毕业设计---办公大楼设计.doc

西北工业大学网络教育学院毕业论文 西北工西北工业业大学网大学网络络教育学院教育学院 毕业论毕业论文文 学学习习中心：中心： 汉汉 中中 班班 级级： ： 2010 年春年春 专专 业业： ： 土土 木木 题题目：目：*办办公大楼公大楼设计设计 学生姓名学生姓名: 唐唐 海海 欢欢 学学 号：号：013003204001 指指导导教教师师： ： 2012 年年 8 月月 12 日日 西北工业大学网络教育学院毕业论文 作者：作者：摘要摘要 本设计为综合业务办公楼设计，结构体系为现浇钢筋混凝土框架结构，总建筑 面积 4000m2左右，地震设防烈度为 8 度，结构抗震等级为三级，采用横向框架承重体 系。设计内容包括建筑设计、结构设计两部分。其中结构设计是设计的重点，结构设 计时，在确定框架结构平面布置之后，选取了一榀框架进行计算。首先确定框架梁、 柱截面尺寸，计算线刚度，接着计算重力荷载，接着利用顶点位移法计算结构自震周 期，计算恒、活荷载作用下梁、柱的内力，再进行框架内力组合，截面设计和配筋计 算，最后进行了楼梯、楼板和基础的设计。并根据计算结果绘制了建筑施工图和结构 施工图。 关键词 办公楼设计 框架结构 内力计算 内力组合 结构设计 抗震设计 西北工业大学网络教育学院毕业论文 目目 录录 摘要摘要.1 1.工程概况及原始资料.4 1.1 工程概况4 1.2 设计原始资料5 2.建筑设计.5 2.1 总平面设计.5 2.1.1 总平面布置与各类用房关系 .5 2.1.2 建筑物的布局和间距要求 .5 2.1.3 总平面设计 .6 2.2 办公楼的分类.6 2.2.2 根据办公楼使用性质分类 .7 2.3 平面设计7 2.3.1 确定平面形状 .7 2.3.2 办公楼的组成部分 .8 2.3.3 主要使用房间的设计 .8 2.3.4 辅助使用房间的设计 .12 2.2.6 各房间之间的组合 .16 2.3.7 平面组合方式 .17 2.4 剖面设计18 2.4.1.剖面形式 18 2.4.2 层高、标高 .19 2.5 立面设计19 2.6 构造设计20 2.6.1 屋面设计 .20 2.6.2 地面设计 .21 2.6.3 散水设计 .21 2.6.4 外墙及内墙设计 .22 3.结构设计.22 3.1 结构设计原始资料22 3.2 结构选型说明23 3.2.1 设计依据 .23 3.3 构件布置23 3.3.1 柱网和层高 .23 3.3.2 楼板施工方案 .24 3.3.3 框架承重方案 .24 3.4 构件尺寸（梁、柱、板等）的初步拟定25 3.4.1 现浇板厚度估算 .25 3.4.2 梁的选择 .25 西北工业大学网络教育学院毕业论文 3.4.3 柱的截面选择 .25 3.5 基础造型26 3.6 材料选用26 3.6.1 混凝土 .26 3.6.2 钢筋 .26 3.6.3 混凝土保护层厚度 .26 3.6.4 结构设计等级 .26 3.6.5 荷载及荷载分项系数取值 .26 4.结构计算.27 4.1 结构布置及计算简图27 4.1.1 结构布置 .27 4.1.2 计算简图 .28 4.2 重力荷载计算28 4.2.1 屋面及楼面的永久荷载标准值计算 28 4.2.2 屋面和楼面可变荷载标准值计算 .29 4.2.3 梁、柱重力荷载标准值 29 4.2.4 墙、门、窗重力荷载计算 .30 4.2.5 重力荷载代表值计算 .30 4.3 框架侧移刚度计算32 4.3.1 横向框架侧移刚度计算 .32 4.3.2 纵向框架侧移刚度计算 .34 4.4 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算35 4.4.1 横向自振周期计算 35 4.4.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 .35 4.4.3 水平地震作用下的位移验算 .37 4.4.4 水平地震作用下框架内力计算 .37 4.5 竖向荷载作用下框架结构的内力计算39 4.5.1 横向框架内力计算 39 4.5.2 横向框架内力组合 47 4.6 截面设计.56 4.6.1 框架梁 56 4.6.2 框架柱 .62 4.6.3 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 .65 4.8 楼梯设计68 4.8.1 梯段板的计算 .68 4.8.2 平台板计算 .69 4.8.3 平台梁计算 .70 4.9 基础设计.71 4.9.1 基础尺寸的确定 .71 4.9.2 基底净反力 pn和肋梁线荷载的确定 72 4.9.3 基础梁内力计算 .73 4.9.4 截面设计 .74 5 参考文献78 西北工业大学网络教育学院毕业论文 6 致谢80 1.工程概况及原始资料 1.11.1 工程概况工程概况 本设计为某学校办公大楼,设计完全按照规范进行。本建筑主体六层，它是该学校学校的主体 建筑，承担着学校的教育、行政、文化及交流任务，建筑面积 4000，各层房间设置见表 1.1；建筑用地范围示意图见图 1.1。