土木1005班某某(南京玄武宾馆设计五层).doc

西安欧亚学院西安欧亚学院 本科毕业论文 设计 本科毕业论文 设计 题题 目 目 南京玄武宾馆设计 学生姓名 学生姓名 白会刚 指导教师 指导教师 唐臣有 所在分院 所在分院 建筑工程学院 专专 业 业 土木工程 班班 级 级 1005 二二 一一 四四 年年 五五 月月 II 88 摘要摘要 本设计一共分为三个部分 方案论述 建筑设计 结构设计 方案论述包括了方案选 型建筑方案设计论述及结构方案设计论述 建筑设计包括了建筑方案选型 其建筑平面 布局立面布局及建筑施工图的绘制 结构设计是本设计的最主要部分 结构设计主要设 计了结构方案中轴代表性框架的荷载计算 内力分析组合 构件配筋计算 包括了DA 轴代表性框架梁板柱的荷载计算内力组合 配筋 及抗震设计等等 在确定框架的DA 布局之后 首先进行结构分析 确定了结构计算单元并进行了竖向荷载值的计算及地震 风荷载的计算 之后利用值法求解出荷载作用下的结构的内力 并绘制弯矩图 轴力D 图 剪力图 找出对设计内力分析最不利一组或者几组内力组合 最终选取最不安全的 内力分析结果计算配筋并且绘制配筋图包括梁板柱 楼梯 女儿墙 地基等等的配筋 此外还进行设计了柱下独立基础及楼梯楼板等构件的设计 关键词 宾馆建筑 结构设计 框架 内力计算 抗震设计 构件配筋 Abstract The design of a total of three parts program discussed architectural design structural design Solutions discussed include the architectural design and structural design discourse discourse Architectural design includes a drawing program and construction drawings architectural structural design is the most important part of the design Structural design of the main structure of the program is designed axial load calculations representative framework internal stress analysis and portfolio member reinforcement calculation and seismic design and so on After determining the layout of the frame the first vertical load calculations and seismic values calculated wind loads solved the structure under load internal forces bending axial force shear after use value method to identify the most a group or several groups of unfavorable combination of internal forces and ultimately select the most insecure calculated results reinforcement and drawing In addition an independent foundation design and design elements such as stairs floor next column Key words hotel construction structural design framework internal forces calculation seismic design Component reinforcement I 88 目录 1 设计资料 1 2 结构选型与布置 2 2 1 结构选型 2 2 2 建筑布置 2 3 结构计算简图及梁柱线刚度计算 3 3 1 梁柱截面尺寸估算 3 3 2 材料选用 3 3 3 柱截面尺寸估算 3 3 4 确定框架计算简图 4 3 4 1 选取计算单元 4 3 4 2 确定框架计算简图 kJ 4 3 4 3 框架梁柱的线刚度计算 4 4 荷载计算 6 4 1 恒载标准值计算 6 4 1 1 屋面 6 4 1 2 各层走廊楼面 6 4 1 3 卫生间楼面 6 4 1 4 标准层楼面 6 4 1 5 梁自重 7 4 1 6 柱自重 7 4 1 7 外纵墙自重 7 4 1 8 內纵墙自重 7 4 1 9 内横墙自重 8 4 1 10 内隔墙自重 8 4 2 活荷载标准值计算 8 4 2 1 屋面和楼面活荷载标准值 8 4 3 板传荷载计算 9 4 3 1 A B C D 轴间框架梁荷载 9 4 3 2 B C 轴间框架梁 10 4 3 3 A D 轴柱纵向集中荷载计算 10 4 4 重力荷载代表值计算 10 5 内力计算 14 II 88 5 1 水平地震作用计算 14 5 1 1 框架结构柱的抗侧移刚度 D 计算 14 