烟台建筑大学经济学院教学楼设计毕业论文.doc

济南大学毕业设计 I 烟台建筑大学经济学院教学楼设计毕业论文烟台建筑大学经济学院教学楼设计毕业论文 目 录 摘要 I ABSTRACT II 1 前言 1 1 1 选题背景与意义 1 1 2 设计内容 1 1 2 1 建设地点 2 1 2 2 建筑设计方案要求 2 1 3 设计方案 2 1 3 1 建筑方案特色 3 1 4 拟建地区资料 3 1 5 建筑做法说明 4 1 6 梁柱尺寸选定 5 2 板的设计 6 2 1 板的设计资料 6 2 2 楼板结构平面布置 6 2 3 楼面板计算 6 2 3 1 荷载设计值 6 2 3 2 计算跨度 7 2 3 3 弯矩计算 7 2 3 4 截面设计 8 3 荷载统计 10 3 1 框架计算简 图 10 3 2 框架梁 柱线刚 度 10 3 3 恒荷载标准值 12 3 3 1 屋面框架梁线荷载标准值 12 3 3 2 楼面框架梁线荷载标准值 13 3 4 活荷载标准值 15 3 5 风荷载计算 济南大学毕业设计 II 17 3 6 地震荷载计算计算 18 4 框架结构内力计算 21 4 1 恒荷载作用下的内力计算 21 4 2 活荷载作用下的内力计算 27 4 3 风荷载作用下的内力计算 34 4 4 地震荷载去掉作用下的内力计算 39 5 内力组合 42 5 1 控制截面 42 5 2 梁内力组合 42 5 3 柱内力组 合 48 5 4 内力组合设计 50 5 5 内力调整 51 6 框架梁 柱配筋 54 6 1 梁的配筋计算 54 6 1 1 梁正截面受弯承载力计算 54 6 1 2 梁斜截面受弯承载力计 算 57 6 2 框架柱配筋 59 6 2 1 柱正截面受弯承载力计算 59 6 2 2 柱斜截面受弯承载力计 算 65 7 楼梯设计 67 7 1 楼梯斜板设计 67 7 2 平台板设计 69 7 3 平台梁设计 70 结论 72 参考文献 73 致谢 74 济南大学毕业设计 III 济南大学毕业设计 1 1 前 言 1 1 选题背景与意义 选题背景 高等工科院校的毕业设计是完成教学计划达到本科生培养目标的重要环节 它 通过深入实践 了解社会 完成毕业设计任务等诸环节 着重培养学生综合分析 解决问题 独立工作 组织管理和社交等方面的能力 同时 对学生的思想品德 工作态度及作风都会有很大影响 是学生深化 拓宽 综合运用所学知识的重要过 程 是学生学习 研究与实践成果的全面总结 是学生从学校学习到岗位工作的重 要过渡环节 是学生毕业及学位资格认定的重要依据 毕业设计是土木工程专业教学中的重要环节 而教学楼是学生最熟悉的地方 有长期的学习生活体验 教学楼在平面设计 立面处理上自由度较大 选择教学楼 进行设计可以充分发挥学生的主观能动性 理论联系实际 教学楼是学校的主要公 共建筑 开放程度大 便于参观考察 通过进一步的参观实习和设计加深对身边建 筑的了解 同时可使 4 年大学学习的知识得到综合训练 为将来工作打下基础 选题意义 培养学生综合应用所学基础理论和专业知识 解决一般工程技术问题的能力 进一步提高和训练学生的工程制图 理论分析 结构设计 施工方案设计 计算机 应用和外文阅读能力 通过毕业设计 使学生对一般土木工程的土建设计与施工内 容 施工全过程有比较全面的了解 熟悉有关规范 规程 手册和工具书 为今后 独立工作打下基础 毕业设计应强调理论联系实际 提高学生分析 解决工程实际 问题的能力 注意培养学生踏实 细致 严格 认真和吃苦耐劳的工作作风 1 2 设计内容设计内容 1 2 1 建设地点 本工程坐落于大连建工学院校园内 西部为校园主干道 南侧为非主要道路 东侧和北侧为空旷的绿化地带 如图 1 1 所示 济南大学毕业设计 2 图1 1 总平面图 1 2 2 建筑设计方案要求 1 房间分为教室 休息室 楼管室 自习室 厕所五部分 2 层数和层高 总层数为六层左右 层高大于等于 3 6 m 3 每间教室通两线 电脑线 电线 4 每间教室可以同时容许 70 人上课 人均使用面积在 0 9 平方米左右 符合 教学楼设计规范的要求 5 考虑到建筑物人流疏散及消防要求 6 屋面为上人屋面 为方便屋面检修设尺寸为 600 毫米的方形上人孔 屋面排 水采用有组织排水的方式 1 3 设计方案设计方案 个人设计方案开间进深总体布置如下表 1 1 所示 济南大学毕业设计 3 表 1 1 开间进深布置表 层高 m 设计项目 层 数 开间 m 进深 m 底层标准层顶层 大连建工学院第 8 号教学楼设计 512 6 11 78 7 3 9 8 74 24 24 2 大连建工学院第 8 号教学楼采用框架结构形式 室内外高差 0 450 米 总建筑 面积 9000 10000 平方米 柱网布置 根据框架结构的抗震要求 当建筑距离超过 55 米时需要设置防震缝 考虑到施 工方便和实际需要采用三缝合一 缝的距离为 15 厘米 同时考虑到增加横向的刚度 故将矩形柱子长边横向放置 考虑到板的承载面积较大故设置次梁 梁柱平面布置 如下图 1 2 所示 图 1 2 结构平面布置图 1 3 1 建筑方案特色 建筑设计 平面上采用凹进凸出形式 使建筑平 立面富有空间变化 每层设 有教室 教师休息室和值班室 休息大厅等 充分运用和体现了国外 交流空间 的建筑理念 使同学们即使是在课间休息时也能通过交流学到知识 