毕业设计（论文）-南京市某五层医院大楼结构设计.pdf

东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 1 页 第一部分第一部分 设计条件设计条件 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 一、工程名称一、工程名称 南京市月牙湖医院 二、建筑设计资料二、建筑设计资料 本建筑为南京月牙湖医院。采用钢筋砼全现浇框架结构，共五层楼，底层层高 3.9m，二五层层高为 3.3m。本建筑总长为 43.2m，总宽为 16.8m，总高为 18.9m。 本建筑采用三跨内廊式建筑，两边跨跨度均为 7.2m，中跨跨度为 2.4m。建筑物 总体呈长条形，总长为 43.2m，总宽为 16.8m，总高为 18m。 建筑平面如下图所示： 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 2 页 本建筑中的一些构造作法如下： 屋面苏 j9501- 14/7 楼面苏 j9501- 7/3 外墙面苏 j9501- 12/6 内墙面苏 j9501- 7/5 平顶苏 j9501- 4/8 三、基本数据三、基本数据 1、工程地质报告摘要、工程地质报告摘要 (1)、地下水位、地下水位 地下水位位于地表下 2.5 米处，对各种砼均无侵蚀性。 (2)、基础埋深、基础埋深 基础埋深为- 1.5m。 (3)、土层描述、土层描述 第一层为杂填土，平均厚度 0.8m。 第二层为亚粘土，可塑，湿，稍密，平均厚度 0.6m，r=16t/。 第三层为粘土，可塑，湿，中密，平均厚度 5m，r=20t/。 冰冻深度为地表下 0.8m 处。 (4)、抗震要求、抗震要求 地震烈度为七度，抗震等级为三级，类场地土，近震。 (二二)、气象条件摘要、气象条件摘要 主导风象：东南风 基本风压： w0=0.35kn/m2 基本雪压： s0=0.40kn/m2 (三三)、活荷载、活荷载 查建筑结构荷载规范gbj9- 87。 第二部分第二部分 结构方案的选型及布置结构方案的选型及布置 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 3 页 一、确定结构体系一、确定结构体系 本工程采用框架承重，现浇整体式钢筋砼楼板，墙体 200 厚 kp1空心砖墙。 二、梁柱截面的确定二、梁柱截面的确定 1、横向框架梁、横向框架梁 (1)、截面高度 h 框架梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高 h=) 8 1 12 1 (l。 h1=) 8 1 12 1 (l1=) 8 1 12 1 (7200600900mm h2=) 8 1 12 1 (l2=) 8 1 12 1 (2400200300mm h3=) 8 1 12 1 (l3=) 8 1 12 1 (4800400600mm 取 h1=650mm，h2=350mm，h3=450mm (2)、截面宽度 b1=) 2 1 3 1 (h1=) 2 1 3 1 (650217325mm 考虑地震区 b250mm，故取 b2= b1=250mm 2、纵向框架梁、纵向框架梁 (1)、截面高度 h1=) 8 1 12 1 (l1=) 8 1 12 1 (7200600900mm 取 h1=650mm h2=) 8 1 12 1 (l2=) 8 1 12 1 (3900325488mm 取 h1=350mm h3=) 8 1 12 1 (l3=) 8 1 12 1 (3300275413mm 取 h1=350mm (2)、截面宽度 b1=) 2 1 3 1 (h1=) 2 1 3 1 (650217325mm 取 b1=250mm b2=) 2 1 3 1 (h2=) 2 1 3 1 (350117175mm 取 b2=250mm 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 4 页 3、框架柱、框架柱 按轴心受压公式 bhf n c 轴压比计算 中柱 n=1.25147.27.25=4536 b c f9.0 n = )001.05.179.0( 4536 =536 边柱 n=1.251.05147.23.65=2381 b c f9.0 n = )001.05.179.0( 2381 =388 故 取中柱截面 500500mm，取边柱截面 400400mm。 三、横向框架的布置三、横向框架的布置 四、横向框架的跨度和柱高四、横向框架的跨度和柱高 1、框架的跨度、框架的跨度 框架的跨度应取柱形心间的距离。 2、框架底层柱的高度、框架底层柱的高度 框架的底层柱高取基础扩大面至二层楼板顶面间的距离。