土木工程毕业设计计算书.doc

I 摘摘 要要 本次毕业设计是一幢农垦办公楼 我们设计的是结构设计部分 它包括框 架结构设计计算 内力组合 梁柱截面设计 板的配筋计算 楼梯设计 基础 设计等 该办公楼属于高层建筑 由于高层建筑随着层数和高度的增加水平作 用对其安全的控制作用更加显著 所以在设计中抵抗水平力成为确定和设计结 构体系的关键问题 主要包括地震作用和雪荷载 高层建筑的竖向承载能力 抗侧刚度 抗震性能等等 框架结构是由梁 柱构件通过节点连接构成 在多层房屋中钢筋混凝土框 架结构应用非常广泛 它是由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的 结构 其优点是建筑平面布置灵活 易于设置较大空间 使用方便 框架结构 可通过合理的设计 使之具有良好的抗震性能 可以采用预制构件 也易于采 用定型模板而做成现浇结构 本建筑采用全现浇结构 结构设计的阶段大体可以分为四个阶段 一 在建筑物初步设计的基础上确定结构方案 选择合理的结构体 系 进行结构布置 二 初步估算 确定结构构件尺寸 进行抗震及抗侧刚度验算 三 框架结构设计计算 四 施工图设计阶段 根据上述计算结果 来最终确定构件布置和构件 配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施 关键词 关键词 结构设计 荷载计算 配筋计算 抗震性能 构造措施 II Abstract The graduation design is a land reclamation the main design is building structural design It includes frame structure design calculation internal combination the design of the plate column section the reinforcement of calculation stair design foundation design etc The building belongs to the high rise building the high rise building with layers and highly increases the security level to control more remarkable therefore in the design of resistance level force and design structure system as the key problems mainly including earthquake and snow the vertical load carrying capacity of high rise buildings the lateral stiffness the seismic performance etc Framework consists of beam and column through node in the multilayer house of reinforced concrete frame structure is used extensively it is by the beam and column for main components of vertical and horizontal structure of the role Its advantages are building layout flexible easy setting larger space use convenient Through the framework of rational design make good aseismic performance can use prefabricated components also easy to finalize the design templates and made by the construction of cast in situ structure adopts the cast in situ structure Structure design phase can be divided into four stages Firist preliminary design building structure scheme determined on the basis of reasonable selection structure of the system the structure arrangement Second the preliminary estimate determine the structure size undertake aseismatic and lateral stiffness checking Third the frame structure design and calculation Four preliminary design stage according to the calculation results the final determination components to decorate and reinforcement and according to the requirement of the