真正爱上学校 结构设计 结构形式为框架结构 空间组合灵活多变 采用矩形柱 纵横向刚度均 匀 抗震性能良好 梁板采用现浇形式 结构整体性好 1 4 拟建地区资料 济南大学毕业设计 4 1 荷载 基本风压 0 65kN m2 基本雪压 0 4 kN m2 活荷载标准值 教室为 卫生间为 2 0 kN m2 楼梯 门厅 走廊为 2 5kN m2 不上人屋面为 0 5 kN m 2 材料 混凝土 素混凝土垫层 C10 柱 C35 梁 C35 钢筋 梁主筋 II 级钢 HRB335 柱主筋 II 级钢 HRB335 梁柱箍筋 II 级钢 HRB335 板 II 级钢 HPB235 3 地下水及防水设计 水位地质条件 最低地下水位 3 73m 最高地下水位 3 42m 地下水无腐蚀性 本建筑物无地下室 一层地面按防潮地面设计 采用一道改性沥青涂料做防潮层 0 000 以下 60 处设墙身防潮层 采用一道防水砂浆 本工程屋面防水等级按二级设计 采用三道防水卷材设防 4 自然条件 温度 最热月平均温度 22 最冷月平均温度 10 夏季极端最高 40 冬季极端最低 19 7 相对湿度 最热月平均 75 最冷月平均 50 主导风向 夏季东南 冬季西北 基本风压 0 5KN 雨雪条件 历年平均降雨量 739 2mm 按每 200 汇水面积 考虑 100mm 的落水管一根 最大降雨量 1100mm 日最大降雨量 95mm 每小时最大降水量 55mm 最大积雪深度 200 mm 基本雪压 0 4KN 最大冻土深度 0 5m 年日照时间 2776 小时 1 5 建筑做法说明 1 混凝土水泥散水 20 厚 1 2 5 水泥砂浆压实抹光 刷素水泥一道 60 厚 C15 混凝土 150 厚 3 7 灰土夯实 素土夯实 济南大学毕业设计 5 2 不上人屋面 防水层 三毡四油上铺小石子 找平层 30mm 厚 1 2 水泥砂浆 找坡层 1 8 水泥膨胀珍珠岩找坡 2 最薄处 40mm 保护层 20 厚 1 3 水泥砂浆抹平压光 结构层 150mm 厚现浇钢筋混凝土楼板 3 楼面 面层 小瓷砖地面 找平层 20 厚水泥砂浆找平 结构层 150mm 厚现浇钢筋混凝土楼板 4 屋面顶棚 刷素水泥浆一道 9 厚 1 0 3 3 水泥石灰膏砂浆打底扫毛 V 型龙骨吊顶 5 卫生间楼面 小瓷砖地面 稀水泥浆填缝结合层 10 厚 1 2 干硬性水泥砂浆结合层 一布四涂聚氨酯防水层 3 厚 撒砂一层粘牢 10 厚聚合物水泥砂浆 6 内墙 190 厚加气混凝土砌块 15 厚 1 3 水泥砂浆大地扫毛 5 厚 1 0 3 3 石灰砂浆压实抹光 5 厚刷白色乳胶漆 7 外墙 贴瓷砖墙面 6 厚 1 3 水泥砂浆打底扫毛 12 厚 1 0 2 2 水泥石灰砂浆结合层 1 61 6 梁柱尺寸选定梁柱尺寸选定 横向框架梁 h l 12 1 8 l l 12 1 8 8700 725 1090 mm 取 h 800 mm b 1 3 1 2 h 1 3 1 2 800 267 400mm 取 b 350 mm 纵向框架梁 同横向框架梁尺寸 框架柱 底层层高为 4200 mm 室内外高差为 450 mm 考虑到待建地的地质条件及气候 因素 设定其基础顶面距离室外地坪 500 mm 故 底层柱高为 H 4200 500 450 5150 mm 由于为现浇楼盖 则 1 0 H 5150 mm 0 l 其它层柱的柱高 H 4200 mm 在现浇楼盖的条件下的计算高度 1 25H 1 25 4200 5250 mm 采用矩形截面柱 从限制细长柱考虑 要求 0 l 济南大学毕业设计 6 b l 30 5150 30 175 mm h l 25 5250 25 210mm 截面尺寸可按下列公式估算 b H 15 5250 15 350 mm 取 b 400 mm 框架柱截面都采用矩形截面以增加横向刚度 利于抗震 故取 h 600mm 2 板的设计 2 1 设计资料 1 楼面做法 150 现浇钢筋混凝土楼板 刷素水泥浆一道 20 厚 1 3 水泥砂浆 找平层 刷素水泥浆一道 15 厚 1 2 5 水泥白石子磨光 刷草酸 打蜡 铝合金龙 骨吊顶 2 楼面荷载 办公室及卫生间均布活荷载标准值 2 0kN 走廊及楼梯间均布活 荷载标准值 2 5kN 3 材料 混凝土强度等级 C20 板内受力纵筋及其它钢筋采用 HRB235 钢筋 4 屋面做法 100 厚现浇钢筋混凝土楼板 1 8 水泥膨胀蛭石找坡 2 最薄处 40 厚 25 厚 1 3 水泥砂浆找平层 冷底子油一度 三毡四油 油毡 350 克 防水层 摊铺粘结绿豆沙一层 铝合金龙骨吊顶 2 2 楼板结构平面布置 楼板的结构平面布置图如图 2 1 按高跨比条件 要求板厚 h 3900 50 78mm 对于教学楼建筑的楼板 要求 h 80mm 同时考虑悬臂部分板的厚度 h 1800 12 150mm 要求 因此统一取板厚 h 150mm 图 2 1 所选楼板的结构平面布置图 因为楼面板的形式和种类比较复杂多变 计算起来非常繁琐 故仅对索取的一 品 应 榀 框架所对应的板进行配筋 如上图 2 1 所示 区格板 B1 B2 B3 为双 向板 B4 为单向板 2 3 楼面板设计 济南大学毕业设计 7 2 3 1 荷载设计值 面层 小瓷砖地面 0 55kN 找平层 20 厚 1 2 