唐山陶瓷技校教学楼设计毕业设计.doc

目 录 唐山陶瓷技校教学楼唐山陶瓷技校教学楼设计毕业设计设计毕业设计 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第 1 章 绪论 1 1 1 综述 1 1 2 工程概况 1 1 3 地质条件 2 1 4 设计资料 2 第 2 章 建筑设计部分 3 2 1 总平面设计 3 2 2 平面设计 3 2 2 1 交通联系部分的设计 3 2 2 2 卫生间的平面布置 4 2 3 立面设计 4 2 4 剖面设计 4 2 4 1 层数的确定 4 2 4 2 层高的确定 4 2 4 3 室内外高差 5 2 5 建筑构造设计 5 2 5 1 墙体 5 2 5 2 屋面结构 5 2 5 3 雨水口构造 5 第 3 章 结构设计部分 6 3 1 设计资料 6 3 1 1 设计标高 6 3 1 2 墙身做法 6 3 1 3 楼面做法 6 3 1 4 屋面做法 6 3 1 5 门窗做法 7 3 1 6 地质资料 7 3 1 7 基本风压 7 3 1 8 活荷载 7 目 录 3 2 钢筋混凝土框架设计 8 3 2 1 结构面布置 8 3 3 荷载统计 11 3 3 1 恒荷载计算 11 3 3 2 活荷载计算 13 3 3 3 雪荷载计算 14 3 3 4 水平地震作用 14 3 4 内力计算 19 3 4 1 恒荷载作用下的内力计算 19 3 4 2 活荷载作用下的内力计算 26 3 4 2 水平地震作用下的内力计算 32 3 5 内力组合 34 3 6 截面设计 36 3 6 1 梁的正截面受弯承载力计算 36 3 6 2 梁的斜截面受剪承载力计算 40 3 6 3 柱的剪跨比和轴压比验算 42 3 6 4 柱的正截面受弯承载力计算 43 3 6 5 柱的斜截面受剪承载力计算 61 3 7 基础设计 63 3 7 1 设计资料 64 3 7 2 基础底面积和底面尺寸确定 64 3 7 3 基础剖面尺寸确定 66 3 7 4 基础抗冲切承载力计算 66 3 7 5 底板配筋 68 3 8 楼梯设计 69 3 8 1 梯段板部分 70 3 8 2 平台部分 71 3 8 3 平台梁部分 72 3 9 楼板设计 73 第 4 章 施工组织部分 75 4 1 工程概况 75 4 1 1 工程特点 75 4 2 施工部署 81 4 2 1 施工方案 81 4 2 2 施工顺序 81 目 录 4 3 施工准备工作 82 4 3 1 现场准备 82 4 3 2 技术准备 82 4 3 3 施工用水 生活用水 施工用电 82 4 3 4 劳动力组织 82 4 4 主要施工方法 83 4 4 1 土方工程 83 4 4 2 基础工程 84 4 4 3 钢筋工程 84 4 4 4 混凝土工程 86 4 4 5 模板工程 87 4 4 6 砌筑工程 88 4 4 7 屋面工程 89 4 4 8 装饰工程 89 4 4 9 脚手架工程 89 4 5 质量安全措施 90 4 5 1 质量措施 90 4 5 2 安全措施 90 体 会 92 参 考 文 献 93 谢 辞 94 第 1 章 绪论 第 1 章 绪论 1 1 综述 根据设计材料提供场地的地质条件及所在地区的抗震烈度 确定出拟建筑 物的抗震等级二级 建筑物的设计过程包括建筑设计和结构设计两部分 建筑设计部分 综合了几个方案的优点 考虑可影响建筑的各种因素 采 用了既能满足现代化教学的多方面要求 又较经济 实用 美观的方案 结构设计部分 分别从结构的体系选择 结构总体的布置 楼屋盖的结构 方案及基础方案的选择等多方面进行了论述 结构计算大致分为以下几个步骤 荷载统计 荷载统计是在初选截面的基础上进行的 其计算过程是按从上 到下的顺序进行的 荷载的取值按各层房间的使用功能及位置的不同 查荷载 规范确定 按建筑方案中的平立剖面设计 选定计算见图 并初选柱截面 框架变形验算 验算了框架在水平地震作用下横向变形 此过程中 采用 了能量法计算结构的自振周期 按底部剪力法求剪力并考虑了顶附加水平地震 作用 横向框架的内力分析 分析了横向框架在水平地震作用及竖向荷载作用下 的内力 用分层法计算梁端 柱端弯矩 内力组合 对恒载 活载及地震荷载进行组合 得出最不利内力 并以此 为依据对框架梁 柱进行截面设计 板的设计 用弹性理论进行计算 楼梯设计 采用板式楼梯 基础设计 采用独立基础 设计成果 平面图 立面图 剖面图 楼梯平 剖面图 基础的结构布置 图 配筋图 基础平剖面施工图及建筑总说明和结构总说明等 此外 本设计采用了 AutoCAD 天正建筑 探索者等软件进行绘图以及部 分计算结果的验算 1 2 工程概况 本工程为唐山陶瓷技校教学楼设计 该楼共五层 采用框架结构 主体层高 3 9 米 部分层高 4 2 米 主体总高 20 65 米 部分总高 9 25 米 建筑面积为 4690m2 左右 其主要用途为教学所用 其中一层设置门厅 教室 行政办公 开水房 楼梯 卫生间 大型会议室 阶梯教室 二层设阶梯教室 地理教室 楼 河北联合大学建筑工程学院 梯 卫生间 其余为普通教室 三层设科技活动室 楼梯 卫生间 计算机教 室 其余为普通教室 四层设楼梯 卫生间 其余为普通教室 五层设劳动教 室 楼梯 卫生间 制图教室 书法教室 工程所在地 唐山市市区 地基承载力特征值 设计 