土木工程毕业设计（论文）-湖南长沙市某学校五层办公楼设计5600.pdf

西安建筑科技大学西安建筑科技大学 毕毕 业业 设设 计计 题目：某理工学院办公楼设计题目：某理工学院办公楼设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 专 业：土木工程 年 级： 姓 名： 指导老师： 2011 年 9 月 - 1 - 某理工学院办公楼设计某理工学院办公楼设计 摘要：摘要：本设计的题目为某理工学院办公楼。其中该设计分为建筑设计、结构设计。 第一部分：建筑设计，本工程的建筑设计方案简单且不俗气，采用对称布置，呈 “t”字形。能充分满足了学院办公的需求，建筑立面造型独特，表现了学院办公楼 建筑的特点。 第二部分：结构设计，本工程的结构设计围绕安全、经济两个重点展开，采用多 层框架结构。其中选取一榀框架对其梁和柱的计算采用电算加手算，整个计算过程力 求正确， 基础采用柱下独立基础， 并进行了楼梯和楼板的设计计算， 过程详见计算书。 关键词：关键词：办公楼 建筑设计 结构设计 框架结构计算 institute technonogy office building of the design summary: the topic originally designed is the office building of institute of some job. the designs hadbeen divided into the architectural design, design and operatiol of the structure and organize the design. first part : architectural design, the architectural design of this project is simple and not vulgar , adopt and fix up asymmetrically, take the form of “ t “ word. can fully meet the demand that the institute handles official business, the elevation model of the buikding is unique; have displayed the characteristic of the building of office building of the institute. second part: structural design, project this structural design launch around security , economy two focal points, adopt the multi- layer frame structure. choose one pin frame adopt electricity is it add to roof beam and calculation of post their hand charge to regard as among them, the whole computational process strives to be correct, the foundation adopts the independent foundation under the post, the design carrying on the stair floor is calculated, the course sees and calculates the book. the third part : construct and organize and design, this construction organizes the design to explain and construct such five respects as assigning , preparation of construction , construction method , quality control , safety in production ,etc. in detail , have defined project duties of personnel . and confirm the working number of people on day according to the work norm and project amount of calculation, draw the planning chart of the construction speed. keyword: office building architectural design construct and organize and design the frame structure calculating - 2 - 目目 录录 第一章第一章 设计依据及建筑设计说明设计依据及建筑设计说明 3 第二章第二章 结构设计说明结构设计说明 3 1选型选型 . 