天津市天泰路街道办公楼设计毕业论文.doc

1 天津市天泰路街道办公楼天津市天泰路街道办公楼 设计毕业论文设计毕业论文 目 录 第一章 建筑设 计 1 1 1 采光 通风设 计 1 1 2 设计资 料 1 1 3 设计资 料 1 1 4 采光 通风设 计 1 第二章 结构设 计 2 2 1 结构选型布置及计算简 图 2 2 1 1 结构选 型 2 2 2 1 2 柱网布置 2 2 2 梁板柱的截面尺 寸 3 2 2 1 梁 3 2 2 2 板 3 2 2 3 柱 3 第三章 荷载计 算 6 3 1 建筑设 计 6 3 2 屋面及楼面可变荷载标准 值 6 3 3 梁柱自 重 7 3 4 墙体自 重 7 3 5 重力荷载代表 3 值 8 第四章 框架侧移计 算 11 4 1 重力侧移刚度计 算 11 4 2 横向水平荷载作用下框架内力和侧移计 算 12 4 2 1 横向框架结构定点假想位移计 算 12 4 3 横向地震作用计 算 12 4 3 1 水平地震作用下的计 算 12 4 3 2 水平地震作用下的位移计算 1 5 4 3 3 水平地震作用下框架内力计 算 15 4 4 横向风荷载作用下框架内力计 算 17 4 4 1 风荷载的内力计 算 17 4 3 2 风荷载侧移计 算 18 4 第五章 竖向荷载作用下内力计 算 21 5 1 计算单 元 21 5 2 荷载计 算 21 5 3 内力计 算 23 5 4 竖向框架内 力 26 5 4 1 横梁弯矩调 幅 26 5 4 2 荷载组 合 28 5 4 3 考虑地震作用下的内力组 合 30 5 5 柱端弯矩设计值调 整 47 第六章 节点验 算 50 第七章 截面设 计 52 5 7 1 框架梁截面配筋验算 的 52 7 1 1 建筑设 计 52 7 1 2 梁截面受剪承载力计 算 55 7 2 框架柱截面配筋计 算 56 7 2 1 剪跨比和轴压比验 算 56 7 2 2 柱的正截面承载力计 算 56 7 2 3 框架柱斜截面受剪承载力计 算 59 7 3 楼面板荷载计 算 61 7 4 楼梯设 计 63 7 5 基础计算 66 7 5 1 基础截面确 定 66 6 7 5 2 基础梁内力计 算 66 致 谢 70 参考文献 71 附 录 72 第一章 建 筑 设 计 1 1 建筑设计 该办公楼位于天津市天泰路街道 建筑为六层钢筋混凝土框架结构体系 建筑面积 为 4656 平方米 底层高为 4 2 米 标准层高为 3 6 米 室内外高差 0 45 米 1 2 设计资料 1 气象条件 基本雪压 So 0 40kN 年平均气温 11 6 最高气温 39 6 最 低气温 21 4 冰冻深度为 0 6m 基本风压 wo 0 5kN m2 主导风向为西南风 东南 风 年总降雨量为 541 5mm 日最大降雨量为 115 5mm 一小时最大降雨量为 75 0mm 2 抗震情况 抗震设防烈度为 7 度 设计基本加速度为 0 15g 属设计抗震第二组 3 工程地质条件 建筑物所在场地类别为 II 类 土质均匀 工程场地情况详见工程 地质报告 4 材料 梁 柱 板统一采用混凝土强度等级 C30 纵筋采用 HRB400 箍筋采用 HPB300 1 3 建筑要求 建筑类别为丙类 防火等级为二级 1 4 采光 通风设计 在设计中选择合适的门窗位置 取得良好的效果一便于通风 达到采光要求 第二章 结构设计 2 1 结构选型布置及计算简图 2 1 1 结构选型 根据工程的要求 本工程选用钢筋混凝土框架结构 根据任务书中的要求 满足建 筑面积和抗震的要求 本工程采用六层钢筋混凝土框架结构 2 1 2 柱网布置 柱网布置如下所示 图 2 1 框架结构布置图 2 2 梁板柱的截面尺寸 2 2 1 梁 根据本结构的特点 横向设置主梁 纵向设置次梁 主梁截面高度 6600 550 825h 8 1 12 1 L 8 1 12 1 mmmm 取 b 700mm 主梁截面宽度 b 700 233mm 350mm 2 1 3 1 h 2 1 3 1 取 b 350mm 次梁截面高度 6600 367 500 h 12 1 18 1 L 12 1 18 1 mmmm 取 500mmh 次梁截面宽度 500 167 250b 2 1 3 1 h 2 1 3 1 mmmm b 250mm 2 2 2 板 板跨 L 6600 板厚 h l 50 l 35 L 132 189 mm 此处板厚取 h 150mm 2 2 3 柱 框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比显值按下列公式估 nFgN g cN g cN c f nFg f N A N 的轴压力设计值 F 按简支状态的负荷面积 gE 折算在单位面积上的重力荷载代表值 可根据实际荷载计算 也可近似取 12 15kN m2 这里取 15kN m2 Ac 柱的截面积 fc 混凝土轴心强度设计值 N 为框架柱轴压比限值 此建筑物抗震等级为 3 级 所以这里取 0 9 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数 边柱取 1 3 不等跨内柱取 1 25 等跨 内柱取 1 2 n 验算截面以上楼层层数 边柱 N gEFn 1 3 15 1000 6 6 3 3 6 2548260N Ac N fc N 2548260 14 3 0 9 198000mm2 边长 b 445mm198000 