四层框架结构办公楼设计毕业设计.doc

江苏科技大学毕业设计 I 四层框架结构办公楼设计毕业设计四层框架结构办公楼设计毕业设计 目录目录 第一章第一章 建筑设计说明建筑设计说明 1 1 1 设计要求 1 1 2 调研 1 1 3 平面布置 2 1 4 立面布置 2 1 5 剖面设计 2 1 6 垂直交通设计 2 1 7 耐火等级 防火疏散和采光通风 3 1 8 其他构造设计 3 第二章第二章 结构设计及地震作用计算结构设计及地震作用计算 4 2 1 框架结构设计 4 2 1 1 工程概况 4 2 1 2 设计条件 5 2 1 3 屋面及楼面做法 5 2 2 梁柱截面 梁跨度及柱高的确定 6 2 2 1 初估截面尺寸 6 2 2 2 梁的计算跨度 8 2 2 3 柱的高度 8 2 3 荷载统计 8 2 3 1 活荷载标准值 8 江苏科技大学毕业设计 II 2 3 2 楼 屋面的建筑做法及恒荷载标准值 9 2 3 3 梁 柱 墙自重 10 2 3 3 1 梁自重 10 2 3 3 2 柱自重 10 2 3 3 3 墙体自重标准值 11 2 3 4 重力荷载代表值 12 2 4 地震作用计算 14 2 4 1 横向框架侧移刚度计算 14 2 4 1 1 梁的线刚度 14 2 4 1 2 柱的线刚度 15 2 4 1 3 横向框架柱侧线刚度 16 2 4 2 横向框架自振周期计算 17 2 4 3 横向地震作用计算 17 2 4 4 位移验算 18 2 4 5 地震作用框架结构内力计算 18 第三章第三章 竖向荷载下的竖向荷载下的内力计算内力计算 22 3 1 总述 22 3 2 竖向恒荷载作用下的内力计算 23 3 2 1 恒载作用下的框架荷载 23 3 2 1 1 恒载作用下的框架梁线荷载 23 3 2 1 2 恒载作用下的框架柱荷载 23 3 2 2 恒载作用下梁的固端弯矩计算 25 3 2 3 恒载作用下框架的内力计算 25 3 2 3 1 弯矩计算 25 3 2 3 2 剪力计算 28 3 2 3 3 轴力计算 28 3 3 竖向活荷载作用下的内力计算 30 3 3 1 活载作用下的框架荷载 30 3 3 1 1 活载作用下的框架梁线荷载 30 江苏科技大学毕业设计 III 3 3 1 2 活载作用下的框架柱荷载 31 3 3 2 活载作用下固端弯矩计算 31 3 3 3 活载作用下框架的内力计算 32 3 3 3 1 弯矩计算 32 3 3 3 2 剪力计算 34 3 3 3 3 轴力计算 35 第四章第四章 内力组合及截面设计内力组合及截面设计 36 4 1 框架梁内力组合 36 4 2 框架柱内力组合 38 4 3 框架梁截面设计 42 4 3 1 梁的正截面受弯承载力计算 42 4 3 2 梁的斜截面受剪承载力计算 44 4 4 框架柱截面设计 47 4 4 1 剪跨比和轴压比验算 48 4 4 2 柱正截面承载力计算 48 4 4 3 柱斜截面承载力计算 56 4 5 板的配筋 58 4 5 1 楼板结构平面布置 58 4 5 2 荷载设计值 58 4 5 3 双向板计算 59 4 6 楼梯配筋 61 4 6 1 楼梯的形式尺寸 61 4 6 2 楼梯板设计 61 4 6 3 平台板计算 63 4 6 4 平台梁计算 64 第五章第五章 基础设计基础设计 66 5 1 边柱基础设计 66 5 1 1 基础底面尺寸确定 66 5 1 2 计算地基净反力 67 江苏科技大学毕业设计 IV 5 1 3 抗冲切验算 68 5 1 4 计算配筋 72 5 2 中柱基础设计 73 5 2 1 基础地面尺寸确定 73 5 2 2 计算地基净反力 74 5 2 3 抗冲切验算 75 5 2 4 配筋计算 78 结语结语 80 致谢致谢 81 参考文献参考文献 82 附录附录 83 江苏科技大学毕业设计 1 第一章第一章 建筑设计说明建筑设计说明 1 11 1 设计要求设计要求 1 设计内容 苏南人才市场办公楼建筑 结构设计 2 设计原始资料 1 概况 该建筑面积 6096m2 主体采用框架结构 层数 4 层 办公区四层 人才交流区 2 层 2 该建筑各楼层功能及房间安排如下 人才交流区 底层设工作间 商务咨询处 业务招聘室 仓库 各独 立交流厅 人才网吧及售票大厅 二层设仓库 人事局受理中心 人才中心人 事代理大厅及各独立交流厅等 办公区 设人才编辑部 接待室 普通办公室 面积约 25m2 若干 领导办公室 面积约为 50m2 若干 小会议室 面积约为 50m2 2 间 专用会 议室 面积约为 150m2 电脑机房等 3 基本风压 w0 0 30kN m 抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度为 0 15g 属于设计地震第一组 建筑场地为 类 4 工程地质资料 拟建场地地势平坦 自然地表绝对高程 34 5m 场地类 别为 类场 该场地地层分布为 上层为素填土 厚 1 2m 重度 1 16kN m3 承载力特征值 fak 80Kpa 压缩模量 ES 5 6MPa 下层为粉质粘土 重度 2 18 kN m3 承载力特征值 fak 210Kpa 压缩模量 ES 9 0Mpa 地下水位在天然地面以 下 2 5m 1 21 2 调研调研 现代社会经济迅速发展 办公条件有了新的要求 现代办公楼采用的大多数还 是钢筋混凝土的框架结构 框架结构通过现场浇筑可以形成具有整体节点的连续结 构 保护非结构构件遭破坏 另外框架结构主要由其主体框架承重 