土木工程毕业设计.pdf

1 湖北省大悟县电力办公楼建筑结构设计 摘 要 本次设计内容为湖北省大悟县电力办公楼设计。本建筑为六层，底层层高 4.6m，其余 各层层高3.6m。采用全现浇钢筋混凝土框架结构，基础场地类别为类，按七度设防进行结 构的抗震设计。 楼梯形式采用板式楼梯。楼面板、屋面板部分按整体单向板的弹性理论计算，部分按整 体双向板的弹性理论计算。框架在竖向荷载下的内力计算采用分层法，其中活载内力计算时 满布，不考虑其最不利布置。风、地震等水平荷载内力计算采用 D 值法。A、D 轴柱下采用 独立基础，B、C 轴柱下采用联合基础。 关键词： 毕业设计； 办公楼； 框架； 抗震设计； 内力组合； 独立基础 II Hubei Dawu Power Station Office building design Abstract This design content for Hubei Dawu Power Station Office building design. This construction is six, first floor building store height 4.6m, other each building store height 3.6m. Uses entire cast- in- place reinforced concrete portal frame construction, the foundation location category isThe kind, carries on the structure according to seven degrees fortifications the aseismic design. Thestaircase form uses the beam plate staircase. Floorboard, roofing board part according to whole unidirectional board theory of elasticity computation, part according to whole bidirectional board theory of elasticity computation. The frame uses the delamination under vertical load endogenic force computation, time live load endogenic force computation the full cloth, does not consider its most disadvantageous arrangement. The wind, the earthquake and so on horizontal load endogenic force computation uses the D value law. A, under the D columella uses the isolated foundation, B, under the C columella uses the combined foundation. Key word: Graduation project; Office building; Frame; Earthquake resistance design; Endogenic force combination; Independent foundation III 目录 1. 工程概况 1 1.1 建筑项目名称及概况. 1 1.2 设计资料 1 1.2.2 气象资料 1 1.2.3地震设防要求 1 1.2.4建筑规模和标准 1 1.2.5楼面活荷载标准值. 1 1.2.6材料强度等级 2 1.2.7屋面、楼面及墙体做法 2 1.2.8其他 2 2 结构选型与布置. 2 2.1 结构承重方案选择 2 2.2结构布置图 2 2.3主要结构选型及尺寸初步估算. 3 2.3.1框架梁尺寸确定 3 2.3.2 柱尺寸确定 4 2.3.3板厚度确定. 5 3确定主体结构计算简图. 5 3.1 三个假设 5 3.2计算简图（一榀框架）. 5 IV 3.3梁柱线刚度计算（梁柱混凝土标号相同）. 6 3.3.2柱的线刚度. 7 3.3.3计算简图. 7 4 荷载计算. 8 4.1恒载计算 8 4.1.1屋面框架梁线荷载标准值计算. 8 4.1.2楼面框架梁线荷载标准值计算. 9 4.1.3屋面框架节点集中荷载标准值10 4.1.3顶层边节点集中荷载标准值10 4.1.3.楼面框架节点集中荷载标准值11 4.2框架竖向活荷载计算.13 4.2.1屋面活荷载标准值计算.14 4.2.2楼面活荷载标准值计算.14 4.2.3框架顶层及中间层节点荷载集中力标准值计算14 4.3水平风荷载计算.16 4.4水平地震力计算.18 4.4.1计算简图及重力荷载代表值的计算.19 4.4.2框架抗侧移刚度计算21 4.4.3 自振周期计算21 4.4.4 水平地震作用计算及弹性位移验算（采用底部剪力法）。