表 1.1 各层房间设置及面积 层数名称数量 面积 （m2） 备 注 层数名称数量 面积 （m2） 备注 收发室 120 大办公室 340 大接待室 140 小办公室 1420 小接待室 120 会议室 160 资料室 240 杂物室 120 阅览室 240 楼梯间 复印室 120 卫生间、盥洗室 小办公室 920 门厅 140 楼梯间 底层 卫生间、 盥洗室 标准层 主 干 道 幸 福 北 路 教 学 楼 图 书 馆 图 1.1 建筑用地范围示意图 1.2 设计原始资料 （1）冬季采暖室外空气计算温度-60c，夏季通风室外空气计算温度为 300c。 西北工业大学网络教育学院毕业论文 （2）室内计算温度：卫生间、楼梯间、大厅为 160c，其他均为 180c。 （3）全年主导风向：东北；平均风速：冬季为 1.9，夏季为 2.2；基本风压为 0.35smsm 。 2 mkn （4）全年降雨量 634；日最大降雨量 92；一小时最大降雨量 56。mmmmmm （5） 最大积雪厚度 220；基本雪压为 0.25；土壤最大冻结深度 0.45。mm 2 mknmm （6）地震设防烈度为 8 度，近震；类场地土。 （7）工程地质条件： 拟建场地为第四纪黄土，其垂直和水平分布较稳定，属非自重湿陷性黄土场质。 地下水埋藏深度 12.6，属潜水类型，对建筑物基础无影响。根据土的天然空隙比，地基土m 属中等压缩性、可塑。主要持力层为黄土状亚粘土，承载力为 150。kpa （8）室内地坪高，相当于绝对标高 414.450。000 . 0 m （9）本工程由省建某公司某工程队承建，该施工队技术力量雄厚，施工机械化程度较高，施 工机械设备齐全；建筑材料以及各种预制构件均由承建公司负责组织供应。 2.建筑设计 2.1 总平面设计 2.1.1 总平面布置与各类用房关系 （1）总平面布置时应考虑环境和绿化设计。办公楼建筑的主体部分宜有良好的朝向和日照。 （2）建筑基地内应设停车场（库） ，或在建筑物内设停车库。 （3）办公区域内不宜建造职工住宅，若用地毗邻，应予分隔和分设独立出入口。 （4）在同一基地内办公楼与公寓楼、旅馆楼共建，或建造以办公用房为主的综合楼，应根据 使用功能不同，安排好主体建筑与附属建筑的关系，做到分区明确、布局合理、互不干扰。 （5）总平面布置应合理安排好汽车库、自行车棚、设备机房（水、暖、电气和空调）等附属 设施和地下建筑物。 2.1.2 建筑物的布局和间距要求 建筑物的布局和间距应综合考虑防火、日照、防噪、卫生等要求，具体见下。 （1）建筑物之间的间距，应满足防火要求。 （2）有日照要求的建筑，应符合当地规划部分制定的日照间距；对住宅建筑，应满足城市 居住区规划设计规范中所规定的日照标准和当地规划部分的要求。 西北工业大学网络教育学院毕业论文 （3）地震地区的建筑间距，一般应为两侧建筑主体部分平均高度的 1.5 倍1。 （4）建筑布局应有利于在夏季获得良好的自然通风，并防止冬季寒冷地区和多沙暴地区风寒 的侵袭。高层建筑的布局，应避免形成高压风带和风口1。 （5）根据噪声源的位置、方向及强度，应在建筑功能分区、道路布置、建筑朝向、距离及地 形、绿化和建筑物的屏障作用等方面采取综合措施，以防止或减少环境噪声1。 （6）建筑物的间距还应满足安全防护、卫生、防爆等方面的要求。 2.1.3 总平面设计 根据设计任务书所提供的建筑用地范围示意图 1.1，可以看出该建筑物的西边是一人行道，南 边是一条主干道，北边和东边分别是学校的教学楼和图书馆。根据办公楼的特点及场地条件，选择 矩形平面形式。将主要的出入口放在主干道一边，以缩短人流出入的滞留时间；防止外部车流的导 入；避免车行系统与人行系统的交叉重叠，以防人车混杂，互相干扰，同时也方便寻找。 建筑总平面图见图 2.1。 主 干 道 幸 福 北 路 教 学 楼 图 书 馆 图 2.1 建筑总平面图 2.2 办公楼的分类 根据建筑高度，可将办公楼分为低层、多层、高层及超高层办公楼，具体划分见表 2.1。 表 2.1 办公楼建筑高度分类1 类 别建筑高度（米） 低层办公楼 多层办公楼 24 西北工业大学网络教育学院毕业论文 多层办公楼 100 超高层办公楼 100 2.2.2 根据办公楼使用性质分类 根据办公楼使用性质，可将办公楼分为行政办公楼、专业性办公楼、出租写字楼及综合性办公 楼，具体划分见表 2.2。 表 2.2 办公楼使用性质分类1 类 别使 用 性 质 行政办公楼各级党政机关、人民团体、事业单位和工矿企业的行政办公楼 专业性办公楼 为专业单位办公楼使用的办公楼，如科学研究办公楼（不含实验楼） ，设计机构办公楼，商业、贸 易、信托、投资等行业办公楼 出租写字楼分层或分区出租的办公楼 综合性办公楼 以办公用房为主的，含有公寓、旅馆、商店（商场） 、展览厅、对外营业性餐厅、咖啡厅、娱乐厅 等公共设施的建筑物 本次设计的办公楼属于综合性办公楼设计。 2.3 平面设计 建筑平面设计包括单个房间的设计及平面组合设计2。 单个房间的设计是在整体建筑合理而适用的基础上，确定房间的面积、形状、尺寸以及门窗的 大小和位置2。 平面组合设计是根据各类建筑功能要求，抓住主要使用房间、辅助使用房间、交通联系部分的 相互关系，结合基地环境及其它条件，采取不同的组合方式将各单个房间合理地组合起来2。 