广州省南沙市粮食物流中心办公楼建设结构设计.doc

中国矿业大学毕业设计 第 80 页广州省南沙市粮食物流中心办公楼建设结构设计1.1 设计基本资料1.1.1工程概况（按所发任务书修改）工程名称： 广州省南沙市粮食物流中心办公楼工程环境： 本工程位于南沙市；建筑类别： 乙类；设计使用年限： 50年；地面粗糙度： B类；抗震等级： 二级；设防烈度： 7度，第一组别，设计地震基本加速度值为0.15g；结构重要性系数： 1.01.1.2 原始设计资料（按南沙市修改）（一）气象资料（这一部分可查阅修改，或略去） 南沙市自然条件及气候条件：年平均温度 最热月平均气温 最高气温 最冷月平均气温 最低气温 土壤冻结最大深度 cm 年平均降雨量 cm 日最大降雨量 cm 相对湿度 平均71%（冬季61%，夏季70%） 主导风向 全年主导风向为偏东风 平均风速 3m/s 最大风速 19.3m/s 基本风压值 0.4KN/m2 夏季平均风速折算成距地面2m处数值： 2.1m/s 积雪最大厚度 24cm 基本雪压 0.35 KN/m2（二）基本地形及地质水文资料（1）气候：具有大陆性气候特点，属温带气候，四季分明，雨量充沛。（2）气象要素：风向常年以东南风最多，东北风较少，夏季主导风向为东南风。年平均风速3m/s，最大风速18m/s；年平均温度14摄氏度左右，最热月为七月，月平均27摄氏度左右，最冷月为一月，月平均-4.1摄氏度。日极端最高温度40.6摄氏度，日极端最低-22.6摄氏度；年平均结冰期为2个月，从12月到次年的2月；年最大降雪量30-50厘米；年平均降雨量848.1毫米，年最大降雨量1434.4毫米，一日最大降雨量180.0毫米，一小时最大降雨量75.7毫米。年降雨量以7-8月最多，占全年的60%。（3）工程地质（按任务书修改）：对建筑物有较大影响的是第四纪地层，本工程地质条件能满足一般建筑物的要求，到需注意冲沟、岩脉，建筑物总平面布置应尽量避开，以免导致建筑物倾斜、拉裂。粘土、亚粘土地基承载力R=1.2-1.5kg/强风化片麻岩地基承载力R=2.5-3kg/本工程地基土体的平均容重取18.0kg/；粘土的孔隙比及液性指数均大于0.85 ；地基承载力标准值取220KN/。（4）水文地质：本地区地下水靠天然降水补给，地下水由东、东南向西、西北方向流动，与地形坡度一致。（5）地震工程地质：地质运动以断裂运动为主，褶皱运动为辅，断层裂缝较多，老的断层有三条：峄山断层、张范断层、花石沟断层。在断层内有活动迹象，地壳运动比较活跃，尤其是花石沟断层比较明显，裂隙地面可见。根据有关方面分析：虽然断层较多，但断层并无应力积聚条件，故历史上从未发生过较大地震（最大三级），国家地震局和省地质局确定为7度设防区。1.2 建筑设计说明1.2.1 设计概要本设计是办公楼，应根据建筑使用性质、建设规模与标准的不同，确定各类用房。一般由办公用房、公共用房和服务用房等组成。办公楼内各种房间的具体设置、层次和位置，应根据使用要求和具体条件确定。办公建筑应根据使用要求，结合基地面积、结构选型等情况按建筑模数确定开间和进深，并为今后改造和灵活分隔创造条件，故本建筑选取开间为3.6m, 4.8m, 5.4m，6.0m, 7.2m，进深为7.5m。（1）房间使用面积、形状、大小的确定一个房间使用面积基本包括：家具、设备所占的面积；人们使用家具、设备所占活动面积；以及行走、交通所需的面积。充分利用框架结构的优越性，并考虑到柱网布置的要求，厕所对称的布置在建筑朝向较差的一面，距最远的房间21.6m，并设置公用的前室，前室内置两个洗手盆。厕所有不向邻室对流的直接自然风和天然采光，卫生洁具数量按规范要求：男厕所每40人设一具大便器，每30人设一具小便器，女厕所每20人设一具大便器，每40人设一具洗手盆。（2）门窗大小及位置的确定根据人流的多少和搬进房间设备的大小取门宽为1000mm，开启方向朝房间内侧；走道两端的门采用等宽双扇门，大厅的门采用两个双扇双向弹簧门。（3）窗的大小以及位置的确定房间中的窗大小和位置的确定，主要是考虑到室内采光和通风的要求。本次设计中，办公室的窗户，考虑规范要求窗地比1：6，窗宽取为1800mm，高度取为1500mm。厕所内窗宽1200，窗高1200m，并配置机械通风设备。（4）交通联系部分的平面设计一幢建筑物除了有满足各种使用功能的房间以外，还需要有把各个使用房间及室内外有机联系起来的交通联系部分，以保证使用便利和安全疏散。在多层建筑中，楼梯是必不可少的一部分，是楼层人流疏散的必经之路，楼梯的数量、位置及形式应满足使用方便和安全疏散的要求，注重建筑环境空间的艺术效果。设计楼梯时，还应使其符合建筑设计防火规范、民用建筑设计通则和其他有关单项建筑设计规范的规定。考虑防火要求，多层建筑应设封闭楼梯间，且应靠外墙设置，能直接天然采光和自然通风，楼梯的门是可以阻挡烟气入侵的双向弹簧门。考虑结构楼梯平面形式的选用，主要依据其使用性质和重要程度来决定。楼梯是多层房屋中的重要组成部分。