specifications to determine the structure of structural measures Keywords structural design load calculation reinforcement calculation seismic performance and structural measures III 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 工程概况 1 1 2 建筑物的特点 1 1 3 设计资料 1 1 4 工程做法 1 1 4 1 屋面做法 1 1 4 2 楼面做法 2 1 4 3 墙面做法 2 1 4 4 一般要求 2 1 5 建筑要求 2 1 5 1 采光 通风 防火设计 2 1 5 2 建筑细部设计 3 第二章第二章 框架结构设计计算框架结构设计计算 4 2 1 梁 柱截面 板厚的确定 4 2 2 荷载计算 6 2 2 1 屋面均布恒载 6 2 2 2 楼面均布恒载 7 2 2 3 屋面均布活载标准值 7 2 2 4 楼面均布活载标准值 7 2 2 5 梁 柱自重 8 2 2 6 墙体自重 9 2 2 7 门窗重量 11 2 2 8 荷载汇总 12 2 3 水平地震力作用下框架结构的侧移验算 14 2 3 1 横梁线刚度 14 2 3 2 横向框架柱的侧移刚度 D 值 15 IV 2 3 3 横向框架自振周期 17 2 3 4 横向框架地震作用计算 18 2 3 5 水平地震作用下的位移验算 20 第三章第三章 内力组合内力组合 21 3 1 水平地震作用下横向框架的内力分析 21 3 2 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 26 3 2 1 计算单元 26 3 2 2 荷载计算 26 3 2 3 内力计算 31 3 2 4 横向框架内力组合 42 第四章第四章 截面设计截面设计 60 4 1 横向框架梁截面设计 60 4 1 1 底层框架梁截面设计 60 4 1 2 标准层框架梁截面设计 63 4 1 3 顶层框架梁截面设计 66 4 2 柱截面设计 69 4 2 1 底层 B 柱截面设计 69 4 2 2 标准层及顶层 B 柱截面设计 76 4 2 3 底层 C 柱截面设计 83 4 2 4 标准层及顶层 C 柱截面设计 90 4 2 5 节点设计 97 4 3 构造要求 99 4 3 1 框架梁 柱的震害 99 4 3 2 梁端加密区的箍筋配置 100 4 3 3 柱的箍筋加密范围 100 第五章第五章 板的设计板的设计 102 5 1 屋面板设计 103 V 5 1 1 屋面板荷载计算 103 5 1 2 屋面板跨度计算 103 5 1 3 屋面板弯矩计算 104 5 1 4 截面计算 107 5 2 楼面板设计 109 5 2 1 楼面板荷载计算 109 5 2 2 楼面板跨度计算 110 5 2 3 楼面板配筋计算 110 第六章第六章 楼梯设计楼梯设计 115 6 1 一号楼梯设计 115 6 1 1 标准层楼梯的计算 115 6 1 2 一层楼梯设计 118 6 2 二号楼梯设计 122 6 2 1 标准层楼梯的计算 122 6 2 2 一层楼梯设计 125 第七章第七章 基础设计基础设计 129 7 1 基础设计资料 129 7 2 基础截面设计 129 7 2 1 基础梁高 129 7 2 2 翼板厚度 坡度 129 7 2 3 基础长度 129 7 2 4 基础的底面宽度 130 7 3 基础梁内力计算 130 7 3 1 基底剪力验算并计算基底净反力 130 k P 7 3 2 确定固定端弯矩 131 7 3 3 用弯矩分配法计算基础弯矩 131 结结 论论 137 VI 参考文献参考文献 138 致致 谢谢 139 河南理工大学本科毕业设计 论文 第一章 绪 论 1 第一章 绪论 1 1 工程概况 1 设计题目 河南省新乡农垦办公楼 2 建筑面积 14783 2 3 建筑高度 28 8 m 室外地坪算起 4 建筑层数 八层 5 结构类型 框架结构 1 2 建筑物的特点 该工程为八层钢筋混凝土框架结构体系 建筑面积约 14783 2m2 建筑物 平面为矩形 一层层高 3 15m 二层以上层高 3 6m 室内外高差 0 45m 女儿 墙高度 0 9m 建筑朝向为南北向 平面布置满足长宽比小于 5 建筑纵向 105m 横向 20 8m 并采用纵向 8 0m 横向 6 6m 2 4m 的柱距 1 3 设计资料 1 气象条件 基本雪压 0 45KN 2 抗震烈度 8 度 设计地震分组为第一组 3 工程地质条件 建筑场地类别 类场地土 4 防火等级 一级 5 建筑物类型 乙类 1 4 工程做法 1 4 1 屋面做法 35 厚细石混凝土保护层 三毡四油防水层 河南理工大学本科毕业设计 论文 第一章 绪 论 2 20 厚水泥砂浆找平层 150 厚水泥蛭石保温层 100 厚钢筋混凝土板 V 型轻钢龙骨吊顶 1 4 2 楼面做法 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 100 厚钢筋混凝土板 V 型轻钢龙骨吊顶 1 4 3 墙面做法 墙体为小型混凝土空心砌块 外墙面贴瓷砖 0 5 内墙面为 20 2 kN m mm 厚抹灰 1 4 4 一般要求 梁 柱统一采用混凝土强度等级为 C30 纵筋采用 HRB400 箍筋采用 HPB235 板筋采用 HPB235 级钢筋 1 5 建筑要求 建筑工程等级为二级 建筑类别为二类 