中柱 N gEFn 1 2 15 1000 6 6 4 65 6 3314520N Ac N fc N 3314520 14 3 0 9 257538N 边长 b 507mm257538 综合考虑第一 二层柱的边长取 b 600mm 3 6 层柱柱的边长取 b 500mm 框架结构计算单元和框架计算简图如图 2 1 所示 图 2 1 框架结构计算单元和框架计算简图 第三章 荷载计算 3 1 屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面 上人 30 厚细石混凝土保护层22 0 03 0 66 kN m2 三毡四油防水层0 4 kN m2 20 厚水泥砂浆找平层20 0 02 0 4 kN m2 150 厚水泥蛭石保温层5 0 15 0 75 kN m2 150 厚钢筋混凝土板25 0 15 3 7 kN m2 V 型轻钢龙骨吊顶0 25 kN m2 合计 6 21 kN m2 1 6 层楼面 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 0 55 kN m2 150 厚钢筋混凝土板25 0 2 3 75 kN m2 V 型轻钢龙骨吊顶0 25 kN m2 合计4 55 kN m2 1 6 层屋面面积 776m2 屋顶恒荷载 6 21 776 4818 96 kN m2 2 6 层楼面恒荷载 4 55 776 3530 8 kN m2 3 2 屋面及楼面可变荷载标准值 上人屋面及楼面可变荷载标准值 2 0 kN m2 楼面活荷载标准值 2 0 kN m2 屋面雪荷载标准值Sk r So 1 0 0 4 0 4 kN m2 上式中r r 为屋面积雪分布系数 取1 0 屋顶均布荷载 0 4 776 310 4kN 2 6 层均布荷载 2 0 776 1552kN 3 3 梁柱自重 梁柱的自重如表 3 1 所示 层 次 构件 b m h m kN m2 g kN m i l m n i G kN i G kN 616617 376 横梁 350700251 056 431 2 1227 01 纵梁 350700251 056 4316281080 408 次梁 250500251 053 2816 2528574 175 2298 969 1 柱 600600251 059 455 25321587 61587 6 616617 376 横梁 350700251 056 431 2 1227 01 纵梁 350700251 056 4316281080 408 次梁 250500251 053 2816 2528574 175 2298 969 2 柱 600600251 059 453 6321088 641088 64 横梁 350700251 056 4316 1516632 81 边纵 梁 350700251 056 4316 15281107 418 次梁 250500251 053 2816 328578 769 2318 997 3 6 柱 500500251 056 5633 632756 058756 058 表3 1 梁柱自重表 注 1 表中考虑梁 柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数 g 表示单位长度构件重力荷 载 n 为构件数量 2 梁长度为净长 柱长度取层高 3 4 墙体自重 墙体为 300mm 厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 外墙面贴瓷砖为 0 5KN M2 70mm 保温 层 内墙为 200mm 厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 20mm 厚抹灰 则外墙重力荷载为 0 3 5 5 0 5 17 0 02 0 0224 2 51 kN m 内墙重力荷载为 0 2 5 5 17 0 02 2 1 78 kN m 钢框玻璃窗和钢铁门的重力荷载为 0 4 0 45 kN m2 这里去 0 4 kN m2 本工程采用 的是塑钢玻璃窗和塑钢玻璃门 3 5 重力荷载代表值 bh 面积 r 相对容重与墙差重总面积 Gi Gi 层数门窗编号 mmm2KN m2kN m2kN n m2kNkN C24182 41 84 320 42 119 1225108228 C18181 81 83 240 42 116 8413 246 84 M09240 92 42 160 41 382 981736 7250 66 M12241 22 42 880 41 383 9738 6411 91 M15241 52 43 60 42 117 6013 67 6 1 M36243 62 48 640 42 1118 2318 6418 23 323 24 C24182 41 84 320 42 119 1228120 96255 36 C18181 81 83 240 42 116 8426 4813 68 M09240 92 42 160 41 382 9848 6411 92 M12241 22 42 880 41 383 97720 1627 79 2 M24242 42 45 760 41 387 95317 2823 85 332 6 C24182 41 84 320 42 119 1228120 96255 