土木工程专业毕业设计某医疗综合楼设计

1 引 言土木工程专业的毕业设计是综合性和实践性极强的最后一个教学环节，是理论与实际相结合的训练阶段；是我们学生运用所学的基础理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构、施工设计的重要实践过程，涉及综合运用建筑、结构、施工、设备、给排水和相关学科的基础知识。毕业设计的时间较短，我们土木工程专业的学生本次毕业设计仅需完成该工程主体建筑某医疗综合楼的建筑及结构设计部分施工图，侧重于结构计算，包括类场地土7近震的抗震设防，考虑结构的抗震设计。在设计中，一方面要把所学的知识运用到设计、施工中去，熟悉国家有关规范、条例和规程并知道如何去查找规范里的相关条文；另一方面，由于现代化建筑一般都具有密度大，高度高，功能多，设备复杂，装修豪华，防火要求和管理自动化水平高，需要各工种交叉配合。因此，通过这次毕业设计，扩大学生非本专业知识面也是十分重要的。由于毕业设计是一种初步的尝试，涉及专业比较多，加上条件和水平所限，不可避免地存在疏漏与错误，敬请土木学院资深专家、教师批评指正。 2 建筑设计说明建筑设计在现有的自然环境与总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑使用功能、结构施工、材料设备、经济艺术等问题，着重解决建筑内部使用功能和使用空间的合理安排，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式等，创造出既符合科学性，又具有艺术效果的工作环境。建筑设计应考虑建筑与结构等相关的技术的综合协调，以及如何以更少的材料、劳动力、投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用、经济、坚固、美观。本方案采用框架结构，框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连成一体，形成承重结构，将荷载传至基础。其特点是承重系统与非承重系统有明确的分工，支承建筑空间的骨架与梁，柱是承重系统，而分割室内外空间的围护结构和轻质隔墙是不承重的，这种结构形式强度高，整体性好刚度大，抗震性好，开窗自由。框架结构是多层、高层建筑的一种主要结构形式。这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活，能获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同的房屋造型。同时，在结构性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理的结构设计可以具有较好的延性性能。我国定义8层及8层以上的建筑为高层建筑，一般认为8层以下房屋属多层建筑，钢筋混凝土框架结构多用于多层建筑，较少用于高层建筑，因为当房屋的高度超过一定的范围时，框架结构侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较大，从受力合理和控制造价的角度，现浇钢筋混凝土框架结构一般不超过60米，地震区现浇钢筋混凝土框架，当设防烈度为7度、8度、9度、时高度一般不超过55米、45米和25米。 框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和柱，通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础，整个房屋全部采用这种结构形式的称为框架结构或纯（全）框架结构，框架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完全相同的，有时因工艺和使用要求，也可能在某层抽柱或某跨抽梁，形成缺梁、缺柱的框架。当柱为正方形或接近正方形，或楼面荷载较大的情况下，可采用纵横向承重方案，这时楼面常为现浇双向板楼盖或井字梁楼盖，两个方向的框架同时承受竖向荷载和水平荷载。建筑物是社会物质和文化财富，它在满足使用要求的同时，还需要考虑人们对建筑物在美观方面的要求，本方案采用对称方式，其主体六层，局部七层，房间对比明显，错落有置又给人不呆板的感觉。2、1 平面设计建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系。由于建筑平面通常较为集中反映建筑功能方面的问题，一些剖面关系比较简单的民用建筑，它们的平面布置基本上能够反映空间组合的主要内容，因此，首先从建筑平面设计入手。但是在平面设计中，我始终从建筑整体空间组合的效果来考虑，紧密联系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不断调整修改平面，反复深入。