墙体只起围护 和隔断作用 因此 房间的布置很灵活 窗洞的位置也可以根据采光要求灵活布置 可是正由于框架结构中墙体不承重 这对框架结构的整体刚度有所削弱 另外周期 性的往复水平荷载作用下 构件刚度因裂缝开展而递减 构件开裂处钢筋的塑性拉 伸使裂缝不能闭合 江苏科技大学毕业设计 2 1 31 3 平面布置平面布置 建筑是供人使用的有功能作用的空间 同一功能要求和使用目的的建筑可以有 多种空间形式 对于建筑造型与平面布置的选择 必须考虑结构因素 以有利于结构受力 平 面形状应简单 对称 规则 以减少地震灾害的影响 本设计在平面上力求平面对称 对称平面易于保证质量中心与刚度中心重合 避免结构在水平力作用下扭转 根据以上要求 办公部分采用内廊式 建筑的总长 度为 55 29m 总宽度为 45m 办公部分走廊的宽度为 2 4m 1 41 4 立面布置立面布置 立面设计时首先应推敲各部分总的比例关系 考虑建筑物整体的几个方面的统 一 相邻立面的连接与协调 然后着重分析各立面上墙面的处理 门窗的调整和安 排 最后对入口 门廊等进一步进行处理 立面的效果更多的表现为二维的构图关系 因此要特别注意以下几个方面 1 注重尺度和比例的协调性 2 掌握节奏的变化和韵律感 3 注意材料的色彩和质感 4 掌握虚实的对比和变化 节奏韵律和虚实对比 是使建筑立面高于表现力的重要设计手法 在建筑立面 上 相同构件或门窗作有规律的重复和变化 给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中 节奏韵律的效果 立面的节奏感在门窗的排列组合 墙面的构件划分中表现得比较 突出 1 51 5 剖面设计剖面设计 剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度 建筑层数 建筑空间的组合利用 以及建筑剖面中的结构 构造关系 建筑物的平面和剖面是紧密联系的 在本设计中 底层为 4 5m 交流区二层为 4 2m 办公区二至四层的层高均为 3 6m 消防疏 散用楼梯布置在建筑物两侧 江苏科技大学毕业设计 3 1 61 6 垂直交通设计垂直交通设计 本工程主要垂直交通工具是楼梯和自动扶梯 对楼梯 自动扶梯的选用及其在 建筑物中的合理布置 将使高层建筑的使用更加合理 同时还能提高工作效率 本设计中自动扶梯布置在人才交流大厅靠入口处 除了设置一部自动扶梯外 还设 置了四部楼梯 其中两部布置于办公区门厅的两边 另两部布置在人才交流 区南北两边 满足高层建筑的防火要求 1 71 7 耐火等级 防火疏散和采光通风耐火等级 防火疏散和采光通风 本建筑的设计耐火等级为二级 发生火灾时 办公人员往往还在远离地面的高层 将他们全部迅速地疏散到安 全地带是防火的重要环节 疏散设计的原则是路线简单明了 便于人们在紧急时进 行判断 同时供以室内任何位置向两个方向疏散的可能性 疏散楼梯是发生火灾时 电梯停用的情况下最主要的竖向交通途径 其位置应首先符合安全疏散距离的规定 也应符合人在火灾发生后可能的疏导方向 本设计中楼梯设置于建筑的两端 可双 向疏散 布置房间时已考虑到将走廊两边房间的门 窗尽量相对 以便形成空气对 流 从而达到通风的效果 具体的采光要求可以通过控制窗的尺寸来实现 1 81 8 其他构造设计其他构造设计 楼梯 不锈钢扶手栏杆 见苏苏 J9505 女儿墙 见苏苏 J9503 不上人屋面做法 30厚1 2水泥砂浆保护层 三元乙丙高分子防水层 20厚1 3水 泥砂浆找平层 80厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层 20厚水泥砂浆找坡层 120厚现浇钢 筋混凝土屋面板 钢丝网抹灰吊顶 楼面做法 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 120厚钢筋混凝土楼面 钢丝网抹 灰吊顶 墙体 采用蒸压粉煤灰加气混泥土砌块 厚度为 240 mm 内墙 240厚蒸压粉煤灰加气混泥土砌块 刷配套界面处理剂一道 10厚1 3 水泥砂浆抹面 15厚1 1 6水泥石灰砂浆打底 外墙 240 厚蒸压粉煤灰加气混泥土砌块 内外 10 厚 1 3 水泥砂浆抹面 内 外 15 厚 1 1 6 水泥石灰砂浆打底 内外界面处理剂二道 外墙涂漆一遍 江苏科技大学毕业设计 4 第二章第二章 结构设计结构设计及地震作用计算及地震作用计算 2 12 1 框架结构设计框架结构设计 2 1 12 1 1 工程概况工程概况 1 柱网尺寸布置 初步确定及层高 根据建筑的空间功能要求 横向以 9m 为主 纵向以 6 6m 和 7 8m 为主 底层 层高为 4 5m 交流区二层层高为 4 2m 办公区二至四层层高均为 3 6m 建筑总长 55 29m 宽 45m 因办公区与人才交流区楼层存在高差 故设沉降缝一道兼作伸缩 缝 缝宽为 90mm 取办公区建筑作为本次结构设计对象 图 2 1 框架平面柱网布置 2 承重方案 本工程柱网布置为长方形 采用纵横向框架承重方案 3 根据 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范 GB 50010 2010 以下简称以下简称 混规混规 9 1 条表条表 9 1 2 可知民用建筑的双向板的最小厚度为 80mm 本工程取用 120mm 江苏科技大学毕业设计 5 2 1 22 1 2 设计条件设计条件 1 荷载条件 基本风压 0 0 3 kN m2 基本雪荷载 