加得到柱的弯矩。（1）计算梁、柱相对
4、线刚度图6.1 修正后梁柱相对线刚度精品.（2）计算弯矩分配系数结构三层梁 B3C3=5.37(5.37+1.18)=0.820 C3B3=5.37(5.37+3.52+1.18)=0.533 C3D3=3.52(5.37+3.52+1.18)=0.350 D3C3=3.52(3.52+1.18)=0.749柱 B3B2=1.18(5.37+1.18)=0.180 C3C2=1.18(5.37+3.52+1.18)=0.117 D3D2=1.18(3.52+1.18)=0.251结构二层梁 B2C2=5.37(1.18+1.18+5.37)=0.695 C2B2=5.37(1.18+1.18+
5、5.37+3.52)=0.477 C2D2=3.52(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.313 D2C2=3.52(1.18+1.18+3.52)=0.5986柱 B2B3=1.18(1.18+1.18+5.37)=0.1525 B2B1=1.18(1.18+1.18+5.37)=0.1525 C2C3=1.18(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.105 C2C1=1.18(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.105 D2D3=1.18(1.18+1.18+3.52)=0.2007 D2D1=1.18(1.18+1.18+3.52)=0.2007结构一层梁 B
6、1C1=5.37(1.18+1+5.37)=0.711 C1B1=5.37(1.18+1+5.37+3.52)=0.485 C1D1=3.52(1.18+1+5.37+3.52)=0.318 D1C1=3.52(1.18+1+3.52)=0.618柱 B1B2=1.18(1.18+1+5.37)=0.156 B1B0=1(1.18+1+5.37)=0.133 C1C2=1.18(1.18+1+5.37+3.52)=0.107 C1C0=1(1.18+1+5.37+3.52)=0.090 D1D2=1.18(1.18+1+3.52)=0.207 D1D0=1(1.18+1+3.52)=0.175
7、精品.精品.（三）分层法算恒载作用下弯矩 恒载作用下结构三层弯矩分配 表6.3BCD上柱下柱右梁B左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱偏心弯矩22.07-14.99-22.07分配系数00.180.820.53300.1170.350.74900.251固端弯矩22.07-65.9865.98-14.99-276.11212.13-22.07分配传递7.90436.00618.003-71.177-142.355-47.705分配传递74.165148.33132.56097.40348.702分配传递-13.350-60.816-30.408-18.239-36.477-12.224分配传递12.9
8、6425.9295.69217.0268.513分配传递-2.334-10.631-5.315-3.188-6.376-2.137分配传递2.2664.5320.9952.9761.488分配传递-0.408-1.858-0.929-0.557-1.115-0.3740.7920.1740.520合计13.883-13.883226.91524.431-251.34684.509-84.5094.6288.144-28.170一次分配14.650-13.883226.91520.861-251.34684.509-112.810精品.二次分配14.512-14.512228.81821.278
9、-250.096105.707-105.707 恒载作用下结构二层弯矩分配 表6.40.76812.717-28.301BCD上柱下柱右梁B左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱偏心弯矩19.86-28.35-19.86分配系数0.15250.15250.6950.4770.1050.1050.3130.59860.20070.2007固端弯矩9.939.93-88.4888.48-14.175-14.175-429.29315.57-9.93-9.93分配传递10.46510.46547.69123.845-88.506-177.012-59.349-59.349分配传递103.466206.9324
10、5.55145.551135.78667.893分配传递-15.779-15.779-71.909-35.955-20.320-40.641-13.626-13.626分配传递13.42226.8435.9095.90917.6148.807分配传递-2.047-2.047-9.328-4.664-2.636-5.272-1.768-1.768分配传递1.7413.4820.7660.7662.2851.142分配传递-0.266-0.266-1.210-0.605-0.342-0.684-0.229-0.2290.4520.0990.0990.296合计2.3042.304-4.607308