持力层为粉质粘土 设计使用年限 50 年 抗震设防 抗震设防烈度 8 度 设计地震第一组 地震加速度为 0 20g 1 3 地质条件 第一层 杂填土 层厚 0 5m r 18KN m3 第二层 粉沙 稍湿 中密 r 18KN m3 无地下水 1 4 设计资料 1 设防烈度 8 度 抗震等级二级 场地类别二类 抗震设防类别丙类 建 筑物安全等级二级 2 场地土类型 中软场地土 最大冻结深 0 6 米 地基承载力标准值 持力层为粉质粘土 k f 160Kpa 3 参考资料 建筑抗震设计规范 混凝土结构设计规范 建筑结构荷 载规程 建筑地基基础设计规程 第 2 章 建筑设计部分 第 2 章 建筑设计部分 2 1 总平面设计 本工程为唐山陶瓷技校教学楼设计 楼共五层 采用框架结构 主体层高 3 9 米 部分层高 4 2 米 主体总高 20 65 米 部分总高 9 25 米 建筑面积为 4690m2 左右 在建筑设计过程中兼顾安全 适用 经济 美观四个原则 并依 据建筑设计资料集进行详细说明 总平面设计要求综合总体规划 基地环境等 具体条件合理分区 妥善解决平面各组成部分之间的相互关系 选择合适的交 通联系方式 并且简捷明快 管理方便 满足人在心理 视觉和其它各种使用 上的要求 按照建筑性质 规划和基地 确定平面形式 使布局紧凑 节约用 地 并且为立面设计创造有利条件 考虑合理性及经济 见建筑施工图 2 2 平面设计 建筑平面是建筑在水平方向房间各部分的组合关系 本设计中 考虑各房 间的使用要求以及合理性不止 综合建筑物框架结构特点 初步确定柱网的布 置 2 2 1 交通联系部分的设计 交通联系部分是人流通行和集散不可缺少的内容 这部分设计的主要内容 有 走廊 水平交通 本设计中走廊为宽 2 7m 内走廊 在建筑物中延长向布置 同时满足功能 使用要求和防火疏散规定 楼梯 垂直交通 楼梯设计主要依据使用要求和人流通行情况确定梯段宽度和休息平台的宽 度 选择适当的楼梯形式 考虑整幢建筑的楼梯数量 以及楼梯间的平面位置 和空间组合 楼梯的位置应布置均匀 导向明确 显明易找 因考虑到建筑面积和人流 量较大 故在建筑物中间和一端分别布置了两部双跑式楼梯 以便满足行走和 防火要求 楼梯踏步为 150mm 300mm 主楼梯休息平台板宽为 2 1m 侧楼 梯休息平台板块为 1 8 米 河北联合大学建筑工程学院 2 2 2 卫生间的平面布置 卫生间在满足设备布置及人体活动要求的前提下 力求布置紧凑 节约面 积 使管道集中 并尽可能有自然采光和通风条件 根据本建筑设计的类型和使用的人数 每层在建筑物的中间部分设男 女 厕所各一间 首层设置无障碍卫生间 平面的组合形式详见建筑施工图 2 3 立面设计 建筑立面设计是满足房屋使用要求和技术经济条件的前提下 运用建筑物 造型和里面构图的一些规律 紧密结合平面布置 剖面的内部空间组合条件而 进行设计 联系建筑平面及剖面建筑体型组合 运用建筑形式美的一些基本规 律 使他在满足使用要求的前提下 适应环境条件 符合美学的基本规律 也 更加富有现代气息和艺术的感觉 本设计中 外立面上采用大面积的铝合金门 窗 充分显示框架结构中 框架的特点 建筑物室内地坪和室外地坪主体相差 750mm 设五个台阶 150mm 300mm 部分相差 450mm 设三个台阶 150mm 300mm 建筑立面效果见建筑施工图 2 4 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 建筑物的层数 空间的组合和利用 以及在 建筑物剖面中的结构和构造的关系等 2 4 1 层数的确定 根据建筑物的使用要求 城市规划要求 进而确定大楼为五层建筑物 2 4 2 层高的确定 根据使用要求 采光 通风 感观和模数 确定层高为 3 9m 部分层高 4 2 米 设女儿墙为 0 4m 第 2 章 建筑设计部分 2 4 3 室内外高差 为防止室外雨水倒流入室内及建筑物沉降使室内地坪标高过低 同时也增 强了建筑物的立面效果 故取室内外高差 750mm 和 450mm 见建筑施工图 2 5 建筑构造设计 2 5 1 墙体 墙体的厚度应满足强度 稳定性 保温隔热 防火隔音等方面的要求 结 合设计资料 墙厚 250mm 采用加气混凝土块 2 5 2 屋面结构 该层面上设女儿墙 且为不上人屋面 四屋面防水及排水 采用柔性防水 屋面用细石砼保护 屋面排水采用有组织排水 即屋面雨 水顺坡流入雨水管 再散水流入排沟 2 5 3 雨水口构造 雨水口是屋面雨水汇集并排出至落水管的关键部位 构造上要求排水通畅 防止渗漏和堵塞 河北联合大学建筑工程学院 第 3 章 结构设计部分 3 1 设计资料 3 1 1 设计标高 室内外高差 750mm 和 450mm 3 1 2 墙身做法 墙身为混凝土砌块 M5 水泥砂浆砌筑 内墙刷为 5 厚 1 2 水泥砂浆 15 厚 2 1 8 水泥石灰砂浆 分两次抹灰 刷建筑胶素水泥浆一遍 配合比为建筑胶 水 1 4 厚度 20 内墙 7 做法见图集 05j1 外墙刷水泥砂浆 5 厚 1 2 5 水泥 砂浆 15 厚 2 1 8 水泥石灰砂浆 分两次抹灰 刷建筑胶素水泥浆一遍 配合 比为建筑胶 水 1 4 3 1 3 楼面做法 表表 3 1 大理石楼面大理石楼面 楼面做法厚度 mm 容重 kN m3 重量 kN m2 厚大理石20 厚 1 4 