土木工程计算书.doc

宁夏理工学院 毕业设计说明书 毕 业 设 计 题 目 沈阳普通办公楼 学 院 专 业 班 级 宁夏 08 级土木工程 学 生 姓 名 张林飞 性别 男 指 导 教 师 徐亚丰 职称 教授 2012 年 6 月 1 日 毕业设计（论文） 摘要 i 摘摘 要要 本工程为沈阳普通办公楼筑设计，主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构，总 长度为 59.4m，总宽度为 22.5m, 总高度为 17.1m，总建筑面积为 6682.5m2，共五层， 除底层为 3.9 米外，其余均为 3.3 米。 本毕业设计主要完成以下内容： 一、建筑设计 根据建筑的使用功能进行建筑的平面布置及建筑造型设计，并确定建筑材料及 绘制建筑施工图。 二、结构设计 1.结构布置及结构计算简图； 2.确定梁、柱截面尺寸； 3.荷载计算，包括重力荷载、水平地震作用等； 4.荷载效应组合； 5.梁、柱配筋计算； 6.基础设计； 7.绘制结构施工图； 关键词：建筑设计；钢筋混凝土；框架结构；抗震设计；结构计算 毕业设计（论文） abstract ii abstract this engineering is the building of a normal university in shenyang,and the form of the base structure of this building is frame structure of cast-in-place concrete,with the total length of 59.4m,with the total wedth of 22.5m,with the total height of 18.4m,and with the total built-up area of 6682.5m2.the building has five stories and the height of each story is 3.3m. the purpose of the graduation design including the following contents: i. architecture design according the building function to arrange the rooms of the building, determine the architectural style and the material of the building and draw the architectural working drawing. ii. strcture design 1. determine the construction arrangement and the calculate concise picture. 2.determine beam、column cross-section size. 3. load calculate. including gravity load、horizontal earthquake load and so on. 4. load effect combination. 5. calculate the required reinforcing bar of the beam and column. 6. foundation design 7. draw the working drawing of building structure. key words: architecture design；reinforced concrete； frame structure； anti- seismic design； structure calculation 毕业设计（论文） 目录 - 1 - 目目 录录 摘 要.1 abstract2 目 录1 第一章 前言1 第二章 方案论述2 2.1 建筑方案论述.2 2.2 结构设计论述3 第三章 结构方案设计.5 3.1 设计总说明5 3.1.1 设计依据5 3.1.2 设计概述.5 3.1.3 结构说明.5 3.1.4.