某百货商场营业厅设计.doc

毕业设计说明书毕业设计中文摘要某百货商场营业厅设计 摘要：本商业楼位于某市沿街地段，为钢筋混凝土框架结构，建筑面积约6000m2左右，主体结构共5层，首层层高4.2m，标准层和顶层高3.9m。为满足商业楼要求，本商业楼需设管理区、卫生间及楼梯等。在建筑设计阶段，按照“适用、安全、美观”的原则设计建筑方案，毕业设计中建筑造型力求简洁、结合功能要求利用重复的韵律，体现建筑特色，整个建筑体形细节的处理风格也尽量统一、协调。依照建筑学基本理论和建筑构造的要求，确定出建筑方案，并依照建筑制图国家标准绘制了建筑施工图。在结构设计阶段，首先，根据建筑要求和结构要求确定出结构方案；然后，选取其中一榀框架进行手算，再运用PKPM软件进行整个结构的设计，将二者做一个对比。在该设计过程中运用到了CAD、PKPM、天正软件等相关方面的内容；最后，依据结构制图国家标准绘制了结构施工图。关键词：混凝土框架结构 PKPM 建筑设计 结构设计 目 录1. 引言12. 工程概况12.1 建筑型式、规模及平面布置12.2 建筑及场地主要设计参数12.3 工程地质及水文地质条件22.4 气象资料23. 建筑设计概况23.1 设计主要依据23.2 设计要求23.3 平面设计33.4 立面设计33.5 楼梯设计33.6 防火设计43.7 建筑做法44. 结构设计54.1 结构布置方案：54.2 构件截面尺寸和材料选择64.3 荷载统计74.4 水平风荷载作用104.5 重力荷载代表值的计算114.6 水平地震作用下的框架计算134.7 风荷载作用下的计算（D值法）144.8 框架的侧移验算164.9 竖向荷载作用下的框架内力计算174.10 抗拉刚度EA的计算214.11 框架的荷载效应组合(非抗震组合时)214.12 抗震作用下框架结构内力组合305. 框架结构的计算375.1框架结构的配筋设计376. 双向板的配筋计算606.1标准层楼板的配筋计算607. 板式楼梯的配筋计算627.1梯段板的荷载计算627.2平台板的荷载计算637.3平台梁的荷载计算637.4 箍筋配置648. 基础设计648.1.独立基础1设计648.2 独立基础2设计68结 论73参 考 文 献74致谢75ii1. 引言此毕业设计是对我们毕业前进行的一次综合性考核和锻炼。其目的主要是培养及提高我们的查阅文献资料、分析资料及整理资料的能力，是对大学期间所学专业知识的全面总结。本次我的毕业设计为一百货商场营业厅。采用钢筋混凝土框架结构，主体结构共5层，首层层高4.2m，其余各层层高3.9m，开间6.9 m，各跨轴距8.1 m。本设计包括多层房屋建筑中的现浇框架结构设计过程，包括建筑设计和结构设计,是对以前所学知识的全面复习和深入。在毕业设计前期，我温习了相关专业课本和规范。在毕业设计中通过所学的基本理论、专业知识进行建筑、结构设计。在设计中大家不断交流，一起解决问题，共同进步。在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解，巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以电算为主，并对其中的一榀进行手算。进一步了解了PKPM软件，并在绘图时熟练掌握了AutoCAD操作，以上这些从不同方面都达到了毕业设计的要求与目的。在毕业设计后期，主要进行设计修改，并得到老师的审批和指正，在此表示衷心的感谢!2. 工程概况2.1 建筑型式、规模及平面布置本营业厅采用钢筋混凝土框架结构，5层，底层层高4.2m，其余各层层高3.9m，开间6.9m，各跨轴距8.1m。2.2 建筑及场地主要设计参数2.2.1 工程名称：某百货商场营业厅设计之三；2.2.2 抗震设防烈度为7度；2.2.3 建筑场地类别：类场地；2.2.4 建筑等级的耐久等级为等；2.2.5 建筑设计使用年限为50年；2.2.6 建筑耐火等级为级；2.2.7 建筑环境类别：上部结构为室内正常环境，环境类别类，地下部分为a类。2.3 工程地质及水文地质条件根据某地质队的工程地质勘察报告，本设计场地地基位于冲击粉质粘土、碎石土层上，场区地势平坦，地面绝对标高在57.46m至57.65m之间，标准冻深为0.85m。2.4 气象资料基本风压w0 = 0.35KN/m2 ，主导风向冬季为北片东，夏季为东南风，粗糙度为B类；雪荷载标准值为0.25 KN/m2 。3. 建筑设计概况3.1 设计主要依据1 GB/T 500012001, 房屋建筑制图统一标准. 