[工学]本科生毕业设计——框架结构.pdf

中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 目目 录录 1 1 建筑设计建筑设计 . 1 1.1 总说明 . 1 1.2 工程概况 . 1 1.3 建筑的平面布置 . 2 1.4 建筑细部做法 . 3 1.5 其他细部做法: . 4 1.6 墙体 . 5 2 2 结构设计结构设计 . 7 2.1 结构布置 . 7 2.2 重力荷载计算 . 9 2.2.1 屋面及楼面的永久荷载标准值 . 9 2.2.2 屋面及楼面的可变荷载标准值 . 9 2.2.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 . 9 2.3 框架侧移刚度计算 . 15 2.3.1 横向框架侧移刚度计算 . 15 2.4 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 . 17 2.4.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 . 17 2.4.2 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 . 23 2.6 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 . 27 2.6.1 横向框架内力计算 . 27 2.6.2 横向框架内力组合 . 37 2.7 截面设计 . 50 2.7.1 截面设计及构造措施 . 50 2.7.2 框架梁截面设计 . 61 2.7.3 框架柱截面设计 . 67 2.8 标准层楼板设计（按弹性理论设计） . 77 2.8.1 荷载计算 . 77 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 2.8.2 计算跨度 . 78 2.8.3 内力计算 . 78 2.8.4 配筋计算 . 79 参考文献参考文献 . 82 致致 谢谢 . 83 英文原文英文原文 . 84 中文翻译中文翻译 . 94 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 1 1 1 建筑设计建筑设计 1.1 总说明 工程名称： 北京科技大学 10 号办公楼 建筑物所在地： 北京海淀区北京科技大学 设计原始资料 基本风压 0.45kn/m 2 基本雪压 0.40kn/m 2 地面粗糙类别 c 类 地震基本烈度 8 度 建筑场地类别 类 场地标准冻土 0.85 m 地基承载力特征值 165kpa 建筑结构的安全等级 二级 设计使用年限 50 年 建筑抗震设防类别 丙类 建筑耐火等级 二级 1.2 工程概况 该建筑物为框架结构，梁、板、柱均为现浇，基础采用条形基础，建筑面 积 2984 2 m，共 5 层,设有两部楼梯，一个主入口，两个辅入口，这样人流 分区明确，满足疏散要求。建筑总高 19.4m，室内外高差 0.45m（三个台阶） 此处分别给出了结构首层平面图，建筑结构布置平面图及剖面图。 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 2 1.3 建筑的平面布置 图 1.1 建筑平面图 图 1.2 结构平面布置图 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 3 图 1.3 建筑剖面图 1.4 建筑细部做法 屋面排水设计 综合考虑结构形式、气候条件、使用特点等因素，本建筑物采用有组 织排水。排水坡度为 2%。雨水管直径是 100mm。 屋面防水设计: 本公寓屋面防水等级为级，采用刚性防水屋面。 地面做法 瓷砖地面，厕所地面，亦采用瓷砖地面，带防水层。 楼面做法: 瓷砖地面，厕所楼面，亦采用瓷砖地面，带防水层 墙面做法: 内墙面做法 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 4 20 厚抹灰。 外墙面做法: 贴瓷砖。 厕所内墙 釉面砖（瓷砖）墙面： 1：3 水泥砂浆打底 6 厚水泥砂浆结合层 5 厚釉面砖 白水泥浆擦缝 楼梯做法: 本综合楼采用二跑楼梯，踏步尺寸均有 300150mm，铜防滑包角。 1.5 其他细部做法: 散水： 散水坡度为 3%，宽度 600mm，自上而下依次是： 素土夯实 80 厚碎石或道渣 60 厚素混凝土 10 厚水泥砂浆抹面 勒脚： 高 600mm，勒脚的外表做水泥砂浆抹面，造价经济，施工简单 踢脚： 高 150mm，自内而外依次是： 150 厚 1：3 水泥砂浆底层 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 5 50mm 厚 1：2 水泥砂浆面层 满刮腻子一道、低油、铅油、调和漆 1.6 墙体 1.外围护结构框架填充墙采用 300mm 空心砌块； 2.内墙采用 200mm 空心砌块。 