36 C18181 81 83 240 42 116 8426 4813 68 M09240 92 42 160 41 382 9836 488 94 M12241 22 42 880 41 383 97925 9235 73 3 6 M24242 42 45 760 41 387 95211 5215 9 329 61 表 3 2 除去门窗后墙的自重计算表 一层总墙长 外墙外为 121 8m 内墙为 180 9 二层墙长 外墙长为 121 8m 内 长为 124 9m 3 6 层总墙长 外墙长为 122 6m 内墙长为 147 575m 女儿墙长为 125 16m 屋顶墙自重 2 51 1 2 125 16 373 98kN 3 6 层墙自重 2 51 121 8 3 6 1 78 180 9 3 6 323 24 1927 78kN 二层墙自重 2 51 121 8 3 6 1 78 3 6 124 9 332 6 1559 57kN 一层墙自重 2 51 4 2 121 8 1 78 4 2 180 9 329 61 2296 58kN 顶层重力荷载代表值为 屋面荷载 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包括 楼面恒载 50 楼面均匀活载 纵横梁自重 楼面上下各半层 的柱及纵横墙自重 六层重力代表值为 4818 96 373 98 756 058 2 2318 997 0 4 776 2 1927 78 2 8635 049KN 3 5 层重力 代表值为 1927 78 2318 997 756 058 1552 2 3530 8 9309 635kN 二层重力代表值为 9280 589kN 一层重力代表值为 9871 964kN 质点重力代表值示意图如图 3 1 所示 图 3 1 质点重力荷载值 第四章 框架横向侧移计算 4 1 重力侧移刚度计算 梁 柱采用混凝土 C30 Ec 3 0 107KN m2在框架结构中 有现浇楼面或预制板楼面 但是有现浇板的楼面 可以作为梁的有效翼缘 增大梁的有效刚度 减少框架侧移 为 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取I 1 5I0 I0为 梁的截面惯性矩 对于中框架I 2I0 横梁的线刚度和柱的线刚度分别见下表 4 1 和表 4 2 梁的跨度如图 4 1 所示 图 4 1 梁的跨度示意图 Ecb hI0L1 5Ec I0 L 2 0Ec I0 L 类别层次 N mm2 mm mm mm4 mm N mm N mm 边梁 1 23 0 104350 700101060007 5 10101011 中梁 1 23 0 104350 700101021002 1 10112 1 1011 边梁 3 63 0 104350 700101061507 3 10109 8 1010 中梁 3 63 0 104350 700101022002 10112 7 1011 表 4 1 横梁线刚度的计算 HcEcb hI0Ec I0 Hc 层次 mm N mm2 mm2 mm4 N mm 152503 0 104600 6001 08 10106 17 1010 236003 0 104600 6001 08 10109 1010 3 636003 0 104500 5000 521 10104 3 1010 表 4 2 柱线刚度的计算 柱侧移刚度按式计算 根据梁线刚度K比2 的不同 结构平面布置图中的 2 h i aD c c 柱可分为中框架柱和边柱 边框架中柱和边柱以及楼 电梯间柱等 现以第1 层柱C 1 柱的侧移刚度为例 说明计算过程 其余柱计算过程从略 计算结果分别见表4 3 柱和梁的线刚度可以从表中查的 相对线刚度 K 5 02 c 0 79 6 17 2110 K 2 K0 5 D 12 c 0 79 21221 44N mm h2 ic 52502 101017 6 12 4 2 横向水平荷载作用下框架内力和侧移计算 4 2 1 横向框架结构定点假想位移计算 横向框架结构顶点假想位移计算 结构顶点的假想侧移由式Vi Gi SI Vi Di Si SI计算 横向框架结构顶点假想位移如表4 4 4 3 横向地震作用计算 4 3 1 水平地震作用下的计算 根据抗震规范 对于高度不超过40米 以剪切变形为主 且质量和刚度沿着高度方 向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等简化方 法计算抗震作用 因此本框架采用底部剪力法计算抗震作用 在 类场地 7度设防区 设计地震分组为第二组情况下 有抗震规范查得 Tg 0 40s max 0 08 T1 0 59s 1 4 Tg 1 4 0 4 0 56s 应考虑顶点附加地震作用 按底部剪力法求得的基底剪力 若按 分配给各层质点 则水平地震作用 EK ii ii i F HG HG F 呈倒三角形分布 对一般层 这种分布基本符合实际 但对结构上部 水平作用小于按 时程分析法和振型分析法求得的结果 特别对周期较长的结果相差更大 地震的宏观震 害也表明 结果上部往往震害严重 因此引入 即顶部附加地震作用系数考虑顶部地 n 震力的加大 n考虑了结构周期和场地的影响 且使修正后的剪力分布与实际更加吻合 因此引入 n n 0 08T1 0 01 0 08 0 59 0 01 0 057 1 