土木工程毕业设计竖向荷载恒载+活载作用下框架内力计算.docx

1、土木工程毕业设计竖向荷载恒载+活载作用下框架内力计算第六章 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：1计算各杆件的固端弯矩2计算各节点弯矩分配系数3弯矩分配4调幅并绘弯矩图5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结构一层计 算 简 图ili5.10KN/m|l ir5.10KN/rri 站传狀桶求10/MKN/m 梁睡581K/e1111 J H 1JIH H1IJ J1IJ 1IRzs楼层框架梁CD跨固端弯矩计算（单位：KN-m）结构 三层 （屋面）计 算 简 图!6：11结构

2、二层计 算 简 图节点3弯矩为125. 68KN m3单元最大负弯矩为131. 01KNm厂m飞一小口 “丿“小 “厂门 s-nnmnimLL3iO 糾力 189.0OKNFTHTH 来期來衣蕪5J0KN/m.B6传来f 介JHG10KN/m I J I J I I丿B邛狀帀曲5.10KN5.B6伎莊觥用粧10KN/h rnrrn凍林恥和。儿炸加I 口 i I J I 和直5.81KN/mI RnJXO6K0恒载作用下梁固端弯矩计算统计 表6. 2结构层(KNm)(KN*m)Me：(KN m)(KNm)Mo-1 D (KN m)三层-65.9865.98-276.11212.130二层-88.

3、4888.48-429.29315.570_层-88.4888.48-429.29315.57-295.93注：弯矩以对节点顺时针为负，逆时针为正。（-）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，其讣算要点是:1计算各层梁上竖向荷载值和梁的固端弯矩。2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。3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：

4、I二1.5匚两边有楼板：I二2.014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l/2o5按力矩分配法计算单层梁、柱弯矩。6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。(D计算梁、柱相对线刚度5.373.521.1B1.185371.183.521.181.181.185373.520111图6.1 修正后梁柱相对线刚度(2)计算弯矩分配系数结构三层1梁 M 呻二 5.37 4- (5.37+1.18)=0.820口/二5.37三(5.37+3.52+1.18)=0.533M =3.

5、524-(5.37+3.52+1.18)=0.350M 呻二3.52 4- (3.52+1.18)=0.7492柱 - (5.37+1.18)=080U =1.184- (5.37+3.52+1.18)=0.117M =1.184-(3.52+1.18)=0.251结构二层梁 M 3X2=5.37 三(18+1.18+5.37)=0.695 u C2B2=5.37 F (1 18+1.18+5.37+3.52)=0.477 U 0202=3.52 4-(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.313u 攻二 3.52 三(18+1.18+3.52)=0.5986柱 115383=1.18

6、4-(1.18+1.18+5.37)=0.1525U 3231=1.184-(1.18+1.18+5.37)=0.1525H cx3=1.184-(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.105 Ucxi=l.18(18+1 18+5.37+3.52)=0.105u 3=1.184-(1.18+1.18+3.52)=0.2007 184-(1 18+1 18+3.52)=0.2007结构一层1梁 U bici=5.37 4-(1.18+1 +5.37)=0.711U g二5.37 4-(1.18+1 +5.37+3.52)=0.485u cwi=3.52 4-(1.18+1 +5.37+

7、3.52)=0.318 u MCi=3.52 4-(1.18+1 +3.52)=0.6182柱 U b：b2=1.184-(18+l+537)=0156n b：bo= 1-(1.18+1 +5.37)=0.133u cic3= 1.184-(1.18+1 +5.37+3.52)=0.107Ucico= 1-(1.18+1 +5.37+3.52)=0.090 d 讴二1 18*(1 18+1+3.52)=0.207u dido 二 1-(1.18+1 +3.52)=0.175（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. 3偏心弯矩上柱下柱22.07右梁B左梁分配系数00.820.

8、533固端弯矩22.07-65.9865.98分配传递7.90436.00618.003分配传递74.165148.331分配传递-13.350-60.816-30.408分配传递12.96425.929分配传递-2.334-10.631-5.315分配传递2.2664.532分配传递-0.408-1.858-0.9290.792合计-13.883226.91514.628次分配14.650-13.883226.915二次分配14.512-14.512228.818B上柱下柱-14.99右梁0.1170.35-14.99-276.11-71.17732.56097.403-18.2395.69

9、217.026-3.1880.9952.976-0.5570.1740.52024.431-251.346I8.14420.861-251.34621.278-250.0960左梁上柱0.749212.13142.35548.702-36.4778.513-6.3761.488-1.11584.50984.509105.707下柱-22.070.251-22.07-47.705-12.224-2.137-0.37484.509I-28.170-112.810-105.7070.768B12.717C-28.301下柱t上柱ttD下柱右梁B左梁上柱下柱右梁左梁上柱偏心弯矩19.86-28.35-

10、19.86分配系数0.15250.15250.6950.47701050.1050.3130.59860.20070.2007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103.466206.93245.55145.551135.78667.893分配传递-15.779-15.779-71.909-35.955-20.320-40.641-13.626-13.626分配传递13.422 26.843

