陕西华秦科技园楼建设设计毕业论文.doc

1 陕西华秦科技园楼建陕西华秦科技园楼建 设设计毕业论文设设计毕业论文 第一章 设计条件 10 1 1 工程名称 10 1 2 建筑设计资料 10 1 3 基本参数 10 1 4 材料选用 11 第二章 结构方案的选型与布置 12 2 1 确定结构体系 12 2 2 框架梁截面尺寸估算 12 2 3 框架柱截面估算 13 2 4 板厚估算 13 2 5 基础顶面设计标高的确定 13 第三章 框架结构的计算简图 14 3 1 计算简图的基本假定 14 3 1 1 平面结构基本假定 14 3 1 2 楼板在自身平面内刚性假定 14 3 2 计算简图 14 第四章 荷载 作用 计算 15 4 1 永久荷载计算 15 4 1 2 梁上填充墙计算 16 4 1 3 梁柱自重 17 4 1 4 恒荷载统计 18 4 1 5 恒荷载汇 19 4 2 活荷载计算 22 4 3 雪荷载与积灰荷载 22 4 4 风荷载 23 4 4 1 基本参数 23 4 4 2 风荷载计算 左风 24 4 5 水平地震作用 24 4 5 1 计算假定 25 4 5 2 重力荷载代表值的计算 25 4 5 3 底部剪力法计算水平地震作用 25 第五章 内力计算 27 5 1 框架侧移刚度计算 27 5 1 1 横梁线刚度 27 5 1 2 柱线刚度 27 5 1 3 柱的侧移刚度 29 2 5 2 竖向恒荷载作用下的框架内力 30 5 2 1 分层法的计算假定 30 5 2 2 弯矩的首次分配与传递 30 5 2 3 不平衡弯矩的二次分配 35 5 2 4 竖向恒荷载作用下的内力图 36 5 3 竖向活荷载作用下的框架内力 39 计算过程与永久荷载作用计算过程相同 计算结果如下 40 5 4 水平风荷载作用下的框架内力 42 5 5 水平地震作用下的框架内力 46 5 5 1 地震作用下横向框架的内力计算 46 5 5 2 地震作用下横向框架的内力图 47 第六章 荷载效应组合 50 6 1 梁的内力组合 50 第七章 结构主要控制指标验算 55 7 1 轴压比 55 7 2 剪重比 55 7 3 弹性层间位移角 56 第八章 梁柱截面配筋设计 56 8 1 框架梁配筋设计 57 8 1 1 梁正截面配筋计算 57 8 1 2 梁斜截面配筋计算 58 8 2 框架柱配筋设计 58 第九章 现浇板设计 67 9 1 计算简图的确定 67 9 2 荷载计算 67 9 3 板的内力计算及配筋 68 第十章 楼梯设计 70 10 1 楼梯示意图 70 10 2 楼梯配筋计算 70 第十一章 基础设计 74 11 1 设计基本资料 74 11 2 基础截面尺寸选择 74 11 3 条基内力计算 75 11 4 条形基础配筋计算 77 参考文献 79 总结 80 3 第一章第一章 设计条件设计条件 1 1 工程名称 陕西华秦科技园 4 楼 1 2 建筑设计资料 本设计为 采用框架结构 楼层为华秦科技园 3 厂房 共五层 首 层层高 4 5m 主体高度 22 2m 本建筑总宽 25m 总长 59 9m 建筑面积 7847 建筑平面如下图所示 图 1 1 建筑平面布置图 1 3 基本参数 1 安全等级 二级 依据 混凝土结构设计规范 GB 50010 2010 对 安全等级为二级或设计使用年限为 50 年的结构构件 其重要性系数 o不 应小于 1 0 此处取 1 0 2 抗震设防烈度 查 抗震规范 GB 50011 2010 附录 A0 1 可知 陕 西省西安市区的抗震设防烈度为 8 度 设计地震分组为第一组 设计基本 地震加速度为 0 20g 本建筑离地裂缝较远 3 基本风压 查 荷载规范 GB50009 2012 附表 D 4 知 陕西省西安 市 50 年一遇基本风压为 0 30KN m2 地面粗糙度为 C 类 4 基本雪压 查 荷载规范 GB50009 2012 附表 D 4 知 陕西省西安 市 50 年一遇基本雪压为 0 3KN m2 5 活荷载取值 查 荷载规范 GB50009 2012 表 1 1 活荷载取值 单位 KN 4 活荷载位置活荷载取值 实验室2 0 生产车间4 0 走廊2 0 不上人屋面0 5 楼梯3 5 6 底层柱高 底层柱高应计算至基础顶面 H 4 5 0 30 0 60 5 4m 7 房屋建筑高度 H 4 5 4 2 3 3 6 0 60 21 3m 8 抗震等级 查 抗震规范 GB 50011 2001 因为场地类别为 类 房屋建筑高度小于 30m 所以框架抗震等级为二级 9 轴压比限值 查 抗震规范 GB 50011 2001 得到框架柱轴压比限 值为 0 8 10 结构阻尼比 混凝土结构可取 0 05 11 结构自震周期估算 根据多层框架结构的实测统计公式 T1 0 085n 0 085 5 0 425s 式中 n 房屋层数 12 场地特征周期 查 抗震规范 GB 50011 2001 因为场地类别为 类 可得场地特征周期 g T0 35s 1 4 材料选用 结构各构件选用的材料及其强度设计值如表 4 1 所示 表 1 2 选用材料及强度 单位 N 2 mm 项目强度值 轴心抗压强度值14 3 C30 混凝土 柱 梁 板 轴心抗拉强度值1 43 HRB400 钢筋 C 梁 柱受力筋 强度设计值360 HRB335 钢筋 