医院门诊综合楼结构设计毕业论文.doc

1 医院门诊综合楼结构设医院门诊综合楼结构设 计毕业论文计毕业论文 目目 录录 摘摘 要要 3 ABSTRACT 4 1 建筑设计建筑设计 5 1 1 工程概况工程概况 5 1 2 设计依据和原则设计依据和原则 5 1 2 1 设计依据 5 1 2 2 设计原则 5 1 3 建筑方案选择建筑方案选择 6 1 4 建筑体型设计建筑体型设计 7 1 5 平面设计平面设计 8 1 5 1 使用房间的设计要求 8 1 5 2 使用房间的面积 形状和尺寸 8 1 5 3 门窗在房间平面中的布置 8 1 61 6 立面设计立面设计 9 1 6 1 尺度和比例 9 1 6 2 节奏感 9 1 6 3 材料质感和色彩配置 9 1 6 4 重点及细部处理 9 1 71 7 细部构造做法细部构造做法 9 屋面及楼面构造做法 9 1 7 2 地面做法 9 1 7 3 散水做法 10 1 7 5 踢脚做法 10 2 2 结构设计结构设计 11 2 1 框架结构设计计算框架结构设计计算 11 2 1 1 工程概况 11 2 1 2 设计资料 11 2 1 3 梁柱截面 梁跨度及柱高度的确定 12 2 1 4 荷载计算 13 2 1 5 刚度计算 24 2 1 6 水平地震作用下横向框架的内力分析 30 2 1 7 竖向荷载作用下横向框架的内力分析 33 2 1 8 内力组合 46 2 1 9 截面设计 54 第二层框架梁设计剪力 61 2 2 板的计算板的计算 78 2 2 1 设计资料 78 2 2 2 楼面板 78 2 2 3 屋面板 82 2 3 楼梯设计楼梯设计 87 2 3 1 计算简图及截面尺寸 87 2 3 2 设计资料 87 2 3 3 梯段板设计 87 2 3 4 平台板计算 88 2 3 5 平台梁计算 89 建筑中的结构设计及建筑材料建筑中的结构设计及建筑材料 103 4 致谢致谢 106 5 主要参考文献 主要参考文献 107 1 建筑设计建筑设计 1 1 工程概况工程概况 本工程名称 东风总医院门诊综合大楼 根据该房屋的使用功能及建筑设计要求 进行了平立面及剖面的设计 主体 3 结构为5层 层高均为3 9m 总建筑面积约为6588 29m2 建筑长度72 24m 建筑 宽度18 24m 采用钢筋混凝土框架结构 填充墙采用加气混凝土空心砌块 外墙 内墙均为240mm 门窗采用塑钢 门窗洞尺寸详见建筑施工图 1 2 设计依据和原则设计依据和原则 1 2 1 设计依据 1 人体尺度和人体活动所需的空间尺度 建筑物中设备的尺寸 踏步 窗台 栏杆的高度 门洞 走廊 楼梯的宽度 和高度 以至各类房间的高度和面积大小 都和人体尺度以及活动所需的空间尺 度直接或间接有关 因此人体尺度和人体活动所需的空间尺度 是确定建筑空间 的基本依据之一 2 办公用品 设备的尺寸和使用它们必要的空间 3 温度 湿度 日照 雨雪 风向 风速等气候条件 4 地形 地质条件和地震烈度 本设计为地震区的房屋 设计时主要考虑 选择对抗震有利的场地和地基 房屋设计的体型 应该尽可能规整 简洁 避免在建筑平面及体型上的凸凹 采 用必要的加强房屋整体性的构造措施 不做或少做地震时容易倒塌脱落的建筑附 属物 女儿墙等须作加固处理 从材料选用和构造做法上尽可能减轻建筑物的自 重 特别是减轻屋顶和围护墙的重量 5 建筑模数和模数制 1 2 2 设计原则 1 1 满足建筑功能要求 满足建筑物的功能要求 为人们的生产和生活活动创造良好的环境 是建筑 设计的首要任务 合理设置门窗洞口的大小 合理安排厕所办公室以及会议室的 位置大小 采光和通风要好 2 采用合理的技术措施 正确选用建筑材料 根据建筑空间组合的特点 选择合理的结构 施工方案 使房屋坚固耐久 建造方便 缩短工期 4 3 具有良好的经济效果 建造房屋是一个复杂的物质生产过程 需要大量的人力 物力和资金 在房 屋的设计和建造中 要因地制宜 就地取材 尽量做到节省劳动力 节约建筑材 料和资金 设计和建造房屋要有周密的计划和核算 重视经济领域的客观规律 讲究经济效果 房屋设计的使用要求和技术措施 要和相应的造价 建筑标准统 一起来 4 考虑建筑美观要求 建筑物是社会的物质和文化财富 它在满足使用要求的同时 还需要考虑如 人们对建筑物在美观方面的要求 考虑建筑物所赋予人们在精神上的感受 建筑 设计要努力创造具有我国时代精神的建筑空间组合与建筑形象 历史上创造的具 有时代印记和特点的各种建筑形象 往往是一个国家 一个民族文化传统宝库中 的重要组成部分 5 符合总体规划要求 单体建筑是总体规划中组成部分 单体建筑应符合总体规划提出的要求 建 筑物的设计还要充分考虑和周围环境的关系 例如原有建筑的状况 道路的走向 基地面积大小以及绿化等方面和拟建建筑物的关系 新设计的单体建筑 应是所 在基地形成协调的室内外空间组合 良好的室外环境 1 3 建筑方案选择建筑方案选择 根据设计资料可选用框架结构 框架结构是由梁和柱刚性连接的骨架结构 其传力途径为板 梁 柱 基础 地基 选择依据 1 优点多 钢筋混凝土造价低 材料资源丰富 易于就地取材 耐久性 好 不需要经常保养和维修 耐火性好 整体性好 对于抵抗地震作用具有 较好的性能 具有可塑性 可以根据需要浇制成各种形式和尺寸的构件 合理 的发挥材料性能 节约钢材 降低造价 2 建筑功能强 框架结构建筑平面布置灵活 可以做成有较大空间的房间 而且分隔灵活 