江苏王子纸业办公楼建筑与结构设计毕业论文.doc

1 江苏王子纸业办公楼建筑与结构设计毕业论文江苏王子纸业办公楼建筑与结构设计毕业论文 目目 录录 第 1 章 绪论 1 第 2 章 设计任务书 3 2 1 工程概况 3 2 2 地质 水文及气象资料 3 2 3 施工技术条件及建筑材料供应 4 2 4 设计内容及要求 4 2 4 1 建筑设计 4 2 4 2 结构设计 5 第 3 章 结构设计 7 3 1 工程概况 7 3 2 柱网布置 7 3 3 框架结构承重方案的选择 7 3 4 框架结构的计算简图 8 3 5 梁 柱截面尺寸的初步确定 9 3 5 1 梁截面尺寸估算 9 3 5 2 柱的截面尺寸估算 9 第 4 章 框架侧移刚度的计算 11 4 1 横梁线刚度的计算 11 b i 3 0 12Ibh 4 2 纵梁线刚度的计算 11 b i 3 0 12Ibh 4 3 柱线刚度的计算 11 c i 3 c 12Ibh 4 4 各层横向侧移刚度计算 D值法 11 第 5 章 重力荷载代表值的计算 13 5 1 楼屋面做法 13 5 1 1 楼面做法 13 5 1 2 屋面做法 13 5 2 屋面及楼面可变荷载标准值 13 5 3 墙 门 窗重力荷载计算 13 5 4 梁 柱计算 14 2 5 4 1 梁柱平面布置 14 5 4 2 梁柱自重 14 5 5 各质点重力荷载代表值计算 14 第 6 章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 21 6 1 横向自振周期的计算 21 6 2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算 21 6 3 多遇水平地震作用下的位移验算 23 6 4 水平地震作用下框架内力计算 23 6 5 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 28 6 5 1 风荷载标准值 28 6 5 2 风荷载作用下的水平位移验算 29 6 5 3 风荷载作用下框架结构内力计算 29 第 7 章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 33 横向框架内力计算 33 7 1 计算单元确定 33 7 2 荷载计算 33 7 2 1 恒载作用 33 7 2 2 活载作用 35 7 3 内力计算 36 第 8 章 横向框架内力组合 43 8 1 结构抗震等级 43 8 2 荷载组合组合 43 8 2 1 框架梁内力组合 见附表 43 8 2 2 框架柱内力组合 46 8 2 3 柱端弯矩设计值及调整 46 第 9 章 截面设计 47 9 1 框架梁 47 9 1 1 梁正截面受弯承载力计算 47 9 1 2 梁斜截面受剪承载力计算 48 9 2 框架柱 49 9 2 1 柱截面尺寸验算 49 9 2 2 柱正截面承载力计算 49 9 2 3 柱斜截面受剪承载力计算 51 9 3 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 53 3 梁柱节点核芯区截面抗震验算 53 第 10 章 楼梯设计 55 10 1 设计资料 55 10 1 1 楼梯概况 55 10 1 2 楼梯结构平面布置图 55 10 2 楼梯板设计 55 10 2 1 梯段板数据 55 10 2 2 确定板厚 55 10 2 3 荷载计算 55 10 2 4 内力计算 56 10 2 5 配筋计算 56 10 3 平台板计算 56 10 3 1 确定板厚 56 10 3 2 荷载计算 56 10 3 3 内力计算 57 10 3 4 配筋计算 57 10 4 平台梁设计 58 10 4 1 平台梁截面 58 10 4 2 荷载计算 58 10 4 3 内力计算 58 10 4 4 配筋计算 58 第 11 章 楼盖设计 61 11 1 楼面梁布置图 61 11 2 荷载设计值 61 11 1 1 楼面概况 61 11 3 方案确定 弹性理论 62 11 4 双向板计算 62 11 5 次梁计算 64 11 5 1 荷载 64 11 5 2 正截面受弯计算 64 11 5 3 斜截面受剪承载力计算 64 11 6 单向板计算 65 第 12 章 基础设计 67 12 1 工程概况 67 12 2 独立基础设计 轴线 A 柱 67 4 12 2 1 选型 67 12 2 2 地基承载力验算 68 12 2 3 基础抗冲切验算 68 12 2 4 配筋计算 69 12 3 联合基础设计 轴 B C 柱基础 70 12 3 1 选型 70 12 3 2 计算基础内力 70 12 3 3 抗冲切验算及配筋 70 12 3 4 地震作用组合 72 第 13 章 结论与展望 73 13 1 结论 73 参考文献 75 致 谢 77 附录 A 符 号 78 附录 B 内力组合表 79 江苏王子纸业办公楼 5 第第 1 1 章章 绪论绪论 本设计是按照毕业设计要求编写的毕业设计 题目为 江苏王子纸业办公楼建筑与结 构设计 内容包括建筑设计 结构设计两部份 办公楼是公共建筑 其规范要求比较严格 能体现出建筑设计和结构设计的很多重 要的方面 选择办公楼进行建筑和结构设计 从而掌握办公楼设计的基本原理 妥善处 理其功能关系 满足使用要求 框架结构的设计始于欧美 二十世纪后得到了世界各地大范围的使用 其结构建筑 平面布置灵活 使用空间大 延性较好 其具有良好的抗震能力 