某中學教學樓結構設計計算書_本科畢業設計-資料下載頁

【導讀】某中學教學樓建筑結構設計

　　

【正文】 .4 112 .2 75. 7 8 5. 7 88. 6 7 8. 6 773 .6 214 8. 0 3 底層彎矩計算結果 將各層分層法求得的彎矩圖疊加，可得整個框架結構在荷載作用下的彎矩圖。很顯然，疊加后框架內各節點彎矩并不一定能達到平衡，這是由于分層法計算的誤差造成的。為提高精度，可將節點不平衡彎矩再分配一次進行修正，修正后豎向荷載作用下整個結構彎矩圖如圖所示。并進而可求得框架各梁柱的剪力和軸力。不平衡彎矩再分配。 彎矩再分配計算表 層次 軸件號 A 軸 B 軸 桿件號 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 4 分配系數 ? 分層彎矩 M 不平衡彎矩 彎矩分配 分配結果 M 3 分配系數 ? 分層彎矩 M 不平衡彎矩 彎矩分配 分配結果 M 第 26 頁 共 88 頁 2 分配系數 ? 分層彎矩 M 不平衡彎矩 彎矩分配 分配結果 M 1 分配系數 ? 分層彎矩 M 不平衡彎矩 彎矩分配 分配結果 M 修正后豎向恒載作用下，整個結構彎矩圖如圖 AB C D()() 在求得如圖所示結構的梁端支座彎矩后，如欲求梁跨中彎矩，則需根據求得的支 第 27 頁 共 88 頁 座彎矩和各跨的實際荷載分布（即圖 所示的荷載分布）按 平衡條件計算，而不能按等效均布荷載計算。框架梁在實際分布荷載作用下按簡支梁計算的跨中彎矩如圖所示。 M 0=M 0=M 0=M 0=kN/mkN/mkN/mkN/m 恒載作用下梁的剪力以及柱的軸力，剪力計算 ○ 1 梁端剪力由兩部分組成 A. 荷載引起的剪力，計算公式為： ? ?21111 122CD qlV V q l ?? ? ? ? （ 1. 2qq分別為矩形和梯形荷載） B. 彎矩引起的剪力，計算原理是桿件彎矩平衡即 CD D CCD MMVV L?? ? ? ○ 2 柱的軸力計算 頂層柱頂軸力由節點剪力和節點集中力疊加得到，底層軸力為柱頂軸力 加上柱的自重，其余軸力計算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞 ③ 柱的軸力計算柱的剪力 MMV L?? 下上 式中： .MM下上 分別為經彎矩分配后柱的上下端彎矩， L 為柱長度。 第 28 頁 共 88 頁 豎向恒載作用下梁端剪力表 層次 荷載引起的剪力 彎矩引起的剪力 AB 跨 BC 跨 BA VV ? CB VV ? AV BV AV BV CB VV ? 4 3 2 1 注：表中 V的單位均為 KN 豎向恒載作用下柱端軸力表 層次 A柱軸力 B柱軸力 N 頂 N 底 N 頂 N 底 4 3 2 1 注： N 底 =N 頂 +柱自重。表中 N 的單位均為 KN 第 29 頁 共 88 頁 A B C D 梁剪力，柱軸力圖 彎矩調幅 按照框架結構的合理破壞形式，在梁端出現塑性鉸是允許的，在進行框架結構設計，一般對梁端彎矩進行調幅，減少附近梁頂面的配筋量?，F澆框架的彎矩調幅系數可取 ? =~， 本設計中梁端彎矩的調幅系數取 層數 AB 跨 =CD 跨 BC 跨 調幅前 調幅后 調幅前 調幅后 梁左 梁右 梁左 梁右 梁左 梁右 梁左 梁右 4 3 2 1 第 30 頁 共 88 頁 A B C D 框架梁在恒荷載作用下經調幅并算至柱邊截面的彎矩 活載作用下的內力計算 荷載簡化 先將梯形，三角形荷載化為等效的均布荷載 P邊 P中 第 31 頁 共 88 頁 屋頂荷載等效 ? = 179。 = q 邊 = )21( 32 ?? ?? q4AB=（ 12179。 +）179。 = q 中 =85 179。 q4BC=85 179。 = 樓面荷載等效 ? = 179。 = q 邊 = )21( 32 ?? ?? qAB=（ 12179。 +）179。 = q 中 =85 179。 qBC=85 179。 = 如圖所示結構內力可以彎矩分配法計算并可利用結構對稱性取二分之一結構計算。 各桿的固端彎矩為： 頂層 ? AB=121 q 邊 l2 邊 =121 179。 179。 =. m ? BC=31 q 中 l2 中 =31 179。 179。 =. m ? CB=61 q 中 l2 中 =61 179。 179。 =. m 中間層 ? AB=121 q 邊 l2 邊 =121 179。 179。 =. m ? BC=31 q 中 l2 中 =31 179。 179。 =. m ? CB=61 q 中 l2 中 =61 179。 179。 =. m 彎矩分配 活載計算過程與恒載相同，計算所得分層結構彎矩圖如下 第 32 頁 共 88 頁 頂層彎矩計算結果 中間層彎矩計算結果 底層彎矩計算結果 將各層分層法求得的彎矩圖疊加，可得整個框架結構在荷載作用下的彎矩圖。很顯然，疊加后框架內各節點彎矩并不一定能達到平衡，這是由于分層法計算的誤差造成的。為提高精度，可將節點不平衡彎矩再分配一次進行修正，修正后豎向荷載作用下整個結構彎矩圖如圖所示。并進而可求得框架各梁 柱的剪力和軸力。不平衡彎矩再 第 33 頁 共 88 頁 分配 ? 層次 軸件號 A 軸 B 軸 桿件號 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 4 分配系數 ? 分層彎矩 M 不平衡彎矩 彎矩分配 分配結果 M 3 分配系數 ? 分層彎矩 M 不平衡彎矩 彎矩分配 分配結果 M 2 分配系數 ? 分層彎矩 M 不平衡彎矩 彎矩分配 分配結果 M 1 分配系數 ? 分層彎矩 M 不平衡彎矩 彎 矩分配 分配結果 M 彎矩調幅 采用滿布荷載法來考慮活載的最不利布置，對跨中彎矩應乘以 ~ 的增大系數。對應的活載作用下的彎矩圖為 第 34 頁 共 88 頁 A B C D 活載作用下的彎矩圖 框架梁在實際分布荷載作用下按簡支梁計算的跨中彎矩如圖所示。 M 0= 6k N. mM 0= 5k N. mM 0=1. 13k M 0=5. 63k 梁 端剪力，柱的軸力計算 荷載引起的剪力 彎矩引起的剪力 AB 跨 BC 跨 軸力 第 35 頁 共 88 頁 層次 BA VV ? CB VV ? AV BV AV BV CB VV ? A 柱 B 柱 4 3 2 1 注：表中的單位均為 KN A B C D 活載作用下梁端剪力及柱的軸力圖 第 36 頁 共 88 頁 風荷載作用下的內力計算 下述計算中均以左風為例 A B C D 風荷載作用下計算簡圖 風荷載作用下內力計算采用 D 值法。做如下假定： ① 中間層某柱 AB 及與其上下相鄰柱的線剛度相等 ② 柱 AB 及與其上下相鄰柱的層間水平位移相等 ③ 柱 AB 兩端節點及與其上下左右相鄰的各個節點的轉角相等 值計算212hiD cc ???（單位： kN/m） 側向剛度 D 的表達式中 c? 值反應了梁柱線剛度比值對柱 側向剛度的影響，稱為框架柱側向剛度降低系數。 層次 k c? 12/h2 D 根數 2,3,4 層 邊柱 179。 103 2 中柱 179。 103 2 ?iD 179。 103 底層 邊柱 179。 103 2 中柱 179。 103 2 第 37 頁 共 88 頁 ?iD 179。 103 各柱分配的剪力（單位 :kN） 層次 柱 A,D 柱 B,C 分配系數 剪力 V 分配系數 剪力 V 4 3 2 1 確定柱的反彎點高度 風荷載按接近于均布荷載計算，反彎點高度計算公式 hyyyyyh )( 3210 ??