也可以用隔墙分隔成小空间 或拆除隔墙改为大房间 使用灵活 外墙采用非承重墙体 使立面设计灵活多变 可采用轻便隔墙和外墙 可大大降 低房间自重 节约材料 5 3 从结构的受力性能来分析 对于地震地区来说 框架结构 不仅受竖向荷载 还受水平地震作用 在水平力作用下 框架的侧移由两部分组成 第一部分由梁 柱的弯曲变形产生 第二部分由柱的截面尺寸变形产生 弯曲变形 框架的抗侧 移刚度主要取决于梁柱的截面尺寸 通常 梁柱截面惯性矩小 侧向变形较大 1 4 建筑体型设计建筑体型设计 1 反映建筑功能要求和建筑类型的特征 不同功能要求和建筑类型 具有不同的内部空间组合特点 房间的外部形象 也相应地表现这些建筑类型的特征 本工程为医院门诊综合楼 设计上应充分满 足医院的设计要求 满足学生日常生活起居需要 采用矩形 2 结合材料性能 结构构造和施工技术的特点 该结构为钢筋混凝土结构 墙体为粉煤灰加气混凝土砌块围护墙 由于墙体 并不承重 所以立面上门窗的设置和开启有了很大的灵活性 可以在不同的层或 同一层不同的位置采用不同的窗户 有的可以用横向有的可以用纵向的窗户 以 高强度的钢材 钢筋混凝土等材料构成的空间结构 不仅为室内的大型活动提供 了理想的使用空间 同时各种形式的空间结构也极大的丰富了建筑物的外部形象 是建筑物的体形和立面能够结合材料的力学性能 具有很好的表现力 3 掌握建筑标准和相应的经济指标 建筑体形和立面的设计 应该遵循设计方针政策 根据房屋的使用性质和规 模 严格掌握国家规定的建筑标准和经济指标 建筑外型设计的任务 应该在合 理满足使用要求的前提下用较少的投资建造起简洁 明朗 朴素 大方以及和周 围环境协调的建筑物来 4 适应基地环境和建筑规划的群体布局 单体建筑是规划群体中的一个局部 拟建房屋的体型 立面 内外空间组合 以至建筑风格等方面 要认真考虑和规划中建筑群体的配合 同时 建筑物所在 地区的气候 地形 道路 原有建筑物以及绿化等基地环境 也是影响建筑体型 和立面设计的重要因素 5 符合建筑造型和立面构图的一些规律 必须符合建筑造型和立面构图的一些规律 例如比例尺度 完整均衡 变化 统一 以及韵律和对比等等 6 1 5 平面设计平面设计 1 5 1 使用房间的设计要求 1 房间的面积 形状和尺寸要满足室内实用活动和家具 设备合理布置的要求 2 门窗的大小和位置 考虑房间的出入方便 疏散安全 采光通风良好 3 房间的构成应使结构构造布置合理 施工简便 也要有利于房间之间的组合 所用材料要符合相应的建筑标准 4 室内空间以及地面 墙面和构件细部 要考虑人们的使用和审美要求 1 5 2 使用房间的面积 形状和尺寸 使用房间面积的大小主要是考虑房间内部活动的特点 使用人数的多少等 另外还要满足人们对室内空间的观感 这也是确定房间平面形状的和尺寸的重要 因素 1 5 3 门窗在房间平面中的布置 门窗的大小和数量是否恰当 它们的位置和开启方式是否合适 对房间的平 面使用效果也有很大影响 1 门的宽度 数量和开启方式 房间平面中门的最小宽度 是由通过人流多少和搬进房间家具 设备的大小 决定的 该设计中房间内门的宽度取900mm 阳台和宿舍之间采用门连窗式的门 窗 门宽750mm 门的数量根据防火要求如果室内人数多于50人或房间面积大于 60平方米时至少需要两个门 门厅对外出入口的总宽度 应不小于通向该门厅的 过道 楼梯宽度的总和 2 房间平面中门的位置 房间平面中门的位置应考虑室内交通路线简洁和安全疏散的要求 门的位置 还对室内使用面积能否充分利用 以及组织室内穿堂风等关系很大 门一般设置 在紧贴墙 不设置垛 房间平面中门的位置 写字楼房间门至安全出口的最大距 离应为40m 3 窗的大小和位置 房间中窗的大小和位置 主要根据室内采光 通风要求来设置 采光方面 7 窗的大小直接影响到室内照明是否足够 窗的位置关系到室内照度是否均匀 1 61 6 立面设计立面设计 建筑立面是表示房屋四周的外部形象 立面设计是由许多构部件所组成的 恰当的确定立面中组成部分和构部件的比例和尺度 运用节奏韵律 虚实对比等 规律 设计出体型完整 形式与内容统一的建筑立面 是立面设计的主要任务 1 6 1 尺度和比例 尺度正确和比例协调 是使立面完整统一的重要方面 比例协调首先要求结 构和构造的合理性 同时也要符合立面构图的美观要求 1 6 2 节奏感 立面采用设置分层线和贴面砖以及窗户的组合 进行横竖向的划分 使整个 结构既整体统一又富有节奏变化 1 6 3 材料质感和色彩配置 材料采用灰色墙面砖贴面 平整而光滑的瓷砖 感觉比较轻巧 以灰色为主 的立面色调 常使人感觉稳重 大方 1 6 4 重点及细部处理 建筑物的主要出入口和楼梯间等部分 是人们经常经过和接触的地方 在使 用上要求这些部位的地位明显 易于找到 在建筑立面设计中也对楼梯间及出入 口的立面适当进行重点处理 立面中一些构件的构造做法应给于一定的注意 1 71 7 细部构造做法细部构造做法 屋面及楼面构造做法 屋面做法 20mm厚1 2水泥砂浆找平 100 140mm厚 2 找坡 膨胀珍珠岩 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm厚纸筋石灰抹灰 楼面做饭 25mm厚水泥砂浆面层 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm纸筋石灰抹灰 8 1 7 2 地面做法 地面做法 10厚地面砖背面水泥砂浆粘贴 