干硬性水泥砂浆30 素水泥浆结合层一遍 1 16 钢筋混凝土楼板120253 楼面恒载标准值4 16 3 1 4 屋面做法 第 3 章 结构设计部分 表表 3 2 屋面做法屋面做法 屋面做法 不上人 厚度 mm 容重 kN m3 重量 kN m2 保护层 C20 细石混泥土 150 150 钢筋网片 40 隔离层 干铺无纺聚酯纤维布一层 保温层 挤塑聚苯乙烯泡沫板1000 3136 防水层 按照屋面说明附表 1 选用25 找平层 1 3 水泥砂浆 砂浆中掺聚丙纶 或锦纶 6 纤维 0 75 0 90kg m3 20 找坡层 1 8 水泥膨胀珍珠岩找 2 坡最薄处 20 1 5984 结构层 钢筋混凝土屋面板120253 屋面恒载标准值4 6 3 1 5 门窗做法 门厅处为铝合金门窗 其它均为木门 铝合金窗 3 1 6 地质资料 二类建筑场地 3 1 7 基本风压 地面粗糙度属 类 2 0 0 4 kNm c0 22 3 1 8 活荷载 屋面活荷载 办公楼楼面活荷载 走廊楼面活荷载 2 0 7 kNm 2 2 5 kNm 2 3 5 kNm 河北联合大学建筑工程学院 图 3 1 结构立面图 图 3 2 平面布置图 3 2 钢筋混凝土框架设计 3 2 1 结构面布置 如图 2 所示 各梁柱截面尺寸确定如下 边跨 CE 梁 AB 梁所 11 7200600 900 812 hmm 11 7800650 975 812 hmm 以取框架梁 梁高 梁宽 700hmm 1 350 2 bhmm 中间跨 BC 梁 所以取中间跨梁 梁高 11 2 7225 337 5 812 hmm 梁宽500hmm 250hmm 第 3 章 结构设计部分 边柱 A 轴 B 轴 C 轴 E 轴 连系梁 取注 600 300h bmm 为梁的跨度 11 812 hl l 所以梁截面尺寸见表 3 3 表表 3 3 梁截面尺寸梁截面尺寸 主梁连系梁 AB 跨 CE 跨BC 跨边跨 中跨 350 700 250 500 300 600 柱截面 柱的截面尺寸估算 按轴压比 12G cccc Nw S n Nf b h 允许轴压比 三级 0 85 二级 0 75 一级 0 65 c 竖向荷载与地震作用组合的最大轴力设计值 N 分项系数 取为 1 2 G 单位面积重量 取为 w 2 12 14 kNm 柱承载楼面面积 柱设计截面以上楼层数 Sn 一 二级抗震设计角柱为 1 3 其余为 1 0 1 由于水平力使轴力增大的系数 7 度 1 05 8 度 1 1 9 度 1 2 2 混凝土强度设计值 取 C30 混凝土 则为 14 3kN mm2 c f c f 首层边柱 角柱 中间柱 取最大值 再计算各层柱截面 柱子宽比梁宽 大 100mm 首层 首层边柱 A 轴 1 2 14 19 89 5 1 0 1 1 0 75 14 3 1000 336 75mm 首层角柱 1 2 14 9 945 5 1 0 1 1 0 75 14 3 1000 325mm 首层中间柱 1 2 14 26 775 5 1 0 1 1 0 75 14 3 1000 465mm 二层 二层边柱 A 轴 1 2 14 19 89 4 1 0 1 1 0 75 14 3 1000 359mm 二层角柱 12 14 9 945 4 1 1 0 75 14 3 1000 290mm 河北联合大学建筑工程学院 二层中间柱 1 2 14 26 775 5 1 0 1 1 0 75 14 3 1000 416mm 结论 首层一般柱 以上各层均为550550mmmm 500500mmmm 现浇楼板厚 连续双向板 为板的较小跨度 取120mm 50hl l 120mm 图 3 3 结构计算简图 结构计算简图如图 3 3 所示 根据地质资料 确定基础顶面离室外地面为 500mm 由此求得底层层高为 4 55m 各梁柱构件的线刚度经计算后列于图 3 其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用 取 I 2I0 I 为不考虑楼板翼 缘作用的梁截面惯性矩 33 1 1 50 35 0 77 81 92 10 12 ab iEE 33 1 20 25 0 52 71 93 10 12 bc iEE 33 1 1 50 35 0 77 22 08 10 12 ce iEE 43 1 1 0 555 151 48 10 12 iEE 43 234 1 0 53 91 34 10 12 iiiEE 第 3 章 结构设计部分 3 3 荷载统计 3 3 1 恒荷载计算 1 屋面框架梁线荷载标准值 屋面恒荷载 见表 3 2 2 4 60 kN m 框架梁自重 3 0 350 7025 6 125 mmkN mkN m 梁两侧粉刷 3 2 0 70 12 0 0217 0 3944 mmkN mkN m 因此 作用在屋顶框架梁上的线荷载为 515151 6 125 0 3944 6 52 ABCEBC gggkN mkN mkN m 2 525252 4 6 6 020 7 ABCEBC gggkN mmkN m 2 楼面框架梁线荷载标准值 楼面恒荷载 见表 3 1 2 4 16 kN m 框架梁自重及梁两侧粉刷 2 6 52 kN m 边跨填充墙自重 3 0 25 3 90 6 5 5 4 54 kN mkN m 5 5 