图 1.4 楼面构造 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 6 图 1.5 地面构造 素土夯实 100mm钢筋混凝土板 （包括水泥粗砂打底） 瓷砖地面 图i-6 散水构造 素土夯实 80mm碎砖或道渣 60mm素混凝土 10mm厚1:2.5水泥砂浆抹面 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 7 2 2 结构设计结构设计 2.1 结构布置 根据本设计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、和剖面示意图见附图。 主体结构共 5 层，一层至四层层高均为 3.6m，五层高为 3.9m。 填充墙采用 200mm 厚的粘土空心砖砌筑。门窗尺寸见首层平面图图纸 的门窗表。 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚取 100mm。建筑结构 采用横承重方案，横向布置承重梁，纵向布置连系梁。横向框架梁截面高 度按梁跨度的 1/121/8 估算，由此估算的梁截面尺寸见表 1,表中还给出了 各层梁、柱和板的混凝土强度等级。c35( c f=17.5n/ 2 mm, t f=1.65n/ 2 mm, c30( c f=15n/ 2 mm, , t f=1.5n/ 2 mm)。 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 1（bh） 横梁 2 纵梁 （bh） 25 c30 350650 350500 300500 1 c35 400650 400500 300500 柱截面尺寸估算： 柱截面尺寸可根据式 c nc n a f 估算 该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值 n =0.8;各层的重力荷 载代表值近似取12n/ 2 mm。 边柱及中柱的负载面积分别为 7.23.6 2 m和7.2 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 8 7.2 2 m。第一层柱截面面积为 边柱 c a（1.37.84.3512 3 105）/0.817.5189039 2 mm 中柱 c a（1.257.87.6512 3 105）/0.817.5=319661 2 mm 如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为 435mm,565mm。 根据上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下： 1 层 600mm600mm 25 层 500mm500mm 基础选用柱下条形基础, 基础埋深 1.75m, 基础梁高取 1.2m。框架结构 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，25 层柱高度即为层高，取 3.6 m;底层柱高度从基础顶面取至一层 板底，即 1 h3.60.450.54.6m。 图 2.1 横向框架示意图 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 9 2.2 重力荷载计算 2.2.2.2.1 1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面（上人） ： 30 厚细石混凝土保护层 2 /66. 003. 022mkn 三毡四油防水层 0.4 2 /kn m 20 厚水泥砂浆找平层 200.020.4 2 /kn m 150 厚水泥蛭石保温层 50.150.75 2 /kn m 100 厚钢筋混凝土板 250.12.5 2 /kn m 合计 4.71 kn/m 2 15 层楼面： 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55 2 /kn m 100 厚钢筋混凝土板 2 /5 . 21 . 025mkn 合计 3.05 kn/m 2 2.2.2.2.2 2 屋面及楼面的可变荷载标准值屋面及楼面的可变荷载标准值 上人屋面均布活荷载标准值 2.0 2 /kn m 楼面活荷载标准值 2.0 2 /kn m 屋面雪荷载标准值 2 .1.0 0.400.40/ kro sskn m 式中: r 为屋面积雪分布系数，取 r 1.0。 2.2.32.2.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 1）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 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 10 力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。