毕业设计（论文）-南京市某五层医院大楼结构设计【全套图纸】.DOC

东南大学毕业设计(论文) 横向框架内力计算第一部分 设计条件全套图纸，加153893706一、工程名称南京市月牙湖医院二、建筑设计资料本建筑为南京月牙湖医院。采用钢筋砼全现浇框架结构，共五层楼，底层层高3.9m，二五层层高为3.3m。本建筑总长为43.2m，总宽为16.8m，总高为18.9m。本建筑采用三跨内廊式建筑，两边跨跨度均为7.2m，中跨跨度为2.4m。建筑物总体呈长条形，总长为43.2m，总宽为16.8m，总高为18m。 建筑平面如下图所示： 本建筑中的一些构造作法如下： 屋面苏J9501-14/7 楼面苏J9501-7/3 外墙面苏J9501-12/6 内墙面苏J9501-7/5 平顶苏J9501-4/8三、基本数据1、工程地质报告摘要(1)、地下水位地下水位位于地表下2.5米处，对各种砼均无侵蚀性。(2)、基础埋深 基础埋深为-1.5m。(3)、土层描述第一层为杂填土，平均厚度0.8m。第二层为亚粘土，可塑，湿，稍密，平均厚度0.6m，R=16t/。第三层为粘土，可塑，湿，中密，平均厚度5m，R=20t/。冰冻深度为地表下0.8m处。(4)、抗震要求地震烈度为七度，抗震等级为三级，类场地土，近震。(二)、气象条件摘要主导风象：东南风基本风压： W0=0.35KN/m2基本雪压： S0=0.40KN/m2(三)、活荷载查建筑结构荷载规范GBJ9-87。第二部分 结构方案的选型及布置一、确定结构体系本工程采用框架承重，现浇整体式钢筋砼楼板，墙体200厚KP1空心砖墙。二、梁柱截面的确定1、横向框架梁(1)、截面高度h框架梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高h=L。h1=L1=7200600900mmh2=L2=2400200300mmh3=L3=4800400600mm 取h1=650mm，h2=350mm，h3=450mm(2)、截面宽度b1=h1=650217325mm考虑地震区b250mm，故取b2= b1=250mm2、纵向框架梁(1)、截面高度h1=L1=7200600900mm 取h1=650mmh2=L2=3900325488mm 取h1=350mmh3=L3=3300275413mm 取h1=350mm(2)、截面宽度b1=h1=650217325mm 取b1=250mmb2=h2=350117175mm 取b2=250mm3、框架柱按轴心受压公式轴压比计算中柱N=1.25147.27.25=4536 b=536边柱N=1.251.05147.23.65=2381 b=388故 取中柱截面500500mm，取边柱截面400400mm。三、横向框架的布置四、横向框架的跨度和柱高1、框架的跨度框架的跨度应取柱形心间的距离。2、框架底层柱的高度框架的底层柱高取基础扩大面至二层楼板顶面间的距离。根据地质资料综合分析，假定基础高度为1.5m，确定基础顶面标高为-0.50，二层板顶的标高为3.9，所以底层柱高应取为4.4m。3、其余各层柱高除底层柱外的其余各层柱的柱高均取层高，故本设计其余各层柱高均为3.3m。第三部分 横向框架内力计算一、水平地震荷载下的横向框架(KJ-6)内力计算(一)、地震作用的计算地震作用的计算即地震荷载的计算。按建筑抗震设计规范GBJ11-89规定，本设计的结构底部总剪力(即总地震荷载)可以按公式FEK=1Geq来计算，其中1=max。1、产生地震荷载的建筑物总质量Geq的计算(1)、作用于房屋上的恒载标准值、屋面荷载防水层 三毡四油热铺绿豆砂一层 0.4 KN/找平层 20厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/保温层 70厚水泥防水珍珠岩块保温层 0.074=0.28 KN/找平层 20厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/结构层 100厚现浇钢筋砼屋面板 0.125=2.5 KN/粉刷层 10厚1：3水泥砂浆粉平顶 0.0120=0.2 KN/ =4.18 KN/、楼面荷载面 层 15厚1：2水泥白石子 0.01516=0.24 KN/找平层 20厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/垫 层 30厚C20细石砼 0.0318.5=0.555 