根据地质资料综合分 析，假定基础高度为 1.5m，确定基础顶面标高为- 0.50，二层板顶的标高为 3.9，所 以底层柱高应取为 4.4m。 3、其余各层柱高、其余各层柱高 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 5 页 除底层柱外的其余各层柱的柱高均取层高，故本设计其余各层柱高均为 3.3m。 第三部分第三部分 横向框架内力计算横向框架内力计算 一、水平地震荷载下的横向框架一、水平地震荷载下的横向框架(kj-6)内力计算内力计算 (一一)、地震作用的计算、地震作用的计算 地震作用的计算即地震荷载的计算。按建筑抗震设计规范gbj11- 89 规定， 本设计的结构底部总剪力(即总地震荷载)可以按公式 fek=1geq来计算，其中1= 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 6 页 max 0.9 ) 1 t g t (。 1、产生地震荷载的建筑物总质量、产生地震荷载的建筑物总质量 geq的计算的计算 (1)、作用、作用于房屋上于房屋上的的恒恒载载标准值标准值 、屋屋面荷载面荷载 防水层 三毡四油热铺绿豆砂一层 0.4 kn/ 找平层 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kn/ 保温层 70 厚水泥防水珍珠岩块保温层 0.074=0.28 kn/ 找平层 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kn/ 结构层 100 厚现浇钢筋砼屋面板 0.125=2.5 kn/ 粉刷层 10 厚 1：3 水泥砂浆粉平顶 0.0120=0.2 kn/ =4.18 kn/ 、楼楼面荷载面荷载 面 层 15 厚 1：2 水泥白石子 0.01516=0.24 kn/ 找平层 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kn/ 垫 层 30 厚 c20 细石砼 0.0318.5=0.555 kn/ 防水层 1.5 厚水乳型橡胶沥青防水涂料 0.001510=0.015 kn/ 找平层 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kn/ 结构层 100 厚现浇钢筋砼楼板 0.125=2.5 kn/ 粉刷层 10 厚 1：3 水泥砂浆粉平顶 0.0120=0.2 kn/ =4.31 kn/ 、框架梁、柱、框架梁、柱重重量量 a、650mm 高横向框架梁 0.250.6525+(0.552+0.25)0.0220=4.60 kn/m b、350mm 高横向框架梁 0.250.3525+(0.252+0.25)0.0220=2.49 kn/m c、框架柱 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 7 页 0.50.525+0.540.0220=7.05 kn/m 0.40.425+0.440.0220=4.64 kn/m e、门过梁 0.20.125+(0.22+0.1)0.0220=0.70kn/m2 (2)、质、质点点质量质量 gi的计算的计算 决定多层框架的地震荷载时，结构的计算简图可以认为是一多质点体系，产生地 震荷载的建筑物重量集中于各层的楼盖处，各质点质量还应包括上下各半层范围内的 恒载，50%的雪载或 50%的楼面等效均布活荷载。 、集中于屋盖集中于屋盖平面平面处处的质的质点点质量质量 g 雪载（50%） 0.50.4(43.216.8- 18.32.4)=136.37kn 屋面恒载 4.18(43.216.8- 18.32.4)=2850.09kn 650 高横向框架梁 4.6(7.2- 0.5)14+4.6(2.4- 0.5)2=448.96kn 650 高纵向框架梁 4.6(7.2- 0.5)20=616.40kn 350 高横向框架梁 2.49(2.4- 0.4)5=24.90kn 350 高纵向框架梁 2.49(3.9- 0.5)1+2.49(3.3- 0.5)=15.44kn 门过梁 0.72.32+0.723+0.71.512=20.02kn 女儿墙 0.2(1- 0.08)(43.22+16.82+2.42)14+0.08 0.26(43.22+16.82+2.42)25=386.38kn 外墙 0.2(7.2- 0.5)(1.65- 0.65)1415+0.2(3.9- 0.5) (1.65- 0.35)14+0.2(3.3- 0.5)(1.65- 0.35)14+ 0.2(2.4- 0.5)(1.65- 0.35)414 +0.22.70.95 (0.35- 14)21+0.22.10.95(0.35- 14)2+0.2 