22 5 内力计算24 5.1 恒载作用下的内力计算24 5.1.1固端弯矩计算.25 V 5.1.1节点分配系数的计算25 5.1.3弯矩分配、传递.26 5.1.4恒荷载作用下结构内力图.27 5.2 活载作用下的内力计算31 5.2.1固端弯矩计算.31 5.2.2节点分配系数的计算31 5.2.3弯矩分配、传递.32 5.2.4活荷载作用下结构内力图.32 5.3 风荷载作用下的内力计算.35 5.4 水平地震作用下结构的内力计算.38 6计算榀的框架梁柱的内力组合.42 6.1内力组合的种类.42 6.1.1组合参与项42 6.1.2非抗震设计时的组合43 6.1.3有抗震作用效应的组合.43 6.2框架梁的内力组合43 6.2.1控制截面的选择及最不利内力43 6.2.2梁端弯矩调幅.43 6.2.3梁端内力调整.45 6.3框架柱的内力组合53 6.3.1控制截面的选择及最不利内力53 6.3.2柱顶弯矩换算到梁底53 7 框架梁柱截面设计.63 VI 7.1 框架梁截面设计63 7.1.1 梁正截面受弯承载力计算64 7.1.2 梁斜截面受弯承载力计算65 7.2 框架柱截面设计73 7.2.1 选取最不利内力组合.73 7.2.2 柱正截面承载力计算.73 7.2.3 柱斜截面承载力计算.76 8 板配筋的计算.85 8.1 屋面板设计85 8.1.1 A 区格板设计85 8.1.2 B 区格板设计.87 8.2 楼面板设计89 8.2.1 A 区格板设计89 8.2.2 B 区格板设计.90 9 基础设计92 9.1 设计资料.93 9.1.1 内力标准组合值93 9.1.2 荷载计算.93 9.2 边柱基础设计.94 9.2.1 确定基础底面尺寸.94 9.2.2 验算基础高度96 9.2.3 基础底板配筋计算.97 9.3 中柱基础设计.99 VII 9.2.1 确定基础底面尺寸.99 9.2.2 验算基础高度100 9.2.3 基础底板配筋计算.102 结 论.105 致 谢.106 参考文献107 附录 1 外文参考文献原文108 附录 2 外文参考文献译文117 1 1 工程概况 1.1 建筑项目名称及概况 （1）项目名称：湖北省大悟县电力办公楼 （2）建筑面积：4906.44 （3）建筑总高度：24.800m （4）建筑层数：6 （5）结构类型：钢筋混凝土框架结构 （6）该办公楼底层层高 4.05m，标准层层高 3.6m，女儿墙高 1.4m，室内外高差 0.45m 1.2 设计资料 1.2.1 水文地质资料 拟建场地地势平坦，周围无相邻建筑物影响，自上而下土层情况为： （1） 杂填土厚: 0.3- 0.9 （2） 粘土层：可塑性好，厚 3.6- 6.0 （3） 地下水位较低，无侵蚀性，不考虑其影响 1.2.2 气象资料 基本风压 0.35 kN/m 基本雪压 0.5kN/m 1.2.3 地震设防要求 大悟地震设防烈度为 6 度，设计时按 7 度考虑，设计基本地震加速度值为 0.10g。设计时考虑 近震影响，拟建场地土类型为类建筑场地，设计地震分组为第一组 1.2.4 建筑规模和标准 （1）建筑规模：4906.44 （2）建筑防火等级：二级 （3）屋面防水等级：二级 （4）建筑装修等级：中级 1.2.5 楼面活荷载标准值 楼面活荷载标准值为 2kN/m2；走廊活荷载标准值为 2.5 kN/m2 2 1.2.6 材料强度等级 混凝土强度等级为 C30，纵向钢筋为 HRB400，箍筋为 HPB300 1.2.7 屋面、楼面及墙体做法 屋面：自上而下，20 厚水泥砂浆找平，三毡四油上铺小石子，120150（2%找坡）水泥 膨胀珍珠岩，100 厚现浇混凝土板，15 厚板底抹灰具体材料 楼面：自上而下，水磨石地面，100 厚钢筋混凝土板，15 厚板底抹灰 外墙：外墙为 240 厚加气混凝土填充墙，外贴面砖，内抹灰(20 厚加气混凝土砌块墙专用 砂浆)； 内墙：内墙为 240 厚加气混凝土填充墙，两侧抹灰 20 厚 1.2.8 其他 室内外高差为 450mm 2 结构选型与布置 2.1 结构承重方案选择 根据建筑功能要求及建筑施工布置图， 本工程确定采用以横向框架为主要承重结构体系， 承受竖向荷载（恒荷载、楼面活荷载）及水平荷载（风荷载、地震荷载） 。纵向框架由连梁形 成纵向承力体系。 