水泥砂浆找平 0 02 20 0 40kN 结构层 150mm 厚现浇钢筋混凝土楼板 0 15 25 3 75kN 吊顶 V 型铝合金龙骨吊顶 0 12kN 楼面恒载 合计 4 82kN 由规范知 恒荷载分项系数取 1 2 活荷载分项系数取 1 4 得 教室及卫生间 g 1 2 4 82 5 784kN q 1 4 2 00 2 80kN 1 q 2 1 4kN 1 g q 2 7 18kN 1 g q 8 58kN 1 走廊 g 1 2 4 82 5 78kN q 1 4 2 50 3 5kN 2 q 2 1 75kN 2 g q 2 7 53kN 2 g q 9 28kN 2 2 3 2 计算跨度 边跨 h 2 lc 120 150 2 0 ln l 中跨 轴线间距离 0 l 2 3 3 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 混凝土的泊松比取 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 根据设计平面图 把所取框架的楼面分成 B1 B2 B3 B4 四个区格 现将各区格 板的计算跨度及跨中 支座的弯矩列于表 2 1 济南大学毕业设计 8 表 2 1 按弹性理论计算的弯矩值 板区格B1 双 B2 双 B3 双 B4 单 m 01 l4 353 94 35 m 02 l6 36 36 3 01 l 02 l0 690 6190 69 kN m 1 m 0 0352 0 2 0 0090 7 18 4 35 4 35 0 0696 0 2 0 0291 1 4 4 35 4 35 7 02 0 0358 0 2 0 084 7 53 3 9 3 9 0 080 0 2 0 054 1 75 3 9 3 9 6 71 0 0326 0 2 0 0108 7 18 4 35 4 35 0 0698 0 2 0 0293 1 4 4 35 4 35 6 73 kN m 2 m 0 0090 0 2 0 0352 7 18 4 35 4 35 0 0291 0 2 0 069 1 4 4 35 4 35 3 32 0 084 0 2 0 0358 7 53 3 9 3 9 0 054 0 2 0 080 1 75 3 9 3 9 3 57 0 0108 0 2 0 0326 7 18 4 35 4 35 0 0 293 0 2 0 0698 1 4 4 35 4 35 3 50 kN m 1 m 0 1002 8 58 4 35 4 35 16 28 0 0782 9 28 3 9 3 9 11 04 0 0729 8 58 4 35 4 35 11 84 kN m 2 m0 11 04 11 84 kN m 1 m 0 07769 8 58 4 35 4 35 12 61 0 0571 9 28 3 9 3 9 8 06 0 0569 8 58 4 35 4 35 9 24 kN m 2 m 12 61 8 06 9 24 恒 4 82 kN 2 m 活 2 0 kN 2 m g q 1 2 4 82 1 4 2 0 8 58 kN 2 m Mmax 1 2 g q 13 90 kN m 2 l 2 01 a M bhfc s 0 086 0 090 534 86 s A 2 mm 2 3 4 截面设计 截面有效高度 方向跨中截面的 130mm 方向跨中截面的 120mm 01 l 01 h 02 l 02 h 支座截面的 h0 130mm 相邻区格的支座弯矩取绝对值较大者 内区格 B2 B3 弯矩设计值折减 20 其余区 格不变 配筋计算时近似取 210 截面配筋计算如 y S fh m A 0 95 0 y f 2 mmkN 表 2 2 所示 济南大学毕业设计 9 表 2 2 按弹性理论设计的楼面板截面配筋 截面区格方向 0 h mm M kN m S A mm 配筋 实际 S A mm 01 l1307 02270 67 8 10 200322 B1 02 l1203 32138 68 6 200141 01 l1306 71206 98 8 200251 B2 02 l1203 57119 31 6 200141 01 l1306 73207 60 8 200251 B3 02 l1203 50116 96 6 200141 跨中 B4 01 l 02 l13013 90534 86 12 200565 B1 B3130 16 28627 72 12 180628 B2 B3130 11 84456 52 8 10 140460 B1 B4130 16 28627 72 12 180628 B1 B1130 12 61482 21 8 10 140460 B3 B3130 9 24356 27 8 10 180358 支座 B2 B2130 8 06310 78 8 10 180358 因为楼面板的弯矩很小同时板厚较大 刚度很大 其配筋几乎接近构造配筋 而屋面板的荷载又非常接近下部楼层 故可按楼板对屋面板进行配筋 济南大学毕业设计 10 3 荷载统计 3 1 框架计算简图 假定框架柱嵌固于基础顶面 框架梁与柱刚接 由于各层柱的截面尺寸不变 故梁跨等于柱截面形心轴线间的距离 底层柱高取为底层层高和室内外高差以及冻 土深度的和 