5 1 2 结构自振周期计算 15 5 1 3 多遇水平地震作用计算 15 5 1 4 刚重比和剪重比验算 17 5 1 5 框架地震内力计算 17 5 2 风荷载标准值计算 22 5 2 1 风荷载计算 22 5 2 2 风荷载作用下框架柱内力计算 23 5 3 重力荷载代表值计算 标准值 27 5 4 恒载作用下框架的内力计算 标准值 33 5 5 活载作用下框架的内力计算 标准值 37 6 内力组合 42 6 1 梁支座边缘处的内力值 42 7 截面设计及配筋计算 48 7 1 材料特征 48 7 2 框架横梁截面设计 48 7 2 1 梁控制截面处的弯矩 剪力设计值确定 48 7 2 2 梁正截面配筋计算 48 7 2 3 梁斜截面配筋计算 50 7 2 4 框架梁裂缝宽度验算 53 7 3 框架柱截面设计 53 7 3 1 柱端轴力 弯矩及剪力设计值计算 53 7 3 2 柱正截面受弯承载力计算 55 7 3 3 柱子裂缝宽度验算 59 7 3 4 柱斜截面的配筋计算 59 7 4 板的配筋计算 60 7 4 1 标准层平面板的配筋计算 60 7 4 2 屋面板的配筋计算 62 8 楼梯计算 64 8 1 材料特征 64 8 2 1 荷载统计 64 8 2 2 内力计算 64 8 2 3 截面承载力计算 65 III 88 8 3 楼梯斜梁 TL 1 设计 65 8 3 1 荷载计算 65 8 3 2 内力计算 65 8 3 3 承载力计算 65 8 4 平台板计算 66 8 4 1 荷载计算 66 8 4 2 内力计算 66 8 4 3 承载力计算 67 8 5 平台梁计算 67 8 5 1 确定梁的尺寸 67 8 5 2 荷载计算 67 8 5 3 内力计算 67 8 5 4 承载力计算 68 8 6 吊筋的计算 68 9 基础设计 69 9 1 工程地质条件和材料特征 69 9 2 基础截面的确定 69 9 3 基础截面确定及配筋计算 70 9 3 1 外柱 A 柱 独立基础计算 70 9 3 2 地基承载力验算 70 9 3 3 冲切验算 71 9 3 4 基础底面配筋计算 72 9 4 柱联合基础计算 72 9 4 1 初步确定基底尺寸 72 9 4 2 地基承载力验算 72 9 4 3 冲切验算 73 9 4 4 基础底面配筋计算 74 参考文献 75 致 谢 77 1 88 1 设计资料设计资料 1 工程名称 南京玄武宾馆设计设计 2 建设地点 南京某地区 3 工程概况 建筑面积为 4725 五层 底层层高 3 6m 其余层层高 2 m 3 3m 室内外高差为 0 450m 走廊宽度为 2 4m 设计使用年限为 50 年 4 基本风压 地面粗糙程度为 C 类 2 0 40KN m 5 基本雪压 2 0 30KN m 6 抗震设防 本工程设防烈度为 7 度 抗震设防类别为丙类 类场地土 设计地震分组为第一组 抗震等级为三级 2 88 2 结构选型与布置结构选型与布置 2 12 1 结构选型结构选型 为使结构的整体刚度较好 采用框架结构 楼面屋面均为现浇 基础为柱下独 立基础 2 22 2 建筑布置建筑布置 本设计为双向梁柱抗侧力体系 采用现浇板结构 根据 h 1 50 1 40 L 板厚 取为 100mm 厚 本建筑为宾馆 主要设置标准间 每层各设 2 个公共卫生间 2 个 楼梯和三个电梯 本建筑首层层高 3 6m 2 5 层为 3 3m 上人屋面 突出屋面楼梯 间高 3 0m 室内外高差 0 45m 建筑物总高度为 19 8m 女儿墙高 0 9m 建筑物总长 63m 总宽 15m 采用 7 8m 6 3m 柱网 每个标间开间 3 9m 进深 6 3m 走廊 2 4m 满足使用要求 建筑布置见图 2 1 图 2 1 首层平面图 3 88 3 3 结构计算简图及梁柱线刚度计算结构计算简图及梁柱线刚度计算 3 13 1 梁柱截面尺寸估算梁柱截面尺寸估算 框架梁截面高度 h 1 18 1 10 L 截面宽度 b 1 3 1 2 h 本方案取 纵向框架梁 b h 300mm 600mm AB CD 框架梁 b h 250mm 550mm 走廊横梁 250mm 400mm 3 23 2 材料选用材料选用 混凝土 混凝土强度等级采用 C30 钢筋 纵向受力钢筋采用热轧钢筋 HRB335 其余采用 HPB300 墙体 内外墙体均采用混凝土空心砖 重度 内 外墙体厚 3 10 3kN m 250mm 隔墙厚 200mm 门 采用木门 2 0 2kN m 窗 采用铝合金窗 2 0 35kN m 3 33 3 柱截面尺寸估算柱截面尺寸估算 柱截面尺寸根据公式 估算 仅估算底层柱 该框架 c nc N A f E N Sg n 结构抗震设防为 7 度 建筑高度小于 30m 因此为三级抗震 其轴压比限值为 各层重力荷载代表值近似取 B 柱 C 柱负荷面积为 c 0 9 2 E g 13KN m 7 8 4 35 层数 n 5 采用 C30 混凝土 假定柱子的尺寸为 2 m c f14 3MPa 500mm 500mm 中柱的轴压比 N fcbh 33 max 1 1 13 107 8 4 35 5 14 3 100 25 0 67 0 9 取柱截面为正方形 截面尺寸为 500mm 500mm 标准层结构平面布置如图 3 1 图 3 1 标准层结构平面布置图 4 88 3 43 4 