2.40.95(0.35- 14)2+0.21.50.95(0.35- 14)2 =153.46kn 内墙 0.2(7.2- 0.4)(1.65- 0.65)1414+0.27.21.65 1411+0.24.81.65145+0.23.61.6514 2+0.210.95(0.3- 14)12+0.21.50.95(0.3- 14)3+0.21.80.95(0.3- 14)2+0.20.80.95 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 8 页 (0.3- 14)+0.21.20.95(0.3- 14)=719.08kn 柱 7.051.6519+4.641.6510=297.58kn 合计： 5 g =5668.68kn 、集中于集中于四层四层顶盖处顶盖处的质的质点点质量质量 g4 楼面活载（50%） 0.52.0(43.216.8- 18.32.4- 3.67.2- 3.37.2) =632.16kn 楼面恒载 (43.216.8- 18.32.4- 3.67.2- 3.37.2)4.31=2724.61 kn 650 高横向框架梁 448.96kn 650 高纵向框架梁 616.40kn 350 高横向框架梁 24.90kn 350 高纵向框架梁 15.44kn 过梁 20.02kn 外墙 0.2(7.2- 0.5)(3.3- 0.65)1415+0.2(3.9- 0.5) (3.3- 0.35)14+0.2(3.3- 0.5)(3.3- 0.35)14+0.2 (2.4- 0.5)(3.3- 0.35)414 +0.22.71.7(0.35 - 14)21+0.22.11.7(0.35- 14)2+0.2 2.41.7 (0.35- 14)2+0.21.51.7(0.35- 14)2=540.86kn 内墙 0.2(7.2- 0.4)(3.3- 0.65)1414+0.27.23.3 1411+0.24.83.3145+0.23.63.3142+ 0.212.6(0.3- 14)12+0.21.52.6(0.3- 14) 3+0.21.82.6(0.3- 14)2+0.20.82.6(0.3- 14) +0.21.22.6(0.3- 14)=1569.04kn 柱 7.053.319+4.643.310=595.16kn 楼梯 平台梁 0.20.35(3.6- 0.2)25+0.20.3(3.3- 0.2)25=10.60kn 平台板恒载 (3.6- 0.2)2.20.125+(3.3- 0.2)2.20.125=35.76kn 平台板活载 (3.6- 0.2)2.22+(3.3- 0.2)2.22=28.60kn 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 9 页 梯段板恒载 0.11332.81.625+0.11332.81.4525=24.19kn 梯段板活载 2.81.62+2.81.452=17.08kn 15 厚水泥白石子 0.01516(1.72.8+2.23.6+1.552.8+2.23.3) =5.83kn 20 厚水泥砂浆找平层 0.0220(1.72.8+2.23.6+1.552.8+2.23.3) =9.71kn 小计: 131.77kn 合计: 4 g =7319.32kn 、集中于集中于三层三层顶盖顶盖平面平面处处的质的质点点质量质量 g3 楼面活载（50%） 632.16kn 楼面恒载 2724.61kn 650 高横向框架梁 448.96kn 650 高纵向框架梁 616.40kn 350 高横向框架梁 24.90kn 350 高纵向框架梁 15.44kn 过梁 20.02kn 外墙 540.86kn 内墙 1569.04kn 柱 595.16kn 楼梯 平台梁 10.62=21.20kn 楼层平台板恒载 35.76kn 楼层平台板活载 28.60kn 梯段板恒载 24.192=48.38kn 梯段板活载 17.082=34.16kn 休息平台板恒载 (3.6- 0.2)2.10.125+(3.3- 0.2)2.10.125 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 10 页 =34.13kn 休息平台板活载 (3.6- 0.2)2.12+(3.3- 0.2)2.12=27.30kn 小立柱 0.20.21.65255=8.25kn 15 厚水泥白石子 0.01516(3.42.8+2.13.6+3.12.8+2.13.3) =7.85kn 20 厚水泥砂浆找平 0.0220(3.42.8+2.13.6+3.12.8+2.13.3) =13.08kn 小计: 258.71kn 合计: 3 g =7446.26kn 