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24
框架
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24+6层框架住宅毕业设计结构计算书,24,框架,住宅,毕业设计,结构,计算
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黑龙江八一农垦大学毕业设计 - 1 - 1. 工程概况 黑龙江省某市兴建 六层商店住宅 ，建筑面积 4770平方米左右，拟建房屋所在地震动参数 ， ，基本雪压 ，基本风压 ，地面粗糙度为 地质资料见表 1。 表 1 地质资料 编号 土 质 土层深度 （ m） )%) e )s )1 人工填土 1 15 2 粉质粘土 5 3 0 190 3 粘 土 10 2 210 2. 结构布置及计算简图 根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，其标准层建筑平面、结构平面和剖面示意图分别见图 纸 。主体结构共 6层，层高 1层为 6层为 填充墙采用陶粒空心砌块砌筑：外墙 400墙 200户均采用铝合金窗，门采用钢门和木门 。 楼盖及屋面均采用现浇钢筋砼结构，楼板厚度取 120截面高度按跨度的1/812/1 估算，尺寸见表 2，砼强度 采用 ) 。 屋面采用彩钢板屋面。 表 2 梁截面尺寸（ 层次 混凝土强度等级 横梁 ) 纵梁 ) 次梁 ) 61 30 600300 400300 柱截面尺寸可根据式cN f估算。因为抗震烈度为 7 度，总高度 30m ，查表可知该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值 N ；各层的重 力荷载代表值近似取 12 ，由图 和 。由公式可得第一层柱截面面积为 黑龙江八一农垦大学毕业设计 - 2 - 边柱 3 2 3 4 . 5 3 1 2 1 0 6A 9 8 1 8 2 m 8 1 4 . 3 中柱 23c 0 4 911 4 . 如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为 371 389根据上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计 框架 柱截面尺寸取值均为 600 ，构造柱 取400 。 基础采用柱下独立基础，基础埋深 标高 台高度取 1100架结构计算简图如图 1 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， 62 层柱高度即为层高，取 层柱高度从基础顶面取至一层板底 ， 取 5.8 =14 m 5.4 m 3.6 m 5.4 3. 重力荷载计算 面及楼面的永久荷载标准值 屋面（上人）： 20 厚水泥砂浆找平层 K 150 厚水泥蛭石保温层 K 0 100 厚钢筋混凝土板 20 厚石灰砂浆 黑龙江八一农垦大学毕业设计 - 3 - 合计 2 1 5层楼面： 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 2 120 厚钢筋混凝土板 20厚水泥砂浆 2 合计 2 面及楼面可变荷载标准值 上人屋面均布荷载标准值 2 楼面活荷载标准值 2 屋面雪荷载标准值 20rk 、柱、墙、窗、门重力荷载计算 梁、柱可根据截面尺寸、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了。具体计算过程从略，计算结果见表 3。 表 3 梁、柱重力荷载标准值 层次 构件 )m(b )m(h )- )m(n )i )i 1 横梁 5 4 梁 5 2 梁 5 5 6 梁 5 1 梁 5 6 梁 5 2 表 3 黑龙江八一农垦大学毕业设计 - 4 - 注 :1)表中 为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数； g 表示单位长度构件重力荷载； n 为构件数量 2）梁长度取净长；柱高取层高。 外墙为 400 厚陶粒空心砌块（ 5 ），外墙面贴瓷砖（ 2），内墙面为20外墙单位墙面 重力荷载为： ； 内墙为 200厚陶粒空心砌块，两侧 均为 20抹灰，则内墙单位面积重力荷载为： 1 。 木门单位面积重力荷载为 ； 铝合金窗单位面积重力荷载取 ； 钢铁门单位面积重力荷载为 。 力荷载代表值 （见图 4） 集中于各楼层标高处的重力荷载代表值，为计算单元范围内的各楼层楼面上的重力荷载代表值及上下 各 半层的墙柱等重量。计算时，各可变荷载的组合按规定采用，屋面上的可变荷载均取雪荷载，具体过程略，计算简图见图 2。 26 纵梁 5 8 梁 5 6 梁 5 2 梁 5 5 6 梁 5 2 梁 5 2 梁 5 梁 5 梁 5 梁 5 龙江八一农垦大学毕业设计 - 5 - 4900 5 8 . 8 8 K 8 0 . 2 8 K 8 0 . 2 8 K 8 0 . 2 8 K 8 0 . 2 8 K 4 0 . 3 9 K 24. 横向框架侧移刚度计算 横梁线刚度；柱线刚度。 