稀水泥浆擦缝 20厚1 3干硬性水泥砂浆结合层 素水泥浆一道 60厚C15混凝土垫层 素土夯实 压实系数大于0 9 1 7 3 散水做法 混凝土散水 20厚1 2 5水泥砂浆 60厚C15素混凝土 80厚碎砖 素土夯实 1 7 5 踢脚做法 踢脚做法 稀水泥浆擦缝 8厚瓷砖 20厚1 2水泥砂浆粘结 刷界面处理剂一道 9 2 结构设计结构设计 2 1 框架结构设计计算框架结构设计计算 2 1 1 工程概况 本项目为 5 层钢筋混凝土框架结构体系 占地面积约为 1318m2 总建筑面积 约为 6588 m2 层高 3 9m 平面尺寸为 18 24m 72 24m 采用钢筋混凝土独立基础 室内地坪为 0 000m 室外内高差 0 45m 框架梁柱现浇 屋面及楼面采用 100mm 厚现浇钢筋混凝土 2 1 2 设计资料 2 1 2 1 气象条件 基本风荷载 W 0 45kN m2 基本雪荷载为 0 40 KN m2 2 1 2 2 楼 屋面使用荷载 走道 2 5kN m2 消防楼梯 2 5kN m2 病房 2 0kN m2 为安全考虑 均按 2 5kN m2计算 2 1 2 3 工程地质条件 建筑场地为 类 地基承载能力标准值为120KN m2 常年地下水位在地表下 6m 土壤最大冻结深度 1 2m 室内地面标高为 0 000 相对于绝对标高316 20m 地 震设防烈度为7度 襄樊地区抗震设防烈度为7度 设计基本地震加速度值为0 1g 场地类别为 二类场地 地震分组为第一组设计 设计特征周期为Tg 0 35s 阻尼比0 05 10 2 1 2 4 气象条件 襄樊地区 最热月气温 27 3 绝对最高气温 41 7 最冷月平均气温 10 7 绝对最低气温 23 6 主导风向 该地区主导风向为东北风 冬季平均风风 速 1 9m 秒 基本风压 0 45KN m2 基本雪压 0 4 KN m2 2 1 3 梁柱截面 梁跨度及柱高度的确定 2 1 3 1 初估截面尺寸 柱 b h 600mm 600mm 梁 梁编号见结构平面图 KL 01 KL 02 KL 03 h 1 12 1 8 7200 600 900 取h 750mm b 1 3 1 2 H 1 3 1 2 700 233 350 取b 300mm KL 04 KL 05 h 1 12 1 8 6000 500 750 取h 600mm b 1 3 1 2 H 1 3 1 2 600 200 300 取b 250mm LL 01 h 1 12 1 8 3000 250 375 取h 350mm b 1 3 1 2 H 1 3 1 2 350 117 175 取b 150mm L 01 h 1 12 1 8 7200 600 900 取h 650mm b 1 3 1 2 H 1 3 1 2 650 217 325 取b 250mm 2 1 3 2 梁的计算跨度 以12榀框架为例 框架梁的计算跨度以上柱形心为准 由于建筑轴线与柱轴 线重合 故计算跨度如下 图 2 1 梁的计算 跨度 11 2 1 3 3 柱高度 底层柱 h 3 9 0 45 0 65 5m 其他层 h 3 9m 2 1 4 荷载计算 2 1 4 1 恒载计算 屋面框架梁线荷载标准值 屋面均布恒载 二毡三油防水层 0 35 kN m2 冷底子有热玛蹄脂 0 05 kN m2 20mm厚1 2水泥砂浆找平 0 02 20 0 4 kN m2 100 140厚 2 坡度 膨胀珍珠岩 0 1 0 14 7 2 0 84 kN m2 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0 1 25 2 5 kN m2 15mm厚纸筋石灰抹底 0 015 16 0 24 kN m2 共计 4 38 kN m2 框架梁自重 0 3 0 75 25 5 625 KN m 梁侧粉刷 2 0 75 0 1 0 02 17 0 442KN m 中跨 BC 框架梁自重 0 3 0 75 25 5 625 KN m 梁侧粉刷 2 0 75 0 1 0 02 17 0 442KN m 作用在顶层框架梁上的线荷载为 g5AB1 g5CD1 g5BC1 5 625 0 442 6 607KN m g5AB2 g5CD2 g5BC2 4 38 3 0 13 14KN m 12 楼面框架梁线荷载标准值 楼面均布恒载 按楼面做法逐项计算 25厚水泥砂浆找平 0 025 20 0 05 kN m2 100厚现浇钢筋混凝土楼板 0 1 25 2 5 kN m2 15厚纸筋石灰抹灰 0 015 16 0 24 kN m2 共计 3 24 kN m2 边跨填充墙自重 0 24 3 6 0 75 19 12 996KN m 墙面粉刷 3 6 0 75 0 02 2 17 0 969 KN m 作用在中间层框架梁上的线荷载为 gAB1 gCD1 5 625 12 996 0 969 19 59 KN m gBC1 19 59 KN m gAB2 gCD2 3 24 3 0 9 72 KN m gBC2 3 24 3 0 9 72 KN m 屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 0 25 0 6 3 0 25 11 25 KN 粉刷 2 0 02 0 6 0 1 3 0 17 1 02 KN 0 6m 高现浇混凝土自重 0 6 3 0 0 24 