其值为 5150 mm 其它楼层均为 4200 mm 由此可绘出框架的计算简 图 如图 3 1 所示 图 3 1 选取框架的位置简图 应左右各 1 2 柱距 3 2 框架梁柱线刚度 采用的混凝土强度等级为 梁采用 C35 Ec 31 5 kN 6 10 柱采用 C35 Ec 31 5 kN 6 10 T 型梁的 I 2 矩形梁的 I 横向框架 边跨梁 i 2 216 517 kN m 1 L EI2 78 80 0 35 0 12 1 10 5 312 36 3 10 济南大学毕业设计 11 中跨梁 i 2 483 000kN m 2 L EI2 9 3 80 0 35 0 12 1 10 5 312 36 3 10 上层柱 i 54 000kN m 3 L EI 2 4 6 04 0 12 1 10 5 31 36 3 10 底层柱 i 44 039 kN m 4 L EI 15 5 6 04 0 12 1 10 5 31 36 3 10 令 i 1 则各杆的相对线刚度为 4 I 216 517 44 039 4 916 1 I 483 000 44 039 10 968 2 I 54 000 44 039 1 226 3 I 44 039 44 039 1 000 4 框架梁 柱的相对线刚度如图 3 2 所示 作为计算各节点杆端弯矩分配系数的 依据 济南大学毕业设计 12 图 3 2 选取框架计算简图 3 3 恒载标准值 参照 GB50009 2001 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 相关 的恒载标准值 3 3 1 屋面框架梁线荷载标准值 防水层 三毡四油上铺小石子 0 35kN 找平层 30mm 厚 1 2 水泥砂浆 0 03 20 0 40kN 找坡层 1 8 水泥膨胀珍珠岩找坡 2 最薄处 40mm 0 8 0 04 0 032kN 保护层 20 厚 1 3 水泥砂浆抹平压光 0 03 20 0 6 kN 结构层 150mm 厚现浇钢筋混凝土楼板 0 15 25 2 5kN 吊顶 V 型铝合金龙骨吊顶 0 12kN 济南大学毕业设计 13 屋面恒载 合计 5 25kN 边框架梁自重 6 3 0 35 0 8 0 15 25 35 85kN 边框架梁传来板的集中荷载 8 97 5 25 23 55kN 女儿墙传来的集中荷载 G5F 19 0 24 0 9 6 3 0 02 0 9 2 6 3 17 29 71 kN 边框梁传来集中荷载 G5B 35 85 23 55 29 71 89 11kN G5E 35 85 23 55 59 4 kN 中框梁自重 6 3 0 35 0 8 0 15 25 35 85kN 中框梁传来板的集中荷载 8 97 8 48 5 25 91 61kN 中框梁传来集中荷载 G5C G5D 91 61 35 85 127 46kN 次梁自重 6 3 0 2 0 4 0 15 25 7 88 kN 次梁传来板的集中荷载 8 97 2 5 25 47 09 kN 次梁传来的集中荷载 G5 7 88 47 09 54 97 kN 主梁线荷载 g5 0 35 0 8 0 15 25 5 69kN m g5BC 5 25 4 35 22 84kN m g5CD 5 25 3 9 20 48kN m g5EF 5 25 6 3 33 08 kN m 3 3 2 楼面框架梁线荷载标准值 面层 小瓷砖地面 0 55kN 找平层 20 厚 1 2 水泥砂浆 0 02 20 0 40kN 结构层 150mm 厚现浇钢筋混凝土楼板 0 15 25 3 75kN 吊顶 V 型铝合金龙骨吊顶 0 12kN 楼面恒载 合计 4 82kN 主梁线荷载 g1 5 69 kN m 济南大学毕业设计 14 梁上加气混凝土传来的线荷载 g2 5 5 0 19 4 2 0 8 2 20 0 02 4 2 0 8 17 0 005 4 2 0 8 6 85 kN m 边框梁自重 35 85 kN 边框梁传来板的集中荷载 8 97 4 82 43 24 kN 次梁自重 7 88 kN 次梁传来板的集中荷载 8 97 2 4 82 86 47 kN G 94 35 kN 中框梁自重 35 85 kN 中框梁传来板的集中荷载 GC GD 8 97 8 48 4 82 84 11 kN 中框梁传来的集中荷载 GC1 GC2 84 11 35 85 119 96 kN 边框梁 B 传来的外墙集中力 0 4 2 4 3 6 19 4 2 0 8 2 4 0 24 6 3 0 4 19 2 4 2 3 0 24 0 02 17 2 4 2 0 8 6 3 0 4 2 0 02 17 2 4 2 3 72 93 kN GB1 35 85 43 24 72 93 152 02 kN 中框梁 C D 传来的集中荷载 GC1 GD1 0 4 3 6 0 6 0 1 2 1 1 4 5 5 0 19 0 6 2 5 1 4 0 7 4 7 2 8 0 02 1 7 2 0 6 2 5 1 4 0 7 4 7 2 8 35 85 63 99 kN 边框梁 E 自重 35 85 kN 边框梁 E 传来的板的集中荷载 8 97 4 82 43 24 kN GE1 79 09 kN 边框梁 F 传来集中荷载 GF 