各部分建筑构造5 3.2 结构方案设计.5 3.2.1 设计规模5 3.2.2 场地条件6 第四章 荷载计算7 4.1 荷载汇集及截面尺寸的选取7 4.1.1 框架柱.7 4.1.2 框架梁.7 4.1.3 材料情况.7 4.2 荷载汇集.7 4.3 计算简图及层数划分.9 4.4 各层重力荷载代表值计算9 第五章 水平地震作用下的框架内力分析12 5.1 层间侧移刚度计算.12 5.1.1 梁线刚度12 5.1.2 柱线刚度计算12 5.1.3 柱侧移刚度计算.13 5.2 水平地震作用层间地震剪力和弹性位移的计算.13 5.2.1 结构基本自振周期计算13 5.2.2 水平地震作用下的层间位移和顶点位移计算15 5.3 水平地震作用下框架柱剪力和弯矩.16 5.4 水平地震作用下梁端弯矩.18 5.5 水平地震作用下的梁端剪力和柱轴力18 5.6 水平地震作用下的框架内力图19 第六章 风荷载作用下框架内力分析20 6.1 自然条件20 6.2 风荷载计算.20 6.3 风荷载作用下框架柱剪力和弯矩.21 6.4 风荷载作用下梁端弯矩计算.22 6.5 风荷载作用下的梁端剪力和柱轴力计算23 毕业设计（论文） 目录 - 2 - 6.6 风荷载作用下框架内力图.23 第七章 竖向荷载作用下框架内力分析25 7.1 竖向荷载计算.25 7.1.1 恒荷载.25 7.1.2 活荷载.27 7.2 计算简图.28 7.3 梁端弯矩计算28 7.4 内力分配系数28 7.5 弯矩分配与传递方法29 7.5.1 恒载29 第八章 内力组合.50 8.1 内力组合公式：.50 8.2 框架梁内力组合51 8.2.1 组合前弯矩的调整.51 8.2.2 框架梁内力组合54 8.3 框架柱内力组合60 8.3.1 无地震作用时的组合60 8.3.2 有地震作用效应时的组合.61 8.3.3 框架柱组合过程.61 第九章 框架配筋计算.67 9.1 框架横梁配筋.67 9.2 框架柱配筋69 第十章 现浇板配筋计算.72 10.1 荷载计算：72 10.1.1 荷载设计值72 10.2 计算跨度：73 10.3 弯矩计算：.73 10.4 截面设计：.75 第十一章 板式楼梯设计.77 11.1 梯段板设计.77 11.2 平台板设计78 11.3 平台梁设计.78 第十二章 基础的设计.80 11.1 边柱基础设计80 11.1.1 确定基顶荷载.80 11.1.2 基础计算80 11.2 内柱基础设计82 11.2.1 确定基顶荷载.82 11.2.2 基础计算.83 第十三章 结论86 参考文献87 谢 辞.88 我的译文.89 非线性有限元分析碳纤维布包裹钢筋混凝土填充的钢管柱在轴向载荷的承载能力89 毕业设计（论文） 目录 - 3 - 外文原文.93 nonlinear finite element analysis of the bearing capacity of cfrp wrapped stcc-src under axial load 93 毕业设计（论文） 第 1 章前言 - 1 - 第第 1 1 章章 前言前言 本设计是按照东北大学 2012 毕业设计要求编写的毕业设计。题目为“沈阳普通办 公楼设计” 。内容包括建筑设计、结构设计两部份。 办公楼是公共建筑，其规范要求比较严格，能体现处建筑和结构设计的很多重要 的方面，选择办公楼建筑和结构设计，从而掌握办公楼设计的基本原理，妥善解决其 功能关系，满足使用要求。 本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架 在竖向荷载下的内力时使用的弯距二次分配法，不但使计算结果较为合理，而且计算 量较小，是一种不错的手算方法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知 识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料， 提高自己的动手能力。 这次设计是在徐教授的悉心指导下完成的，在此向他表示衷心的感谢！ 鉴于水平有限，设计书中还存在不少缺点甚至错误，敬请老师批评和指正。 毕业设计（论文） 第 2 章方案论述 - 2 - 第第 2 2 章章 方案论述方案论述 2.12.1 建筑方案建筑方案论述论述 本次毕业设计的题目为沈阳普通办公楼。建筑场地条件良好，建筑面积 6682.5 平 方米左右，层数 5 层。结构形式采用钢筋混凝土框架结构，由上述基本条件进行方案 设计 首先根据建筑使用功能，和所给出的建筑环境加以分析，考虑到建筑与道路和原 有建筑的对位关系，人流疏散的问题，和北方地区冬季寒冷等因素办公楼的布置主入 口方向,主入口方向朝南。 出于对所给场地局限性的分析，建筑抗震有利因素的考虑，和公寓楼对简洁的外观 的要求，建筑的平面布置成对称形式最为合理。 北方冬季寒冷，所以建筑平面方案多为内廊形式，且无论在建筑的节能与保温上还 是在施工的经济性方面上内廊形式都应该是首选方案，本次设计采用内廊形式。 由于办公楼建筑的使用功能和外观形式的要求，要求色彩简洁，外型简单，对称。 首先根据给定的房间的面积、个数、用途初步定出功能分区，分别处理好主用功能与 次要功能分区，静与闹的关系，建筑功能的对内对外的关系，同时注意人流分析，避 免发生不必要的人流交叉。 房间的布置，其中尽量把主要功能房间置于朝向较好的位置，而楼梯、卫生间等可 安放在北朝向。