梁、柱重力荷 载计算过程从略，计算结果见表 2： 表 2 梁、柱重力荷载标准值 层 次 构件 b /m h /m /(kn/m3) g/ (kn /m) li /m n gi /kn gi /kn 1 横梁 1 0.40 0.65 25 1.05 6.83 6.6 22 991.72 1727.64 横梁 2 0.40 0.50 25 1.05 5.25 2.1 11 121.28 纵梁 0.30 0.50 25 1.05 3.94 3.9 40 614.64 柱 0.6 0.6 25 1.10 9.9 4.6 44 2003.76 2003.76 5 横梁 1 0.35 0.65 25 1.05 5.97 6.6 22 866.84 1587.21 横梁 2 0.35 0.50 25 1.05 4.59 2.1 11 106.12 纵梁 0.30 0.50 25 1.05 3.94 3.9 40 614.25 柱 0.5 0.5 25 1.10 6.875 3.9 44 1179.75 1179.75 2 4 横梁 1 0.35 0.65 25 1.05 5.97 6.6 22 866.84 1587.21 横梁 2 0.35 0.50 25 1.05 4.59 2.1 11 137.91 纵梁 0.30 0.50 25 1.05 3.94 3.9 40 614.25 柱 0.5 0.5 25 1.10 6.875 3.6 44 1089 1089 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；柱长度取层高。 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 11 墙体为 300mm厚空心砌块， 外墙贴瓷砖 （0.5 2 /kn m） ， 内墙面为 20mm 厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为 0.5+150.3+170.02=5.34kn/ 内墙为 200mm空心砌块，两侧均为 20mm厚抹灰，则内墙单位墙面重 力荷载为 150.2+170.02*2=3.68kn/ 木门单位面积重力荷载为 0.2 2 /kn m；玻璃木门单位面积重力荷载为 0.3 2 /kn m； 玻璃门单位面积重力荷载为 0.4 2 /kn m； 铝合金窗单位面积重力荷载为 0.4 2 /kn m。 2.2.42.2.4 重力荷载代表值重力荷载代表值 集中于各层标高处的重力荷载代表值是指结构和构配件自重标准值和 可变荷载组合值之和， 是表示地震发生时根据遇合概率确定的 “有效重力” 。 为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙、柱等 重量。各可变荷载的组合值系数按表 3 采用。计算单元取整个主体部分。 表 3 可变荷载的组合系数 可变荷载种类 组合值系数 雪荷载 0.5 屋面积灰荷载 0.5 屋面活荷载 不计入 按实际情况考虑的楼面活荷载 1.0 按等效均布荷载考虑的楼面活荷载 0.5 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 12 1） 门窗洞口尺寸计算 计算结果见表 4。 类 型 编号 洞口尺 寸 m2 比重 /kn 数量 合计面 积 m2 合计总 重/kn 一 层 二 层 三 层 四 层 五 层 窗 c1 2.1*1.8 0.4 18 20 20 20 20 370.44 148.18 c2 2.1*1.5 0.4 1 0 0 0 0 3.15 1.26 c3 1.5*1.8 0.4 0 2 2 2 2 21.6 8.64 门 m1 1.0*2.1 0.2 13 18 18 18 12 165.9 33.18 m3 2.4*2.1 0.4 2 0 0 0 0 10.08 4.04 m4 1.5*2.1 0.4 2 0 0 0 0 6.3 2.52 m5 1.6*2.1 0.3 0 0 0 0 2 6.72 2.02 2）墙体自重 底层及标准层墙体自重计算结果分别见表 5 和表 6。 表 5 底层墙体自重 墙体 总面积/m2 洞口总面积 /m2 墙体面积 /m2 单位面积墙 体自重/ （kn/m2） 总重/kn 外墙 397.61 84.42 313.19 5.34 1672.43 内墙 560.28 34.65 526.34 3.68 1936.93 总计 3609.36 表 6 标准层墙体自重 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 13 墙体 总面积/m2 洞口总面积 /m2 墙体面积 /m2 单位面积墙 体自重/ （kn/m2） 总重/kn 外墙 390.96 81 309.96 5.34 1655.20 内墙 589.68 42 547.68 3.68 2015.46 总计 3670.66 表 7 四层墙体自重 墙体 总面积/m2 洞口总面积 /m2 墙体面积 /m2 单位面积墙 体自重/ （kn/m2） 总重/kn 外墙 390.96 81 309.96 5.34 1655.20 内墙 613.44 42 571.44 3.68 2102.90 总计 3758.10 表 8 五层墙体自重 墙体 总面积/m2 洞口总面积 /m2 墙体面积 /m2 单位面积墙 体自重/ （kn/m2） 总重/kn 外墙 423.54 81 342.54 5.34 1829.16 内墙 430.56 36.12 394.44 3.68 1451.54 总计 3280.70 