土木工程毕业设计（论文）-济南中学综合办公楼结构设计计算.doc

山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 1 山东建筑大学成人教育学院 建筑工程技术专业二 0 一四级 结构设计计算书 设计题目 济南中学综合办公楼结构设计计算 设计时间 2012 年 9 月 3 日 11 月 5 日 班 级 姓 名 指导老师 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 2 1 建筑设计 1 1 1 工程名称 1 1 2 毕业设计的要求与数据 1 1 3 总体构思说明 2 2 结构设计 3 2 1 设计资料 3 2 2 柱网布置 见图施工图 4 2 3 梁柱尺寸初定 4 2 4 楼面板设计 4 2 5 框架结构计算 6 2 5 1 计算框架梁柱的线刚度 6 2 5 2 荷载标准值的计算 6 2 5 4 框架结构内力计算 9 2 5 5 横向水平荷载作用下框架结构的侧移计算 27 2 5 6 内力组合 27 2 5 7 梁的正截面设计 34 2 5 9 梁的斜截面设计 36 2 5 10 柱的截面设计 37 2 6 楼梯设计 45 2 6 1 梯段斜板的设计 45 2 6 2 平台板设计 46 2 6 3 平台梁设计 47 2 7 基础设计 47 2 7 1 确定基础底面积 48 2 7 2 基础高度计算 48 2 7 3 基础底板配筋计算 49 2 7 4 确定基础底面积 50 2 7 5 基础高度计算 50 故基础高度满足要求 51 2 7 6 基础底板配筋计算 51 1 建筑设计 1 1 工程名称 工程名称 济南中学综合办公楼 1 2 毕业设计的要求与数据 1 2 1 设计要求 总建筑面积约 5340 m2 层数为 5 层 采用钢筋混凝土框架结构 一层 4 2 米 其余各层的层高均为 3 9 m 其中室内外高差为 0 45 m 1 2 2 设计内容 设语文科研室 3 间 数学科研室 3 间 外语科研室 3 间 物理科研室 2 间 化学科研室 1 间等等 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 3 设计标准 一般标准的公用建筑 1 2 3 工程技术条件 气象条件 1 基本风压 0 45 KN m2 2 雨雪条件 年平均降雨量 600mm 基本雪压 0 30 KN m2 3 最大冻土深度 0 4m 工程地质条件 建设地点 济南市历下区 在学校 2 号楼东 停车场西 场地平整 东 西长 54 米左右 南北宽 38 米左右 地基土的容许承载力 表面为平均厚度 0 8 米左右的杂填土 18kN 立方米 以下为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粘土层 其空隙比 e 及液性 指数 I 均小于 0 85 其承载力的特征值为 200KN 每平方米 18 5kN 立方 米 可作为天然地基持力层 1 3 总体构思说明 1 3 1 总体设计 本教学楼设计采用 L 字形方案 大部分科研室及会议室布置在南向 采光和通风效果较佳 材料采用钢筋混凝土 加气混凝土砌块等 易于取材 有利于降低建筑成本 1 3 2 平面设计 整个建筑采用框架结构 共五层 柱网布置为 3 2m 2 9m 7 5m 9 0m 4 0m 等 建筑物没有里出外进的情况 高宽比满足要求 对抗震有利 且有良好 的通风和日照条件 由于教学楼人流大 在建筑物两边各设一部楼梯 在走 廊西端布置一对卫生间 卫生间设在端部确保空气流通 以免产生异味 1 教室 开间与进深各不相同 考虑到防火要求 教室门采用内开式 合堂教室采用内开式 各教室的窗地比为 0 22 0 23 0 22 0 23 均满足 要求 2 卫生间 开间 3 2 米 进深 4 7 米 窗地比为 0 11 满足要求 男女 卫生间均包括厕所和盥洗间两部分 女生厕所按每 25 人设一个大便器 男生 厕所按每 50 人设一个大便器和每 36 人设一个小便器 男女卫生间均按每 90 人设一个洗手盆 设计得出 女生厕所大便器数量为一间 6 个 男生厕所大 便器数量为 3 个 小便器数量为 4 个 男女厕所洗手盆数量为一间一个 均 满足要求 其地面的高度比其它房间低 20mm 3 走廊 走廊是水平交通空间 它联系着各个房间 本教学楼走廊的宽度 考虑了人流通行 安全疏散和空间感受 其净宽度达到了 2 5 米 满足了要 求 4 大厅及楼梯 大厅设在显眼的位置 开间和进深都较大 正对大厅是一 部主要楼梯 在建筑物西侧还设有一部楼梯 满足了垂直疏散人流的作用 1 3 3 立面设计 从外表看本教学楼的整体效果简洁明快而不失活泼生动 立面是由许 多构部件组成的 如门 窗 墙 柱 雨篷 屋顶 檐口 台阶 勒脚 窗 套 线条等 与总体协调 与内容统一 与内部空间相呼应 教学楼的处理 采用了大面积基调的选择和墙面上不同色彩构图这两个方面 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 4 1 3 4 屋面设计保温与隔热 1 排水与防水 屋面排水为有组织排水 材料找坡 设雨水管 防 水采用高分子防水卷材 2 保温 采用 100 厚 1 10 水泥膨胀蛭石找坡保温层 1 3 5 门窗设计 门 室内大部分的门为实木门 只有走道两端采用铝塑门 门厅大门为 玻璃门 窗 所有的窗均采用铝合金窗 1 3 6 墙体设计 内外墙均采用 240 厚的墙体 采用加气混凝土砌块砌筑 2 2 结构设计结构设计 2 1 设计资料 2 1 1 房屋使用要求 一层层高为 4 