2.2 结构布置图 3 2.3 主要结构选型及尺寸初步估算 2.3.1 框架梁尺寸确定 根据抗震规范第6.3.1条要求： 梁截面宽度不宜小于200mm， 梁截面高度不宜小于300mm， 梁截面高宽比不宜大于 4，梁净跨与截面高度之比不宜小于 4，则： 主梁 AB 跨： h=（1/18- - 1/10）l=（1/181/10）7200=（400720）mm，取 h=600mm b=（1/31/2）h=（1/31/2）600=（200300）mm , 取 b=300mm CD 跨： h=（1/18- - 1/10）l=（1/181/10）7200=（400720）mm，取 h=600mm b=（1/31/2）h=（1/31/2）600=（200300）mm , 取 b=300mm 次梁 BC 跨： h（l200）/4=850,取 400mm，b 取 300mm 纵向连梁：h 取 400mm，b=（1/18- - 1/15）l=（1/181/15）3300=（250300）mm，取 250mm 4 2.3.2 柱尺寸确定 根据抗震规范柱截面宽度和高度不宜小于 300mm，剪跨比宜大于 2，截面长边和短边比 不宜大于 3，三级抗震框架住轴压比 0.85，尺寸确定： 由于层数不高，为了便于施工，去各柱截面尺寸相同，用底层计算高度 4600mm h（1/151/20）H=（1/151/20）4600=（202270）mm b=（12/3）h 又 h300，不宜小于 400，暂取 500mm，b 宜350mm，取 500mm 柱净高/h4,满足要求，避免形成短柱造成剪切破坏 面积估算 A c f N 轴压比，0.750,85，取 0.80 fc 混凝土设计强度，C30，14.3N/ N=放大系数(1.21.4)q负荷面积层数 q面荷载，1214kN/,取 13 kN/ c f N =1.313769.56/14.30.8=6821 而 A=5005006821，满足要求 最终确定柱截面尺寸为 500500 5 2.3.3 板厚度确定 d=（1/401/45）短边长=（1/401/45）4050=90101.25 又 70d 160，取 100 由于 l/b=7200/3300=2.18，应按双向板设计 同层板厚一致，卫生间板低 300mm 3 确定主体结构计算简图 3.1 三个假设 1. 每榀框架结构仅在其自身平面内提供抗侧刚度，平面外的抗侧刚度忽略不计。 2. 平面楼盖在其自身平面内刚度无限大。 3. 框架结构在使用荷载作用下材料处于线弹性阶段。 3.2 计算简图（一榀框架） 取编号第二轴框架进行计算，以框架柱的几何中心轴线作为框架柱的轴线，梁轴取至板顶即梁顶 面，梁跨度为几何中心轴线距离，26 层柱高即为层高，取 3.6m，底层柱高从基础顶面取至一层板顶 室内外高差为 0.45mm，初定基顶面标高为- 1m，计算图如下： 6 3.3 梁柱线刚度计算（梁柱混凝土标号相同） 边跨 AB ibAB=2EIb/l =2= 12 6 . 03 . 0 2 . 7 3 E 0.0015E CD ibCD=2EIb/l =2= 12 6 . 03 . 0 2 . 7 3 E 0.0015E 中跨 BC ibBC=2EIb/l=2= 12 4 . 03 . 0 3 . 3 3 E 0.00097E 7 3.3.2 柱的线刚度 底层 第c i=E 0 I / 1 h = 12 5 . 05 . 0 6 . 4 3 E =0.00113E 标准层 E E h IE i c 00145 . 0 126 . 3 5 . 05 . 0 3 = = 3.3.3 计算简图 令所有中柱线刚度为 1，其他梁柱取相对线刚度，如图 8 4 荷载计算荷载计算 荷载内容，竖向有恒载，活载；水平有风荷载和地震力 4.1 恒载计算 本设计为双向版，双向版承受竖向荷载时，直角相交的相邻支撑梁是按 45线来划分负 载面积的，故沿短跨方向的支撑梁承受板传来的三角形分布荷载，沿长跨方向的支撑梁承受 板传来的梯形荷载。 4.1.1 屋面框架梁线荷载标准值计算屋面框架梁线荷载标准值计算 4.1.1.1 屋面单位面积恒荷载 0 q 屋面恒载 防水层（二毡三油） 不计 200厚膨胀珍珠岩隔热层 0.24=0.8 2 /mkN 9 20厚水泥砂浆找平 4 . 02002 . 0 = 2 /mkN 120厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.1225=3kN/ 20厚板底抹灰 0.0217=0.34 2 /mkN 屋面恒载标准值合计 54 . 4 0 =q 2 /mkN 4.1.1.2 屋面梯形线荷载 2 q 边跨（AB、CD 跨） ： 982.143 . 354. 4 02 =lqq AB mkN / 中跨（BC 跨） ：982.143 . 354. 4 02 = BC BC lqq mkN / 4.1.1.3 屋面均不线荷载 1 q 边跨（AB、CD 跨）84. 4171 . 0-6 . 002. 02256 . 03 . 0 1 =+=）（ AB qmkN / 中跨（BC 跨） ：02. 3171 . 0-4 . 002. 02254 . 03 . 0 1 =+=）（ BC qmkN / 4.1.1.4 屋面框架梁上等效均不恒荷载 229 . 0 2 . 72 3 . 3 2 = = AB AB l l ： 边垮：()43.18229 . 0 229 . 0 2-1982.1484 . 4 )1 ( 3232 21 =+=+= ABAB AB qqqmkN / 中垮：38.12982.14 8 5 02 . 