合肥市某高校综合楼设计毕业论文.doc

安徽新华学院2013届本科毕业论文（设计）合肥市某高校综合楼设计毕业论文目 录引 言11 建筑设计说明31.1 工程概况：31.2 工程设计依据31.2.1 工程设计原始资料31.2.2规范41.3 建筑设计的目的和要求41.4 建筑剖面设计51.4.1 房间的剖面形状51.4.2 房间各部分高度的确定51.4.3 房屋的层数确定61.5 建筑体型和立面的设计61.5.1 影响体型和立面的因素61.5.2 体型设计71.5.3 立面设计71.6 构造设计71.6.1 影响建筑构造设计的因素71.6.2 建筑构造设计的原则：81.6.3 墙体和基础设计81.6.4 楼地面设计81.6.5 屋顶设计92 结构设计说明102.1 结构类型及构件初估102.1.1柱截面尺寸的确定102.1.2 梁截面尺寸的确定102.1.3 板截面尺寸的确定112.2 基本假定与计算简图112.2.1 基本假定112.2.2 计算简图122.3 荷载计算122.4 内力计算及组合122.4.1 竖向荷载下的内力计算122.4.2 水平荷载下的计算122.4.3 内力组合122.5 基础设计133 框架设计计算143.1设计原始资料143.1.1 梁的计算跨度143.1.2 柱的高度143.2 重力荷载的计算153.2.1 屋面及楼面永久荷载（恒荷载）标准值153.2.2 屋面及楼面可变荷载（活荷载）标准值163.3.3 梁柱的自重163.3.4 墙体的自重173.3.5 门窗的自重193.3.6 各层的荷载的组合193.4 水平地震作用下框架结构的侧移和内力计算203.4.1 横梁的线刚度203.4.2 横向框架柱的线刚度及侧移刚度D值213.4.3 横向框架自震周期233.4.4横向框架水平地震作用及楼层地震剪力233.4.5横向框架抗震变形验算253.4.6 水平地震作用下横向框架的内力分析253.5 横向风荷载作用下框架的内力和侧移计算303.5.1 风荷载标准值的计算303.5.2 风荷载作用下的水平位移验算333.5.3 风荷载作用下框架内力计算333.6 竖向荷载作用下横向框架的内力计算363.6.1计算单元363.6.2 荷载计算373.6.3恒载作用下内力计算403.6.4活载作用下内力计算423.7 框架结构的内力组合543.7.1 内力组合相关系数543.7.2 结构抗震调整系数543.7.3现浇框架梁支座负弯矩调幅543.7.4作用效应组合553.7.5 框架梁的内力组合563.7.6 计算跨间最大弯矩563.7.7支座端部剪力583.7.8 框架柱内力组合623.8 框架梁截面设计与配筋计算683.9 框架柱的配筋计算743.9.1 框架柱斜截面计算844 板、楼梯、基础设计计算844.1 现浇板的截面设计及配筋854.1.1板的截面内力计算854.1.2板的配筋计算894.2楼梯设计904.2.1 楼梯段板设计904.2.2 平台板计算924.2.3 平台梁计算924.3 基础设计954.3.1 荷载计算954.3.2基础尺寸的确定954.3.3 轴心荷载作用下地基承载力验算964.3.4偏心荷载作用下地基承载力验算964.3.5 基础受冲切承载力验算974.3.6 基础高度974.3.7 配筋计算985 结 论100致谢101参考文献1021 建筑设计说明1.1 工程概况建筑面积约5500-6000m2，主体五层，层高均为3.8m，结构形式为现浇整体框架。建筑设计要求建筑物造型美观、新颖，满足各项使用功能要求，功能组合合理；结构设计要求结构布置合理，构件设计经济合理。1.2 工程设计依据1.2.1 工程设计原始资料该建筑采用框架结构。楼层为五成，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，建筑场地类别为类，设计地震分组为第一组，场地特征周期为0.25s，基本风压为0.35，基本雪压0.4，场地粗糙程度为B类。该拟建的建筑位于合肥市市内，此建筑占地面积 1000左右。(1) 建筑物功能与特点： 平面设计建筑朝向为南北向，必须满足建筑开间模数和进深的要求。 立面设计外墙面选用面砖饰面。 防火防火等级为二级。 抗震建筑的平立面布置规则，建筑的质量分布和刚度变化均匀，楼层没有错层，满足抗震要求。