楼面荷载： （3.05+2.00.5）3915.32416.64kn (上人）屋面荷载:（4.71+0.32.0）39*15.33168.48kn 0.5 雪载：0.50.43915.3=119.34kn 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 14 0.5 楼面均布荷载： 0.5239*15.3=596.7kn 屋盖和楼盖重力代表值 g 为： 屋盖层=屋面荷载+50%雪载+纵横梁自重+下层半层柱重 +下层半层墙重（墙和门窗） 楼盖层=楼面恒载+50%楼面活载+纵横梁自重+上下层柱和墙体自重 的各一半 将上述各荷载相加，得到集中于各层楼面的重力荷载代表值如下： 五层： 3168.48+119.34+1587.21+1179.75*0.5+3280.70*0.5+39.46*0.5=7124kn 四层： 2416.64+596.7+1619.00+（1427.54+1089+3758.10+3280.70） *0.5=9410.31kn 二、三层： 2416.64+596.7+1619+1089*0.5+(3758.10+3670.66)*0.5=8891.52kn 一层： 2416.64+596.7+1619+(3670.66+3609.66+2003.76+1089)*0.5=9819.18kn 计算结果见下图： 图 2.2 重力荷载代表值 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 15 2.3框架侧移刚度计算 2.3.1 横向框架侧移刚度计算 表 9 柱线刚度计算表 层 次 / c hmm 2 /(/) c en mm /b h mm mm 4 / c imm / c cc e ihn mm 1 4600 4 3.15 10 600*600 1.08*1010 7.40*1010 24 3600 4 3.0 10 500 500 9 5.2 10 4.33*1010 5 3900 4 3.0 10 500 500 9 5.2 10 4*1010 注：ec混凝土弹性模量 l 梁计算跨度 hc框架柱计算高度 线刚度 b i计算过程见表 7；柱线刚度 c i计算过程见表 8。 i0梁矩形部分截面惯性矩 ib柱截面惯性矩 在框架结构中，对现浇楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大了梁的有 效刚度，减小了框架的侧移，为了考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯 性矩时，对现浇楼面的边框架梁取 i=1.5 0 i（ 0 i为梁的截面惯性矩） ，对中 框架梁取 i=2 0 i来计算 表 10 横梁线刚度 b i计算表 梁 号 l 截 面 bh （ 2 m） 跨 度 l （m） 惯性矩 4 0/ imm 边框架梁 中框架梁 0 1.5 b ii （ 4 m） / bb keil （kn m） 2.0 bo ii （ 4 m） / bb keil （kn m） l1 0.40 0.6 5 6.6 9.15*1 0 9 1 37*1010 6.54*1010 1 83 1010 8.72 1010 l2 0.40 0.5 0 2.1 4.17*1 0 9 6.26*109 9.39*1010 8.35 109 12.52 1010 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 16 l3 0.35 0.6 5 6.6 8.01*1 0 9 1.20*1010 5.45*1010 1.6*1010 7.27*1010 l4 0.35 0.5 0 2.1 3.65*1 0 9 5.48*1010 7.83*1010 7.3*109 10.43*1010 柱的侧移刚度按式计算。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梯间柱等。各 横向框架柱侧移刚度计算结果见表 10。 表 11 横向框架柱侧移刚度 d 值的计算 项目 位置 2 b c b c k k k k k （一般层） k=（底层） k =（一般层） 2+k 0.5+k =（底层） 2+k 2 12 h c d= k（kn/m） 根 数 底 层 边框边 柱 0.883 0.480 20143.67 4 边框中 柱 2.152 0.639 26816.26 4 中框边 柱 1.178 0.528 22158.03 18 中框中 柱 2.870 0.692 29040.45 18 d 1109412.50 2 边框边 柱 1.385 0.409 16398.60 4 边框中 柱 3.373 0.628 25168.71 4 中框边 柱 1.846 0.480 19247.99 18 中框中 柱 4.496 0.692 27747.85 18 d 1012194.36 3 、 4 边框边 柱 1.258 0.386 15488.94 4 边框中 柱 3.067 0.605 24267.41 4 2 12 c c i d h 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 17 中框边 柱 1.678 0.456 18302.02 18 中框中 柱 4.087 0.671 26919.99 18 d 972841.58 5 边框边 柱 1.363 0.405 12785.62 4 边框中 柱 3.320 0.624 19694.21 4 中框边 柱 1.818 0.476 15022.78 18 中框中 柱 4.425 0.688 21734.63 18 d 791552.70 由表 11 可见，下层楼层刚度均不小于上层，所以该框架满足竖向规划 建筑要求，为规则框架。 