也就是说，虽然我从平面设计入手，但是着手于建筑空间的组合。各种类型的民用建筑，从组成平面各部分面积的使用性质来分析，主要可以归纳为使用部分和交通联系部分两类。建筑平面设计是组合布置建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系，它包括使用部分设计和交通联系部分设计。2、2 剖面设计 建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系，剖面设计主要表现为建筑物内部结构构造关系，以及建筑高度、层高、建筑空间的组合与利用。它和房屋的使用、造价和节约用地有着密切关系，也反映了建筑标准的一个方面。其中一些问题需要平、剖面结合在一起研究，才具体确定下来。本工程为某医疗综合楼，层高均为3.3m。垂直交通采用楼梯，没有设计电梯，因为考虑到办公楼层数较少，仅有五层。门的高度根据人体尺寸来确定，窗高要满足通风采光要求。 2、3 立面设计立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而进行的。同时，还可起到改善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、经济性；正确处理与施工技术的关系。建筑立面可以看成是由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房屋的结构构件，有门窗、阳台、外廊等和内部使用空间直接连通的部件，以及台基、勒脚、檐口等主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面，是立面设计的主要任务。建筑立面设计的步骤，通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系，例如房屋的大小、高低、门窗位置，构部件的排列方式等，描绘出房屋各个立面的基本轮廓，作为进一步调整统一，进行立面设计的基础。设计时首先应该推敲立面各部分总的比例关系，考虑建筑整体的几个立面之间的统一，相邻立面间的连接和协调，然后着重分析各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、建筑装饰等进一步作重点及细部处理。完整的立面设计，并不只是美观问题，它和平、剖面的设计一样，同样也有使用要求、结构构造等功能和技术方面的问题，但是从房屋的平、立、剖面来看，立面设计中涉及的造型和构图问题，通常较为突出。2、4 构造和建筑设计措施建筑不仅要满足人们生产、生活等物质功能的要求，而且要满足人们精神文化方面的要求。为此，不仅要赋予现实用属性，同时，也要赋予它美观的属性。建筑的美观主要是通过内部空间及外部造型的艺术处理体现，同时，涉及到建筑的群体空间布局，而其中建筑物的外观形象经常地，广泛地被人们所接触，对人的精神感受上产生的影响尤为深刻。建筑体型和立面设计是整个建筑设计的重要组成部分，要满足使用功能，物质技术条件，环境条件及社会经济条件等要求。2、4、1 墙体墙体按所处位置分为外墙，按布置方向又可以分为纵横墙，按受力方式分为承重墙和非承重墙。墙体应该满足程度要求，刚度要求及抗震要求。为满足抗震要求，应设置贯通的圈梁和钢筋混凝土构浇柱，使其具有一定的延伸性，减缓墙体的酥碎现象产生。墙脚和勒脚受到土壤中水分的侵蚀，致使墙身受潮，墙面层脱落，影响卫生环境，应做好防潮工作。门窗过梁用来支承门窗洞口上墙体的荷重，承重墙上的过梁还要支承楼板荷等，是承重构件，本工程采用钢筋混凝土过梁，外墙为240mm厚水泥炉渣空心砌块，内墙为1200mm厚轻质条型墙板。2、4、2 基础基础是建筑面地以下的承重构件，是建筑的下部结构，它随建筑物上部结构传下来的全部荷等，并把这些有过连同本身的重量一起传到把基上。本工程采用栓下条形基础，该类基础在其纵、横两个方向均产生变曲变形，故在两个方向的截面内场存在剪力和弯短，柱下条形基础纵向的剪力与弯短一般则由基础梁承担，基础梁的纵向内力通常可采用简化法（直线分布法）或弹性地基梁法计算。2、4、3 楼地层楼地层包括楼板层和地坪层，是水平方向分隔空间的承重构件，楼板层分隔上下楼层空间，地坪层分隔大地与底层空间，楼极层由面层、楼板、顶棚三部分组成，必须满足足够的强度和刚度；隔声、防火、热工；建筑经济等要求，本工程采用现浇钢筋混凝土楼板，该楼板具有强度高、防火性好、耐久等优点，应用广泛。楼地面采用水磨石地面，该种地向有良好的耐磨性，耐久性、防火防火性，并具有质地美观、表面光洁，下起尘，易清洁等优点。2、4、4 屋顶屋顶按其外形一般分为平屋顶、坡屋顶、其它形式的屋顶。本工程采用平屋顶，其排水坡度小于5%，最常用的排水坡度为2%-3%，本工程采用2%的排水坡度。