(2) 设计资料： 工程地质条件：土壤性质：表面为2m 厚的杂填土，均匀性差，杂填土下为粘土层(e=0.7,Il=0.78,=17.5 kN/m2,=170)，类场地土。 抗震设防： 查阅建筑抗震设计规范GB50011-2010 防火等级： 二级 建筑物类型： 查阅建筑工程抗震设防分类标准GB50223-2008 基本风压： 查阅建筑结构荷载规范GB50009-2001 基本雪压： 查阅建筑结构荷载规范GB50009-2001 冻土深度： 0.6 m 气象条件： 年平均温度：15.7 oC 最高温度：40 oC 最低温度：-8 oC年总降雨量：890mm 1.2.2规范建筑：建筑设计资料集（第二版）(1) (3) (4) (10) 建筑设计防火通则 教学设计规范 现代建筑集成 辽宁科学技术出版社 屋面,饰面,门窗,室外工程,楼梯,浴厕等安徽省及国家标准图集 GB04J601-1 木门窗等 结构：建筑结构荷载规范GB50009-2001 建筑抗震设计规范GB50011-2010 建筑地基基础设计规范GB50007-2002 建筑结构静力计算手册（第二版） 混泥土结构构造手册 建筑抗震设计手册混泥土结构设计原理1.3 建筑设计的目的和要求通过毕业设计初步了解民用建筑设计原理，熟悉应用建筑规范和建筑标准图集。初步掌握建筑设计的基本方法和步骤，了解建筑各细部的构造做法。本着“布局合理，功能齐全，技术先进，美观大方，经济合理”的原则设计一座实用、经济、坚固、美观的现代化教育建筑。1.4 建筑剖面设计剖面设计确定建筑物各部分高度，建筑层数，建筑空间组合与利用以及建筑剖面中的结构，构造关系。设计内容应包括：第一：确定房间的剖面形状、尺寸及比例关系；第二：确定房间的层数各部分的标高；第三；确定天然采光自然、通风、保温、隔热、屋面排水及选择建筑构造方案；第四：确定主体结构及围护结构的方案；第五：进行房间竖向空间的组合。1.4.1 房间的剖面形状高效综合楼的剖面形状都采用矩形。这是因为矩形剖面简单、规整、便于竖向空间的组合，易于获得简洁而完整的体形，同时结构简单，施工方便。同时也能满足使用要求。同时矩形的剖面的形状规整、简洁、有利于梁板式结构的布置。1.4.2 房间各部分高度的确定房间的净高和层高：确定教学楼间的净高和层高的因素：第一：综合楼中教学设备及教师活动的要求；第二：综合楼采光和通风的要求；第三：综合楼的结构高度及布置方式的要求；第四：建筑经济效果；第五：教室内空间的比例。设计中根据综合楼净高一般为3.30m-380m的规定采用教室的净高为3.80m，办公室的净高采用与教学室相同的高度。同时这样的高度也能够符合建筑采光及通风的要求。窗台的高度：对于综合楼的窗台过高，课桌椅将全部或大部分处于阴影处，影响使用效果。因此一般取高度9001000mm，这样窗台距离桌面的高度控制在100mm200mm。因此设计中外墙窗台高度设计为1000mm。室内外地面高差设计：为了防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，一般民用建筑常把室内地坪适当提高，以使建筑物室内外形成一定的高差，该高差主要由以下的因素确定：第一：内外联系方便；第二：防水、防潮要求；地形及环境要求；第三：建筑物性格特点。综合考虑各种因素和综合楼的特点室内外的高差确定为450mm。台阶高度采用150mm高，三阶台阶。室内地面标高为+0.000m，室外地面的标高为0.500m。1.4.3 房屋的层数确定选择综合楼的层数时综合考虑了它的使用要求，建筑结构，材料和施工的要求，建筑基地环境与城市规划的要求。即教学楼的层数要满足使用人数的要求并保证其人员活动的安全。同时有利于一般的建筑结构形式的实现。教学楼的高度也考虑到学校整体环境的适应问题。综合这些要求教学楼的层数确定为五层。1.5 建筑体型和立面的设计建筑不仅要满足人们的物质功能的要求，而且要满足人们精神文化方面的要求。为此，不仅要赋予建筑实用性，同时也要赋予建筑美观的属性。建筑的美观主要是通过内部空间和外部造型的艺术处理来体现，同时也涉及到建筑的群体空间布局，而其中建筑物的外部形象广泛的被人们所接触，对人们的精神感受上产生的影响尤为深刻。1.5.1 影响体型和立面的因素第一：使用功能；第二：物质技术条件；第三：城市规划及环境条件；第四：社会经济条件。1.5.2 体型设计选择综合楼体型时主要考虑到基地环境和使用功能的要求。要求建筑物不单调，要有艺术感，那么建筑体型就不能采用单一的体型，要采用复杂的体型。