B 板受力筋 梁柱箍筋 强度设计值300 第第 2 章章 结构方案的选型与布置结构方案的选型与布置 2 1 确定结构体系 5 本工程采用框架承重 现浇整体式钢筋砼楼板 墙体 240 厚 粘土烧结空 心砖砌块 沿横向和纵向分别布置框架梁 沿横向每跨之间布置 1 根次梁 沿 横向布置条形基础 结构平面布置如下图所示 图 2 1 结构平面布置图 2 2 框架梁截面尺寸估算 1 纵向框架梁 框架梁的高度可按照高跨比来确定 截面高度 h 1 15 1 10 l 1 15 1 10 8500 567 850 取 h 700mm 截面宽度 b 1 3 1 2 h 1 3 1 2 700 233 350 取 b 300mm 2 横向框架梁 截面高度 取 h 700mm b 300mm 3 次梁 沿纵向布置 截面高度 h 1 18 1 12 l 1 18 1 12 8500 472 708 取 h 600mm 截面宽度 b 1 3 1 2 h 1 3 1 2 600 200 300 取 b 250mm 2 3 框架柱截面估算 按轴心受压公式 轴压比 计算 bhf N C 6 1 中间柱 等跨内柱 取 抗震等级为二级 轴压比 C30 混凝土 1 2 N 0 8 2 c f14 3N mm 轴力设计值 N 12kN S n rG 12kN 4 25 8 2 5 1 25 2767 5kN Ac N nfc 1 2 2767 5 1000 0 8 14 3 290 10 取bc hc 600 2 边柱 轴力设计值 N 12kN S n rG 12kN 4 2 8 1 5 1 25 2551 5kN Ac N nfc 1 3 2551 5 1000 0 8 14 3 290 10 取取bc hc 600 2 4 板厚估算 楼板为现浇板 沿横向每跨之间布置 1 根次梁 板跨为 8500 2 4250mm 4250 1 45 94 4mm 取 100mm 厚 屋面板 4250 1 36 118mm 取 120mm 厚 2 5 基础顶面设计标高的确定 建筑设计室内标高 0 000 室外标高为 0 30m 选用条形基础 取高度为 柱距的 沿横向布置 因基础顶面到室外地坪的距离不宜小于 0 5m 11 46 故取基础顶面设计标高为 0 9m 底层柱计算高度 H 4 5 0 3 0 6 5 4m 7 第第 3 章章 框架结构的计算简图框架结构的计算简图 3 1 计算简图的基本假定 3 1 1 平面结构基本假定 该工程平面为正交布置 可以认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧 力结构承担 垂直于该方向的抗侧力的结构不受力 3 1 2 楼板在自身平面内刚性假定 在水平荷载作用下 框架柱顶之间不产生相对位移 由于本设计结构体型规则 结构在水平荷载的作用下不计扭转的影响 有 假定 将空间框架结构分解成纵向和横向两种平面体系 在计算横向框架受力 分析时 不考虑纵向框架对它们的作用 在计算纵向框架时 不考虑横向框架 对它们的作用 3 2 计算简图 选取结构平面布置图 图 2 1 中第 4 轴线处的一榀框架 该榀框架立面尺 寸如下图所示 8 图 3 1 框架计算简图 第四章第四章 荷载 作用 计算荷载 作用 计算 建筑物所受竖向荷载主要是结构自重 永久荷载 和使用荷载 活载 水平作用包括风荷载和地震作用 4 1 永久荷载计算 查 荷载规范 GB50009 2001 可以得到结构中各部分材料的自重 从 而得到作用于结构上的恒荷载 4 1 1 永久荷载计算 1 屋面框架梁线荷载标准值 20mm 厚 1 2 水泥砂浆保护层 0 02 20 0 40 2 mkN 25mm 厚 1 2 水泥砂浆找平 0 025 20 0 50 2 mkN 30 60mm1 6 水泥焦渣找坡 0 03 0 06 2 10 0 45 2 mkN 9 120mm 厚现浇钢筋混凝土楼板 0 12 25 3 0 2 mkN 塑铝板吊顶 0 15 2 mkN 屋面永久荷载 4 50 2 mkN 边跨框架梁自重 0 70 0 3 25 5 25 2 mkN 5 25 2 mkN 因此 作用在顶层框架梁上的线荷载为 g5AB1 g5BC1 g5CD1 5 25kN m g5AB2 g5BC2 g5CD2 4 6 4 25 19 55kN m 2 楼面框架梁线荷载标准值 水磨石面层 0 65kN 20mm 厚水泥砂浆面层 0 020 20 0 40 2 mkN 100mm 厚现浇钢筋混凝土楼板 0 10 25 2 50 2 mkN 塑铝板吊顶 0 15 2 mkN 楼面永久荷载 3 70 2 mkN 4 1 2 梁上填充墙计算 按每延米计算 顶层 外墙 240 厚水泥空心砌块 10 0 9 0 24 10 2 16kN m 墙外贴瓷砖 0 9 0 5 0 45kN m 墙内抹灰 0 9 0 4 0 36kN m 2000mm 高钢框玻璃窗 2 0 4 0 8kN m 窗间墙折算重量 2 02kN m 5 79kN m 内墙 120mm 厚粉煤灰泡沫砌块 2 9 0 12 10 3 48kN m 墙双面抹灰 2 9 2 0 4 2 32kN m 6 8kN m 2 4 层 外墙 240 厚水泥空心砌块 0 9 0 24 10 2 16kN m 墙外贴瓷砖 0 9 0 5 