11、.81138.15138.151-385.113169.804-84.902-84.902精品.0.76812.717-28.301一次分配6.9314.431-4.607308.81146.29547.232-385.113169.804-113.072-92.837二次分配5.9013.401-9.302300.59544.48645.423-390.504191.416-105.826-85.591 恒载作用下结构一层弯矩分配 表6.52.1279.081-7.935BCD上柱下柱右梁B左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁偏心弯矩19.86-28.35-19.86分配系数0.1560.133
12、0.7110.4850.1070.090.3180.6180.2070.175固端弯矩10.720289.139723-88.4888.48-15.398-12.952-429.29315.57-10.76183-9.098168-295.93分配传递10.7059.12648.78924.3940.0680.1360.0460.039分配传递83.589167.17836.88331.023109.61454.807分配传递-13.040-11.117-59.432-29.716-16.935-33.871-11.345-9.591分配传递11.31322.6264.9924.19914.8
13、357.418分配传递-1.765-1.505-8.043-4.022-2.292-4.584-1.535-1.298分配传递1.5313.0620.6760.5682.0081.004分配传递-0.239-0.204-1.089-0.544-0.310-0.620-0.208-0.1760.4140.0910.0770.272精品.合计6.3815.441-11.822271.87327.24322.915-322.031339.859-23.805-20.125-295.9302.72011.457-10.062一次7.1495.441-11.822271.87336.32422.915-
14、322.031339.859-52.105-20.125-295.930二次7.0305.338-12.368267.46935.35222.097-324.919357.349-46.247-15.172-295.930精品.图6.2 弯矩再分配后恒载作用下弯矩图（KNm）（四）框架梁弯矩塑性调幅 为了减少钢筋混凝土框架梁支座处的配筋数量，在竖向荷载作用下可以考虑竖向内力重分布，主要是降低支座负弯矩，以减小支座处的配筋，跨中则应相应增大弯矩。高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）5.2.3条：在竖向荷载作用下，可考虑框架梁端塑性变形内力重分布对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅，并应符
15、合下列规定：装配整体式框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.70.8，现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.80.9；框架梁端负弯矩调幅后，梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大；应先对竖向荷载作用下框架梁的弯矩进行调幅，再与水平作用产生的框架梁弯矩进行组合；截面设计时，框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50。本设计取梁端支座负弯矩调幅系数可取为0.85。(计算过程从略)精品.图6.3 调幅后恒载作用下弯矩图（KNm）（五）恒载作用下梁跨内最大弯矩、梁端剪力和柱轴力计算1恒载作用下梁跨内最大弯矩计算本设计计算梁跨内最大弯矩时，采用按简支计算时的梁跨内最大弯矩与计算得
16、的调幅后的梁端弯矩进行叠加得到。计算过程计算如下： 简支条件下恒载作用下固端弯矩计算 表6.6楼层框架梁BC跨固端弯矩计算(单位：KNm)结构三层（屋面）计算简图弯矩图精品.调幅后弯矩图结构二层计算简图 弯矩图调幅后弯矩图结构一层计算简图弯矩图调幅后弯矩图楼层框架梁CD跨固端弯矩计算(单位：KNm)精品.结构一层计算简图弯矩图节点3弯矩大小为381.80KNm，单元（3）跨内最大弯矩为382.73 KNm调幅后弯矩图结构二层计算简图弯矩图调幅后弯矩图结构一层计算简图弯矩图精品.调幅后弯矩图楼层框架梁D-1/D悬挑梁固端弯矩计算(单位：KNm)结构一层计算简图弯矩图调幅后弯矩图2跨中最大弯矩（1