2.4 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 2.4.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 1. 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 （1）横向自振周期计算。 结构顶点的假想侧移由下列公式计算： n g ik k i vg 1 ()/ s igiij j uvd 1 () n tk k uu 计算结果见表 12。 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 18 表 12 结构顶点的假想侧移计算 层 次 / i gkn / gi vkn /(/) i dn mm / i umm / i umm 5 7124.74 7124.74 791552.70 9.00 126.3 4 9410.31 16535.05 972841.58 17.0 117.3 3 8891.52 25426.57 972841.58 26.1 100.3 2 8891.52 34318.09 1012194.36 33.9 74.2 1 9819.18 44137.27 1109412.50 40.3 40.3 按式 1 1.7 tt tu计算基本周期 1 t，其中 t u的量纲为 m,取0.7 t ， 则 11.71.7 0.70.12630.423tttus （2）水平地震作用及楼层地震剪力计算。 本设计中，结构高度不超过 40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀，变 形以剪切变型为主，故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 1ekeq fg计算， 即 特征周期值 g t取 0.35s 5 gg ttt 0.90.9 1max 1 0.35 ()()0.160.135 0.423 g t t 1 0.135 44137.275954.98 ekeq fgkn 0.850.85(7124.749410.318891.52 8891.529819.18)44137.27 eqi gg kn 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 19 因1.41.4 0.350.490.423 g tss 不需要考虑顶部附加水平地震作用。 各质点的水平地震作用按式 ii iekn ij j i g h ff g h 计算 将上述 ek f代入得： 5 9 5 4 . 9 8i i in jj j i g h f g h 具体计算过程见表 13。各楼层地震剪力按式 n ik k i vf 计算结果列入 表 13。 表 13 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层 次 / i hm / i gkn / ii ghkn m ii jj g h g h / i f kn / i vkn 5 19.3 7124.74 137507.48 0.272 1619.75 1619.75 4 15.4 9410.31 144918.77 0.287 1709.08 2239.07 3 11.8 8891.52 104919.94 0.208 1238.64 3477.71 2 8.2 8891.52 72910.46 0.144 857.52 4335.23 1 4.6 9819.18 45168.23 0.089 530.00 4865.23 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图4。 （3）水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 u和顶点位移 i u分别按式 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 20 1 / s iiij j uvd （)和式 1 () n k k uu 计算，计算过程见表 15。表中还给出 了各层的弹性位移角/ eii uh 。 