KN/防水层 1.5厚水乳型橡胶沥青防水涂料 0.001510=0.015 KN/找平层 20厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/结构层 100厚现浇钢筋砼楼板 0.125=2.5 KN/粉刷层 10厚1：3水泥砂浆粉平顶 0.0120=0.2 KN/ =4.31 KN/、框架梁、柱重量a、650mm高横向框架梁0.250.6525+(0.552+0.25)0.0220=4.60 KN/mb、350mm高横向框架梁 0.250.3525+(0.252+0.25)0.0220=2.49 KN/mc、框架柱 0.50.525+0.540.0220=7.05 KN/m0.40.425+0.440.0220=4.64 KN/me、门过梁 0.20.125+(0.22+0.1)0.0220=0.70KN/m2(2)、质点质量Gi的计算决定多层框架的地震荷载时，结构的计算简图可以认为是一多质点体系，产生地震荷载的建筑物重量集中于各层的楼盖处，各质点质量还应包括上下各半层范围内的恒载，50%的雪载或50%的楼面等效均布活荷载。、集中于屋盖平面处的质点质量G雪载（50%） 0.50.4(43.216.8-18.32.4)=136.37KN屋面恒载 4.18(43.216.8-18.32.4)=2850.09KN650高横向框架梁 4.6(7.2-0.5)14+4.6(2.4-0.5)2=448.96KN650高纵向框架梁 4.6(7.2-0.5)20=616.40KN350高横向框架梁 2.49(2.4-0.4)5=24.90KN350高纵向框架梁 2.49(3.9-0.5)1+2.49(3.3-0.5)=15.44KN门过梁 0.72.32+0.723+0.71.512=20.02KN女儿墙 0.2(1-0.08)(43.22+16.82+2.42)14+0.08 0.26(43.22+16.82+2.42)25=386.38KN外墙 0.2(7.2-0.5)(1.65-0.65)1415+0.2(3.9-0.5) (1.65-0.35)14+0.2(3.3-0.5)(1.65-0.35)14+ 0.2(2.4-0.5)(1.65-0.35)414 +0.22.70.95 (0.35-14)21+0.22.10.95(0.35-14)2+0.2 2.40.95(0.35-14)2+0.21.50.95(0.35-14)2 =153.46KN内墙 0.2(7.2-0.4)(1.65-0.65)1414+0.27.21.651411+0.24.81.65145+0.23.61.65142+0.210.95(0.3-14)12+0.21.50.95(0.3-14)3+0.21.80.95(0.3-14)2+0.20.80.95 (0.3-14)+0.21.20.95(0.3-14)=719.08KN柱 7.051.6519+4.641.6510=297.58KN 合计：=5668.68KN、集中于四层顶盖处的质点质量G4楼面活载（50%） 0.52.0(43.216.8-18.32.4-3.67.2-3.37.2) =632.16KN楼面恒载 (43.216.8-18.32.4-3.67.2-3.37.2)4.31=2724.61 KN650高横向框架梁 448.96KN650高纵向框架梁 616.40KN350高横向框架梁 24.90KN350高纵向框架梁 15.44KN过梁 20.02KN外墙 0.2(7.2-0.5)(3.3-0.65)1415+0.2(3.9-0.5) (3.3-0.35)14+0.2(3.3-0.5)(3.3-0.35)14+0.2 (2.4-0.5)(3.3-0.35)414 +0.22.71.7(0.35 -14)21+0.22.11.7(0.35-14)2+0.2 2.41.7 (0.35-14)2+0.21.51.7(0.35-14)2=540.86KN内墙 0.2(7.2-0.4)(3.3-0.65)1414+0.27.23.31411+0.24.83.3145+0.23.63.3142+0.212.6(0.3-14)12+0.21.52.6(0.3-14)3+0.21.82.6(0.3-14)2+0.20.82.6(0.3-14) +0.21.22.6(0.3-14)=1569.04KN柱 7.053.319+4.643.310=595.16KN 