、集中于集中于二层二层顶盖处顶盖处的质的质点点质量质量 g2=g3=7446.26kn 、集中于集中于一层一层顶盖处顶盖处的质的质点点质量质量 g1 楼面活载 632.16kn 楼面恒载 2724.61kn 650 高横向框架梁 448.96kn 650 高纵向框架梁 616.40kn 350 高横向框架梁 24.90kn 350 高纵向框架梁 15.44kn 过梁 0.75.91+0.729+0.72.3+0.71.73+0.71.5 9+0.71.31=32.27kn 柱 7.053.619+4.643.610=649.26kn 外墙 0.2(7.2- 0.5)(3.6- 0.65)1415+0.2(3.9- 0.5) (3.6- 0.35)14+0.2(3.3- 0.5)(3.6- 0.35)314+0.2 (2.4- 0.5)(3.6- 0.35)143+0.22.72(3.5- 14)39+0.232.1323(0.35- 14)33+0.231.8323 (0.35- 14)33+0.232.730.753(0.35- 14)37+0.23 2.130.753(0.35- 14)31+0.235.431.253(0.3- 14) 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 11 页 31+0.231.530.653(0.3- 14)34=669.68kn 内墙 0.23(7.2- 0.4)3(1.95- 0.65)314310+0.23(2.4- 0.4)3(1.95- 0.35)31435+0.23(4.8- 0.4)3(1.95- 0.35)31433+0.237.231.9531438+0.233.6 31.9531436+0.233.931.9531431+0.234.9 31.253(0.35- 14)31- 0.231.533.631432+0.23 1.831.053(0.35- 14)31+0.231.531.253(0.3- 14) 33+0.231.831.253(0.3- 14)31+0.231.231.25 3(0.3- 14)33+0.23131.253(0.3- 14)310+0.23 (7.2- 0.4)3(1.65- 0.65)314314+0.237.231.653 14311+0.234.831.6531435+0.233.631.653 1432+0.230.753(0.3- 14)312+0.231.530.753 (0.3- 14)33+0.231.830.753(0.3- 14)32+0.230.8 30.753(0.3- 14) +0.231.230.753(0.3- 14)=1416.10kn 楼梯 平台梁 21.20kn 平台板恒载 35.76kn 平台板活载 28.60kn 梯段板恒载 48.38kn 梯段板活载 34.16kn 休息平台板恒载 34.13kn 休息平台板活载 27.13kn 小立柱 0.230.231.95325310=19.50kn 15 厚水泥白石子 7.85kn 20 厚水泥砂浆找平 13.08kn 小计：269.96kn 合计：g1=7499.74kn 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 12 页 整个建筑物的重力荷载代表值如下图所示： 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 13 页 2、梁和柱、梁和柱刚刚度的计算度的计算 本工程柱、梁的砼均采用 c35，ec=3.15107kn/m2。 (1)、梁和柱的、梁和柱的线刚线刚度计算度计算 、梁的、梁的线刚线刚度计算度计算 在计算框架梁的惯性矩时， 考虑梁为矩形截面。 框架梁截面的折算惯性矩计算时， 对于现浇整体式结构，中框架的折算系数为 2，边框架的折算系数为 1.5。 类 型 截 面 积 bh (m2) 跨度 l (m) 截面惯性矩 i0= 12 1 bh3 中 框 架 边 框 架 ib=2i0 ib ib=1.5i0 ib 650 高 0.250.65 7.2 5.7210- 3 11.410- 3 50050 8.5810- 3 37538 350 高 0.250.35 2.4 0.8910- 3 1.7810- 3 23363 1.3410- 3 17588 450 高 0.250.45 4.8 1.9010- 3 3.8010- 3 24938 2.8510- 3 18703 注：表中 ib = l ebi (knm) 、柱的、柱的线刚线刚度计算度计算 a、中中柱柱（5003500mm） 层 次 层 高 (m) 截面积 bh (m2) 截面惯性矩 ic= 12 1 bh3 线刚度 ic 底 层 4.4 0.50.5 