屋顶设计满足功能，结构、 建筑艺术三方面要求，屋顶先建筑的围护结构，应抵御自然界各种环境因素对建筑物的不利影响。屋顶承受风、雨、雪等荷重及其自身重量，因此，屋顶也是房屋的承重构件，应有足够的强度和刚度，以保证房屋的结构安全，并防止因过大的结构变形引起的防水原开裂、漏水、本一工程采用女儿墙外排水。屋面采用刚性防火屋面，其构建简单，施工方便，造价较低。本设计工程建筑立面设计力求给人一种均衡、和谐的感觉，与环境融于一体，充分体现了建筑物的功能，通过巧妙组合，使建筑物创造了优美、和谐、统一而又丰富的空间环境，给人以美的享受。3、结构设计说明3、1 工程概况某医疗综合楼，建筑面积约5000m2，按照规划要求，拟建层数为6层的框架结构。1、 年平均温度16 0C，夏季最高气温为40.7 0C，冬季最低气温为-14 0C；2、 冬季相对温度73 ，夏季相对温度81；3、 冬季主导风向东北平均风速2.6m/s，夏季主导风向东南平均风速2.6m/s，最大风速为23.7 m/s；4、 年平均降水量1034.1mm，月最大降水量179.3mm；5、 常年地下水位低于-1.5m，水质对混凝土没有侵蚀作用；6、 地震荷载和雪荷载等常用荷载查相关规范。3、2 设计主要依据和资料1 房屋建筑学 武汉工业大学出版社2 混凝土结构（上、下） 武汉理工大学出版社3 基础工程 同济大学出版社4 建筑结构设计 东南大学出版社5 结构力学 人民教育出版社6 地基与基础 武汉工业大学出版社7 工程结构抗震 中国建筑工业出版社8 简明建筑结构设计手册 中国建筑工业出版社9 土木工程专业毕业设计指导 科学出版社10 实用钢筋混凝土构造手册 中国建筑工业出版社11 房屋建筑制图统一标准（BG50001-2001） 中国建筑工业出版社12 建筑结构制图标准（BG50105-2001） 中国建筑工业出版社13 建筑设计防火规范（GBJ1687） 中国建筑工业出版社14 民用建筑设计规范（GBJI0I8-7） 中国建筑工业出版社15综合医院建筑设计规范（JGJ49-88） 中国建筑工业出版社 16 建筑楼梯模数协调标准（GBJI0I-87） 中国建筑工业出版社17 建筑结构荷载规范（GB5009-2001） 中国建筑工业出版社18 建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001） 中国建筑工业出版社19 混凝土结构设计规范（GB500102002） 中国建筑工业出版社20 地基与基础设计规范（GB5007-2002） 中国建筑工业出版社21 建筑抗震设计规范（GB500112001） 中国建筑工业出版社本工程采用框架结构体系，框架抗震等级为三级。本工程耐火等级为二级，其建筑构件的耐火极限及燃烧性能均按民用建筑设计规范（GBJI0I8-7）执行.全部图纸尺寸除标高以米为单位外均以毫米为单位。本工程结构图中所注标高均为结构标高。3、3 主体工程设计1 全部单向板底筋短向放置在底层,长向放置在短向筋上.2 框架柱与砖墙连接均需间隔500高、在柱内预埋并向外伸出长度不小于1000的26的钢筋与砌体相连接。3 主体工程内预留洞、预埋件应与其他相关专业配合施工，严禁在结构构件上事后凿洞。凡柱、板、梁及混凝土墙上开洞必须满足相关规范要求。4 凡建筑图中未设墙处今后需加隔墙时，只允许加轻质隔墙。5 框架梁上下立筋除图中注明外均不宜有接头，不可避免时，必须采用焊接接头，同一截面内钢筋的接头面积不多于钢筋总面积的50%.3、4 结构设计方案及布置 该建筑为医疗综合楼，采用框架结构，建筑平面布置灵活，有较大空间。 该工程采用全现浇结构体系，混凝土强度等级为C30，结构平面布置见详图。3、4、1构件初估 1柱截面尺寸的确定由于本框架结构荷载较小，可取1.1。设防烈度7度、小于60 m高的框架结构抗震等级为三级,因此取0.9。选定柱截面尺寸为600 mm600mm 2、梁尺寸确定 框架梁截面高度取梁跨度的l/8l/12。该工程框架为纵横向承重，根据梁跨度可初步确定横向框架梁350mm800mm，纵向框架梁300mm400mm 3、楼板厚度 楼板为现浇双向板，根据经验板厚取100mm。3、4、2 基本假定与计算简图 1、基本假定（1）平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。 （2）由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转影响。 2、计算简图在横向水平力作用下，连梁梁对墙产生约束弯矩，因此将结构简化为刚结计算体系，计算简图如后面所述。3、4、3 荷载计算 高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用于风力。本建筑高度小于60m，且风荷载不大，故可不算风荷载。