确定框架计算简图确定框架计算简图 3 4 1 选取计算单元选取计算单元 选取 轴线的一榀框架进行计算 3 4 2 确定框架计算简图 确定框架计算简图 kJ 假定框架柱嵌固于基础顶面 框架梁与柱刚接 基础顶面至室外地平 0 6m 室内外高差为 0 45m 底层高为 3 6m 故底层柱高为 0 6 0 45 3 6 4 65m 其余各 柱高为 3 3m 基础简图如下图 3 4 3 框架梁柱的线刚度计算框架梁柱的线刚度计算 对于边框架梁取 0 I 1 5I 对于中框架梁取 0 I 2I 图 3 2 基础简图 边框架梁 3 7 AB CD 0 55EI1 i3 0 101 50 25 L126 3 4 2 48 10 kN m 3 7 BC 0 4EI1 i3 0 101 50 25 L122 4 4 2 5 10 kN m A 中框架梁 3 7 AB CD 0 55EI1 i 3 0 1020 25 L126 3 4 3 31 10 kN m 3 7 BC 0 4EI1 i3 0 1020 25 L122 4 4 3 33 10 kN m 柱线刚度计算 底层柱 4 7 0 5EI1 i3 0 10 L124 65 底 4 3 36 10 kN m 其余各层柱 4 7 0 5EI1 i3 0 10 L123 3 其余 4 4 74 10 kN m 令其余各层柱 则中框架各杆件的相对线刚度为 1 0 c i 5 88 4 AB CD 4 3 31 10 kN m i0 7 4 74 10 kN m 4 BC 4 3 33 10 kN m i0 7 4 74 10 kN m 4 4 3 36 10 kN m i0 71 4 74 10 kN m 底C i1 0 框架梁柱的相对线刚度如图 3 3 所示 作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依 据 图 3 3 梁柱线刚度比 6 88 4 荷载计算荷载计算 4 14 1 恒载标准值计算恒载标准值计算 4 1 1 屋面屋面 20 厚 1 2 5 水泥砂浆保护层 每 1m 见方半缝分格 0 02 20 0 4kN m2 25 厚 1 3 水泥砂浆找平层 0 025 20 0 5kN m2 3 厚麻刀灰隔离层 高聚物改性沥青防水卷材一道 0 5kN m2 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 20 0 025 0 5kN m2 30 厚无溶剂聚氨硬泡沫保温层 4 0 03 0 12kN m2 1 6 水泥焦渣找坡最薄处 30 厚 2 5 0 03 6 0 02 2 0 24kN m2 结构层 100 厚现浇钢筋混凝土板 32 0 1 25kN m2 5kN m 抹灰层 顶棚抹灰 顶 3 2 0 24kN m 合计 2 5kN m 4 1 2 各层走廊楼面各层走廊楼面 10 厚 1 2 5 水泥磨石楼面磨光打蜡 水泥浆一道 内掺建筑胶 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 上卧分格条 0 65kN m2 结构层 100 厚现浇钢筋混凝土板 32 0 1 25kN m2 5kN m 抹灰层 顶棚抹灰 2 0 24kN m 石膏吊顶 2 0 2kN m 合计 2 3 59kN m 4 1 3 卫生间楼面卫生间楼面 陶瓷锦砖面层 2 2 04kN m 结构层 100 厚现浇钢筋混凝土板 32 0 1 25kN m2 5kN m 抹灰层 顶棚抹灰 2 0 24kN m 合计 2 4 74kN m 4 1 4 标准层楼面标准层楼面 10 厚 1 2 5 水泥磨石楼面磨光打蜡 水泥浆一道 内掺建筑胶 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 上卧分格条 0 65kN m2 结构层 100 厚现浇钢筋混凝土板 32 0 1 25kN m2 5kN m 抹灰层 顶棚抹灰 2 0 24kN m 石膏吊顶 2 0 2kN m 7 88 合计 2 3 59kN m 4 1 5 梁自重梁自重 b h 300mm 600mm 自重 3 0 3 0 60 1 25kN m3 75kN m 抹灰层 3 0 015 0 60 10 3 2 17kN m0 265kN m 合计 4 02kN m b h 250mm 550mm 自重 3 0 3 0 550 1 25kN m2 81kN m 抹灰层 3 0 015 0 550 10 25 2 17kN m0 235kN m 合计 3 05kN m b h 250mm 450mm 自重 3 0 25 0 450 1 25kN m2 19kN m 抹灰层 3 0 015 0 450 10 25 2 17kN m0 306kN m 合计 2 496kN m 4 1 6 柱自重柱自重 b h 500mm 500mm 柱自重 3 0 5 0 5 25kN m6 25kN m 抹灰层 15 厚混合砂浆 3 0 015 0 5 4 17kN m0 41kN m 合计 6 66kN m 4 1 7 外纵墙自重外纵墙自重 标准层 纵墙 0 9 0 25 10 3 1 8 1 2 0 25 10 3 7 84 46kN m 铝合金窗 0 35 1 8 2 1 2 7 80 34kN m 面砖外墙 0 