中学实验楼设计计算书.doc

青岛农业大学 毕 业 论 文 设计 题 目 青岛市海文中学实验楼设计 姓 名 学 院 建筑工程学院 专 业 土木工程 班 级 学 号 指导教师 2009 年 6 月 10 日 I 青岛市海文中学实验楼设计 土木工程专业 指导教师 摘要摘要 该实验楼位于青岛市 共 6 层 总建筑面积为 5000m2 采用钢筋混凝土框架结构体系 在 本建筑设计中 充分利用框架结构的优点 框架柱嵌固于基础顶面 框架梁与柱刚接 使建筑具有 良好的刚度以及整体性 实验楼层高 3m 每层内设有四间实验室 同时设有仪器室 准备室 药 品贮藏室 值班室以及休息室 并从二层开始设置演示室 同时还可以作为临时会议室 能够满足 学生学习和教师办公的需要 结构设计部分包括结构选型 结构布置 结构计算 以及结构的验算 施工设计部分包括施工条件 施工进度 施工过程以及施工图的绘制等 综合运用 PKPM 天正等 软件对计算数据进行了验算和调整 关键词 关键词 实验楼 框架结构 结构设计 Design of Laboratory Building of Qingdao HaiWen Middle School Student majoring in Civil Engineering HuangJun Tutor Name ShiYuliang Abstract The laboratory building is located in Qingdao a total of 6 layers with a total construction area of 5000m2 the use of reinforced concrete frame structure During the architectural design the full use of the advantages of frame frame column mounted on the top face of the foundation the framework of rigid beam and column so that the Building has a good stiffness and integrity Floor high experiments 3m each equipped with four laboratories equipment room at the same time set up ready room drug storage office and rest rooms Set from the beginning of the second floor demo room but also as a temporary meeting room able to meet the learning needs of teachers and office Structural design includes the structure of selection the structural arrangement structural calculations as well as the structure of the check Part of construction design including the construction conditions construction progress the construction process and construction such as mapping comprehensive use of PKPM Tianzheng computing software such as data checking and adjustments key words Laboratory building framework structure 1 structural design II 目目 录录 摘要 I ABSTRACT I 第第 1 1 章章 建筑设计建筑设计 1 1 1 工程概况 1 1 2 建筑设计的要求和依据 1 1 3 建筑平面设计 2 1 4 建筑体型及立面设计 5 1 5 建筑剖面设计 7 1 6 防火设计要求 7 第第 2 2 章章 结构计算结构计算 9 2 1 结构概况 9 2 2 荷载计算 12 2 3 内力计算 21 2 4 内力组合 35 2 5 配筋计算 41 2 6 框架梁设计 44 2 7 楼板设计 45 2 8 楼梯设计 48 2 9 基础设计 51 第第 3 3 章章 施工组织设计施工组织设计 54 3 1 工程概况 54 3 2 施工方案 54 3 3 施工总平面布置 61 3 4 主体工程安全生产施工要求 61 3 5 季节性施工技术措施 64 3 6 保证措施 65 参考文献参考文献 67 总总结结 68 致致谢谢 69 毕业设计图纸目录毕业设计图纸目录 70 I 1 第 1 章 建筑设计 1 1 工程概况 1 1 1 工程名称 青岛市海文中学实验楼 1 1 2 建筑介绍 本建筑位于青岛市 建筑类型为六层 钢筋混凝土框架结构 建筑面积为 5000 m2 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构 楼板厚度取 100 mm 1 1 3 门窗使用 门采用木门 0 2kN m2 玻璃门 0 