地震作用计算方法按建筑结构抗震设计规范进行，对高度不超过40m以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。 竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。3、4、4 侧移计算及控制 当一般装修标准时，框架结构在地震作用下层间位移和层高之比、顶点位移与总高之比分别为1：650，1：700。3、4、5 内力计算及组合 1竖向荷载下的内力计算 竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每榀框架。框架结构在竖向荷载下的内力分层法；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定进行计算。2水平荷载下的计算 水平力首先在框架分配，然后将分得的份额按各榀框架的剪切刚度进行再分配；将总剪力墙分得的份额按各片剪力墙的等效刚度进行再分配。最后计算单榀框架。3、内力组合 （1）荷载组合。由于不考虑风荷载影响，荷载组合简化如下： 1）1.2恒1.4活。 2）1.2重力荷载代表值1.3水平地震作用。 （2）控制截面及不利内力。框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层，底层，混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。 框架梁控制截面及不利内力为：支座截面，Mmax，Vmax，跨中截面，Mmax。 框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：Mmax及相应的N、V，Nmax及相应M、V，Nmin及相应M、V。3、4、6 构件及节点设计 构件设计包括框架梁、柱，板的配筋计算。3、4、7 基础设计根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用整体性较好的条形基础3、5 施工材料1 本工程中所采用的钢筋箍筋为级钢，fy=210N/m,主筋为级钢，fy=300N/m。2 柱梁钢筋混凝土保护层为35mm,板为15mm。3 钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行。4 本工程所有混凝土强度等级均为C30。5 墙体外墙及疏散楼梯间采用240厚多孔空心砖，其余内墙采用200厚多孔空心砖，后封设备管道及夹墙采用80厚石膏砌块。6 当门窗洞宽1000mm时,应采用钢筋砖过梁,放置3F6两端伸入支座370并弯直钩;门窗洞宽1000mm时,设置钢筋混凝土过梁。3、6 施工要求及其他设计说明 本工程上部楼板设计时未考虑较大施工堆载（均布），当外荷载达到3.0Kn/m时，应采取可靠措施予以保护。2. 本工程女儿墙压顶圈梁为240mm120mm，内配48，F6250，构造柱为240mm240mm，内配410，6250，间隔不大于2000mm3. 施工缝接缝应认真处理，在混凝土浇筑前必须清除杂物，洗净湿润，在刷2度纯水泥浆后，用高一级的水泥沙浆接头，再浇筑混凝土。4未详尽说明处，按相关规范执行。4 结构计算书4、1 工程概况：我们本次设计课题是一幢医疗综合楼，六层框架结构，抗震设计烈度为7度、近震。地基按类场地土。建筑物底层层高为3.9米，其它层为3.6米，柱、梁板均为现浇结构。4、1、1 平面设计首先应是底层的设计，初步拟定柱的截面尺寸为600600，横梁的截面尺寸为350800，纵梁截面尺寸为300400，在设计中，考虑到多层综合楼的多项功能集一体，设计中，把它主要功能分区，亦即是住院病房和办公区，各个区进行人员分流以及满足防火要求，各自有单独出入口，并形成对称布置。4、1、2 剖面设计 为了很好的反映楼层的结构，在设计剖面时，剖到楼梯这个比较重要的部位，使剖面能很好的反映结构的布置，楼地面的装修以及梁柱之间的关系等。4、1、3 排水设计为了使雨水能很好的有组织的排走，设计中，我采用内檐沟排水，起坡坡度均为2%,设计成双坡排水。4、1、4 结构选型 采用钢筋混凝土框架结构（1） 屋面、楼面结构：现浇钢筋混凝土屋面板，按上人屋面的使用荷载取用；（2） 楼梯结构：采用板式楼梯；（3） 排水采用檐沟内排水，沟内垫坡。（4） 基础：采用柱下独立基础。4、1、5基本资料：（1） 设计标高：室内设计标高0.000，室内外高差600。墙身做法：墙身为加气混凝土砌块。内外墙均厚240，用M5混合砂浆砌筑，内粉刷为混合砂浆底，纸筋灰面，厚15mm，“803”内墙涂料两度，外粉刷为1：3水泥砂浆底，厚15mm, 5厚1：1水泥砂浆粘结层，水刷石墙面。