3 8 5 21 =+=+= BCBC BC qqqmkN / 4.1.2 楼面框架梁线荷载标准值计算 4.1.2.1 楼面单位面积恒荷载 0 q 20 厚磨光大理石板 2 m/k56. 02802. 0N= 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 4 . 02002 . 0 = 2 /mkN 120 厚现浇钢筋混凝土楼板 32512 . 0 = 2 /mkN 20 厚板底抹灰 34 . 0 1702 . 0 = 2 /mkN 露面恒载标准值合计 0 q =4.30 2 /mkN 4.1.2.2 楼面梯形荷载 2 q 边垮（AB、CD 跨） ：19.143 . 33 . 4 02 =lqq AB mkN / 10 中垮（BC 跨） ：19.143 . 33 . 4 02 = BC BC lqqmkN / 4.1.2.3 楼面均布线荷载 1 q 边跨（AB、CD 跨） ： 梁自重及两侧粉刷 0.384 . 4 11702 . 0 ) 1 . 06 . 0(2256 . 0=+mkN / 隔墙自重及两侧粉刷： 0.2（3.0- 0.6）7+20.02（3.0- 0.6）17=4.99mkN / 合计 83 . 9 1 = AB qmkN / 中跨（BC 跨） ： BC q1=0.302 . 3 11702. 0) 1 . 04 . 0(2254 . 0=+mkN / 4.1.2.4 楼面框架梁上等效线荷载 边跨：()70.22229. 0229. 02-119.1483. 9)21 (qqq 323 1 2 1 BC 2 AB 1 =+=+= AB mkN / 中跨： BCBCBC21 q 8 5 qq+=11.89mkN / 4.1.3 屋面框架节点集中荷载标准值 4.1.3.1 顶层边节点集中荷载标准值 顶层梁端支反力（按简支梁计算） ： ()82.563982.14 2 1 -8982.1484 . 4 2 1 2 1 )( 2 1 221 =+=+ aqlqq AB AB ABAB kN 纵向连系梁自重及两侧粉刷：0.40.253.325+20.02(0.4- 0.1) 3.317=8.92kN 女儿墙（天沟）及抹灰粉刷：1.20.253.325+20.021.23.317=27.44kN 纵向连梁传来屋面自重： Aq0= 2 0 ) 2 l ( lq=4.54（ 2 3.3 ） 2 =12.36kN NGk54.10536.1244.2792 . 8 82.56=+= 4.1.3.2 顶层中节点集中荷载标准值 顶层边跨梁端支反力（按简支梁） ： ()0 .592/3 . 3982.14 2 1 -2 . 7982.1484 . 4 2 1 2 1 )( 2 1 221 =+=+ aqlqq AB AB ABAB kN 顶层中跨梁端支反力（按简支梁） ： ()kNlqlqq BC BC BC BCBC 34.173 . 3982.14 4 1 -3 . 3982.1402 . 3 2 1 4 1 )( 2 1 221 =+=+ 纵向连系梁自重及两侧粉刷：0.40.253.325+20.02(0.4- 0.1) 3.317=8.92kN 纵向连梁传来屋面自重： 2 2 2 m72 . 2 3 . 3 2 1 ) 2 1 (= = lA 11 2 2 2 m72 . 2 3 . 3 2 1 -3 . 33 . 3 2 1 ) 2 1 () 2 1 (= = BCBC lllB 传来屋面的自重：()NBAqk70.2472 . 2 72 . 2 54 . 4 )( 0 =+=+ NGk78.10770.2492 . 8 34.1782.56=+= 4.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值 4.1.4.1 楼面框架边节点集中荷载标准值 边跨 AB 梁端支反力（按简支梁计算） ： ()kNaqlqq AB AB ABAB 06.633 . 319.14 2 1 -2 . 719.1483 . 9 2 1 2 1 )( 2 1 221 =+=+ 纵向连系梁自重及两侧粉刷：0.40.253.325+20.02(0.4- 0.1) 3.317=8.92kN 外墙自重及粉刷： ()()kN88.101 . 2340 . 0 -.633 . 31702 . 0 25 . 725 . 0 =+ 窗的重量：2.130.2=1.26kN 纵向连梁传来的楼面自重： 传来屋面的自重： NAqk41.233 . 3 2 1 3 . 4 2 0 = 柱自重：0.50.53.625=22.5kN NGk03.1305 .2241.2326 . 1 88.1092 . 8 06.63=+= 4.1.4.2 楼面框架中间节点集中荷载标准值 边跨支反力（按简支梁计算） ： ()kNaqlqq AB AB ABAB 06.633 . 319.14 2 1 -2 . 719.1483 . 