表 4 横梁线刚度类别 层次 )2 )40 ) )L/c )L/c )L/c 1 0 300 500 600 0 C 61 0 300 500 000 0 5 柱线刚度层次 )mm()2 )4c )h/IE 1 4900 600600 62 2800 600600 柱的侧移刚度 D 值按下式计算：2 cc 。根据梁柱线刚度比 K 的不同，柱可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱以及楼、电梯间柱等，计算结果分别见表 6、 黑龙江八一农垦大学毕业设计 - 6 - 表 7、 表 8。 表 6 中框架柱侧移刚度 D 值 ) 层 次 左 边柱（ 18 根） 右 中柱（ 18 根） 中柱（ 18根） K c K c K c 1 1996 3910 7845 787518 2 6 6292 5678 6929 1366066 表 7 边框架柱侧移刚度 D 值 ) 层 次 K c K c K c 1 3910 1996 6193 168396 2 6 5678 6292 7721 318764 将上述不同情况下同层框架侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度 ，见表 8。 由表 8可见，12D / D 1 1 9 4 6 4 2 / 1 6 8 4 8 3 0 0 . 7 0 9 0 . 7 ，故该框架为横向规则框架。 表 8 横向框架层间侧移刚度 D 值 )( 层 次 1 2 3 4 5 6 1194642 1684830 1684830 1684830 1684830 1684830 5. 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 向自振周期计算 结构顶点的假想位移计算见表 9。 表 9 结构顶点的假想位移计算 层 次 )i ) )(D i )mm(i )mm(i 黑龙江八一农垦大学毕业设计 - 7 - 6 1684830 684830 1684830 1684830 684830 194642 构基本自震周期，其中 m，取 ，则 1 水平地震作用及楼层地震剪力计算 本方案结构高度小于 40m，质量和刚度沿高度分布较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。因为是多质点结构，所以 e q . 8 5 G 0 . 8 5 4 9 4 0 . 3 9 6 8 8 0 . 2 8 4 7 0 5 8 . 8 8 3 3 5 9 2 . 3 3 （ ）设防烈度按 7度考虑，场地特征周期分区为二区，场地土为类 ，查 表得： 特征周期 水平地震影响系数最大值 0 . 9 0 . 9g1 m a . 4 0 0 . 0 8 0 . 0 6 6T 0 . 4 9 2 E K 1 e 0 . 0 6 6 3 3 5 9 2 . 3 3 2 2 1 7 . 0 9 K N 因为4 T 1. 4 0 . 4 0 . 5 6 S T 0 . 4 9 2 S ，所以 不 应考虑顶部附加水平地震作用。 各质点的水平地震作用： i i i ii n E j j j 1G H G F 2 2 1 7 . 0 9G H G H 表 10 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次 m） jj 黑龙江八一农垦大学毕业设计 - 8 - 6 质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如下图 3。 a）纵向水平地震作用分布 （ b）层间剪力分布 图 3 纵向水平地震作用及层间剪力分布图 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 按下式计算 s 1j ）（ 和 k ）（ ，各层的层间弹性位移角h/ ，计算结果如表 11。 表 11 横向水平地震作用下的位移验算 层 次 ）（ (D i)mm(i )mm(i ）（ h 6 684830 800 10 5 684830 800 10 黑龙江八一农垦大学毕业设计 - 9 - 4 684830 800 10 3 684830 800 10 2 684830 800 10 1 194642 900 10 由表可见，最大层间 弹性位移角发生在第 2 层，其值 10 1/550,满足要求 ,其中 550/1h/ 是由弹性层间位移角限值查得。 水平地震作用下框架内力计算 以 4轴线框架内力计算，其余框架计算从略。 框架柱端剪力及弯矩按式 ； ； （ 各柱反弯点高度比321n 本例中底层柱需考虑修正值 二层柱需考虑修正值 余柱均无修正。计算结果见表 12。 梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按式 )MM(ii iM j,1 ； )MM(ii iM j, ； L ； ； 计算结果见表 12。 