（2） 楼面做法：见建施01号图（3） 屋面做法：40厚C30UEA补偿收缩混凝土防水层，表面压光，混凝土内配4钢筋双向间距15010厚黄砂隔离层20厚1：2.5水泥沙浆找平层20厚（最薄处）1：8水泥珍珠岩找2%坡现浇钢筋混凝土屋面板，板面清扫干净（4） 门窗做法：采用木门，铝合金窗。门厅处门为玻璃木门。（5） 工程地质资料：持力层为粉质粘土，地基承载力标准值为2074KPa；（6） 基本风压0.4 KN/M2，雪压0.35KN/M2。（7） 抗震7度设防（近震）（8） 活荷载标准值：，屋面活荷载为2.0 KN/m2，楼面活荷载2.0 KN/m2根据这些资料和设计的平面图和结构布置，我选取第六榀框架作为计算单元，并据此来进行框架计算。4、2 结构布置及计算简图4、2、1结构布置根据该房屋的使用功能及建筑设计的需求，进行了建筑平面、立面及剖面的设计，其各层建筑平面、剖面示意图见建筑设计图，主体结构6层，底层层高为3.9m，其它层为3.6m。填充墙采用240 mm厚的粘土空心砖砌筑，门为木门，窗为铝合金窗，门窗洞口尺寸见门窗表。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100 mm，梁载面高度按梁跨度的1/121/8估算，由此估算的梁载面尺寸见表1，混凝土强度等级取C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2）表1 梁截面尺寸（mm）层次横梁（bh）纵梁（bh）2-53508003004001350800300400柱载面尺寸可根据式N=FgEn ， AcN/Nfc估算，查表2得该框架结构在30m以下，抗震等级为三级，其轴压比值N=0.9结构类型烈 度6789框架结构高度/m30303030303025框架四三三二二一一剧场、体育等三二一一表2 柱轴压比限值N结构类型 抗 震 等 级一二三框架结构0.70.80.9取柱的截面为正方形，设计柱截面尺寸取值统一取600600 mm2基础选用柱下独立基础，基础埋深取0.8m，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板顶，2-5层柱高度即为层高3.6m，底层柱高度从基础顶面取至一层板顶，即h1=3.9+0.6+0.5=5.0m4、2、2重力荷载计算（1）屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（上人）：30厘细石混凝土保护层 220.3=0.66KN/m2三毡四油防水层 0.4 KN/m220厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/m2150层水泥蛭石保海层 50.15=0.75KN/m2100厚钢筋砼板 250.1=2.5KN/m2 合 计 4.71KN/m21-6层楼面水磨石地面(10mm面层,20mm水泥砂浆打底) 0.65 KN/m2100厚钢筋砼板 250.1=2.5 KN/m2 合 计 3.15 KN/m2（2）屋面及楼面可承荷载标准值上人屋面均布活载标准值 2.0 KN/m2楼面活荷载标准值 2.0KN/m2玻璃屋顶荷载标准值 0.35 KN/m2屋面雪荷载标准值SK =rS0=1.00.35=0.35KN/m2式中r为屋面积雪分布系数，取r=1.0（3）梁柱墙窗门重力荷载计算梁柱可根据载面尺寸，材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力，荷载对墙、门窗等可计算出单位面积上的重力荷载，具体计算结果见表3墙体为240mm，厚粘土空心砖，外墙为水刷石墙面（0.5 KN/m2），内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为0.5+150.24+170.02=4.44KN/m2，内墙为240mm厚粘土空心砖，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为150.24+170.022=4.28 KN/m2，木门单位面积重力荷载为0.2 KN/m2，铝合金窗单位面积重力荷载取0.4 KN/m2，木框玻璃门单位面积重力荷载为0.3KN/m2，钢铁门单位面积重力荷载为0.45KN/m2 。