通过各房间的初步尺寸确定各个房间的摆放关系，开间进深。在调整 房间时宜考虑房间内的设施摆放，房间的长宽比，并考虑到框架结构的均匀布置，柱 网布置变化不宜较大，要和房间尺寸有很好的协调关系，尽量使结构布置均匀对称， 以尽量减少偏心，从而提高抗震性。依据民用建筑设计通则中给人最舒服感觉的 房间尺度比例为 1：11：2 和我国现有经济和施工条件下最经济的跨度为 68 米等信 息，为满足房间使用面积，经反复修改确定本设计选用开间 7.5 米，进深 6.6 米的柱网。 同时要考虑楼梯的疏散距离的要求，确定设计二个楼梯，在绝对保证疏散的同时，为 了提高办公楼的经济性，同时考虑窗地面积比，满足采光要求，2-5 层高均为 3.3 米， 1 层高为 3.9 米。 采光以及通风，走廊两端分别设一个窗户增加采光。房间的门窗洞口均对应布置， 加强通风，减小涡流。进而选择门窗的型号和布置。 在建筑设计的过程中特别注意的是楼梯部分。楼梯疏散距离不能太远，防火要求 毕业设计（论文） 第 2 章方案论述 - 3 - 之间距离以及距端部距离都有严格要求。楼梯的宽度应满足疏散人群的要求，楼梯的 净高、坡度和踏板的宽度、踏步的高度都应满足疏散人群和使用功能的要求。经过认 真的分析、比较，最后次要楼梯的布置有了较为合适的雏形，再全面的考虑楼梯等交 通部分的布置和楼梯板下入口出对高度要求等因素最后确定楼梯的形式。 最后经过多次修改，经指导老师对方案的调整最终敲定的方案为建筑设计的基本 方案。 （1）房间构成 本工程为办公楼，根据办公楼的功能要求，此次设计该办公楼有办公室，会议室， 门卫室，休息室，各层均有公共卫生间 2 个。 （2）房间布局 充分考虑办公楼各种房间在功能和面积等方面的不同，尽量做到功能分区清晰， 各功能分区之间联系紧密，以及结构布置合理等，在设计中主要注意了以下几点： 主要功能房间尽量布置在办公楼的阳面。 公共卫生间布置在阴面，卫生间都带有前室，且通风良好以减少异味，各层卫 生间都上下对齐布置，方便穿管。 2.22.2 结构设计论述结构设计论述 房屋的建筑方案确定后，开始考虑结构上的计算。结构形式上我根据任务书的要 求采用了钢筋混凝土框架结构。 框架结构体系采用梁、柱连接成骨架来承受荷载的体系，为保证其设置合理，宜 先确定荷载的传播途径，即由楼板、屋面板荷载以均布荷载的方式传至次梁，再由次 梁以集中力的形式传给主梁，再传给框架柱，由框架柱传给基础，最后由基础传给地 基。梁与柱按固接计算连接，柱子与基础固接。在结构布置上易规则，以减少由于质 量与刚度中心不对称产生的抗震不利。 在框架的空间受力上，可将柱认为是支撑在基础的悬臂梁上的，它必须具有足够 的刚度。但就单柱来说，其空间抗弯能力较小，为改变其整体受力性能，宜将柱子与 水平体系做成固结，则它们之间有转动约束而使其整体性加强。水平部分体系将起到 联系梁的作用，它可以阻止各个独立悬臂柱顶部的转动，并使顶部与底部相互反向弯 曲，这就是框架作用。由于柱向相反方向弯曲，改善了每根柱的受力性能，使每根柱 像两根短柱那样，反弯点的位置决定了弯曲。其结果减少了水平荷载作用下的变形， 毕业设计（论文） 第 2 章方案论述 - 4 - 还改善了轴向作用下的抗压受弯能力。对于框架而言，它的轴力弯矩大小以及总变形 量很大程度上取决于柱抗弯刚度在总体抗弯作用下的比例。其中梁与柱之间的刚度比 大于等于 4：1 时，可以近似于完全框架作用，此时水平作用下反弯点位置将只在柱高 的中央，柱子一半长度的所承担的只是全部弯矩的一半，弯矩的其余部分则由柱中轴 力抵抗。此时柱的变形将是完全悬臂作用的四分之一。经过理论分析可知，多层框架 柱能够减少总体上的受力性能，还可以降低柱的抗弯作用在整体弯矩中的比例。实际 分析中增加柱或梁有利于整体性的加强。 在计算地震水平作用时，采用 d 值法，此法是对反弯点修正后得到的。改进后考 虑到框架柱的侧移刚度受梁的线形刚度的影响，并且反弯点位置随柱梁的线刚度比变 化而变化。在竖向荷载作用分析中，出于计算简便，受力明确而采用弯矩二次分配法， 可以满足工程上精度的要求。内力组合采用抗震设计组合方式，进行框架结构的不 利内力计算。在柱子组合内力作用时，既要考虑地震作用的不确定性，边柱轴力产生 的偏心弯矩的影响，活荷载的不利位置（考虑计算简便，采用活荷载满跨布置的方法） ， 活荷载的层间折减系数。还有风荷载的影响。在计算框架柱配筋时，要考虑三种不利 内力组合，以确定其最不利内力组合形式。在基础设计时，对中间柱联合基础，要考 虑柱子的三种内力组合作用下对基础作用，并要分析地震作用下地震作用方向的变化， 以及竖向荷载的柱子基底反力的影响。在楼梯设计时，宜将平台梁作用设置梁上柱而 避免形成短柱，对于框架柱受力将会不利。 综合以上因素进行结构计算，并完成此次设计任务。 