19 0 24 6 3 2 8 1 5 0 6 17 0 02 2 6 3 2 8 1 5 0 6 0 4 2 4 0 6 2 92 00 kN 柱子自重 0 4 0 6 4 2 0 80 25 20 41 kN 外墙柱粉刷层重 0 02 17 0 34 2 0 4 2 4 2 0 8 1 71 kN 内墙柱粉刷层重 0 02 17 0 36 2 0 4 2 4 2 0 8 1 76 kN 为方便统计将柱子重量统一为 G 20 4 1 76 22 16 kN 济南大学毕业设计 15 各集中力如下所示 GB GB1 G 174 18 kN GC GD GC1 G GD1 G 170 26 kN GE GE1 G 101 25 kN GF 92 00 kN kN 主梁 EF 线荷载 gEF 4 82 6 3 30 37 kN m gBC gDE 4 82 6 3 20 97 kN m gCD 4 82 3 9 18 80 kN m 恒载作用下结构的计算简图如图 3 3 所示 图 3 3 恒载作用下结构的计算简图 3 4 活荷载标准值 由荷载规范查得 济南大学毕业设计 16 屋面活荷载标准值 0 50kN 不上人 雪荷载标准值 0 40kN n 50 两者不同时考虑 取两者较大值 0 50kN 楼面活荷载标准值 教室 卫生间为 2 0kN 走廊 楼梯间为 2 5kN 可得 主梁线荷载 q q 0 5 4 35 2 12kN m BC5DE5 q 0 5 3 9 1 95 kN m D5C q q 2 0 4 35 8 7 kN m BCDE q 2 5 3 9 9 75 kN m DC 次梁传来的集中力 F5 1 95 6 3 0 5 2 175 4 49 KN F 1 95 6 3 2 175 2 0 17 94 kN m 框架梁传来的集中力 F5B F5E 2 175 1 2 1 95 6 3 0 5 4 49 kN F5C F5D 8 97 8 48 0 5 8 73 kN FB FE 8 97 2 0 17 94 kN FC FD 8 97 8 48 2 5 43 63 kN 活荷载作用下结构的计算简图如图 3 4 所示 济南大学毕业设计 17 图 3 4 活荷载作用下结构计算简图 3 5 风荷载计算 风荷载标准值计算公式为 kzsz0 其中 基本风压 0 65kN n 50 0 风振系数 1 0 房屋高度未超过 30m z 风载体型系数 0 8 0 5 1 3 s 济南大学毕业设计 18 风压高度系数 查 建筑结构荷载规范 和计算结果列于表 5 1 z 节点风荷载 P A wik 计算如表 3 1 所示 地面粗糙度为 D 类指有密集建筑群的城市市区 表 3 1 风荷载计算 层次 Z m z s z 0 kN A P kN wi 5 21 451 01 30 620 6518 99 90 4 17 251 01 30 62 0 65 26 513 89 3 13 051 01 3 0 620 6526 5 13 89 2 8 851 01 3 0 620 6526 5 13 89 1 4 651 01 30 62 0 65 29 515 46 风荷载作用下的计算简图如图 3 5 所示 济南大学毕业设计 19 图 3 5 风荷载作用下的计算简图 3 6 地震荷载计算 设计要求设防地震裂度为 7 度 II 类场地 由地震作用的计算原则可知 只需要 考虑水平地震作用 并采用底部剪力法计算水平地震作用力 经计算的结构各层的总 重力荷载代表值为 顶 层 G 1231 43kN5 中间层 G G G 1301 99kN 234 底 层 G 1348 41kN 1 结构的基本自振周期采用经验公式 T 0 22 0 035 H 21 95 B 27 3 1 3 B H 0 22 0 035 3 7 32 51 544 2 0 475s 其中 H 为结构总高度 B 为结构宽度 设防地震裂度为 7 度 则水平地震影响系数最大值为 0 08 max 在 II 类场地条件下 其特征周期为 T 0 35s g 则地震影响系数为 1 0 061 3 1 1 1 T Tg 9 0 max 08 0 754 0 0 35 9 0 结构总的重力荷载代表值为 G 1231 43 1301 99 3 1348 41 6485 81kN E Ei G 由底部剪力法计算的水平地震力为 F G 0 061 0 85 6485 81 336 29kN 3 2 EK1 Eq 该榀框架所受的地震力为 F i 1 2 3 4 5 3 3 iEK 7 1 F HG HG j jj ii 济南大学毕业设计 20 表 3 2 地震荷载计算过程 层 次 H m G i kN G H ii kN m kN m i iH G Fi kN 5 21 951231 27 02 3 10 104 59 4 17 751302 23 11 3 10 89 45 3 13 551302 17 64 3 10 68 28 2 9 351302 12 17 3 10 47 11 1 5 151348 6 94 3 10 86 88 3 10 26 86 计算结果如图 3 6 所示 图 3 6 地震作用荷载作用下的计算简图 济南大学毕业设计 21 4 框架结构内力计算 4 1 恒载作用下的内力计算 恒载为竖向荷载 