楼梯的平面布置、踏步尺寸、栏杆形式等由建筑设计确定。楼梯常见型式：板式楼梯、梁式楼梯。梁式楼梯梯段板较薄，可以节省材料。梁式楼梯由踏步板、斜梁、平台板及平台梁组成。踏步板支承在斜梁上，斜梁再支承在平台梁上。作用于楼梯上的荷载先由踏步板传给斜梁，再由斜梁传至平台梁。当梯段板较长时，梁式楼梯较为经济，因而广泛用于办公楼、教学楼等建筑中，但这种楼梯施工复杂，外观也显得比较笨重。板式楼梯具有下表面平整，施工支模方便，外观比较轻巧的优点，是一种斜放的板，板端支承在平台梁上。作用于梯段上的荷载直接传至平台梁。当梯段跨度较小（一般在3m以内）时，采用板式楼梯较为合适。但其斜板较厚，为跨度的1/25-1/30。本设计建筑物两侧选取现浇板板式两跑楼梯，作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确定，一般按每股人流宽度0.55m+00.15m计算，并不应少于两股人流。楼梯平台部位的净高不应小于2m，楼梯梯段部位的净高不应小于2.2m楼梯梯段净高为自踏步前缘线量至直上方凸出物下缘间的铅垂高度。楼梯坡度的选择要从攀登效率，、节省空间、便于人流疏散等方面考虑。因而本建筑楼梯踏步高度选用150mm,踏面选用300mm。走廊作为水平的交通联系其主要功能是连接同一层内的各个房间、楼梯、门厅等，以解决建筑物中水平联系和疏散的问题，要求其宽度满足人流通畅和建筑防火的要求。按规范要求，双面布房且大于40m的走道的最小净宽为1.8m，考虑到柱截面尺寸和基础布置，适当放大取走道宽2.4m，净宽1.9m，可让三人并行通过。1.2.2 建筑立面剖面设计立面设计是在满足房间的使用要求和技术经济条件下，运用建筑造型和立面构图的一些规律，结合平面的内部空间组合进行的。进行立面设计设计时要考虑房屋的内部空间关系，相邻立面的协调，各立面墙面的处理和门窗安排，满足立面形式美观要求，同时还应考虑各入口，雨篷等细部构件的处理。考虑设计的是办公楼，立面尽量简洁，大方。采用横向分隔条装饰。建筑剖面考虑的是建筑物各部分高度，建筑层数和空间结构体系。确定房间净高时，主要考虑房间的使用性质，室内采光通风及设备设置和结构类型。综合考虑这些因素，取首层层高3.9，二到四层层高为3.6m。1.2.3装饰在装饰上不追求豪华，重视材质，崇尚自然，和谐，突出重点，创造出与建筑物身份相称的朴实、典雅。外墙采用白色防石喷漆，配上白色的塑钢窗。室内采用彩色水磨石地面，在卫生间内采用地砖防水楼面。1.2.4抗震设计 建筑抗震设计规范规定，抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。南沙地区抗震设防烈度为7度，必须进行抗震设防。建筑根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑；乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需要尽快恢复的建筑；丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。本工程的抗震设防类别为乙类。乙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防的要求。乙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定，本设计属于框架结构，7度设防，高度小于30m，所以为三级框架。防震逢的最小宽度应符合下列要求：（1）框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜增加宽度20mm。（2）防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定。1.2.5楼梯的设计楼梯平面形式的选用，主要依据其使用性质和重要程度来决定。直跑楼梯具有方向单一，贯通空间的特点，双分平行楼梯和双分转角楼梯则是均衡对称的形式，典雅庄重。双跑楼梯、三跑楼梯一般用于不对称的平面布局，既可用于主要楼梯，也可用在次要部位作为辅助性质的楼梯。人流疏散量大的建筑常采用交叉楼梯和剪刀楼梯的形式，不仅有利于人流疏散，还可达到有效利用空间的效果。其它形式的楼梯，如：弧形梯、螺旋楼梯的使用，可以增加建筑空间的轻松活泼的感觉。梯段净高（H）一般应大于人体上肢伸直向上，手指触到顶棚的距离。梯段净高应当以踏步前缘处到顶棚垂直线净高度计算。考虑行人肩扛物品的实际需要，防止行进中碰头产生压抑感，楼梯梯段净高不小于2200mm，平台部分的净高应不小于2000mm。梯段的起始、终了踏步的前缘与顶部凸出物内边缘的水平距离应不小于300mm。为了适用和安全，每个梯段踏步一般不超过18步，也不应小于3步。梯段坡度的选择要从攀登效率、节约空间、便于人流疏散等方面考虑。一般在人流量大、安全标准较高或面积充裕的场所，其坡度可较平缓，适宜坡度30度左右。