毕业设计（论文） 第 3 章 结构方案设计 - 5 - 第第 3 3 章章 结构方案设计结构方案设计 3.13.1 设计总说明设计总说明 3.1.13.1.1 设计依据设计依据 （1） 建筑工程专业 2012 届毕业设任务书。 （2） 国家规定的现行相关设计规范。 3.1.23.1.2 设计设计概述概述 （1） 本次设计的题目为“沈阳普通办公楼” 。 （2） 建筑面积：6682.5m2，占地面积：1336.5m2，共 5 层。 （3）室内外高差 0.30m，室外地面标高为-0.30m。 3.1.33.1.3 结构结构说明说明 （1） 本工程为钢筋混凝土现浇框架结构。外墙 200mm 厚空心砖，内墙 200mm 厚空 心砖；女儿墙为 200mm 钢筋混凝土现浇墙。 （2） 本工程抗震设防烈度为 7 度，设计地震分组为第一组。 3.1.4.3.1.4.各部分建筑构造各部分建筑构造 （1） 屋面：上人屋面 （2） 水泥花砖屋面层（包括水泥砂浆打底） sbs 改性沥青防水卷材（4.0mm 厚） 20 厚水泥砂浆找平层 150 厚水泥蛭石保温层 120 厚钢筋混凝土板 15 厚顶棚抹灰层 （3） 楼面： 25 厚水泥砂浆面层 120 厚钢筋混凝土板 12 厚顶棚抹灰 20mm 厚混合砂浆抹灰 3.23.2 结构方案设计结构方案设计 3.2.13.2.1 设计规模设计规模 该工程位于沈阳市，为永久性建筑，共五层。总建筑面积：6682.5m2，楼内 2 部楼 毕业设计（论文） 第 3 章 结构方案设计 - 6 - 梯。建筑用地 8000，柱网尺寸见建筑图。 3.2.23.2.2 场地条件场地条件 （1）自然条件：基本雪压：0.40kn/m2，基本风压：0.5 kn/m2. 表 3.1 地质条件表 序 号 岩 土 分 类 土层深度 (m) 厚度范围 (m) 地基承载力 fk (kpa) 压缩或变 形模量 (m pa) 序号 1杂填土 1.11.21.11.5 1 2粉质粘土 2.02.40.91.3 140es=5.02 3中、粗砂 3.64.31.62.1 160eo=9.53 4砾 砂 4.815.0 320eo=21.04 注：1） 、地下水未见，表中给定土层深度由自然地坪算起。 2） 、建筑场地所在地区的标准冻深（天然地面以下）为 1.2m。 3） 、结构环境类别为二 b 类（基础部分）和一类（其余部分） ，地面粗糙度为 b 类。 4） 、建筑场地类别为类，场地土的特征周期为 0.35s （2）材料情况： 空心砖；砂浆等级为 m5；实心砖：砂浆等级为 m10。 混凝土：c25（基础） 、c30（板） 、c30（梁） 、c30（柱） 纵向受力钢筋：hrb350 级；箍筋：hpb235 级钢筋 （3）抗震设防要求： 设防基本烈度为 7 度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为 0.10g。 （4）结构体系：现浇钢筋混凝土框架结构。 （5） 施工：梁、板、柱均现浇。 毕业设计（论文） 第 3 章 结构方案设计 - 7 - 第第 4 4 章章 荷载计算荷载计算 4.14.1 荷载汇集及截面尺寸的选取荷载汇集及截面尺寸的选取 4.1.1 框架柱 根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸： n/fcbh0.9（三级框架） （框架柱的负荷面积内每平米按 1214 kn/m2初估） n=1.25一根柱子的单层负荷面积层数 n=1.2512（7.5/2+7.5/2）（6.6/2+6.6/2）6=4455kn a=n/0.9fc=44551000/0.9/14.3=353571.4 mm 2 选定柱截面尺寸： bchc=600600mm 4.1.2 框架梁 h=（1/81/12）l；取 h=650 mm b=（1/21/2.5）h；取 b=250 mm 选定横向框架梁截面尺寸为：bh=250650mm 选定纵向框架梁截面尺寸选定为：bh=250650mm 4.1.3 材料情况 空心砖；砂浆等级为 m5；实心砖：砂浆等级为 m10。 混凝土：c25（基础） 、c30（板） 、c30（梁） 、c30（柱） 纵向受力钢筋：hrb235 ，hrb335 级；箍筋：hpb235 级钢筋 4.2 荷载汇集荷载汇集 （1）恒载 1）屋面（上人）： 水泥花砖屋面层（包括水泥砂浆打底）0.50 kn/m2 sbs 改性沥青防水卷材（4.0mm 厚）0.30 kn/m2 20 厚水泥砂浆找平层20 0.02 =0.40 kn/m2 毕业设计（论文） 第 4 章 荷载计算 - 8 - 150 厚水泥蛭石保温层5 0.15 =0.75 kn/m2 120 厚钢筋混凝土板25 0.12 =3.0kn/m2 15 厚顶棚抹灰层17 0.015 =0.26 kn/m2 合计5.21 kn/m2 2）15 层楼面： 25 厚水泥砂浆面层0.50 kn/m2 120 