2m 其余各层为 3 9m 室内外高差为 0 45m 2 1 2 工程地质条件 根据工程地质资料勘测报告 拟建场地地势平坦 表面为平均厚度 0 5 米 左右的杂填土 16kN 立方米 以下为较厚的垂直及水平分布比较均匀 的粘土层 其空隙比 e 及液性指数 I 均小于 0 85 其承载力的特征值为 200KN 每平方米 18kN 立方米 可作为天然地基持力层 2 1 3 屋面做法 采用屋面为 硬脂聚胺卷材防水膨胀蛭石保温层屋面 20 厚 1 3 水泥砂浆抹平压光并分格 4 厚 一层 高聚物改性沥青卷材防水层 SBS 100 厚 1 10 水泥膨胀蛭石找坡保温层 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 120 厚现浇钢筋混凝土板 铝合金龙骨吊顶 2 1 4 楼面做法 20 厚磨光大理石板 稀水泥填缝 刷草酸 打蜡 5 厚 M907 石材胶结剂 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 10 厚刷素水泥砂浆一遍 120 厚现浇钢筋混凝土板 铝合金龙骨吊顶 2 1 5 墙 外墙面采用加气混凝土砌块 并采用面砖装饰 内墙面粉刷 2 16 地震烈度 设防烈度为 6 度 不考虑抗震设计 2 1 7 风荷载 本工程位于大城市市区边缘 基本风压 0 45 KN m2 2 1 8 雪荷载 年降雨量 600mm 基本雪压 0 3 KN m2 2 1 9 活荷载 楼面活荷载标准值 教室 厕所为 2 0 KN m2 走廊 楼梯 间为 2 5 KN m2 不上人钢筋混凝土屋面为 0 5 KN m2 2 2 柱网布置 见图施工图 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 5 2 32 3 梁柱尺寸初定梁柱尺寸初定 2 3 1 横向框架梁 梁高 h 1 12 1 8 L 1 12 1 8 7200 600 800 mm 取 h 700mm 梁宽 b 1 3 1 2 h 1 3 1 2 700 233 350 mm 取 b 250mm 2 3 2 纵向框架梁 为了减少计算工作量和施工方便以及偏于安全考虑 连系梁的截面尺寸 一律按最大柱距 L 5400 mm 来确定 梁高 h 1 12 1 8 L 1 12 1 8 5400 450 675 mm 取 h 600mm 梁宽 b 1 3 1 2 h 1 3 1 2 600 200 300 mm 取 h 250mm 2 3 3 框架柱 底层层高为 4200mm 室内外高差为 450mm 考虑到待建地的地 质条件及气候因素 设定其基础顶面距室外地坪 550mm 故 底层柱高为 H 4200 450 550 5200mm 由于先浇注楼盖 则 l 1 0H 5200mm 其它层柱高 H 3900mm 同样为现浇楼盖条件下的计算高度 l 1 25H 1 25 3900 4875mm 采用等截面柱 从限制细长柱考虑 要求 b l 30 5200 30 173 33 mm h l 25 5200 25 208mm 截面尺寸可按下列公式估算 b H 15 5200 15 346 67mm 取 b 450mm 框架柱截面一般都采用方形截面以利于抗震 故取 h 450mm 2 4 楼面板设计 2 4 1 设计资料 楼面做法 20 厚磨光大理石板 稀水泥填缝 刷草酸 打蜡 5 厚 M907 石材胶结剂 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 10 厚刷素水泥砂浆一遍 120 厚现浇钢筋混凝土板 铝合金龙骨吊顶 楼面荷载 教室及卫生间均布活荷载标准值 2 0 KN m2 走廊及楼梯间均布活荷载标准值 2 5 KN m2 材料 混凝土强度等级 C25 板受力钢筋及其它钢筋采用 HRB235 钢筋 2 4 2 楼板的结构平面布置 取板厚为 120mm 楼面板采用现浇钢筋混凝土双向板楼盖 区格板 B1 B2 B3 B4均为双向板 对此楼面板按弹性小挠度理论进行设计 2 4 3 双向板的设计 荷载设计值 恒荷载分项系数为 1 2 活荷载分项系数为 1 4 得 教室及卫生间 g 1 2 4 39 5 44 KN m2 q1 1 4 2 00 2 80 KN m2 q1 2 1 4 KN m2 g q1 2 6 84 KN m2 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 6 g q1 8 24 KN m2 走廊 g 1 2 4 39 5 44 KN m2 q2 1 4 2 50 3 5 KN m2 q2 2 1 75 KN m2 g q2 2 7 19 KN m2 g q2 8 94 KN m2 计算跨度 由于板在各个区格 包括边跨 均为与梁整体现浇 l lc 轴线间距离 2 4 4 弯矩计算 跨中最大弯矩为 g q 2 作用下 内支座固定 的跨中弯矩值 与 q 2 作 用下 内支座铰支 的跨中弯矩值之和 混凝土泊松比取 0 2 支座最大负弯 矩为 g q 作用下 内支座固定 的支座弯矩 截面设计 对于 B2中的角区格板 不折减 对于 B1区格板 lb l0 5 4 8 1 0 67 1 5 折减系数为 0 8 对于 B2中边跨区格板 lb l0 4 5 8 1 0 56 1 5 折减系数为 0 8 对于 B3区格板和 B4中间跨区格板 折减系数为 0 8 对于 B4中边跨区格板 lb l0 3 3 4 5 0 73 1 5 折减系数为 0 8 截面有效高度 l01方向跨中截面的 h01 100mm l02方向跨中截面的 