复杂体型一般由两个以上体量组合而成，体型丰富。综合楼兼有教学和办公两种功能，将教学与办公分别置于两种单独的体型中，再将他们相互的组合，这样就充分优化了综合楼的功能区分，避免了相互的干扰。同时不高的室内外高差又使综合楼不失亲切感。1.5.3 立面设计进行综合楼立面设计时主要通过虚实与凹凸的对比来使建筑的立面丰富。南立面中大面积的窗户形成了“虚”，而窗户间的墙体则形成了“实”。大面的“虚”配以小面积的“实”使建筑获得轻巧、开朗的效果。南立面中上下窗户间的墙体上做银灰色的铝合金的装饰骨架，使墙体部分的视觉感受更加丰富。1.6 构造设计构造设计主要解决建筑各组成部分的构造原理和构造方法。它是建筑设计中不可缺少的一部分，其任务是根据建筑的功能、材料、性能、受力情况、施工方法和建筑艺术等要求选择经济合理的构造方案，并作为建筑设计中综合解决技术问题及进行施工图设计的依据。1.6.1 影响建筑构造设计的因素第一：外部作用里的影响；第二：气候条件的影响；第三：认为因素的影响；第四：建筑技术的影响；第五：建筑标准的影响。1.6.2 建筑构造设计的原则：第一：坚固实用；第二：技术先进；第三：经济合理；第四：美观大方。1.6.3 墙体和基础设计本设计为框架结构，墙体都为填充墙。由于填充墙不承受外来的荷载，且本身的重量还要由楼板和梁来承受，因此设计应使用墙自重轻，厚度薄，便于施工，有一定的隔声能力，同时还要能够满足特殊使用部位如实验室、卫生间等处的防水、防火、防潮的要求。综合以上的要求本设计中所有的教室、办公室的墙体都采用240mm厚的蒸压灰砂砖，卫生间的墙体采用实心砖。本设计的地基情况良好，可以采用柱下独立基础。1.6.4 楼地面设计楼地层包括楼板层和地平层，是水平方向分隔房间空间的承重构件，楼板分割上下楼层的空间，地坪层分隔大地与底层的空间。由于他们所处的位置不同、受力不同，因而结构层有所不同。楼板层的结构层为楼板；地坪层的结构层为垫层。楼板层的设计要求：第一：具有足够的刚度和强度；第二：满足隔声，防火的要求；第三：满足建筑经济的要求。地坪层与楼板层一样，是人们日常生活、工作、生产直接接触的地方，根据不同房间对面层的不同要求，面层应坚固耐磨、表面平整、光洁、不起尘、易清洗。对于居住和人们长时间停留的房间，要求有较好的蓄热性和弹性；浴室、厕所要求耐潮湿、不透水；厨房、锅炉房要求防水、耐火。本设计的房间用途主要是教室和办公室。人流量较大，因此采用水磨石地面。因为水磨石地面具有良好的耐磨性、耐久性、防水防火性，并具有质地美观、表面光洁、不起尘、易清洗等优点，而且经济性好。1.6.5 屋顶设计屋顶一般可以分为平屋顶和坡屋顶。屋顶的设计应该考虑满足功能、结构、建筑三方面的要求。屋顶是建筑物的围护结构，应能抵御自然界各种环境因素对建筑的不利影响。其次屋顶还应具有抵御气温的影响。屋顶好要承受风、雨、雪的荷载及自身的重量，上人屋面还要承受人和设备的重量。因此必须具备一定的强度和刚度。屋顶是建筑的外部形体的重要组成部分，屋顶的造型对建筑的造型具有影响。同时屋顶的设计应该利于迅速的排水。屋顶的排水方式分为有组织排水和无组织排水两大类。排水方式的选择应该满足下列要求：第一：高度较低的建筑为了控制造价，宜采用无组织排水。第二：积灰多的屋面应采用无组织排水。第三：有腐蚀性介质的工业建筑也不宜采用有组织排水。第四：在浆雨量大的地区或房屋较高的地区应采用有组织排水。第五：临街建筑的排水向人行道时宜采用有组织排水。本设计为高校综合楼，地处合肥地区，属于丘陵地带，雨水量一般。采用不上人屋面。不上人屋面的做法采用标准做法可见施工说明。屋顶的排水采用有组织排水，利用结构进行找坡。屋面采用柔性防水。2 结构设计说明2.1 结构类型及构件初估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。图2.1是标准层平面网柱布置。主体结构共5层，层高均为3.8m。填充墙采用240mm厚的粘土空心砖砌筑。门为木门,窗为塑钢窗，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。图2.1 柱网布置2.1.1柱截面尺寸的确定柱截面高度可以取h=(1/121/6)H，H为层高；柱截面宽度可以取为b=(12/3)h，H=3800mm，h=317634，取h=500mm，取b=500mm选定柱截面尺寸为500mm500mm。