耐火等级为二级 抗震等级为二 级 设计使用年限 50 年 1 5 1 采光 通风 防火设计 1 采光 通风设计 在设计中选择合适的门窗位置 从而形成 穿堂风 取得良好的效果 以便于通风 2 防火设计 本工程耐火等级为二级 建筑的内部装修 陈设均应做到难燃化 以减少 火灾的发生及降低蔓延速度 公共安全出口设有两个 可以方便人员疏散 因 该为办公楼的总高度超过 21m 属多层建筑 因而根据 高层民用建筑设计防 河南理工大学本科毕业设计 论文 第一章 绪 论 3 火规范 2001 版 GB50045 95 规定 楼梯间应采用封闭式 防止烟火侵袭 在疏散门处应设有明显的标志 各层均应设有手动 自动报警器及高压灭火水 枪 1 5 2 建筑细部设计 1 建筑热工设计应做到因地制宜 保证室内基本的热环境要求 发挥投资 的经济效益 2 建筑体型设计应有利于减少空调与采暖的冷热负荷 做好建筑围护结构 的保温和隔热 以利节能 3 采暖地区的保温隔热标准应符合现行的 民用建筑节能设计标准 的规 定 4 室内应尽量利用天然采光 5 客房之间的送风和排风管道采取消声处理措施 6 为满足防火和安全疏散要求 设有三部楼梯 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 3 第二章 框架结构设计计算 2 1 梁 柱截面 板厚的确定 截面尺寸可根据公式估算 该框架结构的抗震等级为二级 E c Nc Fg n A f 其轴压比限限值柱 0 8 各层的重力荷载代表值近似取 13由图纸 N 2 kN m 可知边柱和中柱的负载面积分别为 3 38 26 4 和 6 6 2 4 8 2 则 2 m 2 m 边柱和中柱柱底承受荷载的标准值为 边柱 恒荷载 13826 4 2745 6 kN 活荷载 2826 4 422 4 kN 边柱柱底承受的荷载设计值为 N 1 22745 6 1 4422 4 3886 08 kN 中柱 恒荷载 374436818 kN 活荷载 5763682 kN 中柱柱底承受的荷载设计值为 N 1 23744 1 4576 5299 2 kN 设混凝土强度等级为 C30 fc 14 3 2 N mm 则第一层柱截面面积为 边柱 3 2 3886 08 10 339692 0 8 14 30 8 c c mm A f 中柱 3 2 5299 2 10 463216 0 8 14 30 8 c c mm A f 取柱截面为正方形 则边柱和中柱截面高度分别为 583mm 和 680mm 根据上述计算结果并综合考虑其它因素 本设计柱截面尺寸取值如下 1 3 层 700mm700mm 4 8 层 600mm600mm 其中柱网分布图及梁的编号见图 2 1 2 2 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 4 图图 2 1 柱网分布图柱网分布图 图图 2 2 梁的计算简图梁的计算简图 主梁截面高度 6600 550 825 h 8 1 12 1 L 8 1 12 1 mmmm 取 700hmm 主梁截面宽度 700 233 350 b 3 1 2 1 h 3 1 2 1 mmmm 取 350bmm 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 5 次梁截面高度 6600 367 550 h 12 1 18 1 L 12 1 18 1 mmmm 取 500hmm 次梁截面宽度 500 167 250 b 2 1 3 1 h 2 1 3 1 mmmm 取 250 bmm 梁截面尺寸为 350700 1 Lb h mm mm 350700 2 Lb h mm mm 350700 3 Lb h mm mm 250500 4 Lb h mm mm 350700 5 Lb h mm mm 250500 6 Lb h mm mm 350700 7 Lb h mm mm 350700 8 Lb h mm mm 350700 9 Lb h mm mm 350700 10 Lb h mm mm 柱高度 底层柱高度3 15 0 45 1 0 4 6h m 其它层柱高3 6h m 2 2 荷载计算 2 2 1 屋面均布恒载 标准值 35 厚细石混凝土保护层 22 0 035 0 77 2 kN m 三毡四油防水层 0 4 2 kN m 20 厚水泥砂浆找平层 20 0 02 0 4 2 kN m 150 厚水泥蛭石保温层 5 0 15 0 75 2 kN m 100 厚钢筋混凝土板 25 0 1 2 5 2 kN m V 型轻钢龙骨吊顶 0 25 2 kN m 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 6 合计 5 07 2 kN m 屋面恒载标准值为 56 26 62 46 60 280 24 80 25 07 4709 83kN 2 2 2 楼面均布恒载 标准值 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 0 55 2 kN m 100 厚钢筋混凝土板 25 0 1 2 40 2 kN m V 型轻钢龙骨吊顶 0 25 2 kN m 合计 3 20 2 kN m 楼面恒载标准值为 56 26 62 46 60 280 24 80 23 2 2974 27kN 2 2 3 屋面均布活载标准值 查表取 2 0 2 kN m 屋面雪荷载标准值 1 0 0 45 0 45 0kr SS 2 kN m 当计算重力荷载代表值时 