表3 梁、柱重力荷载标准值层次构件b/mh/m/（kN/m3）g/(kN/m)li/mnGl/kNGi/KN1横梁0.350.80251.057.357.27370.44506.52纵梁0.300.40251.053.153.612136.08柱0.600.60251.109.905.014693.002-6横梁0.350.80251.057.357.27370.44506.52纵梁0.300.40251.053.153.612136.08柱0.600.60251.109.903.614498.96（4）墙重力荷载标准值一层墙休重力荷载标准值计算底层墙体重力荷载标准值G1可以先看作全是整块的墙体计算出G1墙再计算出所有的门窗及梁、楼面的重力荷载标准值，于是可以得出G1=G1纵墙+ G1横墙- G1窗- G1门+ G1梁+ G1楼面纵墙面积S1=4.23.912=196.56 m2横墙面积S2=7.83.97=212.94m2窗面积S3=1.82.256=24.3 m2门面积S4=1.52.16=18.9 m2梁面积S5=0.350.87.87+0.30.44.212=21.34 m2楼面面积S6=4.27.86=196.56 m2G1=G1纵墙+ G1横墙- G1窗- G1门+ G1梁+ G1楼面 =196.564.44+212.944.28-24.34.05-18.9506.527.35+196.563.15 =2334.94 KN同理 第二层G2=2068.99 KN第三层G3=2068.99 KN四层G4=2068.99 KN第五层G5=2068.99 KN第六层G5=1114.51 KN4、3 框架侧移刚度计算横梁线刚度ib计算过程见下表4，柱线刚度ic计算见表5表4 横梁线刚度ib计算表层次Ec/(N/mm2)bh/mm2Io/mm4L/mmEcIo/L(N .mm)1.5EcIo/L(N .mm)2EcIo/L(N .mm)1-63.01043508001.49101078005.7310108.6101011.461010表5 柱线刚度ic计算表层次hc/mmEc/(N/mm2)bh/mm2Ic/mm4EcIc/hc/(N.mm)150003.0*104600*6001.08*10106.48*10102-636003.0*104600*6001.08*10109.0*1010柱的侧移刚度按式D=c计算，式中系数c为柱侧移刚度修正系数，根据梁柱线刚度比的不同，由相关表可查得。表6 中框架柱侧移刚度D值层次cDiDi10.3540.363112911129102-60.2250.113941794170表7 边框架柱侧移刚度D值层次cDiDi10.1770.3119673386922-60.1270.060500020000把上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层间侧移刚度Di见表8：表8 横向框架侧移刚度（N/mm）层次123456Di151602114170114170114170114170114170由上表D1/D2=151602/114170=1.3280.7故该框架为规则框架4、4横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4、4、1横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4、4、1、1横向自振周期计算按式T1=1.7计算基本周期T1，其中T的量纲为m取=0.7则 T1=1.70.7=0.71s表9 结构顶点的假想侧移计算层次Gi/KNVGi/ KNDi(N/mm)i(mm)i/mm62149.002149.0011417018.8359.552068.994217.9911417036.9340.742068.996286.9811417055.1303.832068.998355.9711417073.2248.722068.9910424.9611417091.3175.512334.9412759.9015160284.284.24、4、1、2水平地震作用及楼层地震剪力计算本工程中结构不超过40m质量和刚度沿度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，结构总水平地震作用标准值按式FEK=1Gep计算,即Gep=0.85D1=0.85(2334.94+2068.994+1114.5)=0.8512759.86=10845.88KN1=（）0.9max=（）0.90.08=0.053FEK=1Gep=0.05310845.88=574.80KN因1.4Tg=1.40.45=0.63s1.4 TgT11.4Tg0.350.08 T1 +0.070.00.350.550.08 T1 +0.010.550.08 T1 0.02注：T1为结构基本自振周期n = 0.080.71+0.07=0.1268F6=0.1268574.8=72.80 KN各质点的水平地震作用按下式计算 Fi=FEk (1-n)Fn=n FEk将上述n和FEk代入可得Fi=FEk (1-n)=501.92各楼层地震简力按下式计算 Vi=Fk具体计算结果见表11表11 