为蒸压粉煤灰加气混凝土砌块容重 见建筑结构荷载规范附录 A 墙面粉刷 3 2 3 90 6 0 0217 2 24 mmkN mkN m 因此 作用在中间框架梁上的线荷载为 111 6 52 4 54 2 24 12 32 ABCEBC gggkN mkN mkN mkN m 2 222 4 16 4 518 72 ABCEBC gggkN mmkN m 3 屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 3 0 30 604 525 20 25mmmkN mkN 梁两侧粉刷 3 2 0 60 12 0 02 4 517 1 47mmkN mkN 0 4m 高女儿墙自重 3 0 40 254 519 8 55mmmkN mkN 墙两侧粉刷 3 2 0 40 024 517 1 224mmmkN mkN 连系梁传来屋面自重 2 0 5 4 5 0 5 4 5 4 60 23 28mmkN mkN 河北联合大学建筑工程学院 顶层边节点集中荷载 55 54 77 AE GGkN 中柱连系梁自重 3 0 30 604 525 20 25mmmkN mkN 梁两侧粉刷 3 2 0 60 12 0 02 4 517 1 47mmkN mkN 连系梁传来屋面自重 2 2 0 5 4 5 0 5 2 7 4 60 55 89mmkN mkN 顶层中节点集中荷载 55 102 1 BC GGkN 4 楼面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 20 25 梁两侧粉刷 1 47kN 钢窗自重 3 3 32 42 0 45 3 560mmkN mkN 钢窗宽 3 3 高 2 4 每跨间 1 个 0 45 为钢框玻璃窗容重 见建筑结构 荷载规范附录 A 窗下墙体自重 钢窗台高 3 0 250 9 4 50 5 19 17 1mmkN mkN 1m 外墙厚 0 25m 墙两侧粉刷 3 2 4 50 5 0 021 17 2 72mmkN mkN 窗边墙体自重 3 4 50 53 3 2 40 2519 7 98mmkN mkN 墙两侧粉刷 3 4 50 53 3 2 40 250 02 17 1 14mmkN mkN 框架柱自重 0 50 53 925 24 34mmmkN mkN 框架柱粉刷 3 0 540 2520 2 0 023 90 2517 1 72mmmmmmkN mkN 连系梁传来楼面自重 2 0 5 4 5 0 5 2 7 4 16 12 64mmkN mkN 中间层边节点集中荷载 92 92 AE GGkN 中柱连系梁自重 20 25kN 梁两侧粉刷 1 224kN 内纵墙自重 3 4 50 5 3 90 6 0 219 50 16mmmkN mkN 墙两侧粉刷 3 4 50 5 3 90 6 2 0 0217 8 976mmmkN mkN 第 3 章 结构设计部分 扣除门洞重加上门重 33 2 4 1 0 1 2 0 5 0 2 25 0 054 11 09kN mmkN mkN 框架柱自重 24 34kN 框架柱粉刷 1 72kN 连系梁传来楼面自重 2 2 0 5 4 5 0 5 4 5 4 16 42 12mmkN mkN 中间层中节点集中荷载 137 7 BC GGkN 5 恒荷载作用下的结构计算简图如图 3 4 所示 图 3 4 横荷载和活荷载作用 3 3 2 活荷载计算 活荷载作用下的结构计算简图如图 3 5 所示 图中各荷载值计算如下 2 555 0 7 4 53 15 ABBCCE PPPkN mmkN m 2 55 11 0 7 4 54 53 54 22 AE PPkN mmkN m 55 11 4 54 50 7 7 09 22 CB PPmkN mkN m 2 2 5 4 511 25 ABCE PPkN mmkN m 2 3 5 4 515 75 BC PkN mmkN m 河北联合大学建筑工程学院 2 11 2 5 4 54 512 66 22 AE PPkN mmmkN 2 1111 4 54 52 2 5 2 74 53 5 46 58 2222 BC PPmmkN mmmkN mkN 3 3 3 雪荷载计算 雪荷载标准值计算公式为 0r Sus 因屋面为平屋面 可取 可查荷载规范 取 1 0 r u 02 0 0 4skN m A 3 3 4 水平地震作用 1 重力荷载代表值 具体计算方法 顶层重力荷载代表值包括 屋面恒载 50 屋面雪荷载 纵横梁自重 半层柱自重 半层墙体自重 其他层重力荷载代表值包括 楼面 恒载 50 楼面活载 纵横梁自重 楼面上 下各半层的柱子及纵横墙体自重 n i ikjjQikjj QGG 1 总重力荷载代表值 E GG 555551515152 5252155 55555 7 82 77 25 55 1 354 95 0 5 0 5 0 5 5 55 1 354 95 9385 42360 7 15 93 183 18 29 29 98770 ABCEABBCCEAB BCCEhABBC CEABCE GGGGGgggg ggSAGPP PPPPP 68 2341112 22 7 82 77 25 55 1 354 95 0 5 5 551 354 95 9 461 24457 24 128 