2.3.1 确定平面形状 影响建筑物的平面形状的因素主要包括建筑物的类型、建筑物的规模、场地条件、结构要求、 技术条件等方面。 具体地来讲，确定建筑物的平面形状时，首先应从适用出发，满足建筑的功能要求及使用要求， 充分利用场地条件及地形条件，节省用地，同时应符合结构布置合理以及抗震等方面的要求。 建筑物的平面形状主要包括 h 形、山字形、l 形、矩形和工字形等形式，各种形式的特点并不 相同。 （1）矩形建筑物 矩形建筑物适宜于平直地段，其平面形状简单、规则、对称，容易满足刚度及质量分布均匀、 对称的要求，同时其刚度中心和质量中心重合，可以减小扭转效应，有利于抗震，但是其布局单调， 立面建筑效果较差。 （2）l 形建筑物 西北工业大学网络教育学院毕业论文 一般可以根据道路转角及朝向等条件，采用 l 形建筑物。 采用 l 形建筑物，在平面布置时应避免出现 l 形的二段相等的情况，同时在朝向好的地段或沿 主要街道，采用长轴方向，形成不对称布局。 （3） 形、h 形建筑物 形、h 形建筑物主要适用于场地条件或建筑物主体侧面过于单薄的情况。 其优点是可以缩短建筑物长度，争取部分房间位于朝向较好的一侧，使大多数房间获得较好的 采光。同时可增加侧面厚度，形成稳重的体型。 但当建筑平面有较长的外伸时，在地震作用下，两肢连接的凹角处应力集中，容易出现震害。 （4）山字形建筑物 在南北走向的街道，为避免沿街建筑的西晒，可以采用山字形建筑物。 其优点是可以增加建筑物的侧面厚度，形成稳重的体型。 但建筑物的刚度中心和质量中心难以重合，因此对抗震不利。 （5）工字形建筑物 工字形建筑物主要满足建筑物内部的功能要求，同时能较好满足有相关功能联系的建筑物的水 平联系。 但其在地震作用下，两肢连接的凹角处应力集中，容易出现震害。 由此结合场地的具体情况，根据拟建场地为长方形场地的实际情况，新建建筑物预留场地尺寸 相对比较大，并结合四周环境，选择矩形建筑平面形状。 2.3.2 办公楼的组成部分 办公楼应该根据使用性质、建设规模与标准的不同，确定各类用房。一般由办公用房、公共用 房、服务用房和其他附属设施等组成1。 此次设计为陕西水利科技培训楼设计，以办公为主。该建筑的办公用房主要包括大办公室和小 办公室；公共用房主要包括会议室、资料室、复印室、阅览室、门厅等；服务用房包括值班室、杂 务室、接待室、卫生间等。 2.3.3 主要使用房间的设计 房间设计包括房间的面积、房间形状、进深、长宽比例、门窗及家具的布置等。 （1）房间的形状 民用建筑常见的房间形状有矩形、方形、多边形、圆形等 。 由于矩形平面体型简单。墙体平直，便于家居布置和设备的安排，使用上能充分利用室内有效 面积，有较大的灵活性；结构布置简单，便于施工；矩形平面便于统一开间、进深、有利于平面及 空间的组合。所以一般的民用建筑的房间的形状常采用矩形。 西北工业大学网络教育学院毕业论文 在本次设计中，从使用要求、结构形式与结构布置、经济条件、美观等方面综合考虑，房间形 状采用矩形。 （2）房间的面积 主要使用房间面积的大小，是由房间内部活动的特点、使用人数的多少、家具设备的数量和布置 方式等多种因素决定的2。 如普通办公室每人使用面积不应小于 3 m2,单间办公室净面积不宜小于 10 m21；小会议室使用 面积宜为 30 m2左右，中会议室使用面积宜为 60 m2左右，大会议室应根据使用人数和桌椅情况确 定使用面积1。 本次设计对各个房间的使用面积要求见表 1.1，设计要求小办公室、复印室的建筑面积为 20 m2，大办公室建筑面积为 40 m2，会议室建筑面积为 60 m2，接待室建筑面积为 20 或 40 m2，资料室、 阅览室建筑面积为 40 m2。 （3）房间的尺寸 房间尺寸是指房间的面宽和进深2。 在选择房间平面尺寸时，应综合考虑以下几个方面的因素： 1）满足家具设备布置及人们活动要求2。 2）满足视听要求2。 3）满足天然采光要求。 4）经济合理的结构布置2。 5）符合建筑模数协调统一标准的要求2。 本次设计为综合办公楼设计， 综合上述各种因素，并结合面积要求，选择小办公室、小接待 室、卫生间以及杂物室的开间和进深为 3.3 m6 m ，大办公室、大接待室和阅览室的开间和进深 为 6.6 m6 m,会议室的进深和开间为 9.9 m6 m；建筑面积分别是 19.8、39.6 和 59.4m2。 （4）房间门的设置 房间门的作用是供人出入和各房间交通联系，有时也兼采光和通风2，同时门也是外围护 结构的组成部分。 房间门的设置包括确定门的尺寸、位置、数量、开启方式等方面。 1） 门的尺寸 门的尺寸是由人体平均高度、搬运物体尺寸、人流股数、人流量来确定的。 门的最小宽度应根据人流通行和建筑防火要求而定1。一般单股人流通行最小宽度取 550mm，而一个人侧身通过需要 300mm 宽2，因此，门的最小宽度一般为 700mm。 办公室的门应考虑一人正在通行时，另一人侧身通行，所以办公室的门多采用 900-1000mm 宽。 一般单扇门宽为 800-1000mm；双扇门宽为 1200-1800mm；辅助房间的门宽为 600-800mm。 