9 2 1 2 1 )( 2 1 221 =+=+ 中跨梁端支反力（按简支梁计算） ： ()kNlqlqq BC BC BC BCBC 75.173 . 39 .12 4 1 -3 . 319.1402 . 3 2 1 4 1 )( 2 1 221 =+=+ 纵向连系梁自重及两侧粉刷：0.40.253.325+20.02(0.4- 0.1) 3.317=8.92kN 内墙及粉刷重量 （扣去门洞+门自重） ： 0.2 （3.3- 0.5） 3.6- 2.10.9） 7.5+0.02 （3.3- 0.5） 3.6- 2.10.9） 17+2.10.90.2=15.45kN 41.233 . 3 2 1 -3 . 33 . 3 2 1 3 . 3 2 1 3 . 4)( 22 0 = + =+ BAq kN 柱自重： 0.50.53.625=22.5kN 18.1515 .2241.2354.1592 . 8 75.1706.63=+= GkN 恒荷载如图 4- 2,4- 3 所示 12 图4- 2 恒荷载 13 图4- 3 等效均布恒荷载 4.2 框架竖向活荷载计算 说明：框架竖向活荷载计算是不计雪荷载。 本次计算所要取的荷载汇总如下： 楼面均布活荷载标准值取值表 类型 上人屋面 楼面 走廊 雪 标准值 （kN/） 2.0 2.0 2.5 0.5 雪荷和不上人屋面取其中大值，此处相等，取 0.5 kN/ 14 4.2.1 屋面活荷载标准值计算 屋面框架梁线荷载标准值计 边跨 AB P= CD P=23.3=6.6kN/m 中跨 BC P=23.3=6.6kN/m 屋面框架等效均布活荷载标准值 ()0 . 6229 . 0 229 . 0 2-16 . 6)21 ( 3232 =+=+= ABAB PP BC P= 8 5 BC P=4.125 4.2.2 楼面活荷载标准值计算 楼面框架线荷载标准值计 边跨 AB P= CD P=23.3=6.6kN/m 中跨 BC P=2.53.3=8.25kN/m 楼面框架等效均布活荷载标准值 ()99 . 5 229 . 0 229 . 0 2-16 . 6)21 ( 3232 =+=+= ABAB PPkN 16 . 5 25 . 8 8 5 8 5 = BCBC PPkN 4.2.3 框架顶层及中间层节点荷载集中力标准值计算 2 m88.113 . 32 . 7 2 1 2 1 =llA AB 2 m45 . 5 3 . 33 . 3 2 1 2 1 =llB BC 4.2.3.1 顶层节点荷载集中力标准值 边节点：NAPPAk94 . 5 88.115 . 0 0 = 中间节点：NBAPPBk66 . 8 )45 . 5 88.11(5 . 0)( 0 =+=+= 4.2.3.2 其它楼层节点荷载集中力标准值 边节点：NAPPAk76.2388.110 . 2 0 = 中间节点：NBPAPPBk385.3745 . 5 5 . 288.112 00 =+=+= 活荷载图如图 4- 4,4- 5 所示 15 图4- 4 活荷载 16 图4- 5 等效均布活荷载 4.3 水平风荷载计算 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值当计算主要承重结构时按下式来计算：k=zz s0 式中，k - 风荷载标准值（kN /） z - 高度Z处的风振系数 s - 风载体型系数 17 z - 风压高度变化系数 0- 基本风压（kN /） 由荷载规范，取0=0.35kN/，地面粗糙度为C 类,风载体型系数由荷载规范第7.3节查得 s =0.8(迎风面)和 s =- 0.5(迎风面)，则 s =1.3.荷载规范规定，对于高度大于30m，且高宽比大于 的房屋结构，应采用风振系数 z 来考虑风压脉动的影响。本设计中，房屋高度H=24.8m30m, H/B=24.8/17.7=1.401.5，则不需要考虑风压脉动影响，取 z =1.0。 将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载,公式为: PW =0 A = szz 0 A=1.3 z 0 A A=Hl为一榀框架各节点的受风面积，H取上层的一半和下层的一半之和，顶层取到女儿墙顶，底层只 取到一层的一半。底层的计算高度从室外地面开始取。 顶层：H=1.2+ 2 3 =2.7m 中间层：H=3.6m 底层：H= 2 45 . 0 6 . 36 . 