北京：中国建筑工业出版社，2001 2 GB503522005, 民用建筑设计通则. 北京：中国建筑工业出版社，2005 3 GBJ1687（2001 修订版）, 建筑设计防火规范. 北京：中国建筑工业出版社，2001 4 GB500102002, 混凝土结构设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，2002 5 GB500112001, 建筑抗震设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，2001 6 GB500092001, 建筑结构荷载规范. 北京：中国建筑工业出版社，2001 7 GB500072002, 建筑地基基础设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，2002 8 03G101-1, 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图. 北京： 中国建筑标准设计研究所，2003 9 沈蒲生, 苏三庆. 高等学校建筑工程专业毕业设计指导. 北京：中国建筑工业出社，2000 10 梁兴文, 史庆轩. 土木工程专业毕业设计指导. 北京：科学出版社，20023.2 设计要求坚持“适用、经济、安全、美观”的设计原则，所有施工图图面要求布置均匀、线条清楚、字体工整、比例正确、干净整洁，符合相关规范要求。3.2.1 建筑设计根据所给条件，明确建筑功能分区，作好人流疏散和防火设计。采用先进、经济、合理的建筑构造形式和建筑技术，合理进行建筑布置，完成建筑构造设计，绘制建筑施工图。3.2.2 上部结构设计设计资料简述，统计荷载；地震作用计算；荷载组合；一榀框架内力分析；框架梁柱内力组合，框架梁、柱配筋计算；框架梁、柱节点配筋计算；现浇楼板及楼梯的计算；绘制上部结构施工图。3.2.3 基础设计工程地质水文地质条件描述，绘制钻孔柱状图；确定柱传给基础的荷载；初步确定基础尺寸和埋深；承载力验算；地基变形验算；基础构造设计；基础配筋计算；绘制基础施工图。3.3 平面设计根据任务书的要求，综合建筑面积和营业厅实际使用功能，布置楼梯间、电梯间、管理室和卫生间等，做到满足使用要求，合理布置。3.3.1 本商业楼位于某市沿街地段，为钢筋混凝土框架结构。长48.3米，宽24.3米，总建筑面积约为6000m2左右。3.3.2 考虑到商业楼的用途，墙体设置较少，商业区不设墙体，以满足大空间需求，其他其功能性房间开间进深满足需求即可。3.3.3 每个房间都设置了门窗，窗体面积大于墙体面积的1/3满足通风采光的要求。3.3.4 每楼层均设置盥洗室和厕所，厕所有不向邻室对流的直接自然风和天然采光，设有足够多的卫生洁具，数量满足使用要求。首层设有管理室。3.3.5 内设两部一部自动扶梯、一部货梯和两部楼梯，楼梯兼作消防通道。3.4立面设计3.4.1 建筑立面规则无过多凹凸，外墙满足美观经济的要求。3.4.2 立面采用矩形窗户，窗采用白色塑钢推拉窗，装透明玻璃，既满足采光的要求，又开启方便，且比例、尺寸满足立面的美观。3.5 楼梯设计3.5.1 本工程每层设两个楼梯，楼梯间尺寸为81003150mm，梯间宽3150mm，梯段宽1525mm，踏步宽度300mm,踏步高度150mm，首层一跑15踏步，二跑13踏步，标准层每跑13踏步。两个楼梯均作消防和疏散用。3.5.2 根据高层民用建筑设计防火规范（GB5004595）规定，每层疏散楼梯总宽度应按其通过人数每100人不小于1.00m计算，各层人数不相等时，其总宽度可分段计算，下层疏散楼梯总宽度应按其上层人数最多的一层计算。疏散楼梯的最小净宽不应小于1.20m。梯段净宽1.525m，符合规范要求。3.6 防火设计3.6.1 每层均设有雨淋灭火设备和消防管道，3.6.2 在外墙设有3个出入口，分散布置，采用外开放式，开启方便。3.6.3 设有两部楼梯，楼梯间设有窗户，天然采光，楼梯间无影响疏散的突出物。3.6.4 楼梯出口离出入口较近，便于疏散。