门的高度一般为 2000mm、2100mm、2200mm、2400mm、2700mm、3000mm 等。当门高超过 2200mm 时，为了保证采光要求，门上可设亮子，亮子高度为 300-600mm，亮子可上悬或中悬。 西北工业大学网络教育学院毕业论文 根据上述要求，结合本次综合办公楼设计，主要使用房间的门为 m1，建筑物两侧次要出入口 的门为 m2，建筑物主要出入口的门为 m3，传达收发室采用平开门连推拉窗形式，即 m4，具体尺寸 及数量见门窗统计表（即表 2.3） 。 2） 门的位置 房间门的位置直接影响家具的布置、人流交通、采光以及通风等方面。 在本次设计中，将房间门设置在内墙中间，同时结合窗的位置，并与室内走道相结合，选择门 的位置，具体见建筑施工平面图中或图 2.3 及 2.4。 3）门的数量 一个房间至少设置一个门，同时根据建筑防火设计规范 （gbj 16-87）的要求，公共建筑中 一个房间的面积不超过 60 m2，且人数不超过 50 人时，可设一个门。 在本次设计中，每个小办公室、小接待室等设置一个门；对于大办公室、阅览室、大接待室、 资料室等，考虑到房间内使用人员较多，为了便于在紧急情况下的安全疏散，设置两个单扇门；而 其余房间，根据防火设计规范，均设置一个门。 4）门的开启方式 门的开启方式一般有内开和外开两种。为了防止门开启时对室外人行交通的影响，一般房间采 用内开门；但对于人流较为集中的房间，门应外开，以便于紧急情况下安全疏散。 在本次设计中，主要使用房间门均内开，而主要出入口和次要出入口均采用弹簧门，即门可内 开也可外开。 （5）房间窗的设置 1） 窗的类型 根据不同的分类原则，窗的类型不同。 根据窗的开启方式，窗可分为固定窗、平开窗、推拉窗、悬窗、立转窗等。各种窗的特点并不 相同。其中： 固定窗不能开启，仅作采光及眺望使用。 平开窗属于窗扇侧边竖向设转轴的旋转窗，有内开和外开之分。由于内开影响室内使用，因此 常用外开。平开窗常用在人手可易启闭的高度，其构造简单、开启灵活方便，安转、维护、擦洗方 便，因此使用得最多。 推拉窗包括水平推拉窗和垂直推拉窗。它的最大优点是不占使用空间，窗扇受力好；但其构造 复杂。 悬窗是指窗启闭转动轴水平设置的窗。悬窗包括上悬窗、中悬窗以及下悬窗，其中水平轴设于 窗扇上边缘的称为上悬窗；设于窗扇高度中间的称为中悬窗；设于窗扇下边缘的称为下悬窗。上悬、 中悬窗防雨，开启较方便，常用于外墙。 立转窗的通风效果好，但其防雨、密闭性能差，易漏水，不利于安装纱窗，因此常用于工业建 筑。 根据所使用的材料，窗可分为钢窗、铝合金窗、木窗、塑钢窗等。 西北工业大学网络教育学院毕业论文 本设计中全部采用塑钢推拉窗，因为塑钢窗与其它窗相比有以下优势： a. 隔热保温性能较好。 在隔热保温性能方面，木窗保温性能最好，塑钢窗略低于木窗，钢窗较差，铝合金窗最差。 b. 节约生产能耗。 c. 耐腐蚀性能好。 钢窗易生绣、变形，耐腐蚀能力差；木窗易腐蚀，吸水或受潮后易变形，而塑钢窗在使用中不 锈、不朽，对酸、碱及其他化学介质的耐腐蚀能力特别好。 d. 气密性及水密性良好。 塑钢窗的气密性可以小于 0.5m3/（h）,水密性可达到 3.6mpa，比其他材料的窗都要好。 e. 价格性能好。 2) 窗的形状和位置 建筑物室内的自然通风效果，除了和建筑朝向、间距、平面布局等因素有关外，房间中窗的位 置，对室内通风效果的影响也很关键。通常利用房间两侧相对应的窗户或门窗之间组织穿堂风。门 窗的相对位置采用对面通直布置时，室内气流通畅，不会因对流而造成夏季闷热，同时也要尽可能 使穿堂风通过室内使用活动部分的空间。 本次设计中选用长方形窗，竖向安置，这样可以使窗上部墙体至楼板底的距离减少到最小，同 时使光线达到室内的深度较远及进深方向的光线分布较均匀。 同时在本次设计中，各房间采取单侧开窗采光，窗户在房间开间方向居中布置，这样做可使光 线均匀，并利于家具的布置。 3) 窗的数量及面积大小 为获取良好的天然采光，保证房间足够的照度值，房间必须开窗2。 窗口面积大小主要根据房间的使用要求、房间面积及当地日照情况等因素来考虑。不同使用要 求的房间队采光要求不也不同2。根据窗地面积比进行窗口面积的估算，而采光系数=窗面积/地板 积。 在本次设计中，对于建筑面积为 19.8m2 的房间设置一个 1500mm1800mm 的窗户； 建筑面积 为 39.6 m2 的房间设置 2 个 1500mm1800mm 的窗户；而建筑面积为 59.4m2的房间设置 3 个 1500mm1800mm 的窗户。 由此，计算可知各个房间中窗的采光系数，即 小办公室、小接待室、杂物室、复印室、卫生间、楼梯间等（建筑面积是 19.8m2）：采光系数 =1.51.8/19.8=0.136； 大办公室、大接待室、阅览室、资料室等（建筑面积是 39.6m2）：采光系数 =21.51.8/39.6=0.136； 会议室等（建筑面积是 59.4m2）：采光系数=31.51.8/59.4=0.136。 而民用建筑的采光系数要求为：会议室、办公室、宿舍的采光系数是（1/6-1/8） ，阅览室是 （1/4-1/6） ，楼梯间、辅助房间是（1/10-1/12） 。 