17、）对于BC跨结构三层（屋面层）在简支条件下叠加调幅后弯矩剪力图如下剪力为0处距离B点距离：剪力为0处弯矩：结构二层剪力为0处距离B点距离：剪力为0处弯矩：精品.结构一层剪力为0处距离B点距离：剪力为0处弯矩：（2）对于CD跨结构三层（屋面层）在简支条件下叠加调幅后弯矩剪力图如下剪力为0处距离C点距离：剪力为0处距离D点距离：剪力为0处弯矩：结构二层剪力为0处距离C点距离：剪力为0处距离D点距离：精品.剪力为0处弯矩：结构一层在节点3处，剪力有突变，由182.64突变为故剪力为0处距离C点距离：剪力为0处距离D点距离：剪力为0处弯矩：本设计取调幅后的梁跨内弯矩最大值和简支时梁跨内弯矩最大值的50
18、中的较大者，比较如下表： 梁跨内弯矩最大值取值 表7.7楼层BC跨CD跨取值取值三层16.5298.9849.4949.49218.39382.73191.365218.39二层24.26132.7166.35566.355330.32605.63302.815330.32一层27.96132.7166.35566.355312.21605.63302.815312.21说明:调幅后的梁跨内弯矩最大值；简支时梁跨内弯矩最大值。依据上表绘制恒载作用下BD轴轴框架弯矩图如下精品.图6.4 恒载作用下BD轴轴框架弯矩图（KNm）3.恒载作用下梁、柱端剪力计算梁端剪力计算计算方法为取隔离体进行计算，具
19、体计算如下：屋顶层BC跨对B取矩VC6.3+12.335=194.495+（7.072+5.81）6.33.15，故VC=91.76KN对C取矩VB6.3+194.495=12.335+（7.072+5.81）6.33.15，故VB=33.93KN屋顶层CD跨精品.对C取矩VD9.6+212.582=89.851+5.819.64.8+7.0731.5+14.146.66.3+99.963，故VD=110.90KN对D取矩VC9.6+89.851=212.582+5.819.64.8+7.0738.1+14.146.63.3+99.966.6, 故VC=159.37KN其他剪力计算类似，因此计
20、算过程省略，以下汇总剪力： 梁截面剪力(单位：KN.m) 表6.8楼层B右截面C左截面C右截面集中力左集中力右D左截面D右截面1/D三层33.93-91.76159.37120.7320.77110.9000二层44.96-123.56235.87203.1414.14162.4100一层49.84-118.68215.37182.64-6.36182.9199.2680.09柱端剪力计算计算方法为取隔离体进行计算，具体计算如下：VB3=VB2=(-14.512-5.901)4.2=-4.86KN综上，其他柱计算类似。V上=V下=（M上+M下）h，下面汇总柱剪力 恒载作用下柱剪力（KN） 表7
21、.9楼层柱层高M上M下V三层B4.2-14.512-3.401-4.265C4.2-21.278-44.486-15.658D4.2105.707105.82650.365精品.二层B4.2-3.401-7.03-2.484C4.2-45.423-35.352-19.232D4.285.59146.24731.390三层B5.5-5.338-2.72-1.465C5.5-22.097-11.457-6.101D5.515.17210.0624.588注：剪力顺时针为正，逆时针为负。图6.5 恒载作用下BD轴轴框架剪力图（KN）4.恒载作用下柱端轴力计算根据节点平衡法可求得柱轴力，规定柱受压为正
22、，受拉为负： B3轴力=B3集中力+梁B3C3剪力NB3=147.16+33.93=181.09KN其它柱计算类似，计算过程省略。精品.图6.6 柱截面表示图 恒载作用下柱轴力（单位KN） 表6.10截面梁端剪力BC梁端剪力CB梁端剪力CD梁端剪力DC竖向力B竖向力C竖向力D柱自重B柱C柱D柱1 33.9391.76159.37110.9147.16 99.96 147.16 181.09 351.09 258.06 2 24.02 205.11 375.11 282.08 3 44.96123.56235.87162.41132.39 189.00 132.39 382.46 923.54
23、576.88 4 24.02 406.49 947.57 600.91 5 49.84118.68215.37182.91132.39 189.00 165.77 588.72 1470.62 1048.85 6 31.46 620.18 1502.08 1080.31 一层D柱竖向力已加悬臂梁端剪力精品.图6.7 恒载作用下柱轴力（KN）二、框架在活载作用下的内力计算（一）活载作用下固端弯矩计算 活载作用下固端弯矩 表6.11楼层框架梁BC跨固端弯矩计算(单位：KNm)结构三层（屋面）计算简图弯矩图结构二层计算简图 精品.弯矩图结构一层计算简图弯矩图楼层框架梁CD跨固端弯矩计算(单位：KNm
24、)结构三层（屋面）计算简图弯矩图结构二层计算简图精品.弯矩图结构一层计算简图弯矩图楼层框架梁D-1/D悬挑梁固端弯矩计算(单位：KNm)结构一层计算简图弯矩图 活载作用下梁固端弯矩计算统计 表6.12结构层MBC（KNm）MCB（KNm）MCD（KNm）MDC（KNm）MD-1/D（KNm）三层-19.8519.85-84.8665.000二层-19.8519.85-84.8665.000一层-19.8519.85-84.8665.00-16.30注：弯矩以对节点顺时针为负，逆时针为正。精品.（二）各节点弯矩分配系数节点弯矩分配系数同恒载，计算略。精品.（三）分层法算活载作用下弯矩 活载作用下