2.1.2 梁截面尺寸的确定(1) 横梁 截面的高度：1/121/8的跨度(为满足承载力、刚度及延性要求) h =(1/121/8)7200mm600900mm，h =(1/121/8)3000mm250375mm，则边跨梁高度： h1=600mm, h2=400mm 梁截面宽度可取1/31/2梁高,同时不宜小于1/2柱宽,且不应小于250mm。 b =(1/31/2)600mm=200300mm 则边跨梁宽度： b300mm(2) 纵梁 截面的高度1/121/8的跨度（为满足承载力、刚度及延性要求）h =(1/121/8)7800mm650975mm，则边跨梁高度： h=700mm 梁截面宽度可取1/31/2梁高,同时不宜小于1/2柱宽,且不应小于250mm。b =(1/31/2)700mm=233350mm 则边跨梁宽度： b300mm由此，估算出的梁截面尺寸见表2.1，表中还给出了各层梁的混凝土强度等级。表2-1 梁截面尺寸及混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁()纵梁AB跨CD跨BC跨15C303006003004003007002.1.3 板截面尺寸的确定 楼板为现浇双向板，根据经验板厚取1l/40=72001/40=180mm。2.2 基本假定与计算简图2.2.1 基本假定第一：平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。第二：由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转影响。2.2.2 计算简图在横向水平力作用下，连梁梁对墙产生约束弯矩，因此将结构简化为刚结计算体系，计算简图如后面所述。2.3 荷载计算高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用和风力。地震作用计算方法按建筑结构抗震设计规范进行，在本次毕业设计过程中水平方向只要考虑地震作用。竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。2.4 内力计算及组合2.4.1 竖向荷载下的内力计算竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每榀框架。框架结构在竖向荷载下的内力计算采用分层法计算各敞口单元的内力，然后在将各敞口单元的内力进行叠加；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定进行计算。2.4.2 水平荷载下的计算利用D值法计算出框架在水平荷载作用下的层间水平力，然后将作用在每一层上的水平力按照该榀框架各柱的刚度比进行分配，算出各柱的剪力，再求出柱端的弯矩，利用节点平衡求出梁端弯矩。2.4.3 内力组合第一：荷载组合。荷载组合简化如下：(1) 1.2恒荷载+1.4活荷载(2) 1.2重力荷载+1.3地震荷载第二：控制截面及不利内力。框架梁控制截面及不利内力为：支座截面，跨中截面。框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：Mmax及相应的N、V，及相应M、V，及相应M、V。 2.5 基础设计根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用经济性好，受力较好的独立基础。3 框架设计计算3.1设计原始资料基本雪压0.4 ,抗震设防烈度7度，设计地震分组第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。建筑场地类别为类 Tg=0.25s, 场地粗糙程度为B类。3.1.1 梁的计算跨度框架梁的计算跨度以上柱形心线为准，而墙中心线是与轴线重合的，所以柱的形心与轴线发生偏移，造成计算跨度与轴线间距不同。3.1.2 柱的高度底层：3.8+0.45+0.5=4.75。注：底层层高3.8m，室内外高差0.45m，基础顶部至室外地面0.5。