西北工业大学网络教育学院毕业论文 根据计算可知，办公室的采光系数等于 0.135，而 1/8=0.1250.7 21 dd 21 dd 西北工业大学网络教育学院毕业论文 同时 8 . 012 . 1 )650864650864707330( 3 1 752064 )( 3 1 432 1 ddd d 则该框架为规则框架。 4.3.2 纵向框架侧移刚度计算 纵向框架侧移刚度计算方法与横向框架相同。柱在纵向的侧移刚度除与柱沿纵向的截面特征有 关，还与纵梁的线刚度有关。由于纵横方向的柱线刚度相同,故柱线刚度见表 4.10，纵梁线刚度计 算见表 4.15。 表 4.15 纵梁线刚度 ib计算表 类别层 ec (n/mm2) bh (mmmm) i0 (mm4) l (mm) eci0/l (n.mm) 1.5eci0/l (n.mm) 2eci0/l (n.mm) 13.15104 4350600 6.30010 9 3.00710104.51110106.0141010 纵梁 2-63.00104300600 5.40010 9 6600 2.45510103.68310104.911010 纵向框架柱也分为中框架边柱和中柱边框架边柱和中柱，其侧移刚度见下表 4.16 和 4.17。 表 4.16 （b、c 列）纵向框架柱侧移刚度计算表(单位：n/mm) 中柱 8 根 b-1,b-8,c-1,c-8c-2,c-3,c-6,c-7 层 kcdi1kcdi2kcdi1 3-61.0000.333360260.5000.2216370.7500.27329535 21.1130.358387310.5560.218235850.8340.29431807 10.9730.495299640.4870.397240310.7300.45127300 表 4.17 （a，d 列）纵向框架柱侧移刚度计算表(单位：n/mm) a-1，a-8，d-1，d-8中柱 8 根d-2，d-3，d-6，d-7 层 kcdi1kcdi2kcdi1 3-60.3750.158170940.7500.273295350.6250.23825749 20.4170.173187160.8350.295319150.6950.25928021 10.3650.366221550.7300.451273000.6080.42525726 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即可得到表 4.18 的结果。 表 4.18 纵向框架层间侧移刚度(单位：n/mm) 层 123456 di854960973684900548900548900548900548 由表 4.18 可知 =854960/973684=0.880.7，同时 21 dd 8 . 092 . 0 )900548900548973684( 3 1 854960 )( 3 1 432 1 ddd d 则该框架为规则框架。 西北工业大学网络教育学院毕业论文 4.4 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 4.4.1 横向自振周期计算 结构顶点的假想侧移按公式， 计算。 k n k gi g v i 1 s j gi dij i vu 1 n k kt uu 1 )( 式中：gk为集中在第 k 层楼面处的重力荷载代表值； vgi为集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第 i 层的层间剪力； d ij 为第 i 层的层间侧移刚度； （u）i为第 i 层的层间侧移； （u）k为第 k 层的层间侧移； s 为同层内框架柱的总数。 计算过程见表 4.19。 根据公式计算结构的基本周期，其中 为计算结构基本自振周期用的结构顶点 tt ut7 . 1 1t u 假想位移（m)，即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值 gi作为水平荷载而算得的结构顶点 位移；为结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，对于框架结构取。再 t 8 . 07 . 0 t 本次设计中，取，则7 . 0 t sut tt 62. 02692 . 0 7 . 07 . 17 . 1 1 表 4.19 结构顶点的假想侧移计算表 4.4.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 根据建筑抗震设计规范 （gb50011-2001）5.1.2 条的规定，各类建筑结构的抗震计算方法有 底部剪力法、振型分解反应谱法以及时程分析法等。 本设计中，结构高度不超过 40m，以剪切变形为主，质量和刚度沿高度分布比较均匀，因此可 以采用底部剪力法计算水平地震作用。 （1）结构等效总重力荷载 geq计算 geq=0.85gi=0.85（10058.82+9320.244+7605.44）=46703.43kn 而= =（0.35/0.62）0.90.16=0.096 1 0.9 max 1 g t t 层 gi(kn)vgi(kn)di (n/mm)ui(mm)ui(mm) 67605.447605.4465086411.70269.2 59320.2416925.6865086426.0257.5 49320.2426245.9265086440.3231.5 39320.2435566.1665086454.6191.2 29320.2444886.4070733063.5136.6 110058.8254945.2275206473.1273.1 西北工业大学网络教育学院毕业论文 （2）结构总水平地震作用标准值 fek计算 fek=geq =0.09646703.43=4483.53kn 1 （3）顶部附加水平地震作用计算 1.4tg=1.40.35=0.49s0 时 a v 说明 xal，则 x=（+alq2/2）/（q1+q2） a v 可得跨间最大正弯矩值= +x-（q1+ q2）x2/2+alq2（x-al/3）/2 max m a m a v c.当0 时 a v 则= max m a m 2）三角形分布荷载和均布荷载作用下 三角形分布荷载和均布荷载作用下，计算简图如图 4.12 所示。 vv q2 q1 ma mb ab l x 图 4.12 均布和三角形荷载下的计算简图 = -（ +）/l+q1l/2+q2l/4 a v a m b m x 可由公式=q1x+x2q2/l 解得，则跨间最大正弯矩值= +x-q1x2/2-x3q2/3l。 a v max m a m a v 3）第一层 ab 跨梁的计算 max m 梁上荷载设计值 q1=1.216.258=19.89 kn/m q2=1.2（14.29+0.56.6）=21.11 kn/m a.左震 =（304.6427.97）/61/219.8961/2（11.65/6）621.11=-16.51kn a v 西北工业大学网络教育学院毕业论文 则发生在左支座。 max m =1.3 mek1.0 mge=1.3300.85（65.540.512.52）=318.95knm max m =0.75318.95=239.21knm re max m b.右震 =(476.92+248.19)/6+0.519.896+0.5（1-1.65/6）621.11=226.44 kn a v -0.5(2q1+q2)l=226.44-0.5(219.89+21.11)1.65=176.21kn0 a v x=（226.44+0.51.6521.11）/（19.8921.11）=5.95m6m =+x-（q1+ q2）x2/2+alq2（x-al/3）/2 max m a m a v =-357.69/0.75+226.445.95-0.5（19.89+21.11）5.952+0.521.11（1.65/6） 6(5.95-1/31.65/66)=248.72knm =0.75248.72=186.54knm re max m 4）第四层 ab 跨梁的计算 max m 梁上荷载设计值 q1=1.215.922=19.11 kn/m q2=1.2（14.29+0.56.6）=21.11 kn/m a.左震 =（127.60/0.75235.66/0.75）/61/219.1161/2（11.65/6）621.11 a v =22.52kn =22.52-0.5（219.11+21.11）（1.65/6）6=-26.43 12 1 (2) 2 a vqq al 则 xal, 那么 2 12 1 0 2 a x vq xq al 2 1 22.52 19.1121.110 20.275 6 x x 2 6.4019.1122.520xx 解得 1 0.9x 2 3.89x 3 2 max 19.1110.9 0.921.11 260.275 6 aa mmv x =170.13+20.27-7.74-1.55=181.11 knm b.右震 =(343.11+136.81)/6+0.519.116+0.5（1-1.65/6）621.11=183.23kn a v -0.5(2q1+q2)l=183.23-0.5(219.11+21.11)1.65=134.28kn0 a v x=（183.23+0.51.6521.11）/（19.1121.11）=4.99m6m 2 122 max () () 223 a a qqxl qal mmv xx =-343.11+183.234.99-0.5（19.11+21.11）4.992+0.521.11（1.65/6） 6(4.99-1/31.65/66)=147.81knm =0.75147.81=110.86knm re max m 5)第六层 ab 跨梁的计算 max m 梁上荷载设计值 西北工业大学网络教育学院毕业论文 q1=1.23.938=4.73kn/m q2=1.2（15.84+0.56.6）=22.97kn/m a.