25 10 08 KN 粉刷 2 0 02 0 6 3 0 17 1 224 KN 连系梁传来屋面自重 A D 点相同 1 2 3 0 0 5 3 0 4 38 9 855KN 顶层边节点集中荷载 G5A G5D 33 43KN 中柱连系梁自重 0 25 0 6 3 0 25 11 25KN 粉刷 2 0 02 0 6 0 1 3 0 17 1 02 KN 连系梁传来屋面自重 B C 点相同 2 0 5 3 0 1 5 4 38 19 71KN 顶层中间节点集中荷载 G5B G5C 31 98KN 楼面框架节点集中荷载标准值 13 边柱连系梁自重 0 25 0 60 3 0 25 11 25KN 粉刷 2 0 02 0 60 0 1 3 9 17 1 02 KN 窗自重 2 1 2 1 0 45 1 98KN 窗下墙体自重 0 24 0 9 2 7 19 11 08KN 粉刷 2 0 02 0 9 2 7 17 1 65KN 窗边墙体自重 2 1 2 7 2 1 0 24 19 5 75KN 粉刷 2 0 02 2 1 2 7 2 1 17 0 86KN 框架柱自重 0 60 0 60 3 9 25 35 1KN 粉刷 1 92 0 02 3 9 17 2 55KN 连系梁传来楼面自重 A D 点相同 0 5 3 0 1 5 3 24 7 29KN 中间层边节点集中荷载 GA GD 78 53KN 中柱连系梁自重 11 25KN 粉刷 1 02KN 内纵墙自重 3 0 0 3 3 9 0 6 0 24 19 40 63 KN 粉刷 3 0 0 3 3 9 0 6 2 0 02 17 6 06 KN 扣除门洞重加上门重 2 4 0 9 19 0 24 17 2 0 02 0 2 10 88 KN 框架柱自重 35 1 KN 粉刷 2 55 KN 连系梁传来楼面自重 B C 点相同 2 0 5 3 0 1 5 3 24 14 58KN 中间层中节点集中荷载 GB GC 100 31KN 其中 G5A G5D 33 43 KN G5B G5C 31 98 KN GA GD 78 53 KN GB GC 100 31 KN 14 g5AB1 g5CD1 6 61 KN m g5AB2 g5CD2 13 14 KN m g5BC2 13 14KN m g5BC1 6 61KN m gAB1 gCD1 19 59 KN m gBC1 19 59KN m gAB2 gCD2 9 72KN m gBC2 9 72KN m 15 2 1 4 3 屋 楼面活荷载计算 屋 楼面活荷载作用下的荷载值计算如下 P5AB P5CD P5BC 0 5 3 1 5KN m P5A P5D 0 5 3 0 1 5 0 5 1 125KN P5C P5B 2 0 5 3 0 1 5 0 5 2 25KN PAB PCD PBC 2 5 3 0 7 5KN m PA PD 0 5 3 0 1 5 2 5 5 625KN 16 PC PB 2 0 5 3 0 1 5 2 5 11 25KN 2 1 4 4 将梯形荷载和三角形荷载化为等效均布荷载 则有 g5AB g5CD 6 61 1 2 0 20832 0 20833 13 14 18 73 KN m g5BC 6 61 1 2 0 41672 0 41673 13 14 16 14KN m gAB gCD 19 59 1 2 0 20832 0 20833 9 72 28 85KN m gBC 19 59 1 2 0 41672 0 41673 9 72 26 64KN m P5AB P5CD 1 2 0 20832 0 20833 1 5 1 38 KN m P5BC 1 2 0 41672 0 41673 1 5 1 09KN m PAB PCD 1 2 0 20832 0 20833 7 5 6 92KN m PBC 1 2 0 41672 0 41673 7 5 5 44KN m 17 2 1 4 2 恒 活载标准值 屋面恒载标准值为 72 0 24 7 2 3 6 7 2 0 24 4 38 5771 34KN 楼面横载标准值为 18 72 0 24 7 2 3 6 7 2 0 24 3 24 4269 21KN 屋面活载标准值为 72 0 24 0 6 7 2 3 6 7 2 0 24 0 6 0 5 686 15KN 楼面活载标准值 72 0 24 7 2 3 6 7 2 0 24 2 5 3294 14KN 2 1 4 3 梁柱自重 包括梁侧 梁底 柱的抹灰重量 KL 01 KL 02 KL 03 b h 0 3m 0 75m 长度18 24m 每根重量 0 75 18 24 25 0 02 2 0 3 116 28kN 根数 25 5 125根 KL 04 KL 05 b h 0 25m 0 60m 长度72 24m 每根重量 0 60 72 24 25 0 02 2 0 25 314 24 kN 根数 4 5 20根 L 01 b h 0 25m 0 60m 长度7 44m 每根重量 0 60 7 44 25 0 02 2 0 25 32 36kN 根数 2 5 10根 LL 01 b h 0 15m 0 35m 长度6 24m 每根重量 0 35 6 24 25 0 02 2 0 15 10 37kN 根数 2 4 8根 一层框架梁跳出 0 75 2 28 25 0 02 2 0 3 2 0 