仅供少数人使用或不经常使用的辅助楼梯则允许坡度较陡（不宜超过38度）。计算踏步高度和宽度的一般公式：r:踏步高度；g:踏步宽度；600mm：妇女、儿童平均踏步长度。本工程的踏步高度为150mm，踏步宽度300mm。作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确定，一般按每股人流宽度为0.55+(0-0.15)m计算，并不应少于两股人流。（0-0.15m为人流在行进中人体的摆幅，公共建筑人流众多应取上限值）楼梯平台包括楼层平台和中间平台两部分。中间平台形状可变化多样，除满足楼梯间艺术需要外，还要适应不同功能及步伐规律所需尺寸要求。楼层平台：除开放楼梯外，封闭楼梯和防火楼梯，其楼层平台深度应与中间平台深度一致。 本工程楼梯的确定：本工程中采用两部双跑楼梯。1.2.6关于防火的设计外墙面采用耐火极限不低于1小时的非燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料。疏散楼梯是安全疏散道路中一个主要组成部分，应设明显指示标志，并宜布置在易于寻找的位置。但电梯不能作为疏散楼梯用。疏散楼梯的多少，可按宽度指标结合疏散路线的距离及安全出口的数目确定。防火门：防火门分为甲、乙、丙三级，其耐火极限分别为1.2h、0.9h、0.6h。防火门应为向疏散方向开启的平开门，并在关闭后应能从任何一侧手动开启。用于疏散走道和楼梯间的防火门，还应具有顺序关闭的功能。1.2.7细部构造总说明1）勒脚：勒脚是墙身接近室外地面的部分，一般情况下，其高度为室内地坪与室外地面的高差部分。它起着保护墙身和增加建筑物立面美观的作用。由于它容易受到外界的碰撞和雨、雪的侵蚀，遭到破坏，同时地表水和地下水的毛细作用所形成的地潮也会造成对勒脚部位的侵蚀。所以，在构造上必须采取相应的防护措施。勒脚防潮层：分为水平防潮层和垂直防潮层。当室内地坪出现高差或室内地坪低于室外地面时，要同时设置水平防潮层和垂直防潮层。本工程只设水平防潮层。水平防潮层根据材料的不同，一般有油毡防潮层、防水砂浆防潮层、配筋细石混凝土防潮层。油毡防潮层具有一定的韧性、延伸性和良好的防潮性。由于油毡层降低了上下砌体之间的粘结力，且降低了砌体的整体性，对抗震不利，目前已少用。砂浆防潮层是在需要设置防潮层的位置铺设防水砂浆。防水砂浆能克服油毡防潮层的缺点，但由于砂浆系脆性材料，易开裂。故不适于地基会产生微小变形的建筑中。为了提高防潮层的抗裂性能，常采用60mm厚的配筋细石混凝土防潮层。工程中常在标高-0.06m处设防潮层。2）散水为保护墙基不受雨水的侵蚀，常在外墙四周将地面做成向外倾斜的坡面，以使将屋面水排至远处，这一坡面称散水。散水坡度约3%-5%，宽一般为600mm-1000mm，纵向每隔10米做一道伸缩缝，散水与外墙设20宽缝，其缝内均填沥青砂浆。当屋面排水方式为自由落水时，要求其宽度较出檐多200mm，一般雨水较多地区多做成明沟，干燥地区多做成散水。本工程做散水，宽度600mm，坡度3%，做法详见施工说明。4）楼地面工程（1）内地面混凝土垫层酌情设置纵横缝（平头缝），细石混凝土地面面层设置分格缝，分格缝与垫层缩缝对齐，缝宽20mm，内填沥青玛蹄谛脂。（2）浇水磨石楼地面面层应分格，除特殊注明外，一般普通水磨石面层用厚玻璃条分隔；彩色水磨石面层用2厚铜条分格，分格大小酌情处理。（3）室内经常有水房间（包括室外阳台）应设地漏，楼地面用1：2.5水泥砂浆（掺3%防水粉）作不小于1%排水坡度坡向地漏，最薄处为20厚，地面最高点标高低于同层房间地面标高20。 （4）特殊注明外，门外踏步、坡道的混凝土垫层厚度做法同地面。（5）建筑电缆井、管道井每层在楼板处做法按结构整铺钢筋，待管道安装后用同样标号混凝土封闭。5）屋面工程（1）屋面防水等级为二级，具体做法详见施工说明（苏J9501）（2）基层与突出屋面结构（女儿墙、墙、变形缝、管道、天沟、檐口）的转角处水泥砂浆粉刷均做成圆弧或圆角。（3）凡管道穿屋面等屋面留洞孔位置须检查核实后再做防水材料，避免做防水材料后再凿洞。（4）高屋面雨水排至低屋面时，应在雨水管下方屋面铺放一块49049030细石混凝土板保护。6）门窗工程a)在生产加工门、窗之前，应对门窗洞口进行实测。b)门窗安装前预埋在墙或柱内的木、铁构件应做防腐、防锈处理。7）油漆构件防腐、防锈工程a)所有埋入混凝土及砌块中的木质构件均须做好防腐处理，满涂焦油一道。屋面架空硬木版须经防虫、防腐处理后方可使用，面刷酚酞清漆。b)所有埋入混凝土中的金属构件须先除锈，刷防锈漆饿二道；所有露明金属构件（不锈钢构件除外），均须先除锈刷防锈漆一道，再刷油漆二道。c)所有室内木质门窗均需打腻子，磨退后刷底漆一道，再刷调和漆二道。8）基础工程根据现行建筑地基基础设计规范和地基损坏造成建筑物破坏后果（危及人的生命、造成经济损失和社会影响及修复的可能性）的严重性，将基础分为三个安全等级：一级、二级、三级。本设计基础的安全等级为二级，对应于破坏后产生严重的后果，建筑类型为一般工业与民用建筑。 