45 kN m2 窗采用钢塑窗 0 35 kN m2 1 1 4 水文地质条件 自然地表 1 1 米内为填土 填土下层为 3 5m 后砂质粘土 再下为砾石层 砂质粘 土承载力标准值 250kN m2砾石层允许承载力标准值为 350 kN m2 地下水位低于 9m 水质对混凝土无腐蚀作用 常年地下水位低于 5 5m 水质对混凝土无侵蚀作用 地表为 0 7m 厚杂填土 其下 为 3 5m 厚均匀粘土 地基承载力设计值 fk 190kpa 抗震设防烈度 6 度 场地类别为 类场地 2 建筑结构的安全等级为二级 1 1 5 气象条件 主导风向 全年为西北风 夏季为东南风 基本风压 0 5kN m2 0 1 2 建筑设计的要求和依据 1 2 1 建筑设计的要求 2 1 满足学生正常学习 老师教学 办公需要的基础上 并为使用者提供良好舒 适的环境 是设计的首要任务和重点内容 2 采用合理的施工方案和技术措施 正确选用建筑材料 根据建筑空间组合的 特点 选择合理的结构 使房屋整体性较好 坚固稳定 经久耐用 建造施工方便 3 具体的财政支出 保持良好的经济效果 建造房屋需要投入大量的人力和物 力 因此在房屋的建造过程当中运用合理 有效的施工技术措施 避免材料和人力的浪费 以达到预期的目标和要求 4 符合总体规划要求 单体建筑是总体规划中的组成部分 在设计过程当中应 很好的考虑到该建筑物所处的环境 原有建筑的状况 周边交通环境 建筑红线 以 及符合当地行政规划的要求 1 2 2 建筑设计的依据 1 满足人体尺度和人体活动所需的空间尺度 建筑物中家具 设备的尺寸 踏 步 窗台 栏杆的高度 门洞 走廊 楼梯的宽度和高度 以至各类房间的高度和面 积大小 都和人体尺度以及人体活动所需的空间尺度直接或间接有关 因此人体尺度 和人体活动所需的空间尺度 是确定建筑空间的基本依据之一 2 仪器 设备的尺寸和使用它们的必要空间 仪器 设备的尺寸 以及在使用 仪器和设备时 在它们近旁必要的活动空间 是考虑房间内部使用面积的重要依据 3 温度 湿度 日照 雨雪 风向 风速等气候条件 日照和主导风向通常是 确定房屋朝向和间距的主要因素 所以在教学楼所设计前将上述所给的气象材料进行 了了解和研究 并作为设计的依据 4 地形 水文地质条件和地震烈度 基地地形的平缓或起伏 基地的地质构成 土壤特性和地基承载力的大小 对建筑物的平面组合 结构的选择与布置等都有明显 的影响 5 为了建筑设计 构件生产以及工程施工等方面的尺寸协调 从而提高建筑施 工技术的水平 降低工程成本并提高房屋设计和建造的质量和速度 建筑设计应采用 国家规定 1 3 建筑平面设计 建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系 在平面设计中 要对 建筑物进行整体考虑 密切联系建筑剖面和立面 认真分析剖面 立面的的准确性和 3 合理性 因此 我们在从事建筑平面设计的同时 还要充分考虑建筑空间的组合 1 3 1 使用部分的平面设计 建筑平面中各个使用房间和辅助用房 是建筑平面组合的基本单元 1 3 1 1 使用房间的平面设计 1 使用房间的设计 使用房间平面的设计的要求 房间的面积 形状和尺寸要满足学生的正常学习 课间活动与休息以及教师教学 办公的要求 本实验楼房间的形状采用矩形 教室分为实验室 演示室 准备 室 贮藏室以及仪器室等 每个房间的面积都能满足 的要求和规定 走廊采用内廊的形式 内廊宽度为 3000mm 门窗的大小和位置的选择除应严格按照相关规范的要求外 还充分应考虑房间的 出入方便 疏散安全 采光通风较好 考虑到防火疏散要求 本实验楼内部设有三 部楼梯 本建筑的正门中间为推拉门 实验楼内的实验室门的尺寸为 1100mm 2100mm 卫生间的内门尺寸为 1100mm 2100mm 其它门为 1500mm 2100mm 窗户的大小能满足规范对采光通风的要求 房间的构成应使结构构造布置合理 施工方便 也要有利于房间的组合 室内空间以及顶棚 地面 各个墙面和构件细部 要考虑人们的正常和安全使 用以及美观的要求 2 使用房间的面积 形状和尺寸 房间的面积 使用房间面积的大小 主要是由房间内部活动特点 使用人数的多少 使用功能 等因素来决定的 本建筑是通过参照 中小学建筑设计规范 中的尺寸要求及学生使用面积来确定 房间尺寸和面积的 房间平面形状和尺寸 初步确定房间的使用面积大小以后 还需进一步确定房间的形状和具体尺寸 房 间平面的形状和尺寸 主要是由室内使用特点 采光 通风 等要求所决定 在满足 使用要求的同时 我们还应从构成房间的技术经济条件及人们对室内空间的观感来综 合考虑房间的平面形状和尺寸 3 门窗在房间平面中的布置 4 房间平面设计中 门窗的大小和数量是否恰当 它们的位置和开启方向是否合适 对房间的平面使用效果也有很大影响 同时 窗的形式和组合方式有和建筑立面设计 的关系密切 门窗的宽度在平面中表示 它们的高度在剖面中确定 而窗和外门的组 合形式有只能在立面中看到 门的宽度 数量和开启方式 房间平面中门的最小宽度 是由通过人流多少 设备的大小决定的 本实验楼门 1100mm 其中外门的宽度为 1500mm 实验室的门均采用 1100mm 2100mm 的单开 门 门上设有高 300mm 的亮子 房间平面中门的位置应考虑室内交通路线简捷和安全疏散的要求 门的位置还 对室内使用面积能否充分利用 以及组织室内穿堂风等关系很大 窗的大小和位置 房间中窗的大小和位置 主要根据室内采光 