厚钢筋混凝土板25 0.12 =3.0 kn/m2 12 厚顶棚抹灰160.012 =0.192 kn/m2 合计3.692 kn/m2 3）梁重：（考虑梁上抹灰，取梁自重 26 kn/m3） 主梁：260.25=6.5 kn/m 2 4）墙重：（砌体与抹灰之和） 抹灰：外墙面外抹灰：20 厚水泥砂浆 0.4 kn/m 2 外墙内抹灰及内墙面抹灰：外墙刷为 20mm 1:3 水泥砂浆底 墙重：（空心砖 单块 11.4n/m3） 外、内墙(200 厚)：0.2011.4+0.02217=2.32 kn/m 2 （空心砖 单块 11.4 n/m3） 5）柱：（考虑到柱子抹灰，取柱子自重 27 kn/m3） 柱：270.600. 60=9.72 kn/m 门:0.4 kn/m 2 窗:0.4 kn/m 2 （2）活荷载 上人屋面均布活荷载标准值 2.0 kn/m2 雪活载： 0.4kn/m2 风活载： 0.5kn/m2 厕所： 2.0 kn/m2 办公楼楼面、楼梯、门厅： 2.0kn/m2 走廊： 2.5 kn/m2 毕业设计（论文） 第 4 章 荷载计算 - 9 - 4.34.3 计算简图及层数划分计算简图及层数划分 660066006600660066006600 计算单元 660066006600 图 4.1 计算单元简图 7500 55003300 7500 图 4.2 层数划分 4.44.4 各层重力荷载各层重力荷载代表值计代表值计算算 五层上半层 女 儿 墙： 0.9（59.4+22.5）22.32=342.014kn 屋 面：5.2159.422.5=6963.165kn 纵 梁：6.5（59.470.6）（0.65-0.12）4=760.656kn 横 梁：6.5(7.5-0.6) （0.65-0.12）39=641.804kn 毕业设计（论文） 第 4 章 荷载计算 - 10 - 柱 子： 401.89.72=699.84 kn 外 墙：(59.40.69)(1.65-0.6)2 -360.751.52.32+(22.50.63) （1.65-0.65）-1.50.65-0.751.52 2.322=88.04kn 内 纵 墙 ：（5.724+(7.5-0.6)82.321.65=550.081kn 内 横 墙 ：(6.61.6536-1.80.4514-1.50.7516) 2.32=841.464kn 门 ： 140.451.80.2+220.450.90.2=4.05kn 窗 ： （361.20.75+40.90.75+20.251.5+161.50.75） 0.4=21.54kn =10912.654kn g5=+0.5 活10912.6540.5222.559.4=12249.154kn 二-五层下半层 柱 子：401.89.72=699.84 kn 外 墙：(59.40.69)(1.65-0.6)2 -360.751.52.32+(22.50.63) （1.65-0.65）-1.50.65-0.751.52 2.322=88.04kn 内 纵 墙：（5.724+(7.5-0.6)82.321.65=550.081kn 内 横 墙：(6.61.6536-1.81.6514-1.50.7516) 2.32=771.307kn 门 ：141.651.80.2+221.650.90.2=14.85kn 窗 ： 361.20.75+40.90.75+20.251.5+161.50.75） 0.4=21.54kn =2115.658kn 二-四层上半层 楼 面：3.69259.422.5 =4934.358kn 纵 梁：6.5（59.470.6）（0.65-0.12）4=760.656kn 横 梁：6.5(7.5-0.6) （0.65-0.12）39=641.804kn 次 梁：6.5(7.5-0.3) (0.5-0.12)39=480.168kn 柱 子：401.89.72=699.84 kn 外 墙：(59.40.69)(1.65-0.6)2 -360.751.52.32+(22.50.63) （1.65-0.65）-1.50.65-0.751.52 2.322=88.04kn 内 纵 墙 ：（5.724+(7.5-0.6)82.321.65=550.081kn 内 横 墙 ：(6.61.6536-1.80.4514-1.50.7516) 2.32=841.464kn 毕业设计（论文） 第 4 章 荷载计算 - 11 - 门 : 140.451.80.2+220.450.90.2=4.05kn 窗 ：（361.20.75+40.90.75+20.251.5+161.50.75） 0.4=21.54kn 9822.031kn g42115.658+9822.031+0.5活 =1540.3+7447.35+0.522.559.42=13274.189kn 