对办公楼等重要建筑 结构非常适用 能满足其较大的使用面积要求 框架结构的研究 对于不同的荷载情况 分析其受力 采用不同的方法分别计算出 各种荷载作用下的弯矩 剪力 轴力 然后进行内力组合 挑选出最不利的内力组合进 行截面的承载力计算 保证结构有足够的强度和稳定性 在对竖向荷载的计算中采用了 弯矩分配法 对水平荷载的计算采用了 D 值法 对钢筋混凝土构件的受力性能 受弯构 件的正截面和斜截面计算都有应用 本结构计算选用一榀框架为计算单元 采用手算的简化计算方法 其中计算框架在 竖向荷载下的内力时使用的弯距二次分配法 不但使计算结果较为合理 而且计算量较 小 是一种不错的手算方法 本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识 建 立一个完整的设计知识体系 了解设计总过程 通过查阅大量的相关设计资料 提高自 己的动手能力 本次设计是在李志华老师的悉心指导下完成的 在此向您表示衷心的感谢 鉴于水平有限 设计书中难免存在不少缺陷甚至错误 敬请各位老师批评和指正 无锡太湖学院学士学位论文 6 第第 2 2 章章 设计任务书设计任务书 2 1 工程概况工程概况 江苏王子纸业有限公司办公楼为一般民用建筑 该办公楼为钢筋混凝土框架结构 层数为 6 层 总建筑面积 3500 4500m2 2 2 地质 水文及气象资料地质 水文及气象资料 一 自然条件 建筑场地情况见图一 北 待建工程用地 主 要 街 道 图一 拟建场地地段土 基本风压 0 65KN m2 基本雪压 0 4KN m2 主导风向 东南风 地面粗糙度 B 类 二 地质条件 拟建场地位于城市近郊主干道一侧 场地地势平坦 交通方便 持力层范围勘察未见地下 根据野外土特征 静力触探曲线及土工试验资料 该场地土层可分 4 层 具体分层情况 见图二 按自上而下的顺序如下 1 层素填土 灰黄 灰色 顶部夹杂有较多的碎砖瓦 结构松散 富有机质 层底标高 0 3 1 10 米 层厚 0 3 1 10 米 2 层含砾粉质粘土 压缩模量 Es 17 12Mpa 承载力标准值Fk 210Kpa 中等压缩性 层 底标高 0 6 2 20 米 层厚 0 3 1 1 米 3 层碎石层 压缩模量 Es 21 75Mpa 承载力标准值Fk 320Kpa 中等压缩性 层底标高 1 70 9 90 米 层厚 1 40 2 30 米 4 层强风化泥灰岩 压缩模量 Es 30 3Mpa 承载力标准值Fk 440Kpa 低压缩性 由于 勘察孔深所限未揭示其层底 各土层主要物理力学性能指标及其承载力的标准值见表一 表一 素填土 1 1 No 13No 12No 11 1 1 含砾粉质粘土 强风化泥灰岩 0 3 2 2 0 6 9 99 9 7 7 砾石 层 次 土层名称W r KN m2 eIlIpEs Mpa Fk kPa 1素填土 2含砾粉质粘土11 417 60 5517 12210 3碎石层17 620 20 3021 75320 4强风化泥灰岩19 421 90 2230 3440 江苏王子纸业办公楼 7 图二 工程地质剖面图 三 楼屋面荷载 按 建筑结构菏载规范 GB50009 2001 取用 四 抗震设防要求 本设计按 7 度设防 1 组 场地土 II 类 五 施工技术条件 施工单位经验丰富 施工机械设备齐全 六 材料供应 所需建筑材料均可保证供应 2 3 建筑设计内容和任务建筑设计内容和任务 一 建筑设计功能要求 查阅资料 调研相应建筑的功能 空间分析组合 主要使用功能的组合参考如下 1 办公室部分 30 间若干 2 首层设服务台 门厅 会客 休息 接待 值班室及库房 3 设中 小型会议室若干 4 交通部分 楼梯 电梯 其它按建筑规模调研 自行确定其他组成 二 建筑设计任务 1 建筑施工图绘制 1 总平面图 1 500 或 1 1000 2 施工说明 门窗表 一张图 3 平面图 底层 标准层 屋顶平面 1 100 4 主要立面图 2 个 1 100 5 剖面图 1 个 要求剖在主门厅 楼梯间或建筑层高变化处 1 100 6 楼梯详图 部分构造详图 2 设计说明书 内容 设计任务简介 建筑方案主题思想及平 立 剖设计说明 楼梯建筑设计及屋顶排 水设计说明 2 4 结构设计要求和任务结构设计要求和任务 1 确定结构方案 根据原始资料及建筑设计 通过分析比较 确定本工程的结构方案和构件 选型 进行结构布置 选择构件截面尺寸及材料标号 2 结构计算 1 荷载计算 根据建筑使用功能及建筑结构荷载规范进行计算 2 对上部主要承重结构进行内力计算及配筋 框架结构的各种荷载计算 内力分析及组 合 梁 柱截面设计 现浇楼 屋 面梁 板设计 楼梯设计 3 基础选型及基础设计 4 应用计算机进行内力及配筋计算 并对手算结果进行校核 3 绘制结构施工图 根据计算结果及抗震设计要求 按照建筑和结构制图标准绘制施工图 1 基础平面布置图 1 100 基础详图 结构施工说明 2 楼板 屋面结构平面布置图 1 100 3 标准层现浇板配筋图 4 一榀框架施工图 5 一个楼梯结构详图 注 建筑 结构施工图可采用计算机绘制 但要求手绘框架施工图 和手算结果相符 所绘图 纸的图幅 图线 图例及尺寸等均应符合制图标准 手绘图纸中的数字标注均用模板 文 字用仿宋字体书写 4 结构设计计算书内容与要求 结构方案选取 构件类型 材料确定 荷载计算 结构计算简图 竖向荷载 风荷载 地震 荷载作用下的 内力计算 内力组合和截面设计 基础设计 现浇楼 屋 面设计 楼梯 雨蓬设计等有关计算 结构构造 