黑龙江八一农垦大学毕业设计 10 表 12 各层柱端弯矩及剪力计算 层次 m m 右 边 柱 中 柱 k y k y 684830 35678 9753 684830 25678 9753 684830 25678 9753 684830 25678 9753 684830 25678 6711 194642 13910 5471 :表中 M 的量纲为 m,V 量纲为 黑龙江八一农垦大学毕业设计 11 续表 12 层次 m m 边 柱 k y 61 1194603 16541 194603 16541 194603 16541 194603 16541 28963 11271 109593 20022 13 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算 层次 边梁 边 梁 柱轴力 L Vb L 边柱 中柱 边柱 6 91 :1)柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震时，左侧两根柱为拉力 ,对应的右侧两根柱为压力。 2）表中单位为 m， V 单位 N， l 的单位为 m。 黑龙江八一农垦大学毕业设计 12 a）框架弯矩图 （ b）梁端剪力及柱轴力图 图 4 左地震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图 向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 荷载标准值 风荷载标准值按式 ， 基本风压 荷载规范查得 （迎风面）和 （ 背 风面） ， B 类地区， H/B=表得： 脉动影响系数 =， 查表得脉动增大系数 = 仍取图 4轴线横向框架，其负载宽度 房屋高度分布风荷载标准值 z z z ) 4 . 0 5 0 . 4 根据各楼层标高处高度 z ， )z(q 沿房屋高度的分布见表 14。 )z(q 沿房屋高度的分布见图 5（ a） 。 黑龙江八一农垦大学毕业设计 13 表 14 沿房屋高度分布风荷载标准值 层次 m） m） z z )m/z(q 1 )m/z(q 2 6 荷载规范规定，对于高度大于 30采用风振系数 z 来考虑风压脉动的影响，本例房屋高度 H=肢 8100(四肢 8150( 肢 8100(四肢 8150( R E c c 0V 1 7 7 . 8 4 K N 0 . 2 f b h 0 . 2 1 . 0 1 4 . 3 3 0 0 4 6 5 3 9 8 . 9 7 K N 故截面满足要求。 梁端加密区箍筋取 4肢 8100，箍筋用 钢筋（ 2yv 10） 4651002012101 . 2 加密区长度取 加密区箍筋取 4肢 8150，箍筋设置满足要求。 R E c c 0V 1 2 8 . 7 1 K N 0 . 2 f b h 3 9 8 . 9 7 K N 故截面满足要求。 h 加密区长度取 加密区箍筋取 4肢 8150，箍筋设置满足要求。 架柱 跨比和轴压比验算 黑龙江八一农垦大学毕业设计 46 表 31 柱的剪跨比和轴压比验算 柱 号 层次 B、 H （ N/ N （ 0 600 560 应考虑偏心矩增大系数 。 211 3022201200 . 5 0 . 5 1 4 . 3 6 0 02 . 2 1 3 1 . 0 ( 1 . 01 1 6 2 . 9 4 8 1 01 5 , 1 . 0111 ( ) 1 8 . 1 3 1 . 0 83 1 1 . 0 31 4 0 0 /1400560h h 取 ）取6001 . 0 8 3 1 6 . 0 3 4 0 6 0 1 . 3 122e a m m 3001 1 6 2 . 9 4 8 1 0 0 . 2 4 2 0 . 5 1 81 4 . 3 6 0 0 5 6 0 f b h 对 称 配 筋此为大偏心受压情况 2 00322( 1 0 . 5 )()1 1 6 2 . 9 4 8 1 0 6 0 1 . 3 1 0 . 2 4 2 ( 1 0 . 5 0 . 2 4 2 ) 1 . 0 1 4 . 3 6 0 0 5 6 0 6 7 8 . 0 73 6 0 ( 5 6 0 4 0 )e f b h 再按 一组计算， 1 4 6 4 2N 节点上，下端弯距； 6 8 . 8 2 3 5 0 . 8 5 0 . 1 2 6 2 . 7 2 1M k N m 4 0 . 6 3 8 . 7 ( 0 . 5 0 . 1 2 ) 3 9 . 3 2 4M k N m 此内力组合是非地震作用下的组合情况 ， 且水平荷载等效，故不必进行调 整 ， 黑龙江八一农垦大学毕业设计 48 取0 1 . 2 5 2 . 8 3 . 5 60 36 2 . 7 2 1 1 0e 4 2 . 81 4 6 4 . 3 0 2 1 0 2 . 8 2 0 6 2 . 8 30l 3 . 5 1 0 5 . 8 3 5h 6 0 0 同理可求得： 211 302201200 . 5 0 . 5 1 4 . 3 6 0 01 . 7 6 1 . 0 ( 1 . 01 4 6 4 . 3 0 2 1 01 5 , 1 . 011 ( ) 1 . 2 21 4 0 0 /h h 取 ）取 . 2 2 6 2 . 8 7 6 . 6 1 6 m m 0 . 3 0 . 3 5 6 0 1 6 8h m m 故 为 小 偏 心 受 压 e h / 2 a 7 6 . 6 1 6 6 0 0 / 2 4 0 3 3 6 . 6 1 6 m m 4 9 5 . 1 4 1 K N 0 . 