仅考虑屋面雪荷载 则雪荷载标准值为 0 4556 26 62 46 60 280 24 80 2 418 26kN 2 2 4 楼面均布活载标准值 办公楼的一般房间为 2 0 2 kN m 办公楼门厅 走廊 会议室 集中办公室 停车场活荷载为 2 5 2 kN m 楼面活荷载标准值为 三 八层 56 25 60 324 8 8 2 28 24 86 62 522 4 56 2 2 5 8 24 86 62 52092 5kN 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 7 二 层 56 26 60 324 8 8 2 224 6 68 24 86 6256 2 2 4 2 58 24 86 62 524 6 6 2 52171 7kN 一 层 56 26 62 46 60 280 24 80 22 52323 65kN 2 2 5 梁 柱自重 梁柱可根据截面尺寸 材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载如 0 35 0 7 1 Lb h mm 长度 6 60 30 7 25 5m 梁 柱重力荷载标准值见表 2 1 表表 2 1 梁 柱重力荷载标准值梁 柱重力荷载标准值 层次构件 b m h m g kN m i l m n i G kN i G kN 1 L0 350 7251 056 4315 54141 48 2 L0 350 7251 056 4312 2228 30 3 L0 350 7251 056 4312 2684 89 4 L0 250 5251 053 2816 213264 45 5 L0 350 7251 056 4315 512424 45 6 L0 250 5251 053 2817 65125 10 7 L0 350 7251 056 4314 14105 47 8 L0 350 7251 056 4317 312563 26 9 L0 350 7251 056 4317 3293 89 10 L0 350 7251 056 4317 316751 14 1 Z0 70 7251 113 4754 6362231 46 1 3 1 Z 0 70 7251 113 4753 6361746 36 4551 24 4 1 L0 350 7251 056 4315 74146 633661 593 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 8 2 L0 350 7251 056 4312 2228 30 3 L0 350 7251 056 4312 2684 89 8 4 L0 250 5251 053 2816 213264 45 续表续表 2 1 梁 柱重力荷载标准值梁 柱重力荷载标准值 层次构件 b m h m g kN m i l m n i G kN i G kN 5 L0 350 7251 056 4315 712439 88 6 L0 250 5251 053 2817 65125 10 7 L0 350 7251 056 4314 24108 04 8 L0 350 7251 056 4317 412571 07 9 L0 350 7251 056 4317 4295 18 10 L0 350 7251 056 4317 416761 43 4 8 2 Z0 60 6251 19 93 6361283 4 3661 593 注 表中为考虑梁柱的粉刷层重力荷载而对重力荷载的增大系数 为单位长度构件重力荷载 g 为构件数量 n 2 2 6 墙体自重 墙体为 200厚小型混凝土空心砌块 外墙面贴瓷砖 0 5 内墙mm 2 kN m 面为 20厚抹灰 mm 则 外墙单位墙面重力荷载为 0 5 0 2 11 8 17 0 02 3 2 2 kN m 内墙单位墙面重力荷载为 0 24 11 8 17 0 02 2 3 04 2 kN m 墙体自重计算 底层纵墙 轴 56 2 8 0 7 3 15 0 45 0 7 110 060 75 2 m 轴 2 40 20 35 48 0 73 150 450 70 7578 3m 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 9 轴 2 16 44 0 73 150 450 70 7529 58m 底层横墙 轴 2 6 60 30 7 223 150 450 731 9m 轴 2 6 60 30 7 23 150 450 715 95m 2 4 80 73 150 450 711 89m 二 三层纵墙 轴 56 2 8 0 7 3 6 0 7 0 75 110 06 2 m 轴 56 2 8 0 7 8 0 2 3 6 0 7 1 5 2 1 7 1 2 1 2 109 08 2 m 轴 56 2 6 0 7 24 0 2 3 6 0 7 1 5 2 1 2 1 2 1 4 67 08 2 m 轴 40 2 0 35 4 8 0 7 3 6 0 7 0 75 78 3 2 m 轴 2 16 40 7 43 60 70 7529 58m 二 三层横墙 轴 2 6 60 30 7 223 60 731 9m 1 轴 2 6 60 13 60 520 15m 轴 2 6 60 30 7 223 60 731 9m 2 4 80 73 150 450 711 89m 轴 2 6 60 30 7 23 150 450 715 95m 四 八层纵墙 轴 56 2 8 0 7 3 