左震 =（54.88/0.75102.11/0.75）/61/24.7361/2（11.65/6）622.97 a v =29.26kn =29.26-0.5（24.73+22.97）（1.65/6）6=2.51 12 1 (2) 2 a vqq al 0 a v x=（98.15+0.51.6522.97）/（4.7322.97）=4.23m6m 2 122 max () () 223 a a qqxl qal mmv xx =-169.69+98.154.23-0.5（4.73+22.97）4.232+0.522.97（1.65/6） 6(4.23-1/31.65/66) =67.40knm =0.7567.40=50.55knm re max m 6)第一层 bc 跨梁的计算 max m =1.23.675=4.41kn/m 1 q =1.2（10.32+0.56）=15.98kn/m 2 q =-288.52 kn 304.6423.5711 4.41 2.415.98 2.4 2.424 b v 387.04+242.34=629.38 knm l b m 边 r b m 边 则=19.895.25+21.11(5.25+5.25-1.652)/2/2=90.21kn gb v v=1.2645.11/5.25+90.21=237.66kn =0.85237.66=202.01knm rev 10)第一层 bc 净跨剪力计算 =2.4-0.7/2-0.7/2=1.7m n l a.左震 = =-345.74kn l b v r b v =423.57-345.740.7/2=302.56knm l b m 边 r b m 边 b.右震 =375.51kn l b v r b v =-441.92+375.510.35=-310.49knm l b m 边 r b m 边 +=302.562=605.12 288.65+130.29=418.94knm l b m 边 r b m 边 则=19.115.4+21.115.4/2/2=80.09kn gb v v=1.2423.35/5.4+80.09=174.17kn =0.85174.17=148.04knm rev 12)第四层 bc 净跨剪力计算 =2.4-0.6/2-0.6/2=1.8m n l a.左震 = =-226.35kn l b v r b v =280.35-226.350.3=212.45knm l b m 边 r b m 边 b.右震 =254.60kn l b v r b v =-296.8+254.600.3=-220.42knm l b m 边 r b m 边 +=212.452=424.90142.99+27.99=170.98knm l b m 边 r b m 边 则=4.735.4+205.4/2/2=39.77kn gb v v=1.2176.24/5.4+39.77=78.93kn =0.8578.93=67.09knm rev 14)第六层 bc 净跨剪力计算 =2.4-0.6/2-0.6/2=1.8m n l a.左震 = =-77.88kn l b v r b v =101.52-77.880.3=78.16knm l b m 边 r b m 边 b.右震 =103.94kn l b v r b v =-116.67+103.940.3=-85.49knm l b m 边 r b m 边 +=78.162=156.320.1，故此情况不起控 s ahh 00 /hhf 制作用，取 bf=2000mm。 配筋计算 梁内纵向钢筋选 hrb400 级钢筋（=360n/mm2） ，=0.518，下部跨间截面按单筋 t 形 y fyf b 截面计算。 =1.016.72000100（465-100/2）=1386.10nm227.08 knm 10 2 f cff h f b hh 属第一类 t 形截面。 =227.08106/1.0/16.7/2000/4652=0.031 s 2 10cf m f b h 西北工业大学网络教育学院毕业论文 =1-=0.0311 2 s =/=0.0311.016.72000465/360=1337.39mm2 s a 10sscf af b h y f 实配钢筋 422， （=1520mm2） 。 s a min 55 1.57 max0.25,55/%max0.25,%max0.25,0.24%0.25% 360 ty ff 而=1520/350/465=0.93%0.25% 满足要求。 将下部跨间截面的 422 钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋，=1520mm2， s a 再计算相应的受拉钢筋，即： s a 支座 a 上部 =290.29106-3601570(465-35)/1.0/16.7/350/4652=0.037 s 0 2 10 ys cf mf a ha f b h =1-=0.037 =0.3%，/=0.80.3，满足要求。 