5 1 2 1 83 7 8 0 5 1 5 1 71kN m 内保温墙 0 15 0 6 0 1 0 9 0 15 1 2 1 8 7 8 0 335kN m 合计 kN m6 31 底层 纵墙 4 65 0 6 1 8 0 4 0 25 10 3 10 3 1 2 1 8 0 25 3 7 8 6 9kN m 铝合金窗 0 35 1 8 2 1 2 7 80 34kN m 外墙处理 4 05 1 8 0 5 1 2 1 8 0 5 3 7 81 55kN m 保温内墙 0 15 0 5 1 2 0 15 1 2 1 8 3 7 80 385kN m 合计 9 18kN m 8 88 4 1 8 內纵墙自重內纵墙自重 标准层 纵墙 0 6 10 3 0 25 10 3 5 8 0 25 2 1 7 85 68kN m 木门 2 1 0 2 2 7 80 11kN m 内墙面粉刷 0 15 3 2 20 96kN m 合计 6 64kN m 底层 纵墙 4 65 0 6 1 8 0 4 0 25 10 3 10 3 1 2 1 8 0 25 3 7 8 6 9kN m 木门 2 1 0 2 2 7 80 11kN m 内墙面粉刷 0 15 3 5 21 05kN m 合计 8 06kN m 4 1 9 内横墙自重内横墙自重 标准层 墙自重 10 3 0 25 2 75 5 67kN m 内墙面粉刷 2 0 15 3 30 1 0 96kN m 合计 8 04kN m 底层 墙自重 4 65 0 6 0 4 10 3 0 25 9 4kN m 内墙粉刷 2 0 15 3 60 1 1 05kN m 合计 10 45kN m 4 1 10 内隔墙自重内隔墙自重 标准层 墙自重 10 3 0 2 3 3 0 4 5 97 kN m 内墙粉刷 0 15 2 3 3 0 1 0 96 kN m 合计 6 93kN m 底层 墙自重 4 65 0 6 0 4 10 3 0 2 7 52kN m 内墙粉刷 2 0 15 3 60 1 1 05kN m 合计 8 57kN m 4 1 11 女儿墙自重 100mm 混凝土压顶 墙高 800mm 墙自重 0 1 25 0 2 10 3 0 8 0 21 53kN m 面砖 0 8 0 60 48kN m 合计 2 01kN m 9 88 4 24 2 活荷载标准值计算活荷载标准值计算 4 2 1 屋面和楼面活荷载标准值屋面和楼面活荷载标准值 上人屋面 房间 走廊及楼道 2 2 0kN m 2 2 0kN m 2 2 5kN m 4 34 3 板传荷载计算板传荷载计算 AB 轴线和 CD 轴线间板 按双向板把荷载传递给 0y 0 x l 6300 1 622 l3900 梁 楼道板 故按单向板把荷载传递给梁 屋面板及 0y 0 x l 7800 3 253 l2400 楼面板的荷载传递示意图如下 图 4 1 屋面楼面板荷载传递示意图 4 3 1 A B C D 轴间框架梁荷载轴间框架梁荷载 1 2 l3900 0 31 2l2 6300 屋面板传荷载 恒载 23 5 3 9 2 1 2 0 310 31 216 32kN m 活载 23 0 5 3 9 2 12 0 310 31 21 63kN m 楼面板传荷载 恒载 23 3 44 3 9 2 1 2 0 310 31 211 23kN m 活载 23 2 0 3 9 2 1 2 0 310 31 26 53kN m A B C D 轴间框架梁均布荷载为 屋面梁 恒载 梁自重 板传荷载 3 05 16 32 19 37kN m 10 88 活载 板传活载 1 63kN m 楼面梁 恒载 梁自重 墙自重 板传荷载 3 05 8 04 11 23 22 32kN m 活载 板传活载 6 53kN m 4 3 2 B C 轴间框架梁轴间框架梁 恒载 2 67kN m 4 3 3 A D 轴柱纵向集中荷载计算轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载 女儿墙自重 梁自重 板传荷载 14 27 29 35 3 05 6 3 0 5 47 5 16 32 6 3 0 5 91 1 51 41 9 61 152 13kN 顶层柱活载 板传活载 0 5 1 95 5 8 7 8 1 63 6 3 2 4 75 5 13 9 9kN B C 轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载 梁自重 板传荷载 4 02 7 8 3 05 6 3 0 5 5 1 95 5 8 7 8 3 59 1 2 7 8 16 32 6 3 0 5 31 36 9 61 47 5 33 6 51 41 173 48kN 顶层柱活载 板传活载 0 5 1 95 5 8 7 8 1 63 6 3 2 0 5 1 2 7 8 4 75 5 13 5 13 14 56kN A D 轴柱纵向集中荷载计算 标准层 A 柱集中恒载 墙自重 梁自重 板传荷载 4 02 7 8 3 05 6 3 0 5 3 44 1 95 7 8 5 8 11 23 6 3 0 5 6 31 7 8 31 36 9 61 32 7 35 37 49 22 158 22kN 标准层 A 柱活载 板传活载 2 0 1 95 5 8 7 8 6 