5 1 8 1 4 . 3 6 0 0 5 6 0 2 4 8 8 . 8 9cf b h K N 故 按 构 造 配 筋 ， 且 应 满 足 % ， 单 侧 配 筋 率 %s，故2m i n 0 . 2 % 6 0 0 6 0 0 7 2 0s s b h m m 选 )1 2 5 6(204 ，总配筋率 3 1 2 5 6 1 . 1 2 %6 0 0 5 6 0s 。 柱斜截面受剪承载力计算 以第一层柱为例进行计算，有前可知，上柱柱端弯矩设计值 0 6 . 7 5 K N m对二级抗震等级，柱底弯矩设计值 . 2 5 5 5 1 . 2 1 5 6 8 9 . 0 1 9 K N m 则框架柱的剪力设计值 0 6 . 7 5 6 8 9 . 0 2V 1 . 2 1 . 2 2 3 7 . 8 2 K . 5 2 3 . 8 5 2 3 7 . 8 2 1 0 0 . 0 4 2 0 . 21 . 0 1 4 . 3 6 0 0 5 6 0cf b h ，满足要求。 305 5 1 . 2 1 5 1 0 1 2 . 6 9 3 ( 3 . 0 )7 7 . 5 6 5 6 0 取黑龙江八一农垦大学毕业设计 49 其中 较大的柱下端值，而且 M , 不应考虑故 将表 25 查得的值除以 将表 26查得的值除以 应的轴力 231 4 6 4 . 3 0 2 0 . 3 0 . 3 1 4 . 3 6 0 0 / 1 0 1 5 4 4 . 4 N f b h K N 取 1 4 6 4 2N K N 001 . 0 50 . 0 5 611 . 0 50 . 8 5 2 5 7 . 8 2 1 . 4 3 6 0 0 5 6 0 0 . 0 5 6 1 4 6 4 . 3 0 231 02 1 0 5 6 0R E f b h f h 故该层柱应按构造配置箍筋。 柱端加密区的箍筋选用 4 肢 10100 。一层柱底轴压比 n ,查表得柱箍筋最小配箍率特征值V ，则最小体积配箍率： s i n / 0 . 0 8 8 1 4 . 3 / 2 1 0 0 . 5 9 9 %v v c y 0 . 5 9 9 6 5 0 6 5 0 0 . 4 8 71 0 0 8 6 5 0s v v c o e 取 0 ，则 ，根据构造要求，取加密区箍筋为 100104 ，加密区位置及长度按规范要求确定。 非加密区还应满足 2010 ，故箍筋取 200104 ，各层柱箍筋计算结果见表32。 表 32 框架柱箍筋数量表 柱 号 层 次 ) )()() 实配箍筋 %)( v 加密区 非加密区 A 柱 6 10100 4 10200 1 10100 4 10200 B 柱 6 10100 4 10200 1 10100 4 10200 黑龙江八一农垦大学毕业设计 50 续表 32 C 柱 6 10100 4 10200 1 10100 4 10200 架梁柱节点核芯区截面抗震验算 以一层节点为例 ，由节点两侧梁的弯矩承载力计算节点核芯区的剪力设计值。 因节点两侧梁不等高，故计算时取梁的平均高度 550bh 0 4 6 5 4 6 5 4652bh m m二级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值 V；应按下式公式确定： )1( 00 hH V 采用节点上、下柱反弯点之间的距离。 1 . 1 5 5 2 . 8 0 . 4 1 4 . 9 5 . 2 4 3 2 8 8 . 5 2 4 2 6 7 . 0 9 5 5 5 . 6 1 4 N m （左震） 剪力设计值 31 . 2 5 5 5 . 6 1 4 1 0 4 6 5 3 5( 1 ) 1 4 0 9 . 5 34 6 5 3 5 5 2 4 3 5 0 0 N 因 / 2 3 0 0b m m，故取 600h m m， 600jh 5.1j则 211( 0 . 3 ) ( 0 . 3 1 . 5 1 4 . 3 6 0 0 ) 2 7 2 5 . 4 1 1 1 4 0 9 . 5 30 . 8 5j c j j b h K N V K N 满足要求。 节点核芯区的承载力按式0 1 . 1 0 . 0 5 )3j j j j j v s v b h N f 计算，其中 N 取二层柱底轴力 9 4 9 . 6 9 6 0 . 8 1 1 8 7 . 1 1N K N和 20 . 5 0 . 5 1 4 . 3 6 0 0 2 5 7 4 K N 二者中的较小者，故取 1 1 8 7 N K N 。设节点区配箍为 100104 则 0. 1 0 . 0 5 )31 4 6 5 3 5(1 . 1 1 . 5 1 . 4 3 6 0 0 0 . 0 5 1 . 5 1 1 8 7 . 1 1 1 0 2 1 0 4 7 8 . 5 )0 . 8 5 1 0 01 4 3 7 . 6 4 1 1 4 0 9 . 5 0 3j j j j j v s v b h N f V K N 黑龙江八一农垦大学毕业设计 51 故承载力满足要求。 采用柱下独立基础，根据要求， 基础埋深标高取 台高度标高取 质条件见表 基承载力计算及基础底面积确定 根据所给地质条件查得基础宽度和深度修正系数 0b ， 。