s a s a 2）第四层 ab 跨支座弯矩 =257.33/0.75-154.32/0.85（0.60-0.6/2）=270.49knm a m =0.75270.49=202.86knm rea m =235.66/0.75-154.32/0.850.3=246.36knm b m =0.75246.36=184.77knm reb m 西北工业大学网络教育学院毕业论文 跨间弯距 跨间弯距取控制截面，即支座边缘处的正弯距，由表 4.29 可得相应的剪力。 v=1.361.81-（77.45+0.513.76）=-3.97kn 支座边缘处 =181.11+3.970.3=182.69knm； max m =0.75182.69=136.72knm re max m 当梁的下部受拉时，按 t 形截面设计；当梁的上部受拉时，按矩形截面设计。 翼缘计算宽度 bf， 按跨度考虑时，=l/3=6/3=2m=2000mm； f b 按梁间距考虑时,=b+= 300+3300-300/2-300/2=3300mm； f b n s 按翼缘厚考虑时，=500-35=465mm，=100/465=0.2150.1，故此情况不起控 s ahh 00 /hhf 制作用，取 bf=2000mm。 配筋计算 梁内纵向钢筋选 hrb400 级钢筋（=360n/mm2） ，=0.518，下部跨间截面按单筋 t 形 y fyf b 截面计算。 =1.014.32000100（465-100/2）=1186.90nm136.72knm 10 2 f cff h f b hh 属第一类 t 形截面。 =136.72106/1.0/14.3/2000/4652=0.022 s 2 10cf m f b h =1-=0.0221 2 s =/=0.0221.014.32000465/360=812.71mm2 s a 10sscf af b h y f 实配钢筋 420， （=1256mm2） 。 s a min 55 1.43 max0.25,55/%max0.25,%max0.25,0.22%0.25% 360 ty ff 而=1256/300/465=0.90%0.25% 满足要求。 将下部跨间截面的 420 钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋， =1256mm2，再计算相应的受拉钢筋，即： s a s a 支座 a 上部 =202.86106-360942(465-35)/1.0/14.3/300/4652=0.061 s 0 2 10 ys cf mf a ha f b h =1-=0.061 =0.3%，/=0.80.3，满足要求。 s a s a 3）第六层 ab 跨支座弯矩 =127.27/0.75-75.67/0.85（0.60-0.6/2）=142.90knm a m =0.75142.90=107.24knm rea m =102.11/0.75-76.61/0.850.3=107.77knm b m =0.75107.77=80.83knm reb m 跨间弯距 跨间弯距取控制截面，即支座边缘处的正弯距，由表 4.29 可得相应的剪力。 v=1.326.50-（44.60+0.51.76）=-11.03kn 支座边缘处 =78.53/0.75+11.030.3=108.02knm； max m =0.75108.02=81.01knm re max m 当梁的下部受拉时，按 t 形截面设计；当梁的上部受拉时，按矩形截面设计。 翼缘计算宽度 bf， 按跨度考虑时，=l/3=6/3=2m=2000mm； f b 按梁间距考虑时,=b+= 300+3300-300/2-300/2=3300mm； f b n s 按翼缘厚考虑时，=500-35=465mm，=100/465=0.2150.1，故此情况不起控 s ahh 00 /hhf 制作用，取 bf=2000mm。 配筋计算 梁内纵向钢筋选 hrb400 级钢筋（=360n/mm2） ，=0.518，下部跨间截面按单筋 t 形 y fyf b 截面计算。 =1.014.32000100（465-100/2）=1186.90nm81.01knm 10 2 f cff h f b hh 属第一类 t 形截面。 =81.01106/1.0/14.3/2000/4652=0.013 s 2 10cf m f b h =1-=0.0131 2 s =/=0.0131.014.32000465/360=480.24mm2 s a 10sscf af b h y f 实配钢筋 218， （=509mm2） 。 s a min 55 1.43 max0.25,55/%max0.25,%max0.25,0.22%0.25% 360 ty ff 而=509/300/465=0.36%0.25% 满足要求。 将下部跨间截面的 218 钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋，=509mm2，再 s a 西北工业大学网络教育学院毕业论文 计算相应的受拉钢筋，即： s a 支座 a 上部 =107.24106-360603(465-35)/1.0/14.3/300/4652=0.014 s 0 2 10 ys cf mf a ha f b h =1-=0.014 =0.3%，/=0.670.