S0 0 2 kN m2 办公区各层楼面的活荷载 为 2 5kN m2 走道的活荷载为 2 5kN m2 人才交流区各层楼面的活荷载为 3 5kN m2 屋面不可上人 不上人屋面为 0 5kN m2 2 抗震设防 抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度为 0 15g 属设计地震第二组 建筑 场地为 II 类 3 工程地质条件 拟建场地地势平坦 自然地表绝对高程 34 5m 场地类别为 类场地 该场地 地层分布为 上层为素填土 厚 1 2m 重度 1 16kN m3 承载力特征值 fak 80Kpa 压缩模量 ES 5 6MPa 下层为粉质粘土 重度 2 18 kN m3 承载力特征值 fak 210Kpa 压 缩模量 ES 9 0Mpa 地下水位在天然地面以下 2 5m 4 材料的选用 根据 抗规抗规 3 9 2条规定条规定确定 混凝土强度等级为C30 梁纵筋及 基础选用HRB400级钢筋 柱纵筋选HRB400级钢筋 箍筋选用HRB335级钢筋 5 抗震等级的确定 1 根据 建筑工程抗震设防分类标准建筑工程抗震设防分类标准 GB 50223 2008 3 0 2条规定条规定 确定本工 程为丙类 2 根据 抗规抗规 表表6 1 2确定 丙类 7度设防的建筑抗震等级为三级 场地为 类 2 1 32 1 3 屋面及楼面做法屋面及楼面做法 1 不上人屋面做法 30厚1 2水泥砂浆保护层 三元乙丙高分子防水层 20厚1 3 水泥砂浆找平层 80厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层 20厚水泥砂浆找坡层 120厚现浇 钢筋混凝土屋面板 钢丝网抹灰吊顶 楼面做法 2 楼面做法 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 120厚钢筋混凝土楼面 钢丝网 抹灰吊顶 江苏科技大学毕业设计 6 2 22 2 梁柱截面 梁跨度及柱高的确定梁柱截面 梁跨度及柱高的确定 结构布置如图2 2所示 根据布置情况确定结构的尺寸 图 2 2 结构平面布置图 2 2 12 2 1 初估截面尺寸初估截面尺寸 1 柱 根据 抗规抗规 6 3 5 6 3 5 柱的截面尺寸 宜符合下列各项要求 1 截面的宽度和高度 一 二 三级且超过两层时 均不宜小于 400mm 2 剪跨比宜大于 2 3 截面长边与短边的边长不宜大于 3 根据 抗规抗规 6 3 6 6 3 6 本工程轴压比限值为 0 85 由经验公式 柱的钢筋混凝土强度等级为 C30 14 3kN mm2 本 c A Nc n uf FG c f 江苏科技大学毕业设计 7 工程的抗震等级为三级 轴压比为 0 85 中柱负荷面积 9 4 5m2 各层 G 近似取 12 KN m2 191921 mm2 c A 85 0 3 14 45 4910122 1 3 取矩形柱 600mm 600mm 360000 mm2 191921 mm2 c A 2 梁 a 框架梁 横向框架主梁 为梁的净跨 Lh 15 1 10 1 Lhb 3 1 2 1 取 900 6009000 15 1 10 1 h600 h300 b 纵向框架主梁 为梁的净跨 Lh 15 1 10 1 Lhb 3 1 2 1 取 660 4406600 15 1 10 1 h600 h300 b 取 抗规抗规 6 3 1 条规定梁240 1602400 15 1 10 1 h600 h300 b 的净跨和截面的高度之比不宜小于 4 b 不宜小于 200mm 取 780 5207800 15 1 10 1 h700 h350 b b 次梁 联系梁 为梁的净跨 Lh 18 1 12 1 Lhb 3 1 2 1 取 550 3666600 18 1 12 1 h500 h250 b 3 板 根据 混规混规 GB 50010 2010 第 第 9 1 2 条条 两对边支撑的板应按下列规定计算 a 当长边与短边的长度之比小于等于 2 0 时 应该按照双向板计算 b 当长边与短边长度之比大于 2 0 且小于 3 0 时 宜按双向板计 算 当按短边方向受力的单向板计算时 应沿长边方向布置足够数量的 构造钢筋 c 当长边与短边长度之比大于等于 3 0 时 可按沿短边方向受力的单向板 本工程中因大多数的板的长短边之比小于或等于 2 0 板上的荷载沿两个方向传 江苏科技大学毕业设计 8 递到相应的支撑梁上 板沿两个反向受力 故采用双向板肋梁楼盖 2 2 22 2 2 梁的计算跨度梁的计算跨度 框架梁的计算跨度以柱的形心为准 如图 2 3 所示 图 2 3 梁的计算跨度 2 2 32 2 3 柱的高度柱的高度 底层柱高从基础顶面算至二楼楼面 为 5 5 m 其余各层柱的高度从楼面算至上 层楼面 即层高 故均为 3 6 m 框架简图如图 2 4 所示 图2 4 框架计算简图 2 32 3 荷载统计荷载统计 2 3 12 3 1 活荷载标准值活荷载标准值 根据 荷载规范 GB 5009 2012第5 1 1条和第5 3 1 楼 屋面活荷载标准值 取值如下 楼面活荷载标准值 2 0 KN m2 不上人屋面活荷载标准值 0 5 KN m2 江苏科技大学毕业设计 9 走廊 门厅 楼梯 2 5 KN m2 2 3 22 3 2 楼 屋面的建筑做法及恒荷载标准值楼 屋面的建筑做法及恒荷载标准值 1 平屋面 不上人屋面 三元乙丙高分子防水层 0 2 kN m2 