h02 90 mm 支座截面的 h0 100mm 相邻区格的支座弯矩取绝对值较大者 配筋计算时近似取为 s 0 95 As m 0 95 h0 fy fy 210 KN m2 截面配筋计算如表 2 2 所示 表 2 2 按弹性理论设计的楼面板截面配筋 截面区格方向h0 mm M KN M As mm2 配筋实际配筋面 积 As mm2 L0110010 27 0 8 8 22412 03 8 100 503B1 L02905 11 0 8 4 09227 79 8 200 251 L011008 06404 01 8 100 503B2 角区格板 L02903 00167 08 8 200 251 L011008 06 0 8 6 45323 31 8 150 335B2 边跨 L02903 00 0 8 2 40133 67 8 200 251 L011004 61 0 8 3 69184 96 8 200 251B3 L02901 98 0 8 1 5888 00 8 200 251 跨 中 B4L011003 94 0 8 3 15157 89 8 200 251 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 7 L02902 28 0 8 1 82101 36 8 200 251 1 1100 13 70686 72 10 100 785 1 2100 13 70686 72 10 100 785 1 3100 18 12908 27 12 100 1131 2 2100 9 53477 69 8 100 503 2 4100 13 52677 69 10 100 785 3 3100 7 67384 46 8 100 503 3 4100 7 67384 46 8 100 503 中 支 座 4 4100 6 96348 87 8 100 503 B1短边100 18 12908 27 12 100 1131 B2短边100 13 52677 69 10 100 785 B2长边100 9 53477 69 8 100 503 边 支 座 B4短边100 6 96348 87 8 100 503 2 5 框架结构计算 2 5 1 计算框架梁柱的线刚度 在计算框架梁截面惯性矩 I 时 应考虑到楼板的影响 对于本次设计采用 的是现浇楼盖 边跨梁的截面惯性矩 I 扩大为原来的 1 5 倍 中跨梁的截面惯 性矩 I 扩大为原来的 2 0 倍 计算过程如下 采用的混凝土强度等级为 梁 C25 EC 28 5 106 KN m2 柱 C30 EC 30 0 106 KN m2 横向框架梁 跨 AB CD i1 1 5EI L 1 5 28 5 106 1 12 0 25 0 73 7 2 42 42 103 KN M 跨 BC i2 2 0EI L 2 28 5 106 1 12 0 25 0 73 3 3 123 43 103 KN M 上层柱 i3 EI L 30 0 106 1 12 0 45 0 453 3 9 26 29 103 KN M 底层柱 i4 EI L 30 0 106 1 12 0 45 0 453 5 2 19 71 103 KN M 令 i1 1 则各杆的相对线刚度为 I1 42 42 42 42 1 0 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 8 I2 123 43 42 42 2 91 I3 26 29 42 42 0 62 I4 19 71 42 42 0 47 2 5 2 荷载标准值的计算 1 恒荷载标准值的计算 参照 建筑结构荷载规范 对材料及有关建筑做法的取法 分层分部计 算出有关恒荷载标准值 1 屋面线荷载标准值 20 厚 1 3 水泥砂浆抹平压光并分格 20 0 02 0 4 KN m2 4 厚 一层 高聚物改性沥青卷材防水层 SBS 0 004 10 5 0 042 KN m2 100 厚 1 10 水泥膨胀蛭石找坡保温层 0 1 15 1 5 KN m2 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 0 02 20 0 4 KN m2 120 厚现浇钢筋混凝土板 0 12 25 3 0 KN m2 铝合金龙骨吊顶 0 12 KN m2 屋面恒荷载 5 862 KN m2 框架梁自重 0 25 0 7 0 12 25 3 625 KN m 框架梁粉刷 0 03 0 7 0 12 2 17 0 59 KN m 作用在顶层框架梁上的线荷载 g51 3 625 0 59 4 215 KN m 屋面板传给框架梁的均布线荷载 g52 5 862 5 4 31 65 KN m 2 楼面线荷载标准值 20 厚磨光大理石板 0 02 28 0 56 KN m2 5 厚 M907 石材胶结剂 0 005 10 0 05 KN m2 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 0 02 20 0 4 KN m2 10 厚刷素水泥砂浆一遍 0 01 20 0 2 KN m2 120 厚现浇钢筋混凝土板 0 12 25 3 0 KN m2 铝合金龙骨吊顶 0 12KN m2 楼面恒荷载合计 4 39 KN m2 框架梁自重 0 25 0 7 0 12 25 3 625 KN m 框架梁粉刷 0 03 0 7 0 12 2 17 0 59 KN m 恒向填充墙体自重 0 24 3 9 0 7 7 0 5 38 KN m 恒向填充墙体粉刷 0 03 