3.7 建筑做法3.7.1 屋面做法防水层：4厚改性沥青防水卷材 找平层：20厚1：2水泥砂浆 找坡层：30厚水泥石灰焦渣砂浆保温层：80厚水泥珍珠岩制品保温层 找平层 :20厚1:2水泥砂浆找平结构层：120厚混凝土楼面板抹灰层：20厚板底抹灰 吊顶：V型轻钢龙骨吊顶3.7.2 楼面做法面层：水磨石地面找平层：20厚1：2水泥砂浆 结构层：120厚混凝土楼面板 抹灰层：20厚板底抹灰 吊顶：V型轻钢龙骨吊顶3.7.3 卫生间楼面做法8厚地砖铺实拍平，水泥砂浆擦缝 1：3干硬性水泥砂浆结合层30厚，表面撒水泥粉聚氨酯防水层1.5厚(两道)C20细石混凝土从门口处向地漏找坡0.5%找平层：20厚1:2水泥砂浆结构层：120厚现浇钢筋混凝土楼板 抹灰层：20厚板底抹灰 吊顶：V型轻钢龙骨吊顶3.7.4 外墙做法120高踢脚水泥粉刷内墙面20厚1：2水泥砂浆抹灰300厚陶粒混凝土空心砌块20厚1：2水泥砂浆抹灰50厚聚苯乙烯泡沫塑料保温板外墙瓷砖3.7.5 内墙做法200厚陶粒混凝土空心砌块2面水泥粉刷内墙面120高踢脚3.7.6 卫生间外墙体做法2面瓷砖墙面2道20厚1：2水泥砂浆抹灰300厚陶粒混凝土空心砌块50厚水泥珍珠岩制品保温层3.7.7 卫生间内墙体做法200厚陶粒混凝土空心砌块1面水泥粉刷内墙面1面瓷砖墙面3.7.8 女儿墙做法 20厚1：2水泥砂浆抹灰 300厚陶粒混凝土空心砌块 外墙瓷砖4. 结构设计4.1 结构布置方案：某百货商场营业厅，其标准层柱网及楼梯平面布置图如下：该设计选用井式梁楼盖，即在纵横相交的框架上布置井式梁，而框架梁作为井式梁的边梁。井式梁按简支形式支承在框架梁上，井式梁支承的楼板也是双向板。按本结构平面尺寸，可在每跨间各布置2根丼字梁。4.2 构件截面尺寸和材料选择4.2.1 楼板厚度的确定根据平面布置，双向板短向跨度l1 = 2.3m，当取构造厚度h = 120mm时，板的高跨比h / l = 120 / 2300 = 1 / 19，满足要求，故可选h = 120 mm。4.2.2 丼字梁截面尺寸选择丼字梁因其支座介于简支和连续之间，据“梁的高跨比下限值”表查得，选h = l / 20 = 8100 / 20 = 405 mm。按模数要求，取h = 400 mm，据梁截面高宽比h / b ，对矩形截面，选2.0 3.5 ，且符合模数要求，取b = 150 mm，此时，h / b = 2.7。4.2.3 框架梁截面尺寸确定（考虑抗震）横向框架梁，选h = l / 10 = 810 mm，取h = 800 mm , b = 300 mm，此时，h / b =2.7；纵向框架梁，选h = l / 10 = 690 mm，取h = 650 mm , b = 250 mm，此时，h / b =2.6。4.2.4 框架柱截面尺寸确定对于多层框架，无论从受力角度和柱的净高而言，都以底层最为不利。在抗震设计中，框架柱的截面宽度和高度均不宜小于300 mm，且柱截面宽度一般不小于框架主梁截面宽度+100 mm，通常在(1 / 15 1 / 20)H m 之间，其中H 为底层柱株高。由于框架主梁bb = 300 mm，故截面初选不小于400 mm，内柱截面初选bc hc = 500500 mm；外柱的宽度与內柱截面相同，其高度可选宽度的1.2 1.5 倍，初选为bc hc = 500600 mm。4.2.5 混凝土强度等级除基础垫层混凝土选用C10外，基础及以上各层混凝土等级均选为C30。4.2.6 钢筋级别框架梁、柱等主要构件纵向受力钢筋选择HRB400级、HRB335级钢筋；构造钢筋、箍筋及板内钢筋等，选择HPB235级钢筋。4.3 荷载统计4.3.1 屋面荷载(不上人屋面)1) 恒荷载标准值防水层：4厚改性沥青防水卷材 0.00410=0.04 kN/m找平层：20厚1：2水泥砂浆 0.02020=0.4 kN/m找坡层：30厚水泥石灰焦渣砂浆0.03014=0.42 kN/m保温层：80厚水泥珍珠岩制品保温层 0.0803.5=0.28 kN/m找平层 :20厚1:2水泥砂浆找平0.02020=0.4 kN/m结构层：120厚混凝土楼面板0.12025=3 kN/m抹灰层：20厚板底抹灰 0.02020=0.4 kN/m吊顶：V型轻钢龙骨吊顶0.12 kN/m合计： 5.06 kN/m2) 活荷载标准值 不上人屋面，考虑雪荷载，取0.25 kN/m。4.3.2 楼面荷载1) 恒荷载标准值面层：水磨石地面 0.65kN / m2找平层：20厚1：2水泥砂浆 0.02020=0.4 kN/m结构层：120厚混凝土楼面板 0.12025=3 kN/m抹灰层：20厚板底抹灰 0.02020=0.4 kN/m吊顶：V型轻钢龙骨吊顶0.12 kN/m合计： 4.57 kN/m2) 活荷载标准值查规范，按“商店”一栏，取3.5 kN/m。