对施工的要求等简要说明 计算书要求章节分明 层次清楚 文理通顺 计算准确 图表清晰 不得徒手画 无锡太湖学院学士学位论文 8 四 四 毕业设计计算书毕业设计计算书 按学校规定的纸张格式装订成册 内容顺序 封面 衬页 中英文摘要 目录 毕业设 计任务书 工程概况 建筑设计说明书 结构设计计算书 外文及其翻译 封底 五 毕业设计时间安排五 毕业设计时间安排 内容具体工作时间 建筑建筑方案及建筑施工图绘制5 周 结构方案 结构计算 手算部分 4 周 结构分析 电算部分 计算书整理2 周 结构 结构施工图绘制3 周 9 周 答辩毕业设计资料整理 答辩1 周 六 六 主要参考资料主要参考资料 建筑部分建筑部分 1 房屋建筑学 教材 2 房屋建筑制图统一标准 GB T50001 2001 3 施工说明 苏 J9501 4 江苏省建筑配件通用图集 苏 J9503 9508 5 门窗图集 苏 J73 2 苏 J9601 6 高等学校毕业设计 论文 指导手册 土建卷 高等教育出版社 7 建筑设计资料集 1 8 8 建筑设计规范 结构部分结构部分 1 高层建筑结构 教材 2 多层及高层建筑结构设计 中国建筑工业出版社 3 高层建筑结构设计 清华大学出版社 4 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3 2002 5 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 6 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 7 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 8 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 9 简明建筑结构设计手册 第二版 中国建筑工业出版社 10 建筑结构制图标准 GB T50105 2001 11 建筑结构设计构造手册 12 PKPM 结构 CAD 使用手册 中国建研院 CAD 工程部 第第 3 3 章章 结构设计结构设计 3 1 工程概况工程概况 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 主体结构为 6 江苏王子纸业办公楼 9 层 首层层高 3 6m 二至五层层高均为 3 6m 填充墙采用蒸压粉煤灰混凝土砌块 外墙 240mm 内墙 240mm 门为实木门 门洞 尺寸 1 0m 2 1m 窗为木格工艺窗 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构 楼板厚度取 100mm 3 2 柱网布置柱网布置 本办公楼标准层采用柱距为 6m 的内廊式小柱网 边跨为 6m 中间跨为 2 4m 一层 至五层层高均为 3 6m 主体结构布置如下图所示 图 3 1 主体结构柱网布置图 3 3 框架结构承重方案的选择框架结构承重方案的选择 竖向荷载的传力途径 楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁 再由主梁 传至框架柱 最后传至地基 根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径 本办公楼框架的承重方案为横向框 架承重方案 这可使横向框架梁的截面高度大 增加框架的横向侧移刚度 无锡太湖学院学士学位论文 10 3 4 框架结构的计算简图框架结构的计算简图 图 3 2 框架结构计算简图 注 按简支状态计算柱的负载面积 A 6 6 8 4 2 27 72 A 6 6 6 2 19 80 图 3 3 横向框架组成的空间结构 江苏王子纸业办公楼 11 图 3 4 纵向框架组成的空间结构 本方案中 按横向的平面框架进行计算 底层柱计算高度从基础顶面取至一层板顶 h 3 6 0 45 0 3 4 35m 上式中 0 45m 为室内外高差 0 3m 为基础顶面至室外地面的高度 其余层柱的计算高度为相应层高 3 6m 3 5 梁 柱截面尺寸的初步确定梁 柱截面尺寸的初步确定 3 5 1 梁截面尺寸估算梁截面尺寸估算 梁截面高度一般取梁跨度的 1 12 1 8 进行估算 梁宽取梁高的 1 3 1 2 本方案中 边横梁高为 6000 1 10 600mm 截面宽度取 600 1 2 300mm 可得梁的截面初步定为 300mm 600mm b h 表 3 1 各种梁截面见表 mm 横梁 b h 混凝土等 级AB 跨 CD 跨BC 跨 纵梁 b h 次梁 b h C30300 600300 400300 600300 500 3 5 2 柱的截面尺寸估算柱的截面尺寸估算 根据柱的轴压比限值按下列公式计算 a 柱组合的轴压力设计值gENFn 注 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数 边柱取1 3 中柱取1 25 F 按简支状态计算柱的负载面积 4 4 为折算在单位面积上的重力荷载代表值 近似的取 12 15 kN gE n 为验算截面以上的楼层层数 b c c cc Nn A ff 无锡太湖学院学士学位论文 12 注 为框架柱轴压比限值 本方案为三级抗震等级 查 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 取0 9 为混凝土轴心抗压强度设计值 C30为14 3N mm2 c f