通风要求来考虑 采光方面 窗的 大小直接影响到室内照度是否足够 窗的位置关系到室内照度是否均匀 由于影响室 内照度强弱的因素 主要是窗户面积的大小 因此 通过计算房间的玻地比并考虑窗 户的透光系数确定或校验窗面积的大小 窗的平面位置 主要影响到房间沿外墙 开间 方向来的照度是否均匀 有无暗 角和眩光 另外 房间中窗的位置 对室内通风效果也很关键 通常利用房间两侧相 对应的窗户或门窗之间的组织穿堂风 门窗的相应位置采用对面通直布置 保证室内 气流通畅 本建筑各房间窗的位置均设在开间墙的中间 照度均匀 无暗角和眩光 并且通风良好 1 3 1 2 辅助房间的平面设计 厕所 盥洗室等辅助房间 通常根据各种建筑物的使用特点和使用人数的多少 先确定所需设备的个数 根据计算所得的设备数量 考虑在整幢建筑物中厕所 盥洗 室的分布情况 最后在建筑平面组合中 根据整幢房屋的使用要求适当调整并确定这 些辅助房间的面积 平面形式和尺寸 1 3 2 交通联系部分的平面设计 一幢建筑物除了有满足使用功能要求的各种房间外 还需要有交通联系部 把各个房间之间以及室内外之间联系起来 建筑内部的交通联系部分可以分为 水平交通联系的走廊和过道等 垂直交通联系的楼梯 坡道 电梯 自动扶梯等 5 交通联系枢纽的门厅 过厅等 交通联系部分面积设计得是否合理 除了直接关系到建筑物中各部分的联系通行 是否方便外 它也对房屋造价 建筑用地 平面组合方式等许多方面有很大影响 1 走廊 由 楼梯门和走道的宽度指标 可知 当建筑的耐火等级为二级时 一层 二层为 0 65m 百人 三层为 0 75m 百人 大于四层为 1m 百人 设计走廊净宽 为 2 5m 以满足净宽的要求 2 楼梯 为使人流尽早分散 避免底层走廊过于拥挤 将楼梯与门厅结合在一 起布置 另在靠近东 西端头处各设置一楼梯 三部楼梯在建筑中均匀布置 满足安 全疏散的要求 3 门厅 门厅位于实验楼中部 采用 6000mm 7000mm 的尺寸 4 采光 走道尽端设置 1800mm 1500mm 的窗 以满足交通联系部分的采光 和通风要求 1 4 建筑体型及立面设计 1 4 1 建筑的其它要求 建筑不仅要满足人们生产 生活等物质功能的要求 而且要考虑人们对精神文化 和美观方面的要求 使用功能 建筑是为了满足人们生产和生活需要而创造出的物质空间环境 根据使用功能的要 求 结合物质技术 环境条件确定房间的形状 大小 高低 并进行房间的组合 材料 结构和施工技术 建筑物必须运用大量的材料并通过一定的结构施工技术等手段才能建成 所以建 筑物的体型和立面要与所用材料 选用的结构形式以及现有的施工技术 资金等紧密联 系起来 建筑标准和经济指标 房屋建筑在国家基本建设的投资中占有很大比例 应严格遵守建筑方面的规范和 条文 严格控制工程质量 并注意节约成本 城市规划和基地环境 建筑就是构成城市空间和环境的重要因素 因此要受到城市规划 基地环境的某 些制约 因此 建筑都必须与周围环境结合起来 6 1 4 2 建筑体型的组合 建筑物内部空间的组合方式 是确定外部体型的主要依据 建筑体型反映建筑物总的 体量大小 组合方式和比例尺度等 它对房屋外型 的总体效应具有重要影响 建筑体型的组合要求 3 主要有以下几点 1 完整均衡 比例恰当 2 主次分明 交接明确 3 体型简洁 环境协调 1 4 3 建筑立面设计 完整的立面设计 并不只是美观问题 它和平面 剖面的设计一样 同样也有使 用要求 结构构造等功能的技术方面的问题 1 尺度和比例 尺度正确和比例协调 是使立面完整统一的重要方面 2 节奏感和虚实对比 节奏韵律和虚实对比 是使建筑立面富有表现力的重要设计手法 3 材料质感和色调配置 一幢建筑物的体型和立面 最终是以它们的形状 材料质感和色彩多方面的综合 给人们留下一个完整深刻的外观形象 4 重点及细部处理 突出建筑物立面中的重点 既是建筑造型的设计手法 也是房屋使用功能的需要 建筑物的主要出入口和楼梯间等部分 是人们经常经过和接触的地方 在使用上要求 这些部分的位置明显 易于找到 在建筑立面设计中 相应得也应该对出入口和楼梯 间的立面适当地进行重点处理 建筑做法 墙面 外墙 20 厚水刷石外墙面 240 厚黏土砖 20 厚水泥砂浆 内墙 20 厚水泥粉刷内墙面 240 厚黏土砖 楼地面 1 本建筑各层地面均为大理石面层 水泥砂浆擦缝 30 厚 1 3 干硬性水泥 砂浆 面上撒 2 厚素水泥 水泥结合层一道 结构层为 120 厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层为 7 10 厚混合砂浆 各层走廊楼面为水磨石地面 10mm 面层 20mm 水泥砂浆打底 素 水泥砂浆结合层一道 结构层为 100mm 现浇钢筋混凝土板 抹灰层为 10mm 厚混合 砂浆 2 楼地面满足平整 耐磨 不起尘 防滑 防污染 隔声 易于清洁等要求 3 厕所 盥洗室等受水或非腐蚀性液体经常浸湿的楼地面采用防水 防滑类面层 且 低于相邻楼地面 20mm 并设排水坡坡向地漏 厕浴间和有防水要求的建筑地面设置 防水隔离层 楼层结构采用现浇混凝土 混凝土强度等级为 C30 楼板四周出门洞外 做踢脚线 屋面构造 屋面找平层为 20 厚水泥砂浆 找平层为 10 厚水泥砂浆 结构层为 100 厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层为 10 厚混合砂浆 1 5 建筑剖面设计 