4.3.3 卫生间楼面荷载(防滑铺地砖)1）恒荷载标准值8厚地砖铺实拍平，水泥砂浆擦缝 1：3干硬性水泥砂浆结合层30厚，表面撒水泥粉聚氨酯防水层1.5厚(两道)C20细石混凝土从门口处向地漏找坡0.5%1.4 kN/m找平层：20厚1:2水泥砂浆0.02020=0.4 kN/m结构层：120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12025=3 kN/m抹灰层：20厚板底抹灰 0.02020=0.4 kN/m吊顶：V型轻钢龙骨吊顶0.12 kN/m合计： 5.32 kN/m2） 活荷载标准值查规范，取2.5 kN/m。4.3.4 外墙体荷载做法首层标准层、顶层120高踢脚19.80.080.12=0.19 kN/m19.80.080.12=0.19 kN/m水泥粉刷内墙面4.20.36=1.51 kN/m3.90.36=1.40 kN/m20厚1：2水泥砂浆抹灰0.020204.2=1.68kN/m0.020203.9=1.56kN/m300厚陶粒混凝土空心砌块4.20.305=6.3 kN/m3.90.305=5.85 kN/m20厚1：2水泥砂浆抹灰0.020204.2=1.68kN/m0.020203.9=1.56kN/m50厚聚苯乙烯泡沫塑料保温板1.130.054.2=0.24 kN/m1.130.053.9=0.22 kN/m外墙瓷砖0.54.2=2.1 kN/m0.53.9=1.95 kN/m合计13.7 kN/m12.73 kN/m由于门窗洞口，对外墙进行折减13.70.6=8.22 kN/m12.730.6=7.64 kN/m4.3.5 内墙体荷载做法首层标准层、顶层200厚陶粒混凝土空心砌块4.20.205=4.2 kN/m3.90.205=3.9 kN/m2面水泥粉刷内墙面4.20.362=3.02 kN/m3.90.362=2.81 kN/m120高踢脚19.80.080.122=0.38 kN/m19.80.080.122=0.38 kN/m合计7.6 kN/m7.09 kN/m4.3.6 卫生间外墙体荷载做法首层标准层、顶层2面瓷砖墙面4.20.52=4.2 kN/m3.90.52=3.9 kN/m2道20厚1：2水泥砂浆抹灰0.020204.22=3.36kN/m0.020203.92=3.12kN/m300厚陶粒混凝土空心砌块4.20.305=6.3 kN/m3.90.305=5.85 kN/m50厚水泥珍珠岩制品保温层4.20.053.5=0.74 kN/m3.90.053.5=0.68 kN/m合计14.6 kN/m1355 kN/m4.3.7 卫生间内墙体荷载做法首层标准层、顶层200厚陶粒混凝土空心砌块4.20.205=4.2 kN/m3.90.205=3.9 kN/m1面水泥粉刷内墙面4.20.36=1.51 kN/m3.90.36=1.40 kN/m1面瓷砖墙面4.20.5=2.1 kN/m3.90.5=1.95 kN/m合计7.81 kN/m7.25 kN/m4.3.8 女儿墙20厚1：2水泥砂浆抹灰 0.020200.9=0.36 kN/m300厚陶粒混凝土空心砌块 0.90.305=1.35 kN/m外墙瓷砖 0.50.9=0.45 kN/m合计： 2.16kN/m4.3.9 楼梯荷载统计1) 梯段板的荷载计算(取板厚h = 120 mm，板倾斜角的tana = 0.5 ，cosa = 0.894，取1m 宽板带进行计算)荷载种类荷载标准值(kN/m)恒荷载水磨石面层( 0.3 + 0.15 ) 0.65 / 0.3 = 0.98三角形踏步0.5 0.3 0.15 25 / 0.3 = 1.88120厚混凝土板0.12 25 / 0.894 = 3.3620厚板底抹灰0.02 17 / 0.894 = 0.38小计6.6活 荷 载3.52) 平台板的荷载计算(设平台板厚h = 80 mm，取1m 宽板带进行计算)荷载种类荷载标准值(kN/m)恒荷载水磨石面层0.6580厚混凝土板0.08 25 = 2.020厚板底抹灰0.02 17 = 0.34小计2.99活 荷 载3.53) 平台梁的荷载计算(设平台梁截面尺寸为200 mm350 mm )荷载种类荷载标准值(kN/m)恒荷载梁自重0.2 ( 0.35 0.07 ) 25 = 1.4梁侧粉刷0.02 ( 0.35 0.07 ) 2 17 = 0.19平台板传来2.99 1.8 / 2 = 2.70梯段板传来6.6 3.9 / 2 = 12.9小计17.19活 荷 载3.5 (3.9 / 2 + 1.8 / 2) = 10.04.3.10 梁柱自重1) 横向框架梁 0.3 ( 0.8 0.08 ) 25 = 5.4 kN/m。