3 9 0 7 2 17 3 26 KN m 作用在中间层框架梁上的线荷载为 边跨梁 跨 AB CD 墙体自重产生的线荷载 g边 3 625 0 59 5 38 3 26 12 86KN m 中跨梁 跨 BC 墙体自重产生的线荷载 g中 3 625 0 59 4 22 KN m 楼面板传给框架梁的均布线荷载 g 4 39 5 4 23 71 KN m 3 屋面框架节点集中荷载标准值 节点 A D 边柱连系梁自重 0 25 0 6 5 4 25 16 88 KN 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 9 边柱连系梁粉刷层 0 03 0 6 0 12 2 5 4 17 2 64 KN 0 6m 挑檐自重 0 2 0 6 0 06 0 6 5 4 25 21 06 KN 屋面连系梁传来自重 1 2 5 4 1 2 5 4 5 862 42 73KN 顶层边节点 A D 集中荷载 83 31 KN 节点 B C 中柱连系梁自重 0 25 0 6 5 4 25 16 88KN 中柱连系梁粉刷层 0 03 0 6 0 12 2 5 4 17 2 64 KN 屋面连系梁传来自重 1 2 5 4 1 2 5 4 5 862 5 4 3 3 5 4 1 65 1 2 5 862 79 00 KN 顶层中间节点 B C 集中荷载 98 52 KN 4 楼面框架节点集中荷载标准值 节点 A D 边柱连系梁自重 16 88KN 边柱连系梁粉刷 2 64 KN 铝合金窗自重 3 9 2 1 0 45 3 686 KN 窗下墙体自重 0 24 1 3 9 7 0 6 552 KN 窗下墙体粉刷 0 03 1 3 9 2 17 3 978 KN 0 24 3 9 0 6 1 05 7 0 5 82 KN 窗间墙体粉刷 0 03 3 9 0 6 1 05 2 17 3 53 KN 框架柱自重 0 45 0 45 3 9 25 19 74 KN 框架柱粉刷 0 03 0 45 2 0 21 2 3 9 0 12 17 2 54 KN 连系梁传来楼面自重 1 2 5 4 1 2 5 4 4 39 32 00 KN 中间层边跨节点 A D 集中荷载 97 37KN 节点 B C 中柱连系梁自重 16 88 KN 中柱连系梁粉刷 2 64KN 高窗自重 1 5 0 6 0 45 0 41 KN 窗下墙体自重 0 24 2 7 1 5 7 0 6 80 KN 窗下墙体粉刷 0 03 2 7 1 5 2 17 4 13 KN 窗间墙体自重 0 24 3 9 0 6 1 14 7 0 6 32 KN 窗间墙体粉刷 0 03 3 9 0 6 1 14 2 17 3 84 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 10 KN 门上墙体自重 0 24 1 3 9 2 7 7 0 2 02 KN 门上墙体粉刷 0 03 1 3 9 2 7 2 17 1 22 KN 门自重 1 2 7 0 2 0 54 KN 框架柱自重 19 74KN 框架柱粉刷 2 54KN 楼面连系梁传来自重 1 2 5 4 1 2 5 4 4 39 5 4 3 3 5 4 1 65 1 2 4 39 59 17 KN 中间层中跨节点 B C 集中荷载 126 25KN 2 活荷载标准值 Qk的计算 由荷载规范查得 屋面活荷载标准值取 0 5 KN m2 不上人屋面 雪荷载标准值为 0 2 KN m2 两者不应同时考虑 取两者较大值 0 5 KN m2 楼面活荷载标准值 教室 卫生间为 2 0 KN m2 走道 楼梯间为 2 5 KN m2 顶层活载标准值 屋面 qAB qCD qBC 0 5 5 4 2 7 KN m 中间层边跨活载标准值 教室 qAB qCD 2 0 5 4 10 8 KN m 中间层中跨活载标准值 走廊 qCD 2 5 4 5 13 5 KN m 集中荷载标准值 顶层集中荷载标准值 PA PD 1 2 5 4 1 2 5 4 0 5 3 65 KN PB PC 1 2 5 4 1 2 5 4 0 5 5 4 3 3 5 4 1 65 1 2 0 5 6 74 KN 中间层集中荷载标准值 PA PD 1 2 5 4 1 2 5 4 2 0 14 58 KN PB PC 1 2 5 4 1 2 5 4 2 0 5 4 3 3 5 4 1 65 1 2 2 5 30 05 KN 3 风何载计算 风荷载标准值的计算公式 k z s z o 其中 基本风压 o 0 35 KN m2 本建筑的总高度为 20 1m 30 m 且高宽比 20 1 19 5 1 03 1 5 故风振系数 z 1 0 风载体形系数 s 0 8 0 5 1 3 地面的粗糙程度为 C 类 查风压高度变化系数表可求得相应楼层高度处 的风压高度变化系数 z 节点风荷载 P i k A 计算如表 2 3 所示 表 2 3 风荷载计算过程 层数 z sZi m z o KN m2 k KN m2 Ai m2 P i KN 五层1 01 319 950 840 450 3813 775 23 四层1 01 316 050 760 450 3521 067 37 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 11 三层1 01 312 150 740 450 3421 067 16 二层1 01 38 250 740 450 3421 067 16 一层1 01 34 350 740 450 3422 287 58 2 5 4 