53 6 3 2 19 20 57 39 57kN 标准层 B 柱集中恒载 主次梁自重 板传荷载 墙体荷载 4 02 7 8 3 05 6 3 0 5 3 44 1 95 7 8 5 8 3 59 1 2 7 8 11 23 6 3 0 5 6 64 7 8 31 36 9 61 32 7 35 37 35 37 51 79 194 39kN 标准层 B 柱活载 板传活载 2 0 1 95 5 8 7 8 6 53 6 3 2 2 5 1 2 7 8 19 20 57 23 4 62 97kN 基础顶面荷载 A 轴基础顶面荷载 外纵墙自重 基础梁自重 内横墙自重 9 18 7 8 2 57 8 2 5 6 3 0 5 35 7 91 1 7 9 35 7 134 7 kN B 轴基础顶面荷载 内纵墙自重 内横墙自重 基础梁自重 73 35 7 19 5 2 5 6 3 0 5 136 1 kN 11 88 框架在竖向荷载作用下的受荷总图如下图 4 2 4 44 4 重力荷载代表值计算重力荷载代表值计算 屋面重力荷载标准值计算 1 83 39 5 15 2 199 47kN G女儿墙 5 39 5 15 2962 5kN G屋面板 4 02 7 8 0 5 20 3 05 6 3 0 5 12 2 67 6 3 0 3 9 G梁 2 67 7 8 0 25 1 2 67 2 4 0 5 6 586 92 212 28 144 18 20 16 30 44 994kN 24 6 66 1 65 0 1 247 8kN G柱 女儿墙自重 G墙 6 31 39 2 5 2 6 64 39 2 5 2 1 2 1 2 8 04 6 3 0 5 15 3 7 1 9 2 230 32 242 36 349 74 7 03 1 2 1 2 829 45kN G顶层 G女儿墙 G屋面板 G梁 G柱 G墙 199 47 2962 5 994 247 8 829 45 5233 22kN 12 88 图 4 2 竖向荷载总图 四层楼面处重力荷载标准值计算 3 44 39 5 6 8 2 1848kN G楼面板 829 45 2 1658 9kN 1007 62kN G墙 G梁 24 6 66 3 3 0 1 511 5kN G柱 1658 9 1848 340 3 1007 62 511 5 5366 32kNG四 G楼面板 G墙 G梁 G柱 三层楼面处重力荷载标准值计算 13 88 5366 32 6 93 6 3 0 5 5402 86kNG三 二层楼面处重力荷载标准值计算 5366 32 6 93 2 6 3 0 5 5446 71kNG二 一层楼面处重力荷载标准值计算 1 8 1 65 G5402 865648 44kN 3 3 一 屋顶雪荷载标准值 QqS0 25 39 5 15237kN 雪雪 楼面活荷载标准值 2 0 39 5 6 8 2 2 5 39 5 2 4 1074 4 237 1311 4kNQ Q Q 楼面走廊房间 总重力荷载代表值的计算 屋面处 屋面处结构和构件自重 0 5 雪荷载标准值 EW G 5233 22 118 5 5351 72kN 设计值为 7658 31kN 楼面处 楼面处结构和构件自重 0 5 活荷载标准值 E4 G 5366 32 0 5 1311 4 5890 9kN 设计值为 8275 54kN 楼面处结构和构件自重 0 5 活荷载标准值 E3 G 5402 86 524 56 5927 42kn 设计值为 8319 4kN 楼面处结构和构件自重 0 5 活荷载标准值 E2 G 5446 71 524 56 5971 27kN 设计值为 8372 01kN 底层楼面处结构和构件自重 0 5 活荷载标准值 E1 G 5648 44 524 56 6173kN 设计值为 8614 09kN 14 88 5 内力计算内力计算 5 15 1 水平地震作用计算水平地震作用计算 5 1 1 框架结构柱的抗侧移刚度框架结构柱的抗侧移刚度 D 计算计算 表 5 1 横向 2 5 层中框架 D 值 构件 名称 b c i i 2i c i 2 i c c 2 c 12 D i kN m h A 轴线 0 7 0 26 13580 B 轴线 1 4 0 41 21507 C 轴线 1 4 0 41 21507 D 轴线 0 7 0 26 13580 表 5 2 底层横向中框架 D 值 构件 名称 b c i i 2i c 0 5 i 2 i c c 2 c 12 D i kN m h A 轴线 0 99 0 5 9324 B 轴线 1 97 0 62 11562 C 轴线 1 97 0 62 11562 D 轴线 0 99 0 5 9324 表 5 3 横向 2 5 层边框架 D 值 构件 名称 b c i i i c i 2 i c c 2 c 12 D i kN m h A 轴线 0 52 0 21 10969 B 轴线 1 05 0 34 17759 C 轴线 1 05 0 34 17759 D 轴线 0 52 0 21 10969 表 5 4 底层横向边框架 D 值 构件 名称 b c i i i c 0 5 i 2 i c c 2 c 12 D i kN m h A 轴线 0 73 0 45 8391 B 轴线 1 48 0 57 10629 C 轴线 1 48 0 