0 9 max 0 9 0 08 0 056 1T Tg 59 0 4 0 项目 柱层类型 K 一般层 K2 K 底层 K2 K0 5 2 h i aD c c 根 数 Di 边柱 1 620 5915848 9216 底层中柱 5 020 7921221 4416 593126 边柱 0 830 2924166 6716 2层 中柱 3 420 6352500 0116 1226667 边柱 1 700 4618314 8216 3 6层 中柱 7 980 8031851 8516802667 表4 3 柱的侧移刚度计算表 表 4 4 横向框架结构顶点假想位移 层次Gi kN Vi kN Di mm 层间相对位 移 SI mm Si mm 68635 0498635 04980266710 76243 93 59309 63517944 68480266722 36233 17 49309 63527254 31980266733 95210 81 39309 63536563 95480266745 55176 86 29280 58945844 543122666737 37131 31 19871 96455716 50759312693 9493 94 FEk 1GEQ 0 9 0 08 0 85 55716 507 2652 11kN 59 0 4 0 顶点附加水平地震作用 F nFEk 0 057 2652 11 151 17kN 各质点的水平地震作用按式计算 计算的结果如表4 5表4 5 水 1 5 1 nEK J ii ii i F HG HG F 平表 4 5 地震作用计算表 层次 Hi m Gi kN GiHi kN m GiHi 5 1i iiH G Fi kN Vi kN 623 258635 05200764 910 26650 24650 24 519 659309 64182934 430 23575 221225 45 416 059309 64149419 720 19475 181700 64 312 49309 64115439 540 15375 142075 78 28 859280 5982133 220 10250 092325 87 15 259871 9651827 790 07175 072500 94 图 4 2 横向框架各层水平地震作用及地震剪力示意图 4 3 2 水平地震作用下的位移计算 水平地震作用下层间位移和顶点位移分别按式和计 i u i u i i i D V u 8 1k ii uu 算 计算过程表4 6 层间弹性位移 ii e hu 表 4 6 横向水平地震作用下的位移验算 层 次 i V Kn i D mmN i i i D V u mm 8 1k ii uu mm i h mm iie hu 6650 248026670 8113 7136001 4444 51225 458026671 5312 3636001 2353 41700 648026672 1210 8336001 1698 32075 788026672 598 7136001 1390 22325 8712266671 906 1236001 1895 12500 945931264 224 2252501 1244 由上表可知 最大层间位移发生在第一层 其值为 1 1244 1 550 满足要求 4 3 3 水平地震作用下框架内力计算 框架柱端剪力及弯矩分别按式 i s ij ij ij ij V D V D yhVM ij b ij hyVM ij u ij 1 进行计算 具体过程及结果见表 4 7 321 yyyyy n 表4 7 各层柱端弯矩及剪力计算 层次柱 i h mm i V kN ij D N mm 1 i D N mm ij V kN K y b ij M u ij M 边柱 3 6650 2480266718314 82 14 84 1 700 4 0 21 3732 05 6中柱3 6650 2480266731851 85 25 80 7 980 4 5 41 8051 08 边柱 3 61225 4580266718314 82 27 96 1 70 5 0 50 3350 33 5中柱3 61225 4580266731851 85 48 63 7 980 5 0 87 5387 53 边柱 3 61700 6480266718314 82 38 80 1 70 5 0 69 8469 84 4中柱3 61700 6480266731851 85 67 49 7 980 5 0 121 4 8 121 48 边柱 3 62075 7880266718314 82 47 36 1 70 5 0 85 2585 25 3中柱3 62075 7880266731851 85 82 37 7 980 5 0 148 2 7 148 27 边柱 3 62325 87122666724166 67 45 82 0 830 5 5 90 7274 23 2中柱3 62325 87122666752500 01 99 54 3 420 5 0 179 1 7 179 17 边柱 5 252500 9459312615848 92 66 83 1 620 6 2 217 5 3 133 33 1中柱5 252500 9459312621221 44 89 48 5 020 5 5 258 3 7 211 