框架结构内力计算 一 恒载作用下的内力计算 1 荷载等效 恒荷载为竖向荷载 内力计算可采用弯矩二次分配法进行计算 恒荷载作 用下的框架计算简图如图 2 6 所示 内力计算过程如下 单位 KN M 将梯形及三角形分布荷载等效为均布荷载其等效公式如下图所示 图 2 10 三角形及梯形分布荷载等效为均步荷载示意图 计算过程如下表 2 5 所示 表 2 5 恒荷载的等效过程 楼层梁g1 KN M g2 KN M 1 lo1 2 lo2 g0 1 2 12 13 KN M g1 g1 g0 KN M 顶层4 21531 650 33325 8030 02 中间层 边 跨12 8623 710 33319 3332 19 楼层梁g1 KN M g2 KN M g0 5 8 g2 KN M g1 g1 g0 KN M 顶层4 21531 6519 7824 00 中间层 中 跨 4 2223 7114 8219 04 因为框架对称 荷载也对称 中跨中节点无转角 故只须计算一半即可 框架各杆件的相对线刚度比如下图所示 注意 中跨梁的相对线刚度须乘 以 1 2 的修正系数 1 梁 柱的弯矩计算 计算各梁端的固端弯矩 把各梁柱的节点看作是固端支座 相当于附加 刚臂 计算结果如下 顶层边跨 M5 边 A M5 边 B M5 边 C M5 边 D 1 12 30 02 8 12 164 13 KN M 顶层中跨 M5 中 B M5 中 C 1 12 24 3 32 21 78KN M 中间层边跨 M边 A M边 B M边 C M边 D 1 12 32 19 7 22 176 00 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 12 KN M 中间层中跨 M中 B M中 C 1 12 19 04 3 32 17 28 KN M 采用弯矩二次分配法进行计算 计算过程如下 跨中弯矩按下式计算 M中 1 02 Mo 1 2 Ml Mr 其中 Mo g l2o Ml Mr 8 1 分别为梁左端与右端处调幅后的弯矩值 调幅系数取 0 15 顶层 边跨梁 M5AB M5CD 1 02 1 8 30 02 7 22 1 2 0 85 92 53 158 97 144 24 KN M 中跨梁 M5BC 1 02 1 8 24 3 32 1 2 0 85 108 2 108 2 58 65 KN M 中间层 边跨梁 M4AB M4CD 1 02 1 8 32 19 8 12 1 2 0 85 139 24 171 28 137 31KN M 中跨梁 M4BC 1 02 1 8 19 04 3 32 1 2 0 85 84 77 84 77 45 62 KN M 边跨梁 M3AB M3CD 1 02 1 8 32 19 8 12 1 2 0 85 135 66 170 98 138 96KN M 中跨梁 M3BC 1 02 1 8 19 04 3 32 1 2 0 85 85 27 85 27 46 04KN M 边跨梁 M2AB M2CD 1 02 1 8 32 19 8 12 1 2 0 85 136 35 164 31 141 50KN M 中跨梁 M2BC 1 02 1 8 19 04 3 32 1 2 0 85 96 16 96 16 55 30 KN M 边跨梁 M1AB M1CD 1 02 1 8 32 19 8 12 1 2 0 85 120 61 160 53 149 80KN M 中跨梁 M1BC 1 02 1 8 19 04 3 32 1 2 0 85 106 33 106 33 63 94KN M 2 梁柱的剪力计算 1 梁的剪力 顶层 边跨梁 其计算简图如下图所示 图 2 14 顶层边跨 由 MB 08 1 V1 135 12 78 65 30 02 8 1 4 05 0 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 13 V1 114 61 KN V2 128 55 KN 中跨梁 其计算简图如下图所示 图 2 15 顶层中跨 由 MC 03 3 V1 91 97 91 97 24 3 3 1 65 0 V1 V2 39 6KN 同理得 第四层边跨梁 V1 127 01 KN V2 133 73KN 第四层中跨梁 V1 V2 31 42KN 第三层边跨梁 V1 126 66 KN V2 134 08KN 第三层中跨梁 V1 V2 31 42KN 第二层边跨梁 V1 127 44 KN V2 133 30KN 第二层中跨梁 V1 V2 31 42KN 第一层边跨梁 V1 126 18 KN V2 134 56KN 第一层中跨梁 V1 V2 31 42KN 2 柱的剪力 顶层 边柱的剪力 V 92 53 73 92 3 9 42 68 KN 中柱的剪力 V 50 77 43 78 3 9 24 24 KN 第四层 边柱的剪力 V 65 31 67 83 3 9 34 14 KN 中柱的剪力 V 42 56 42 77 3 9 21 88 KN 第三层 边柱的剪力 V 67 83 67 34 3 9 34 66 KN 中柱的剪力 V 42 77 47 43 3 9 23 13 KN 第二层 边柱的剪力 V 69 01 78 79 3 9 37 90 KN 中柱的剪力 V 47 99 51 80 3 9 25 59 KN 第一层 边柱的剪力 V 41 82 20 91 4 9 12 80 KN 中柱的剪力 V 30 04 15 02 4 9 9 20 KN 在恒荷载作用下的剪力图如下图所示 3 梁 柱的轴力计算 顶层边柱轴力 