6 1 98 25 0 02 2 0 25 4 63 52KN Z1 截面 0 6 0 6 m2 长度5m 每根重量 0 6 0 02 2 5 25 51 2 kN 根数 97根 Z2 截面 0 6 0 6 m2 长度3 9m 每根重量 0 6 0 02 2 3 9 25 39 94 kN 根数 97 4 388根 19 表2 1 梁柱自重 梁 柱 编 号 截面 m2 长度 m 根数每根重量 kN KL 01 KL 02 KL 03 0 3 0 7518 24125116 28 KL 04 KL 05 0 25 0 672 2420314 24 L 010 25 0 607 441032 36 LL 010 15 0 356 24810 37 一层框 架挑出 总重 63 52 Z10 6 0 659751 2 Z20 6 0 63 938839 94 2 1 4 4 墙体自重 外墙墙厚240mm 采用瓷砖贴面 内墙墙厚240mm 采用水泥砂浆抹面 内 外墙均采用粉煤灰空心砌块砌筑 单位面积外墙体重量为 19 0 24 4 56 kN m2 单位面积外墙贴面重量为 0 5 kN m2 单位面积内墙体重量为 19 0 24 4 56 kN m2 单位面积内墙贴面重量为 双面抹面 0 36 2 0 72 kN m2 墙体自重表 墙体每片面积片数重量 20 长高 墙体 2215 07 2 44 446 墙面 242 88 墙体 108 35 外墙 5 44 41 墙面 11 88 2578 18 墙体 1637 22 底层纵墙 内墙 2 44 44 墙面 258 51 1895 73 墙体 511 63 6 64 254 墙面 56 1 墙体 116 28 外墙 34 252 墙面 12 75 696 76 墙体 2813 98 底层横墙 内墙 6 64 252 墙面 444 31 3258 29 墙体 1661 3 2 43 346 墙面 182 16 墙体 81 26 外墙 5 43 31 墙面 28 91 1953 63 墙体 1300 15 2 43 336 墙面 205 29 墙体 81 26 其它层纵 墙 内墙 5 43 31 墙面 12 83 1599 53 墙体 379 21 6 63 154 墙面 41 58 墙体 86 18 外墙 33 152 墙面 9 45 516 42 墙体 2085 65 其它层横 墙 内墙 6 63 152 墙面 329 31 2414 96 21 2 1 4 5 荷载总汇 顶层重力荷载代表值包括屋面恒载 50 屋面雪载 纵横梁自重 半层柱自重 半层墙体自重 顶层恒载 5771 34kN 1 Q 顶层活载 686 15kN 2 Q 顶层梁自重 3 Q 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 116 28 25 314 24 4 32 36 2 4228 68kN 顶层柱自重 39 94 97 3874 18kN 4 Q 顶层墙自重 1953 63 1599 53 516 42 2414 96 6484 54 kN 5 Q 1 2 1 2 1 2 15522 46 kN 5 G 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 其他层重力荷载代表值包括楼面恒载 50 活载 纵横梁自重 楼面上下各半层 的柱及纵横墙体自重 4269 21 1 2 3294 14 4249 42 3874 18 6484 54 20524 42kN 4 G 20524 42 kN 432 GGG 4269 21 1 2 3294 14 4249 42 1 2 39 94 97 1 2 51 2 97 0 5 8428 96 64 1 G 84 54 22042 74kN 门窗荷载计算 M 1 M 2 M 3采用钢框门 单位面积钢框门重量为0 4kN m2 M 4采用木门 单位面积木门重量为0 2 kN m2 C 1 C 2 GC 1均采用钢框玻璃窗 单位面积钢框玻璃窗重量为0 45 kN 门窗重量计算表 层号门窗号单位面积 数 量 门窗单位重量墙体单位重量门窗与墙体重量差 22 M 10 92 4180 419723 17 M 22 42 420 419214 27 M 31 82 420 419160 70 M 40 92 440 219162 43 C 12 12 4440 45194113 65 C 22 12 400 45190 00 底层 GC 11 21 220 451953 42 5427 65 M 10 92 4200 419803 52 M 22 42 400 4190 00 M 31 82 400 4190 00 M 40 92 440 219162 43 C 12 12 4460 45194300 63 C 22 12 420 4519186 98 二至五 层 GC 11 21 220 451953 42 5506 99 1 底层墙体实际重量 16575 42kN 1 G 2 二至九层实际重量 kN 234 15017 43GGG kN 5 12768 97G 建筑物总重力荷载代表值kN 5 74396 68 i i G 2 1 5 刚度计算 2 1 5 1 横向线刚度 混凝土 C30 kN m2 7 3 10 C E 在框架结构中 有现浇楼面或预制板楼面 而现浇板的楼面 