2) 纵向框架梁 0.25 ( 0.65 0.08 ) 25 = 3.56 kN/m。3) 丼字梁 0.15 ( 0.40 0.08 ) 25 = 1.2 kN/m。4) 框架內柱（考虑装修重0.5 kN/m2 ,算到柱底处位置 ） 首层：0.5 0.5 4.2 25 + 0.5 4 0.5 4.2 = 30.5 kN； 标准层：0.5 0.5 3.9 25 + 0.5 4 0.5 3.9 = 28.28 kN。5) 框架外柱(装修近似按內柱) 首层：0.5 0.6 4.2 25 + ( 0.5 + 0.6 ) 2 0.5 4.2 = 36.1 kN；标准层：0.5 0.6 3.9 25 + ( 0.5 + 0.6 ) 2 0.5 3.9 = 33.54 kN。4.4 水平风荷载作用4.4.1 作用在横向框架上的风荷载现浇框架每榀横向框架侧移刚度均同，故各榀都承受同样风力，即每榀框架承受风载的范围在水平方向是76.9 / 8 =6.04 m。取一榀中间框架受荷范围进行计算。4.4.2 基本参数由设计条件w0 = 0.35 kN/m2 ，B类粗糙度，据混凝土课本按差分法可查得风压高度系数mz在20.4、16.5、12.6、8.7、4.8 m处分别为1.257、1.173、1.073、1.0、1.0；风荷载体型系数ms由相关规定可知(混凝土课本p214)，矩形平面ms = 1.3。4.4.3 风荷载标准值计算(左风)由公式Fk = w0msmzA确定，A为相应高度范围的受荷面积。F5 = 0.35 1.3 1.257 6.04 1.95 = 6.7 kN；F4 = 0.35 1.3 1.173 6.04 3.9 = 12.6 kN；F3 = 0.35 1.3 1.073 6.04 3.9 = 11.5 kN；F2 = 0.35 1.3 1.0 6.04 3.9 = 10.7 kN；F1 = 0.35 1.3 1.0 6.04 ( 2.4 + 1.95 ) = 12.0 kN。4.5 重力荷载代表值的计算4.5.1 屋面恒载标准值( 6.970.3 ) ( 8.130.3 )5.06 = 5829.12 kN。4.5.2楼面恒载标准值 (忽略开洞情况) ( 6.970.3)( 8.130.3 )6.98.1 4.57 + 6.98.15.32 = 5306.55 kN。4.5.3 屋面均布活荷载计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载。雪荷载标准值为：( 6.970.3 )(8.130.3 )0.25 = 288 kN。4.5.4 楼面均布活荷载标准值 ( 6.970.3) ( 8.130.3 )6.98.1 3.5 + 6.98.12.5 = 3976.11 kN。4.5.5 梁柱自重1）横向框架梁： ( 8.130.3 )5.48 = 1036.8 kN。2）纵向框架梁： ( 6.970.3 )3.564 = 683.52 kN。3）井字梁： ( 8.130.3 )1.214 + ( 6.970.3 )1.26 = 748.8 kN。4）框架内柱： 首层：30.512 = 366 kN；标准层：28.2812 339.36 kN。5）框架外柱： 首层：36.120 = 722 kN；标准层：33.5420 = 670.8 kN。6) 构造柱( 350 mm350 mm )：首层：0.350.35254.24 = 51.44 kN；标准层：0.350.35253.94 = 62.4 kN。由以上数据可以得出， 首层柱总重：366 + 722 + 51.44 = 1139.44 kN； 标准层柱总重：339.36 + 670.8 + 41.76 = 1057.92 kN。4.5.6 墙体自重1) 首层墙体重G = (8.13 + 6.97)2(6.9 + 8.1 )8.22 + (6.9 + 8.1 )14.6 + (3.15 + 6.9 )37.6 + (6.92 + 8.12)7.81 = 1752.68 kN。2) 标准层墙体重G = (8.13 + 6.97)2(6.9 + 8.1 )7.64 + (6.9 + 8.1 )13.55 + (3.15 + 6.9 )37.09 + (6.92 + 8.12)7.25 = 1629.24 kN。3) 女儿墙自重G = (8.13 + 6.97) 22.16 = 313.63 kN。4.5.7 楼梯自重首层恒载：2.993.15 + 6.61.5252 / 1328 + 0.20.353.1525 = 58.29 kN；首层活载：(3.151.8 + 1.5258.4 )3.5 = 64.68 kN。