由于标准层布置相同，故： g32115.658+9822.031+0.5活 =1540.3+7447.35+0.522.559.42=13274.189kn g22115.658+9822.031+0.5活 =1540.3+7447.35+0.522.559.42=13274.189kn 一层上半层 楼 面：3.69259.422.5 =4934.358kn 纵 梁：6.5（59.470.6）（0.65-0.12）4=760.656kn 横 梁：6.5(7.5-0.6) （0.65-0.12）39=641.804kn 次 梁：6.5(7.5-0.3) (0.5-0.12)39=480.168kn 柱 子：401.89.72=699.84 kn 外 墙：(59.40.69)(1.65-0.6)2 -360.751.52.32+(22.50.63) （1.65-0.65）-1.50.65-0.751.52 2.322=88.04kn 内 纵 墙：（5.724+(7.5-0.6)82.321.65=550.081kn 内 横 墙：(6.61.6536-1.80.4514-1.50.7516) 2.32=841.464kn 雨 棚： 1.26.70.1226=25.08kn 9021.491kn g12115.658+9021.491+0.5活 =1540.3+7689.94+0.522.559.42=12473.649kn g= g1+ g2+ g3+ g4+ g5=64545.37kn a=22.559.45=6682.5 g/a=49988 /4939.2=9.659kn/m2 毕业设计（论文） 第 4 章 荷载计算 - 12 - 第第 5 5 章章 水平地震作用下的框架内力分析水平地震作用下的框架内力分析 5.15.1 层间侧移刚度计算层间侧移刚度计算 5.1.15.1.1 梁线刚度梁线刚度 在计算梁线刚度时，考虑楼板对梁刚度的有利影响，即板作为翼缘工作。在工程 上，为简化计算，通常梁均先按矩形截面计算某惯性矩 i0，然后乘以增大系数。 中框架梁 i=2.0i0 边框架梁 i=1.5i0 梁采用 c30 混凝土，ec=3.0107kn/m2 i0=1/12bh3(m4) kb单位：knm 横向框架：边跨梁 250650mm 中跨梁 250650mm （1）中框架： 中跨： 63 1 2.0 3 100.25 0.6 12 3.6 7.5 b ei kknm l 中 边跨： 63 1 2.0 3 100.25 0.6 12 3.6 7.5 b ei kknm l 边 （2）边框架： 中跨： 63 1 1.5 3 100.25 0.6 12 2.7 7.5 b ei kknm l 中 边跨： 63 1 1.5 3 100.25 0.6 12 2.7 7.5 b ei kknm l 中 5.1.25.1.2 柱线刚度柱线刚度计算计算 柱采用 c30 混凝土 ec=3.0104n/，首层 5.5;层高 3.3m， 2 mm 柱截面：600 mm600mm 74 1 3.0 100.6 12 5.888 5.5 c ei kknm l 首 74 1 3.0 100.6 12 9.82 3.3 c ei kknm l 标 毕业设计（论文） 第 5 章 水平地震荷载作用下的框架内力分析 - 13 - 5.1.35.1.3 柱侧移刚度计算柱侧移刚度计算 一般层：= d= （ 5-1）k c b k k 2 k k 2 2 12 h kc 首 层：= d= （5-2）k c b k k k k 2 5 . 0 2 12 h kc 表 5.1 框架柱刚度计算 框架柱刚度计算 柱高 m 根数 kb (knm) )(knm k dd 中柱162881.470.5956.438 中框架3.3 边柱1643.22.200.5245.67 中柱4 7.20.3670.1551.677 2层以上 边框架3.3 边柱410.80.550.2162.337 209.784 中柱1628.84.9810.7851.834 中框架5.5 边柱1643.27.3370.8391.96 中柱4 7.21.2230.535 1.248 1层 边框架5.5 边柱410.81.834 0.61 1.426 71.4 验证是否满足要求 d1/d2=71.4/209.784=0.34 （5- n i ini ffv 1 n ij j g 7） 式中：结构基本自震周期 1 t 结构的高度、宽度,h b 建筑结构的特征周期 g t 地震影响系数最大值 max 顶部附加地震作用系数 n 建筑结构的阻尼比 地震影响系数曲线下降段的衰减指数 阻尼调整系数，当小于 0.05 时，应取 0.05。 