基础按刚度分可分为：刚性基础和柔性基础；按构造分类可分为：独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础和壳体基础。其中，独立基础是柱基础中最常用和最经济的型式。本工程采用独立基础。基础埋置深度的选择应考虑：1.建筑物结构条件和场地环境条件。在保证建筑物基础安全稳定，耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某种基础形式，这些要求常成为其基础埋深的先决条件。结构物荷载大小和性质不同，对地基的要求也不同，因而会影响基础埋置深度的选择。为了保护基础不受人类和生物活动的影响，基础宜埋置在地表以下，其最小埋深为0.5m ，且基础顶面宜低于室外设计地面0.1m，同时有要便于周围排水沟的布置。2.工程地质条件3.水文地质条件选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态。1.地基冻融条件。规范规定所考虑的因素：2.建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施、基础的形式和构造。3.作用在地基上的荷载大小和性质。4.工程地质和水文地质条件。5.相邻建筑物的基础埋深。6.地基土冻胀和融陷的影响。综合以上因素：本设计初选基础顶面到室外地面的距离为1000mm，室内外高差为450mm,则底层柱高=3600+450+1000=5450mm9）工种配合a)设备管井的封闭需待设备及管道安装后再进行，个别管道井要待设备调试后再封闭。b)凡楼板、墙体及墙上留洞，均需对照有关专业图纸，准确无误后方可施工。钢筋混凝土墙和楼板上所有留洞需预留，不得再打。c)卫生间、空调等管道内施工时要防止砂浆残渣和碎砖等杂物掉入，防止堵塞。1.3 建筑细部具体构造做法屋面做法：选用刚性防水屋面1、30厚的C20细石混凝土保护层。2、三毡四油防水层。3、20厚1：3水泥砂浆找平层。4、150厚水泥蛭石保护层。5、100厚钢筋混凝土板。1-4楼面做法： 选用瓷砖楼面1、瓷砖地面2、现浇100厚钢筋混凝土楼面板。4、12厚纸筋石灰抹底内墙做法：1、两侧20厚抹灰。2、190厚混凝土空心小砌块。外墙做法：1、外墙面贴瓷砖，内墙面20m厚抹灰2、10厚1；3水泥砂浆打底；墙基防潮：采用防水砂浆防潮层20厚1：2水泥砂浆掺5%避水浆，位置一般在-0.06标高处踢脚做法：采用水磨石踢脚、台度1、10厚1：2水泥白石子磨光打蜡；2、12厚1：3水泥砂浆打底。卫生间做法：1、瓷砖，素水泥浆擦缝2、3-4厚水泥胶合层3、20厚1：3水泥砂浆找平层4、素水泥浆结合层一道5、80厚钢筋混凝土楼板女儿墙做法1、 6厚水泥砂浆罩面2、 12厚水泥砂浆打底3、 200厚加气混凝土砌块4、 20厚水泥砂浆找平2、结构设计2.1 结构布置及计算简图的确定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，填充墙采用200mm厚的混凝土空心小砌块，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm。2.2.1 选择承重方案该建筑为办公楼，有的房间布局较为整齐规则，同时又需要大空间布置，所以采用纵横向框架承重方案，四柱三跨不等跨的形式。柱网布置形式详见建筑平面图。2.2.2 梁、柱截面尺寸估算纵梁：,取,取边横梁：，取取中横梁： 取 取次 梁： 取 取各层梁截面尺寸及混凝土强度等级如下表，表2-2-1 梁截面尺寸(mm)及各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁bh纵梁次梁AB跨，CD跨BC跨15C35300700300400300600300600柱截面尺寸估算 该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值为=0.8,各层重力荷载代表值近似取12kN/m2，边柱及中柱的负荷面积分别为3.86.3 m2和5.06 m2，可得一层柱截面面积为:边柱中柱 取柱子截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为404mm和455mm。根据上述结果，并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：15层 500mm500mm 基础选用柱下独立基础，基础顶面距室外地面为1000mm。2.2.3 结构计算简图框架结构计算简图，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板顶，25层高度即为层高，取3.9m；底层柱高度从基础顶面取至一层板顶，即h13.9+0.45+1.04.55m。