先不考虑对地基宽度进行修正，地基承载力特征值 由 ) 计算，而土的加权平均重度 3/ ， 所以 1 9 0 1 . 0 1 6 . 8 5 ( 1 . 9 5 0 . 5 ) 2 1 4 . 4 3af k p a 基础 平均埋深 7 柱 以柱为例进行计算， 中心荷载作用下基底面积 2 7 0 6 . 7 4 1 1 . 8 3 5A 4 . 2 32 1 4 . 4 3 2 0 2 . 1 7 5 由于偏心距不大，所以基础底面可按 20%增大。 故 20A 1. 2 A 1. 2 4 . 2 3 5 . 0 7 6 m 取 6 2m 确定基础底的长度 b 由 L/b=取 L=3m ， b=2m， 3b 不需要对基础上方回填土重 2 0 2 . 1 7 5 6 2 6 1d A K N 偏心距 K K K / ( F G ) 5 . 3 1 5 / ( 7 1 8 . 5 8 2 6 1 ) 0 . 0 0 5 6l 即满足 0P 。 基底压力 m a xm i 4 . 9 06 7 1 8 . 5 8 2 6 1 6 0 . 0 0 5( 1 ) ( 1 )1 6 1 . 6 363k k k G e k p l 最大基底压力 m a x 1 6 4 . 9 1 . 2 2 5 7 . 3 1 6k p a f 最小 基底压力 m i n 1 6 1 . 6 3 0kP k p a满足要求，所以该截面符合要求。 m a x 1 6 6 5M 黑龙江八一农垦大学毕业设计 52 基底压力 1 a 2 9 8 6 . 7 9 1 2 6 1 9 6 5 . 9 3 2 6 1P 2 0 7 . 9 7 K P ; P 2 0 4 . 4 9 K 6 6 K 1 7 51 6 d 基底附加压力最大值 0 c z - 2 0 7 . 9 7 3 6 . 6 5 1 7 1 . 3 2 K P 沉降计算 深度 b 2 . 5 0 . 4 L b 4 . 4 5 m 4 . 5 m （ ）查表得计算厚度 Z B 柱 中心荷载作用下基底面积 2 1 3 4 7 . 7 1A 7 . 8 92 1 4 . 4 3 2 0 2 . 1 7 5 由于偏心距不大，所以基础底面可按 20%增大。 故 220A 1. 2 A 1. 2 7 . 8 9 9 . 4 7 m 1 2 m 确定基础底的长度 b 由 L/b=取 L=4m ， b=3m 地基承载力特征值最终修正值： 3( 基础上方回填土重 2 0 2 . 1 7 5 1 2 5 2 2d A K N 偏心距 K K K / ( F G ) 1 6 . 3 0 6 / ( 5 2 2 1 3 4 7 . 7 1 ) 0 . 0 0 9 6l 即满足 0P 。 基底压力 m a xm i 7 . 9 16 5 2 2 1 3 4 7 . 7 1 6 0 . 0 0 9( 1 ) ( 1 )1 5 3 . 7 11 2 4k k k G e k p l 最大基底压力 m a x 1 5 7 . 9 1 1 . 2 1 . 2 2 1 4 . 4 3 2 5 7 . 3 1 6k p a f k p a 最小基底压力 m i n 1 5 3 . 7 1 0kP k p a满足要求，所以该截面符合要求。 基底压力 5 2 2 1 4 8 9 . 7 0 4P 1 6 7 . 6 4 K 2 1 7 基底附加压力最大值 0 c z - 1 6 7 . 6 4 3 6 . 6 5 1 3 0 . 9 9 K P 沉降计算深度 b 2 . 5 0 . 4 L b 6 . 1 8 m 6 . 2 m （ ）黑龙江八一农垦大学毕业设计 53 查表得计算厚度 Z C 柱 中心荷载作用下基底面积 2 9 7 6 . 6 1A 5 . 7 12 1 4 . 4 3 2 0 2 . 1 7 5 220A 1. 2 A 1. 2 5 . 7 1 6 . 8 5 2 m 7 . 5 m 确定基础底的长度 b 由 L/b=取 L=3m ， b=基承载力特征值最终修正值： 基础上方回填土重 2 0 2 . 1 7 5 7 . 5 3 2 6 . 2 5d A K N 基底压力 1 1 3 1 0 . 9 3 3 2 6 . 2 5P 2 1 8 . 2 9 K P ;A 7 . 5F G 1 0 1 6 . 7 7 9 3 2 6 . 2 5P = = 1 7 9 . 0 7 K . 5 基底附加压力最大值 0 c z - 2 1 8 . 2 9 3 6 . 6 5 1 8 1 . 6 4 K P 沉降计算深度 b 2 . 5 0 . 4 L b 5 . 3 3 m 5 . 3 m （ ）查表得计算厚度 Z 。 规范法计算基础沉降 用规范法计算基础沉降见表 33 确定沉降经验系数 )E/A(P/ 6 . 8 3 9 0 . 4 4 1 5 9 2 . 4 8 4 0 . 1 2 1 0 . 2 P 0 . 61 6 7 9 . 4 8 1 0 ( 3 9 0 . 4 4 1 5 9 2 . 4 8 4 0 . 1 2 ) 1 2 查 表 得 基础最终沉降量 0 . 6 4 4 . 3 6 2 6 . 6 4 m m . 4)E/A(P/ 取最终沉降量 0 . 5 4 5 . 2 7 2 2 . 6 4 m m . 