建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系 剖面设计主要分析 建筑物各部分应有的高度 建筑层数 建筑空间的组合和利用 以及建筑剖面中的结 构 构造关系等 它和房屋的使用 造价和节约用地有密切关系 也反映了建筑标准 的一个方面 1 5 1 房屋各部分高度的确定 1 房屋高度尺寸的确定 该建筑为 6 层 层高取 3m 梁高为 500mm 该教学楼室内净高 2 5m 2 室内外高差的确定 为了防止室外雨水流入室内 防止建筑物因为不均匀沉降使地面降低 为了满足 建筑使用的要求 取室内外高差为 600mm 3 采光设计 学校建筑的采光等级为 级 窗宽与开间之比为 2 3 2 4 3 75 1 由 侧窗采光时房 间进深 L 与窗高 h 的比值表 4 地面至窗台高度为 0 8m 1 6 防火设计要求 该建筑的高度为 19 3m 的公共建筑 故应查用 高层民用建筑设计防火规范 5 GB 50045 95 该建筑耐火等级为二级 建筑分类为二类 一 二类建筑的每个防 火分区最大允许建筑面积为 1500m2 故每层为一防火分区 8 房间门或住宅户门至最近的外部出口或楼梯间的最大距离 m 高层建筑 位于两个安全出口之间的房间位于袋形走道两侧或尽端房间 实验楼3015 该建筑总长为 50m 设置 3 部楼梯 任一房间至外部出口的距离不大于 15m 安 全疏散距离满足规范要求 建筑内走道的净宽 应按通过人数每 100 人不小于 1 00m 计算 首层疏散外门的 总宽度 应按人数最多的一层每 100 个不小于 1 00m 计算 首层疏散外门和走道的净 宽不应小于表 1 2 的规定 该建筑走道取 2 5m 外门净宽为 1 5m 满足规范要求 9 第 2 章 结构计算 2 1 结构概况 2 1 1 结构的选型与布置 1 结构的选型 本建筑有六层 为使结构的整体刚度较好 楼面 楼梯 天沟等均采用现浇结构 基础为柱下独立基础 2 结构布置 框架结构应设计成双向梁柱抗侧力体系 框架梁 柱中心线宜重合 当梁柱偏心距 大于该方向柱宽的 1 4 时 宜采取增设梁的水平加腋等措施 结合建筑的平面 立面和 剖面布置情况 本实验楼的结构平面和剖面布置 2 1 图 2 1 结构平面布置图 本建筑的材料选用如下 混凝土 采用 C30 钢筋 纵向受力钢筋采用热轧钢筋 HRB400 其余采用热轧钢筋 HPB235 墙体 墙采用普通粘土砖 尺寸为 240 115 53 重度 18KN m3 10 窗 塑钢门窗 0 35KN m3 6 门 木门 0 2KN m3 玻璃门 0 45 kN m2 2 1 2 框架线刚度计算 梁 柱截面尺寸估算 1 框架横梁截面尺寸 框架梁截面高度 h 1 18 1 8 l 388mm 875mm 截面宽度 b 1 3 1 2 h 123mm 437mm 本结构中 取 h 500mm b 240mm 2 框架柱截面尺寸 底层柱轴力估算 假定结构每平方米总荷载设计值为 12kN 则底层中柱的设计值约为 N 2520 kN 若采用 C30 混凝土浇捣 由附表查得 fc 14 3N mm2 7 假定截面尺寸 b h 500 500 mm 则柱的轴压比为 N fc bh 2520000 14 3 500 500 0 7 0 8 故取截面尺寸为 500 500 mm 2 1 3 确定框架计算简图 1 框架的计算简图如图 2 2 所示 框架柱嵌固于基础顶面 框架梁与柱刚接 由于各层柱的截面尺寸不变 故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离 底层柱高从基 础顶面算至二层楼面 室内外高差为 0 6 m 基础顶面至室外地坪通常取 0 500m 故基 顶标高至 0 000 的距离为 1 1m 二层楼面标高为 3 0m 故底层柱高为 4 1 m 其余各层 柱高从楼面算至上一层楼面 即层高 均为 3 0m 由此可绘出框架的计算简图 2 2 所 示 11 图 2 2 框架计算简图 框架梁柱的线刚度计算 由于楼面板与框架梁的混凝土一起浇捣对于中框架梁取 I 2 0 I 左跨梁 EI l 3 0 2 1 12 0 24 0 53 7 i左跨梁 7 10 2 14 10 7 kN m 右框架梁与左框架梁对称 所以左框架梁的线刚度 左 右 2 14 10 7 kN m A 轴 D 轴底层柱 底柱 EI h 3 0 2 1 12 0 54 4 1 7 10 7 62 107KN m B 轴 C 轴底层柱 底柱 EI h 3 0 2 1 12 0 54 4 1 7 10 7 62 107KN m 其余各层柱的线刚度为 余柱 EI h 3 0 2 1 12 0 54 3 10 4 10 7 kN m 7 10 12 令余柱 余柱 1 0 则其余各杆件的相对线刚度为 左跨梁与右跨梁对称 所以两者的相对线刚度相同 左跨梁 0 21 中框架梁 中跨梁 0 5 底柱 右跨梁 0 21 框架梁柱的相对线刚度如图 2 3 所示作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据 图 2 3 框架梁柱相对线刚度 2 2 荷载计算 为了便于今后的内力组合 荷载计算宜按标准值计算 2 2 1 恒载标准值计算 1 屋面 找平层 15 厚水泥砂浆 0 015 20 0 30 2 kN m 防水层 刚性 40 厚 C20 细石混凝土防水 1 0 2 kN m 防水层 柔性 