6 0 7 0 75 110 06 2 m 轴 56 2 8 0 7 8 0 2 3 6 0 7 1 5 2 1 8 98 92 2 m 轴 56 2 8 0 7 24 0 2 3 6 0 7 1 5 2 1 3 1 2 1 5 104 17 2 m 轴 40 2 0 35 4 8 0 7 3 6 0 7 0 75 78 3 2 m 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 10 轴 2 16 40 7 43 60 70 7529 58m 四 八层横墙 轴 2 6 60 30 7 223 60 731 9m 1 轴 2 6 60 13 60 520 15m 轴 2 6 60 30 7 223 60 731 9m 2 4 80 73 150 450 711 89m 则 底层 纵墙总重为 110 0678 329 583 2697 41kN 横墙总重为 31 9 15 953 04 11 89 3 280 35 1 53 150 450 5 241 47kN 二 三层纵墙总重 110 0678 329 583 297 8767 083 041198 86kN 二 三层横墙总重 31 9 2 3 0420 15 5 3 0431 9 3 04 11 89 3 24 15 95 3 04 280 35 1 53 60 73 041191 52kN 四 八层纵墙总重 110 0678 329 583 298 92 104 173 041314 80kN 四 八层横墙总重 31 9 4 3 0420 15 4 3 0431 9 3 04 11 89 3 24 80 35 1 53 60 73 041227 37kN 女儿墙总重 56 2 0 9 2 3 2323 71kN 墙体自重见表 2 2 表表 2 2 墙体自重墙体自重 墙体重量 kN 底层纵墙697 41 底层横墙241 47 二 三层纵墙1198 36 二 三层横墙1191 52 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 11 四 八层纵墙1314 80 四 八层横墙1227 37 女儿墙323 71 2 2 7 门窗重量 门窗单位面积重力和载取值 木门为 0 2 钢铁门取 0 45 2 kN m 2 kN m 塑钢窗取 0 4 2 kN m 门窗重量见表 2 3 2 2 8 荷载汇总 顶层重力荷载代表值包括 屋面恒载 50 屋面雪荷载 纵横梁自重 半 层柱自重 半层墙自重 即 4709 83 0 5 418 26 2378 55 0 5 1283 04 0 5 1314 801227 37 323 71 51 28 9397 61kN 其它层重力荷载代表值包括 楼面恒载 50 楼面均布活载 纵梁自重 楼面上下各半层柱及纵横墙体自重 第七层为 2974 27 0 5 2092 5 2378 55 1283 4 1314 80 1227 37 51 28 10275 56kN 表表 2 3 门窗重量门窗重量 层次门 窗 洞口尺寸 宽 高 mm 个数 单位面积 重力荷载 总重量 kN 1 C0 9 1 240 41 73 5 C1 8 1 55190 421 2 10 C2 4 1 5520 42 98 1 MLC1 8 2 220 453 56 底 层 2 MLC1 8 2 4510 451 74 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 12 3 FM1 5 2 140 455 67 2 C0 9 2 440 43 46 6 C1 8 2 4200 434 56 9 C2 4 2 420 44 61 1 M0 8 2 140 21 34 3 M1 0 2 160 22 52 4 M1 5 2 150 23 15 二 层 3 MLC5 4 6 010 4514 58 3 C0 9 2 040 42 88 续表续表 2 3 门窗重量门窗重量 层次门 窗 洞口尺寸 宽 高 mm 个数 单位面积 重力荷载 总重量 kN 7 C1 8 2 0200 428 8 11 C2 4 2 020 43 84 13 C5 4 1 510 43 24 1 M0 8 2 140 21 34 4 M1 5 2 180 25 04 三 层 3 FM1 5 2 130 454 25 4 C0 9 2 040 42 88 8 C1 8 2 0200 428 8 12 C2 4 2 020 43 84 14 C5 4 1 510 43 24 1 M0 8 2 140 21 34 3 M1 0 2 160 22 52 4 M1 5 2 170 24 41 四 八 层 3 FM1 5 2 130 454 25 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 13 同理可得其他各层楼面的重力荷载代表值如下 第六层 10275 56KN 第五层 10275 56KN 第四层 10275 56 KN 第三层为 2974 270 5 2092 52319 782231 461198 86 1191 5249 39 11011 53KN 第二层为 2974 270 5 2171 72319 782231 461198 86 1191 5268 47 11070 22KN 第一层为 2974 270 5 2323 652319 782231 46697 41241 4736 88 9663 10KN 则建筑物总重力荷载代表值为 8 1 