见下图:图2-2-1 结构计算简图3、荷载计算3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面(不上人)屋面为刚性防水屋面30厚的C20细石混凝土保护层。 三毡四油防水层。20厚1：3水泥砂浆找平层。150厚水泥蛭石保护层。100厚钢筋混凝土板。合计 5.05kN/m214层楼面合计 3.39kN/m23.2 屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值 0.50kN/m2楼面活荷载标准值 2.0kN/m2走廊活荷载标准值 2.0N/m2屋面雪荷载标准值 Sk=rs0=1.00.35=0.35kN/m2式中：r为屋面积雪分布系数，取r1.03.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算查规范得以下自重，外墙面为面砖墙面自重： 0.5 kN/m2加气混凝土砌块 7.5kN/m23.3.1 梁自重计算3.3.2 柱自重计算3.3.3 墙重计算3.4 计算重力荷载代表值3.4.1 第5层的重力荷载代表值：屋面恒载： (7.52+3)7.24.98645.41 kN女儿墙： 3.3127.2247.69 kN纵横梁自重： 41.104+27.55.709+27.54.06+33.46321.315 kN半层柱自重： (9.683.64) 0.569.70 kN半层墙自重：40.99+54.8+(3.6-0.5) (7.5+0.6-0.4)=181.99 KN屋面雪载： (7.52+3)7.20.35=45.36 kN恒载+0.5雪载： 645.41+47.69+321.315+69.70+181.99+0.545.361288.79 kN3.4.2 24层的重力荷载代表值楼面恒载： (7.52+3)7.23.33431.568kN上下半层墙重： 181.99+181.99=363.98 kN纵横梁自重： 321.315 kN上半层柱+下半层柱： 69.70+69.70139.4 kN楼面活荷载： 7.2(7.522+32.5)270 kN恒载+0.5活载： 431.568+363.98+321.315+139.4+0.52701391.26 kN3.4.3 一层的重力荷载代表值：楼面恒载： 431.568 kN上.下半层墙自重：(a) 外纵墙: 40.09+3.68(4.55-0.7) (7.2-0.252)-31.01=104.41 kN(b) 内纵墙:54.8+3.68(4.55-0.7) (7.2-0.252)-16.70=132.02 kN(c )横墙：86.70+(7.5+0.5-0.22)(4.55-0.5)3.68=198.85 kN 纵横梁自重： 321.315 kN上半层自重： 69.70 kN下半层自重： 0.59.684.554)=88.09 kN楼面活荷载： 270 kN恒载+0.5楼面活载：431.568+104.41+132.02+198.85+321.315+157.79+270/2=1481.95 kN则一榀框架总重力荷载代表值为：4、横向框架侧移刚度计算4.1 计算梁、柱的线刚度梁线刚度计算梁柱混凝土标号均为，。在框架结构中，现浇楼面或预制楼板但只有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。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，对中框架梁取。 表4-1-1 横梁线刚度计算表类别Ec/(N/mm2)bh/mmmmI0/mm4/mmECI0/Nmm2ECI0/Nmm边横梁3.151043006508.57510975003.6010107.201010走道梁3.151043005003.12510930003.2810106.561010柱线刚度计算表4-1-2 柱线刚度Ic计算表层次/mmEc/(N/mm2)bh/mmmmIc/mm4ECIc/Nmm145503.15104 600600 10.81097.4710102536003.1510460060010.81099.4510104.2 计算柱的侧移刚度柱的侧移刚度D计算公式：其中为柱侧移刚度修正系数，为梁柱线刚度比，不同情况下，、取值不同。对于一般层： 对于底层： 表4-2-1 横向框架柱侧移刚度D计算表层次层高 (m)柱根数N/mm中柱2 1.4560.421368382-53.6 边柱2 0.7620.27624150121976中 柱2 1.4560.421368381 4.55 边柱2 0.9640.4942139095604中柱2 1.8420.61026412，该框架为规则框架。图4-2-1框架计算简图5、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5.1 横向水平地震作用下的框架结构的内力计算和侧移计算。