57 10629 D 轴线 0 73 0 45 8391 表 5 5 横向 2 5 层总 D 值 构件名称 D 值 数量 D kN m 值 中框架 A 轴 13580 4 54320 中框架 B 轴 21507 4 86028 中框架 C 轴 21507 4 86028 15 88 中框架 D 轴 13580 4 53420 边框架 A 轴 10690 2 21938 边框架 B 轴 17759 2 35518 边框架 C 轴 17759 2 35518 边框架 D 轴 10960 2 21938 单层总 D 值 D 395608 表 5 6 横向底层总 D 值 构件名称 D 值 数量 D kN m 值 中框架 A 轴 9324 4 37296 中框架 B 轴 11562 4 46248 中框架 C 轴 11562 4 46248 中框架 D 轴 9324 4 37296 边框架 A 轴 8931 2 16782 边框架 B 轴 10629 2 21258 边框架 C 轴 10629 2 21258 边框架 D 轴 8931 2 16782 单层总 D 值 D 243168 5 1 2 结构自振周期计算结构自振周期计算 对于结构自振周期的计算 计算中采用的是假想顶点位移法 该方法所计算的 结构自振周期与实际较为接近 具体的计算过程和计算数据详见以下表格内容 表 5 7 顶点位移计算 层号 kN i G kN i G kN m D m i uA m i u 55351 725351 72395608 0 0135 0 2644 45890 911242 62 395608 0 0284 0 2509 3 5927 42 17170 04 395608 0 0434 0 2225 2 5971 27 23141 31 395608 0 0585 0 1791 1 617329314 31 243168 0 1206 0 1206 结构基本自振周期考虑非结构墙影响折减系数 0 7 T 则结构的基本自振周期为 S 1TT T 1 7 1 7 0 70 26440 61 5 1 3 多遇水平地震作用计算多遇水平地震作用计算 由于该工程所在地区抗震设防烈度为 7 度近震设防 场地土类别为 类 0 10g 为设计基本地震加速度 设计地震分组为第一组 由表可查得 水平地震影响系数最大值 0 08 max 特征周期 0 35s g T 等效重力荷载 0 85 29314 31 24917 16kN eqE G 0 85G 16 88 由于 5 故 g T 1 T g T g 12max 1 T T 其中 衰减指数 在 1 4 0 49S 1 T g T 故需要考虑顶部附加水平地震作用的影响 顶部附加地震作用系数 0 08 0 07 0 08 0 61 0 07 0 12 n 1 T 对于多质点体系 结构底部总纵向水平地震作用标准值 0 0485 24917 16 1208 5kN EK1eq F G 附加顶部集中力 0 12 1208 5 145 02kN nnEK F F A 质点 i 水平地震作用标准值按下式计算 ii iEKn ii G H F F 1 G H 楼层地震剪力及楼层层间位移的计算过程见下表 表 5 8 层间位移计算 层号 kN i G m i H ii G H ii G H kN i VD m i uA 55351 7217 8595528 2458 483956080 00116 45890 914 5585712 6739 733956080 00187 35927 4211 2566683 5958 543956080 00242 25971 277 9547471 61114 313956080 00282 161734 6528704 5 324100 3 1208 52431680 00497 楼层最大位移与柱子计算高度之比 h 0 00497 4 65 1 936 1 550 i uA 所以 水平地震作用下位移满足要求 水平地震作用标准值作用下框架 结构的层间剪力的值如图 5 1 17 88 图 5 1 层间剪力示意图 图 5 2 水平地震作用简图 5 1 4 刚重比和剪重比验算刚重比和剪重比验算 为了保证结构的稳定和安全 需分别 进行结构刚重比和剪重比验算 各层的刚重比和剪重比见下表 表 5 9 各层刚重比和剪重比计算 层号 i h m i D kN m ii D h kN EKi V kN kN n j j i G ii n j j i D h G EKi n j j i V G 53 94000211560081 9458 48 5351 72170 470 0857 4 3 94000211560081 9739 73 11242 62116 120 0658 3 3 94000211560081 9958 5417170 0453 830 0558 2 3 94000211560081 91114 31 23141 3140 020 0482 1 4 953035601560081 91208 5 29314 3127 420 0412 由表可知 各层的刚重比均大于 20 不必考虑重力二阶效应 各层的剪重比 均大于 0 016 满足剪重比的要求 5 1 5 框架地震内力计算框架地震内力计算 柱端弯矩计算采用 D 值法进行计算 其步骤为 1 求各柱反弯点处的剪力值 