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次hi/mGi/kNGiHi/kN.mFi/kNVi/kN6232149.0049427.000.279140.0140.0519.42068.9940138.410.227113.9253.9415.82068.9932690.040.18592.9346.8312.22068.9925241.680.14371.8418.628.62068.9917793.310.10150.7469.315.02334.9411674.700.06633.1502.4 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图24、4、1、3水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移i和顶点位移i分别按式（）i=Vi/和()k计算计算过程见表12，表中还计算了各层的层间弹性位移角=i/hi表12 横向水平地震作用下的位移验算层次Vi/kNDi/(N/mm)i/mmi/mmhi/mme=6140.01141701.2317.5836001/29275253.91141702.2216.3536001/16224346.81141703.0414.1336001/11843418.61141703.6711.0936001/9812469.31141704.117.4236001/8761502.41516023.313.3150001/1511由表11可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/8761/550满足式eeh的要求，其中/h=1/550由表查得。4、4、1、4水平地震作用下框架内力计算以图中轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法，其余框架内力计算从略框架柱端剪刀及等矩分别按式Vij= ,计算，其中Dij取自表8，层间剪刀取自表11，各柱反弯点高度比y按式y=yn+y1+y2+y3确度，其中yn由表查得，本工程底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y1和y3，其余柱均无修正，具体计算过程及过程见表13表13 各层柱端弯矩及剪力计算层次hi/mVi/KNDijN/mmDi1Vi1Y63.6140.0114170941711.550.2550.062.4939.0953.6253.9114170941720.940.2550.2317.3458.0543.6346.8114170941728.600.2550.3333.9868.9833.6418.6114170941734.530.2550.4049.7274.5823.6469.3114170941738.710.2550.6793.3759.9215.0502.41516021129137.420.3540.87162.7833.68注：表中M量纲为kN.m，V量纲为kN。梁端弯矩剪力及柱轴力发别按下式计算： jVb=(Mb1+ Mb2)/lNi=其中梁线刚度取自表4，具体计算过程见表14表14 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次横梁柱轴力NMblMbrlVb639.0939.097.810.0210.02560.5460.547.815.5215.52486.3286.327.822.1322.133108.56108.567.827.8427.842109.64109.647.828.1128.111127.05127.057.832.5832.58注：1）柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两柱为压力。 2）表中M量纲为kN.m，V量纲为kN，N量纲为kN, l量纲为m。水平地震作用下框架的弯矩图，梁端剪力图，柱轴力图见图3：4、4、2横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算4、4、2、1风荷载标准值标准值按式k=zsz0计算风压标准值计算公式为： Pw= WA因结构高度H=2330m，可取风振系数可取-z=1.0对于矩形平面s=1.3建筑处于C类场地Z从地面（室外）算起查规范 取n=50年时 宜昌市基本风压取0=0.4 KN/m2风压标准值计算公式为： Pw= WA将风载换算成作用于框架各层节点上的集中荷载表15 将风荷载转换成作用于框架各层节点上的集中荷载层次 zsZzw0wkP(kN)61.01.3230.890.40.465.8051.01.319.40.830.40.436.7341.01.315.80.760.40.406.2731.01.312.20.740.40.385.9021.01.38.60.740.40.385.7511.01.34.50.740.40.387.984、4、2、2风荷载内力计算：采用D值法计算，y1y2y30即yy0，由图可知，可将风荷载看为均布荷载，故y0 可由表查的。