内力计算采用分层法计算 在恒载作用下的框架计算简图如图 4 1 所示 济南大学毕业设计 22 图 4 1 恒荷载框架计算简图 将三角形分布荷载等效为均布荷载 其等效如图 4 2 所示 图 4 2 三角形及梯形分布荷载等效为均布荷载 此时 恒载作用下的计算简图如图 4 3 所示 梁端弯矩采用等效均布荷载求得 公式为 M g l 12 2 济南大学毕业设计 23 图 4 3 换算后的恒载计算简图 框架结构竖向力的常用的计算方法有弯矩二次分配法和分层法等 水平荷载的 计算方法主要采用反弯点法和 D 值法 本设计竖向荷载采用分层法进行计算 水平 荷载采用 D 值法进行计算 在恒载作用下的框架的内力计算过程如表 4 1 所示 表 4 1 顶层恒荷载的分配过程 济南大学毕业设计 24 表 4 2 标准层恒荷载分配过程 济南大学毕业设计 25 表 4 3 底层恒荷载分配过程 分层法计算结果在节点不平衡 还需进行一次分配 分配过程如下图所示 济南大学毕业设计 26 表 4 4 恒荷载分层再分配及结果 计算跨中弯矩和剪力需要根据荷载分布的实际情况来等效成简支梁后进行计算 三角形荷载可以等效成作用在 1 3 处的集中力 集中力的大小为力三角形的面积 框架最后的恒荷载受力图如下所示 济南大学毕业设计 27 图 4 4 恒载作用下框架弯矩图 济南大学毕业设计 28 图 4 5 恒载作用下框架剪力图 图 4 6 恒载作用下框架轴力图 4 2 活荷载作用下的内力计算 本设计中活荷载作用下框架计算也采用分层法 其荷载计算简图如下 济南大学毕业设计 29 图 4 7 活荷载作用下的框架结构计算简图 梁端弯矩 梁端弯矩 M q l 12 等效成均布荷载的计算简图如下 2 济南大学毕业设计 30 图 4 8 活荷载作用下的框架结构计算简图 活荷载分层计算过程如下图 济南大学毕业设计 31 表 4 5 顶层活荷载分层法分配过程 表 4 6 标准层活荷载分层法分配过程 济南大学毕业设计 32 4 7 底层活荷载分层法分配过程 分层法计算结果在节点不平衡 还需进行一次分配 分配过程如下图所示 济南大学毕业设计 33 表 4 8 活荷载分层再分配及最终结果 最后所得弯矩图如图 4 9 进而求得框架各梁 柱的剪力和轴力 如图 4 10 4 11 柱的轴力包括纵墙所传轴力及自重 济南大学毕业设计 34 图 4 9 活载作用下框架弯矩图 济南大学毕业设计 35 图 4 10 活载作用下框架剪力图 图 4 11 活载作用下框架轴力图 4 3 风荷载作用下的内力计算 为了方便计算在此将框架梁柱的刚度整理成表格 如下所示 表 4 9 横梁刚度表 截面跨度混凝土矩型截面惯性矩中段框架梁 BhlEcIoI 2 0IoKb EIb l 大 跨 0 35 0 88 731 5 6 102 1 12 0 35 29 9 3 80 3 10 59 8 3 10 216517标 准 层 小 跨 0 35 0 83 931 5 6 1029 9 3 10 59 8 3 10 483000 大 跨 0 35 0 88 731 5 6 1029 9 3 10 59 8 3 10 216517 底 层小 跨 0 35 0 83 931 5 6 1029 9 3 10 59 8 3 10 483000 济南大学毕业设计 36 表 4 10 柱 B E 的刚度表 截 面 层 高 混凝 土 惯性 矩 线刚 度 K Kc2 Kb 一般层 c K K 2 一般层 层 数 b hc hEcIc Kc EIc h K Kc Kb 底层 c K K 2 5 0 底层 2 2 h l D c Kc 2 2 h l 5 4 3 2 0 4 0 6 4 2 31 5 6 10 7 2 3 10 5400 0 540002 48300216517 4 00 0 667 42 4 0 68024492 1 0 4 0 6 5 15 31 5 6 10 7 2 3 10 4403 9 4 92 44039 216517 0 78 2 942 2 94 50 3 0 45215586 表 4 11 柱 C D 的刚度表 截 面 层 高 混凝 土 惯性 矩 线刚 度 K Kc2 Kb 一般层 c K K 2 一般层 层 数 bhchEcIc Kc EIc h K Kc Kb 底层 c K K 2 5 0 底层 2 2 h l D c Kc 2 2 h l 5 4 3 2 0 4 0 6 4 2 31 5 6 10 7 2 3 10 5400 0 540002 4830002165172 12 95 0 7 9 42 94 1 0 68 0 26071 1 0 4 0 6 5 15 31 5 6 10 7 2 3 10 4403 9 44039 483000216517 15 88 01 6 2 01 6 50 0 813 0 45 2 16183 表 4 12 D 值表 D kN m 层次 B Z E Z C Z D Z kN m D 5 4 3 2 1 24492 24492 24492 24492 15586 26071 26071 26071 26071 16183 101126 101126 101126 101126 63538 风荷载作用下的内力计算采用 D 值法 其计算简图如图 4 12 所示 济南大学毕业设计 37 图 4 12 风荷载下的计算简图 