3 2. 计算单元确定计算单元确定 . 3 3相对线刚度确定相对线刚度确定 . 4 4主要结构材料及梁柱截面尺寸确定主要结构材料及梁柱截面尺寸确定 . 6 第三章第三章 荷载计算（标准值）荷载计算（标准值） 7 1.恒荷载标准值计算恒荷载标准值计算 . 7 2.活荷载标准值计算活荷载标准值计算 . 9 3.风荷载标准值计算风荷载标准值计算 . 9 4.计算、绘制竖向荷载受荷图计算、绘制竖向荷载受荷图 . 11 第四章第四章 内力计算内力计算 15 1.恒荷载作用下的恒荷载作用下的 m、n、v 图图 . 15 2.活荷载作用下的活荷载作用下的 m、n、v 图图 . 19 3. 风荷载作用下的内力计算风荷载作用下的内力计算 . 22 4. 地震荷载作用下的内力计算地震荷载作用下的内力计算 27 第五章第五章 内力组合内力组合 38 第第六六章章 梁柱梁柱配筋配筋设计设计 49 第第七七章章 基础基础设计设计 60 致谢致谢词词 64 参考文献参考文献 65 - 3 - 第一章第一章 设计依据及建筑设计说明设计依据及建筑设计说明 1.建设项目名称：某理工学院办公楼 2.建设地点：长沙市某地 3.设计资料： 3.1.地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为平均厚 度 1.0m 左右的填土，以下为 2.0m 厚砂质粘土，承载力的特征值为 244kn/m 2，再下面 为砾石层 3.0m，其承载力特征值为 350kn/m 2，再下为全风化板岩 1.0m，承载力特征 值为 275.4 kn/m 2,再下为强风化板岩 2.0m,承载力特征值为 468.3 kn/m2,再下为 8.0m 中风化板岩，其承载力的特征值为 726kn/m 2，可作为天然地基持力层。 地下水位距地表最低为-2.0m,无侵蚀性，对建筑物基础无影响。 3.2.气象资料： 全年主导风向：全年为西北风 夏季主导风向：东南风 年降雨量为：1450mm 日最大降水强度为 192mm/日，暴雨降水强度 3.3 升/s 基本风压为：0.35kn/m 2（b 类场地） 基本雪压为：0.55kn/m 2 3.3.抗震设防要求：七度三级设防 3.4.底层室内主要地坪标高为0.000，相当于绝对标高 31.45m。 第二章第二章 结构设计说明结构设计说明 1选型选型 1.1 结构承重方案选择 根据该房屋建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方 案，框架梁、柱布置见结构平面布置图纸。 主体结构共五层，层高均为 3.6m。另一局部结构为一层。 1.2 主要构件选型 （1） 梁、板、柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构 （2） 墙体采用：普通粘土砖 （3） 墙体厚度：外墙、内墙：240mm （4） 基础采用：柱下独立基础 2. 计算单元确定计算单元确定 框架计算简图如下图所示。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至 板底， 25 层柱高度即为层高，取 3.6m，底层柱高度从基础顶面至一层板底，即 h1=3.6+0.6+0.6=4.8m。 - 4 - 3相对线刚度确定相对线刚度确定 横向框架侧移刚度计算： 横梁线刚度 ib见计算表 2，柱线刚度 ic计算过程见表 3。 取第二层 n-6 柱及与其相连的梁的线刚度如图所示计算： 根据公式：一般层：c=k/(2+k),中间柱：k=(i1+i2+i3+i4)/2ic, 边柱：k=( i2+ i4 )/ 2ic或 k=( i1+ i3 )/ 2ic 底层：c=（0.5+k）/(2+k)，中间柱：k=(i1+i2)/2ic, 边柱：k= i2/ ic或 k=i1/ic,柱的抗侧移刚度：n=c12 ic/h 2 。 可得相应梁柱线刚度比 k 为： k=(i1+i2+i3+i4)/2ic=（4.736+5.208+4.736+5.208）10 10/（24.341010）=2.29 - 5 - c=k/(2+k)=2.29/(2+2.29)=0.534， n=c12 ic/h 2=120.5344.341010/36002=21459n/mm。 