5.2110- 3 37299 其余层 3.3 0.50.5 5.2110- 3 49732 注：表中 ic = h eci (knm) b、边边柱柱（4003400mm） 层 次 层 高 (m) 截面积 bh (m2) 截面惯性矩 ic= 12 1 bh3 线刚度 ic 底 层 4.4 0.40.4 2.1310- 3 15249 其余层 3.3 0.40.4 2.1310- 3 20332 注：表中 ic = h eci (knm) (2)、柱的、柱的侧移刚侧移刚度度 d 值值的计算的计算 、 中间中间框架框架中中柱柱侧移刚侧移刚度度 d 值值的计算的计算 a、3 轴轴、11 轴轴框架框架中中柱柱侧移刚侧移刚度度 d 值值的计算的计算 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 14 页 层次 截面 (m2) 层高 (m) 线刚度 k d= 2 c h 12i 5 0.50.5 3.3 49732 0.74 0.27 14796 4 0.50.5 3.3 49732 0.74 0.27 14796 3 0.50.5 3.3 49732 0.74 0.27 14796 2 0.50.5 3.3 49732 0.74 0.27 14796 1 0.50.5 4.4 37299 1.97 0.62 14334 注：底层k= c b i i ，= k2 k0.5 + + ；非底层k= c b 2i i ，= k2 k + b、 7 轴轴、9 轴轴框架框架中中柱柱侧移刚侧移刚度度 d 值值的计算的计算 层次 截面 (m2) 层高 (m) 线刚度 k d= 2 c h 12i 5 0.50.5 3.3 49732 0.50 0.20 10960 4 0.50.5 3.3 49732 0.50 0.20 10960 3 0.50.5 3.3 49732 0.50 0.20 10960 2 0.50.5 3.3 49732 0.50 0.20 10960 1 0.50.5 4.4 37299 1.34 0.40 9248 注：底层k= c b i i ，= k2 k0.5 + + ；非底层k= c b 2i i ，= k2 k + c、 5 轴轴框架框架中中柱柱侧移刚侧移刚度度 d 值值的计算的计算 层次 截面 (m2) 层高 (m) 线刚度 k d= 2 c h 12i 5 0.50.5 3.3 49732 0.86 0.30 16440 4 0.50.5 3.3 49732 0.86 0.30 16440 3 0.50.5 3.3 49732 0.86 0.30 16440 2 0.50.5 3.3 49732 0.86 0.30 16440 1 0.50.5 4.4 37299 2.28 0.65 15027 注：底层k= c b i i ，= k2 k0.5 + + ；非底层k= c b 2i i ，= k2 k + 、 中间中间框架框架边边柱柱侧移刚侧移刚度度 d 值值的计算的计算 a、3 轴轴、7 轴轴、9 轴轴、11 轴轴框架框架边边柱柱侧移刚侧移刚度度 d 值值的计算的计算 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 15 页 层次 截面 (m2) 层高 (m) 线刚度 k d= 2 c h 12i 5 0.40.4 3.3 20332 1.23 0.38 8514 4 0.40.4 3.3 20332 1.23 0.38 8514 3 0.40.4 3.3 20332 1.23 0.38 8514 2 0.40.4 3.3 20332 1.23 0.38 8514 1 0.40.4 4.4 15249 3.28 0.72 6805 注：底层k= c b i i ，= k2 k0.5 + + ；非底层k= c b 2i i ，= k2 k + b、5 轴轴框架框架边边柱柱侧移刚侧移刚度度 d 值值的计算的计算 层次 截面 (m2) 层高 (m) 线刚度 k d= 2 c h 12i 5 0.40.4 3.3 20332 1.81 0.48 10754 4 0.40.4 3.3 20332 1.81 0.48 10754 3 0.40.4 3.3 20332 1.81 0.48 10754 2 0.40.4 3.3 20332 1.81 0.48 10754 1 0.40.4 4.4 15249 4.80 0.78 7372 注：底层k= c b i i ，= k2 k0.5 + + ；非底层k= c b 2i i ，= k2 k + 、边边框架框架中中柱柱侧移刚侧移刚度度 d 值值的计算的计算 层次 截面 (m2) 层高 (m) 线刚度 k d= 2 c h 12i 5 0.40.4 3.3 20332 1.36 