楼梯平台梁 0.20.35(3.6-0.2)25+0.20.3(3.3-0.2)25=10.60KN平台板恒载 (3.6-0.2)2.20.125+(3.3-0.2)2.20.125=35.76KN平台板活载 (3.6-0.2)2.22+(3.3-0.2)2.22=28.60KN梯段板恒载 0.11332.81.625+0.11332.81.4525=24.19KN梯段板活载 2.81.62+2.81.452=17.08KN15厚水泥白石子 0.01516(1.72.8+2.23.6+1.552.8+2.23.3) =5.83KN20厚水泥砂浆找平层0.0220(1.72.8+2.23.6+1.552.8+2.23.3) =9.71KN 小计: 131.77KN 合计:=7319.32KN、集中于三层顶盖平面处的质点质量G3楼面活载（50%） 632.16KN楼面恒载 2724.61KN650高横向框架梁 448.96KN650高纵向框架梁 616.40KN350高横向框架梁 24.90KN350高纵向框架梁 15.44KN过梁 20.02KN外墙 540.86KN内墙 1569.04KN柱 595.16KN楼梯 平台梁 10.62=21.20KN 楼层平台板恒载 35.76KN 楼层平台板活载 28.60KN 梯段板恒载24.192=48.38KN 梯段板活载 17.082=34.16KN 休息平台板恒载 (3.6-0.2)2.10.125+(3.3-0.2)2.10.125 =34.13KN 休息平台板活载 (3.6-0.2)2.12+(3.3-0.2)2.12=27.30KN 小立柱 0.20.21.65255=8.25KN15厚水泥白石子 0.01516(3.42.8+2.13.6+3.12.8+2.13.3) =7.85KN20厚水泥砂浆找平 0.0220(3.42.8+2.13.6+3.12.8+2.13.3) =13.08KN 小计: 258.71KN 合计:=7446.26KN、集中于二层顶盖处的质点质量G2=G3=7446.26KN、集中于一层顶盖处的质点质量G1楼面活载 632.16KN楼面恒载 2724.61KN650高横向框架梁 448.96KN650高纵向框架梁 616.40KN350高横向框架梁 24.90KN350高纵向框架梁 15.44KN过梁 0.75.91+0.729+0.72.3+0.71.73+0.71.5 9+0.71.31=32.27KN柱 7.053.619+4.643.610=649.26KN外墙 0.2(7.2-0.5)(3.6-0.65)1415+0.2(3.9-0.5) (3.6-0.35)14+0.2(3.3-0.5)(3.6-0.35)314+0.2 (2.4-0.5)(3.6-0.35)143+0.22.72(3.5- 14)39+0.232.1323(0.35-14)33+0.231.8323 (0.35-14)33+0.232.730.753(0.35-14)37+0.232.130.753(0.35-14)31+0.235.431.253(0.3-14) 31+0.231.530.653(0.3-14)34=669.68KN内墙 0.23(7.2-0.4)3(1.95-0.65)314310+0.23(2.4- 0.4)3(1.95-0.35)31435+0.23(4.8-0.4)3(1.95- 0.35)31433+0.237.231.9531438+0.233.6 31.9531436+0.233.931.9531431+0.234.9 31.253(0.35-14)31-0.231.533.631432+0.231.831.053(0.35-14)31+0.231.531.253(0.3-14)33+0.231.831.253(0.3-14)31+0.231.231.253(0.3-14)33+0.23131.253(0.3-14)310+0.23(7.2-0.4)3(1.65-0.65)314314+0.237.231.65314311+0.234.831.6531435+0.233.631.6531432+0.230.753(0.3-14)312+0.231.530.753(0.3-14)33+0.231.830.753(0.3-14)32+0.230.8 30.753(0.3-14) +0.231.230.753(0.3-14)=1416.10KN楼梯 平台梁 21.20KN 平台板恒载 35.76KN 平台板活载 28.60KN 梯段板恒载 48.38KN 梯段板活载 34.16KN 休息平台板恒载 34.13KN 休息平台板活载 27.13KN 小立柱 0.230.231.95325310=19.50KN 15厚水泥白石子 7.85KN 20厚水泥砂浆找平 13.08KN 小计：269.96KN 合计：G1=7499.74KN整个建筑物的重力荷载代表值如下图所示： 第 19 页 2、梁和柱刚度的计算本工程柱、梁的砼均采用C35，EC=3.15107KN/m2。