表 2 横梁线刚度 ib计算表 类别 层次 ec /(n/ mm 2) bh /mmmm i0 /mm 4 b /mm eci0/b /nmm 1.5eci0/b /nmm 2eci0/b /nmm 左边横梁 15 3.010 4 250600 4.50010 9 5700 2.36810 10 3.55210 10 4.73610 10 右边横梁 15 3.010 4 250600 4.50010 9 6000 2.2510 10 3.37510 10 4.50010 10 走道梁 15 3.010 4 250500 2.60410 9 3000 2.60410 10 3.90610 10 5.20810 10 表 3 柱线刚度 ic计算表 层次 hc/mm ec /(n/ mm 2) bh /mmmm ic/mm 4 ecic/hc/nmm 4 1 4800 3.010 4 500500 5.20810 9 3.25510 10 25 3600 3.010 4 500500 5.20810 9 4.34010 10 表 4 b-g 轴上边框架侧移刚度 d 值(n/mm) 层 次 b 边柱(2 根) g 边柱(2 根) d 边柱(2 根) e 边柱(2 根) di k c di1 k c di2 k c di3 k c di4 2 5 0.818 0.290 11654 0.778 0.280 11252 1.718 0.462 18566 1.678 0.456 18324 119592 1 1.091 0.515 8731 1.037 0.506 8578 2.291 0.650 11020 2.237 0.646 10952 78562 表 5 b-g 轴上边框架侧移刚度 d 值(n/mm) 层 次 b 边柱(9 根) g 边柱(9 根) d 边柱(9 根) e 边柱(9 根) di k c di1 k c di2 k c di3 k c di4 2 5 1.091 0.353 14185 1.037 0.341 13703 2.291 0.534 21459 2.237 0.528 21218 635085 1 1.455 0.566 9595 1.382 0.556 9426 3.055 0.703 11918 2.982 0.699 11850 385101 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加,即得框架各层层间侧移刚度di,见下表 - 6 - 表 6 横向框架层间侧移刚度(n/mm) 层次 1 2 3 4 5 di 4636763 754677 754677 754677 754677 取轴中 b-g 轴为所计算的一榀框架，此框架为中框架， 取 ib 标准柱=1.0，则其余各杆件相对线刚度为：如图三所示 ibn 梁=4.73610 4/4.34104=1.09, i ne梁=5.20810 4/4.34104=1.20, ieg梁=4.50010 4/4.34104=1.04, i d柱=3.25510 4/4.34104=0.75, ie柱=3.25510 4/4.34104=0.75, i g柱=3.25510 4/4.34104=0.75, 4主要结构材料及梁柱截面尺寸确定主要结构材料及梁柱截面尺寸确定 1.1 梁、柱截面估算 楼盖及屋盖均采用现浇混凝土结构，楼板厚度取 100mm。梁截面高度按梁跨度的 1/121/8 估算，其混凝土强度等级为：设计强度 c30（fc =14.3n/mm 2， ft=1.43n/mm 2） 。所取一榀框架梁跨度较接近为（5700mm,3000mm,6000mm）,主要 框架梁、次要承重框架梁初选尺寸下表所示： 例：取 l=5700mm,h=(1/8-1/12)b=712.5mm475mm，取 h=600mm, ln/h=5460/600=9.14,b=(1/21/3)h=300mm200mm,取 b=250mm。 满足 b200mm,且 b500/2=250mm,则主要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm 600mmm。 1.2 柱截面尺寸估算 框架结构的抗震等级为三级，轴压比限值un=0.9(查表可知)，各层重力荷载 代表值近似取 12kn/m 2,由建筑图可知， 边柱及中柱的负载面积分别为 7.23.0m2 和 7.24.5m 2,则第一层柱截面面积为：由公式 a cn/ un fc,得 边柱：ac（1.37.23.01210 35）/0.914.3=130909mm2 中柱: ac（1.257.24.51210 35）/0.914.3=188811mm2 若取柱截面为正方形,则边柱和中柱截面高度分别为 361mm 和 434mm,根据上述 结果并综合考虑其它因素,本设计柱截面取值如下: 15 层:500mm500mm 表 1 梁截面尺寸(mm)及各层混凝土强度等级 层 次 混凝土强度等级 横梁(bh) 纵梁 (bh) 次梁 (bh) bd 跨 eg 跨 de 跨 15 c30 250600 250500 250600 250500 - 7 - 第三章第三章 荷载计算（标准值）荷载计算（标准值） 1.