11、5.9095.90917.614& 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2.3042.304-4.607308.8113&1513&151-385.113169.804-84.902-84.9021t10.76812.717-28.301次分配6.9314.431-4.607308.81146.29547.2

12、32-385.113169.804-113.072-92.837二次分配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. 5偏心弯矩上柱下柱19.86右梁B左梁上柱下柱-28.35右梁左梁上柱卜柱-19.86右梁分配系数0.1560.1330.7110.4850.1070.090.3180.6180.207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1

13、0.7059.12648.78924.3940.068 7.07KN/m.B6 11 v.07KN/mB54liiw7.07KK/m.B6H*Oflft-.07KK/m E?t5.81KK/m-ff ( JU U III LI |U H H 1 HH 1 H|丿)1 ri |I ILL-3OIH99.96KN4k TR弯矩图391.9S2.73节点3弯矩大小为381.80KN -m,单元(3)跨内最大弯矩为382.73 KN m调幅 后弯 矩图33192$弯矩图605.63结构层调幅后弯矩图芦6.1匚 _ 一一_一T1楼层框架梁D-1/D悬挑梁固端弯矩计算（单位：KN m）计算1 LL-6传戕

14、中朋O.CTKN简图IH III 1 1 H 1 IItHS.81KN/m结构弯矩_层图12调幅 后弯 矩图勺2跨qP最大弯矩（1）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：/ = 33.934-(7.07 + 7.07 + 5.81) = 1 .70/h 剪力为0处弯矩：M = 33.93 x 1.70 + x (7.07 + 7.07 + 5.81)xl .702 +12.335 = 一 16.52KN m剪力为 0 处距离 B 点距离：I = 44.964-(5.01 + 5.01 +10.74+5.81) = 1.68m 剪力为0处

15、弯矩：M = -44.94 x 1.68 + X (5.10 x 2 +10.74 + 5.81) x 1.682 + 7.907 = 24.26KN m结构一层剪力为 0 处距离 B 点距离：I = 45.37 + (5.01 + 5.01 + 10.74 + 5.81) = 1.71加 剪力为0处弯矩：M =-45.37xl.71 + *x(5.10x2 + 10.74 + 5.81)x1.712 +10.513 = _27.96KN加(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：/ = (159.37-5.81x3-2x 丄 x 3x7.0

16、7-99.96)* (7.07x2 +5.81) + 3 = 4.04?2剪力为0处距离D点距离：/ = 9.6 4.04 = 5.56？剪力为0处弯矩：M =-110.90 x 5.56 + -x (7.07 x 2 + 5.81)x 5.562 + 89.851 = -21 &39KN m2结构二层剪力为0处距离C点距离：/ = (235.87-5.81x3-2x|x3x5.10 189)*(5.10x2 + 5.81+ 10.74) + 3 = 3.53加剪力为0处距离D点距离：I = 9.6 3.53 = 6.07加剪力为0处弯矩：M = -162.41 x 6.07 + |x(5.1

17、0x2 + 5.81 + 10.74) x6.072 +l 62.704 = 330.32KN mV = 215.37-5.81 x3-2x-x3x50-189 = -636KN2故剪力为0处距离C点距离：l = 3m剪力为0处距离D点距离：/ = 9.6-3 = 6./n剪力为0处弯矩：M =-182.91 x6 + |x(5.10x 2 + 5.81+ 10.74)x62 +303.747 =312.21 KN 税本设讣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%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M叭M寫取值M驚M寫取值22三层16.52

18、98.9849.4949.49218.39382.73191.365218.39二层24.26132.7166.35566.355330.32605.63302.815330.32一层27.96132.7166.35566.355312.21605.63302.815312.21说明：Mma一调幅后的梁跨内弯矩最大值:ML一简支时梁跨内弯矩最大值。 依据上表绘制恒载作用下BD轴X轴框架弯矩图如下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，具体计算如下: 屋顶层BC跨2逐I Im.； . I mBS.l I i| i. ； . I /m对B取矩工M=0VcX6.3+12.

19、335= 194.495+ (7.07X2+5.81) X6.3X3.15,故 Vc=91.76KN对C取矩工 =0VBX6.3+194.495=12.335+ (7.07X2+5.81) X6.3X3.15,故 Vb=33.93KN 屋顶层CD跨对C取矩工Mc=OVDX9.6+212.582=89.851+5.81 X9.6X4.8+7.07X3X 1.5+14.14X6.6X6.3+99.96X3,故 Vd=110.90KN对D取矩工M=0Vc X 9.6+89.851=212.582+5.81 X 9.6 X4.8+7.07 X 3 X 8.1+14.14 X 6.6 X 3.3+99.

20、96 X 6.6,故VC=159.37KN其他剪力计算类似，因此计算过程省略，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右截面集中力斤集中力 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49.84-118.6821537182.64-6.36182.9199.2680.09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:.、八* Vb3=Vb:=（-14. 512-5. 901） 4-4. 2二-4 86KN 综上，其他柱计算类似。V上二V下二（M上+M下）-rh,下面汇总柱剪力恒载作用下柱剪力（KN） 表7.9楼层柱层同M上M下V三层B4.2-14.51