柱顶轴力计算简图如下图所示 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 14 N5 上 V1 图 2 17 顶层边柱柱顶轴力 G5A N5 上 G5A V1 83 31 114 61 197 92 KN 柱底轴力计算简图如下图所示 N 5 下 V1 Gx G5A 图 2 18 顶层边柱柱底轴力 N5 下 G5A V1 Gx 其中 Gx代表柱重 墙重 门窗自重 粉刷层自重 Gx 19 7 12 56 3 69 2 15 38 23 KN N5 下 G5A V1 Gx 83 31 114 61 38 23 236 15 KN 中柱轴力 柱顶轴力计算简图如下图所示 V1 N5 上 V2 G5B 图 2 19 顶层中柱柱顶轴力 N5 上 G5B V1 V2 98 52 128 55 39 6 266 67 KN 柱底轴力计算简图如下图所示 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 15 V1 N5 下 V2 G5B 图 2 20 顶层中柱柱底轴力 Gy N5 下 G5B V1 V2 Gy 其中 Gy代表柱重 纵墙自重 门窗自重 粉刷层自重 Gy 19 74 14 85 1 49 2 15 38 23 KN N5 下 V1 V2 G5B Gy 128 55 39 6 98 52 38 23 304 9 KN 第四层边柱轴力 柱顶轴力计算简图如下图所示 N 4 上 V1 Gz N N N 5 下 N5 下 图 2 21 第四层边柱柱顶 轴力 N4 上 N5 下 V1 Gz 其中 Gz代表边柱连系梁自重 粉刷层自重 连系梁传来楼面自重 Gz 16 20 2 64 32 00 50 84 KN N4 上 N5 下 V1 Gz 236 15 127 0 50 84 414 00KN 柱底轴力计算简图如下图所示 N4 下 Gx 图 2 22 第四层边柱柱底 轴力 N4 上 N4 下 N4 上 Gx 414 0 38 23 452 23 KN 中柱轴力 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 16 柱顶轴力计算简图如下图所示 N 4 上 V1 V2 Gp N N N 5 下 N5 下 图 2 23 第四层中柱柱顶轴力 N4 上 V1 V2 N5 下 Gp 其中 Gp代表中柱连系梁自重 粉刷层自 重 连系梁传来楼面自重 Gp 16 2 2 64 59 17 78 01 KN N4 上 V1 V2 N5 下 Gp 133 73 31 42 304 9 78 01 548 06 KN 柱底轴力计算简图如下图所示 N4 下 Gy 图 2 24 第四层中柱柱底轴力 N4 上 N4 下 N4 上 Gy 548 06 38 23 586 29KN 第三层边柱轴力 柱顶轴力计算简图如下图所示 N 3 上 V1 Gz N N N 5 下 N4 下 图 2 25 第三层边柱柱顶轴力 N3 上 N4 下 V1 Gz 452 23 126 66 50 84 629 73 KN 柱底轴力计算简图如下图所示 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 17 N3 下 Gx 图 2 26 第三层边柱柱底轴力 N3 上 N3 下 N3 上 Gx 629 73 38 23 667 96 KN 中柱轴力 柱顶轴力计算简图如下图所示 N 3 上 V1 V2 Gp N N N 5 下 N4 下 图 2 27 第三层中柱柱顶轴力 N3 上 V1 V2 N4 下 Gp 134 08 31 42 586 29 78 01 829 8 KN 柱底轴力计算简图如下图所示 N3 下 Gy 图 2 28 第三层中柱柱底轴力 N3 上 N3 下 N3 上 Gy 829 8 38 23 868 03KN 第二层边柱轴力 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 18 柱顶轴力计算简图如下图所示 N 2 上 V1 Gz N N N 5 下 N3 下 图 2 29 第二层边柱柱顶轴力 N2 上 N3 下 V1 Gz 667 96 127 44 50 84 846 24KN 柱底轴力计算简图如下图所示 N2 下 Gx 图 2 30 第二层边柱柱底轴力 N2 上 N2 下 N2 上 Gx 846 24 38 23 884 47 KN 中柱轴力 柱顶轴力计算简图如下图所示 N2 上 V1 V2 Gp N N N 5 下 N3 下 图 2 31 第二层中柱柱顶轴力 N2 上 V1 V2 N3 下 Gp 133 3 31 42 868 03 78 01 1110 76 KN 柱底轴力计算简图如下图所示 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 19 N2 下 Gy 图 2 32 第二层中柱柱底轴力 N2 上 N2 下 N2 上 Gy 1110 76 38 23 1148 99KN 第一层边柱轴力 柱顶轴力计算简图如下图所示 N 1 上 V1 Gz N N N 5 下 N2 下 图 2 33 第一层边柱柱顶轴力 N1 上 N2 下 V1 Gz 884 47 126 18 50 84 1061 49 KN 柱底轴力计算简图如下图所示 N1 下 Gx 图 2 34 第一层边柱柱底轴力 N1 上 N1 下 N1 上 Gx 1061 49 38 23 1099 72 KN 中柱轴力 柱顶轴力计算简图如下图所示 