板可以作为梁 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 23 梁的截面惯性矩时 对现浇楼面的边框架取 1 5 为梁的截面惯性矩 对I 0 I 0 I 中框架取 2 0 若为装配楼板 现浇层的楼 图2 5 质点重力荷载值面 则边框I 0 I 架梁取 1 2 对中框架取 1 5 I 0 II 0 I 横向线刚度计算见表 梁线刚度表 柱线刚度表 2 1 5 2 横向框架柱的侧移刚度 D 值 边框架梁中框架梁梁号 L 截面 b h 跨度 m 惯性矩 m4 3 0 12 bh I 10 3 I 1 5I0 104 I 2I0 104 I 1 5I0 104 I 2I0 104 KL 03 AB CD 0 3 0 75 7 210 5515 896 5922 18 79 KL 03 BC 0 3 0 75 3 610 5515 8913 2422 117 58 KL 04 KL 05 0 25 0 6 3 04 56 756 7599 惯性矩线刚度 柱号 Z 截面 m2 柱高度 m m4 3 0 12 bh I kN m c c EI K h 1 Z0 6 0 6510 8 10 36 48 104 2 Z0 6 0 63 910 8 10 38 31 104 24 表 2 6 横向框架柱侧移刚度 D 值计算 项目 柱类型 层 2 b c b c K K K K K K 一般层 底层 2 0 5 2 K K 一般层 K 底层 K 2 12 c DKkN m h 根 数 边框架 边柱 6 59 1 017 6 48 0 503156454 边框架 中柱 6 59 13 24 3 060 6 48 0 704218974 中框架 边柱 8 79 1 356 6 48 0 5531720149 中框架 中柱 8 79 17 58 4 059 6 48 0 7532342148 底 层 D 2117225 边框架 边柱 6 956 95 0 772 2 0 278182264 二 至 五 层 边框架 中柱 6 95 13 24 2 243 2 0 529346824 续表 中框架 边柱 8 79 8 79 1 058 2 0 5143369949 中框架 中柱 8 79 17 58 3 172 2 0 6134019048 二 至 五 层 D 3792003 25 2 1 5 3 横向框架自振周期 按顶点位移法计算框架的自振周期 顶点位移法是求结构基本频率的一种近 似方法 将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬臂直杆 导出以直杆顶点位 移表示的基本公式 这样 只要求出结构的顶点水平位移 就可以按下式求得结构的基本周期 9 10 1 7TT 式中 基本周期调整系数 考虑填充墙使框架自振周期减少的影响 取 0 0 6 框架的顶点位移 在未求出框架的周期前 无法求出框架的地震力及T 位移 是将框架的重力荷载视为水平作用力 求得的假想框架顶点位移 然后由T 求出 再用求出框架结构的底部剪力 进而求出框架各层剪力和结构真正T 1 T 1 T 的位移 横向框架顶点位移计算见表 横向框架顶点位移 层 次 kN i G kN i G kN m i D 层间相对位移 i i i G D i 512768 9712768 9737920030 0034 0 0724 415017 4327786 437920030 0073 0 0690 315017 4342803 8337920030 0113 0 0617 215017 4357821 2637920030 0152 0 0504 116575 4374396 6921172250 0351 0 0351 1 7 0 6 10 1 7TT 0 07750 274 26 2 1 5 4 横向地震作用计算 襄樊地区抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度值为 0 20g 场地类别 为二类场地 地震分组为第一组设计 设计特征周期为 Tg 0 35s 阻尼比 0 05 0 16 8 max 由于 0 274 1 4 0 35 0 49 s 可以不考虑顶点附加地震作用 1 T g T 按底部剪力法求得的基底剪力 若按分配给各层 则水平地 ii iEK ii G H FF G H 震作用呈倒三角形分布 结构横向总水平地震作用标准值 0 85 EK F max 7 1 i i G 0 16 0 85 74396 69 10117 95kN 各层横向地震剪力计算见表 5 1 ii iEK jj j G H FF G H 横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图 表 各层横向地震作用及楼层地震剪力 层 次 m i h i H m i G kN ii G H kN m 7 1 ii jj j GH G H i F kN i V kN 53 920 612768 97263040 80 2851122884 752884 75 43 916 715017 43250791 10 2718352750 415635 16 33 912 815017 43192223 10 2083522108 107743 26 23 98 915017 43133655 10 