表 14 横向水平地震作用下的位移验算 层 次 / i vkn /(/) i d n mm / i u mm / i u mm i h/mm / eii uh 5 1619.75 791552.70 1.6 16.2 3900 1/2438 4 2239.07 972841.58 2.4 14.6 3600 1/1500 3 3477.71 972841.58 3.5 12.2 3600 1/1029 2 4335.23 1012194.36 4.3 8.7 3600 1/837 1 4865.23 1109412.50 4.4 4.4 4600 1/1045 由表 15 可见最大层间弹性位移角发生在第二层，其值为 1/8370.016 7124.74=113.39 4ek v=2239.070.016 (7124.74+9410.31)=264.56 3ek v=3477.710.016 (7124.74+9410.31+8891.52)=483.02 2ek v=4335.230.016 (7124.74+9410.31+8891.52+8891.52)=608.56 1ek v=4865.230.016 (7124.74+9410.31+8891.52+8891.52)=740.03 满足楼层最小地震剪力的要求。 水平地震作用下框架的弯矩图见图 3-7，梁弯矩图及柱轴力图见图 3-8。 2.4.22.4.2 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 风荷载标准植 s 式中：风振系数 s ：风荷载体型系数 ：风压高度变化系数 ：基本风压 （1）查得 0.45 2 /kn m 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 24 （2） 体型近似为矩形， 风荷载的体型系数0.8 s （迎风面） 和0.5 s （背 风面） 。 （3）按 c 类场地计算 ,则风压高度变化系数（内插法采用）计算结果如 下表所示： 表 17 值计算 离地高度 4.6 8.2 11.8 15.4 19.3 的值 0.74 0.74 0.74 0.75 0.83 （4）风振系数1 z z z 表 18 z 值计算（/ zi hh ） 离地高度 4.6 8.2 11.8 15.4 19.3 z的值 0.238 0.425 0.611 0.798 1.000 由0t1 2=0.450.8042=0.291，查得，=2.13 由h /b=19.3/15.3=1.260.5，查得，=0.44 表 19 z值计算 离地高度 4.6 8.2 11.8 15.4 19.3 z的值 1.301 1.538 1.774 1.997 2.129 （5）风荷载标准值： 表 20 沿房屋高度分布风荷载标准值 层号 hz(m) z 0（kn/） 0.8 s 0.5 s q1(kn/m) q2(kn/m) 5 19.3 2.129 0.83 0.45 4.962 3.101 4 15.4 1.997 0.75 0.45 4.206 2.629 3 11.8 1.774 0.74 0.45 3.686 2.304 2 8.2 1.538 0.74 0.45 3.196 1.997 1 4.6 1.301 0.74 0.45 2.703 1.690 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 25 注：( )7.8 0.45q z zsz （6）框架结构分析时，应按静力等效原理将分布风荷载转化为节点集中荷 载；风荷载作用下各层楼面及屋面处的水平力： 底层 1 k f=(2.703+1.690) (3.6+4.6)/2+(3.196-2.703)+(1.997-1.690) 3.6 0.5 1/3=18.491(kn) 二 层 2k f=(3.196+2.703+1.997+1.690) 3.6 0.5+ (3.196-2.703)+(1.997-1.690) 3.6 0.5 2/3+(3.686-3.196)+(2.304-1.997) 3.6 0.5 1/3=18.69(kn) 三 层 3k f=(3.686+3.196+2.304+1.997) 3.6 0.5+ (4.206-3.686)+(2.629-2.304) 3.6 0.5 1/3+(3.686-3.196)+(2.304-1.997) 3.6 0.5 2/3=21.592(kn) 四 层 4k f=(4.206+3.686+2.629+2.304) 3.6 0.5+ 4.926-4.206+3.101-2.629 3.6 0.5 1/3+(4.206-3.686)+(2.629-2.304) 3.6 0.5 2/3=24.814 (kn) 五层 5k f=(4.926+4.206+3.101+2.629) (3.9+3.6) 0.5+4.926-4.206+3.101-2.629 3.6 0.5 2/3=57.163(kn) 因风荷载作用小于地震力的 10%，所以在内力组合计算时不考虑。 （7）风荷载布置如图所示： 图 2.3 风荷载布置图（kn/m） 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 26 图 2.4 等效节点集中风荷载 (8)风荷载作用下的水平位移验算： 根据计算出的水平荷载，由式 iwk vf计算层间剪力 i v， 由上面求出的d 值 和式/ iiij uvd 与式 i uu 计算各层的相对的侧移刚度和绝对侧移。 