图3.1 横向框架计算简图及柱编号3.2 重力荷载的计算3.2.1 屋面及楼面永久荷载（恒荷载）标准值(1) 屋面其按屋面的做法逐项计算均布荷载：吊顶处不做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶来参与计算，粉底为相同重量：防水层(柔性)：三毡四油铺石子 0 .4 20厚1：3水泥砂浆层找平层 0.41：6水泥焦渣找2%坡，最薄处30厚 0.42保温层：120mm厚膨胀珍珠岩 0.127=0.84厚钢筋混泥土基层 粉饰层 0 .4 合计 4.96 屋面的长边长： 7.87+0.24=54.84m屋面的短边长：7.22+3+0.24=17.64m那么屋面恒荷载标准值为：54.8417.644.96=4798.19kN (2) 楼面12厚1:2.5水泥磨石楼面磨光打蜡 0.120.65=0.07820厚1:3水泥砂浆找平层，上卧分隔条。 200.020.40素水泥砂浆结合层一道 0.65粉饰层 0.4 现浇180mm厚的钢筋混凝土楼板 250.182.5合计 4.028因而得到楼面均布恒载标准值：54.8417.644.028=3896.60kN3.2.2 屋面及楼面可变荷载（活荷载）标准值(1) 屋面计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载作用 54.8417.640.4=386.95kN(2) 楼面根据荷载规范，楼面活载按来参与计算：54.8417.642=1934.76kN3.3.3 梁柱的自重此处计算包括梁侧面、梁底面，柱的侧面抹灰重量：(1) 梁的自重在此计算过程中，梁的长度按净跨长度，即把梁的计算跨度减掉柱的宽度来参与计算过程： 例:：长度=7.20.5=6.7(扣除一个柱宽) ：长度=2.76(扣除墙宽)表3-1 梁自重层次编号截面（m2）长度根数每根重量（kN）总计15L10.30.66.7160.340.626.725=35.309980.4L20.30.42.7680.340.422.7625=9.85L30.30.77.8280.340.727.825=47.736注: 上表中梁截面的确定，考虑到抹灰层有（每抹层均按20mm计算）。 宽：0.3+20.02=0.34m 高：0.6+10.02=0.62m 0.4+10.02=0.42m 0.7+10.02=0.72m 此处抹层按近似与梁相同，按每立方25 kN计算。 梁的长度都按净跨长度计算。 (2) 柱的自重表3-2 柱自重层次编号截面（m2）长度根数每根重量（kN）总计（kN）1Z10.50.54.75320.540.544.7525=34.631108.1625Z20.50.53.8320.540.543.825=27.70886.4注： 柱因四面抹灰，与梁相同办法处理，边长=0.5+0.022=0.54m。 抹层记入柱内，按每立方25 kN计算。3.3.4 墙体的自重墙体为240厚，两面抹灰，近似按加厚墙体计算（考虑抹灰重量），采用机器制普通砖，砖自重为15，墙体为240mm厚粘土空心砖，外墙面贴瓷砖()，内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为： 内墙为240mm粘土空心砖，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为：木门单位面积重力荷载为0.2 ，钢框玻璃窗单位面积重力荷载取0.4，则表3-3 墙体自重墙体的位置每片面积（m2）片数重量（kN）总计（kN）底层外纵墙7.34.05141837.765647.05底层内纵墙7.34.05141771.53底层外横墙6.74.154 493.823.04.352 115.88底层内横墙6.74.15121428.0625层外纵墙 7.33.1 141406.684335.1825层内纵墙7.33.1141355.9925层外横墙6.73.24380.773.03.42 90.5825层内横墙6.73.2121101.16注： 墙厚=240+202=280mm（考虑抹灰层）。 单位面积重为 10.2819=5.32。 