3+ =3825m 所有计算结果如下表 层号 Z(m) H(m) A() z 0=1.3 z 0 F=A0 6 22.05 2.4 7.92 0.74 0.3367 2.67 5 18.45 3.6 11.88 0.71 0.3231 3.84 4 14.85 3.6 11.88 0.65 0.2958 3.51 3 11.25 3.6 11.88 0.65 0.2958 3.51 2 7.65 3.6 11.88 0.65 0.2958 3.51 1 4.05 3.825 12.623 0.65 0.2958 3.73 18 4.4 水平地震力计算 简化说明: 不计屋顶以上突出小结构所产生的鞭梢效应的影响 不计楼梯及电梯结构的影响 以设计榀建筑及结构状况计算地震作用力进行说明 当结构纵向各开间较均匀且设计榀开间适中时，则考虑到总榀数为开间数加 1，宜对设计 榀所得的总地震力乘以 1n n + 调整 当结构设计榀较异（与平均开间有较大差别）,则应对各层重力荷载代表值进行修正： 0 ii l 1 n G L G= L- - - 总长 n- - - 开间数 l- - - 设计榀开间值 0 i G -按计算榀实际状况计算值 19 本设计宜对 EK F进行 1n n + 调整 4.4.1 计算简图及重力荷载代表值的计算 该框架结构的计算简图如图所示，并符合底部剪力法的使用条件。计算重力荷载代表值时， 永久荷载取全部，楼面可变荷载取 50%，屋面活荷载不考虑。各质点的重力荷载代表值 i G 取 本层楼面重力荷载代表值及与其相邻上下层间墙（包括门窗） 、柱全部重力荷载代表值的一半 之和。顶层屋面质点重力荷载代表值仅按屋面以及其下层的一半计算，并集中在屋顶间屋面 质点上。各层重力代表值集中于楼层标高处。 顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面雪荷载，顶层纵横框架梁自重，顶层半层墙 柱自重及女儿墙自重。 其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活荷载，该层纵横框架梁自重，该层 楼层上下各半层墙柱自重。 结构的重力荷载代表值应取结构和构件自重标准值加上各可变荷载组合值，即 += kiikE QGG 其中可变荷载有： 雪荷载（5 . 0= Q ） ： 0.5 2 /mkN 屋面活荷载（0= Q ） ： 0.5 2 /mkN 楼面活荷载（5 . 0= Q ） ： 室内楼面 2.0 2 /mkN 走道楼面 2.5 2 /mkN 4.4.1.1 屋顶楼面的重力荷载代表值计算 （1）恒荷载 屋面恒荷载：Nsqk66.284193 . 354 . 4 0 = 横向框架梁24.847.2+3.023.3=79.66kN 纵向连系梁：48.92=35.68kN 框架柱：40.50.5 2 6 . 3 25=45kN 外纵墙： ()45.1426 . 1 3 2 . 1 32 . 1-4 . 0- 2 3 . 3 3 . 31702 . 0 25 . 725 . 0 2= + + kN 内墙：51.6kN 女儿墙：227.44=54.88kN 93.56588.546 .5145.144568.3566.7966.284=+= k GkN （2）活荷载 20 雪荷载：0.53.317.7=29kN kNQk29= 43.580295 . 093.565 6 =+= E GkN 4.4.1.2 标准层楼面的重力荷载计算 （1）恒荷载 楼面荷载Nsqk2 .2517 .173 . 330 . 4 0 = 横向框架梁：24.847.2+3.023.3=79.66kN 纵向连系梁：48.92=35.68kN 框架柱：40.50.53.625=90kN 外纵墙：()()25.3826 . 1 3.12-4 . 0-33 . 31702 . 0 25 . 725 . 0 2=+ kN 内墙： 140.35kN 29.63535.14025.389068.3566.792 .251=+= k GkN （2）活荷载 室内楼面：2.03.3（27.2）=95.04kN 走道楼面：2.53.33.3=27.23kN kNQk27.12223.2704.95=+= NGEk43.69627.1225 . 029.635 52 =+= 4.4.1.3 底层楼面的重力荷载代表值 （1）恒荷载 楼面恒荷载 Nsqk2 .2517 .173 . 330 . 4 0 = 横向框架梁 24.847.2+3.023.3=79.66kN 纵向连系梁 Nk68.3592 . 8 4= 框架柱：40.50.5) 2 6 . 4 2 6 . 3 (+25=102.5kN 外纵墙： ()Nk25.4026 . 1 1 . 2 325 . 2 3.3252-4 . 0- 2 05 . 4 6 . 3 3 . 31702 . 0 25 . 725 . 0 2= + + + 内墙： 158.45 Nk kNGk74.66745.15825.405 .10268.3566.792 .251=+= （2）活荷载 室内楼面：2.03.3（27.2）=95.04kN 走道楼面：2.53.33.3=27.23kN 21 kNQk27.12223.2704.95=+= NGEk88.72827.1225 . 074.667 1 =+= 该计算榀的总等效重力荷载代表值为： ()45.346888.72843.696493.56585 . 