标准层恒载：2.993.15 + 6.61.52522 + 0.20.353.1525 = 55.19 kN；标准层活载：(3.151.8 + 1.5257.8 )3.5 = 61.48 kN。4.5.8 荷载分层总汇1） 顶层重力荷载代表值 = 屋面恒荷载 + 50%屋面雪荷载 + 纵、横梁、井字梁自重 + 半层柱自重 + 半层墙体自重 + 女儿墙自重其它层重力荷载代表值 = 楼面恒荷载 + 50%楼面均布活荷载 + 纵、横梁、井字梁自重 + 楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重 + 楼梯自重 + 50%楼梯活载2） 各层重力代表值的计算：顶层：G5= 5829.12 + 0.5288 + 1036.8 + 683.52 + 748.8 + 1057.92 / 2 + 1629.24 / 2 + 313.63 = 10099.45 kN；标准层(二、三、四)：Gi = 5306.55 + 0.53976.11 + 1036.8 + 683.52 + 748.8 + 1057.92 + 1629.24 + 55.19 + 0.561.48 = 12536.82 kN；首层：G1 = 5306.55 + 0.53976.11 + 1036.8 + 683.52 + 748.8 + (1139.44 / 2 + 1057.92 / 2 )+ (1752.68 / 2 + 1629.24 / 2 ) + 58.29 + 0.564.68 = 12644.00 kN。3） 集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi 的计算结果如下图所示：4.6 水平地震作用下的框架计算该建筑高度为20.7m，质量和刚度沿高度均匀分布，可用底部剪力法计算水平地震作用。4.6.1水平地震作用标准值的计算1) 框架的抗震等级由设计要求，抗震设防烈度为7度，房屋高度未超过30 m，丙类建筑，查表可知，该框架的抗震等级为三级。2) 场地和特征周期值根据工程地质报告和土的类别划分，该场地可判定为二类场地。由设计地震分组为一组，可查得特征周期值Tg = 0.35 s。3) 框架自振周期的计算对于多层框架结构，可按下列经验公式计算：T1 = 0.085 n =0.0855 = 0.425 s。4) 求地震影响系数a设防烈度为7度，多遇地震，场地为类，查表得：amax = 0.08。由Tg = 0.35 s，取T1 =0.425 s，则由地震影响曲线，有。5) 计算水平地震作用标准值据底部剪力法T1 1.4 Tg = 0.49 s，故不考虑顶部附加地震作用系数，即dn = 0。对于多质点体系，结构底部总横向水平地震作用标准值：= 0.0670.85(12644.00 + 12536.823 + 10099.45) = 3437.16 kN。按抗震规范式算得的作用于各质点上横向水平地震作用标准值如下：由公式： ，可列表计算如下：层数Gi(kN)Hi(m)GiHi GiHiFi(kN)510099.4520.8210068.56764756.34944.14412536.8216.9211872.26952.25312536.8213.0162978.66732.50212536.829.1114085.06512.75112644.005.265748.8295.50框架水平地震作用简图如下：4.7 风荷载作用下的计算（D值法）4.7.1框架柱的剪力由梁相对线刚度，求出节点转动影响系数ac ，再求各柱的侧移刚度Dji (ji表示第j层i柱)，j层各柱总剪力按该层各柱的侧移刚度比例分配。计算列表进行如下：框架柱剪力标准值计算层数(SF)柱号 =ac = = acic Vi=(kN) 5(SF = 6.7 kN)A5B51.374.760.410.7040.2990.2961.681.674(SF = 12.6 kN)A4B41.374.760.410.7040.2990.2963.173.133(SF = 11.5 kN)A3B31.374.760.410.7040.2990.2962.892.862(SF = 10.7 kN)A2B21.374.760.410.7040.2990.2962.692.661(SF = 12.0 kN)A1B11.856.250.610.820.3290.2623.342.66注：1层，ac = (0.5 +)/ (2 + )。