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 20 N 1 上 V1 V2 Gp N N N 5 下 N2 下 图 2 35 第一层中柱柱顶轴力 N1 上 V1 V2 N2 下 Gp 134 56 31 42 1148 99 78 01 1392 98 KN 柱底轴力计算简图如下图所示 N1 下 Gy 图 2 36 第一层中柱柱底轴力 N1 上 N1 下 N1 上 Gy 1392 98 38 23 1431 21KN 经计算可知 梁的轴力同柱的轴力相比非常小 对梁的截面设计不起控 制作用 故可忽略不计 则该框架柱在恒荷载作用下的轴力图如下图所示 二 活载作用下的内力计算 1 荷载等效 计算过程见表 2 6 所示 表 2 6 活荷载的荷载等效过程 楼层梁q KN M 1 lo1 2 lo2 g0 1 2 12 13 q KN M 顶层2 260 3331 84 中间层 边跨 10 800 3338 80 楼层梁q KN M q0 5 8 q KN M 顶层2 261 41 中间层 中跨 13 508 44 1 梁 柱的弯矩计算 在本次设计中 屋面活荷载与楼面活荷载同恒荷载相比 其值要小得多 所以在本次毕业设计就不考虑活荷载的最不利布置 采用近似的活荷载满跨 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 21 布置进行内力计算 计算时仍采用弯矩二次分配法 各梁在活荷载作用下的 固端弯矩如下 顶层 边跨梁 M5 边 A M5 边 B M5 边 C M5 边 D 1 12 1 84 8 12 10 06 KN M 中跨梁 M5 中 B M5 中 C 1 12 1 41 3 32 1 28 KN M 中间层 边跨梁 M边 A M边 B M边 C M边 D 1 12 8 8 8 12 48 11 KN M 中跨梁 M中 B M中 C 1 12 8 44 3 32 7 66 KN M 将各梁端弯矩进行调幅 调幅系数取 0 15 跨中弯矩按下式计算 M 中 1 02 Mo 1 2 Ml Mr 其中 Mo g l2o Ml Mr分别 8 1 为梁左端与右端处调幅后的弯矩值 考虑到活荷载最不利的布置影响 将跨 中弯矩乘以 1 1 的提高系数 顶层 边跨梁 M5AB M5CD 1 02 1 8 1 84 8 12 1 2 0 85 8 82 10 56 7 16 KN M 中跨梁 M5BC 1 02 1 8 1 41 3 32 1 2 0 85 5 33 5 33 2 57 KN M 中间层 边跨梁 M4AB M4CD 1 02 1 8 8 80 8 12 1 2 0 85 34 82 46 71 38 96KN M 中跨梁 M4BC 1 02 1 8 8 44 3 32 1 2 0 85 26 3 26 3 10 64 KN M 边跨梁 M3AB M3CD 73 61 1 2 0 85 36 88 47 35 37 81KN M 中跨梁 M3BC 11 72 1 2 0 85 25 25 25 25 9 74KN M 边跨梁 M2AB M2CD 73 61 1 2 0 85 37 07 47 38 37 72KN M 中跨梁 M2BC 11 72 1 2 0 85 25 2 25 2 9 7 KN M 边跨梁 M1AB M1CD 73 61 1 2 0 85 32 76 46 55 39 9KN M 中跨梁 M1BC 11 72 1 2 0 85 27 71 27 71 11 83KN M 2 梁 柱的剪力计算 1 梁的剪力 顶层边跨梁 其计算简图如下图所示 图 2 41 顶层边跨 由 MB 0 8 1 V1 8 98 7 5 1 84 8 1 4 05 0 得 V1 7 27 KNV2 7 63 KN 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 22 中跨梁 其计算简图如下图所示 图 2 42 顶层中跨 由 MC 0 3 3 V1 4 53 4 53 1 41 3 3 1 65 0 得 V1 V2 2 33 KN 同理得 第四层边跨梁 V1 34 39 KN V2 36 89KN 第四层中跨梁 V1 V2 13 93KN 第三层边跨梁 V1 34 54 KN V2 36 74KN 第三层中跨梁 V1 V2 13 93KN 第二层边跨梁 V1 34 56 KN V2 36 72KN 第二层中跨梁 V1 V2 13 93KN 第一层边跨梁 V1 34 19 KN V2 37 09KN 第一层中跨梁 V1 V2 13 93KN 2 柱的剪力 顶层 边柱的剪力 V 8 82 14 93 3 9 6 09 KN 中柱的剪力 V 5 23 8 91 3 9 3 63 KN 第四层 边柱的剪力 V 19 89 18 44 3 9 9 83 KN 中柱的剪力 V 11 5 11 05 3 9 5 78 KN 第三层 边柱的剪力 V 18 44 18 31 3 9 9 42 KN 中柱的剪力 V 11 05 11 03 3 9 5 66 KN 第二层 边柱的剪力 V 18 76 21 42 3 9 10 3 KN 中柱的剪力 V 11 16 12 08 3 9 5 96 KN 第一层 边柱的剪力 V 11 34 5 67 4 9 3 47 KN 中柱的剪力 V 6 76 3 38 4 9 2 07 KN 3 梁 柱的轴力计算 顶层 边柱轴力 边柱轴力计算简图如下图所示 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 23 N5 V1 图 