0.40 8962 4 0.40.4 3.3 20332 1.36 0.40 8962 3 0.40.4 3.3 20332 1.36 0.40 8962 2 0.40.4 3.3 20332 1.36 0.40 8962 1 0.40.4 4.4 15249 3.62 0.73 6900 注：底层k= c b i i ，= k2 k0.5 + + ；非底层k= c b 2i i ，= k2 k + 、边边框架框架边边柱柱侧移刚侧移刚度度 d 值值的计算的计算 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 16 页 层次 截面 (m2) 层高 (m) 线刚度 k d= 2 c h 12i 5 0.40.4 3.3 20332 0.92 0.32 7169 4 0.40.4 3.3 20332 0.92 0.32 7169 3 0.40.4 3.3 20332 0.92 0.32 7169 2 0.40.4 3.3 20332 0.92 0.32 7169 1 0.40.4 4.4 15249 2.46 0.66 6238 注：底层k= c b i i ，= k2 k0.5 + + ；非底层k= c b 2i i ，= k2 k + (3)、各层柱、各层柱侧移刚侧移刚度度之之和和(层层间刚间刚度度)的计算的计算 层次 中框架中柱 中框架边柱 边框架中柱 边框架边柱 d 5 1479634 +1096035 +1644033 =141384 85149 +1075432 =98134 89624 =35848 71694 =28676 304042 4 141384 98134 35848 28676 304042 3 141384 98134 35848 28676 304042 2 141384 98134 35848 28676 304042 1 143344 +924835 +1502733 =130161 68059 +737232 =75989 69004 =27600 62384 =24952 258702 3、结构基本、结构基本自振周期自振周期 t1的计算的计算 层次 各层重量(kn) 总重量(kn) 层间刚度di ui= di g um=ui 5 5668.68 5668.68 304042 0.019 0.358 4 7319.32 12988.00 304042 0.043 0.339 3 7446.26 20434.26 304042 0.067 0.296 2 7446.26 27880.52 304042 0.092 0.229 1 7499.74 35380.26 258702 0.137 0.137 t1=1.7tt u =1.70.6 =0.610(s) tg=1.40.3=0.42(s) 0.358 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 17 页 注：上式中，对于民用建筑取t=0.60.8，本设计取t=0.6；对于类场地土 近震取特征周期值 tg=0.3(s) 4、横向水平地震作用的计算、横向水平地震作用的计算 本设计的建筑为 7近震，地震影响系数max=0.08，则相应于基本自振周期的 1值为： 1max( 1 g t t )0.9=0.08( 0.610 0.3 )0.9=0.0422 所以结构总水平地震作用值为： fek=1geq=0.04220.8535380.26=1269.09kn 因为 t11.4 tg，由于高振型影响，根据对大量结构的地震反应直接动力分析证 明，计算时结构顶部的地震剪力偏小，故须进行调整。方法是将结构的总地震作用的 一部分作为集中力， 作用于结构顶部， 再将余下的地震作用按倒三角形分配给各质点。 对于多层钢筋砼房屋，顶部附加地震作用系数n可以按照特征周期 tg及结构的 基本周期 t1来确定，当 tg=0.30.4s 时， n=0.08t1+0.01=0.080.610+0.01=0.0588 故附加的集中水平地震作用为： fn=nfek=0.05881269.09=74.62kn 则各质点分配的地震作用为： fi= = n 1j jj ii hg hg fek (1- n) 层 次 层 高 (m) 高 度 (m) 重 量 (kn) = n 1j jj ii hg hg fi= = n 1j jj ii hg hg fek (1- n) 剪力 vi 5 3.3 17.6 5668.68 0.2649 316.41 316.41 4 3.3 14.3 7319.32 0.2779 331.94 648.35 3 3.3 11 7446.26 0.2175 259.80 908.15 2 3.3 7.7 7446.26 0.1522 181.80 1089.95 1 4.4 4.4 7499.74 0.0876 104.64 1194.59 东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算 第 18 页 (二二)、水平地震荷载作用下的结构、水平地震荷载作用下的结构变形验变形验算算 根据建筑抗震设计规范gbj11- 89 的要求，本结构须进行多遇地震作用下的 抗震变形验算，要对结构的变形加以限制，使其层间弹性位移以及结构顶点位移不超 过一定的限值。 