93 99426 69 ABCEABBCCEAB BCCEABBCCEAB CE GGGGGgggg ggPPPPP PP 11112 22 21 7 82 77 25 55 1 354 95 0 5 5 551 354 95 9 461 24457 24 128 93 99487 53 ABCEABBCCEAB BCCEABBCCEAB CEhh GGGGGgggg ggPPPPP PPGG 各层重力荷载代表值如图 3 6 所示 第 3 章 结构设计部分 图 3 5 各层重力荷载代表值 52341 346538 28 E GGGGkN 注 二三四五层墙柱自重 1 80 8380 83302 8920 25 1 4720 25 1 47 12 6442 12366 35 h G 21 15 31 8 55 373 11 hh GGkN 考虑一层层高调整因素 屋面雪荷载 单跨屋面面积 0r Ss 4 5 7 82 77 2 mmmm 2 结构自振周期 n i ii n i ii G G T 1 1 2 1 2 其中 i k ki 1 kkk DV n km m k VG 梁截面的惯性矩 34 1 1 20 35 0 70 012005 12 A Im 1 1 20 3 12 B I 其中 1 2 是为考虑 T 形界面刚度影响系数 34 0 60 00648m 梁的线刚度 7 4 1 3 0 100 012005 4 6173 10 7 8 CB b EI ikN m l i 7 4 2 3 0 100 00648 7 2 10 2 7 CB b EI ikN m l 7 4 3 3 0 100 012005 5 002 10 7 2 CB b EI ikN m l 河北联合大学建筑工程学院 表表 3 43 4 A A 轴柱侧移刚度值的计算轴柱侧移刚度值的计算 层 数 bh C E c i K 2 1 12 hD 2 5 层 0 5 0 5 7 3 0 10 40200 24 6173 1 14 24 02 1 14 21 14 0 3630 0 788911512 1 首 层 0 55 0 55 7 3 0 10 44400 4 6173 1 034 4 44 0 51 034 21 034 0 5056 0 452410155 76 表表 3 53 5 B B 轴柱侧移刚度值的计算轴柱侧移刚度值的计算 层 数 bh C E c i K 2 1 12 h D 2 5 层 0 5 0 5 7 3 0 10 40200 2 4 61737 2 24 02 2 940 2 94 22 94 0 5951 0 788918872 87 首 层 0 55 0 55 7 3 0 10 44400 4 61737 2 4 440 2 662 0 52 662 22 662 0 6782 0 452413622 70 表表 3 63 6 C C 轴柱侧移刚度值的计算轴柱侧移刚度值的计算 层 数 bh C E c i K 2 1 12 hD 2 5 层 0 5 0 5 7 3 0 10 40200 2 5 0027 2 24 02 3 035 3 035 23 035 0 6028 0 788919117 06 首 层 0 55 0 55 7 3 0 10 44400 5 0027 2 4 440 2 748 0 52 748 22 748 0 6841 0 452413742 60 第 3 章 结构设计部分 表表 3 73 7 E E 轴柱侧移刚度值的计算轴柱侧移刚度值的计算 层数 C E c i K 2 1 12 hD 2 5 层0 5 0 5 7 3 0 10 40200 2 5 002 24 02 1 244 1 244 21 244 0 3835 0 788912162 23 首层 0 550 5 5 7 3 0 10 44400 5 002 4 440 1 127 0 51 127 21 127 0 5203 0 452410451 04 结构自振周期 T1 0 933s 结构自振周期 T1的调整 调整系数取 0 8 则 1 0 747Ts 3 多遇水平地震作用计算 1 计算结构等效总重力荷载代表值 0 85 eqi GG 46538 280 8539557 54 eq GkNkN 2 混凝土结构的阻尼比取 0 05 max 9 0 1 1 T Tg 8 度设防区 查表得为 0 16 查表得第一组 二类场地的特征周期值 max Tg为 0 35 T1为 0 747 故 0 9 1 0 35 0 747 0 160 0809 3 计算总水平地震作用标准值 1 0 0809 39557 543199 05 Ekeq FGkNkN 4 计算各质点多遇水平地震作用标准值 查表得第一组 二类场地的特征周期值为 0 35 1 1 4 g TT g T 故顶部附加地震作用系数为 n 1 0 080 070 130 n T 顶层水平地震作用 河北联合大学建筑工程学院 EknEkn n j jj ii n FF HG HG F 1 1 故 5 8770 68 3 9 10 130 3199 050 130 3199 05 9487 53 5 519426 69 3 9 38770 68 3 9 0 177 10 130 3199 050 130 3199 05 908 22 F kN 