0 45kN m 墙内抹灰 0 9 0 4 0 36kN m 2600mm 高钢框玻璃窗 2 6 0 4 1 04kN m 窗间墙折算重量 2 44kN m 6 45kN m 内墙 120mm 厚粉煤灰泡沫砌块 3 5 0 12 10 4 2kN m 墙双面抹灰 3 5 2 0 4 2 8kN m 7 0kN m 女儿墙 240mm 厚水泥空心砖砌块 0 6 0 24 10 1 44kN m 双面贴瓷砖 0 6 2 0 5 0 6kN m 2 04kN m 11 4 1 3 梁柱自重 纵向框架梁 屋面层 0 3 0 70 0 12 25 4 35 mkN 其他层 0 3 0 70 0 10 25 4 5mkN 横向框架梁 屋面层 0 3 0 70 0 12 25 4 35 mkN 其他层 0 3 0 70 0 10 25 4 5mkN 次梁 屋面层 0 25 0 60 0 12 25 2 8125 mkN 其它层 0 25 0 60 0 10 25 3 125 mkN 框架柱 考虑装修重 内外柱装修按近似相同计算 2 0 5KN m 底层柱 0 6 0 6 5 4 25 0 5 0 6 4 5 4 55 08kN m 2 4 层柱 0 6 0 6 4 2 25 0 5 0 6 4 4 2 42 84kN m 顶层柱 0 6 0 6 3 6 25 0 5 0 6 4 3 6 36 72kN m 构造柱 底层柱 0 4 0 4 5 4 25 0 5 0 4 4 5 4 25 92kN m 2 4 层柱 0 4 0 4 4 2 25 0 5 0 4 4 4 2 20 16kN m 顶层柱 0 4 0 4 3 6 25 0 5 0 4 4 3 6 17 28kN m 4 1 4 恒荷载统计 表 4 第五层层梁重力统计 类别 净跨 mm 截面 mm 荷载标准值 KN m 数量 根 单重 KN 总重 KN 7900700 3004 352034 37687 4 横梁 7800700 3004 35833 93271 44 7500700 3004 351632 63522 纵梁 7600700 3004 35833 06264 48 7500600 2502 81251621 09337 5 次梁 7600600 2502 8125821 38171 合计2253 82 12 表 4 2 第 1 4 层梁重力统计 类别 净跨 mm 截面 mm 荷载标准值 KN m 数量 根 单重 KN 总重 KN 7900700 3004 52035 55711 横梁 7800700 3004 5835 1280 8 7500700 3004 51633 75540 纵梁 7600700 3004 5833 06264 48 7500600 2503 1251623 44375 次梁 7600600 2503 125823 75190 合计2361 28 表 4 3 底层柱重力统计 类别 计算高度 mm 截面 mm 数量 根 单重 KN 总重 KN 内外柱5400600 6003255 081762 56 构造柱5400400 400425 92103 68 合计 1866 24 表 4 4 2 4 层柱重力统计 类别 计算高度 mm 截面 mm 数量 根 单重 KN 总重 KN 内外柱4200600 6003242 841370 88 构造柱4200400 400420 1680 64 合计1451 52 表 4 5 顶层柱重力统计 类别 计算高度 mm 截面 mm 数量 根 单重 KN 总重 KN 内外柱3600600 6003236 721175 04 构造柱3600400 400417 2869 12 合计1244 16 楼梯间按楼梯的 1 2 倍计算 表 4 5 楼板重力统计 层数类别 楼板面积 楼梯面积 永久荷载标 准 KN 活荷载标准 KN 恒载 KN 活载 KN 屋面1497 54 500 5 6738 75748 75 1 4 层厂房1416 6668 043 704 05241 645666 64 表 4 6 内外填充墙重力统计 13 层数类别 总计算长度 m 计算厚度 m 荷载标准值 KN m 总重 KN 顶层外墙155 40 245 79899 77 2 4 层外墙155 40 246 451002 33 女儿墙169 80 242 04346 392 4 1 5 恒荷载汇 对于榀框架 其框架梁上的恒荷载应包括楼 屋 面恒荷载 梁B66E 上填充墙重量以及梁的自重 柱上恒荷载集中应力应包括柱上纵向框架梁承担 的恒荷载以及本层柱的自重 荷载传递方式和恒荷载计算简图如下所示 图 4 1 荷载传递方式 直接传递给框架的楼面荷载 如图阴影 14 图 4 2 恒荷载计算简图 单位 KN 计算举例 B C 跨屋顶梁上恒载 4 5 4 25 19 125kN m 梁自重 4 35kN m B C 跨第 4 层梁上恒载 3 7 4 25 15 7kN m 梁自重 4 35kN m 屋顶 A4 柱上集中力 边柱连系梁自重 4 35 8 5 36 975kN 外贴饰面砖 0 7 8 5 0 5 2 975kN 0 6m 高女儿墙 0 6 8 5 0 24 10 12 24kN 外贴饰面砖 0 6 8 5 0 5 2 55kN 次梁传来的力 15 2 8125 0 5 8 