2 2 0.05 1 0.55 相应于结构基本自震周期的水平地震影响系数值 1 结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重 eq g 力荷载代表值的 85% 总重力荷载代表值g 结构总水平地震作用标准值 ek f 顶部附加水平地震作用 n f 质点 i 的水平地震作用标准值 i f 毕业设计（论文） 第 5 章 水平地震荷载作用下的框架内力分析 - 15 - 建筑结构在水平地震作用下的层剪力 i v 集中于质点 i 的重力荷载代表值 i g 质点 i 的计算高度 i h 抗震验算时的水平地震剪力系数(根据规范 5.2.5 取 0.016) h1=5.5m h2=5.5+3.3=8.8 m h3=8.8+3.3=12.1m h4=12.1+3.3=15.4m h5=15.4+3.3=18.7m 表 5-2 水平地震作用下的层间剪力 层 )(knvi （k n ij j g n） 518.712249.15412249.1541514.0841514.084195.986 415.413274.18925523.3431351.2352865.319408.373 312.113274.18938797.5321061.6853927.004620.76 28.813274.18952071.721772.1344699.138833.148 15.512473.64964545.37 5152.62 453.485152.621032.726 5.2.25.2.2 水平地震作用下的层间位移和顶点位移计算水平地震作用下的层间位移和顶点位移计算 表 5-3 水平地震作用下的层间位移和顶点位移计算 层 vi (kn)hi (m)di(kn/m) 104 uei= vi /di (m) 10-3 hi10-3 e 51514.0843.3209.7840.72176.0 42865.3193.3209.7841.36586.0 33927.0043.3209.7841.87196.0 24699.1383.3209.7842.246.0 15152.625.571.47.216510.0 （ 5- i ei h u 550 1 e 8） 多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移 ei u 计算楼层层高 i h 所以满足规范规定的弹性位移要求。 i h i g ek f i f n j j i g 毕业设计（论文） 第 5 章 水平地震荷载作用下的框架内力分析 - 16 - v2 f2 f1 v1 f5 f4 f3 v3 v4 v5 33003300330033005500 1514.048kn 2865.319kn 3927.004kn 4699.138kn 5152.62kn 图 5.1 水平地震作用下的楼层剪力分布图 5.35.3 水平地震作用下框架柱剪力和弯矩水平地震作用下框架柱剪力和弯矩 水平地震作用下框架柱剪力和弯矩的计算采用 d 值法。 yhhyyyyy)( 3210 （5- 9） y 反弯点到柱下端结点的距离，即反弯点高度。 0 y 标准反弯点高度比。 1 y 上下横粱线刚度比对标准反弯点高度比 0 y 的修正系数。 2 y 上层层高变化修正值。 3 y 下层层高变化修正值。 0 y 根据框架总层数，该柱所在层数和梁柱线刚度比k查表得。 表 5.4 边柱 层h(m)y0y1y2y3y 53.3 2.20 0.450000.45 4 3.32.20 0.5 0000.5 毕业设计（论文） 第 5 章 水平地震荷载作用下的框架内力分析 - 17 - 3 3.32.20 0.50000.5 2 3.32.20 0.5 0000.5 15.57.340.550000.55 表 5.5 中柱 层 h(m) )(knm k y0y1y2y3 y 5 3.31.47 0.450000.45 4 3.31.47 0.5 0000.5 3 3.31.47 0.50000.5 2 3.31.47 0.5 0000.5 15.5 3.981 0.550000.55 表 5.6 弯矩计算边柱 h di dvivik m下m上 层 (m) (kn/m (103) (kn/m (103)d/di(kn)(kn) （knm ） (knm) 53.3209.7845.670.0271514.08440.880.4560.7174.20 43.3209.7845.670.0272865.31977.360.5 127.64127.64 33.3209.7845.670.0273927.004106.030.5174.95174.95 23.3209.7845.670.0274699.138126.880.5 209.35209.35 1 55 71.4 1.960.027 5152.62139.120.55420.84344.32 表 5.7 弯矩计算中柱 h di dvivik