三毡四油铺小石子 0 4 2 kN m 13 找平层 15 厚水泥砂浆 0 015 20 0 30 2 kN m 找坡层 40 厚水泥石灰焦渣浆 2 0 04 14 0 56 2 kN m 保温层 80 厚矿渣水泥 0 080 14 5 1 16 2 kN m 结构层 100 厚现浇钢筋混凝土板 0 10 25 2 5 2 kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01 17 0 17 2 kN m 合计 6 39 2 kN m 2 标准层楼面 大理石面层 水泥砂浆擦缝 30 厚 1 3 干硬性水泥砂浆 面上撒 2 厚素水泥 1 16 2 kN m 水泥浆结合层一道 结构层 100 厚现浇钢筋混凝土板 0 10 25 2 5 2 kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01 17 0 17 2 kN m 合计 3 83 2 kN m 3 梁自重 240 mm 500 mmb h 自重 25 0 24 0 5 0 1 2 4 kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01 0 5 0 1 2 0 24 17 0 18 kN m 合计 2 58 kN m 4 柱自重 500 mm 500 mmb h 自重 25 0 5 0 5 6 25 kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01 0 5 4 17 0 34 kN m 合计 6 59 kN m 5 外纵墙自重 标准层 纵墙 0 9 0 24 18 3 89kN m 塑钢窗 0 35 1 8 0 63 kN m 水刷石外墙面 3 1 5 0 5 0 75 kN m 水泥粉刷内墙面 3 1 5 0 36 0 54 kN m 合计 5 81 kN m 底层 14 纵墙 4 1 1 5 0 5 0 4 0 24 18 7 34 kN m 塑钢窗 0 35 1 8 0 63 kN m 水刷石外墙面 3 1 5 0 5 0 75 kN m 水泥粉刷内墙面 3 1 5 0 36 0 54 kN m 合计 9 26 kN m 6 内纵墙自重 标准层 纵墙 3 0 5 0 24 18 10 8 kN m 水泥粉刷内墙面 3 0 5 0 36 2 1 8kN m 合计 12 6 kN m 7 内隔墙自重 标准层 内隔墙 0 9 0 24 9 8 2 12kN m 水泥粉刷墙面 3 0 5 0 9 0 36 2 1 62 kN m 合计 3 74 kN m 底层 内隔墙 4 1 0 5 0 4 0 24 9 8 7 53 kN m 水泥粉刷内墙面 4 1 0 5 0 4 0 36 2 2 3 kN m 合计 9 83 kN m 2 2 2 活荷载标准值计算 1 屋面和楼面活荷载标准值 不上人屋面 0 5 2 kN m 楼面 实验室 2 0 2 kN m 演示室 2 0 2 kN m 卫生间 2 5 2 kN m 走廊 2 5 2 kN m 门厅 2 0 2 kN m 休息室 值班室 2 0 kN m 2 雪荷载标准值 Sk r So 15 1 0 0 2 0 2 2 kN m 屋面活荷载与雪荷载不同时组合 两者中取最大值 2 2 3 竖向荷载下框架受荷总图 1 A B 轴间框架梁 屋面板传给梁的荷载 确定板传给梁的荷载时 要一个板区格一个板区格的考虑 确定每个板区格上的 荷载传递时 先要区分此板区格是单向板还是双向板 若是单向板 可沿板的短跨作 中线 将板上的荷载平均分给两长边的梁 若为双向板 可沿四角点作 45 度线 将区 格板分成四小块 将每小块板上的荷载传递给与之相连的梁 板传至梁上的三角形或 梯形荷载可等效为均布荷载 本结构楼面荷载的示意图如图 2 4 图 2 4 板传荷载示意图 16 恒载 2 5 2 7 0 18 6 39 2 5 2 1 2 2 2 3 15 03 kN m 活载 2 0 2 5 2 1 2 0 182 0 183 2 4 71 kN m 楼面板传给梁的荷载 恒载 3 83 2 5 2 1 2 0 182 0 183 2 9 0 kN m 活载 2 0 2 5 2 1 2 0 182 0 183 2 4 71 kN m 梁自重标准值 2 58 kN m 1 A B 轴间框架梁均布荷载为 屋面梁 恒载 梁自重 板传荷载 2 58 15 03 17 61kN m 活载 板传荷载 4 71kN m 楼面梁 恒载 梁自重 板传荷载 2 58 9 11 58kN m 活载 板传荷载 4 71kN m 2 B C 轴间框架梁 屋面板传给梁的荷载 恒载 6 39 3 2 5 8 2 12kN m 活载 2 0 3 2 5 8 2 3 76kN m 楼面板传给梁的荷载 恒载 3 32 3 2 5 8 2 6 23kN m 活载 2 5 3 2 5 8 2 4 69kN m B C 轴间框架梁的均布荷载为 屋面梁 恒载 梁自重 板传荷载 2 58 12 17 14 58kN m 活载 板传荷载 3 76kN m 楼面梁 恒载 梁自重 板传荷载 2 58 6 23 8 81kN m 活载 板传荷载 4 69kN m 由于 A B 跨与 C D 跨对称布置 所以 C D 跨框架梁上的均布荷载与 A B 跨相同 3 A 轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱 女儿墙自重 做法 墙高 800mm 100mm 混凝土压顶 0 24 0 65 18 25 0 1 0 24 0 9 2 0 24 0 5 4 43kN m 合计 4 43kN m 顶层柱恒载 女儿墙自重 梁自重 板传荷载 4 43 9 2 58 10 0 5 6 39 5 2 5 8 2 5 58 67kN 顶层柱活载 板传活载 2 0 2 5 2 5 8 2 2 5 7 81kN 标准层柱恒载 墙自重 梁自重 板传荷载 6 25 5 0 5 2 58 5 0 5 3 83 2 5 2 5 8 2 2 5 28 13 11 61 14 96 54 7kN 标准层柱活载 板传活载 2 0 2 5 2 5 8 2 2 5 7 81kN 基础顶面恒载 底层外纵墙自重 基础梁自重 6 25 5 0 5 2 5 5 0 5 28 13 11 25 39 38kN 4 B 轴柱纵向集中荷载的计算 18 顶层柱恒载 梁自重 板传荷载 2 58 5 0 5 6 39 2 5 2 5 8 2 2 5 6 39 2 5 2 1 2 0 182 0 183 2 5 11 61 24 96 15 03 51 6kN 顶层柱活载 板传活载 2 0 2 5 2 5 8 2 2 5 2 0 2 5 2 1 2 0 182 0 183 2 5 22 84kN 标准层柱恒载 墙自重 梁自重 板传荷载 12 6 5 0 5 2 58 5 0 5 3 83 2 5 2 5 8 2 2 5 3 83 2 5 2 1 2 0 182 0 183 2 2 5 56 7 11 61 14 96 9 92 28 kN 标准层柱活载 板传活载 2 0 2 5 2 5 8 2 2 5 2 5 2 5 2 1 2 0 182 0 183 2 2 5 7 81 5 88 13 69kN 基础顶面恒载 底层内纵墙自重 基础梁自重 12 6 5 0 5 2 5 5 0 5 56 7 11 25 67 95kN 5 C 轴柱纵向集中荷载的计算 C 轴与 D 轴对称布置 并且荷载传递一样 顶层柱恒载 51 6 kN 顶层柱活载 22 8 kN 标准层柱恒载 92 28 kN 标准层柱活载 13 69 kN 基础顶面恒载 67 95 kN 6 D 轴柱纵向集中荷载的计算 D 轴与 A 轴对称布置 并且荷载传递一样 顶层柱恒载 58 67kN 顶层柱活载 7 81kN 19 标准层柱恒载 54 7kN 标准层柱活载 7 81kN 基础顶面恒载 39 38kN 图 2 5 竖向受荷总图 2 2 4 风荷载标准值计算 作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值 为了简化计算起见 通常将计算单元范围为内外墙面的分布风荷载 化为等量的 作用于楼面集中荷载 计算公式如下 W z s z 0 20 式中 基本风压 0 5kN m2 0 风压高度变化系数 因建设地点位于青岛市效区 所以地面粗糙度为 z B 类 3 风荷载体型系数 本建筑 1 3 s s 风振系数 因结构高度 H 30 m 可取 1 0 z 表 2 1 各层楼面处集中风荷载标准值 层数 z z s Z W0 kN m2 W kN 61 2191 01 318 60 58 91 51 1531 01 315 60 511 24 41 0731 01 312 60 510 46 31 001 01 39 60 59 75 21 001 01 36 60 59 75 11 001 01 33 60 510 73 2 2 5 风荷载作用下的位移验算 位移计算时 各荷载均采用标准值 2 2 5 1 求侧移刚度 D 表 2 2 横向 2 4 层 D 值的计算 构件名称I i b 2 i c i 2 i c D i c 12 h2 c A 轴称0 210 113867 B 轴称0 690 2636053 C 轴称0 690 2636053 D 轴称0 210 113867 D 13867 2 36053 2 99840kN m 表 2 3 横向底层 D 值的计算 构件名称i ib ic 0 5 i 2 i c D ic 12 h2 A 轴柱0 280 3410160 B 轴柱0 940 4926654 C 轴柱0 940 4926654 D 轴柱0 280 3410160 21 D 10160 2 26654 2 73628kN m 2 2 5 2 风荷载作用下框架侧移计算 表 2 4 风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比计算 层次Wj kNVj kN D j h j 六8 918 91998400 00011 30000 五11 2420 15998400 00021 15000 四10 4630 61998400 00031 10000 三9 7540 36998400 00041 75000 二9 7550 11998400 00051 6000 一10 7360 84736280 00081 5125 侧移验算 本框架的层间最大位移与层高之经在底层 其值为 1 5125 满足 1 5125 1 550 8 要求 框由表 2 4 可知 对于框架结构 楼层层间最大位移与层高之 比的限值为 1 550 架抗侧刚度足够 2 3 内力计算 竖向荷载作用下的内力计算采用的是分层法 分层法的基本假定 