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恒载作用下固端弯矩计算(单位：KN·m) 表6.1框架梁BC跨固端弯矩计算(单位：KN·m)结构三层（屋面）计算简图弯矩图结构二层计算简图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：KN·m)结构三层（屋面）计算简图弯矩图节点3弯矩为125.68KN·m3单元最大负弯矩为131.01KN·m结构二层计算简图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：KN·m)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（KN·m）MCB（KN·m）MCD（KN·m）MDC（KN·m）MD-1/D（KN·m）三层-65.98 65.98 -276.11 212.13 0二层-88.48 88.48 -429.29 315.57 0一层-88.48 88.48 -429.29 315.57 -295.93（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：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：I=1.5Ir两边有楼板：I=2.0Ir④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。
⑤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。
（1）计算梁、柱相对线刚度图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=5.37÷(5.37+1.18)=0.820①梁μB3C3μ=5.37÷(5.37+3.52+1.18)=0.533C3B3=3.52÷(5.37+3.52+1.18)=0.350μC3D3=3.52÷(3.52+1.18)=0.749μD3C3=1.18÷(5.37+1.18)=0.180②柱μB3B2=1.18÷(5.37+3.52+1.18)=0.117μC3C2=1.18÷(3.52+1.18)=0.251μD3D2结构二层①梁μ=5.37÷(1.18+1.18+5.37)=0.695B2C2=5.37÷(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.477μC2B2μ=3.52÷(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.313 C2D2=3.52÷(1.18+1.18+3.52)=0.5986 μD2C2=1.18÷(1.18+1.18+5.37)=0.1525②柱μB2B3μ=1.18÷(1.18+1.18+5.37)=0.1525B2B1=1.18÷(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.105 μC2C3μ=1.18÷(1.18+1.18+5.37+3.52)=0.105 C2C1=1.18÷(1.18+1.18+3.52)=0.2007 μD2D3μ=1.18÷(1.18+1.18+3.52)=0.2007D2D1结构一层=5.37÷(1.18+1+5.37)=0.711①梁μB1C1=5.37÷(1.18+1+5.37+3.52)=0.485 μC1B1=3.52÷(1.18+1+5.37+3.52)=0.318 μC1D1=3.52÷(1.18+1+3.52)=0.618μD1C1=1.18÷(1.18+1+5.37)=0.156②柱μB1B2=1÷(1.18+1+5.37)=0.133μB1B0=1.18÷(1.18+1+5.37+3.52)=0.107μC1C2=1÷(1.18+1+5.37+3.52)=0.090μC1C0μ=1.18÷(1.18+1+3.52)=0.207D1D2μ=1÷(1.18+1+3.52)=0.175D1D0（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6.3B C D上柱偏心弯矩分配系数0固端弯矩分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递合计一次分配14.650 -13.883 226.915 20.861 -251.346 84.509 -112.810 二次分配14.512 -14.512 228.818 21.278 -250.096 105.707 -105.707恒载作用下结构二层弯矩分配表6.40.768 12.717 -28.301↑↑↑B C D偏心弯矩分配系数固端弯矩分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递合计一次分配 6.931 4.431 -4.607 308.811 46.295 47.232 -385.113 169.804 -113.072 -92.837二次分配 5.901 3.401 -9.302 300.595 44.486 45.423 -390.504 191.416 -105.826 -85.591恒载作用下结构一层弯矩分配表6.52.127 9.081 -7.935↑↑↑B C D偏心弯矩分配系数固端弯矩分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递分配传递合计一次二次7.030 5.338 -12.368 267.469 35.352 22.097 -324.919 357.349 -46.247 -15.172 -295.930图6.2 弯矩再分配后恒载作用下弯矩图（KN·m）（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，并应符合下列规定：①装配整体式框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.7～0.8，现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.8～0.9；②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；③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；④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).0M85M图6.3 调幅后恒载作用下弯矩图（KN·m）（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：KN·m)结构三层（屋面）计算简图弯矩图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：KN·m)结构一层计算简图弯矩图节点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D-1/D悬挑梁固端弯矩计算(单位：KN·m)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）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：ml70.1)81.507.707.7(93.33=++÷=剪力为0处弯矩：mKNM•-=+⨯++⨯+⨯-=52.16335.1270.1)81.507.707.7(2170.193.332结构二层剪力为0处距离B点距离：ml68.1)81.574.1001.501.5(96.44=+++÷=剪力为0处弯矩：mKN M•-=+⨯++⨯⨯+⨯-=26.24907.768.1)81.574.10210.5(2168.194.442结构一层剪力为0处距离B 点距离：m l 71.1)81.574.1001.501.5(37.45=+++÷= 剪力为0处弯矩：m KN M •-=+⨯++⨯⨯+⨯-=96.27513.1071.1)81.574.10210.5(2171.137.452 （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：m l 04.43)81.5207.7()96.9907.73212381.537.159(=++⨯÷-⨯⨯⨯-⨯-=剪力为0处距离D 点距离：m l 56.504.46.9=-= 剪力为0处弯矩：m KN M •-=+⨯+⨯⨯+⨯-=39.218851.8956.5)81.5207.7(2156.590.1102结构二层剪力为0处距离C 点距离：m l 53.33)74.1081.5210.5()18910.53212381.587.235(=+++⨯÷-⨯⨯⨯-⨯-=剪力为0处距离D 点距离：m l 07.653.36.9=-= 剪力为0处弯矩：m KN M •-=+⨯++⨯⨯+⨯-=32.330704.16207.6)74.1081.5210.5(2107.641.1622 结构一层在节点3处，剪力有突变，由182.64突变为KN V 36.618910.53212381.537.215-=-⨯⨯⨯-⨯-=故剪力为0处距离C 点距离：m l 3= 剪力为0处距离D 点距离：m l .636.9=-= 剪力为0处弯矩：m KN M •-=+⨯++⨯⨯+⨯-=21.312747.3036)74.1081.5210.5(21691.1822 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％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 ax Mm axM20maxM 取值 m ax M0m axM20maxM 取值 三层 16.52 98.98 49.49 49.49 218.39 382.73 191.365 218.39 二层 24.26 132.71 66.355 66.355 330.32 605.63 302.815 330.32 一层27.96132.7166.35566.355312.21605.63302.815312.21m ax m ax M 依据上表绘制恒载作用下B ～D 轴×○3轴框架弯矩图如下图6.4 恒载作用下B～D轴×○3轴框架弯矩图（KN·m）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M对B取矩=0BV C×6.3+12.335=194.495+（7.07×2+5.81）×6.3×3.15，故V C=91.76KN M对C取矩∑=0CV B×6.3+194.495=12.335+（7.07×2+5.81）×6.3×3.15，故V B=33.93KN对C取矩∑=0CMV D×9.6+212.582=89.851+5.81×9.6×4.8+7.07×3×1.5+14.14×6.6×6.3+99.96×3，故V D=110.90KN对D取矩∑=0DMV C×9.6+89.851=212.582+5.81×9.6×4.8+7.07×3×8.1+14.14×6.6×3.3+99.96×6.6, 故V C=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6.8VB3=VB2=(-14.512-5.901)÷4.2=-4.86KN综上，其他柱计算类似。