5.1.1 横向自振周期的计算运用顶点位移法来计算，对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，基本自振周期可按下式来计算：式中， 计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移，即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结构顶点位移；结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.7；故先计算结构顶点的假想侧移，计算过程如下表：表5-1-1 结构顶点的假想位移计算层次51288.791288.7912197610.57183.3341391.262680.6512197621.97172.7631391.264071.3112197633.37150.7921391.265462.5712197644.78117.4211481.956944.529560472.6472.64由上表计算基本周期， 5.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算该建筑结构高度远小于40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切为主，因此用底部剪力法来计算水平地震作用。首先计算总水平地震作用标准值即底部剪力。 式中， 相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数；结构等效总重力荷载，多质点取总重力荷载代表值的85；徐州地区特征分区为一区，又场地类别为类，查规范得特征周期查表得，水平地震影响系数最大值由水平地震影响系数曲线来计算，式中， 衰减系数，0.05时，取0.9； 因为所以不需要考虑顶部附加水平地震作用。则质点i的水平地震作用为：式中：、分别为集中于质点i、j的荷载代表值；、分别为质点i、j的计算高度。具体计算过程如下表，各楼层的地震剪力按 来计算，一并列入表中，表5-1-2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次518.951288.7924423117.59117.59415.351391.2621356102.84220.41311.751391.261634779.14299.5528.151391.261133954.59354.1414.551481.95674332.46386.678208各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图图5-1-1横向水平地震作用及层间地震剪力 5.1.3 水平地震作用下的位移验算用D值法来验算框架第层的层间剪力、层间位移及结构顶点位移分别按下式来计算： 计算过程见下表，表中计算了各层的层间弹性位移角。表5-1-3 横向水平地震作用下的位移验算层次5117.591219760.96412.17436001/15564220.411219761.80711.21036001/13693299.551219762.4569.40336001/12502354.141219762.9036.94736001/11731386.6956044.0444.04445501/1125由表中可以看到，最大层间弹性位移角发生在第一层，1/11731/550,满足要求。5.1.4 水平地震作用下框架内力计算将层间剪力分配到该层的各个柱子，即求出柱子的剪力，再由柱子的剪力和反弯点高度来求柱上、下端的弯矩。柱端剪力按下式来计算： 柱上、下端弯矩、按下式来计算 式中： i层j柱的侧移刚度；h为该层柱的计算高度； y-反弯点高度比；标准反弯点高比，根据上下梁的平均线刚度，和柱的相对线刚度的比值，总层数，该层位置查表确定。 上下梁的相对线刚度变化的修正值，由上下梁相对线刚度比值 及查表得。 上下层层高变化的修正值，由上层层高对该层层高比值及查表。下层层高对该层层高的比值及查表得。需要注意的是是根据表：倒三角形分布水平荷载下各层柱标准反弯点高度比查得。