1 11 39kN 板传来的力 4 25 8 1 3 98 0 5 68 5kN 合计 134 63KN 4 2 活荷载计算 查 荷载规范 GB50009 2012 楼面活荷载 厂房 4 0 不上 2 mkN 人屋面 0 5 2 mkN 楼 屋面活荷载按图 4 1 所示专递方式传递到相应的框架梁上 对 A4 D4 榀框架 框架梁按照阴影面积承受楼屋面传来的活荷载 纵向框架梁所分担的 活荷载还以集中力的形式作用于对应的框架柱上 经计算 该榀框架在活荷载 作用下的受力简图如下所示 图 4 3 活荷载计算简图 单位 KN 16 4 3 雪荷载与积灰荷载 西安地区的基本雪压为 S0 0 2 故 Sk rS0 0 2 屋面为 2 mkN 2 mkN 平面 取 1 0 雪荷载不应与屋面均布活荷载同时组合 因其小于不上人屋 r 面的活荷载 0 5 故不考虑雪荷载 2 mkN 由于该设计位于科技园内 周围无排灰的工厂 故不考虑积灰荷载 4 4 风荷载 4 4 1 基本参数 垂直于建筑物表面的风荷载的标准值 本设计建筑高度 0kszz 22 5m 30m 风震系数取 1 0 地面粗糙度类别 C 基本风压 z 0 35 0 2 KN m 风荷载体型系数 s 0 8 0 5 1 3 见下图 图 4 4 风荷载体型系数 查风压高度系数在 5m 10m 15m 20m 30m 处分别为 z 17 0 65 0 65 0 65 0 74 0 88 风作用方向共有 8 榀框架 每榀横向框架的侧移刚度相同 每榀框架承受 风荷载的范围在水平方向是 59 9 8 7 5m 为安全考虑 可直接取计算单元的该 榀框架的受荷范围 8 5m 4 4 2 风荷载计算 左风 A 为相应高度范围的受荷面积 A 开间 作用高度 k0z F szA 按计算图中各楼 屋面高度处取 用线性内插法 z 表 4 7 风荷载计算 层数 层高 m 离地高 m z s z 0 2 mKN k 2 mKN 开间 m 作用高 度 k F KN 14 54 80 651 31 00 350 29588 54 812 07 24 29 00 651 31 00 350 29588 54 210 56 34 213 20 651 31 00 350 29588 54 210 56 44 217 60 6951 31 00 350 31628 54 211 29 53 621 20 7881 31 00 350 35858 53 610 97 18 图 4 5 风荷载计算简图 单位 KN 4 5 水平地震作用 4 5 1 计算假定 对高度不超过 40m 以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的 结构 可采用底部剪力法 本设计建筑高度 222 2m 且结构规则 可不考虑扭转的影响 且只需进 行水平地震作用的计算 满足底部剪力法的计算假定 4 5 2 重力荷载代表值的计算 建筑的重力荷载代表值应取结构 构配件自重标准值与各可变荷载组合值 之和 表 4 8 重力荷载代表值计算 层数荷载项目荷载值 KN 组合系数 层重力荷载代表 值 KN i G 屋面恒荷载7861 881 0 雪荷载299 50 5 墙自重 上下各半层 796 41 0 梁自重2253 821 0 5 柱自重 上下各半层 633 081 0 11695 18 楼面恒荷载3966 961 0 楼面活荷载5666 640 5 墙自重 上下各半层 9511 0 梁自重2361 281 0 4 柱自重 上下各半层 1347 841 0 11460 4 楼面恒荷载3966 91 0 楼面活荷载5666 640 5 墙自重 上下各半层 1002 331 0 梁自重2361 281 0 2 3 柱自重 上下各半层 1451 521 0 10163 83 楼面恒荷载3966 961 0 楼面活荷载5666 640 5 墙自重 上下各半层 1002 331 0 梁自重2361 281 0 1 柱自重 上下各半层 1552 371 0 11716 76 由上表的等效重力荷载为 Geq 0 85Gi 46920 60kN 19 4 5 3 底部剪力法计算水平地震作用 查查 抗震规范 GB 50011 2010 可得水平地震影响系数最大值为 0 16 场地特征周期为 结构阻尼比 计算的结构自震周期 g T0 35s 0 05 T1 0 425s 因 衰减系数 1g 0 1s T5T 0 05 0 90 9 0 55 阻尼调整系数 2 0 05 11 0 06 1 7 水平地震影响系数 0 9 12max 0 35 1 0 160 135 0 425 gr T T 结构底部剪力 1 0 135 46920 66334 3 EKeq FGkN 因为 并且 所以不考虑顶部附加地震作用的影响 1 0 425 1 21 4 0 35 g TT n 0 各质点横向水平地震作用按式计算 ii iEKn kk G H FF 1 G H 层 数 层高 m 高度 m i H i G KN ii G H KN m ii kk G H G H i F KN 层间剪力 KN i V 53 60021 60011695 18252631 010 3322039 642039 64 44 20018 00011460 4206287 20 