女儿墙自重墙体为120mm单砖，女儿墙高为600mm，外墙面贴瓷砖(0.5)，内墙面为20mm厚抹灰，则女儿墙重力荷载为：（0.5150.12170.02）1.2=3.168kN/m（0.5150.12170.02）0.6（54.842+17.642）=275.54kN3.3.5 门窗的自重根据建筑结构荷载规范GB50009-2010，木门按0.2考虑，塑钢窗按0.4考虑，计算结果如表3-3-5所示：表3-4 门窗自重层数墙体位置门、窗扣除门窗的尺寸个数扣除部分墙体重量门窗重量总扣除重量总和15外墙窗1.52.4701118.88100.81018.082301.81.82.4681304.29117.501186.791.52.08106.569.696.96门1.831.533271.9339.966.483.665.4536.36101.813.3.6 各层的荷载的组合屋盖和楼盖重力代表值为：屋盖层=女儿墙+屋面恒载+50%雪载+纵横梁自重+半层柱重+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+楼面上下各半层柱+楼面上下各半层墙重将上述各荷载相加，得到集中于各层楼面的重力荷载代表值如下：五层： G5=275.544798.19+1/2386.951980.41/2886.41/2 (4335.182301.83101.81)=8656.58四二层：G42=3896.600.51934.761980.41/2886.421/2(4335.182301.83101.81)2=8696.55底层： =3896.600.51934.761740.61/2(1108.16+886.4)1/2(5647.05+4335.18)2301.83101.81=10189.34图3.2 重力荷载代表值3.4 水平地震作用下框架结构的侧移和内力计算3.4.1 横梁的线刚度混凝土为C30: ， 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(为梁的截面惯性矩)，对中框架梁取I=2来计算：梁线刚度计算 边跨 =1.5Ec3006003/6700=3.63中跨 =2.0Ec3004003/2760=3.48表3-5 横梁线刚度计算表类别层次截面尺寸惯性矩跨度线刚度边框架中框架边跨153006005.467002.423.634.84中跨153004001.627601.742.613.483.4.2 横向框架柱的线刚度及侧移刚度D值3.4.2.1 横向框架柱的线刚度柱的线刚度见表3-6所示，横向框架柱侧移刚度D值见表3-7所示。柱线刚度计算：底层柱线刚度： =Ec5005003/4.75=3.291其它层柱线刚度： =Ec0.50.53/3.8=4.113表3-6 柱的线刚度柱号Z截面()()()Z15005005.2147503.291Z25005005.2138004.1133.4.2.2 横向框架柱的侧移刚度D值柱的侧移刚度按计算，由于梁线刚度比不同，所以柱可以分为边框边柱，边框中柱，中框边柱，中框中柱。 表3-7 横向框架柱侧移刚度D值计算表 层次 （一般层） （一般层) （底层） （底层）底层边框架边柱3.63/3.291=1.1030.5179049.24边框架中柱(3.63+2.61)/3.291=1.90.61516819.74中框架边柱4.84/3.291=1.470.56815534.212中框架中柱(4.84+3.48)/3.291=2.530.66918296.512D（底层）509444标准层边框架边柱3.632/4.1132=0.8830.30610459.14边框架中柱(3.63+2.61)2/4.1132=1.520.43214765.84中框架边柱4.842/4.1132=1.1770.37012646.612中框架中柱(4.84+3.48)2/4.1132=2.020.50217158.412D（标准层层）458559.63.4.3 横向框架自震周期本处按顶点位移法计算框架的自震周期：此方法是求结构基频的一种近似方法，将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂之杆，导出直感顶点位移的基频公式，所以需先求出结构的顶点水平位移，按式来求结构的基本周期： 基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减小的影响，此处取0.6。 框架顶点位移，而在求框架周期前，无法求框架地震力和位移，是将框架的重力荷载顶点位移，由求，再由求框架结构底部剪力，再求各层剪力和结构的真正的位移，如表3-8所示。