(1)、梁和柱的线刚度计算、梁的线刚度计算在计算框架梁的惯性矩时，考虑梁为矩形截面。框架梁截面的折算惯性矩计算时，对于现浇整体式结构，中框架的折算系数为2，边框架的折算系数为1.5。类 型截 面 积bh (m2)跨度L (m)截面惯性矩I0=bh3中 框 架边 框 架IB=2I0iBIB=1.5I0iB650高0.250.657.25.7210-311.410-3500508.5810-337538350高0.250.352.40.8910-31.7810-3233631.3410-317588450高0.250.454.81.9010-33.8010-3249382.8510-318703注：表中iB = (KNm)、柱的线刚度计算a、中柱（5003500mm）层 次层 高 (m)截面积 bh (m2) 截面惯性矩 IC= bh3线刚度iC底 层4.40.50.55.2110-337299其余层3.30.50.55.2110-349732注：表中iC = (KNm)b、边柱（4003400mm）层 次层 高 (m)截面积 bh (m2) 截面惯性矩 IC= bh3线刚度iC底 层4.40.40.42.1310-315249其余层3.30.40.42.1310-320332注：表中iC = (KNm)(2)、柱的侧移刚度D值的计算、 中间框架中柱侧移刚度D值的计算a、3轴、11轴框架中柱侧移刚度D值的计算层次截面 (m2) 层高 (m)线刚度D=50.50.53.3497320.740.271479640.50.53.3497320.740.271479630.50.53.3497320.740.271479620.50.53.3497320.740.271479610.50.54.4372991.970.6214334注：底层=，=；非底层=，=b、 7轴、9轴框架中柱侧移刚度D值的计算层次截面 (m2) 层高 (m)线刚度D=50.50.53.3497320.500.201096040.50.53.3497320.500.201096030.50.53.3497320.500.201096020.50.53.3497320.500.201096010.50.54.4372991.340.409248注：底层=，=；非底层=，=c、 5轴框架中柱侧移刚度D值的计算层次截面 (m2) 层高 (m)线刚度D=50.50.53.3497320.860.301644040.50.53.3497320.860.301644030.50.53.3497320.860.301644020.50.53.3497320.860.301644010.50.54.4372992.280.6515027注：底层=，=；非底层=，=、 中间框架边柱侧移刚度D值的计算a、3轴、7轴、9轴、11轴框架边柱侧移刚度D值的计算层次截面 (m2) 层高 (m)线刚度D=50.40.43.3203321.230.38851440.40.43.3203321.230.38851430.40.43.3203321.230.38851420.40.43.3203321.230.38851410.40.44.4152493.280.726805注：底层=，=；非底层=，=b、5轴框架边柱侧移刚度D值的计算层次截面 (m2) 层高 (m)线刚度D=50.40.43.3203321.810.481075440.40.43.3203321.810.481075430.40.43.3203321.810.481075420.40.43.3203321.810.481075410.40.44.4152494.800.787372注：底层=，=；非底层=，=、边框架中柱侧移刚度D值的计算层次截面 (m2) 层高 (m)线刚度D=50.40.43.3203321.360.40896240.40.43.3203321.360.40896230.40.43.3203321.360.40896220.40.43.3203321.360.40896210.40.44.4152493.620.736900注：底层=，=；非底层=，=、边框架边柱侧移刚度D值的计算层次截面 (m2) 层高 (m)线刚度D=50.40.43.3203320.920.32716940.40.43.3203320.920.32716930.40.43.3203320.920.32716920.40.43.3203320.920.32716910.40.44.4152492.460.666238注：底层=，=；非底层=，=(3)、各层柱侧移刚度之和(层间刚度)的计算层次中框架中柱中框架边柱边框架中柱边框架边柱D5 1479634 +1096035 +1644033 +1075432=9813489624=3584871694=286763040424141384981343584828676304042314138498134358482867630404221413849813435848286763040421143344 +924835 +1502733+737232=7598969004=2760062384=249522587023、结构基本自振周期T1的计算层次各层重量(KN)总重量(KN)层间刚度Diui=um=ui55668.685668.683040420.0190.35847319.3212988.003040420.0430.33937446.2620434.263040420.0670.29627446.2627880.523040420.0920.22917499.7435380.262587020.1370.137 T1=1.7T=1.70.6 =0.610(s) Tg=1.40.3=0.42(s)注：上式中，对于民用建筑取T=0.60.8，本设计取T=0.6；对于类场地土近震取特征周期值Tg=0.3(s) 4、横向水平地震作用的计算本设计的建筑为7近震，地震影响系数max=0.08，则相应于基本自振周期的1值为：1max()0.9=0.08()0.9=0.0422所以结构总水平地震作用值为：FEK=1Geq=0.04220.8535380.26=1269.09KN因为T11.4 Tg，由于高振型影响，根据对大量结构的地震反应直接动力分析证明，计算时结构顶部的地震剪力偏小，故须进行调整。方法是将结构的总地震作用的一部分作为集中力，作用于结构顶部，再将余下的地震作用按倒三角形分配给各质点。对于多层钢筋砼房屋，顶部附加地震作用系数n可以按照特征周期Tg及结构的基本周期T1来确定，当Tg=0.30.4s时，n=0.08T1+0.01=0.080.610+0.01=0.0588故附加的集中水平地震作用为：Fn=nFEK=0.05881269.09=74.62KN则各质点分配的地震作用为： Fi=FEK (1-n)层 次层 高(m)高 度(m)重 量 (KN)Fi=FEK (1-n)剪力 Vi53.317.65668.680.2649316.41316.4143.314.37319.320.2779331.94648.3533.3117446.260.2175259.80908.1523.37.77446.260.1522181.801089.9514.44.47499.740.0876104.641194.59(二)、水平地震荷载作用下的结构变形验算根据建筑抗震设计规范GBJ11-89的要求，本结构须进行多遇地震作用下的抗震变形验算，要对结构的变形加以限制，使其层间弹性位移以及结构顶点位移不超过一定的限值。对于砌体填充墙的框架结构，其层间弹性位移限值为，其顶点弹性位移变形限值。 本结构变形计算如下表所示：层次剪力 Vi刚度 Di层间位移 Ui=Ui5316.413040420.001041/31730.014364648.353040420.002131/15490.013323908.153040420.002991/11040.0111921089.953040420.003581/9220.0082011194.592587020.004621/9520.00462由上表可知，结构层间相对位移均小于，故其层间弹性位移满足要求。结构的顶点位移为=，故也满足要求。