2711716 603756 24 34 20013 80010163 83140260 850 1851171 854928 09 24 2009 60010163 8397572 770 128810 795738 88 15 4005 40011716 7663270 500 083525 756264 63 760022 33 表 4 9 水平地震作用计算 20 图 4 6 地震荷载计算简图 单位 KN 第五章第五章 内力计算内力计算 5 1 框架侧移刚度计算 根据规范可知 对于现浇楼板其梁的线刚度应进行修正 边框架梁 0 I1 5I 中框架梁 取结构图中 号轴线的一榀框架进行计算 见图 3 1 本 0 I2I 工程梁柱均采用 C30 混凝土 42 c E3 00 10 N mm 5 1 1 横梁线刚度 表 5 1 梁线刚度计算 b iN mm 类 别 层号 4 c E10 2 N mm b h mm mm 9 0 I10 4 mm l mm c 0 E I l 10 10 c 0 1 5E I l 10 10 c 0 2E I l 10 10 AB C 1 53 0 300 700 8 5781003 174 775 21 D 跨 BC 跨 1 53 0 300 700 8 5782003 136 3 5 1 2 柱线刚度 表 5 2 柱线刚度计算 KN m 层号 b h mmmm 层高h mm c E 4 10 2 N mm c I 3 10 4 m c c E I h KN m 1600 60054003 010 860000 2 4600 60042003 010 877142 5600 60036003 010 8 90000 22 图 5 1 框架计算线刚度 D 值法计算 7 10 N m 23 图 5 2 分层法计算时框架的计算线刚度图 7 10 N m 5 1 3 柱的侧移刚度 表 5 3 中柱框架柱的抗侧刚度 D 值 KN m 层号 截面 2 m 层高 m 线刚度 c i KN m K c 2 j 12i D h 50 6 0 6 3 6900001 2310 38131750 0 40 6 0 6 4 2771421 4380 41821935 6 30 6 0 6 4 2771421 4380 41821935 6 20 6 0 6 4 2771421 4380 41821935 6 10 6 0 6 5 4600001 8460 61015061 7 注 底层 一般层 12 c ii k i 0 5k 2k 1234 c iiii k 2i k 2k 表 5 4 边柱框架柱的抗侧刚度 D 值 KN m 层号 截面 2 m 层高 m 线刚度 c i KN m k c 2 j 12i D h 24 50 6 0 6 3 6900000 5310 21017500 0 40 6 0 6 4 2711420 6200 23711469 8 30 6 0 6 4 2711420 6200 23711469 8 20 6 0 6 4 2711420 6200 23711469 8 10 6 0 6 5 4600000 7960 46411456 8 注 底层 一般层 2 c i k i 0 5 k 2k 24 c ii k 2i k 2k 表 5 5 横向侧移刚度统计 层数12345 i D KN m 15061 7 16 11456 8 1 6 424296 21935 6 16 1 1469 8 16 53 4486 53448653448631750 0 16 17 500 0 16 7880 00 5 2 竖向恒荷载作用下的框架内力 竖向荷载作用下用分层法 5 2 1 分层法的计算假定 1 在竖向荷载作用下 多跨多层框架的侧移忽略不计 2 每层梁上的荷载只对本层的梁 柱产生弯矩 忽略对其他层的影响 计算修正 1 对除底层柱外的其余层各柱的线刚度乘以折减系数 0 9 2 除底层柱外的上部各层柱的传递系数由改为 1213 5 2 2 弯矩的首次分配与传递 首先按照固端弯矩等效的原则 将图 4 2 中的三角形荷载按照图 5 3 所示的 过程转换为等效均布荷载 如下图所示 图 5 3 荷载等效计算简图 转化后的等效均布荷载为 对三角形荷载 当时 23 q 1 2 p 1 2 5 8 qp 25 把三角形均布荷载和集中荷载等效为均布荷载 加上梁自重与填充墙的均 布荷载 结果如下表所示 表 5 7 各层梁上等效均布线荷载与梁端弯矩 AB 梁BC 梁CD 梁 层数均布线荷载 KN m 左梁弯矩 KN m m 均布线荷载 KN m 左梁弯矩 KN m m 均布线荷载 KN m 左梁弯矩 KN m m 521 52117 661 21 57120 864 21 52117 661 418 60101 69618 63104 39018 60101 696 318 60101 69618 63104 39018 60101 696 218 60101 69618 63104 39018 60101 696 118 60101 69618 63104 39018 60101 696 1 顶层 顶层 根据图 5 2 中各杆件的线刚度 计算得到与节点相连杆件的弯矩分配系数 其中顶层节点弯矩分配系数如下表 表 5 8 顶层节点弯矩分配系数 节点号ABCD 