4.7.2 框架柱的反弯点高度计算框架柱反弯点高度计算表层数第五层(m = 5，n = 5，h = 3.9 m)柱号g0a1g1a2g2a3g3y(m)A51.370.3691.00-1.001.44B54.760.451.00-1.001.76第四层(m = 5，n = 4，h = 3.9 m)A41.370.4191.001.001.001.63B44.760.501.001.001.001.95第三层(m = 5，n = 3，h = 3.9 m)A31.370.4691.001.001.001.63B34.760.501.001.001.001.95第二层(m = 5，n = 2，h = 3.9 m)A21.370.501.001.001.3301.95B24.760.501.001.001.3301.95第一层(m = 5，n = 1，h = 5.2 m)A11.850.565-0.750-2.37B1 6.250.55-0.750-2.314.7.3 风荷载作用下的框架内力首层：I = bh3 / 12 = 3503503 / 12 = 1.25109 mm4， i = EI / H = 1.25109 E / 5200 = 2.4105 E。标准层：I = bh3 / 12 = 3503503 / 12 = 1.25109 mm4， i = EI / H = 1.25109 E / 3900 = 3.2105 E。4.8 框架的侧移验算4.8.1 横向框架层间侧移刚度柱的侧移刚度按式D = 12ai / h2 计算，式中a 由下表所列公式计算。根据梁柱线刚度比的不同，框架结构中的柱可分为中框架中柱和边柱，边框架中柱和边柱。柱侧移刚度修正系数a位置边柱中柱a简图简图一般层底层框架柱侧移刚度D值(N / mm)层次边柱(16根)中柱(16根)DiaDiaDi251.370.4122416.54.760.7042232871591211.850.61140506.250.8210917399472其他结构侧移刚度D值(N / mm)层次结构中柱边柱DiaDiaDi2 5楼梯26.330.937043.813.170.876589.327266.2扶梯26.330.937043.8-28175.2电梯-13.170.876589.36589.3其他26.330.937043.813.170.876589.314087.61楼梯26.330.953035.513.170.902875.711822.4扶梯26.330.953035.5-12142电梯-13.170.902875.72875.7其他26.330.953035.513.170.902875.75911.2上述不同情况下同层框架侧移刚度相加，得框架各层层间侧移刚度Di，见下表。横向框架层间侧移刚度D值(N / mm)层次12345Di432223.3792030.3792030.3792030.3792030.34.8.2 水平地震作用下的框架弹性侧移验算钢筋混凝土框架结构进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层内的最大弹性层间位移Due 应满足Due 的要求。层次Fhk (kN)(kN/mm)Due (mm)Due / hj5944.14792.03031.191 / 3277.311 / 5504952.25792.03031.201 / 32503732.50792.03030.921/ 4239.12512.75792.03030.651 / 60001295.50432.22330.681 / 7647.064.9 竖向荷载作用下的框架内力计算根据所受荷载的情况将框架分为不同的类型并编号。本结构的横向框架，按照结构平面布置，应分为4类，即、轴线，、轴线，、轴线及、轴线各为一类。它们分别承受相同的竖向荷载，框架编号可分别为KJ1、KJ2、KJ3、KJ4。对于纵向框架，也有四种类型，编号分别为KJ5、架梁KJ3进行计算。4.9.1梁柱相对线刚度值及杆件长度1) 框架柱的惯性矩根据已选截面尺寸，內柱有 I = bh3 / 12 = 5004 / 12 = 5.208 109 mm4； 外柱有I = bh3 /12 = 500 6003 / 12 = 9.00109 mm4。2) 框架梁的惯性矩矩形截面惯性矩：I0 = bh3 / 12 = 300 8003 / 12 = 1.28 1010 mm4，则对中框架KJ3取为 I = 2 I0 = 2.56 1010 mm4。