风荷载 D 值法计算过程如下 4 13 表 济南大学毕业设计 38 表 4 13 风荷载 D 值法计算过程 0 242 D D 101126 24492 V 9 9 0 242 2 4 4 00 y0 0 45 a1 1 y1 0K Mu 2 4 0 55 4 2 5 54 Ml 25 31 0 45 4 2 4 54 0 258 D D 101126 26071 V 104 6 0 258 26 99 12 00 y0 0 45 a1 1 K y1 0 Mu 26 99 0 55 4 2 62 35 Ml 26 99 0 45 4 2 51 01 0 242 D D 101126 24492 V 9 9 0 242 2 4 4 00 y0 0 45 a1 1 y1 0K Mu 2 4 0 55 4 2 5 54 Ml 25 31 0 45 4 2 4 54 0 242 D D 101126 24492 V 23 8 0 242 5 76 4 00 y0 0 50 a1 1 K y1 0 y 0 5 Mu 5 76 0 50 4 2 12 10 Ml 5 76 0 50 4 2 12 10 0 258 D D 101126 26071 V 194 1 0 258 50 08 12 00 y0 0 45 a1 1 K y1 0 Mu 50 08 0 50 4 2 105 17 Ml 50 08 0 50 4 2 105 17 0 242 D D 101126 24492 V 23 8 0 242 5 76 4 00 y0 0 50 a1 1 K y1 0 y 0 5 Mu 5 76 0 50 4 2 12 10 Ml 5 76 0 50 4 2 12 10 0 242 D D 101126 24492 V 37 7 0 242 9 12 4 00 y0 0 45 a1 1 K y1 0 y 0 5 Mu 9 12 0 50 4 2 19 15 Ml 9 12 0 50 4 2 19 15 0 258 D D 101126 26071 V 262 4 0 258 67 70 12 00 y0 0 50 a1 1 K y1 0 Mu 67 70 0 50 4 2 142 17 Ml 67 70 0 50 4 2 142 17 0 242 D D 101126 24492 V 37 7 0 242 9 12 4 00 y0 0 45 a1 1 K y1 0 y 0 5 Mu 9 12 0 50 4 2 19 15 Ml 9 12 0 50 4 2 19 15 0 242 D D 101126 24492 V 51 6 0 242 12 49 4 00 y0 0 50 a1 1 K y1 0 a3 1 226 y3 0 y 0 5 Mu 12 49 0 50 4 2 26 23 Ml 12 49 0 50 4 2 26 23 0 258 D D 101126 26071 V 309 5 0 258 79 85 12 00 y0 0 45 a1 1 K y1 0 a3 1 226 y3 0 y 0 50 Mu 79 85 0 50 4 2 167 69 Ml 79 85 0 50 4 2 167 69 0 242 D D 101126 24492 V 51 6 0 242 12 49 4 00 y0 0 50 a1 1 K y1 0 a3 1 226 y3 0 y 0 5 Mu 12 49 0 50 4 2 26 23 Ml 12 49 0 50 4 2 26 23 0 245 D D 63538 15586 V 67 1 0 245 16 44 4 92 y0 0 55 a1 1 y1 0K a2 0 816 y2 0 y 0 55 Mu 16 44 0 55 5 15 38 10 Ml 16 44 0 45 5 15 46 57 0 255 D D 63538 16183 V 0 255 336 4 85 78 15 88 y0 0 55 a1 1 K y1 0 a2 0 816 y2 0 y 0 55 Mu 85 78 0 45 5 15 39 65 Ml 85 78 0 55 5 15 48 46 0 245 D D 63538 15586 V 67 1 0 245 16 44 4 92 y0 0 55 a1 1 y1 0K a2 0 816 y2 0 y 0 55 Mu 16 44 0 55 5 15 38 10 Ml 16 44 0 45 5 15 46 57 经 D 值计算后得出梁端和柱端弯矩 进而求得剪力和轴力 如下所示 济南大学毕业设计 39 图 4 13 风荷载弯矩图 图 4 14 风荷载轴力图 济南大学毕业设计 40 4 4 地震荷载的内力计算 地震荷载作用下的内力计算采用 D 值法 其计算简图如图 4 15 所示 图 4 15 地震荷载计算简图 地震作用下 D 值法的计算过程如下表 4 14 所示 济南大学毕业设计 41 表 4 14 地震荷载 D 值计算过程 0 242 D D 101126 24492 V 104 6 0 242 25 31 4 00 y0 0 45 a1 1 y1 0K Mu 25 31 0 55 4 2 58 47 Ml 25 31 0 45 4 2 47 84 0 258 D D 101126 26071 V 