恒荷载标准值计算恒荷载标准值计算 作用在框架梁的荷载 、屋面恒载： 30 厚混合砂浆保护层 220.03=0.66kn/m 2 三毡四油屋面防水层 0.4kn/m 2 1:3 水泥砂浆找平层 200.02=0.4kn/m 2 60 厚水泥蛭石板保温层 50.06=0.3 kn/m 2 1:8 水泥渣找坡 80mm 1.44 kn/m 2 1:3 水泥砂浆找平层 20mm 0.4kn/m 2 现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kn/m 2 板底抹灰 20mm 0.4kn/m 2 合计: =6.50kn/m 2 、楼面恒载 标准层楼面: 大理石面层,水泥砂浆擦缝 30 厚 1:3 干硬性水泥砂浆,面上撒 2 厚素水泥 1.16kn/m 2 水泥结合层一道 100 厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5kn/m 2 板底抹灰 20mm 0.4kn/m 2 合计 : =4.06kn/m 2 - 8 - 各层走廊楼面: 10mm 面层 水磨石地面 20mm 水泥砂浆打底 0.65 kn/m 2 素水泥浆结合层一道 100 厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5kn/m 2 板底抹灰 20mm 0.4kn/m 2 合计 : =3.55kn/m 2 楼梯楼面: 10mm 面层 水磨石地面 20mm 水泥砂浆打底 0.65 kn/m 2 素水泥浆结合层一道 120 厚预制钢筋混凝土板 1.99kn/m 2 板底抹灰 20mm 0.4kn/m 2 合计 : =3.04kn/m 2 、梁自重 边横梁 bh=250mm600mm 梁自重: 250.25(0.6-0.1)=3.125kn/m 抹灰层: (0.6-0.12+0.25)0.4=0.292kn/m 合计: =3.417kn/m 走道梁(次梁) bh=250mm500mm 梁自重: 250.25(0.5-0.1)=2.5kn/m 抹灰层: (0.5-0.12+0.25)0.4=0.252kn/m 合计: =2.752kn/m 基础梁: bh=250mm500mm 梁自重: 250.250.5=3.125kn/m 、柱自重 各层柱: bh=500mm500mm 柱自重: 250.50.5=3.125kn/m 抹灰层: 0.540.0117=0.34kn/m 合计: =6.59kn/m 、 墙自重及两面抹灰: a、外纵墙自重 标准层: 纵墙: (3.6-2.1-0.6)0.2418kn/m 3 =3.888kn/m 铝合金窗 0.352.1 =0.735kn/m 水泥石外墙面 (3.6-2.1)0.5kn/m =0.75kn/m 水泥粉刷内墙面 (3.6-2.1)0.36kn/m =0.54kn/m 合计 : =5.913kn/m 底层: 纵墙: (4.8-2.1-0.6-0.5)0.2418kn/m 3 =6.912kn/m 铝合金窗 0.352.1 =0.735kn/m 水泥石外墙面 (3.6-2.1)0.5kn/m =0.75kn/m 水泥粉刷内墙面 (3.6-2.1)0.36kn/m =0.54kn/m 合计 : =8.937kn/m - 9 - b、外纵墙自重 标准层: 内纵墙: (3.6-2.1-0.6)0.2418kn/m 3 =3.888kn/m 木门 0.22.1 =0.42/m 水泥粉刷墙面 (3.6-2.1)0.36kn/m =0.54kn/m 合计 : =5.913kn/m 底层: 内纵墙: (4.8-2.1-0.6-0.5)0.2418kn/m 3 =6.912kn/m 木门 0.22.1 =0.42kn/m 水泥粉刷墙面 (4.8-2.1-0.6-0.5)20.36=1.152kn/m 合计 : =8.484kn/m c、女儿墙自重： （做法：墙高 600mm，100mm 的混凝土压顶） 0.240.618kn/m 3+250.10.24+(0.62+0.24)0.5kn/m=3.192kn/m 天沟自重: (现浇天沟) 250.6+(0.20-0.08)0.08+(0.6+0.2)(0.5+0.36)=2.13kn/m 合计: =6.042kn/m 2.活荷载标准值计算活荷载标准值计算 屋面及楼面可变荷载标准值 不上人屋面均布活荷载标准值: 0.5kn/m 楼面活荷载标准值: 2.0kn/m 屋面雪荷载标准值: sk=urs0=0.2kn/m 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,两者中取大值。 3.风荷载标准值计算风荷载标准值计算 作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值，根据 wk=zszw0(hi+hj)b/2 其中 w0=0.35kn/m2(基本风压)，z 风压变化系数。 