40 梁端弯矩 剪力及柱轴力按节点平衡条件和梁的转动刚度确定梁端弯矩 具体过程 见表4 8 表4 8 梁端弯矩 剪力及柱轴力计算 边梁中梁柱轴力层次 l b M r b ML b V l b M r b ML b V 边柱N中柱N 632 0513 666 157 4337 4237 422 234 02 7 43 26 59 571 736 866 1517 651011012 291 82 24 99 100 8 5 4120 1 7 72 16 1531 26153 1 2 153 1 2 2 2139 2 0 56 25 208 7 9 3155 0 9 72 136 1536 95197 6 2 197 6 2 2 2179 6 5 93 2 351 4 9 2159 4 8 105 6 3 644 19221 8 1 221 8 1 2 1211 2 5 137 3 9 518 6 4 1224 0 5 125 9 9 658 34264 5 8 264 5 8 2 1251 9 8 195 7 3 718 2 8 4 4 横向风荷载作用下框架结构内力计算侧移计算 4 4 1 风荷载的内力计算 风力作用与建筑物的外形直接有关 圆形与正多边形收到风力较小外 对抗风有利 相反 平面凸凹多变的复杂建筑物受到的风力较大 而且容易产生风力扭转作用 对抗 风不利 风力受建筑物周围环境影响较大 处于高层建筑群中的高层建筑 有时会出现 受力更为不利的情况 例如 由于不对称遮挡而使风力偏心产生扭矩 相邻建筑物之间 的狭缝风力增大 使建筑物产生扭转等等 在这些情况下要适当加大安全速度 风力作 用具有静力作用于动力作用两重性质 风力在建筑物表面的分布很不均匀 在角去和建 筑物内收的局部区域 会产生较大的风力 与地震作用相比 风力作用相比 风力作用 持续时间较长 与作用持续时间较长 其作用更接近于静力荷载 但对建筑物的作用期 间会出现较大风力的次数较多 由于有计较长期的气象观测 大风的重现期很短 对风 力大小的估计要比地震作用大小的估计较为可靠 因而抗风设计也具有较大的可靠性 由于建筑物在密集建筑群的城市市区 所以改建筑物为C类 其粗糙度指数系数去0 22 梯度风高度去400m 风压标准值计算公式为 wk z z s w0 wk 风荷载标准值 本地区基本风压为 0 5kN m2 w0 基本风压 z 风压高度变化系数 s 风荷载体型系数 z z 高度处得风振系数 因结构高度小于 30 米 取 z 1 0 对于矩形平面取 z为 1 3 地面粗糙度为 C 类 层次 z sZ m zW0A m2 PW KN 61 01 321 75 0 87 0 557 2432 37 51 01 318 15 0 80 0 557 2429 76 41 01 314 55 0 73 0 557 2427 16 31 01 310 95 0 64 0 557 2423 81 21 01 37 35 0 54 0 557 2420 09 11 01 33 75 0 40 0 559 6315 50 表 4 9 风荷载的计算 图 4 3 风荷载简图 4 3 2 风荷载侧移计算 由计算出的水平荷载求出层间剪力 Vi 层间刚度上面已经算过 根据这些已知条件 可按公式和计算各层的相对位移和绝对位移 计算过程见表 s j ij I i D V u 1 k n K i uu 1 4 10 表 4 10 风荷载作用下的层间位移 层次 123456 F kN15 520 923 8127 1629 7632 37 V kN149 5134113 189 2962 1332 37 D kN5931261226667802667802667802667802667 u mm0 250 110 140 110 080 04 ui mm0 250 360 50 660 740 78 hi mm375036003600360036003600 i i h u 1 150001 32731 257141 32731 450001 90000 由于最大相对侧移 满足 高层建筑钢筋混凝土结构技术规程 因此构的 3273 1 550 1 水平位移满足要求 第五章 竖向荷载作用下内力计算 5 1 计算单元 取 3 轴线横向框架进行计算 计算单元宽度为 6 6m 如图 3 6 由于房间内布置有 次梁 故直接传给该框架的楼面荷载入图中的水平投影线所示 计算单元法内内的其余 楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架 作用于各节点上 由于结构和荷载均对称 故计算时可用半框架 梁端 柱端弯矩采用二次分配法计算 弯矩二次分配法比分层法作了更进一步的简化 在分层法中 用弯矩分配法计算分层单 元的杆端弯矩时 任一节点的不平衡弯矩都将影响到节点所在单元中的所有杆件 而弯 矩二次分配法假定任一节点的不平衡弯矩只影响至与该节点相交的各杆件的远端 因此 可将弯矩分配法的循环次数简化到一次分配 一次传递 再一次分配 所以本框架设计 采用弯矩分配法计算框架内力 传递系数为1 2 各节点分配两次即可 梁端剪力可根据 梁上竖向荷载引起的剪力和梁端弯矩引起的剪力相叠加而得 柱轴力由梁端剪力和节点 集中力叠加得到 计算柱底轴力还需要考虑柱的自重 5 2 荷载计算 1 恒荷载作用下 代表横梁自重均布荷载形式 对于第六层 1 q 1 q 6 431 kN m 分别为房间和走道板传给衡量的梯形荷载和三角形荷载 