2 44 顶层边柱轴力 P5A N5 P5A V1 3 65 7 27 10 92 KN 中柱轴力 中柱轴力计算简图如下图所示 V1 N5 V2 图 2 45 顶层中柱轴力 P5B N5 P5B V1 V2 67 4 7 63 2 33 77 36 KN 第四层 边柱轴力 边柱轴力计算简图如下图所示 N 4 V1 P4A N N 5 下 N5 图 2 46 第四层边柱轴力 N4 P4A V1 N5 14 58 34 39 10 92 59 89 KN 中柱轴力 中柱轴力计算简图如下图所示 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 24 N 4 V1 V2 P4B N N N 5 下 N5 图 2 47 第四层中柱轴力 N4 P4B V1 V2 N5 30 05 36 89 13 93 77 36 158 23 KN 第三层 边柱轴力 边柱轴力计算简图如下图所示 N 3 V1 P3A N N 5 下 N4 图 2 48 第三层边柱轴力 N3 P3A V1 N4 14 58 34 54 59 89 109 01 KN 中柱轴力 中柱轴力计算简图如下图所示 N 3 V1 V2 P3B N N N 5 下 N4 图 2 49 第三层中柱轴力 N3 P3B V1 V2 N4 30 05 36 74 13 93 158 23 238 95 KN 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 25 第二层 边柱轴力 边柱轴力计算简图如下图所示 N 2 V1 P2A N N 5 下 N3 图 2 50 第二层边柱轴力 N2 P2A V1 N3 14 58 34 56 109 01 158 15 KN 中柱轴力 中柱轴力计算简图如下图所示 N 2 V1 V2 P2B N N N 5 下 N3 图 2 51 第二层中柱轴力 N2 P2B V1 V2 N3 30 05 36 72 13 93 238 95 319 65 KN 第一层 边柱轴力 边柱轴力计算简图如下图所示 N 1 V1 P1A N N 5 下 N2 图 2 52 第一层边柱轴力 N1 P1A V1 N2 14 58 34 19 158 15 206 92 KN 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 26 中柱轴力 中柱轴力计算简图如下图所示 N 1 V1 V2 P1B N N N 5 下 N2 图 2 53 第一层中柱轴力 N1 P1B V1 V2 N2 30 05 37 09 13 93 319 65 400 72 KN 由计算可知 梁上的轴力与柱子的轴力相比非常小 对梁的截面设计不 起控制作用 可忽略不计 则框架结构在活荷载作用下的轴力图如下图所示 图 2 54 活荷载作用下的框架轴力图 单位 KN 三 风荷载作用下的内力计算 风荷载作用下的内力计算采用 D 值法 1 把各层的层间总剪力 Vj 分配给该层的各个柱子 各层的总剪力值 分别如下 V5 P5 5 23 KN V4 P4 V5 7 37 5 23 12 6 KN V3 P3 V4 7 16 12 6 19 76 KN V2 P2 V3 7 16 19 76 26 92 KN V1 P1 V2 7 58 26 92 34 50 KN 风荷载作用下的剪力计算过程如表 2 7 所示 表 2 7 风荷载作用下柱的剪力计算过程 楼层 PW KN 柱号K Djk 12ic hj2 Djk Vjk 边柱1 410 410 41 12 ic h52 0 925 层5 23 中柱6 130 750 75 12 ic h52 2 32 12ic h52 1 69 边柱1 410 410 41 12 ic h42 2 234 层12 60 中柱6 130 750 75 12 ic h42 2 32 12ic h42 4 07 边柱1 410 410 41 12 ic h32 3 493 层19 76 中柱6 130 750 75 12 ic h32 2 32 12ic h32 6 39 2 层26 92边柱1 410 410 41 12 ic h22 2 32 12ic h22 4 76 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计 27 中柱6 130 750 75 12 ic h22 8 70 边柱1 800 610 61 12 ic h12 7 211 层34 5 中柱7 700 850 85 12 ic h12 2 95 12ic h12 10 04 2 求反弯点高度 由计算简图知风荷载分布较接近于均布荷载 故y y0可由表查得 本设计中各层横梁线刚度相同 层高除底层外均相同 则 y1 y2 y3 0 因此柱底至反弯点高度 y0hy 3 风荷载作用下的框架内力计算过程 求得各柱的反弯点高度 y0h 和 杆端剪力 Vjk 后即可求出各杆端弯距 再根据节点平衡条件得梁端弯距 并 进而求出各梁端剪力和各柱轴力 计算过程如表 2 9 表 2 8 柱反弯点高度 楼层 层高 m 柱号Ky0 y0hy 边柱1 410 3711 447 5 层3 9 中柱6 130 4501 755 边柱1 410 4211 640 4 层3 9 中柱6 130 5001 950 边柱1 410 4711 835 3 层3 9 中柱6 130 5001 950 边柱1 410 5001 950 2 层3 9 中柱6 130 5001 950 边柱1 800 5702 793 1 层4 9 中柱7 7