i i G 10275 56 4 11011 53 11070 22 9663 10 9397 61 8 1 i i G 82244 7KN 则质点重力荷载代表值见图 2 2 图图 2 2 质点重力荷载代表值质点重力荷载代表值 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 14 2 3 水平地震力作用下框架结构的侧移验算 2 3 1 横梁线刚度 混凝土采用 C30 Ec 3 107 2 kN m 在框架结构中 现浇楼面可以作为梁的有效翼缘 增大梁的有效刚度 减 少框架侧移 考虑到这一有利作用 在计算梁的截面惯性矩时 对现浇楼面的边框架梁 取 I 1 5I0 I0为梁的截面惯性矩 对中框架梁取 I 2 0I0 横梁线刚度计算结果见表 2 4 表表 2 4 横梁线刚度横梁线刚度 边框架梁中框架梁 梁号 L 截面 b h 2 m 跨度 L m 惯性矩 I0 bh3 12 10 3 m Ib 10 3 4 m Kb 4 10 kN m Ib 10 3 m Kb 104 kN m 1 L0 35 0 75 710157 8 2 L0 35 0 72 2101520 5 7 L0 35 0 74 2101510 7 3 L0 35 0 72 2102027 2 5 L0 35 0 75 7102010 5 6 L0 35 0 75 7102010 5 2 3 2 横向框架柱的侧移刚度 D 值 1 柱的线刚度见表 2 5 表表 2 5 柱线刚度柱线刚度 柱号 Z截面 m2 柱高度 h m 惯性矩 Ic Ic bh3 12 m4 线刚度 Kc EIc h kN m 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 15 Z10 7 0 74 620 0 10 313 04 104 Z20 6 0 63 610 8 10 39 0 104 2 横向框架柱侧移刚度 D 计算见表 2 6 表表 2 6 横向框架柱侧移刚度横向框架柱侧移刚度 项目 柱 层 类型 数 2 一般层 c b k k k 底层 c b k k k 2 一般层 k k 2 5 0 底层 k k 12 2 mkN h kcD 根 数 边框架边柱0 5980 423312814 边框架边柱0 8200 468346084 边框架中柱2 1700 640473284 边框架中柱1 6260 586433354 中框架边柱0 8050 465343808 中框架边柱2 8910 6935124712 底 层 D 1516212 边框架边柱0 5980 230277704 边框架边柱0 8200 290350144 二 三 边框架中柱2 1700 520627854 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 16 边框架中柱1 6260 448540914 中框架边柱0 8050 286345318 中框架边柱1 4460 4195059012 层 D 1851172 边框架边柱0 8660 302251664 边框架边柱1 1880 372310004 边框架中柱3 1440 611509164 边框架中柱2 3560 540450004 中框架边柱1 1660 368306668 中框架边柱2 0940 5114258312 四 八 层 D 1529652 2 3 3 横向框架自振周期 按顶点位移法计算框架的自振周期 顶点位移法时求结构基频得一种近似方法 将结构按质量分布情况简化成 无限质点的悬臂直杆 导出以直杆顶点位移表示的基频公式 这样 只要求出 结构的顶点水平位移 就可按下式求得结构的基本周期 TT 01 7 1 式中 基本周期调整系数 考虑填充墙使框架自振周期减小的影响 0 取 0 7 框架的定点位移 在未求出框架的周期前 无法求出框架的地T 震力及位移 是将框架的重力荷载视为水平作用力 求得T 假想框架的定点位移 然后由求出 再用求得框架结T 1 T 1 T 构的底部剪力 进而求出框架各层剪力和结构真正的位移 横向框架顶点位移计算见表 2 7 表表 2 7 横向框架顶点位移横向框架顶点位移 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 17 层 次 kNGi kNGi mkNDi 层间相对位移 i i i D G S i 89397 619397 6115296520 00620 2246 710275 5619673 1715296520 01290 2184 610275 5629948 7315296520 01960 2055 510275 5640224 2915296520 02630 1859 410275 5650499 8515296520 03300 1596 311011 5361511 3818511720 03320 1266 211070 2272581 6018511720 03920 0934 19663 1082244 7015162120 05420 0542 按式计算基本周期 TT 01 7 1 1 1 7 0 70 22460 564Ts 2 3 4 横向框架地震作用计算 在 类场地 8 度设防烈度 结构的特征周期和水平地震最大影响系数 g T 为 max 0 35 s 0 16 g T max 由于 应考虑顶点附加地震作用 1 0 5641 41 4 0 350 49 g TsTs 按底部剪力法求得的基底剪力 若按 分配给各层质点 则水 EK ii