0 6 1 =+= = i ieq GGkN 4.4.2 框架抗侧移刚度计算 4.4.2.1 梁的线刚度计算：同 3.3 节计算 4.4.2.2 柱的线刚度计算：采用 D 值法 对一般层：K=ib/2ic，=K/(2+K) Z1:K=(1.034+1.034)/21=1.034 =1.034/(2+1.034)=0.341 Z2:K=2（0.669+1.034）/21=1.703 =1.703/(2+1.703)=0.46 对底层：K=ib/ic，=(0.5+K)/(2+K) Z1:K=1.034/0.779=1.327 =(0.5+1.327)/(2+1.327)=0.55 Z2:K=(1.034+0.669)/0.779=2.186 =(2.186+0.5)/(2+2.186)=0.642 其中 2 c ij H i12 =D 楼 层 层高 H （m 柱 号 柱根 数 bh 3 34 12 10 ( ) c Ibh m = 4 10() cc c i EI h kNm = K 3 10 () ij D kN m 3 10 () ij D kN m 3 10 () i D kN m Z1 2 1.034 0.341 13.67 27.34 26 3.6 Z2 2 4.33 1.073 0.46 18.44 36.88 64.22 Z1 2 1.327 0.55 10.57 21.14 1 4.6 Z2 2 0.50. 5 5.2 3.39 2.186 0.642 12.34 24.68 45.82 注：混凝土 C30， c E=3.010 4 N/ 2 mm 4.4.3 自振周期计算 结构自振周期按顶点位移法来计算，考虑填充墙等非结构构件对结构刚度的增大作用，则对结构自振周 22 期折减，取周期折减系数0.6=r，计算公式为T1=1.7r bs ，其中bs 为结构顶点假想位移。 计算结果见表 楼层 i i k )GN 重力荷载代表 值 （ ii =k ) G VGN 楼层剪力 （ 楼间侧移刚度 3 i 10D（kN/m） ii =/m G VD 层间位移 （ ） ii =m 楼层位移 （） 6 565.93 565.93 64.22 0.009 0.24 5 696.43 1262.36 64.22 0.02 0.231 4 696.43 1958.79 64.22 0.03 0.211 3 696.43 2655.22 64.22 0.04 0.181 2 696.43 3351.65 64.22 0.052 0.141 1 728.88 4080.53 45.82 0.089 0.089 4080.53 由表可得结构基本自振周期为： T1=1.7r bs =1.70.60.282 =0.542S 4.4.4 水平地震作用计算及弹性位移验算（采用底部剪力法） 。 4.4.4.1 水平地震影响系数的计算 建筑物所在地区地震设防烈度为7 度，类建筑场地，设计基本地震加速度为0.1g，设计地 震分组为第一组。查建筑抗震设计规范表5.1.4- 1 及表5.1.4- 2 得max=0.08及特征周期值Tg=0.35 S， 则1= （Tg/Tr） r 2max，其中2=1， r=0.9则1= （Tg/Tr） r 2max=（0.35/0.549）0.910.08=0.054 4.4.4.2 水平地震作用计算 结构计算榀总水平地震作用标准值计算，即： FEK=1Geq=0.0543468.45=187.30kN T1=0.542s1.4Tg =0.49s，需考虑顶部附加地震作用的修正，因Tg =0.35s，则顶部附加地震作 用系数为 n=0.08 T1+ 0.07 = 0.080.542 +0.07 = 0.113 则顶部附加地震作用为： Fn=n FEK =0.113187.30=21.16kN 分布在计算榀各楼层的水平地震作用标准值按下式计算： 23 Fi=GiHi（1- n）FEK/ = n 1j GjHj 4.4.4.3 楼层地震力计算。 由于Fn的作用位置在主体结构顶部，所以16层剪力中，都包含有Fn项 不考虑鞭梢效应，则 剪力 计算结果如下表 尚应验算楼层最小地震剪力。 i i e u D V = 由规范表，8度，基本周期T1=0.542s3.5s， =0.016 计算结果见表： 由上表知，结构任一楼层的水平地震剪力都满足Vi大于 = n 1j Gj。满足楼层最小地震力要求。 由建筑抗震设计规范表5.5.1 知，钢筋混凝土框架结构的弹性层间位移角限值为1/550,经验算各层 均满足要求。 楼 层 i i h m 层高 （ ） i k G （ N) i mH （ ） ii G H ii G H i kF N（ ） i kNV （） - 3 e u 10 m （） e u h n j j=i G 6 3.6 565.93 22.6 12790.02 39.24 60.4 0.744 4839 1 9.06 5 3.6 696.43 19 13356.48 40.98 101.38 1.249 20.20 4 3.6 696.43 15.4 10725.02 32.90 134.28 1.655 31.34 3 3.6 696.43 11.8 8217.87 54152.9 3 25.2 159.48 1.965 42.48 2 3.6 696.43 8.2 5710.73 17.52 177.0 2.18 53.63 1 4.6 728.88 4.6 3352.85 10.29 187.29 6.549 787 1 65.29 1 2882 1 1651 1 2315 1 1832 24 5 内力计算 5.1 恒载作用下的内力计算 结构恒荷载作用下的内力计算采用弯矩二次分配法。