2 求各柱反弯点高度 3 求各柱的杆端弯矩及两端弯矩 4 求各柱的剪力和梁剪力 框架柱端弯矩 梁端弯矩 剪力按下式计算 18 88 柱端 imc MV 1 y h 上 cim MV y h 下 与中柱交汇梁 b cj 1bjcj bb i MMM i i 左 下左上 左右 b cj 1bjcj bb i MM M i i 右 下右上 左右 与边柱交汇梁 cj 1bcj M M M 下总上 bbb V M M L 左右 框架柱反弯点位置 高度比 y 计算结果见下表 0123 yyyy 表 5 10 柱反弯点计算 轴柱 层 号 h m i0 y 1 y 2 y 3 yyyh m 1 yh m 53 30 70 30000 300 992 31 43 30 70 40000 41 321 98 33 30 70 450000 451 491 81 23 30 70 5000 0 050 451 4851 815 A D 轴 柱 14 650 990 650 0 02500 6252 9061 744 53 31 40 370000 371 222 08 43 31 40 420000 421 391 91 33 31 40 470000 471 551 75 23 31 40 5000 0 0250 4751 5681 732 B C 轴 柱 14 651 970 610000 612 841 81 横向水平地震荷载作用下框架柱剪力和柱端弯矩计算过程详见以下表格 表 5 11 A D 轴框架柱剪力和柱端弯矩计算 层 号 kN i VD im D im DD kN im Vyh m 1 y h m c M 上 kN m c M 下 kN m 5458 48395608135800 03415 590 992 3136 0115 43 4739 73395608135800 03425 151 321 9849 0833 2 3958 54395608135800 03432 591 491 8158 9948 56 21114 31395608135800 03437 891 4851 81556 2768 77 11208 524316893240 03845 922 9061 74480 08133 44 表 5 12 B C 轴框架柱剪力和柱端弯矩计算 层 kN i VD im D im DD kN im V yh m 1 y h c M 上c M 下 19 88 号 m kN m kN m 5458 4839560821507 0 05424 761 222 0851 530 21 4739 73395608215070 05439 951 391 9176 355 53 3958 54395608215070 054 51 761 551 7590 5880 23 21114 31395608215070 054 60 171 5681 73294 35104 21 11208 524316811562 0 048 58 012 841 81105164 75 由于 C D 轴与 B A 轴对称 因此只需计算出结构的一半即可 对于 A B 柱端弯矩 剪力的计算结果详见以下表格 表 5 13 A B 柱端弯矩及剪力标准值 A 轴柱B 轴柱 层 号 kN i V c M 上 kN m c M 下 kN m kN i V c M 上 kN m c M 下 kN m 515 5936 0115 4324 7651 530 21 425 1549 833 239 9576 355 53 332 5958 9948 5651 7690 5880 23 237 8956 2768 7760 1794 35104 21 145 9280 08133 4458 01105164 75 由以上的数据画出框架在水平地震作用下的弯矩图 剪力图以及轴力图 框架 的受力状态在以下的图中已表示出来 具体的数值详见以下图 20 88 图 5 3 左震作用下弯矩图 单位 kN m 21 88 图 5 4 左震作用下剪力图 单位 kN 22 88 图 5 5 左震作用下轴力图 单位 kN 压力为正 23 88 5 25 2 风荷载标准值计算风荷载标准值计算 5 2 1 风荷载计算风荷载计算 作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值 kzsz0ij W h h B 2 其中 基本风压 2 0 0 35kN m 风压高度变化系数 因建设地点位于市区 所以地面粗 z 糙度为 C 类 风荷载体型系数 查得 1 32 s s 风振系数 高度小于 30m 取 1 0 z z B 迎风面的宽度 在此取 7 8m j i h h 上层柱高 对于女儿墙取高度的2倍 下层柱高 计算过程见下表 表 5 14 风荷载标准值计算 离地高度 z m z s z kN 0 2 m m i h m j h k W 17 250 7851 3210 353 31 27 2 13 950 741 3210 353 33 310 04 10 650 741 3210 353 33 310 04 7 350 741 3210 353 33 310 04 4 050 741 3210 354 653 312 1 5 2 2 风荷载作用下框架柱内力计算风荷载作用下框架柱内力计算 