c 计算过程 对于边柱 1 3 19 80 14 6 2162 16kNgENFn 168000mm2 c c c f N A 对于中柱 1 25 27 72 14 6 2910 6gENFn 226153mm2 c c c f N A 综合以上计算结果并考虑其它因素 本设计柱截面尺寸取值为 1 6 层 600mm 600mm 表 3 2 柱截面 层次混凝土等级 mm b h 1 6C30600 600 江苏王子纸业办公楼 13 第第 4 4 章章 框架侧移刚度的计算框架侧移刚度的计算 4 1 横梁线刚度横梁线刚度 的计算 的计算 b i 3 0 12Ibh 表 4 1 类别 c E N mm2 mmb h mm mm4 0 I mml c0 E Il N mm c0 1 5 E Il N mm c0 2 E Il N mm AB 跨 CD 跨 3 0 104300 6005 40 10960002 7 10104 05 10105 4 1010 BC 跨3 0 104300 4001 60 10924002 00 10103 00 10104 00 1010 4 2 纵梁线刚度纵梁线刚度 的计算 的计算 b i 3 0 12Ibh 表 4 2 类别 c E N mm2 mmb h mm mm4 0 I l mm c0 E Il N mm c0 1 5 E Il N mm c0 2 E Il N mm 3 0 104 300 600 5 4 109 6600 2 45 10103 68 10104 90 1010 4 3 柱线刚度柱线刚度 的计算 的计算 c i 3 c 12Ibh 表 4 3 层次 mm c h N mm2 c E b h mm mm mm4 c I ccc E I h N mm 143503 0 104600 600 1 08 1010 7 45 1010 2 636003 104600 600 1 08 10109 1010 4 4 各层横向侧移刚度计算 各层横向侧移刚度计算 D 值法值法 1 底层 A 1 A 8 D 1 D 8 4 根 K 4 05 6 00 0 68 440 0 2 5 0 KK c 16741 2 1 12hiD cci B 1 B 8 C 1 C 8 4 根 K 4 05 3 0 6 00 1 18 无锡太湖学院学士学位论文 14 528 0 2 5 0 KK c 20090 12 2 2 hiD cci A 2 7 D 2 7 12 根 K 5 4 6 00 0 9 483 0 2 5 0 KK c 18378 3 i D B 2 7 C 2 7 12 根 K 4 0 5 4 6 00 1 567 579 0 c 22031 4 i D 63223212 2203118378 2009016741 41 D 2 二至五层 A 1 A 8 D 1 D 8 4 根 K 4 05 2 6 2 0 675 K 2 K 0 252 c 14000 1 i D B 1 B 8 C 1 C 8 4 根 K 1 175 0 370 c 205561 2i D A 2 7 D 2 7 12 根 K 5 4 4 2 6 2 0 9 0 310 c 17222 12 2 3 hiD cci B 2 7 C 2 7 12 根 K 5 4 4 2 6 2 1 567 0 439 c 243893600 106439 0 12 210 4 i D 63755649933213822412 2438917222 4 2055614000 6 2D 江苏王子纸业办公楼 15 由上计算得 横向框架梁的层间侧移刚度为 表 4 4 层次123456 Di N mm 632232637556637556637556637556637556 D1 D2 632232 637556 0 992 0 7 故该框架为规则框架 第第 5 5 章章 重力荷载代表值的计算重力荷载代表值的计算 5 1 楼屋面做法楼屋面做法 5 1 1 楼面做法楼面做法 查 荷载规范 可取 永久荷载标准值 20 厚花岗石楼面 15 0 02 0 3 kN 20 厚 1 4 干硬性水泥砂浆结合层 20 0 02 0 4 kN 100 厚钢筋混凝土板 25 0 10 2 5 kN V 型轻钢龙骨吊顶 0 20 kN 合计 3 40 kN 5 1 2 屋面做法屋面做法 查 荷载规范 可取 屋面永久荷载标准值 上人 30厚细石混凝土保护层 24 0 03 0 72 kN 三毡四油防水层 0 40 kN 20厚水泥砂浆找平层 20 0 02 0 40 kN 150厚水泥蛭石保温层 5 0 15 0 75 kN 100厚钢筋混凝土现浇板 25 0 10 2 50 kN V型轻钢龙骨吊顶 0 20 kN 合计 4 97 kN 5 2 屋面及楼面可变荷载标准值屋面及楼面可变荷载标准值 查 建筑荷载规范 GB50009 2001 屋面均布活荷载 不应与雪荷载同时组合 上人屋面均布活荷载标准值 2 0kN 楼面活荷载标准值 2 0 kN 屋面雪荷载标准值 1 0 0 4 0 4 kN kr0 SS 无锡太湖学院学士学位论文 16 式中 为屋面积雪分布系数 按规范取1 0 r 5 3 墙 门 窗重力荷载计算墙 门 窗重力荷载计算 外墙240厚空心砌块 外墙面贴瓷砖 0 5kN 内墙20mm 抹灰 3 5 0kN m 则外墙重力荷载为 5 0 0 24 17 0 02 0 5 2 04 kN 内墙240厚空心砌块 双面抹灰各20mm 则内墙重力荷载为 3 5 0kN m 5 0 