结构力学计算书

沈阳建筑大学结构设计计算书一、符号规定1.角标的约定为表达的准确与简明，对上下角标的约定如下：b-梁，c-柱，层次-i，边跨-1，中跨-2，边节点-A，中节点-B，相对与节点的位置用上、下、左、右表示，相对于构件的位置用l、r、u、b(取left,right,up,bottom的首字母)表示上、下、左、右。在明确层次，构件，节点等前提下可以省略相应的角标，以简化符号。与上述约定不符的特殊情况在文中参见具体说明。举例如下：2.常用符号SGk—永久荷载效应的标准值；SQk—可变荷载效应的标准值；γG—永久荷载的分项系数；γQ—可变荷载的分项系数；T—结构自振周期；fy、fy'—普通钢筋的抗拉、抗压强度设计值；Vcs—构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值；as、as'—纵向非预应力受拉钢筋合力点、纵向非预应力受压钢筋合力点至截面近边的距离；b—矩形截面宽度、T形、I形截面的腹板宽度；bf、bf'—T形或I形截面受拉区、受压区的翼缘宽度；d—钢筋直径或圆形截面的直径；c—混凝土保护层厚度；e、e'—轴向力作用点至纵向受拉钢筋合力点、纵向受压钢筋合力点的距离；e0—轴向力对截面重心的偏心距；ea—附加偏心距；右1icilbiMMMABru2MMMMiiiiABB左右2lbBiMuMic1AMi下下1b沈阳建筑大学ei—初始偏心距；h—截面高度；h0—截面有效高度；hf、hf'—T形或I形截面受拉区、受压区的翼缘高度；As、As'—受拉区、受压区纵向非预应力钢筋的截面面积；Acor—箍筋内表面范围内的混凝土核心面积；α1—受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值；η—偏心受压构件考虑二阶弯矩影响的轴向力偏心距增大系数；λ—计算截面的剪跨比；ρ—纵向受力钢筋的配筋率；ρsv—竖向箍筋、水平箍筋或竖向分布钢筋、水平分布钢筋的配筋率；ρv—间接钢筋或箍筋的体积配筋率；FEk—结构总水平地震作用标准值；Geq—地震时结构（构件）的重力荷载代表值、等效总重力荷载代表值；αmax—水平地震影响系数最大值；γRE———承载力抗震调整系数；.∑Mc—节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值可，按弹性分析分配；∑Mb—节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和。二、结构布置及计算简图根据该建筑的使用功能以及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面和剖面的设计，其标准层建筑平，结构平面和剖面详见图1、图2、图3和图4。楼盖以及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm。梁截面高度按照梁跨度的1/12至1/8估算。该框架的抗震等级为二级，其轴压比限值为0.8，各层的重力荷载代表值近似取12kN/m²,由平面图可知负载面积边柱：22.729.96.6=8.25×3.6中柱：27.22.729.96.6=8.25×4.95由此得第一层柱截面积23cmm3307503.148.07103.146.325.83.1A边柱：23cmm437283.148.07103.1495.425.825..1A中柱：取柱截面为正方形，根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计中梁柱截面尺寸取值以及混凝沈阳建筑大学土强度等级见表2.1。表2.1梁柱截面尺寸（mm）及混凝土强度等级层次标号横梁纵梁柱子次梁AB,CD跨BC跨1-6跨6-7跨bhbhbhbhbhbh7C303005503004003506003508006006002504506C303005503004003506003508006006002504505C303005503004003506003508006006002504504C303005503004003506003508006006002504503C303506003505003506003508006006002504502C303506003505003506003508007007002504501C30350600350500350600350800700700250450基础选用肋梁式筏板基础，基础埋深2.2m,肋梁高度1.2m。框架结构计算简图如图2.1所示。取顶层的形心线作为框架柱的轴线，取板底为框架梁轴线，2至7层柱高即为层高，取3.6m，底层柱高度从基础顶面取至一层板底：h1=3.6-.01+0.45+1=5.25m。三、重力荷载代表值计算1.屋面以及楼面的永久荷载标准值.屋面（不上人）：三毡四油上铺小石子0.4kN/m220mm水泥砂浆找平层200.02=0.4kN/m2150mm水泥蛭石保温层50.15=0.75kN/m2100mm现浇钢筋混凝土楼板250.1=2.5kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/m24.3kN/m21至6层楼面：10mm水磨石地面0.25kN/m220mm水泥沙浆找平层200.02=0.4kN/m2100mm现浇钢筋混凝土楼板250.1=2.5kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/m23.40kN/m22.屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值0.5kN/m2楼面活荷载标准值2.0kN/m2屋面雪荷载标准值0.2kN/m23.梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重以及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载，见表2.2。对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。外墙体为250mm厚加气混凝土砌块，外墙体装饰采用外墙涂料，则外墙的重力荷载代表值为：70.25+170.02=2.09kN/m2。