表 21 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算 层次 5 4 3 2 1 h(m) 3.9 3.6 3.6 3.6 4.6 () k fkn 57.163 24.814 21.592 18.69 18.491 () i v kn 57.163 81.977 103.569 122.259 140.75 (/)d kn m 791552.70 972841.58 972841.51 1012194.36 1109412.50 i u 0.000316 0.000339 0.000428 0.000428 0.000464 ( ) i u m 0.0001975 0.001659 0.00132 0.000892 0.000464 / ii uh 1/12342 1/10619 1/8411 1/8411 1/9913 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 27 由上表知，风荷载作用下框架最大层间位移角 1/84111/550 ee ， 满足规范要求。 2.6 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 2.6.12.6.1 横向框架内力计算横向框架内力计算 1、计算单元、计算单元 取 10 号轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为 m，如图 3-9 所示。由于 房间内不布置次梁，故直接转给该框架的楼面荷载以集中力的形式传递给 横向框架，作用于各节点上。由于纵向框架的中心线和柱的中心线不重合， 因此在框架上还作用有集中力矩。此处仍用中框架为例来进行计算： 图 2.5 框架结构布置图 2、恒载计算：恒载计算： 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 28 图 2.6 恒荷载布置图 在图中， 1 q、 1 q代表横梁自重（2-4 层包括墙体自重） ，为均布荷载形式。 2 q、 2 q分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。p1、p2 分 别为由边纵梁，中纵梁直接传给柱的恒载（它包括梁自重、楼板重和女儿 墙等构件的重力荷载） 。m1、m2 为由于柱的偏心引起的弯矩。根据几何关系 对各楼层计算如下： 第 5 层： 线 荷 载 ： 1 q =5.97/kn m 1 q= 4.59 /kn m 2 q=4.71*3.9=18.37/kn m 2 q=4.712.1=9.89/kn m 屋面框架节点集中荷载标准值屋面框架节点集中荷载标准值： 边柱连系梁自重：3.94*3.9=15.37kn 连系梁传来的屋面自重：0.5*3.9*0.5*3.9*4.71=17.90kn 顶层边节点集中荷载：p1=33.27kn 中柱连系梁自重：15.37kn 中 柱 连 系 梁 传 来 的 屋 面 自 重 ： 0.5*3.9*0.5*3.9*4.71+0.5* （3.9+3.9-2.1）2.1*0.5*4.71=32.03kn 顶层中节点集中荷载：p2=47.4kn 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 29 集中力矩：m1=p1 e1=33.27(0.5-0.3)/2=3.33kn m m2=p2 e2=47.4(0.5-0.3)/4.74kn m 第 2-4 层： 线荷载： 1 q =5.97/kn m 1 q=4.59/kn m 2 q=3.05*3.9=11.90/kn m 2 q=3.05*2.1=6.41/kn m 楼面框架节点集中荷载标准值： 边柱连系梁自重：15.37kn 铝合金窗自重：2.1*1.8*0.4=1.52kn 窗下墙体自重：0.9*3.9*5.34=18.74kn 窗边墙体自重： （3.9-2.1）*1.8*5.34=17.30kn 框架柱自重：6.875*3.6=24.75 连系梁传来楼面自重：11.59kn 中间层边节点集中荷载：中间层边节点集中荷载：p1=89.27kn 中柱连系梁自重：15.37kn 连系梁传来楼面荷载：0.5*3.9*0.5*3.9*3.05+0.5*（3.9+3.9-2.1） 2.1*0.5*3.05=20.74kn 内纵墙自重： （3.9*3.6-1.0*2.1）*3.68=43.94kn 框架柱自重：3.6*6.875=24.75kn 中间层中节点集中荷载中间层中节点集中荷载： p2=104.8kn 集中力矩：m1=p1 e1=89.27(0.5-0.3)/2=8.93kn m m2=p2 e2=104.8(0.5-0.3)/2=10.5kn m 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）20122012 届届本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 30 第 1 层： 线荷载： 1 q =6.83/kn m 1 q=5.25/kn m 2 q=11.90/kn m 2 q=6.41/kn m 集中力：p1=89.27kn p2