m下m上 层 (m) (kn/m) (103) (kn/m) (103)d/di(kn)(kn)（knm）(knm) 53.3209.7846.4380.0311514.08446.940.4569.7185.20 43.3209.784 6.438 0.0312865.31988.820.5 146.55146.55 33.3209.784 6.438 0.0313927.004121.740.5200.87200.87 23.3209.784 6.438 0.0314699.138145.670.5 240.36240.36 1 55 71.41.8340.0265152.62133.970.55405.26331.58 注：（1） iik v d d v （5-10） （2） yhvm ik 下 （5-11） （3） hyvm ik )1 ( 上 （5-12） y y 毕业设计（论文） 第 5 章 水平地震荷载作用下的框架内力分析 - 18 - 5.45.4 水平地震作用下梁端弯矩水平地震作用下梁端弯矩 根据节点平衡由柱端弯矩求得梁轴线处弯矩 b1=kb1/(kb1+kb2) （5-13） mb1=(mc 上+mc 下)b1 （5- 14） b2= kb2/(kb1+kb2) （5-15） mb2=(mc 上+mc 下)b （5- 16） 表 5.8 水平地震作用下的梁端弯矩 a 轴b 轴 层mc 上mc 下abmabmc 上mc 下babcmbambc 574.2060.71174.2085.2069.71 0.50.5 42.642.6 4127.64127.641188.35146.55146.55 0.50.5 108.13108.13 3174.95174.951302.59200.87200.87 0.50.5 173.71173.71 2209.35209.351384.3240.36240.36 0.50.5 220.62220.62 1344.32420.841553.67331.58405.26 0.50.5 285.97285.97 5.55.5 水平地震作用下的梁端剪力和柱轴力水平地震作用下的梁端剪力和柱轴力 （5-19） l mm v 右左 式中，v框架梁端水平地震作用下的剪力 水平地震作用下的梁端弯矩。 右左， 表 5.9 水平地震作用下的梁端剪力和柱轴力标准值 ab 跨梁端剪力bc 跨梁端剪力柱轴力 层 l ma 左ma 右 val mb 左mb 右 vb 边柱中柱 57.574.2042.615.577.542.642.611.36-15.574.21 4 7.5 188.35108.1339.53 7.5 108.13108.1328.83-13.26-4.87 3 7.5 302.59173.7164.44 7.5 173.71173.7146.32-33.064.82 2 7.5 384.3220.6280.66 7.5 220.62220.6258.83-25.77-11.23 1 7.5 553.67285.97111.95 7.5 285.97285.9776.26-50.499.93 注：以上表中，l 单位 m ，弯矩 m 单位 knm，剪力，轴力单位 kn 毕业设计（论文） 第 5 章 水平地震荷载作用下的框架内力分析 - 19 - 5.65.6 水平地震作用下的框架内力图水平地震作用下的框架内力图 图 5.2 水平地震作用下的框架内力图 毕业设计（论文） 第 6 章 风荷载作用下的框架内力分析 - 20 - 第第 6 6 章章 风荷载作用下框架内力分析风荷载作用下框架内力分析 风荷载取一榀框架来计算，风压标准值计算公式： （6-1） 0kzsz 因为 hvb)(vb)(vb)(vb)(vb)(vb) 549.656 549.656549.656549.656549.656549.656 底层 (vb)(vb)(vb)(vb)(vb)(vb) 549.656 549.656549.656549.656549.656549.656 其他层 0.25cfcbho (kn) (vb)(vb)(vb)(vb)(vb)(vb) 顶层 min0.24 0.114% 201.2 250 200 sv a bs 300 43 . 1 24. 0 yv t f f 毕业设计（设计）论文 第九章 框架内力计算 - 70 - 。 9.2 框架柱配筋框架柱配筋 柱的配筋采用对称式，所有层的活载均为满布。由于底层的柱内力最大，建筑为 上人屋面，故顶层为一种配筋，15 层为另一种配筋。 材料： c30 混凝土：fc14.3n/mm2；ft1.43n/mm2 钢筋：hpb235：fy210n/mm2，f y210n/mm2； hrb335：fy300n/mm2，fy300n/mm2 柱截面尺寸：bh600600 采用单筋矩形截面，取