其余各层水平地震作用 Ekn n j jj ii i F HG HG F 1 1 故 432 9426 69 3 9 10 130 3199 05 9487 53 5 519426 69 3 9 38770 68 3 9 0 190 10 130 3199 05 529 2 FFF kN 1 9487 53 5 15 10 130 3199 05 9487 53 5 519426 69 3 9 38770 68 3 9 0 253 10 130 3199 05 703 3 F kN 4 抗震变形验算 多遇地震作用下的楼层内最大水平弹性层间位移验算 550 e uh 混凝土结构的阻尼比取 0 05 uh A 1 e j m kjk V i u D 层间弹性位移u 楼层 的弹性地震剪力 e V ii 楼层 第号柱子的侧向刚度 ij Dik 第 3 章 结构设计部分 框架第层的总柱数 mj 多遇水平地震作用各楼层 12345 908 22 529 2 703 3FkN FFFkN FkN 各层弹性地震剪力为 5 5 908 22 e VFkN 4 4 5 1437 42 ee VVFkN 3 3 4 1966 62 ee VVFkN 2 2 3 2495 82 ee VVFkN 1 1 2 3199 12 ee VVFkN 底层层间弹性位移 1 3199 12 0 0074 431748 9 um 二层层间弹性位移 2 2495 82 0 0049 431748 9 um 三层层间弹性位移 3 1966 62 0 0035 431748 9 um 四层层间弹性位移 4 1437 42 0 0026 431748 9 um 五层层间弹性位移 5 908 22 0 0016 431748 9 um 弹性层间位移验算 1 1 0 0074 0 00141 5500 018 5 15 u h 符合弹性层间位移要求 2 2 0 0049 0 001261 5500 018 3 9 u h 3 4 内力计算 3 4 1 恒荷载作用下的内力计算 恒荷载作用下的内力计算采用分层法 梁上分布荷载由矩形和梯形两部分构成 再求固端弯矩时可直接根据图示 荷载计算 也可根据固端弯矩相等的原则 先将梯形分布荷载及三角形分布荷 载 化为等效均布荷载 如图 6 等效均布荷载的计算公式如图 3 7 所示 河北联合大学建筑工程学院 图 3 6 荷载转换过程 图 3 7 等效均布荷载转换过程 注释 23 1 2 q 把梯形荷载化作等效均布荷载 123 2 251 352 25 0 2880 50 313 7 82 77 2 5 层 3 5511152 1 2 ABABAB ggg 23 6 52 1 2 0 2880 288 20 7 24 28 kN mkN mkN m 3 5512252 1 2 BCBCBC ggg 23 6 52 1 2 0 50 5 20 7 19 46 kN mkN mkN m 3 5513352 1 2 CECECE ggg 23 6 52 1 2 0 3130 313 20 7 23 80 kN mkN mkN m 1 4 层 3 1112 1 2 ABABAB ggg 23 13 3 1 2 0 2880 288 18 92 29 36 kN mkN mkN m 3 1222 1 2 BCBCBC ggg 23 13 3 1 2 0 50 5 18 72 25 00 kN mkN mkN m 3 1332 1 2 CECECE ggg 23 13 3 1 2 0 3130 313 18 72 23 80 kN mkN mkN m 各杆固端弯矩 5 层 第 3 章 结构设计部分 22 555 11 24 28 7 8123 1 1212 ABBAABAB MMglkN m A 22 555 11 19 46 2 711 28 1212 BCCBBCBC MMglkN m A 22 555 11 23 80 7 2102 82 1212 CEECCEEC MMglkN m A 1 4 层 22 11 25 00 2 715 19 1212 BCCBBCBC MMglkN m A 22 11 28 92 7 2124 93 1212 CEECCEEC MMglkN m A 图 3 8 顶层等效荷载作用 图 3 9 弯矩分配法 顶层 河北联合大学建筑工程学院 图 3 10 标准层等效荷载作用 图 3 11 弯矩分配法 标准层 图 3 12 底层等效荷载作用 第 3 章 结构设计部分 图 3 13 弯矩分配法 底层 如图 3 14 将各层分层法求得的弯矩图叠加 可得到整个框架结构在恒荷载 作用下的弯矩图 很显然 叠加后各节点的弯矩并不一定能达到平衡 这是由 于分层法计算的误差所造成的 为提高精度 可将不平衡弯矩再分配一次进行 修正 修正后竖向荷载作用下整个结构弯矩图如图 3 15 所示 进而求的梁柱的 剪力和轴力 河北联合大学建筑工程学院 图 3 14 恒荷载作用下内力叠加 弯矩图 第 3 章 结构设计部分 剪力图 轴力图 图 3 15 恒荷载作用下内力图 考虑梁端弯矩调幅 并将梁端节点换算至梁端柱边弯矩值 以备内力组合 用 如图 3 16 所示 河北联合大学建筑工程学院 图 3 16 恒荷载作用下梁端调幅 3 4 2 活荷载作用下的内力计算 活荷载作用下的内力计算也采用分层法 按照图 3 17 