由上图所示几何关系可 2 q 得 6 21 3 3 20 493 kN m 2 q 就p1 p2分别为边纵梁 中纵梁直接传给柱的恒载 它包括梁自重 楼板重和女儿 墙等的重力荷载计算如下 p1 3 3 1 65 0 5 2 6 6 3 3 1 65 2 6 21 6 431 6 6 3 281 6 6 2 2 51 1 2 6 6 157 68kN p2 3 3 1 65 0 5 2 6 6 3 3 1 65 2 6 6 2 7 2 6 21 6 431 6 6 3 281 6 6 2 193 13kN M1 p1e1 157 68 0 5 0 3 2 15 77 kN m M2 p2e2 193 13 0 5 0 3 2 19 31 kN m 对1 5层 1 q 包括梁自重和其上横墙自重 为均布荷载 其他荷载计算方法同第6 层 结果为 1 q 6 431 1 78 3 3 1 5 9 64 kN m 6 431 kN m 1 q 4 55 3 3 15 015 2 qmKN 3 3 1 65 0 5 2 6 6 3 3 1 65 2 1 P 4 55 6 431 6 6 3 281 6 6 3 2 51 3 3 6 6 2 4 1 8 2 2 4 1 8 2 0 4 151 64kN 3 3 1 65 0 5 2 6 6 3 3 1 65 2 6 6 2 7 2 2 P 4 55 6 431 6 6 3 281 6 6 2 1 78 6 6 3 3 1 2 2 4 1 2 2 4 0 4 190 54KN 对3 5层 M1 p1e1 151 64 0 5 0 3 2 15 16kN M2 p2e2 190 54 0 5 0 3 2 19 05kN 对1 2层 M1 p1e1 151 64 0 6 0 3 2 22 75kN M2 p2e2 190 54 0 6 0 3 2 28 58kN 2 活荷载计算 对于第六层 屋面活荷载2 0kN m2 2 0 3 3 6 6 kN m 2 q 3 3 1 65 0 5 2 6 6 3 3 1 65 2 2 0 27 23kN 1 P 3 3 1 65 0 5 2 6 6 3 3 1 65 2 6 6 2 7 2 2 0 45 05kN 2 P M1 p2e2 27 23 0 5 0 3 2 2 72kN M2 p2e2 45 05 0 5 0 3 2 4 51kN 同理 屋面雪荷载0 4 kN m2 0 4 3 3 1 32 kN m 2 q 3 3 1 65 0 5 2 6 6 3 3 1 65 2 0 4 5 45kN 1 P 3 3 1 65 0 5 2 6 6 3 3 1 65 2 6 6 2 7 2 0 4 9 01kN 2 P M1 p2e2 5 45 0 5 0 3 2 0 55kN M2 p2e2 9 01 0 5 0 3 2 0 9kN 对1 5层 屋面活荷载2 0kN m2 2 0 3 3 6 6 kN m 2 q 3 3 1 65 0 5 2 6 6 3 3 1 65 2 2 0 27 23kN 1 P 3 3 1 65 0 5 2 6 6 3 3 1 65 2 6 6 2 7 2 2 0 45 05kN 2 P 对3 5层 M1 p2e2 27 23 0 5 0 3 2 2 72kN M2 p2e2 45 05 0 5 0 3 2 4 51kN 对1 2层 M1 p2e2 27 23 0 6 0 3 2 4 08kKN M2 p2e2 45 05 0 6 0 3 2 6 76kN 将上述结果汇总 见表 5 1 5 2 5 3 荷载示意图如图 5 1 所示 图 5 1 荷载示意图 表 5 1 横向框架恒载汇总表 力 层 次 1 q kN m 1 q kN m 2 q kN m 1 P kN 2 P kN 66 4316 43120 493157 68193 13 1 59 646 43115 015151 64190 54 表 5 2 横向框架恒载汇总表 集中力矩 层 次 1 q kN m 1 q kN m 2 q kN m 1M mkN 2M mkN 66 4316 43120 49315 7719 31 3 59 646 43115 01515 1619 05 1 29 646 43115 01522 7528 58 表 5 3 横向框架活载汇总表 力 层 次 2 q kN m 1 P kN 2 P kN 1 M mkN 2 M mkN 6 6 6 1 32 27 23 5 45 45 05 9 01 2 72 0 55 4 51 0 9 3 5 6 627 2345 052 724 51 1 2 6 627 2345 054 086 76 5 3 内力计算 梁端 柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算 弯矩计算过程及弯矩图见图 5 1 图 5 2 和图 5 3 梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得 柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到 计算柱底轴力还需考柱的自重 恒载作用下 第 6 层 AB 跨梁端 AB M 6 431 20 493 6 62 1 2 89 6 1 12 2 6 6 1 12 2 6 6 65 1 3 6 6 65 1 mkN VAB 6 431 