0 24 17 0 02 2 1 88 kN 木门单位面积重力荷载 0 2 kN 木格窗单位面积重力荷载 0 4 kN 5 4 梁 柱计算梁 柱计算 5 4 1 梁柱平面布置梁柱平面布置 图5 1 梁柱平面布置 5 4 2 梁柱自重梁柱自重 表 5 1 层 次 构 件 b h mm kN m3 g kN m Li mm N 根 Gi kN Gi kN 边 横 梁 300 600251 053 94600016378 24 走 道 梁 300 400251 052 362400845 31 1 6 纵 梁 300 600251 053 94660028728 11 1448 39 江苏王子纸业办公楼 17 次 梁 300 500251 0537 1柱600 600251 059 454350321315 441315 44 2 6柱600 600251 059 453600321088 641088 64 5 5 各质点重力荷载代表值计算各质点重力荷载代表值计算 第一层上半部分第一层上半部分 雨蓬近似折算 1 AB 跨 CD 跨 无洞口考虑 内墙厚240mm 外墙厚240mm 计算长度6000mm 数量12 4 计算高度4350 0 5 600 1575mm 内墙面积 6 1 575 9 45 数量 12 6000mm 外墙面积 6 1 575 9 45 数量 4 内墙总重 12 9 45 9 45 0 85 3 3 2 2 1 1 88 266 19kN 外墙总重 4 9 45 2 04 2 4 2 1 2 04 0 85 85 85kN AB CD 跨内外墙总重 352 04kN 2 外纵墙厚240mm 计算长度6600mm 计算高度4350 0 5 600 1575mm 墙体总面积 6 6 1 575 14 145 53 外纵墙总重 145 53 2 04 0 8 237 50kN 3 内纵墙总计算长度 11 6 6 72 6m 计算高度4350 0 5 600 1575mm 总面积 72 6 1 575 114 35 内纵墙总重 114 35 1 88 0 85 182 73kN 4 楼板和活载 卫生间按普通楼板近似计算 楼梯间折算为1 5 倍板厚 楼板面积 6m 3 3m 20 396 普通板 楼梯间面积 6m 3 3m 2 39 6 走廊面积 6 6m 2 1m 7 2 5m 6 6m 1 113 52 总荷载 396 3 4 2 0 0 5 39 6 1 5 3 4 2 5 0 5 113 52 3 4 2 5 0 5 2150 48kN 5 梁和柱 梁 1448 39kN 柱 1315 44 0 5 657 72kN 无锡太湖学院学士学位论文 18 梁柱总重 1448 39kN 657 72kN 2106 11kN 综合以上得一层上半部分总重 352 04 237 50 182 73 2150 48 2106 11 5028 86kN 第二层 第二层 1 AB CD 跨 无洞口考虑 内墙240mm 外墙240mm 墙体布置近似于一层 按一层计算 上半部计算高度 3600 0 5 600 1200mm 下半部计算高度 3600 0 5 1800mm 上半部总重 352 04kN 1200 1575 268 22kN 下半部总重 352 04kN 1800 1575 402 33kN 2 外纵墙厚240mm 计算长度6600mm 上 下半部计算高度1200mm 和1800mm 墙体总面积 上半部 6 6 14 1 20 110 88 下半部 6 6 14 1 80 166 32 上半部总重 110 88 2 04 0 8 180 96 kN 下半部总重 166 32 2 04 0 8 271 43 kN 3 内纵墙总长度72 6m 上 下部计算高度1200mm 和1800mm 上半部面积 72 6m 1 20 87 12 下半部面积 72 6m 1 80 130 68 上半部总重 87 12 1 88 0 85 139 22kN 下半部总重 130 68 1 88 0 85 208 83kN 4 楼板和活载 卫生间按普通楼板近似计算 楼梯间折算为1 5 倍板厚 楼板面积6m 3 3m 24 18 81 24 475 2 普通板 楼梯间面积6m 3 3m 2 39 6 走廊面积 6 6m 2 1m 7 2 5m 6 6m 1 113 52 总荷载 475 2 3 4 2 0 0 5 39 6 1 5 3 4 2 5 0 5 113 52 3 4 2 5 0 5 2419 76kN 5 梁和柱 梁 1448 39kN 上 下柱 1088 64 0 5 544 32kN 江苏王子纸业办公楼 19 综合以上得 二层上半部分总重 268 22 180 96 139 22 2419 76 1448 39 544 32 5000 87kN 二层下半部分总重 1426 91kN 第三层 第三层 1 AB CD 跨 无洞口考虑 内墙240mm 外墙240mm 上半部计算高度 3600 0 5 600 1200mm 下半部计算高度 3600 0 5 1800mm 计算长度6000mm 数量17 4 上半部内墙面积 6 1 2 7 2 数量 17 5700mm 上半部外墙面积 6 1 2 7 2 数量 4 上半部内墙总重 17 7 2 3 3 2 1 20 1 88 251 77kN 上半部外墙总重 4 7 2 2 04 2 4 1 2 2 04 0 85 63 75kN 上半部内外墙总重 315 52kN 下半部内外墙总重 473 28kN 