ii i F HG HG F 平地震作用呈倒三角形分布 对一般层 这种分布基本符合实际 但对结构上部 水平作用小于按时程 分析法和振型分析法求得的结果 特别对周期较长的结果相差更大 地震的宏 观震害也表明 结果上部往往震害严重 因此引入 即顶部附加地震作用系 n 数考虑顶部地震力的加大 考虑了结构周期和场地的影响 且使修正后的剪力分布与实际更加吻合 n 因此引入 n 1 0 080 070 08 0 6940 070 1255 n T 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 18 0 9 0 16 0 85 5 1 max 9 0 1 85 0 i i g EK GF T T 0 35 0 564 8244 70 7280 43kN 顶点附加水平地震作用 0 1255 7280 43891 85 nnEK FF kN 各层横向地震剪力计算见表 2 8 其中 1 5 1 nEK ii ii i F HG HG F J 表表 2 8 各层横向地震作用剪力及楼层地震剪力各层横向地震作用剪力及楼层地震剪力 层 次 i h i H i G i H i G 8 1 j iiii HGHG i F i V 83 629 89397 61280048 780 2001277 722169 57 73 626 210275 56269219 670 1921226 612504 33 63 622 610275 56232227 660 1661060 503564 83 53 619 010275 56195235 640 139888 014452 84 43 615 410275 56158243 620 113721 915174 75 33 611 811011 53129936 050 093594 145768 89 23 68 211070 2290775 800 065415 266184 15 13 154 69663 1044450 260 032204 436388 58 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 19 注 表中第八层中加入了 i F n F 横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图 2 3 a 水平地震作用 水平地震作用 b 地震剪力 地震剪力 图图 2 3 横向框架各层水平地震作用和地震剪力横向框架各层水平地震作用和地震剪力 2 3 5 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和顶点位移计算见表 2 9 表 i u i u 中还计算了各层的层间弹性位移角 横向水平地震作用下的位移验 ii e hu 算见表 2 9 表表 2 9 横向水平地震作用下的位移验算横向水平地震作用下的位移验算 层 次 i V kN i D mmN i i i D V u mm 8 1k uu ii mm i h mm iie hu 82169 5715296521 4222 3536001 2535 72504 3315296521 6420 9336001 2195 63564 8315296522 3319 2936001 1545 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 框架结构设计计 算 20 54452 8415296522 9116 9636001 1237 45174 7515296523 3814 0536001 1065 35768 8918511723 1210 6736001 1154 26184 1518511723 347 5536001 1078 16388 5815162124 214 2146001 1093 可知 最大层间位移发生在第一层 其值为 1 1065 1 550 满足要求 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 内力组 合 21 第三章 内力组合 3 1 水平地震作用下横向框架的内力分析 其中框架柱端剪力和弯矩可分别按下列公式计算 其 i s ij ij ij ij V D V D yhVM ij b ij hyVM ij u ij 1 321 yyyyy n 中横向框架边柱和中柱的内力分析见表 3 1 3 2 表表 3 1 横向框架边柱的内力分析横向框架边柱的内力分析 边柱层 次 i h m i V kN i D mmN 1 i D 1 i VKy b i M 1 u i M 1 83 62169 5715296523066643 491 1660 3656 36100 66 73 62504 3315296523066650 211 1660 4174 11106 65 63 63564 8315296523066671 471 1660 45115 78141 51 53 64452 8415296523066689 271 1660 46147 83173 54 43 65174 75152965230666103 741 1660 46171 79201 67 33 65768 89185117234531107 610 8050 45174 33213 07 23 66184 15185117234531115 360 8050 45186 88228 41 14 66388 58151621234380144 860 8050 