对于砌体填充墙的框架结构，其层间弹性位移限值为 h ud 450 1 ，其顶点弹性位 移变形限值 h t u 550 1 。 本结构变形计算如下表所示： 层次 剪力 vi 刚度 di 层间位移 ui= i i d v i i h ud ui 5 316.41 304042 0.00104 1/3173 0.01436 4 648.35 304042 0.00213 1/1549 0.01332 3 908.15 304042 0.00299 1/1104 0.01119 2 1089.95 304042 0.00358 1/922 0.00820 1 1194.59 258702 0.00462 1/952 0.00462 由上表可知，结构层间相对位移 i h i ud 均小于 450 1 ，故其层间弹性位移满足要求。结构 的顶点位移为 h t u = 17.6 0.01436 = 1225 1 550 1 ，故也满足要求。 (三三)、地震荷载作用下的横向框架内力计算、地震荷载作用下的横向框架内力计算 由底部剪力法计算出来的每层的地震剪力，按照每榀框架的刚度比值分配到每榀 框架上，而每榀框架的地震剪力按柱的刚度比值分配到每一根柱上，最后以反弯点法 求结构的内力。现以 kj- 6 为例，其内力的计算如下： 1、地震、地震剪剪力的分力的分配配 在每层结构中，kj- 6 的地震剪力分配系数为： 底层1634.0= 258702 26805+243341 = i d im d 非底层1533.0= 304042 25148+214796 = i d im d 东南大学毕业设计(论文) 梁、柱的内力组合 第 19 页 故地震剪力分配为： 第五层 = i im iim d d vv=316.410.1533=48.51kn f 柱 d 柱 v=vim d di 25148+247961 8514 48.51=8.86kn 25148+247961 14796 48.51=15.40kn 第四层 = i im iim d d vv=648.350.1533=99.39kn f 柱 d 柱 v=vim d di 25148+247961 8514 99.39=18.15kn 28514+247961 14796 99.39=31.54kn 第三层 = i im iim d d vv=908.150.1533=139.22kn f 柱 d 柱 v=vim d di 25148+247961 8514 139.22=25.43kn 25148+214796 14796 139.22=44.18kn 第二层 = i im iim d d vv=1089.950.1533=167.09kn f 柱 d 柱 v=vim d di 25148+247961 8514 167.09=30.51kn 25148+247961 14796 167.09=53.03kn 第一层 = i im iim d d vv=1194.590.1634=195.20kn f 柱 d 柱 v=vim d di 28056+243341 6805 195.20=31.42kn 28056+243341 14334 195.02=66.18kn 注：在剪力分配时，a 柱与 f 柱相同，c 柱与 d 柱相同，故表中未列出 c 柱和 a 柱的剪力。 东南大学毕业设计(论文) 梁、柱的内力组合 第 20 页 2、柱的、柱的反弯点反弯点高度计算高度计算 位置 系数 f d c a 第五层 m=5 n=5 h=3.3m k 1.23 0.74 同 d 柱 同 f 柱 y0 0.362 0.300 1 1 1 y1 0 0 2 y2 3 1 1 y3 0 0 y 1.195 0.990 第四层 m=5 n=4 h=3.3m k 1.23 0.74 同 d 柱 同 f 柱 y0 0.412 0.400 1 1 1 y1 0 0 2 1 1 y2 0 0 3 1 1 y3 0 0 y 1.360 1.320 第三层 m=5 n=3 h=3.3m k 1.23 0.74 同 d 柱 同 f 柱 y0 0.462 0.450 1 1 1 y1 0 0 2 1 1 y2 0 0 3 1 1 y3 0 0 y 1.525 1.485 东南大学毕业设计(论文) 梁、柱的内力组合 第 21 页 位置 系数 f d c a 第二层 m=5 n=2 h=3.3m k 1.23 0.74 同 d 柱 同 f 柱 y0 0.5 0.5 1 1 1 y1 0 0 2 1 1 y2 0 0 3 1.33 1.33 y3 0 - 0.05 y 1.650 1.485 第一层 m=5 n=1 h=4.4m k 3.28 1.97 同 d 柱 同 f 柱 y0 0.550 0.602 1 y1 0 0 2 0.75 0.75 y2 0 0 3 y3 0 0 y 2.420 2.649 注：1. y0由 m、n 及k查表得到。 