2 外纵墙厚240mm 计算长度6600mm 上 下半部计算高度1200mm 和 1800mm 墙体总面积 上半部 6 6 14 1 20 110 88 下半部 6 6 14 1 80 166 32 上半部总重 110 88 2 04 0 8 180 96 kN 下半部总重 166 32 2 04 0 8 271 43kN 3 内纵墙总长度92 4m 上 下部计算高度1200mm 和1800mm 上半部面积 92 4m 1 20 110 88 下半部面积 92 4m 1 80 166 32 上半部总重 110 88 1 88 0 85 177 19kN 下半部总重 166 32 1 88 0 85 265 78kN 4 楼板和活载 卫生间按普通楼板近似计算 楼梯间折算为1 5 倍板厚 楼板面积 6m 3 3m 24 475 20 普通板 楼梯间面积 6m 3 3m 2 39 6 走廊面积 6 6m 2 1m 7 2 5m 6 6m 1 113 52 总荷载 475 20 3 4 2 0 0 5 39 60 1 5 3 4 2 5 0 5 无锡太湖学院学士学位论文 20 113 52 3 4 2 5 0 5 2419 76kN 5 梁和柱 梁 1448 39kN 上 下柱 1088 64 0 5 544 32kN 综合以上得 三层上半部分总重 315 52 180 96 177 19 2419 76 1488 39 544 32 5086 14kN 三层下半部分总重 473 28 271 43 265 78 544 32 1554 81kN 第四层 第四层 四层上半部分总重 5086 14kN 四层下半部分总重 1554 81kN 第五层 第五层 五层上半部分总重 5086 14kN 五层下半部分总重 1554 81kN 第六层 第六层 屋盖和活载 屋盖面积 46 2m 14 4m 665 28 总荷载 665 28 4 97 0 5 0 5 3472 76kN 比楼盖重量多3472 76 2419 76 1053kN 女儿墙重 13 8m 46 2m 2 0 1m 0 9m 25 270 00kN 综上得 六层上部重 5086 14 1053 270 00 6409 14kN 六层下部重 1554 81kN 综合以上得 集中于各楼层标高处的重力荷载代表值G i 的计算结果如下 G6 6409 14kN 江苏王子纸业办公楼 21 G5 6640 95kN G4 6640 95kN G3 6640 95kN G2 6555 68kN G1 6355 77kN 图5 2 质点重力荷载代表值 无锡太湖学院学士学位论文 22 第第 6 6 章章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 6 1 横向自振周期的计算横向自振周期的计算 横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法 结构顶点假想位移按按以下公式计算 ik V n G k i G ii 1 u s Gij j VD i 1 uu n k k 注 D ij 为第i 层的层间侧移刚度 u i 为第i 层的层间侧移 u k 为第k 层的层间侧移 s为同层内框架柱的总数 结构顶点的假想侧移计算过程见下表 表6 1 层次Gi kN VGi kN D i N mm ui mm ui mm 6 6409 14 6409 14637556 10 05 216 52 5 6640 95 13050 09 637556 20 47206 47 4 6640 95 19691 04 637556 30 89 186 36640 95 26331 99 63755641 30115 11 26555 68 32887 6763755651 58113 81 16455 7739343 4463223262 2362 23 结构顶点的假想侧移计算 基本自振周期T1 s 可按下式计算 1 7 iTT Tu 注 1 为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 T 2 uT为假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi 作为水平荷载而算得的 结构顶点位移 s T 554 0 465 0 7 07 1 1 江苏王子纸业办公楼 23 6 2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算水平地震作用及楼层地震剪力的计算 本办公楼结构高度未超过 40m 质量和刚度沿高度分布比较均匀 变形以剪切型 为主 故可用底部剪力法计算水平地震作用 即 1 结构等效总重力荷载代表值Geq eq0 85iGG 0 85 45979 39082 15kN 2 计算水平地震影响系数 1 查 建筑抗震规范 得二类场地一组特征周期值Tg 0 35s 抗震设防烈度为7度 水平地震影响系数 max 0 08 g0 9 1max 1 T T 0 35 0 554 0 9 0 08 0 053 3 结构总的水平地震作用标准值FEk FEK 1Geq 0 053 39082 15 2071 35kN 因1 4Tg 1 4 0 35 0 49s T1 0 554s 所以应考虑顶部附加水平地震作用 顶部附加地震作用系数 n 0 08T1 0 07 0 08 0 554 0 07 0 1143 F5 n FEk 0 1143 2071 35 