20 厚水泥砂浆找平层 0 02 20 0 4 kN m2 80 厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层 0 08 4 0 32 kN m2 20 厚水泥砂浆找坡层 0 02 20 0 4 kN m2 120 厚现浇钢筋混凝土屋面板 0 12 25 3 kN m2 钢丝网抹灰吊顶 0 45 kN m2 小计 4 77 kN m2 屋面恒载标准值 45 12 16 2 4 77 3486 6kN 2 楼面 除厕所楼梯 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 0 55 kN m2 120 厚钢筋混凝土楼面 0 12 25 3 kN m2 钢丝网抹灰吊顶 0 45 kN m2 小计 4 00 kN m2 楼面恒载标准值 45 6 16 2 9 6 6 3 6 6 6 2 4 00 2527 2kN 3 厕所楼面 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 0 55 kN m2 120 厚钢筋混凝土楼面 0 12 25 3 kN m2 20 厚砂浆防水 0 02 25 0 5 kN m2 钢丝网抹灰吊顶 0 45 kN m2 小计 4 50 kN m2 厕所楼面恒载标准值 9 6 6 4 50 267 3kN 4 楼梯 楼梯板 按250mm厚现浇钢筋混凝土板等效 0 25 25 6 25kN m2 江苏科技大学毕业设计 10 水磨石楼面 0 65 kN m2 小计 6 90 kN m2 楼梯间恒载标准值 3 6 6 6 6 9 163 94kN 2 3 32 3 3 梁 柱 墙自重梁 柱 墙自重 2 3 3 2 3 3 1 1 梁自重梁自重 框架梁自重 b h 300mm 600mm0 3 0 6 0 12 25 3 60 kN m 抹灰层 10厚混合砂浆0 01 0 6 0 12 2 0 3 17 0 214 kN m 合 计 3 814 kN m 次 连 梁自重 b h 250mm 500mm0 25 0 5 0 12 25 2 375kN m 抹灰层 10厚混合砂浆0 01 0 5 0 12 2 0 25 17 0 1717 kN m 合 计 2 546 kN m 表 2 1梁重力荷载代表值 层数梁编号 截面尺寸 mm2 净跨 m gk kN m 数量Gki kN i G kN KL1300 6001 83 814748 056 KL2300 60063 81414320 376 KL3300 6008 43 81416512 602 KL4300 6003 93 8148118 997 CL1250 5006 62 54612201 643 1 4 层 CL2250 5001 82 546627 497 1229 17 1 2 32 3 3 23 2 柱自重柱自重 1 柱自重 KZ1 b h 600mm 600mm KZ1柱自重 0 6 0 6 25 9 00kN m 抹灰层 10厚混合砂浆 0 01 0 6 4 17 0 408kN m 合 计 9 408 kN m 江苏科技大学毕业设计 11 表 2 2 柱重力荷载代表值 层数柱编号 截面尺寸 mm2 净高 m gk kN m 数量 i G kN 1KZ1600 6005 389 408281417 221 2 4KZ1600 6003 489 40828916 716 2 32 3 3 33 3 墙体自重标准值墙体自重标准值 1 内墙体 刷界面剂一道 0 05 2 0 1 kN m2 240 厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5 5 0 24 1 32 kN m2 10 厚 1 3 水泥砂浆抹面 0 01 2 20 0 4 kN m2 15 厚 1 1 6 水泥石灰砂浆打底 0 015 2 17 0 51 kN m2 小计 2 33 kN m2 2 外墙体 240 厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5 5 0 24 1 32 kN m2 10 厚 1 3 水泥砂浆抹面 0 01 20 0 2 kN m2 15 厚 1 1 6 水泥石灰砂浆打底 0 015 17 0 255 kN m2 刷界面处理剂一道 0 05 kN m2 外侧刷外墙涂漆一遍 0 05 kN m2 10 厚 1 3 水泥砂浆抹面 0 01 20 0 2 kN m2 15 厚 1 1 6 水泥石灰砂浆打底 0 015 17 0 255 kN m2 刷界面处理剂一道 0 05 kN m2 小计 2 38 kN m2 3 女儿墙 同外墙体 2 38 0 6 合 计 2 38 kN m 墙体自重统计如下 1 首层 江苏科技大学毕业设计 12 外墙Gk 45 6 0 6 15 6 3 0 6 2 18 3 0 6 5 1 3 9 2 38 838 156 kN 内墙Gk 6 10 8 4 2 5 1 3 3 9 4 3 2 3 9 2 33 4 8 6 6 3 4 2 33 9 4 38 2 33 1354 313kN 二层 外墙Gk 45 6 0 6 15 6 3 0 6 2 9 2 0 6 3 2 38 548 352kN 内墙Gk 6 6 8 4 4 5 1 2 3 9 4 3 2 3 2 33 4 8 6 6 3 3 1 