25、结构三层弯矩分配 表6.13BCD上柱下柱右梁B左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱偏心弯矩2.95-4.95-2.95分配系数00.180.820.53300.1170.350.74900.251固端弯矩2.95-19.8519.85-4.95-84.8665-2.95分配传递3.04213.8586.929-23.238-46.475-15.575分配传递22.99145.98110.09330.19415.097分配传递-4.138-18.852-9.426-5.654-11.308-3.789分配传递4.0198.0381.7645.2782.639分配传递-0.723-3.295-1.648
26、-0.988-1.977-0.662分配传递0.7021.4050.3080.9230.461分配传递-0.126-0.576-0.288-0.173-0.346-0.1160.2460.0540.161合计1.004-1.00471.0877.270-78.35723.092-23.092往下传0.3352.423-7.697一次1.199-1.00471.0874.858-78.35723.092-28.733二次分配1.164-1.16472.3725.141-77.51327.317-27.317精品. 活载作用下结构二层弯矩分配 表6.140.1952.435-5.641BCD上柱下
27、柱右梁B左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱偏心弯矩2.95-5.45-2.95分配系数0.15250.15250.6950.4770.1050.1050.3130.59860.20070.2007固端弯矩1.4751.475-19.8519.85-2.725-2.725-84.8665-1.475-1.475分配传递2.5772.57711.7465.873-18.572-37.143-12.453-12.453分配传递19.83339.6678.7328.73226.02913.014分配传递-3.025-3.025-13.784-6.892-3.895-7.790-2.612-2.612分配传递
28、2.5735.1461.1331.1333.3761.688分配传递-0.392-0.392-1.788-0.894-0.505-1.011-0.339-0.339分配传递0.3340.6670.1470.1470.4380.219分配传递-0.051-0.051-0.232-0.116-0.066-0.131-0.044-0.0440.0870.0190.0190.057合计0.5840.584-1.16963.3877.3057.305-77.99833.846-16.923-16.9230.1952.435-5.641精品.一次0.9190.868-1.16963.3879.7299.5
29、11-77.99833.846-24.621-22.018二次分配0.8250.774-1.59861.1799.2439.025-79.44641.504-22.053-19.451 活载作用下结构一层弯矩分配 表6.150.2832.205-5.095BCD上柱下柱右梁B左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁偏心弯矩2.95-5.45-6.76分配系数0.1560.1330.7110.4850.1070.090.3180.6180.2070.175固端弯矩1.591.36-19.8519.85-2.96-2.49-84.8665.00-3.66-3.10-16.30分配传递2.6362.2481
30、2.0166.008-12.959-25.919-8.682-7.340分配传递18.77237.5458.2836.96724.61712.308分配传递-2.928-2.497-13.347-6.674-3.803-7.607-2.548-2.154分配传递2.5415.0811.1210.9433.3321.666分配传递-0.396-0.338-1.806-0.903-0.515-1.029-0.345-0.292分配传递0.3440.6880.1520.1280.4510.225分配传递-0.054-0.046-0.244-0.122-0.070-0.139-0.047-0.0390.0930.0210.0170.061合计0.8500.725-1.57561.5666.6165.565-73.74744.505-15.284-12.921-16.300精品.0.3622.782-6.461一次1.0450.725-1.57561.5668.8225.565-73.74744.505-20.925-12.921-16.300二次1.0150.699-1.71460.496