梁上荷载仅在该梁上及与其相连的上下柱上产生内力 在其他层梁及柱上产生 的内力可忽略不及 竖向荷载作用下框架结构产生的水平位移可忽略不计 各层力矩分配计算的要点 计算各端分配系数i 上层柱线刚度取为原线刚度的 0 9 倍 其他杆件不变 计算固端弯矩 p M 由节点不平衡力矩 求分配弯矩 ij M 由传递系数 C 求传递弯矩 上层柱间的传递系数取为 1 3 其他杆件的传递 ij M 系数仍为 1 2 循环 收敛后叠加 求杆端弯矩 2 3 1 恒载标准值作用下的内力计算 奇数跨对称结构在对称荷载作用下 取半边结构进行计算 22 1 恒载作用下弯矩的计算 1 分配系数 顶层 A 点 柱 6 0 9 1 0 6 1 0 0 9 6 0 21 0 811 右梁 0 189 B 点 下柱 6 1 0 0 9 6 1 0 0 9 6 0 21 6 0 5 0 56 左梁 6 0 21 6 1 0 0 9 6 0 21 6 0 5 0127 右梁 1 0 56 0 127 0 313 中层 A 点 上柱 6 1 0 0 9 6 1 0 0 9 2 6 0 21 0 448 下柱 0 448 右梁 1 0 448 2 0 104 B 点 上柱 6 1 0 0 9 6 1 0 0 9 2 6 0 21 6 0 5 0 359 下柱 0 359 左梁 0 21 6 1 0 0 9 2 6 0 21 6 0 5 0 08 右梁 1 0 359 0 359 0 08 0 202 底层 A 点 上柱 6 1 0 0 9 6 1 0 0 9 6 0 21 6 0 73 0 489 下柱 6 0 73 6 1 0 0 9 6 0 21 6 0 73 0 397 右梁 1 0 489 0 397 0 114 B 点 上柱 6 0 9 6 1 0 0 9 6 0 21 6 0 73 6 0 5 0 385 下柱 6 0 73 6 1 0 0 9 6 0 21 6 0 73 6 0 5 0 312 左梁 6 0 21 6 1 0 0 9 6 0 73 6 0 21 4 0 5 0 09 右梁 1 0 385 0 312 0 09 0 214 2 固端弯矩的计算 顶层 17 61 72 12 71 91 kN m 12 2 qlM AB 71 91kN m12 2 qlMBA 14 58 32 12 10 93kN m 12 2 qlMBC 5 47 kN m6 2 qlMCB 其它层 11 58 72 12 47 29 kN m12 2 qlM AB 47 29 kN m12 2 qlMBA 23 8 81 32 12 6 61 kN m12 2 qlMBC 3 3 kN m6 2 qlMCB 3 弯矩分配 弯矩分配见图 2 6 2 7 2 8 2 恒载作用下剪力的计算 计算公式为 Vlk Vlk lMMVV jikijklklk 0 lMMVV jikijkrkrk 0 顶层 AB 跨 17 61 7 2 70 49 61 81 7 60 395kNlMMqlV jikijklk 2 62 875 kNlMMqlV jikijkrk 2 BC 跨 17 61 3 0 2 26 415kN 26 415kN lk V rk V 标准层 AB 跨 11 58 7 2 46 29 43 9 7 40 19 kN lk V 40 87kN rk V BC 跨 11 58 3 0 2 17 34kN 17 34 kN lk V rk V 底层 AB 跨 11 58 7 2 46 29 43 9 7 40 19 kN lk V 40 87kN rk V BC 跨 11 58 3 0 2 17 34kN 17 34 kN lk V rk V 图 2 6 恒荷载作用下顶层弯矩分配图 24 图 2 7 恒荷载作用下中间层弯矩分配图 图 2 8 恒荷载作用下底层弯矩分配图 25 图 2 9 恒荷载作用下顶层梁柱弯矩图 图 2 10 恒荷载作用下中间层梁柱弯矩图 26 图 2 11 恒荷载作用下底层层梁柱弯矩图 图 2 12 恒荷载作用下框架弯矩图 27 图 2 13 恒荷载作用下框架剪力分配图 3 恒载作用下轴力的计算 计算公式 式中 以压力为正 拉力为负 rlu VVNN 1u N 1 N 恒载标准值作用下的弯矩图 剪力图 轴力图如图 2 9 2 10 2 11 2 12 2 13 2 14 A 轴柱轴向力 六层 柱上 N 58 67 60 4 119 07kN 柱下 N 119 07 6 59 3 138 84kN 五层 柱上 N 138 84 54 7 40 19 233 73kN 柱下 N 233 73 6 59 3 253 5 kN 四层 柱上 N 253 5 54 7 40 19 348 39kN 柱下 N 348 39 6 59 3 368 16kN 三层 柱上 N 368 16 54 7 40 19 463 05kN 柱下 N 463 05 6 59 3 482 82kN 28 二层 柱上 N 482 82 54 7 40 19 577 71kN 柱下 N 577 71 6 59 3 597 48kN 一层 柱上 N 597 48 54 7 40 19 692 37kN 柱下 N 692 37 6 59 4 1 719 39kN B 轴柱轴向力 六层 柱上 N 51 6 26 42 62 88 140 9kN 柱下 N 140 9 6 59 3 160 67kN 五层 柱上 N 160 67 