236 80kN 各质点横向水平地震作用按下式计算 Fi GiHiFEk 1 n GjHj FEk 1 n 2071 35 236 80 1834 55kN Fi 1834 55GiHi GjHj 地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi 为 Vi Fk i 1 2 n 计算过程如下表 表6 2 层次 Hi m Gi kN GiHi kN m GiHi GjHj Fi kN Vi kN 622 356409 14143244 280 273500 83500 83 518 756640 95124517 810 237434 79935 62 415 156640 95100610 390 192352 231287 85 311 556640 9576702 970 146267 841555 69 无锡太湖学院学士学位论文 24 27 956555 6852117 660 099181 621737 31 14 356455 7728082 60 05397 231834 54 图6 1平地震作用分布 图6 2 层间剪力分布 6 3 多遇水平地震作用下的位移验算多遇水平地震作用下的位移验算 水平地震作用下框架结构的层间位移 u i 和顶点位移ui 分别按下列公式计算 1 s iij i j uVD u i u k 各层的层间弹性位移角 e u i hi 根据 建筑抗震规范 考虑砖填充墙抗侧力 作用的框架 层间弹性位移角限值 e 1 550 计算过程如下表 表6 3 层次 Vi kN D i N mm ui mm ui mm hi mm e u i hi 6500 836375560 78612 34336001 4580 5935 626375561 46811 55736001 2452 41287 856375562 02210 08936001 1780 31555 696375562 448 06736001 1475 21737 316375562 7255 62736001 1321 11834 546322322 9022 902435001 1499 由此可见 最大层间弹性位移角发生在第二层 1 1321 1 550 满足规范要求 其 中是由弹性层间位移角限值查得 h 1 550 A 江苏王子纸业办公楼 25 6 4 水平地震作用下框架内力计算水平地震作用下框架内力计算 1 框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算 321n yyyyy 注 1 yn 框架柱的标准反弯点高度比 2 y1 为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值 3 y2 y3 为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值 4 y框架柱的反弯点高度比 5 底层柱需考虑修正值y2 二层柱需考虑修正值y1 和y3 其它柱无修正 下面以 轴线横向框架内力的计算为例 表6 4 柱端弯矩及剪力计算 边柱 边 柱 Di1Vi1yMib1Miu1 Hi m Vi kN D i N mm N mm kN K m kN m kN m 3 6 624 5637556 17808 13 9 1 31 0 36 24 67 40 46 3 6 973 7637556 17808 26 1 1 31 0 41 42 12 57 63 3 6 1245 3637556 17808 35 9 1 31 0 46 58 77 67 31 3 6 1437 9637556 17808 43 41 31 0 53 72 19 72 19 3 6 1737 31637556 17808 48 5 0 95 0 56 152 50 93 47 4 35 1834 54 63223217766051 20 950 62163 7104 25 表6 5 各层柱端弯矩及剪力计算 中柱 中柱 Di2Vi2yMib1Miu1 Hi m Vi kN Di N mm N mm kN K m kN m kN m 3 6 500 83637556 2361319 26 2 23 0 45 38 5246 86 3 6 935 62637556 2361335 98 2 23 0 45 58 50 71 50 3 6 1287 85637556 23613 49 53 2 23 0 50 84 13 84 13 3 6 1555 69637556 2361359 83 2 23 0 50 98 98 3 6 1737 31637556 2361366 82 2 23 0 50103 45 103 45 4 35 1834 54 6322322341670 561 610 55162 21132 19 2 梁端弯矩 剪力及柱轴力分别按以下公式计算 1 l lbu b bijij lr bb i MMM ii 无锡太湖学院学士学位论文 26 1 r rbu b bijij lr bb i MMM ii 12 bb b MM V l n lr ibb k i NVV 表示节点左右梁的线刚度 表示节点左右梁的弯矩 为 l b i r b i l b M r b M i N 柱在第i层的轴力 受压为正 b M b M b V b V 图6 3 梁端弯矩 剪力计算简图 L b M r b M 1 b ij M u ij M L b i r b i 