2 33 9 3 48 2 33 959 477kN 三 四层 外墙Gk 45 6 0 6 2 15 6 3 0 6 2 3 6 2 38 788 256kN 内墙Gk 6 5 8 4 5 5 1 2 3 9 4 3 2 3 2 33 4 8 6 6 6 3 1 2 33 9 3 48 2 33 1119 239kN 2 女儿墙重 Gk 16 2 45 12 2 0 6 2 38 175 13kN 门窗面积 一层 门 0 9 2 1 14 1 5 2 1 3 35 91 m 2 窗2 1 1 5 2 2 1 2 1 8 1 5 2 1 4 1 8 2 1 2 5 2 3 77 34 m 2 二层 门 0 9 2 1 8 1 5 2 1 6 34 02 m 2 窗2 1 1 2 2 1 5 1 8 4 2 1 1 8 10 1 8 1 8 2 60 12 m 2 三四层 门 0 9 2 1 15 1 5 2 1 2 34 65 m 2 窗2 1 1 2 2 1 5 1 8 4 2 1 1 8 17 1 8 1 8 2 86 58 m 2 折算门窗后的墙体重 一层 1962 848 kN 二层 1316 299 kN 三层 1662 262 kN 四层 1662 262 kN 2 3 42 3 4 重力荷载代表值重力荷载代表值 屋面活载标准值 江苏科技大学毕业设计 13 45 12 15 72 0 5 354 64kN 楼面活载标准值 办公楼楼面 会议室为2 0 kN m 2 走廊 门厅 卫生间为2 5 kN m2 楼梯为 3 5 kN m 2 45 15 6 2 4 45 9 6 6 3 6 6 6 2 2 0 3 6 6 6 2 3 5 9 6 6 2 5 1288 98kN 顶层重力荷载代表值包括 屋面恒载 50 活载 纵横梁自重 半层柱自重 半层墙体自重 其它层重力荷载代表值 楼面恒载 50 楼面均布活载 纵横梁自重 楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重 将前述分项荷载相加 得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下 第四层 G 3486 6 175 13 4 354 64 50 1229 171 916 716 50 1662 262 0 5 6357 71 kN 第三层 G 2527 2 267 3 163 94 2 3 1288 98 50 1229 171 916 716 916 716 50 1662 262 1662 262 50 7575 018 kN 第二层 G 2527 2 267 3 163 94 2 2 1288 98 50 1229 171 916 716 916 716 50 1662 262 1316 299 50 7402 038 kN 第一层 G 2527 2 267 3 163 94 2 1288 98 50 1229 171 1417 221 1 916 716 50 1962 848 1316 299 50 7802 583kN 建筑物总重力荷载代表值为 29137 349 kN 6 1 i i G 质点重力荷载值见下图 江苏科技大学毕业设计 14 图 2 5 建筑物总重力荷载代表值及质点高度 2 42 4 地震作用计算地震作用计算 2 4 12 4 1 横向框架侧移刚度计算横向框架侧移刚度计算 2 4 1 12 4 1 1 梁的线刚度梁的线刚度 梁的线刚度计算见表 2 8 则 KJ B 的计算简图如图 2 6 所示 江苏科技大学毕业设计 15 图 2 6 KJ B 计算简图 梁的线刚度计算公式 lIEK bcb 混凝土的弹性模量 混凝土强度等级 C30 3 0 107kN m2 c E c E 梁的截面惯性矩 b I 梁的计算跨度 l 表 2 3 梁的线刚度计算 矩形截面惯 性矩 中框架梁边框架梁截面 bXh mm2 跨度 m 12 3 0 bhI 0 2IIb lIEK bcb 0 5 1 IIb lIEK bcb 300 6006 6 3 104 5 3 10 8 10 4 1091 4 3 101 8 4 1068 3 300 6002 4 3 104 5 3 10 8 10 4 10 5 13 3 101 8 4 1013 10 2 4 1 22 4 1 2 柱的线刚度柱的线刚度 柱的线刚度计算见 表 2 4 混凝土强度等级 C30 EC 3 0 107kN m2 江苏科技大学毕业设计 16 表 2 4 柱的线刚度计算 层次截面 尺寸 层高 h m EC kN m2 IC m4 KC ECIC h kN m 一层600 6005 53 0 1070 0108 4 1089 5 二至四层600 6003 63 0 1070 0108 4 109 2 4 1 32 4 1 3 横向框架柱侧线刚度横向框架柱侧线刚度 横向框架柱侧线刚度见表 2 5 a 表 2 5 c 表 2 5 a 一层柱 框 架 类 型 柱 类型 层高 H m 惯性矩 I 4 m 线刚度 hIEK ccc c c c k kk k k k k 21 2 k k k k c c 2 5 0 2 2 12 h kD c 中柱 5 5 3 10 8 10 4 1089 5 3 126 0 707 1 651926 中 框 架 边柱 5 5 3 10 8 10 4 1089 5 0 834 0 471 1 100505 中柱 5 5 3 10 8 