92 28 17 34 40 87 311 16kN 柱下 N 311 16 6 59 3 330 93kN 四层 柱上 N 330 93 92 28 17 34 40 87 481042kN 柱下 N 481 42 6 59 3 501 19kN 三层 柱上 N 501 19 92 28 17 34 40 87 651 68kN 柱下 N 651 68 6 59 3 671 45kN 二层 柱上 N 671 45 92 28 17 34 40 87 821 94kN 柱下 N 821 94 6 59 3 841 91kN 一层 柱上 N 841 91 92 28 17 34 40 87 992 2kN 柱下 N 992 2 6 59 4 1 1019 223kN A B 跨与 C D 跨对称布置 29 图 2 14 恒荷载作用下框架轴力图 2 3 2 活载标准值作用下的内力计算 活载作用下的固端弯矩 顶层 4 71 72 12 19 23 kN m 12 2 qlM AB 19 23kN m12 2 qlMBA 2 82kN m 12 2 qlMBC 1 41 kN m6 2 qlMBC 其它层 19 23 kN m 12 2 qlM AB 19 23kN m12 2 qlMBA 3 53kN m 12 2 qlMBC 1 76kN m6 2 qlMBC 弯矩分配如下图 2 15 2 16 2 17 活载标准值作用下的弯矩图 剪力图 轴力图如图 2 18 2 19 2 20 2 21 2 22 2 23 30 图 2 15 活荷载作用下顶层弯矩分配图 图 2 16 活荷载作用下中间层弯矩分配图 31 图 2 17 活荷载作用下底层弯矩分配图 图 2 18 活荷载作用下顶层梁柱弯矩图 32 图 2 19 活荷载作用下中间层梁柱弯矩图 图 2 20 活荷载作用下底层梁柱弯矩图 33 图 2 21 活荷载作用下框架弯矩图 图 2 22 活荷载作用下框架剪力图 34 图 2 23 活荷载作用下框架轴力图 2 3 3 风荷载标准值作用下的内力计算 框架在风荷载作用下的内力用反弯点法计算 基本假定 梁的线刚度与柱线刚度之比大于 3 时 可以认为梁线刚度为无限大 梁 柱轴向变形均可忽略不计 计算步骤 计算柱子抗侧移刚度 dij 计算柱子各层总水平剪力 按每柱抗侧移刚度分配计算柱水平剪力 pj V ij V 计算各柱分配到的剪力及弯矩及反弯点位置 计算柱端弯矩 上层柱 上下段端弯矩相等 2 jijijij hVMM 下上 底层柱 上端弯矩 3 111 hVM ii 上 下端弯矩 3 2 111 hVM ii 下 根据结点平衡计算梁端弯矩 对于边柱 下上1 ijijb MMM 对于中柱 设梁的端弯矩与梁的线刚度成正比 则 右左左下上左bbbijijb iiiMMM 1 右左右下上右bbbijijb iiiMMM 1 可根据力的平衡原则 由梁两端的弯矩求出梁的剪力 35 表 2 5 风荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力 梁端剪力柱轴力 B 轴C 轴层AB 跨 VAB BC 跨 VBC CD 跨 VCD A 轴 NAVAB VBCNBVBC VCD NC D 轴 ND 60 531 240 53 0 53 0 71 0 710 710 710 53 51 22 811 2 1 6 1 61 41 6141 6 41 834 261 83 2 44 2 43 5 682 435 682 44 32 415 622 41 3 2 3 21 7 53 217 53 2 236 983 3 9 3 98 9 313 989 33 9 13 68 413 6 4 8 4 81 11 214 8111 214 8 表 2 6 风荷载作用下各柱水平剪力的计算 层Vi kN dijAdijBdijCdijD dVij kN 68 911 39 1041 39 1041 39 1041 39 1049 98 1041 24 520 151 39 1041 39 1041 39 1041 39 1049 98 1042 81 430 611 39 1041 39 1041 39 1041 39 1049 98 1044 26 340 361 39 1041 39 1041 39 1041 39 1049 98 1045 62 250 111 39 1041 39 1041 39 1041 39 1049 98 1046 98 160 841 02 1041 02 1041 02 1041 02 1047 36 1048 41 2 4 内力组合 本章中单位统一为 弯矩 kN m 剪力 kN 轴力 kN 根据前面的内力计算结果 即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合 其中 梁的控制截面为梁端柱边及跨中 由于对称性 每层梁取 5 个控制截面 柱分为边柱 和中柱 每根柱有 2 个控制截面 内力组合使用的控制截面标于下图 2 24 中 图2 24 控制截面示意图 36 2 4 1 梁内力组合 弯矩以下部受拉为正 剪力沿截面顺时针为正 计算结果如表格 表 2 7 梁内力组合计算 恒荷载 活荷载活载 风荷载左风 楼层截面 MVMVMV 1 49 4560 4 16 5416 17 1 860 53 237 6811 211 5 3 56 39 62 88 18 74 16