风荷载作用下框架柱内力计算的方法同地震作用下框架柱内力计算的方法相同 柱端弯矩的计算仍采用 D 值法 柱反弯点的值采用地震作用下反弯点的数据 柱 端弯矩 梁端弯矩 剪力仍按下式计算 柱端 imc MV 1 y h 上 cim MV y h 下 与中柱交汇梁 b cj 1bjcj bb i M M M i i 左 下左上 左右 cj 1bcj M M M 下总上 与边柱交汇梁 cj 1bcj M M M 下总上 24 88 bbb V M M L 左右 表 5 15 风荷载作用下框架柱内力标准值计算 层 号 kN i VD im D im DD kN im V yh m 1 y h m c M 上 kN m c M 下 kN m 57 270174135800 1941 40 992 313 231 39 417 2470174135800 1943 341 321 986 614 41 327 2870174135800 1945 291 491 819 577 88 237 3270174135800 1947 241 4851 81513 1410 75 A 轴 柱 149 424177293240 22311 022 9061 74419 2232 02 57 270174215070 3062 21 222 084 582 68 417 2470174215070 3065 281 391 9110 087 34 327 2870174215070 3068 351 551 7514 4612 94 237 3270174215070 30611 421 5681 73219 7817 91 B 轴 柱 149 4241772115620 27713 692 841 8124 7838 88 注 对于 D 值的计算已在地震作用情况下计算过了 上表中的 D 值采用以上的 数据 反弯点的值也采用以上的数据 由以上的数据画出框架在风荷载作用下的弯矩图 剪力图以及轴力图 框架的 受力状态在以下的图中已表示出来 具体的数值详见以下图 25 88 图 5 6 左风作用下弯矩图 单位 kN m 26 88 图 5 7 左风作用下剪力图 单位 kN 27 88 图 5 8 左风作用下轴力图 单位 kN 5 35 3 重力荷载代表值计算 标准值 重力荷载代表值计算 标准值 作用于屋面处均布重力荷载代表值计算 AB CD q 3 9 19 370 5 0 40 837 220 02kN m 2 28 88 BC q2 67kN m 作用于楼面处均布重力荷载代表值计算 22 32 0 5 6 53 AB CD q25 59kN m BC q2 67 kN m 由均布荷载代表值在屋面处引起的固端弯矩 2 g AB g BA 2 g BC g CB 20 02 6 3 M66 22kN m 12 M66 22kN m 2 67 2 4 M1 28kN m 12 M1 28kN m 由均布荷载代表值在楼面处引起的固端弯矩 2 g AB g BA 2 g BC g CB 25 59 6 3 M84 64kN m 12 M84 64kN m 2 67 2 4 M1 28kN m 12 M1 28kN m 重力荷载代表值作用下框架的内力计算采用的是弯矩二次分配法 弯矩二次分 配法主要是对梁端弯矩 柱端弯矩进行两次分配和一次的传递 具体的传递顺序是 梁左端内力向右端传递一半 柱下端内力向上端传递一半 本次计算采用手算 然后利用计算机计算进行符合 弯矩二次分配法计算的过 程详见下图 5 9 29 88 图 5 9 重力荷载代表值作用下杆端弯矩 单位 kN m 30 88 表 5 16 重力荷载代表值下 AB 跨梁端剪力计算 层 号 AB M kN m k BA M N m ABBA MM L kN 1 qL 2 ABBA A MM1 VqL 2L kN ABBA B MM1 VqL 2L 左 kN 554 660 53 0 9463 0662 1264 478 7881 41 0 4280 6180 1981 03 378 1781 25 0 4980 6180 1280 61 278 5881 44 0 4580 6180 1681 06 173 4178 69 0 8480 6179 7781 45 表 5 17 重力荷载代表值下 BC 跨梁端剪力计算 层 号 BC M kN m k CB M N m BCCB MM L kN 1 qL 2 BCCB B MM1 V qL 2L 右 kN BCCB C MM1 VqL 2L 左 kN 510 5310 5303 23 23 2 46 976 9703 23 23 2 37 137 1303 23 23 2 26 946 9403 23 23 2 110 1210 1203 23 23 2 由于结构布置对称 易得到 CD 跨的弯矩值 剪力值和轴力值 具体数据详见 重力荷载代表值作用下的框架的弯矩图 剪力图和轴力图 对于柱子的剪力按下式进行计算 MM V h 下柱上柱 h为柱计算高度 柱子的轴顶集中力为竖向荷载总图中的恒载与活载的一半的和 具体数据详见 柱子的轴力图 31 88 图 5 10 重力荷载代表值作用下弯矩图 单位 kN m 32 88 图 5 11 重力荷载代表值作用下剪力图 单位 kN 33 88 图 5 12 重力荷载代表值作用下的轴力图 单位 kN 5 45 4