计算简图见图4：一般柱： 边柱： 中柱： 底层柱：边柱： 中柱： K为梁柱刚度比，为梁柱刚度比对柱刚度的影响表16 求柱FH的剪力值层次cDDV(kN)60.2550.1139417188342.9050.2550.1139417188346.2640.2550.1139417188349.4030.2550.11394171883412.3520.2550.11394171883415.2310.3540.363112912258219.22求柱FH反弯点高度yh根据总层数m，该柱所在层n，梁柱线刚度比，查表得标准反弯点系数y0 ；根据上下横梁线刚度比值i查得修正值y1；根据上下层高度变化查得修正值y2、y3；各层反弯点高度yh=（y0 +y1+ y2+y3） h表17 求柱FH反弯点高度yh层次y01y12y22y3y60.2550.0510100.0550.2550.231010100.2340.2550.331010100.3330.2550.401010100.4020.2550.5810101.25- 0.050.5310.3540.900.8- 0.050.85由下面公式求出柱上下两端弯矩上柱：M上 =V(1-y) h 下柱：M下=Vyh 再由节点平衡条件和梁的线刚度比求出各梁端弯矩，计算结果见图54、5竖向荷载作用下框架结构的内力计算4、5、1横向框架内力计算4、5、1、1计算单元取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为4.2m，如图6所示，直接传给该框架的楼面荷载如图中的阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载，则通过纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架作用于各节点上，由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。4、5、1、2荷载计算1）桓载计算在图7中，q1代表横梁自重，为均布荷载形式。q2为房间传给横梁的梯形荷载，由图6所示几何关系可得对于第6层 q1=7.350 KN/m q2=4.712.1=9.891KN/mP0 为走道墙传给楼板的恒载，P1、P2分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重，楼板和女儿墙等的重力荷载，计算如下：P1=（4.21.2+（3+5.4）2.1）4.71+3.154.2+4.441.24.2 =100.89KNP2= P1=100.89KN集中力矩 M1= M2=P1e1=100.89=15.13KN.m对1-5层q1包括梁自重和其上横墙自重为均布荷载，其它荷载计算方法同与第六层相同，计算结果为：q1=7.35+4.28(3.6-0.8)=19.334KN/m q2=3.152.1=6.615KN/m P0=4.28(4.22.8+5.42.8/2)+3.155.4/2=91.195 KNP1=3.154.2+(4.21.2+4.22.1) 4.71=78.51 KNP2=3.154.2+(4.21.2+4.22.1) 4.71+4.444.23.9=151.24 KNM1=P1e1 -P02.4=78.51-91.1952.4=-207.09KN.mM2=P2e2=151.24=22.69KN.m2）活荷载计算活荷载作用下各层框架上的荷载分布如图8对于第6层q2=2.12=4.2KN/m P1=(4.21.2+4.22.1)2=27.72KNP2= P1=27.72KNM1=P1e1=27.72=4.16KN.mM2= P2e2=27.72=4.16KN.m同理，在屋面雪荷载作用下q2=0.42KN/m P1= P2=0.2772 KNM1=M2=0.416KN.m对1-5层q2=4.2KN/m P1= P2=27.72 KNM1=M2=4.16KN.m将以上计算结果汇总，见表18和表19表18 横向框架恒载汇总表层次q1q2P0P1P2M1M267.3509.8910100.89100.8915.1315.131-519.3346.61591.19578.51151.24- 207.0922.69表19 横向框架活载汇总表层次q2P1P2M1M264.2（0.42）2.59（0.2592）2.59（0.2592）4.16（0.416）4.160.416）1-54.2