表3-8 横向框架顶点位移层次58656.588656.58458559.60.0190.27848696.5517353.13458559.60.0380.25938696.5526049.68458559.60.0570.22128696.5534746.23458559.60.0760.164110189.3444935.575094440.0880.088因此： T1=1.70=1.70.6 = 0.5383.4.4横向框架水平地震作用及楼层地震剪力总框架高为19.6m，因本工程结构高度不超过40m，质量刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用， 设防烈度7度地震分区为一区，查表得(水平地震影响系数最大值)。类场地近震时特征周期：=0.25s；结构总水平地震作用标准值按计算，。由于=0.5381.4=1.40.25=0.35(s)，需考虑顶点附加地震作用。而 Fn=，=0.08 +0.07=0.1 =(/ )0.90.85I =(0.25/0.538)0.90.080.8544935.57 =1533kNFn=0.11533=153.3kNGjHj=10189.344.75+8696.55(4.75+3.8)+8696.55(4.75+3.8+3.8)+8696.55(4.75+3.83)+8656.58(4.75+3.84) =543305.4 kNF1=10189.344.75543305.41533(1-0.1)=123.0 kNF2=8696.558.55543305.41533(1-0.1)=188.8 kNF3=8696.5512.35543305.41533(1-0.1)= 272.7 kNF4=8696.5516.15543305.41533(1-0.1)=356.7 kNF5=8656.5819.95543305.41533(1-0.1)+153.3=591.9 kN表3-9 各层横向地震作用及楼层地震剪力层次(m)(m)(kN)()(kN)(kN)53.819.958656.58172698.80.317534.9534.943.816.158696.55140449.30.259322.3857.233.812.358696.55107402.40.198246.51103.723.88.558696.5574355.50.137170.71274.414.754.7510189.3448399.40.089111.11385.5图3.3 横向框架各层水平地震作用和地震剪力3.4.5横向框架抗震变形验算由于为钢筋混凝土框架，因此其弹性层间位移角限值为1/550； 表3-10 横向框架抗震变形验算 层次层间剪力Vi()层间刚度Di()层间位移Vi/Di(mm)层高hi(mm)层间相对弹性转角5534.9458559.61.1738000.0003084857.2458559.61.8738000.00049231103.7458559.62.4138000.00063421274.4458559.62.7838000.00073211385.55094442.724750 0.000573注：经验算其最大弹性层间位移角限值0.000732=ee =1/550，因此均满足设计要求。3.4.6 水平地震作用下横向框架的内力分析3.4.6.1 横向框架柱端弯矩及剪力此处采用中框架为例计算，边框架和纵向框架的计算方法步骤与横向中框架完全相同：框架柱剪力和弯矩计算，采用D值法； 求框架柱的剪力和弯矩时，此处采用D值法来进行求解；其计算的过程和结果如下表所示：其中反弯点位置的确定考虑梁和层高的影响作用，既：；当时，反弯点下移，查表时应取，查得的冠以负号，对于底层柱不考虑修正值，即=0；对于顶层柱，不考虑修正值，取=0，对于底层柱，不考虑修正值，即=0，取中框架。