左梁00 249020 328550 37087 右梁0 370870 328550 249020 上柱0000 下柱0 629130 422430 422430 62913 26 图 5 4 顶层节点弯矩分配与传递过程 KN m 注 斜体字为每次分配的不平衡弯矩 最终的杆端弯矩为加下划线的数字 2 中间层 中间层 根据图 5 2 中各杆件的线刚度 计算得到与节点相连杆件的弯矩分配系 数 其中中间层节点弯矩分配系数如下表 表 5 9 4 层节点弯矩分配系数 节点号ABCD 左梁00 22420 29540 2411 右梁0 24110 29540 22420 上柱0 4090 37970 37970 409 下柱0 3500 32490 32490 350 27 图 5 5 4 间层节点弯矩分配与传递过程 KN m 表 5 10 2 3 层节点弯矩分配系数 节点号ABCD 左梁00 19150 25270 2562 右梁0 25620 25270 19150 上柱0 37190 27790 27790 3719 下柱0 37190 27790 27790 3719 28 图 5 6 2 3 间层节点弯矩分配与传递过程 KN m 3 底层柱 底层柱 根据图 5 2 中各杆件的线刚度 计算得到与节点相连杆件的弯矩分配系数 其中底层节点弯矩分配系数如下表 表 5 10 底层节点弯矩分配系数 节点号ABCD 左梁00 19790 26240 2697 右梁0 26970 26240 19790 上柱0 39140 28810 28810 3914 下柱0 33890 24990 24990 3389 29 图 5 6 底层节点弯矩分配与传递过程 KN m 5 2 3 不平衡弯矩的二次分配 将各开口框架的相同节点处的弯矩进行叠加 得到该榀框架节点处的杆端 弯矩 在节点处存在不平衡弯矩 需要对节点不平衡弯矩进行二次分配 此时 不再考虑弯矩传递 得到汇总后的框架节点的弯矩如图 5 8 所示 30 图 5 8 框架节点处杆端弯矩汇总图 KN m 5 2 4 竖向恒荷载作用下的内力图 1 弯矩计算 按照表 5 6 中的等效均布荷载 在图 5 8 基础上可计算得到各框架梁的跨中 弯矩 并得到整个框架的弯矩如图 5 9 所示 31 图 5 9 恒荷载作用下的框架弯矩图 KN m 2 剪力计算 根据梁 柱的杆端弯矩和荷载可以由力矩平衡条件计算得到梁 柱的剪 力 如图 5 10 所示 32 图 5 10 恒荷载作用下的框架剪力图 KN 3 轴力计算 根据节点竖向力平衡条件 可以计算的到框架的轴力图 柱的轴力应叠 加柱的自重和简化到柱顶的集中力 如图 5 11 所示 33 图 5 11 恒荷载作用下的框架柱轴力图 KN 4 梁端弯矩调幅 对梁端弯矩进行调幅 取调幅系数 0 85 跨中弯矩调幅系数取 1 15 计算 得到调幅后的梁端和跨中弯矩 如图 5 12 所示 层数AB 左AB 中AB 右B C 左BC 中 577 0376 60109 76103 8867 94 480 1660 3589 9588 4960 35 375 1662 6191 6189 0459 60 277 0861 7091 0488 7859 83 172 6863 5492 7389 1359 49 图 5 12 恒荷载作用下调幅后的梁端弯矩 KN m 5 3 竖向活荷载作用下的框架内力 竖向活荷载用分层法计算 首先按固端弯矩等效原则 将图 4 3 中的三角 形荷载和跨中集中力荷载按照图 5 3 所示过程转换为等效均布荷载 结果如下 表所示 表 5 11 各层梁上等效均布线荷载与梁端弯矩 34 AB 梁BC 梁CD 梁 层数均布线荷载 KN m 左梁弯矩 KN m m 均布线荷载 KN m 左梁弯矩 KN m m 均布线荷载 KN m 左梁弯矩 KN m m 51 8710 221 8810 531 8710 22 414 9781 8515 0184 1014 9781 85 314 9781 8515 0184 1014 9781 85 214 9781 8515 0184 1014 9781 85 114 9781 8515 0184 1014 9781 85 计算过程与永久荷载作用计算过程相同 计算结果如下 1 弯矩计算 按照表 5 9 中的等效均布荷载 在图 5 17 基础上可计算得到各框架梁的跨 中弯矩 并得到整个框架的弯矩如图 5 18 所示 图 5 18 活荷载作用下框架弯矩图 KN m 2 剪力计算 35 图 5 19 活荷载作用下框架剪力图 KN 3 柱轴力计算 36 图 5 20 活荷载作用下框架轴力图 KN 4 梁端弯矩调幅 层数AB 左AB 中AB 右B C 左BC 中 61 83 59 935 278 348 726 28 460 050 587471 5547 89 361 4749 9273 4471 4248 07 261 8349 7773 3171 3848 12 158 5551 1274 60 71 61 47 81 图 5 21 活荷载作用调幅后的弯矩图 KN m 5 4 水平风荷载作用下的框架内力 1 框架柱的剪力 表 5 12 各柱分配的水平剪力 层数 各层荷载 KN i F 各层总剪 力 KNF 各柱 D 值 各柱水平剪力 KN i V 37 