2)E/A(P/ 取黑龙江八一农垦大学毕业设计 54 最终沉降量 0 . 6 4 8 . 1 2 2 8 . 8 7 m m 基础的沉降差 S 2 8 . 8 7 2 2 . 6 4 6 . 2 3 0 . 0 0 2 L 软弱下卧层强度验算 持力层粉质粘土的压缩模量 0层粘土的压缩模量 2s 1 s 2E / E 0 . 8 3 3 ,因此可以 认为不存在软弱下卧层。 黑龙江八一农垦大学毕业设计 55 表 33 规范法计算基础沉降 柱号 点号 1Z 0 1 0 1 1 2 3 .6 1 某 办 公 楼 框 架 结 构 设 计 专业：土木工程 姓名： 学号： 指导教师： 2 前 言 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段 ,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程 ,是对大学期间所学专业知识的全面总结。 本组毕业设计题目为某办公楼框架结构设计。在毕设前期，我温习了结构力学、钢筋混凝土、建筑结构抗震设计等知识，并借阅了抗震规范、混凝土规范、荷载规范等规范。在毕设中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。特别是 在 组在校成员齐心协力、分工合作，发挥了大家的团队精神。在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。 毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，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，进一步了解了 绘图时熟练掌握了 上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。 框架结构设计的计 算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。 二零零三年六月十五日 3 内容摘要 本设计主要进行了结构方案中横向框架 2、 3、 7、 8 轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算 ,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平 地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，。 是找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。 关键词： 框架 结构设计 抗震设计 he of is to do in of 、 3、 7、 8. of is of is is by of be by of be to of of in be of of be by is to or of of be of of of is be by as in 4 毕业设计进度计划安排 : 第一周 课题调研，选题、结构方案设计 第二周 复习结构设计有关内容，借阅相关规范及资料 第三周 导荷载、计算楼层荷载 第四周 计算结构自震周期、水平地震作用大小 第五、六周 水平地震力作用下的框架内力分析、计算 第七、八周 竖向荷载作用下的框架内力计算 第九周 框架内力组合分析、计算 第十周 义务劳动周 第十一周 楼层板配筋、框架梁配筋及构造 第十二周 框架柱配筋、框架节点配筋及构造 第十三周 算及分析 第 十四周 楼梯计算，整理计算书 第十五周 翻译科技资料，画图 第十六周 打印论文，准备答辩 5 目 录 第一部分：工程概况 1 建筑地点、建筑类型、建筑介绍、门窗使用、地质条件 1 柱网与层高 1 框架结构承重方案的选择 2 框架结构的计算简图 2 梁、柱截面尺寸的初步确定 3 第二部分：框架侧移刚度的计算 5 横梁、纵梁、柱线刚度的计算 5 各层横向侧移刚度计算 6 各层纵向侧移刚度计算 12 第三部分：重力荷载代表值的计算 13 资料准备 13 重力荷载代表值的计算 14 第四部分：横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 23 横向自振周期的计算 23 水平地震作用及楼层地震剪力的计算 24 多遇水平地震作用下的位移验算 27 水平地震作用下框架内力计算 28 第五部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算 32 计算单元的选择确定 32 荷载计算 33 内力计算 40 梁端剪力和柱轴力的计算 45 6 横向框架内力组合 46 框架柱的内力组合 54 柱端弯矩设计值的调整 57 柱端剪力组合和设计值的调整 60 第六部分：截面设计 62 框架梁 62 框架柱 68 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 78 第七部分：楼板设计 82 楼板类型及设计方法的选择 82 设计参数 82 弯矩计算 83 截面设计 87 第八部分：楼梯设计 91 设计参数 91 楼梯板计算 91 平台板计算 93 平台梁计算 94 第九部分：框架变形验算 96 梁的极限抗弯承载力计算 96 柱的极限抗弯承载力计算 97 7 确定柱端截面有效承载力 98 各柱的受剪承载力 99 楼层受剪承载力 100 罕遇地震下弹性楼层剪力 101 楼层屈服承载力系数 101 层间弹塑性位移验算 103 第十部分： 科技资料翻译 104 科技资料原文 104 原文翻译 113 第十一部分：设计心得 120 参考资料 123 8 第一部分：工程概况 建筑地点： 北京市 建筑类型： 六层办公楼，框架填充墙结构。 