60399 81266 54 表表 3 2 横向框架中柱的内力分析横向框架中柱的内力分析 边柱层 次 i h m i V kN i D mmN 1 i D 1 i VKy b i M 1 u i M 1 83 62169 5715296524258360 384 1880 4597 81119 55 73 62504 3315296524258369 714 1880 50125 47125 47 63 63564 8315296524258399 234 1880 50178 61178 61 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 内力组 合 22 53 64452 84152965242583123 954 1880 50223 11223 11 续表续表 3 2 横向框架中柱的内力分析横向框架中柱的内力分析 边柱层 次 i h m i V kN i D mmN 1 i D 1 i VKy b i M 1 u i M 1 43 65174 75152965242583144 054 1880 50259 29259 29 33 65768 89185117250590157 652 8910 50283 77283 77 23 66184 15185117250590169 02 8910 50304 2304 2 14 66388 58151621251247215 932 8910 55546 30446 97 梁端弯矩剪力和柱轴力计算公式分别为 1MM ii i M u ji b jir b l b l b l b 1MM ii i M u ji b jir b l b r b r b l MM V bb b 21 VVN r b n ik l bi 其中梁端弯矩剪力计算和柱轴力计算见表 3 3 3 4 表表 3 3 BC 梁和梁和 CD 梁梁端弯矩剪力计算表梁梁端弯矩剪力计算表 梁 BC梁 CD层 次l l b M r b M b Vl l b M r b M b V 85 7100 235 8623 872 283 6983 6969 74 75 7163 2766 9940 402 2156 29156 29130 24 65 7215 6291 2353 832 2212 85212 85177 37 55 7289 32120 5271 902 2281 20281 20234 33 45 7349 50144 7286 712 2337 68337 68281 40 35 5384 86162 9299 602 2380 14380 14316 78 25 5402 74176 39105 32 2411 58411 58342 98 15 5453 42225 35123 412 2525 82525 82438 18 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 内力组 合 23 表表 3 4 柱轴力计算表柱轴力计算表 柱轴力层 次 B N C N 823 87 45 87 764 27 135 71 6118 1 259 25 5190 0 421 68 4276 71 616 37 3376 31 833 55 2481 61 1071 23 1605 02 1386 注 柱轴力中负号表示拉力 水平地震作用下的框架的弯矩图见图 3 1 水平地震作用下梁端剪力和柱轴力图见图 3 2 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 内力组 合 24 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 内力组 合 25 图图 3 1 水平地震作用下框架的弯矩图 水平地震作用下框架的弯矩图 kN m 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 内力组 合 26 图图 3 2 水平地震作用下梁端剪力和柱轴力图水平地震作用下梁端剪力和柱轴力图 kN 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 内力组 合 27 3 2 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 3 2 1 计算单元 取 轴线横向框架进行计算 计算单元宽度为 8m 如图 3 3 所示 由于 房间内布置有次梁 故直接传给该框架的楼面荷载入图中的水平投影线所示 计算单元法内内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给 横向框架 作用于各节点上 由于纵向框架的中心线与柱的中心线不重合 因 此在框架节点上还作用有集中力矩 横向框架计算单元见图 3 3 图图 3 3 横向框架计算单元横向框架计算单元 3 2 2 荷载计算 1 恒载作用下 各梁上作用的恒荷载简图见图 3 4 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 内力组 合 28 BCDE P M q M P q qq P q P q MM 图图 3 4 各梁上作用的恒载各梁上作用的恒载 在图 3 4 中 代表横梁自重为均布荷载形式 对于第 8 层 1 q 1 q 6 431 6 431 1 qmkN 1 qmkN 分别为房间和走道板传给衡量的梯形荷载和三角形荷载 由上图所示 2 q 2 q 几何关系可得