地面粗糙度 c 类（查课本上的表得） s风载体型，查得s1 =0.8（迎风面）和s2= 0.5（背风面）s=1.3 z风振系数， h hi z z += m eg b1(hi为第 i 层距离室外地面高度，h 为建筑物高度) h=19.2m30m，z=1.0 hi 下柱高，hj 上柱高，对顶层为女儿墙高度 2 倍。 取轴上 bd 轴进行计算，则迎风面宽度 b=7.2m。 - 10 - 集中风荷载标准值 wk /kn 离地高度 z/m z z s w0/(kn/m) hi/m hj/m wk /kn 18.6 0.81 1.00 1.3 0.35 3.6 1.2 6.37 15.0 0.74 1.00 1.3 0.35 3.6 3.6 8.73 11.4 0.74 1.00 1.3 0.35 3.6 3.6 8.73 7.8 0.74 1.00 1.3 0.35 3.6 3.6 8.73 4.2 0.74 1.00 1.3 0.35 4.2 3.6 9.45 轴上一榀框架侧移刚度 d 值（n/mm） 层次 1 2 3 4 5 n 42789 70565 70565 70565 70565 b d e g 等效节点集中风荷载等效节点集中风荷载 - 11 - 4.计算、绘制竖向荷载受荷图计算、绘制竖向荷载受荷图 计算简图 根据结构平面布置图，选定轴线一榀框架作为计算单元，如下图所示： 作用在竖向荷载下框架受荷总图计算： 楼面荷载分配按双向板进行荷载等效分配：短向分配：5aq/8 长向分配： 1-2(a/2b) 2+(a/2b)3 aq 、b-d 轴间框架梁 屋面板传荷载： 恒载： 6.5kn/m 21.81-2(1.8/5.7)2+(1.8/5.7)32=19.469kn/m 活载: 0.5kn/m 21.81-2(1.8/5.7)2+(1.8/5.7)32=1.498kn/m 楼面板传荷载： 恒载： 4.06kn/m 21.81-2(1.8/5.7)2+(1.8/5.7)32=12.161kn/m 活载: 2.0kn/m 21.81-2(1.8/5.7)2+(1.8/5.7)32=5.990kn/m 梁自重: 3.417kn/m b-d 轴间框架梁均布荷载为: - 12 - 屋面梁: 恒载=3.417+19.469=22.886kn/m ,活载=1.498kn/m 楼面梁: 恒载=3.417+12.161=15.578kn/m ,活载=5.990kn/m 、d-e 轴间框架梁 屋面板传荷载： 恒载： 6.5kn/m 21.55/82=12.188kn/m 活载: 0.5kn/m 21.55/82=0.938kn/m 楼面板传荷载： 恒载： 4.06kn/m 21.55/82=7.613kn/m 活载: 2.0kn/m 21.55/82=3.750kn/m 梁自重: 2.752kn/m d-e 轴间框架梁均布荷载为: 屋面梁: 恒载=2.752+12.188=14.940kn/m ,活载=0.938kn/m 楼面梁: 恒载=2.752+7.613=10.365kn/m ,活载=3.750kn/m e-g 轴间框架梁 屋面板传荷载： 恒载： 6.5kn/m 21.81-2(1.8/6.0)2+(1.8/6.0)32=19.820kn/m 活载: 0.5kn/m 21.81-2(1.8/6.0)2+(1.8/6.0)32=1.525kn/m 楼面板传荷载： 恒载： 4.06kn/m 21.81-2(1.8/6.0)2+(1.8/6.0)32=12.380kn/m 活载: 2.0kn/m 21.81-2(1.8/6.0)2+(1.8/6.0)32=6.098kn/m 梁自重: 3.417kn/m e-g 轴间框架梁均布荷载为: 屋面梁: 恒载=3.417+19.820=23.237kn/m ,活载=1.525kn/m 楼面梁: 恒载=3.417+12.380=15.737kn/m ,活载=6.090kn/m b 轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱: 恒载=6.0427.2+3.417(7.2-0.5)+2.7525.7/42+19.4695.7/42 +6.55/81.87.2=182.37kn 活载=1.4985.7/42+0.55/81.87.2=8.319kn 标准层柱: 恒载=5.913(7.2-0.5)+3.417(7.2-0.5)+(2.752+15.624)5.7/42 +12.1615.7/42+4.065/81.87.2=182.428kn 活载=5.9905.7/42+2.05/81.87.2=33.272kn 基础顶面恒载=8.937(7.2-0.5)+(3.125+19.152)5.7/42 +3.125(7.2-0.5)=144.305kn d 轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱: 