建筑介绍： 建筑面积约 1000 平方米，楼盖及屋盖均采 用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取 120充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。 门窗使用： 大门采用钢门，其它为木门，门洞尺寸为 为铝合金窗，洞口尺寸为 地质条件： 经地质勘察部门确定，此建筑场地为二类近震场地，设防烈度为 8度。 柱网与层高： 本办公楼采用柱距为 内廊式小柱网，边跨为 间跨为 高取 下图所示： 柱网布置图 9 框架结构承重方案的选择： 竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。 根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。 框架结构的计算简图： 框架结构的计算简图 纵向框架组成的空间结构 10 横向框架组成的空间结构 本方案中，需近似的按纵横两个方向的平面框架分别计算。 梁、柱截面尺寸的初步确定： 1、梁截面高度一般取梁跨度的 1/12至 1/8。本方案取 1/12 7200=600面宽度取 600 1/2=300得梁的截面初步定为 b h=300*600。 2、框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算： （ 1）柱组合的轴压力设计值 N= n 注：考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。 F 按简支状态计算柱的负载面积。 g E 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取 14KN/ n 为验算截面以上的楼层层数。 （ 2） N/ 注： 框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查抗震规 11 范可知取为 混凝土轴心抗压强度设计值，对 得 3、计算过程： 对于边柱： N= n=14 6= N/103/ 取 700700于内柱： N= n=14 6= N/03/ 取 700700截面尺寸（ 混凝土等级 横梁（ b h） 纵梁（ b h） 00 600 250 400 300 600 柱截面尺寸（ 层次 混凝土等级 b h 1 00 700 230 650 650 12 第二部分：框架侧移刚度的计算 一、 横梁线刚度 i 类别 N/ b h （ l （ l（ N l（ N 2l（ N 104 300 600 109 7200 1010 1010 1010 104 250 400 109 2400 1010 1010 1010 二、 纵梁线刚度 i 类别 N/ b h （ l （ l（ N l（ N 2l（ N 跨 104 300 600 109 4200 1010 1010 1010 其它跨 104 300 600 109 7200 1010 1010 1010 三、 柱线刚度 i I=2 层次 N/ b h （ N 1 4700 104 700 700 1010 1010 2600 104 650 650 1010 1010 1层 8300 104 700 700 1010 1010 13 四、各层横向侧移刚度计算： (D 值法 ) 1、底层 、 9 根） K= c=()/(2+K)= c 12 ic/12 1010/47002 =25112 、 8根） K= c=()/(2+K)= c 12 ic/12 1010/47002 =23447 、 4根） K=（ ()/(2+K)= c 12 ic/12 1010/47002 =27055 14 、 9根） K=（ ()/(2+K)= c 12 ic/12 1010/47002 =29552 、 4根） K=（ ()/(2+K)= c 12 ic/12 1010/47002 =28165 、 1 根） K= c=()/(2+K)= c 12 ic/12 1010/47002 =23378 5112 9+23447 8+27055 4+29552 9+28165 4+23378 =923810 15 2、第二层： 、 9根） K=2/（ 2） = c=K/(2+K)= c 12 ic/12 1010/36002 =17681 、 6根） K=2/（ 2） = c=K/(2+K)= c 12 ic/12 1010/36002 =13778 、 1 根） K= c=（ ） /(2+K)= c 12 ic/12 1010/83002 =5392 16 、 2根） K=（ （ ） = c=K/(2+K)= c 