20 493 0 891 6 6 81 48kN 2 1 BC 端 MBC 6 431 6 62 23 34 1 12 mkN VBC 6 431 6 6 21 2kN 2 1 第 1 5 层 AB 端 AB M 9 64 15 02 6 62 0 891 83 57 1 12 2 6 6 1 12 mkN VAB 9 64 15 02 0 891 6 6 75 98kN 2 1 BC 端 MBC 6 431 23 34 1 12 2 6 6mkN VBC 6 431 6 6 21 2kN 2 1 活荷载作用下 第六层 AB跨梁端 AB M 6 6 6 62 0 891 21 35 1 12 mkN VAB 6 6 0 891 6 6 19 41kN 2 1 第1 5层 AB跨梁端 AB M 6 6 6 62 0 891 21 35 1 12 mkN VAB 6 6 0 891 6 6 19 41kN 2 1 雪荷载作用下 屋顶 AB跨梁端 AB M 1 32 6 62 0 891 4 27 1 12 mkN VAB 1 32 0 891 6 6 3 88kN 2 1 表5 4 横向框架刚度分配系数 边柱中柱层 次 i柱i边梁2i中梁4i柱4i边梁 梁下柱上柱左梁右梁下柱上柱 64 37 35417 229 20 630 370 290 540 17 54 37 35417 229 20 460 270 270 250 460 150 15 44 37 35417 229 20 460 270 270 250 460 150 15 34 37 35417 229 20 460 270 270 250 460 150 15 297 54236300 360 430 210 240 340 290 14 16 27 54224 8300 330 270 400 230 320 190 27 荷载引起剪 力 弯矩引起的 剪力 总剪力柱轴力 AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱 层 次 VA VBVB V C VA VBVB V C VAVBVB V C N顶N低N顶N低 681 4821 2 8 75072 7390 2321 2230 41254 04304 56328 19 575 9821 2 5 54070 4481 5221 2476 12499 75621 45645 08 475 9821 2 5 82070 1681 821 2721 55745 18938 62962 25 375 9821 2 5 9807081 9621 2966 82990 451255 951279 58 275 9821 2 6 61069 3782 5921 21211 461245 481573 911607 93 175 9821 2 5 69070 2981 6721 21467 411517 021901 341950 95 表5 5 恒载作用下梁端剪力及柱轴力 荷载引起剪力弯矩引起的剪 力 总剪力柱轴力 AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱 层 次 VA VBVB VCVA VBVB VCVAVBVB VC N顶N低N顶N低 6 19 410 0 410 1919 82 0 46 2346 2364 8764 87 5 19 410 0 410 1919 82 0 92 4692 46129 74129 74 4 19 410 0 410 1919 82 0 138 69138 69194 61194 61 3 19 410 0 410 1919 82 0 184 92184 92259 48259 48 2 19 410 0 620 18 7920 03 0 230 94230 94324 56324 56 1 19 410 0 620 18 7920 03 0 276 96276 96389 64389 64 表5 6 活载作用下梁端剪力及柱轴力 表5 7 活 雪 载作用下梁端剪力及柱轴力 荷载引起剪力弯矩引起的剪 力 总剪力柱轴力 AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱 层 次 VA VBVB VCVA VBVB VCVAVBVB VC N顶N低N顶N低 63 880 0 0803 83 9609 259 2512 9712 97 519 410 1 02018 3920 43054 8754 8778 4578 45 419 410 0 4101919 820101 1101 1143 32143 32 319 410 0 4101919 820147 33147 33208 19208 19 219 410 0 62018 7920 030193 35193 35273 27273 27 119 410 0 62018 7920 03239 37239 37338 35338 35 5 4 竖向框架内力 5 4 1 横梁弯矩调幅 当活荷载产生的内力远小于恒荷载及水平力时 可不考虑活荷载的最不利布置 而 把活荷载同时作用于所有的框架梁上 这样求得的内力在支座处与按最不利荷载位置法 求得的内力极为相近 可直接进行内力组合 但在跨中处却比最不利荷载位置法的计算 结果小 因此 使用满布荷载法时 应对活荷载引起的梁跨中弯矩乘以1 1 1 2的系数予 