本设计结构、荷载对称，故可以利用 对称性进行计算，取半结构。 25 5.1.1 固端弯矩计算 顶层:MFAB= MFBA=qABl2AB/12=18.437.22/12=79.62kNm MFBC=qBCl2BC/12=12.383.32/12=11.23kNm 一般层：MFAB= MFBA=qABl2AB/12=22.77.22/12=98.06kNm MFBC=qBCl2BC/12=11.893.32/12=10.79kNm 5.1.1 节点分配系数的计算 计算公式 = A Aj Aj S S ，计算结果见表 5- 1。 26 5.1.3 弯矩分配、传递 由于梁中心线与柱中心线之间偏心距为 125mm，引起柱端附加弯矩很小，对计算结果影响不 大，为了方便计算不予考虑。 结果见图 5- 2 楼层 6 5 4 3 2 1 c 上 0 4 4.35 44.35 4 4.35 4 4.35 4 4.35 c 下 4 4.35 4 4.35 44.35 4 4.35 4 4.35 4 2.34 边节点 A b 左 44.5 44.5 44.5 44.5 44.5 44.5 b 右 44.5 44.5 44.5 44.5 44.5 44.5 c 上 0 4 4.35 44.35 4 4.35 4 4.35 4 4.35 c 下 4 4.35 4 4.35 44.35 4 4.35 4 4.35 4 2.34 转动刚 度 S 中节点 B b 左 2 2.91 2 2.91 22.91 2 2.91 2 2.91 2 2.91 c 上 0 0.330 0.330 0.330 0.330 0.389 c 下 0.492 0.330 0.330 0.330 0.330 0.209 边节点 A b 左 0.508 0.341 0.341 0.341 0.341 0.402 b 右 0.437 0.307 0.307 0.307 0.307 0.356 c 上 0 0.297 0.297 0.297 0.297 0.344 c 下 0.422 0.297 0.297 0.297 0.297 0.185 分配系 数 中节点 B b 左 0.141 0.099 0.099 0.099 0.099 0.115 27 图 5- 2 恒荷载作用下的弯矩二次分配图 5.1.4 恒荷载作用下结构内力图 5.1.4.1 弯矩图 求跨中弯矩按实际荷载作用于简支梁，梁中弯矩计算简图如下： 28 0 M 为实际荷载作用于简支梁的跨中弯矩， R F 为虚拟的梁上总荷载 边跨（如图 5- 3） ：aqlqqFaqlqqM ABRAB221 2 2 2 210 )(, 6 1 )( 8 1 +=+= 中跨（如图 5- 4） ： BCBCRBC lqlqFaqlqqM 21 2 2 2 210 2 1 , 24 1 )( 8 1 +=+= 由弯矩二次分配得到的梁端弯矩 1 M ， r M ，跨中弯矩 2 1 0 r c MM MM + = 弯矩见图 5- 5。 29 图5- 5 恒荷载作用下的弯矩图 5.1.4.2 剪力图 边跨： AB RAB l M FV = 2 1 , AB RBA l M FV += 2 1 ,其中 ABBA MMM= 中跨： RBC FV 2 1 =,其中0= CBBc MMM 剪力见图 5- 6。 5.1.4.3 轴力图 柱端弯矩是由弯矩二次分配得到的绝对值。 各柱的轴力 = i GN， i G 为恒荷载图中的节点集中力。 轴力图见图 5- 6。 30 图 5- 6 恒荷载作用下的剪力及轴力图 表5- 2恒荷载作用下的梁端弯矩计算 调幅前的弯矩)(mkN 楼 层 均布荷 载 )/( 1 mkNq 梯形荷 载 )/( 2 mkNq 0 M )(mkN l M r M c M )(kN FR 6 4.84 14.98 121.64 54.75 66.78 60.88 117.99 5 9.83 14.19 149.21 85.73 91.23 60.73 149.53 4 9.83 14.19 149.21 84.56 90.78 61.54 149.53 3 9.83 14.19 149.21 84.56 90.78 61.54 149.53 2 9.83 14.19 149.21 85.56 91.41 60.73 149.53 边跨 1 9.83 14.19 149.21 74.67 83.52 70.12 149.53 6 3.02 14.98 17.7 21.88 21.88 - 4.18 34.68 5 3.02 14.19 16.99 16.89 16.89 0.1