10 4 1089 5 2 3450 655 1 530426 边 框 架 边柱 5 5 3 10 8 10 4 1089 5 0 625 0 429 1 002371 表 2 5 b 二至四层柱 框 架 类 型 柱 类 型 层高 H m 惯性矩 I 4 m 线刚度 hIEK ccc c c c k kk k k k k 21 2 k k k k c c 2 5 0 2 2 12 h kD c 中 柱 3 6 3 10 8 10 4 109 2 0460 5064 216667 中 框 架 边 柱 3 6 3 10 8 10 4 109 0 5460 214 1 783333 中 柱 3 6 3 10 8 10 4 109 1 5340 4343 616667边 框 架 边 柱 3 6 3 10 8 10 4 109 0 4090 170 1 416667 江苏科技大学毕业设计 17 表 2 5 d 各层 D 值汇总 1 层2 4 层 柱类型 D 根数D 根数 中柱1 651926 104 216667 10 中框架 边柱1 100505 101 783333 10 中柱1 530426 43 616667 4 边框架 边柱1 002371 41 416667 4 kN m D 4 10 37 65549880 133336 2 4 22 4 2 横向框架自振周期计算横向框架自振周期计算 对于质量和高度分布比较均匀的框架结构 框架剪力墙结构和剪力墙结构 一 般多采用顶点位移法计算结构的基本周期 考虑填充墙对框架刚度的影响 取基本 周期调整系数 计算公式为 65 0 0 TT 01 7 1 式中为顶点位移 单位为米 按 D 值法计算见 表 2 8 横向框架顶点位移计T 算 表 2 6 顶点位移计算 楼层Gi kN n i i G kN Di D Gi ii 1 m i m 46357 7106357 710801333 360 0079340 129324 37575 01813932 728801333 360 0173870 121392 27402 03821334 766801333 360 0266240 104003 17802 58329137 349376554 980 0773790 077379 ST3974 0 129324 0 65 0 7 1 1 2 4 32 4 3 横向地震作用计算横向地震作用计算 根据 建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范 GB50011 2010GB50011 2010 规定 对于高度不超过 40 m 以 剪切变形为主 且质量和高度分布比较均匀的结构 以及近似于单质点体系的结构 可以采用底部剪力法计算抗震作用 抗震设防烈度为 7 度 基本地震加速度 0 15g 类场地 设计地震分组为第 二组 江苏科技大学毕业设计 18 由 抗规抗规 表表 5 1 4 15 1 4 1 可知 0 12 由 抗规抗规 表表 5 1 4 25 1 4 2 可知 max 40 0 g T 则有 不考虑附加地震作用 STST g 56 0 4 13974 0 1 由 抗规抗规 图图 5 1 5 可知STT g 40 0 3974 0 1 横向地震影响系数为 1 0 0 12 0 12 max2 结构底部总横向水平地震作用标准值为 0 12 0 85 29137 359 2972 10kN eqEK GF 2 1 1 nEK n i ii ii i F HG HG F 2 为顶部附加地震作用系数 根据 抗规抗规 表表 5 215 21 可知本工程 取 n 0 0 n 2 4 42 4 4 位移验算位移验算 表 2 7 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层 次 EK F 1 n kN i H m i G kN iiH G m kN iiH G m kN i F kN i V kN 42972 0116 36357 71103630 673310106 154993 181993 181 32972 0112 77575 01896202 7286310106 154921 9921915 173 22972 019 17402 03867358 5458310106 154645 5542560 727 12972 015 57802 58342914 2065310106 154411 2832972 010 表 2 8 水平地震作用下的位移验算 层次 i V kN D kN m i i i D V u m 顶点位移 m i u 层高 m i m 层间弹性位移角 h i u 4993 181801333 360 001240 014713 60 0003441 2903 31915 173801333 360 002390 013483 60 0006641 1506 22560 727801333 360 003200 011093 60 0008881 1125 12972 010376554 980 007890 007895 50 0014351 697 注 依据 抗规 GB50011 2010 第 5 5 1 条表 5 5 1 规定 层间相对转角均满足的要求 e 550 1 e 江苏科技大学毕业设计 19 2 4 52 4 5 地震作用地震作用框架结构内力计算框架结构内力计算 水平地震作用下横向框架结构内力计算时 