换算为均布荷载 同 样采用弯矩分配法计算 考虑弯矩调幅 并将梁端节点弯矩换算成梁端柱边弯 矩值 得其最后弯矩图 图 3 17 活荷载作用下等效均布荷载转换过程 顶层 标准层以及底层活荷载计算过程 3 18 3 19 3 20 3 21 3 22 3 23 第 3 章 结构设计部分 图 3 18 顶层等效活荷载 图 3 19 弯矩分配法 顶层 图 3 20 标准层等效活荷载 河北联合大学建筑工程学院 图 3 21 弯矩分配法 标准层 图 3 22 底层等效活荷载 第 3 章 结构设计部分 图 3 23 弯矩分配法 底层 如图 3 24 将各层分层法求得的弯矩图叠加 可得到整个框架结构在活荷载 作用下的弯矩图 很显然 叠加后各节点的弯矩并不一定能达到平衡 这是由 于分层法计算的误差所造成的 为提高精度 可将不平衡弯矩再分配一次进行 修正 修正后竖向荷载作用下整个结构弯矩图如图 3 25 所示 进而求的梁柱的 剪力和轴力 河北联合大学建筑工程学院 图 3 24 活荷载作用下内力叠加 第 3 章 结构设计部分 剪力图 轴力图 图 3 25 活荷载作用下内力图 考虑梁端弯矩调幅 并将梁端节点换算至梁端柱边弯矩值 以备内力组合 用 如图 3 26 所示 河北联合大学建筑工程学院 图 3 26 活荷载作用下内力图调幅算至柱边 3 4 2 水平地震作用下的内力计算 风荷载其作用远小于地震作用 不参与内力组合 地震作用采用 D 值法 剪力分配见图 3 28 查表可得 反弯点高度及柱弯矩如图 3 29 此时应注意研究对象为 1230 0 yyyyy 一品框架 地震作用取一品框架的 图 3 27 剪力在各柱间的分配 第 3 章 结构设计部分 图 3 28 各柱反弯点及柱端弯矩 内力图见图 3 29 3 30 3 31 图 3 29 地震作用下框架弯矩图 河北联合大学建筑工程学院 图 3 30 地震作用下框架剪力图 图 3 31 地震作用下框架轴力图 3 5 内力组合 根据上节内力计算结果 即可进行框架内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以及跨中 每层可取 9 个控制截面 即图 3 32 中 的 1 9 截面 每个柱每层有两个控制截面 如图 3 33 所示 第 3 章 结构设计部分 图 3 33 框架梁柱控制截面 根据高层建筑混凝土结构技术规程的要求 1 无地震作用效应组合时 荷载效应组合的设计值应按下式确定 GGKQQQKWWWK SSSS 荷载效应组合设计值S 永久荷载分项系数 G 楼面活荷载分项系数 Q 风荷载的分项系数 W 永久荷载效应标准值 GK S 楼面活荷载效应标准值 QK S 风荷载效应标准值 WK S 分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数 当永久荷 QW 载效应起控制作用时应分别取 0 7 和 0 0 当可变荷载效应起控制作用时应分别 取 1 0 和 0 6 或 0 7 和 1 0 2 有地震作用效应组合时 荷载效应组合的设计值应按下式确定 GGKEhEhKEvEvKWWWK SSSSS 荷载效应和地震作用效应组合设计值S 重力荷载分项系数 G 河北联合大学建筑工程学院 水平地震作用分项系数 Eh 竖向地震作用分项系数 Ev 风荷载的分项系数 W 重力荷载代表值的效应 GE S 水平地震作用标准值的效应 尚应乘以相应的增大系数或调整系数 EhK S 竖向地震作用标准值的效应 尚应乘以相应的增大系数或调整系数 EvK S 风荷载组合值系数 应取 0 2 W 重力荷载及水平地震作用时 应取 1 2 应取 1 3 G Eh 梁内力组合列表图 3 28 3 29 如下 柱内力组合列表见附录 具体过程见内 力组合列表 3 6 截面设计 3 6 1 梁的正截面受弯承载力计算 当梁下部受拉时 按 T 形截面设计 当梁上部受拉时 按矩形截面设计 混凝土用 30C 2 14 3 C fN mm 2 1 43 t fN mm 1 1 0 1 0 8 梁内纵筋选用 且抗震设计下 2 400 360 yy HRBffN mm 0 518 b 梁端不应大于 0 35 从内力组合列表中选用合适的弯矩设计值 列出如下 表表 3 83 8 各层各截面弯矩各层各截面弯矩 各层各截面弯矩 1 截面2 截面3 截面4 截面5 截面6 截面7 截面8 截面9 截面 端截面 弯矩最 大值 5 层 73 69139 9194 9551 5933 9942 3871 73120 4964 3794 95 4 层 147 32177 83151 4280 0122 5169 91133 42140 66134 55151 42 3 层 191 46164 63158 42110 9522 7293 63169 63142 12182 22191 46 2 层 224 88164 70218 33139 3722 53132 67203 60141 80216 35224 88 1 层 286 72170 47266 79187 2425 85175 51257 92146 27263 50286 72 AB 跨 2 截面 AB 跨下部配筋 a 第 3 章 结构设计部分 1 4 层弯矩差别很小 故进行统一配筋 根据混凝土结构设计规范 5 2 规定 下部跨间截面按单筋 T 形截面计算 