表5-1-4 各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次y53.6117.591219762415023.280.760.3554.4829.3343.6220.411219762415043.640.760.4094.2662.8333.6299.551219762415059.290.760.45117.3996.0523.6354.141219762415070.120.760.50126.22126.2214.55386.6956042139076.540.960.65121.89226.37表5-1-5 各层中柱柱端弯矩及剪力计算层次Y53.6117.591219763683835.511.460.3780.5447.3043.6220.411219763683866.571.460.45131.80107.8433.6299.551219763683890.441.460.47172.56155.5723.6354.1412197636838106.951.460.50192.51192.5114.55386.69560426412116.761.840.651185.94345.32注：表中弯矩单位为,减力单位为KN梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下式来计算 表5-1-6 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N554.4842.147.512.8838.438.43.0025.6-12.88-12.724123.5993.727.528.9785.3885.383.0056.92-41.85-40.673180.22146.727.543.59133.68133.683.0089.12-85.44-86.202222.27182.137.553.92166.1166.13.00110.73-139.36-143.011248.11198.027.559.48180.43180.433.00120.27-198.84-203.80水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图所示：图5-1-2 左地震作用下框架弯矩图图5-1-3 左地震作用下梁端剪力及柱轴力图5.2 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算5.2.1 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（kN/m2）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（kN/m2）由荷载规范，徐州地区重现期为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）。荷载规范规定，对于高度大于30m，且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响。本设计中，房屋高度H=18.95 30m，H/B=18.5/18=1.05 1.5，则不需要考虑风压脉动的影响，取=1.0。 将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，如下表：表5-2-1 风荷载计算层次Z(m) 51.00.95418.450.810.3516.25.975.9741.00.77114.850.740.3525.928.7314.7031.00.58811.250.740.3525.928.7323.4321.00.4057.650.740.3525.928.7332.1611.00.2214.050.740.3527.549.2741.43 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。 顶层 中间层 底层 图5-2-1 等效节点集中风荷载计算简图(kN)5.2.2 风荷载作用下的水平位移验算 根据水平荷载，计算层间剪力，再依据层间侧移刚度，计算出各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程如下表，表5-2-2 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次55.97 5.97 121976 0.05 1.05 1/1804748.73 14.70 1219760.12 0.60 1/1535038.73 23.43 121976 0.19 1.20 1/1335228.73 32.16 1219760.26 1.97 1/1181119.27 41.43 95604 0.43 3.14 1/10581由表可以看出，风荷载作用下框架的最大层间位移角为一层的1/10581，小于1/550，满足规范要求。5.2.3 风荷载作用下框架结构内力计算计算方法与地震作用下的相同,都采用D值法。在求得框架第I层的层间剪力后，I层j柱分配到的剪力以及柱上、下端的弯矩、分别按下列各式计算： 柱端剪力计算公式为柱端弯矩计算公式为 ， 需要注意的是，风荷载作用下的反弯点高比是根据表：均布水平荷载作用下的各层标准反弯点高度比查得。表5-2-3 各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次y53.65.97121976241501.180.760.302.971.2743