取一榀横向框架 KJ 6 其柱端弯矩 计算结果见 表 2 10 地震作用下梁端弯矩 剪力及轴力计算见 表 2 11 柱轴力计 算表详见表 2 11 地震作用下 KJ 6 梁 柱弯矩图见图 2 7 轴力剪力图详见图 2 8 表 2 9 横向水平地震作用及楼层地震剪力 层 次 EK F 1 n kN i H m i G kN iiH G m kN iiH G m kN i F kN i V kN 42972 0116 36357 71103630 673310106 154993 181993 181 32972 0112 77575 01896202 7286310106 154921 9921915 173 22972 019 17402 03867358 5458310106 154645 5542560 727 12972 015 57802 58342914 2065310106 154411 2832972 010 注 1 所以底层剪力需要乘以增大系数 1 15 7 047 0 21 DD 符合 抗规 GB50011 KNkNVek191 804349 29137024 0 15 1 181 993 4 2010 第 5 2 5 条 表 2 10 KJ B 柱端弯矩计算 1 4 轴柱 楼 层 层 高 层间剪力 KN i V 层间刚度 i D im D kNVim K myh kNM 上 kNM 下 43 6993 181801333 3617833 3322 1030 5460 982857 84721 723 33 61915 173801333 3617833 3342 6210 5461 342896 20557 232 23 62560 727801333 3617833 3356 9880 6391 44123 09482 063 15 52972 01376554 9811005 0586 8590 8343 375184 575293 148 2 3 轴柱 楼 层 层 高 层间剪力 KN i V 层间刚度 i D im D kNVim K myh kNM 上 kNM 下 43 6993 181801333 3642166 6752 2622 0461 4483112 45275 691 33 61915 173801333 3642166 67100 7782 0461 6283198 703164 096 23 62560 727801333 3642166 67134 7472 3881 8242 545242 545 15 52972 01376554 9816519 26130 3803 1263 025322 692394 401 表 2 11 KJ B 梁端弯矩柱轴力表 边跨梁走道梁柱轴力层 次 kNM 左 kNM 右b V kNM 左 kNM 右b V边柱中柱 457 84729 99113 30982 46182 46168 71713 30955 408 3117 92873 18228 956201 212201 212167 67742 265194 129 2180 326108 45243 754298 189298 189248 49186 019398 866 1266 638150 75063 241414 486414 486345 405149 26681 030 江苏科技大学毕业设计 20 注 表中 3 210 yyyy D DV V imi im iiim hyVM 1 上iiim hyVM 下 江苏科技大学毕业设计 21 图 2 7 地震作用下 KJ B 的梁柱弯矩图 江苏科技大学毕业设计 22 图 2 8 地震作用下框架梁端剪力及柱轴力 江苏科技大学毕业设计 23 第三章第三章 竖向荷载下的竖向荷载下的内力计算内力计算 3 13 1 总述总述 本章为竖向荷载作用下的横向框架结构内力计算 取框架 KJ B 进行计算 计算简图如下图 3 1 取图中阴影部分作为计算单元 单元宽度为 9m 图3 1 梁板布置图 因为楼板为整体现浇 木板采用双向板 可沿四角点沿 45 线将区格分为小块 每个板上的荷载传给与之相邻的梁 板传至梁上的三角荷载或梯形荷载可等效为均 布荷载 图3 2 楼面荷载传递 江苏科技大学毕业设计 24 3 23 2 竖向恒荷载作用竖向恒荷载作用下的内力计算下的内力计算 3 2 13 2 1 恒载作用下恒载作用下的框架荷载的框架荷载 3 2 1 13 2 1 1 恒载作用下的框架梁线荷载恒载作用下的框架梁线荷载 屋面梁上线荷载标准值 a 梁重 边跨梁 3 814kN m 中跨梁 3 814kN m b 屋面板荷载 屋面板边跨为4 5m 6 6m 属于双向板 为梯形荷载 屋面板中2 4m 4 5m 按 双向板计算 为三角形荷载 三角形荷载相应折减系数 5 8 0 625 梯形荷载相应折减系数计算式 23 1 2 21 5 0 oo ll 341 0 6 6 5 45 0 5 0 21 oo ll 80721 3 2 式中 板的短边计算长度 01 l 板的长边计算长度 02 l 则屋面梁上线荷载标准值为 边跨 g1 0 807 4 77 4 5 3 814 21 14kN m 中跨 g2 0 625 4 77 2 4 3 814 10 97kN m 楼面梁上线荷载标准值 边跨 g3 0 807 4 00 4 5 3 814 3 6 0 6 2 33 25 33kN m 中跨 g4 0 625 4 00 2 4 3 814 9 81kN