4.9.2 梁柱杆件长度及相对线刚度值假定KJ3的梁截面各层一样，柱截面沿高度也不做变化，并取框架梁跨度 l = 8100 mm，2 5 层柱高为3900 mm，底层柱为 5200 mm（按结构标高为 5470 mm）。计算简图轴线处的内力也是柱截面形心处的内力，则各层框架梁线刚度为：E I / l = 2.56 1010 E / 8100 = 3.16 106 E。 各层框架柱线刚度为：首层： 內柱：I = E I / H = 5.208 109 E / 5200 = 1.00 106 E。 外柱：I = E I / H = 9.00 109 E / 5200 = 1.73 106 E。其它层：內柱：I = E I / H = 5.208 109 E / 3900 = 1.34 106 E；外柱：I = E I / H = 9.00 109 E / 3900 = 2.31 106 E。以各层框架梁线刚度相对值为 I ，则可算得各柱相对线刚度值，标注于下图中。4.9.3计算单元的确定取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为6.9 m。房间内既布置有框架梁又有井字梁，结构荷载的传力路径如下图所示。4.9.4 竖向荷载计算1) 标准层恒载计算从双向板的计算简图可知，图中的板分两种类型的板，如下图所示。 等效均布荷载计算如下：对于标准层而言，恒载均布力为q恒 = 4.57 kN / m2。则对于号板(即梯形荷载作用时)，q= q恒 l01 / 2 = 4.572.3 / 2 = 5.26 kN / m，a1 = 0.5 = 0.5 = 0.43。所以等效为均布荷载后 qe = (1-2a12 + a13 )q=(1-20.432 + 0.433)5.26 = 3.73 kN / m。对于号板(即三角形荷载作用时)，q= q恒 l01 / 2 = 4.572.3 / 2 = 5.26 kN / m，等效为均布荷载后 qe = q=5.26 = 3.29 kN / m。框架结构恒载统计图如下：上图中，P1 P10 是由框架纵梁、井字梁传到框架上的集中荷载，该集中力作用点间距为该跨度的1/3,即2700 mm。框架横梁自重荷载为均布荷载，即 q = 0.80.325 = 6 kN / m 。q1 表示号板直接传给框架横梁的均布荷载，q1 = 2qe = 2 3.73 = 7.46 kN / m 。P1 = P10 = 纵框架梁 + 井字梁 + 板 + 墙 = 6.93.56 + 8.121.2 / 2 + 3.296.9 + 7.646.9 = 109.70 kN。P2 = P3 = P5 = P6 = P8 = P9 = 板 + 井字梁 =3.2926.9 + 6.91.2 = 53.68 kN。P4 = P7 = 纵向框架梁+板+井字梁 = 6.93.56 + 3.296.92 + 8.141.2 / 2 = 89.41 kN。2) 标准层活载计算对于标准层而言，活载均力为q活 = 3.5 kN / m2板的分类形式同恒载作用下的标准层，则对于号板，q= q活1.25 = 3.51.25 = 4.38 kN / m ，a = 0.43，等效均布力qe = (1-2a12 + a13 )q=(1-20.432 + 0.433)4.38 = 3.11 kN / m。 对于号板，q = q活 = 3.5 = 2.19 kN / m。框架结构活载统计图如下：上图中，P1 P10 是由框架纵梁、井字梁传到框架上的集中荷载，该集中力作用点间距为该跨度的1/3,即2700 mm。 q1 表示号板直接传给框架横梁的均布荷载，由上述求到的等效荷载可得q1 = 2qe = 2 3.11 = 6.22 kN / m 。P1 = P10 = 板 = 2.196.9 = 15.11 kN；P2 = P3 = P4 = P5 = P6 = P7 =P8 = P9 = 板 = 2.196.92 = 30.22 kN。 3) 顶层恒载计算顶层恒载均布力q恒 = 5.06 kN / m2。 板的分类形式同恒载作用下的标准层，则对于号板，q= q恒1.15 = 5.061.15 = 5.82 kN / m ，a = 0.43，等效均布力qe = (1-2a12 + a13 )q=(1-20.432 + 0.433)5.82 = 4.13 kN / m。 对于号板，q = q恒1.15 = 5.061.15 = 5.82 kN / m，等效均布力qe = q = 5.82 = 3.64 kN