图6 4 梁端弯矩 剪力计算简图 以第5 层例 边梁Mlb Mus 40 46kN m M rb 46 68 5 4 5 4 4 26 81kN m 走道梁Mlb Mrb 46 68 26 81 19 87 kN m Vb Mlb M rb l 40 46 26 81 6 11 21 kN 边柱N 11 21kN 中柱N 11 21 15 79 4 58 kN 具体计算过程见下表 江苏王子纸业办公楼 27 表6 6 边梁走道梁柱轴力 层 次 MlbMrbLVbMlbMrbLV b边柱 N 中柱 N 640 4626 81611 2119 8719 872 416 56 11 21 4 58 580 8363 97624 1346 0446 042 438 36 36 11 16 32 4112 2384 12632 7359 3359 332 449 44 70 38 30 97 3132 84107 21640 0075 4375 432 462 86 110 46 51 37 2167 6134 63650 3796 7596 752 480 63 165 22 79 53 1198 24162 44660 11 116 4 7 116 4 7 2 497 06 208 32 98 62 图6 5 框架左震弯矩图 kN m 无锡太湖学院学士学位论文 28 图6 6 梁剪力图 kN 江苏王子纸业办公楼 29 图 6 7 柱轴力图 kN 6 5 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 6 5 1 风荷载标准值风荷载标准值 风荷载标准值按式 基本风压 w0 0 65kN m2 由 荷载规范 查得 ozszk 迎风面 和 背风面 B 类地区 H B 19 8 46 2 0 429 查表得 8 0 s 5 0 s 脉动影响系数 0 42 T1 0 530s w0T12 0 183kN s2 m2 查表得脉动增大系数 1 27 风振系数 i 1 27 0 42 11 z z zz H H 仍取 轴线横向框架 其负载宽度 6 6m 沿房屋高度分布风荷载标准值 zzszzs q z 6 6 0 654 29 根据各楼层标高处高度Hi查取 z z q 沿房屋高度的分布见下表 表6 7 层次Hi m Hi H m z z m KN z q1 m KN z q2 622 3511 371 4977 044 40 518 750 841 251 4276 424 01 415 150 681 1481 3815 443 4 311 550 521 0731 3184 853 03 27 950 3611 244 262 66 14 350 1911 1443 932 45 z q 沿房屋高度的分布见图 图6 8 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 本例房屋高度 H 19 8m 30m H B0 说明x l 则 2 12 2 A lq V x qq 可得跨间最大正弯矩值 2 2 12 max 3 22 AA l lqx qqx MMV x 若VA 0 则 M max M A 同理 三角形分布荷载和均布荷载作用下 如下图 图 8 2 x 可由下式解得 可得跨间最大正弯矩值 第 1 层 AB 跨梁 q1 1 2 4 725 5 67 kN m 4 725 包括梁自重和其上横墙自重 为均布荷载 q2 1 2 11 22 0 5 6 6 17 42 kN m 左震 MA 145 65 0 75 194 2 kN m MB 187 65 0 75 250 08 kN m 12 1 22 AB A MMqlq l V l 53 72 0 则 3 22m 2 12 2 A lq V x qq 无锡太湖学院学士学位论文 44 172 87 59 95 3 22 5 67 17 42 3 222 2 1 65 17 42 3 22 1 65 3 2 284 57 kN m RE M max 0 75 284 58 213 44kN m 右震 MA 193 27 0 75 257 70 kN m MB 94 74 0 75 126 32 kN m 118 83kN 0 12 1 22 AB A MMqlq l V l 118 83 2 5 67 17 42 1 65 2 95 10 0 12 2 2 A qql V 故 x l 1 65m 118 83 1 65 17 42 2 5 67 17 42 5 77m 5 4m 2 12 2 A lq V x qq 说明 Mmax发生在右支座 即 Mmax MB 左 94 74 kN m 梁端剪力的调整 3 抗震设计中 三级框架梁和抗震墙中跨高比大于2 5 其梁端剪力设计值应 按下式调整 lr vbbb REGb n MM VV l 对于第 5 层 AB 跨 受力如图 梁上荷载设计值 q1 1 2 4 725 5 67 kN m q2 1 2 11 22 0 5 6 6 17 42kN m AB 净跨 ln 5 7 0 6 5 1m q1 q2 产生的剪力 V Gb q1ln q2 ln l 2 5 67 5 1 17 42 5 1 1 65 2 44 51 kN 图 8 3 左震 15 19 0 85 17 87kN b l V 102 67 0 85 120 79 kN r b V 172 87 17 87 0 60 0 30 167 51 kN m b l M 边 221 39 120