m 3 2 1 23 2 1 2 恒载作用下的框架柱荷载恒载作用下的框架柱荷载 1 框架柱集中荷载标准值 顶层柱集中荷载标准值 边柱 G1 0 625 4 77 2 25 4 5 3 814 4 5 0 6 2 38 4 5 0 6 51 49kN 中柱 G2 0 625 2 25 0 807 1 2 4 77 4 5 3 814 4 5 0 6 65 85kN 江苏科技大学毕业设计 25 标准层柱集中荷载标准值 边柱 G3 0 625 4 00 2 25 4 5 3 814 4 5 0 6 3 6 0 6 4 5 0 6 2 38 7 4844 60 55 kN 中柱 G4 0 625 2 25 0 807 1 2 4 00 4 5 3 814 4 5 0 6 3 6 0 6 4 5 0 6 2 33 4 0257 80 85 kN 2 柱子自重 2 4层柱 G5 9 408 3 6 0 12 32 74 kN 1层柱 G6 9 408 5 5 0 12 50 62kN 3 集中力矩 由于外纵梁的外侧与柱外侧齐平 内纵梁的外侧与柱的走道侧齐平 因此 通 过纵梁传给柱的板自重 纵梁自重 纵墙自重等会产生集中力矩 计算如下 顶层 M1 M4 51 49 0 6 0 3 2 7 72kN m M2 M3 65 85 0 6 0 3 2 9 88kN m 标准层 M1 M4 60 55 0 6 0 3 2 9 08kN m M2 M3 80 85 0 6 0 3 2 12 13kN m 图3 3 恒载作用下的荷载分布图 江苏科技大学毕业设计 26 由于框架结构荷载均对称 添加滑动支座 取一半框架计算 3 2 23 2 2 恒载作用下梁的固端弯矩计算恒载作用下梁的固端弯矩计算 对于第 4 层 KN m6 747 6 64 1 21 12 1 MM 2 2112 KN m 275 4 297 10 12 1 M 2 23 对于 1 3 层 KN m1 959 6 633 25 12 1 MM 2 2112 KN m 714 4 281 9 12 1 M 2 23 3 2 33 2 3 恒载作用下框架的内力计算恒载作用下框架的内力计算 3 3 2 2 3 3 1 1 弯矩计算弯矩计算 用弯矩二次分配法计算杆端弯矩 计算过程见表 3 1 江苏科技大学毕业设计 27 表 3 1 恒荷载作用下弯矩分配 上柱下柱左梁右梁上柱下柱左梁 0 6470 3530 2370 4360 327 7 720 76 74076 7409 880 5 270 54 64629 814 19 280 35 469 26 601 19 852 9 64014 907 15 055 6 607 3 6050 0350 0640 048 60 171 60 17172 402 40 579 31 823 48 13657 922 25 459 4 层 0 3930 3930 2140 1660 3030 3030 228 9 080 91 95091 95012 130 4 710 39 70539 70521 620 16 495 30 109 30 109 22 656 27 32319 852 8 24810 810 17 734 15 055 15 299 15 299 8 3303 6486 6606 6605 012 51 72935 179 86 90889 913 41 184 26 374 22 354 69 52671 931 17 883 3 层 0 3930 3930 2140 1660 3030 3030 228 9 080 91 95091 95012 130 4 710 39 70539 70521 620 16 495 30 109 30 109 22 656 19 85222 984 8 24810 810 15 055 16 843 13 593 13 593 7 4013 5016 3906 3904 808 45 96440 016 85 97889 765 38 774 28 433 22 558 68 78371 812 18 047 2 层 0 4550 2970 2480 1850 3390 2220 254 9 080 91 95091 95012 130 4 710 45 96930 00625 055 18 383 33 686 22 060 25 241 19 852 9 19212 528 15 055 4 851 3 166 2 6430 4670 8570 5610 642 60 97017 760 78 72986 562 47 884 9 369 29 309 62 98369 249 23 447 15 003 11 030 1 层 调幅后的跨中弯矩 边跨乘 1 1 中跨 1 2 系数 KN m 68 286078 62 2 922 57136 48 6 614 21 8 1 M 2 4 边 KN m 73 912193 67 2 931 71526 69 6 633 25 8 1 M 2 3 边 KN m 74 386624 67 2 812 71783 68 6 633 25 8 1 M 2 2 边 KN m 78 987806 71 2 249 69983 62 6 633 25 8 1 M 2 1 边 江苏科技大学毕业设计 28 KN m 21 073561 17459 254 297 10 8 1 M 2 4 中 KN m 12 984820 10883