2. y1由1及k查表得到，1= 43 21 ii ii + + ；当 i1+i2i3+i4时，1取倒数，即1= 21 43 ii ii + + 并且 y1值取负号“- ” 。 3. y2由2及k查表得到，2=h上/h本。 4. y3由3及k查表得到，3= h下/h本。 5.y=(y0+y1+y2+y3)h 。 东南大学毕业设计(论文) 梁、柱的内力组合 第 22 页 3、柱、柱端弯矩端弯矩计算计算 设地震荷载设地震荷载从左从左向向右右作用作用 柱下端弯矩 m下=yv 柱上端弯矩 m上=(h-y)v 柱端弯矩计算结果如下图所示：(c 柱和 d 柱相同，a 柱和 f 柱相同) 4、梁、梁端弯矩端弯矩计算计算根根据据节点节点平平衡来衡来计算计算 第五层：mfd=mac=18.65knm mdf=mca= 33632+00505 50050 35.57=24.25knm mdc=mcd= 33632+00505 23363 35.57=11.32knm 第四层：mfd=mac=35.21+10.59=45.80knm mdf=mca= 33632+00505 50050 (15.25+62.45)=52.97knm mdc=mcd= 33632+00505 23363 (15.25+62.45)=24.73knm 第三层：mfd=mac=24.68+45.14=69.82knm mdf=mca= 33632+00505 50050 (41.63+80.19)=83.05knm mdc=mcd= 33632+00505 23363 (41.63+80.19)=38.77knm 东南大学毕业设计(论文) 梁、柱的内力组合 第 23 页 第二层：mfd=mac=38.78+50.34=89.12knm mdf=mca= 33632+00505 50050 (65.61+96.25)=110.35knm mdc=mcd= 33632+00505 23363 (65.61+96.25)=51.51knm 第一层：mfd=mac=50.34+62.21=112.55knm mdf=mca= 33632+00505 50050 (78.75+115.88)=132.69knm mdc=mcd= 33632+00505 23363 (78.75+115.88)=61.94knm 5、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(左左向向) 框架的弯矩图由柱端弯矩和梁端弯矩可以直接做出，弯矩图画在构件的受拉边， 不标正负号。 框架的剪力图根据框架弯矩图，通过对梁或柱取脱离体，求某一点m=0，则可 以求出梁端和柱端剪力，然后即可做出剪力图。 框架轴力图即柱轴力图，根据框架剪力图，取节点脱离体，求y=0，即可求出 柱的轴力图，轴力以柱受压为正。 m 图图 (knm) 东南大学毕业设计(论文) 梁、柱的内力组合 第 24 页 v 图图 (kn) n 图图 (kn) 东南大学毕业设计(论文) 梁、柱的内力组合 第 25 页 二、二、风风荷载作用下的横向框架荷载作用下的横向框架(kj-6)内力计算内力计算 (一一)、风风荷载计算荷载计算 (假假定定风从左风从左向向右吹右吹) 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应为：wk=zszw0。因结构高度 h=17.6m30m，故取z=1.0；对于矩形截面，s=1.3，本建筑物所在的地面粗糙 度为有密集建筑群的大城市市区，故属 c 类，查荷载规范得z=0.892。将风荷载换 成作用于框架每层节点上的集中荷载，如下表： 层次 z s z (m) z w0 (kn/m2) a (m2) pw (kn) 5 1.0 1.3 17.6 1.0 0.35 19.08 8.68 4 1.0 1.3 14.3 1.0 0.35 23.76 10.81 3 1.0 1.3 11 1.0 0.35 23.76 10.81 2 1.0 1.3 7.7 1.0 0.35 23.76 10.81 1 1.0 1.3 4.4 1.0 0.35 27.72 12.61 注：表中 a 为各层框架节点的受风面积。 故风荷载下