(三)、地震荷载作用下的横向框架内力计算由底部剪力法计算出来的每层的地震剪力，按照每榀框架的刚度比值分配到每榀框架上，而每榀框架的地震剪力按柱的刚度比值分配到每一根柱上，最后以反弯点法求结构的内力。现以KJ-6为例，其内力的计算如下：1、地震剪力的分配在每层结构中，KJ-6的地震剪力分配系数为：底层非底层东南大学毕业设计(论文) 梁、柱的内力组合故地震剪力分配为： 第五层 =316.410.1533=48.51KNF柱D柱V=Vim48.51=8.86KN48.51=15.40KN第四层 =648.350.1533=99.39KNF柱D柱V=Vim99.39=18.15KN99.39=31.54KN第三层 =908.150.1533=139.22KNF柱D柱V=Vim139.22=25.43KN139.22=44.18KN第二层 =1089.950.1533=167.09KNF柱D柱V=Vim167.09=30.51KN167.09=53.03KN第一层 =1194.590.1634=195.20KNF柱D柱V=Vim195.20=31.42KN195.02=66.18KN注：在剪力分配时，A柱与F柱相同，C柱与D柱相同，故表中未列出C柱和A柱的剪力。2、柱的反弯点高度计算位置系数FDCA第五层m=5n=5h=3.3m1.230.74同D柱同F柱y00.3620.300111y1002y2311y3001.1950.990第四层m=5n=4h=3.3m1.230.74同D柱同F柱y00.4120.400111y100211y200311y3001.3601.320第三层m=5n=3h=3.3m1.230.74同D柱同F柱y00.4620.450111y100211y200311y3001.5251.485位置系数FDCA第二层m=5n=2h=3.3m1.230.74同D柱同F柱y00.50.5111y100211y20031.331.33y30-0.051.6501.485第一层m=5n=1h=4.4m3.281.97同D柱同F柱y00.5500.6021y10020.750.75y2003y3002.4202.649 注：1. y0由m、n及查表得到。 2. y1由1及查表得到，1=；当i1+i2i3+i4时，1取倒数，即1=并且y1值取负号“-”。 3. y2由2及查表得到，2=h上/h本。 4. y3由3及查表得到，3= h下/h本。 5.=(y0+y1+y2+y3)h 。 3、柱端弯矩计算 设地震荷载从左向右作用柱下端弯矩 M下=V柱上端弯矩 M上=(h-)V柱端弯矩计算结果如下图所示：(C柱和D柱相同，A柱和F柱相同)4、梁端弯矩计算根据节点平衡来计算第五层：MFD=MAC=18.65KNm MDF=MCA=35.57=24.25KNm MDC=MCD=35.57=11.32KNm第四层：MFD=MAC=35.21+10.59=45.80KNm MDF=MCA=(15.25+62.45)=52.97KNm MDC=MCD=(15.25+62.45)=24.73KNm第三层：MFD=MAC=24.68+45.14=69.82KNm MDF=MCA=(41.63+80.19)=83.05KNm MDC=MCD=(41.63+80.19)=38.77KNm第二层：MFD=MAC=38.78+50.34=89.12KNm MDF=MCA=(65.61+96.25)=110.35KNm MDC=MCD=(65.61+96.25)=51.51KNm第一层：MFD=MAC=50.34+62.21=112.55KNm MDF=MCA=(78.75+115.88)=132.69KNm MDC=MCD=(78.75+115.88)=61.94KNm5、水平地震作用下的框架内力图(左向)框架的弯矩图由柱端弯矩和梁端弯矩可以直接做出，弯矩图画在构件的受拉边，不标正负号。框架的剪力图根据框架弯矩图，通过对梁或柱取脱离体，求某一点M=0，则可以求出梁端和柱端剪力，然后即可做出剪力图。框架轴力图即柱轴力图，根据框架剪力图，取节点脱离体，求Y=0，即可求出柱的轴力图，轴力以柱受压为正。 M图 (KNm) V图 (KN)N图 (KN)二、风荷载作用下的横向框架(KJ-6)内力计算(一)、风荷载计算 (假定风从左向右吹)垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应为：WK=ZSZw0。因结构高度H=17.6m30m，故取Z=1.0；对于矩形截面，S=1.3，本建筑物所在的地面粗糙