其翼缘计算宽度考虑以下三种情况的最小 值 1023 37 8 32 6 s6120 35 12 0 121 79 ffnff blmbbmbbhm 故第三种情况不起控制作用 当故取 0 120 6650 180 1 f hh fb 环境类别为一类 C30 时梁的混凝土保护层2 6m 2600 120 f mm hmm 故设 则 25cmm 35 s amm 0 70035665hmm 5 层 AB 跨 10 66 0 5 1 0 14 3 2600 120 6650 5 120 2699 27 10139 91 10 fcfff Mf b hhh 属于第一种类型的 T 形梁 以 bf 代替 b 可得 6 22 10 139 91 10 0 008 1 0 14 3 2600 665 s cf M a f b h 11 20 0080 518 s a 0 5 11 2 0 996 ss a 6 2 0 139 91 10 587 360 0 996 665 s ys M Amm fh 选用 3C18 AS 763mm2 1 4 层 AB 跨 属于第一种类型的 T 形梁 以 bf 代替 b 可得 6 22 10 177 83 10 0 011 1 0 14 3 2600 665 s cf M a f b h 11 20 0110 518 s a 0 5 11 2 0 994 ss a 6 2 0 177 83 10 748 360 0 994 665 s ys M Amm fh 选用 3C18 AS 763mm2 河北联合大学建筑工程学院 b CE 跨 8 截面 CE 跨下部配筋 1 4 层弯矩差别很小 故进行统一配筋 根据混凝土结构设计规范 5 2 规定 下部跨间截面按单筋 T 形截面计算 其翼缘计算宽度考虑以下三种情况的最小 值 1023 37 8 32 6 s6120 35 12 0 121 79 ffnff blmbbmbbhm 故第三种情况不起控制作用 当故取 0 120 6650 180 1 f hh fb2 6m 环境类别为一类 C30 时梁的混凝土保护层 2600 120 f mm hmm 25cmm 故设 则35 s amm 0 70035665hmm 5 层 CE 跨 10 66 0 5 1 0 14 3 2400 120 6650 5 120 2491 6 10120 49 10 fcfff Mf b hhh 属于第一种类型的 T 形梁 以代替 可得 f bb 6 22 10 120 49 10 0 008 1 0 14 3 2400 665 s cf M a f b h 11 20 0080 518 s a 0 5 11 2 0 996 ss a 6 2 0 120 49 10 506 360 0 996 665 s ys M Amm fh 选用 2C18 AS 509mm2 1 4 层 CE 跨 属于第一种类型的 T 形梁 以代替 可得 f bb 6 22 10 146 27 10 0 010 1 0 14 3 2400 665 s cf M a f b h 11 20 0100 518 s a 0 5 11 2 0 995 ss a 6 2 0 146 27 10 615 360 0 995 665 s ys M Amm fh 第 3 章 结构设计部分 选用 3C18 AS 763mm2 c AB 跨 1 3 截面 AB 上部配筋 BC 跨 4 6 截面 BC 跨上部配筋 及 CE 跨 7 9 截面 CE 跨上部配筋 2 8 截面下部配置的钢筋深入支座处 故上部跨间截面按双筋矩形截面计算 并且端截面下部受压钢筋富裕达不到屈 服强度 可近似按公式 环境类别为一 0 S ys M A fha 350 700bmm hmm 类 C30 时梁的混凝土保护层 故设 则25cmm 35 s amm 0 70035665hmm 5 层 6 2 0 94 95 10 419 360 66535 S ys M Amm fha 选用 2C18 AS 509mm2 验算最小配筋率 min 00 0 5091 43700 0 22 0 450 450 19 350 665360665 0 22 0 2 0 21 St yo Afhh b hhfh h h 另外可以 4 层 6 2 0 151 42 10 668 360 66535 S ys M Amm fha 选用 3C18 AS 763mm2 验算最小配筋率 min 00 0 7631 43700 0 33 0 450 450 19 350 665360665 0 33 0 2 0 21 St yo Afhh b hhfh h h 另外可以 3 层 6 2 0 191 46 10 845 360 66535 S ys M Amm fha 河北联合大学建筑工程学院 选用 3C18 1C20 AS 1077 2mm2 验算最小配筋率 min 00 0 1077 21 43700 0 463 0 450 450 19 350 665360665 0 463 0 2 0 21 St yo Afhh b hhfh h h 另外可以 2 层 6 2 0 224 88 10 992 360 66535 S ys M Amm fha 选用 3C18 1C20 AS 1077 2mm2 验算最小配筋率 min 00 0 1077