恒载=3.417(7.2-0.5)+2.7525.7/42+19.4695.7/42+6.55/8 1.87.2+6.51.51-2(1.5/7.2) 2+(1.5/7.2)31/27.2=171.25kn - 13 - 活载=1.4985.7/42+0.55/81.87.2+0.51.5 1-2(1.5/7.2) 2+(1.5/7.2)31/27.2=10.810kn 标准层柱: 恒载=4.956(7.2-0.5)+3.417(7.2-0.5)+(2.752+15.624)5.7/42+4.06 5/81.87.2+4.061.51-2(1.5/7.2) 2+(1.5/7.2)31/2 7.2=161.58kn 活载=5.9905.7/42+2.05/81.87.2+2.01.5 1-2(1.5/7.2) 2+(1.5/7.2)31/27.2=43.23kn 基础顶面恒载=8.484(7.2-0.5)+(3.125+19.152)5.7/42 +3.125(7.2-0.5)=141.270kn e 轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱: 恒载=3.417(7.2-0.5)+2.7525.7/42+19.4696.0/42+6.55/8 1.87.2+6.51.51-2(1.5/7.2) 2+(1.5/7.2)31/27.2=174.583kn 活载=1.4986.0/42+0.55/81.87.2+0.51.5 1-2(1.5/7.2) 2+(1.5/7.2)31/27.2=11.034kn 标准层柱: 恒载=4.956(7.2-0.5)+3.417(7.2-0.5)+(2.752+15.624)6.0/4 2+4.065/81.87.2+4.061.51-2(1.5/7.2) 2+(1.5/7.2)3 1/27.2=162.905kn 活载=5.9906.0/42+2.05/81.87.2+2.01.5 1-2(1.5/7.2) 2+(1.5/7.2)31/27.2=44.132kn 基础顶面恒载=8.484(7.2-0.5)+(3.125+19.152)6.0/42 +3.125(7.2-0.5)=144.611kn g 轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱: 恒载=6.0427.2+3.417(7.2-0.5)+2.7526.0/42+19.469 6.0/42+6.55/81.87.2=185.709kn 活载=1.4986.0/42+0.55/81.87.2=8.544kn 标准层柱: 恒载=5.913(7.2-0.5)+3.417(7.2-0.5)+(2.752+15.624)6.0/42 +12.1616.0/42+4.065/81.87.2=187.008kn 活载=5.9906.0/42+2.05/81.87.2=34.17kn 基础顶面恒载=8.937(7.2-0.5)+(3.125+19.152)6.0/42 +3.125(7.2-0.5)=147.646kn 框架在竖向荷载作用下的受荷总图，如下所示： - 14 - 图五图五 竖向荷载受荷竖向荷载受荷总总图图 注注： 1.图图中各中各值的单值的单位为位为 kn，kn/m。 2.图图中各中各值值均为均为标准值标准值。 - 15 - 第四章第四章 内力计算内力计算 1.恒荷载作用下的恒荷载作用下的 m、n、v 图图 恒荷载作用下框架的弯矩计算 梁的固端弯矩可按下面方法求得： 对于 ln 跨： 根据梁柱相对线刚度，算出各节点的弯矩分配系数 uij ,如图六所示： 如 b5点：ub5n5=1.09/(1.09+1.0)=0.522 ,ub5b4=1.0/(1.09+1.0)=0.478 用弯矩分配法计算框架内力，传递系数为 1/2，各节点分配二次即可，其计算步 骤和结果附后。 a、恒载作用下弯矩图附后。 b、恒载作用下框架的剪力计算，轴力计算 梁的剪力计算，轴力计算可按下面方法求得： 计算结果参见剪力图、轴力图。 恒荷载作用下的剪力图附后。 恒荷载作用下的轴力图附后。 - 16 - b d e g 图六图六 恒载横向框架的二次分配法（恒载横向框架的二次分配法（单单位位：kn/m） - 17 - b d e g 图七图七 恒荷载作用下的恒荷载作用下的 m 图（图（单单位位：kn m） - 18 - b d e g 图八图八 恒荷载作用下的恒荷载作用下的 v 图（图（单单位位：kn） - 19 - b d e g 图九图九 恒荷载作用下的恒荷载作用下的 n 图（图（单单位位：kn） 2.活荷载作用下的活荷载作用下的 m、n、v 图图 、活荷载作用下的框架弯矩计算（方法同恒载计算过程） 计算步骤和结果参见附图。 、活荷载作用下的框架弯矩图见附图。 、活荷载作用下的剪力图见附图。 、活荷载作用下的轴力图见附图。 - 20 - b d e g 图十一图十一 活荷载作用下的活荷载作用下的 m 图（图（单单位位：kn m） - 21 - b d e g 图十二图十二 活荷载作用下的活荷载作用下的 v 图（图（单单位位：kn） - 22 - b d e g 图十三图十三 活荷载作用下的活荷载作用下的 n 图（图（单单位位：kn） 3. 风荷载作用下的内力计算风荷载作用下的内力计算 、风荷载作用下的水平位移验算 根据水平荷载， 计算层间剪力 vi=wi ， 然后再由 =d j j j d v m和=j计算 各层的相对侧移和绝对侧移，计算过程见下表 14。 - 23 - 表 14 风荷载作用下的框架侧移计算j/h 层次 wj/kn vj =wj/kn dj(n/mm) =d j j j d v m/m j/h 5 6.37 6.37 70565 0.0001 1/36000 4 8.73 15.10 70565 0.0002 1/18000 3 8.73 23.83 70565 0.0003 1/12000 2 8.73 32.56 70565 0.0005 1/7200 1 9.45 42.01 42789 0.0010 1/4200 顶点侧移=j=0.0021m 侧移验算：层间侧移最大值：1/42001/550（满足要求） 、 框架在风荷载作用下 （从左到右吹） 的内力分析， 采用 n 值法 （改进的反弯点法） ， 其计算步骤和结果如下： 其步骤为： （1）求各柱反弯点处的剪力值， （2）求各柱反弯点高度， （3）求各柱的杆 端弯矩及梁端弯矩， （4）求各柱的轴力和梁剪力。 框架反弯点总位置 y=y0+ y1+ y2+ y3。 第 i 层第 m 柱所分配的剪力为 = d d v im im vi ，vi=wi ，wi见下表。 - 24 - b d e g 、风荷载作用下：框架的内力值计算如下：柱上端的弯矩 m上=vh(1- y) , 柱下端弯矩 m下=vhy (单位：kn*m) 、风荷载作用下的框架的弯矩计算（左风） ：其计算方法同地震作用， 且（左风）风荷载作用下的框架的弯矩图见图十七。 、风荷载作用下的框架的剪力计算（左风） ，计算结果见（左风）风荷载作用下的 框架的剪力图见图十八。 、风荷载作用下的框架的轴力计算（左风） ，计算结果见（左风）风荷载作用下的 框架的轴力图见图十九。 - 25 - b d e g 图十七（左风）图十七（左风） 风荷载作用下的风荷载作用下的 m 图（图（单单位位：knm） - 26 - b d e g 图十八图十八 风荷载作用下的风荷载作用下的 v 图（图（单单位位：kn） - 27 - b d e g 图十九图十九 风荷载作用下的风荷载作用下的 n 图（图（单单位位：kn） 4. 地震荷载作用下的内力计算地震荷载作用下的内力计算 1重力荷载代表值（恒载+1/2 活载） 恒载：屋面重力值： g 面=6.50(7214.7)=6879.6kn 楼板重力值: g 板=3.55(372)+8.7957.211.7+3.047.23.6+ 4.06(7214.7-7.211.7-723.6)=5436.342kn 梁重力值: g 梁=3.417(72.244+11.711)+2.752311+2.75211.710 +3.4177.2+2.752(3.62+2.1)=1890.14kn 柱重力值: - 28 - g 上柱=6.593.644=1043.856kn g 底柱=6.594.844=1391.808kn 墙重力值: g 女儿墙=6.042(72.24+14.94)2=1053.483kn g 标墙=5.913(7.2-0.5)19+4.956(7./2-0.5)18+10.893(3-0.5) 2+15.12(6-0.5)10+68+(5.7-0.5)10+5.77 =4351.772kn g 底墙=8.937(7.2-0.5)19+8.484(7.2-0.5)18+9.226(3-0.5) 2+18.588(6-0.5)10+68+(5.7-0.5)10+5.77 =5829.782kn 活载: 各楼面: f 活=2.0(7214.7)=2116.8kn 综上:各质点重力荷载代表值为:(如下图) g5= g 面+ g 梁+g 上柱/2+g 女儿墙+g 标墙/2 =6879.6+1890.14+1043.856/2+1053.483+4351.772/2 =12521.04kn g4=g3=g2= g 板+g 梁+g 上柱+g 标墙+f 活/2 =5436.342+1890.14+1043.856+4351.772+2116.8/2 =13780.51kn g1= g 板+g 梁+g 上柱/2 +g 底柱/2+g 标墙/2+ g 底墙+f 活/2 =5436.342+1890.14+1043.856/2+1391.802/2+4351.772/2+5829.782 +2116.8/2=17608.38kn - 29 - 2. 