以放大 本例取放大系数为1 1 结构抗震等级根据结构类型 地震烈度 房屋高度等因素 由抗震规范可知本工程 抗震等级为三级 在竖向荷载作用下 可以考虑梁端塑性变形内力重分布而对梁端负弯矩进行调幅 调幅系数为现浇框架 0 8 0 9 本设计取0 8 调幅后的结果见表5 8和表5 9 横梁弯矩调幅值 荷载类型恒荷载 层号左右左调幅右条幅 边 35 65 93 39 28 52 74 716 中 59 58 59 58 47 66 47 66 边 50 25 86 85 40 2 69 485 中 46 26 46 26 37 01 37 01 边 48 22 86 62 38 58 69 34 中 46 68 46 68 37 34 37 34 边 46 91 86 40 37 53 69 123 中 47 08 47 08 37 66 37 66 边 49 06 86 06 39 25 68 852 中 35 32 35 32 28 26 28 26 边 47 50 85 07 38 68 061 中 35 21 35 21 28 17 28 17 表5 8 恒荷载横梁弯矩调幅值 表5 9 活荷载横梁弯矩调幅值 5 4 2 荷载组合 结构抗震等级根据结构类型 房屋高度 地震烈度 外部地震情况等因素 有抗震 规范可以查的本工程为三级抗震等级 由于风荷载作用下的组合与考虑地震组合相比 一般较小 对于结构设计不起控制 作用 故不考虑 只考虑以下三种组合形式 1 有可变荷载效应控制的组合 S 1 2SGK 1 4SQK 2 由永久荷载效应控制的组合 S 1 35SGK 1 4 0 7 SQK 取S 1 35SGK 1 0SQK 3 竖向荷载与水平地震作用下的组合 S 1 2 SGK 0 5 SQK 1 3SEK 具体过程见表5 15 下面分别计算恒荷载 活荷载作用下边梁和中梁的跨中弯矩 恒荷载作用下的跨中弯矩 第六层 边梁M中 6 62 6 431 20 493 0 891 8 28 52 74 71 2 82 83 kN m 横梁弯矩调幅值 荷载类型活荷载 层号左右左调幅右条幅 边 9 63 19 79 7 7 15 836 中 13 83 13 83 11 06 11 06 边 14 24 20 08 11 39 16 065 中 10 22 10 22 8 18 8 18 边 13 82 20 03 11 06 16 024 中 10 32 10 32 8 26 8 26 边 13 49 20 10 79 163 中 10 37 10 37 8 3 8 3 边 14 84 19 67 11 87 15 742 中 6 796 79 5 435 43 边 14 44 19 35 11 55 15 481 中 6 75 6 75 5 4 5 4 中梁M中 2 72 6 431 8 47 66 47 66 2 41 80 kN m 第五层 边梁M中 6 62 9 64 15 02 0 891 8 40 2 69 48 2 70 52 kN m 中梁M中 2 72 6 431 8 37 01 31 15 kN m 第四层 边梁M中 6 62 9 64 15 02 0 891 8 38 58 69 3 2 71 42 kN m 中梁M中 2 72 6 431 8 37 34 31 48 kN m 第三层 边梁M中 6 62 9 64 15 02 0 891 8 37 53 69 12 2 72 03 kN m 中梁M中 2 72 6 431 8 37 66 31 16 kN m 第二层 边梁M中 6 62 9 64 15 02 0 891 8 39 25 68 85 2 71 31 kN m 中梁M中 2 72 6 431 8 28 26 22 4 kN m 第一层 边梁M中 6 62 9 64 15 02 0 891 8 38 68 06 2 72 33 kN m 中梁M中 2 72 6 431 8 28 17 22 31 kN m 活荷载作用下的跨中弯矩 第六层 第六层 边梁M中 6 62 6 6 0 891 8 7 7 15 83 2 20 25 kN m 中梁M中 11 06 kN m 第五层 边梁M中 6 62 6 6 0 891 8 11 39 16 06 2 18 29 kN m 中梁M中 8 18 kN m 第四层 边梁M中 6 62 6 6 0 891 8 11 02 16 06 2 18 48 kN m 中梁M中 8 26 kN m 第三层 边梁M中 6 62 6 6 0 891 8 10 79 16 2 18 62 kN m 中梁M中 8 3 kN m 第二层 边梁M中 6 62 6 6 0 891 8 11 87 15 74 2 18 21kN m 中梁M中 5 43 kN m 第一层 边梁M中 6 62 6 6 0 891 8 11 55 15 48 2 18 5kN m 中梁M中 5 4 kN m 使用满布荷载法时 应对活荷载引起的梁跨中弯矩乘以1 1 1 2的系数予以放大 本例 取放大系数为1 1 计算结果见表5 10 表5 10 梁的活荷载跨中弯矩放大结果 边梁 20 0522 066 中梁 11 06 12 17 边梁 18 2920 125 中梁 8 18 9 00 边梁 18 4820 334 中梁 8 26 9 09 边梁 18 6220 483 中梁 8 3 9 13 边梁 18 2120 032 中梁 5 43 5 97 边梁