A D 柱 B C 柱 i D A D 柱B C 柱 510 9710 9717500 031750 098500 01 953 54 411 2922 2611469 821935 666810 83 827 31 310 5632 8211469 821935 666810 85 6310 78 210 5643 3811469 821935 666810 87 4514 24 112 0755 45 11456 815061 753037 011 9815 75 注 i i i D VF D 2 框架柱的反弯点高度计算 按均布荷载查表 得到标准反弯点高度比 再查表得到相应的修正系数 0 y 表 5 13 反弯点高度 柱号K 0 yI 1 y 2 2 y 3 3 y myh 第五层 n 5 j 5 h 3 6m A50 5310 271 0001 1600 972 B51 2310 351 0001 1601 26 第四层 n 5 j 4 h 4 2m A40 6200 351 000 8601 001 47 B4 1 4380 421 000 8601 001 76 第三层 n 5 j 3 h 4 2m A30 6200 421 001 001 001 76 B31 4380 471 001 001 001 97 第二层 n 5 j 2 h 4 2m A20 6200 501 001 001 29 0 0251 995 B21 4380 501 001 001 2902 10 第一层 n 5 j 1 h 5 4m A10 7960 7000 80003 78 B 11 8460 6000 80003 24 注 由 m n 及 k 查表得到 0 y 由 I 及查表得到 当 i1 i2 i3 i4时 I 取倒数 即 1 yK 并且 y1值取负号 y2由 2及 k 查表得到 2 h上 h本 38 y3由 3及 k 查表得到 3 h下 h本 yhyyyyh 0123 3 风荷载作用下的框架内力 弯矩计算 在求出各柱剪力和该柱反弯点高度值后 则该柱下端弯矩 上端弯矩 求的柱端弯矩后 可求得梁端弯矩 图 5 22 风荷载作用下的框架弯矩图 KN m 剪力计算 根据梁端弯矩可以由力矩平衡条件计算得到梁的剪力 结合已知柱中剪力 可得到框架的剪力图 39 图 5 23 风荷载作用下的框架剪力图 KN 轴力计算 根据节点竖向平衡条件 可以计算得到框架柱的轴力 40 图 5 24 风荷载作用下的框架轴力图 KN 5 5 水平地震作用下的框架内力 5 5 1 地震作用下横向框架的内力计算 由底部剪力法计算出来的每层的地震剪力 表 4 9 按照每榀框架的刚度 比值分配到每榀框架上 而每榀框架的地震剪力按柱的刚度比值分配到每一根 柱上 最后以反弯点法求结构的内力 1 地震剪力的分配 表 5 14 地震剪力的分配 该榀各柱刚度 i D 该榀各柱剪力 KN 层 数 层总刚度 i D A D 柱 B C 柱 该榀总 刚度 im D 分配系 数 总层剪 力 K i V 该榀层 剪力 im VA D 柱 B C 柱 41 im i D D N KN 78800017500 031750 098500 00 1252039 64254 95545 30682 172 53448611469 821935 666810 80 1253756 24469 53080 618154 147 53448611469 821935 666810 80 1254928 09537 26192 248176 383 53448611469 821935 666810 80 1255738 88717 360123 171235 509 42449611456 815061 753037 00 1256264 63783 079169 145222 394 注 im im i D V D i im im D V D 2 反弯点高度计算 按倒三角荷载查表 得到标准反弯点高度比 再查表得到相应的修正系 0 y 数 表 5 13 反弯点高度 柱号K 0 yI 1 y 2 2 y 3 3 y myh 第五层 n 5 j 5 h 3 6m A50 5310 271 0001 1600 972 B51 2310 351 0001 1601 26 第四层 n 5 j 4 h 4 2m A40 6200 351 000 8601 001 47 B4 1 4380 421 000 8601 001 76 第三层 n 5 j 3 h 4 2m A30 6200 421 001 001 001 76 B31 4380 471 001 001 001 97 第二层 n 5 j 2 h 4 2m A20 6200 501 001 001 29 0 0251 995 B21 4380 501 001 001 2902 10 第一层 n 5 j 1 h 5 4m A10 7960 7000 80003 78 B 11 8460 6000 80003 24 注 查表方法与水平风荷载作用下反弯点计算 表 5 11 类似 5 5 2 地震作用下横向框架的内力图 梁端弯矩 剪力及柱轴力分别按以下公式计算 M l b i l b Mbi 1 j M u i j i l b i r b M r b i r b Mbi 1 j M u i