计算横向自震周期 结构顶点的假想侧移计算过程，见下表： 表 7 结构顶点的假想侧移计算 层次 gi /kn knvg n i gii / )( 1 = di/(n/mm) ui= gi/d/mm ui=ui/mm 5 12521.04 12521.04 754677 16.6 330.1 4 13780.51 26301.55 754677 34.9 313.5 3 13780.51 40082.06 754677 53.1 278.6 2 13780.51 53862.57 754677 71.4 225.5 1 17608.38 71470.95 463663 154.1 154.1 考虑轻质砌块墙对框架刚度的影响，取基本周期调整系数t=0.7，ut量纲为 m， 按式 基本周期 tt uty7 . 1 1 =,有st68 . 0 3301 . 0 7 . 07 . 1 1 =。 3水平地震作用及楼层地震剪力计算 多遇地震作用下，设防烈度为 7 度，场地为类，地震分组为第一组，查表得 tg=0.35s，此场地 tgt15tg 。 本结构高度不超过 40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形为主， 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 geg=0.85gi, 计算。 即 ： geg=0.85 gi=0.85 （ 12521.04+13780.51 3+17608.38 ） =0.85 71470.95=60750.31kn 044 . 0 08 . 0 ) 68 . 0 35 . 0 ()( 9 . 0 max 9 . 0 1 1 = t tg 因为 t1=0.68s1.4tg=1.40.35=0.49s，所以应考虑顶部附加水平地震作用。 顶部附加地震作用系数n按式n=0.08t1+0.07 计算 即： n=0.080.68+0.07=0.124 结构总水平地震作用标准值：fek=1geg=0.04460750.31=2673.01kn 顶部附加的集中水平地震作用为：f5=n* fek=0.1242673.01=331.45kn 且 55 5 fffd+= 则各质点的水平地震作用按式)1 ( 1 nek n i f gihi gihi fid-= = 计算，将上述 fek，n代入，得 - 30 - = =-= n i n i gihi gihi gihi gihi fi 11 56.2341)124 . 0 1 (01.2673 具体计算过程见下表，各层地震剪力计算，结果列入下表： 表 8 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 vi=fi/kn 层次 hi/m gi/kn gihi/knm = n i gihi gihi 1 fi/kn vi=fi/kn 5 19.2 12521.04 240403.97 0.293 1017.53 1017.53 4 15.6 13780.51 214975.96 0.262 613.49 1631.02 3 12.0 13780.51 165366.12 0.201 470.65 2101.67 2 8.4 13780.51 115756.28 0.141 330.16 2431.83 1 4.8 17608.38 84520.22 0.103 241.18 2673.01 4水平地震作用下的位移验算 水平地震作用下的框架结构的层间位移 =d i i i d v m 和 = d= n i ii 1 mm 计算， 计算过 程见下表，各层的层间弹性位移角e按 i i e h m q d = 计算。 表 9 横向水平地震作用下的位移验算 层次 vi/kn di/(n/mm) ui/mm ui/mm hi/mm i i e h m q d = 5 1017.53 754677 1.35 15.27 3600 1/2667 4 1631.02 754677 2.16 13.92 3600 1/1667 3 2101.67 754677 2.78 11.76 3600 1/1295 2 2431.83 754677 3.22 8.98 3600 1/1118 1 2673.01 463663 5.76 5.76 4800 1/833 由表可见，最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为 1/8331/550，满足要求。 横向框架各层水平地震作用和地震剪力如下图： - 31 - - 32 - 查表求 b、d、e、g 框架柱反弯点的位置。 表 10 b 轴框架柱反弯点的位置 层号 h/m k y0 y1 y2 y3 y yh/m 5 3.6 1.091 0.355 0 0 0 0.355 1.278 4 3.6 1.091 0.405 0 0 0 0.405 1.458 3 3.6 1.091 0.455 0 0 0 0.4