144871465 799209 04 27 15516575 4282877 10 089831908 9110117 95 2 1 5 5 横向框架抗震变形验算 表 横向框架抗震变形验算 注 层间弹性相对转角均满足要求 1 450 若考虑填充墙抗力作用为 1 550 e e 2 1 6 水平地震作用下横向框架的内力分析 本设计取中框架为例 柱端计算结果详见表 地震作用下框架梁柱弯矩 梁 端剪力及柱轴力分别见表 A 轴柱 边柱 柱端弯矩计算 层次 层间剪力 i V kN 层间刚度 i D kN 层间位移 i i V D m 层高 i h m 层间相对弹性 转角 e 52884 7537920030 0007613 91 5127 45635 1637920030 0014863 91 2624 37743 2637920030 0020423 91 1910 29209 0437920030 0024293 91 1606 110117 9521172250 00477951 1046 28 层 次 层高 h 层间剪力 i V kN 层间刚度 i D im D im V K y m M上M下 53 9 2884 75 37920033369926 2 116 0 4 1 58 9940 99 43 9 5635 16 37920033369950 2 116 0 4 5 107 4287 89 33 9 7743 26 37920033369969 2 1160 5134 19134 19 23 9 9209 04 37920033369982 2 1160 5159 59159 59 15 0 10117 95 21172251720182 1 356 0 6 1 160 29250 71 注 表中 3 210 yyyy iimCim DDVV ii ii hyM hM 1V yV im im 上 下 表 B 轴柱 中柱 柱端弯矩计算 层 次 层高 h 层间剪力 i V KN 层间刚度 i D im D im V K y m M上M下 53 9 2884 75 37920034019031 3 1720 4565 5853 66 43 9 5635 16 37920034019060 3 1720 46125 78107 15 33 9 7743 26 37920034019082 3 1720 5160 03160 03 23 9 9209 04 37920034019098 3 1720 5190 33190 33 15 0 10117 95 211722523421112 4 0690 55251 83307 8 该框架为对称结构 A 轴柱与 D 轴柱相同 B 轴柱与 C 轴柱相同 29 框架梁端弯矩 剪力及轴力计算表如下 框架梁端弯矩 剪力及轴力计算表 AB 跨BC 跨柱轴力 跨 层 1 M左M右 VB1 M左M右 VBNANB 5 7 258 99 21 64 11 20 3 643 94 43 94 24 41 11 20 13 21 4 7 2148 41 59 22 28 84 3 6120 22 120 22 66 79 40 04 51 17 3 7 2222 08 88 17 43 09 3 6179 01 179 01 99 45 83 13 107 53 2 7 2293 78 115 62 56 86 3 6234 74 234 74 130 41 139 99 181 08 1 7 2319 88 145 91 64 69 3 6296 25 296 25 164 58 204 68 280 97 31 32 2 1 7 竖向荷载作用下横向框架的内力分析 2 1 7 1 用弯矩分配法计算框架弯矩 竖向荷载作用下框架的内力分析 除活荷载较大的工业厂房外 对一般的工 业与民用建筑可以不考虑活荷载的不利布置 这样求得的框架内力 梁跨中弯矩 较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏低 但当活荷载在总荷载比例较大时 可 在截面配筋时 将跨中弯矩乘 1 1 1 2 的放大系数予以调整 a 固端弯矩计算 1 恒荷载作用下内力计算 将框架视为两端固定梁 计算固端弯矩 计算结果见表 固端弯矩计算表 层数简图边跨框架梁 顶层 q 18 73KN m 1 12 ql2 1 12 18 73 7 22 80 91KN m 底层 q 28 85KN m 1 12 ql2 1 12 28 85 7 22 124 63KN m 中间跨框架梁 顶层 q 16 14KN m 1 12 ql2 1 12 16 14 3 62 17 43KN m 底层 1 12 ql2 1 12 26 64 7 22 28 77KN m 33 q 26 64KN m 2 活荷载作用下内力计算 将框架视为两端固定梁 计算固端弯矩 计算结果见表 固端弯矩计算 层数简图边跨框架梁 顶层 q 1 38KN m 1 12 ql2 1 12 1 38 7 22 5 96KN m 底层 q 6 92KN m 1 12 ql2 1 12 6 92 7 22 29 89KN m 中间跨框架梁 顶层 q 1 09KN m 1 12 ql2 1 12 1 09 3 62 1 18KN m 底层 q 5 44KN m 1 12 ql2 1 12 5 44 3 62 5 88KN m b 分配系数计算 