j i l b i r b V b M l b M r b l Ni V l b V r b k 42 弯矩计算 根据剪力和反弯点高度可以计算得到柱端弯矩 然后按照梁的线刚度分配 给与之相连的梁 即可得到地震作用下的结构弯矩图 图 5 25 地震作用下的框架弯矩图 KN m 剪力计算 根据梁端弯矩可以由力矩平衡条件计算的到梁的剪力 结合已算出的柱中 剪力 得到框架的剪力图 43 图 5 26 地震作用下的框架剪力图 KN 轴力计算 根据节点竖向力平衡条件 可以计算的到框架柱的轴力图 44 图 5 27 地震作用下的框架轴力图 KN 第六章第六章 荷载效应组合荷载效应组合 结构抗震等级 根据 抗震规范 本设计为二级抗震等级 考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质 在竖向荷载下 组合 前进行弯矩调幅 调幅系数取 0 85 荷载效应基本组合考虑如下表所示 表 6 1 荷载效应基本组合 荷载类别适用条件公式编号组合公式 永久荷载 控制 GKQK S1 35S1 4 0 7S 重力荷载可变荷载 控制 GKQK S1 2S1 4S 永久荷载 控制 GKQKk S1 35S1 40 7S0 6S 重力荷载 风荷 载 可变荷载 控制 GKQKk SS0 9 1 4 SS 1 2 重力荷载 风荷 载 地震作用 H 60m 9 度区以 下 GKEhk SS1 3S 1 2 6 1 梁的内力组合 45 在进行梁的内力组合时 由于对称 每层的框架梁均取边跨左支座 边跨 跨中 边跨右支座 中跨支座和中跨跨中五个截面来进行 在组合时 梁的弯 矩以梁下部受拉为正 上部受拉为负 梁的剪力以使梁产生顺时针转动为正 反之为负 由于柱截面尺寸 0 6m 与柱距 8 2m 相比 可以忽略不计 所以内力 不再折算至柱边 以轴线处的内力近似代替柱边内力进行组合 并进行截面设 计 由对称性 取半榀框架计算 计算 AB 梁和 BC 梁 抗震设计 有 称承载力抗震调整系数 对钢筋混凝土梁 E RE S R RE 受弯时 取 0 75 对轴压比不小于 0 15 的柱受偏压时 取 0 80 为地震作 E S 用效应和其他荷载效应的基本组合值 内力组合值见表 6 1 6 2 柱的内力组合柱的内力组合 在进行柱的内力组合 假定弯矩以使柱右侧受拉为正 使左侧受拉为负 剪力以使柱 顺时针转动为正 反之为负 轴力以柱受压为正 受拉为负 见表 6 2 及表 6 3 46 表 6 1 梁荷载效应组合 47 表 6 2 柱 A D 荷载效应组合 48 表 6 3 柱 B C 荷载效应组合 49 第七章 第七章 结构主要控制指标验算结构主要控制指标验算 7 1 轴压比 由于底层和第二层柱的轴力较大 只对此两层柱轴压比进行验算 表 7 1 柱轴压比验算 层 数 柱号 轴力设 计值 KN 柱截面积 mmmm 混凝土强度设 计值 c f 2 N mm 轴压比 c Nf A 比 较 轴压比 限值 A D 柱 1874 16600 600C30 14 30 364 0 8 二 层B C 柱 2714 2600 600C30 14 30 527 0 8 A D 柱 3043 01600 600C30 14 30 591 0 8 底 层B C 柱 3893 19600 600C30 14 30 756158 78 f cff f b hhh2 0 KN m 属第一类 T 形截面 下部跨间截面按单筋 T 形截面计算 158 78 106 14 3 2833 6652 0 00886 f sc Mf b h 2 0 0 0089 s 11 2 0 0089 14 3 2833 665 360 666 21mm2 f sc0y Af b hf 实配钢筋 3C18 As 763 4mm2 763 4 300 665 0 38 min 0 2 满足要求 对于第一类 T 型截面 min 0 3 8 1 2 梁斜截面配筋计算 验算截面尺寸 hw h0 665mm hw b 665 300 2 22V 187 4KN 可知 截面尺寸符合条件 验算是否需要计算配置箍筋 0 7 1 43 300 665 199 7KN V 187 4KN t0 0 7f bh 可知 箍筋只需满足构造要求 梁端加密区采用 B8 200 非加密区采用 B8 300 箍筋配置 满足构造要求 所有配筋见表 8 1 和表 8 2 和表 8 3 8 2 框架柱配筋设计 以第 1 层 A D 号柱为例 最不利组合一 Mmax 692 34 0 8 553 87KN m N 1773 07 0 8 1418 46KN 轴向力对截面重 心的偏心矩 e0 M N 553 87 1418 46 390 mm 附加偏心矩 ea取 20mm 和偏心方 向截面尺寸的 1 30 两者中的较大值 即 600 30 20mm 故取 ea 20mm 柱的计 算长度 根据 抗震设计规范 对于现浇楼盖的顶层柱 l0 1 0H 4 85m 初始偏心矩 ei e0 ea 390 20 370mm 增大系数 2 1 3 0 50 5 14 3 600 1 811 1418 46 10 c f A N 故取 1 1 又 l0 h 9 15 取 2 1 0 53 得 22 0 12 0 115 4 1 1 1 11 088 370 0 6 140