内墙体为200mm厚加气混凝土砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙的重力荷载代表值为：70.2+2170.02=2.08kN/m2。木门单位面积重力荷载为0.2kN/m2，铝合金窗单位面积重力荷载取0.4kN/m2。4.重力荷载代表值（以三层为例）每米阳台重力荷载为：（1.051.2）0.425=5.625kN/m2，端部栏板重力荷载为：3.15kN/m2。则沈阳建筑大学阳台：5.625（7.2+6.62）+3.154=127.35kN内外墙重力荷载代表值相近，均取2.09kN/m2。计算时三层与四层各取墙高的一半计入本层墙的重力荷载代表值中。由于三层与四层为标准层，所以可按一个标准层计算三层墙的重力荷载。则墙：2.09[7.214+2.71.0+43.52+（43-6.6）2]3-1.82.1-0.92.41.4-1.52.42-2.42.122-4.72.1-0.93=1271.62kN楼板：3.4（43.517.7-3.37.22+3.37.221.2）=2650.14kN门：0.20（0.92.414+1.52.42）=7.49kN窗：0.40（2.42.122+4.72.1+0.93+1.82.1）=50.89kN梁：1497.2kN柱：997.92kN楼面活荷载：2.0（43.517.7）=1539.9kN合计第三层重力荷载代表值G3=7359.14k其他各层重力荷载代表值见图2.2。表2.2梁、柱重力荷载标准值层次构件b/mh/mγ/(kN/m3)βg/(kN/m)li/mnGi/kN∑Gi/kN4～7边横梁0.30.55251.053.5446.614327.441380.97中横梁0.30.4251.052.3632.1734.73次梁0.250.45251.052.2977.114228.31纵梁①-⑥0.350.6251.054.5946.020551.25纵梁⑥-⑦0.350.8251.056.4319.34239.24柱子0.60.6251.19.9003.628997.923边横梁0.350.6251.054.5946.614424.461497.29中横梁0.350.5251.053.6752.1754.02次梁0.250.45251.052.2977.114228.31纵梁①-⑥0.350.6251.054.5946.020551.25纵梁⑥-⑦0.350.8251.056.4319.34239.24柱子0.60.6251.19.9003.628997.922边横梁0.350.6251.054.5946.4514414.821472.25中横梁0.350.5251.053.6752.0751.45次梁0.250.45251.052.2977.2514233.13纵梁①-⑥0.350.6251.054.5945.8520537.47纵梁⑥-⑦0.350.8251.056.4319.154235.38柱子0.70.7251.1013.4753.6281358.281边横梁0.350.6251.054.5946.4514414.821472.25中横梁0.350.5251.053.6752.0751.45次梁0.250.45251.052.2977.2514233.13纵梁①-⑥0.350.6251.054.5945.8520537.47纵梁⑥-⑦0.350.8251.056.4319.154235.38柱子0.70.7251.1013.4755.25281980.83沈阳建筑大学四、框架侧移刚度计算1.横向框架侧移刚度计算横梁线刚度ib计算过程见表2.4，柱线刚度计算过程见表2.5。表2.4横梁线刚度ib计算表类别层次Ec/(N/mm2)b/mmh/mmI0/mm4l/mmEcI0/l/kN·m1.5EcI0/l/kN·m2EcI0/l/kN·mAB跨CD跨4～73.01043005504.210972001.73310102.60010103.46610101～33.01043506006.310972002.62510103.93810105.2501010BC跨4～73.01043004001.610927001.77810102.66710103.55610101～33.01043505003.610927004.05110106.07610108.1021010表2.5柱线刚度ic计算表层次Ec/(N/mm2)b/mmh/mmhc/mmIc/mm4EcIo/l/kN·m73.010460060036001.08010109.000101023.010470070036002.001101016.674101013.010470070052502.001101011.4331010根据梁柱的线刚度比K的不同，框架柱可分为中柱，边柱和楼梯间柱等。现在以第四层B-4柱为例说明侧移刚度计算过程，其余柱计算结果见表2.6～2.8。第四层柱以及与其相连的梁的相对线刚度如图2.3所示，图中数据取自表2.4与表2.5。可得梁柱的线刚度比K为132.1000.92102.8250.5556.3466.3K361.0650.02650.0c3011736000.912361.0hi12D22ccN/mm5.2509.0003.5563.466图2.3B-4柱及与其相连梁的相对线刚度8.102kNkNkNkNkNkN3.6×6=21.6m图2.2各层重力荷载代表值6704.41=7G7386.19=6G7359.14=5G7359.14=4G7359.14=3G7514.93=2G8541.95=1G5.25mkN3.6×6=21.6m图2.1横向框架计算简图DCBA7.2m2.7m5.25m7.2m沈阳建筑大学表2.6中框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱中柱A-3，4，5，6与D-2，3，4，5B-3,4,5,6与C-3,4,5,6KcDi1KcDi150.3850.161134560.7800.2812338540.4840.195162431.1320.3613011730.5830.226188171.4840.4263548920.