104 6 0 258 26 99 12 00 y0 0 45 a1 1 K y1 0 Mu 26 99 0 55 4 2 62 35 Ml 26 99 0 45 4 2 51 01 0 242 D D 101126 24492 V 104 6 0 242 25 31 4 00 y0 0 45 a1 1 y1 0K Mu 25 31 0 55 4 2 58 47 Ml 25 31 0 45 4 2 47 84 0 242 D D 101126 24492 V 194 1 0 242 46 97 4 00 y0 0 50 a1 1 K y1 0 y 0 5 Mu 46 97 0 50 4 2 98 64 Ml 46 97 0 50 4 2 98 64 0 258 D D 101126 26071 V 194 1 0 258 50 08 12 00 y0 0 45 a1 1 K y1 0 Mu 50 08 0 50 4 2 105 17 Ml 50 08 0 50 4 2 105 17 0 242 D D 101126 24492 V 194 1 0 242 46 97 4 00 y0 0 50 a1 1 K y1 0 y 0 5 Mu 46 97 0 50 4 2 98 64 Ml 46 97 0 50 4 2 98 64 0 242 D D 101126 24492 V 262 4 0 242 63 50 4 00 y0 0 45 a1 1 K y1 0 y 0 5 Mu 63 50 0 50 4 2 133 35 Ml 63 50 0 50 4 2 133 35 0 258 D D 101126 26071 V 262 4 0 258 67 70 12 00 y0 0 50 a1 1 K y1 0 Mu 67 70 0 50 4 2 142 17 Ml 67 70 0 50 4 2 142 17 0 242 D D 101126 24492 V 262 4 0 242 63 50 4 00 y0 0 45 a1 1 K y1 0 y 0 5 Mu 63 50 0 50 4 2 133 35 Ml 63 50 0 50 4 2 133 35 0 242 D D 101126 24492 V 309 5 0 242 74 90 4 00 y0 0 50 a1 1 K y1 0 a3 1 226 y3 0 y 0 5 Mu 74 90 0 50 4 2 157 29 Ml 74 90 0 50 4 2 157 29 0 258 D D 101126 26071 V 309 5 0 258 79 85 12 00 y0 0 45 a1 1 K y1 0 a3 1 226 y3 0 y 0 50 Mu 79 85 0 50 4 2 167 69 Ml 79 85 0 50 4 2 167 69 0 242 D D 101126 24492 V 309 5 0 242 74 90 4 00 y0 0 50 a1 1 K y1 0 a3 1 226 y3 0 y 0 5 Mu 74 90 0 50 4 2 157 29 Ml 74 90 0 50 4 2 157 29 0 245 D D 63538 15586 V 336 4 0 245 82 42 4 92 y0 0 55 a1 1 y1 0K a2 0 816 y2 0 y 0 55 Mu 82 42 0 45 5 15 191 01 Ml 82 42 0 55 5 15 232 45 0 255 D D 63538 16183 V 0 255 336 4 85 78 15 88 y0 0 55 a1 1 K y1 0 a2 0 816 y2 0 y 0 55 Mu 85 78 0 45 5 15 198 80 Ml 85 78 0 55 5 15 242 97 0 245 D D 63538 15586 V 336 4 0 245 82 42 4 92 y0 0 55 a1 1 y1 0K a2 0 816 y2 0 y 0 55 Mu 82 42 0 45 5 15 191 01 Ml 82 42 0 55 5 15 232 45 济南大学毕业设计 42 图 4 16 地震作用弯矩图 图 4 17 地震作用剪力轴力图 上 下图大小应相等 济南大学毕业设计 43 5 内力组合 5 1 控制截面 各种荷载作用下的内力计算完毕后 即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力 组合 梁的控制截面为梁端及跨中 每层框架梁的控制截面为 9 个即图中所示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 截面 而柱有两个控制截面 即 10 11 截面 如图 5 1 图 5 1 框架控制截面布置 5 2 梁的内力组合 为方便设计表格 将部分文字用字母代替 具体如下 A 1 2 恒荷载 1 4 活荷载 B 1 2 恒载 0 9 1 4 活荷载 左风荷载 C 1 2 恒载 0 9 1 4 活荷载 右风荷载 D 1 35 恒载 0 7 1 4 活荷载 E 1 2 恒载 0 5 活载 1 3 地震作用 F 1 2 恒载 0 5 活载 1 3 地震作用 济南大学毕业设计 44 表 5 1 第五层框架梁内力组合