以5层边柱为例：Dij=12646.6，Dij=357660，Dij/Dij=0.035Vij=0.035534.9=18.72kN=0.36 =Vij yh=25.61= Vij(1-y) h=18.72(1-0.36)3.8=45.53同理可得其它层边柱的柱端弯矩，也可得出中柱的柱端弯矩，现将计算结果列表如下：表3-11各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次柱高()层间剪力()()()()53.8534.90.03518.721.1770.3625.6145.5343.8857.20.03530.001.1770.4551.3062.7033.81103.70.03538.631.1770.4667.5379.2723.81274.40.03544.601.1770.5084.7484.7414.751385.50.03852.651.470.65162.5687.53表3-12 各层中柱柱端弯矩及剪力计算层次柱高()层间剪力()() ()()53.8534.90.06534.772.020.4052.8579.2843.8857.20.06555.722.020.4595.28116.4533.81103.70.06571.742.020.5136.31136.3123.81274.40.06582.842.020.5157.40157.4014.751385.50.06285.902.530.65265.22142.813.4.6.2 横向框架梁端弯矩及剪力根据: 梁端弯矩按节点弯矩平衡条件，将节点上、下端弯矩之和按左、右梁的线刚度比例分配： 式中 ， 分别表示节点上、下两端柱的弯矩；，分别表示节点左、右梁的线刚度；，分别表示节点左、右梁的弯矩；梁端剪力根据梁的两端弯矩，按下式计算：计算出梁端的弯矩及剪力，计算结果见下表。表3-13 边梁弯矩及剪力计算层次(m)()()()56.743.5346.1213.3846.788.3198.4927.8836.7130.57134.7239.6026.7152.27170.8648.2316.7172.27174.6451.78表3-14 走道梁弯矩、剪力及柱轴力计算层次(m)()()()边柱轴力中柱轴力52.7633.1633.1624.0313.3824.0342.7634.9834.9825.3541.2649.3832.7696.8796.8770.2080.86119.5822.76122.85122.8589.02129.09208.612.76125.57125.5790.99180.87299.59注： 柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压。 表中M单位为kNm，V单位为kN，N单位为kN，l单位为m。图3.4 横向框架各层水平地震作用下弯矩图图3.5 梁端剪力及柱轴力3.5 横向风荷载作用下框架的内力和侧移计算3.5.1 风荷载标准值的计算3.5.1.1风荷载标准值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： 式中 风荷载标准值()；高度Z处的风振系数； 风荷载体型系数；风压高度变化系数；基本风压（）。由荷载规范，合肥地区重现期为50年的基本风压：=0.35kN/m，地面粗糙度为B类。风载体型系数由荷载规范第7.3节查得：=0.8（迎风面）和=-0.5（背风面）。H/B=19.95/54.6=0.365，框架结构(0.080.1)= (0.080.1)4=0.320.4(s)，由荷载规范表7.4.3、表7.4.4-3查得=1.19、=0.42。由式 可算得仍取中框横向框架柱，其负载宽度为7.8米，沿房屋高度的分布风荷载标准值为q(z)7.80.35=2.73 根据各楼层标高处的高度Hi由荷载规范表7.2.1查取z，代入上式可得各楼层标高处的q1（z），q2（z）沿房屋高度分布图见图3.6所示。表3-15 沿房屋高度分布风荷载标准值层次 (迎)(背)519.951.001.241.4033.8002.375416.150.8101.171.3463.4392.150312.350.6191.071.2893.0121.88328.550.429 1.001.2142.6511.65714.750.2381.001.1192.4441.527 图3.6 风荷载沿房屋高度分布图其中，A为一榀框架各层节点的受风面积，取上层的一半和下层的一半之和，顶层取到女儿墙顶，底层只取到下层的一半。注意底层的计算高度应从室外地面开始取，即为4.25m。 =(3.800+2.375)(0.6+3.8/2)=15.44=(3.439+2.150)3.8=21.24 =(3.012+1.883)3.8=18.60=(2.651+1.657)3.8=16.37=(2.444+1.527)(4.25/2+3.8/2)=1