12 ic/12 1010/36002 =15730 、 4根） K=（ 2/（ 2） = c=K/(2+K)= c 12 ic/12 1010/36002 =22044 、 9根） K=（ 2/（ 2） = c=K/(2+K)= c 12 ic/2*010/36002 =27556 17 、 2根） K=（ 2+（ 2） = c=K/(2+K)= c 12 ic/12 1010/36002 =26063 、 2根） K=（ 2/（ 2） = c=K/(2+K)= c 12 ic/12 1010/36002 =24456 、 1根） K=2/（ 2） = c=K/(2+K)= c 12 ic/12 1010/36002 =13663 7681 9+13778 6+5392+15730 2+22044 4+27556 9+26063 2+24456 2+13663 =729530 18 3、第三层至第六层： 、 12根） 7681 、 6根） 3778 、 4根） 2044 、 12根） 7556 、 2根） 4456 7681 12+13778 6+22044 4+27556 12+24456 2 =762600 4、顶层： 、 2根） K=2/（ 2） = c=K/(2+K)= c 12 ic/12 1010/36002 =13778 19 、 2根） K=（ 2+（ 2） = c=K/(2+K)= c 12 ic/12 1010/36002 =19404 D 顶 =13778 2+19404 2=66364 由此可知，横向框架梁的层间侧移刚度为： 层次 1 2 3 4 5 6 顶 N/ 923810 729530 762600 762600 762600 762600 66364 23810/729530该框架为规则框架。 五、各层纵向侧移刚度计算： 同理，纵向框架层间侧移刚度为： 层次 1 2 3 4 5 6 顶层 N/ 1035634 935623 942398 942398 942398 942398 103102 035634/935623该框架为规则框架。 20 第三部分：重力荷载代表值的计算 一、资料准备： 查荷载规范可取： 、 屋面永久荷载标准值（上人） 30厚细石混凝土保护层 22 三毡四油防水层 N/0厚矿渣水泥找平层 N/50厚水泥蛭石保温层 5 N/20厚钢筋混凝土板 25 N/型轻钢龙骨吊顶 N/二层 9厚 50 合计 N/、 1楼面： 木块地面（加防腐油膏铺砌厚 76 N/20厚钢筋混凝土板 25 N/型轻钢龙骨吊顶 N/ 合计 N/、屋面及楼面可变荷载标准值： 上人屋面均布活荷载标准值 N/面活荷载标准值 N/面雪荷载标准值 SK=N/式中 21 、梁柱密度 25 KN/压粉煤灰加气混凝土砌块 、重力荷载代表值的计算： 1、第一层： （ 1）、梁、柱： 类别 净 跨 （ 截 面 （ 密 度（ KN/ 体 积 （ 数 量 (根 ) 单 重 （ 总 重 （ 横梁 6500 300 600 25 7 700 250 400 25 梁 6500 300 600 25 8 500 300 600 25 别 计算高度（ 截 面 （ 密 度（ KN/ 体 积 （ 数 量 （根） 单 重 （ 总 重 （ 柱 3600 700 700 25 6 2）、内外填充墙重的计算： 横墙： 、 厚 240算长度 6500算高度 3600000 单跨体积： 3=跨重量： 量： 17 总重： 17=22 墙：墙厚 240算长度 1700算高度 3600000 单跨体积：（ 跨重量： 量： 2 总重： 2= 所 横 墙 ： 墙 厚 240 计 算 长 度 7200800 计 算 高 度3600480 体积： 量： 墙总重： 墙： 跨外墙：单个体积： （ -（ 2） 量： 12 总重： 12 所外纵墙：体积： 重： 梯间外纵墙：体积： 重： 卫外纵墙：体积： 重： 23 内纵墙：单个体积： () 个重量： 量： 12 总重： 12=所纵墙：单个体积： （ 个重量： 量： 2 总重： 2=门纵墙：总重：（ 墙总重： 3）、窗户计算（钢框玻璃窗）： 走廊窗户： 尺寸： 18002100重： 量： 26 重量： 26=公室窗户： 尺寸： 15002100重： 量： 2 24 重量： 2=重： 4）、门重计算： 木门：尺寸： 12002400重： 量： 量： 门：尺寸： 65003000重： 量： 量： 3*重： 5）、楼板恒载、活 载计算（楼梯间按楼板计算）： 面积： 13+ 恒载： 载： 以上计算可知， 一层重力荷载代表值 为 恒 +G 活 =（ 819+63） ：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数 25 2、第二层： （ 1）、梁、柱 横梁： ： 300600 18根 =C 跨： 250400 9根 =梁： 819+63=882： 类别 计算高度（ 截 面 （ 密 度（ KN/ 体积 （ 数 量 （根） 单 重 （ 总 重 （ 柱 3600 650 650 25 6 2）、内外填充墙重的计算： 横墙总重： 墙： 比较第二层纵墙与第一层的区
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