考虑框架对称性 取半框架计算 半框架的梁柱线刚度如图 各杆端分配系数见表 34 各杆端分配系表 层号节点 A 各杆端分配系数节点 B 各杆端分配系数 A5A40 46B5B40 30 顶层 A5B40 54B5A50 35B5C50 35 A4A50 31A4A30 31B4B50 23B4B30 23标准 层A4B40 38B4A40 27B4C40 27 A1A20 33A1A00 28B1B20 24B1B00 20 底层 A1B10 39B1A10 28B1C10 28 35 c 传递系数 远端固定 传递系数为 1 2 d 弯矩分配 恒荷载作用下 框架的弯矩分配计算见图 框架的弯矩图见图 活荷载作用 下 框架的弯矩分配计算见图 框架的弯矩图见图 竖向荷载作用下 考虑框架梁端的塑性内力重分布 取弯矩调幅系数为 0 8 调幅后 恒荷载及活荷载弯矩见图 图中括号内数值 上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁 00 460 540 3500 30 35 80 9180 91 17 43 37 2243 69 22 22 19 04 22 22 19 32 11 1121 85 11 02 3 78 4 43 3 79 3 25 3 79 3 87 1 9 2 22 0 36 2 653 120 90 770 9 51 54 51 54 5 层 75 43 32 9 42 54 0 310 310 380 270 230 230 27 124 63124 63 28 77 38 6438 6447 36 25 88 22 05 22 05 25 88 18 6119 32 12 9423 68 9 52 11 02 7 75 7 75 9 5 0 85 0 72 0 72 0 85 1 89 3 98 0 42 4 75 1 62 0 19 1 951 952 391 771 511 511 77 49 5648 18 97 74 4 层 118 6 32 4 32 47 53 73 0 310 310 380 270 230 230 27 124 63 3 层124 63 28 77 36 38 6438 6447 36 25 88 22 05 22 05 25 88 19 3219 32 12 9423 68 11 02 11 02 7 97 7 97 9 77 0 44 0 38 0 38 0 44 3 87 4 18 0 22 4 88 0 36 0 13 2 562 563 141 451 241 241 45 48 6848 37 97 06118 56 32 57 32 34 53 64 0 310 310 380 270 230 230 27 124 63124 63 28 77 38 6438 6447 36 25 88 22 05 22 05 25 88 19 3220 56 12 9423 68 11 02 11 5 8 35 8 35 10 24 0 31 0 27 0 27 0 31 0 97 0 16 5 12 0 19 1 59 3 98 1 581 581 941 861 591 591 86 47 2151 46 98 67 2 层 118 86 31 94 33 82 53 1 0 330 280 390 280 240 20 28 124 63124 63 28 77 41 1334 948 61 26 84 23 01 19 17 26 84 19 32 13 41 1 层 24 3 11 02 1 95 1 65 2 3 3 12 3 19 2 66 3 72 4 18 1 86 1 15 0 13 1 991 692 360 360 310 260 36 56 3134 94 91 23118 18 37 04 21 57 58 97 图 恒载弯矩分配表 A B 37 上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁 00 460 540 3500 30 35 5 965 96 1 18 2 743 22 1 67 1 43 1 67 4 63 0 841 61 2 76 1 74 2 050 40 350 4 0 450 2 1 02 0 25 0 120 140 440 380 44 5 3 5 29 5 层 5 72 3 71 2 01 0 310 310 380 270 230 230 27 29 8929 89 5 88 9 279 2711 36 6 48 5 52 5 52 6 48 1 374 63 3 245 68 0 72 2 76 0 86 0 86 1 05 0 59 0 51 0 51 0 59 0 87 0 93 0 3 0 520 17 0 02 0 650 650 80 190 160 160 19 9 5612 76 22 32 4 层 28 17 6 42 8 65 12 76 0 310 310 380 270 230 230 27 29 8929 89 5 88 9 279 2711 36 6 48 5 52 5 52 6 48 4 634 63 3 245 68 2 76 2 76 1 87 1 87 2 29 0 04 0 04 0 04 0 04 0 43 0 98 0 02 1 14 0 25 0 01 0 440