某六层框架宿舍楼结构设计计算书.doc

西南交通大学本科毕业设计 第 I 页 西南交通大学本科毕业设计 第 II 页 摘 要 本次的设计题目是峨眉山市西南交通大学峨眉校区西山梁学生宿舍楼设计 该 设计包括建筑设计及结构设计 其中结构设计采用手算一品框架及电算整栋建筑 建筑设计根据建设用地条件和建筑使用功能 周边城市环境特点 首先进行平 面功能性设计 其次设计建筑立面 并与建筑平面造型相结合 并充分考虑防火分 区及安全疏散 钢筋混凝土框架结构设计包括水平荷载计算及其作用下的侧向位移验算 内力 计算 竖直荷载计算及其作用下的内力计算 并考虑延性要求 然后进行内力组合 及截面设计 其中水平荷载作用下的内力计算采用 D 值法 竖直作用下的内力计算 采用弯矩二次分配法 结构电算为钢筋混凝土框架结构电算 遵循参数设定 判断依据 出施工图的 设计步骤 关键词 建筑设计 结构设计 学生宿舍楼 框架结构 结构电算 西南交通大学本科毕业设计 第 III 页 Abstract My thesis is focused on the students Domitory of Emei Campus of Southwest Jiaotong University including architecture design and reinforced concrete frame structure design During my design time I will finish the calculation of it by hand and by computer According to the statistics acre and user s demands the first thing of the architecture design that to be finished is the design of the architerture s useful to fit for the requires Then will be the appearance of the architecture and so on Concrete frame structure design includes the calculation of horizontal loads and checking computations of it s lateral displacement and internal force the calculation of vertical load and internal force and taking the ductility into consideration and the compound stress and reinforcing bars calculated and among the rest horizontal load adopts D method and vertical load adopts bending moment twice distributed method The calculation of the structure by computer is to use the PKPM The procedure will follow the rules of it Also the result of the PKPM will be compared with the result by hand Key words Architecture design structure design Concrete frame structure structure design by computer 西南交通大学本科毕业设计 第 1 页 目录 绪论绪论 3 3 第一章第一章 建筑设计建筑设计 4 4 1 1 工程概况 4 1 2 平面设计 4 1 3 立面设计 4 第二章第二章 结构设计结构设计 7 7 2 1 结构布置及材料采用 7 2 2 构件初估 9 2 2 1 柱截面初估 9 2 2 2 梁尺寸初估 10 2 2 3 初选楼板 10 2 3 结构计算简图及梁柱刚度计算 11 2 3 1 梁的线刚度计算 12 2 3 2 柱的线刚度计算 12 2 3 3 相对刚度计算 13 2 3 4 建筑规则性的判断 13 2 4 荷载计算 14 2 4 1 恒荷载代表值 标准值 的计算 14 2 4 2 活荷载作用下标准值计算 16 2 5 水平地震作用计算及内力 位移分析 17 2 5 1 重力荷载标准值计算 17 2 5 2 多遇水平地震力作用计算及弹性位移验算 18 2 5 4 水平地震作用及弹性位移验算 21 2 6 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 28 2 6 1 横向框架内力计算 28 2 6 2 横向框架弯矩二次分配法计算及内力计算 34 2 7 荷载组合 41 西南交通大学本科毕业设计 第 2 页 2 7 1 梁上作用的重力荷载代表值的设计值换算 41 2 7 2 内力组合 42 2 7 3 框架内力调整 47 2 8 截面设计 50 2 8 1 横向框架框架横梁正截面配筋计算 50 2 8 2 横向框架横梁斜截面配筋计算 52 2 8 3 框架柱正截面配筋 54 2 8 4 框架柱的斜截面配筋计算 59 2 9 基础设计 60 2 9 1 设计资料 60 2 9 2 柱下独立基础设计基本说明 61 2 9 3 柱下独立基础设计 61 结论结论 6868 致谢致谢 7070 参考文献参考文献 7171 西南交通大学本科毕业设计 第 3 页 绪论 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的关键阶段 是毕业前的一次综合性学 习阶段 是在工作之前对于大学期间所学知识的一次全面 综合的运用 更是一次 作为工民建专业的毕业生跨入这个行业之前的一次练兵 我的毕业设计题目为 峨眉山市西南交通大学峨眉校区西山梁学生宿舍楼设计 本工程采用 6 层框架结构体系 此结构体系平面结构布置对称 各种构件布置均匀 规整 在设计过程中 框架梁 柱的布置充分考虑了建筑物的使用功能和结构的合 理性 既可以满足空间的灵活布置 同时考虑框架为多层建筑承受竖向荷载和侧向 力的作用的有效形式 可以满足抵抗水平和竖向荷载 针对现在框架结构在工民建中的广泛运用 并且自己在毕业后将继续硕士深造 研究方向为高层建筑与大跨建筑的设计 所以为了给自己打下一个良好的基础 我 选择了设计框架建筑作为我在大学本科阶段的最后一次最为重要的综合性学习课程 选择此题目的目的也是希望将自己四年所学的知识总结与应用 设计过程分为建筑 部分与结构部分 每部分的设计在指导老师及各种规范的指导下进行 力求做到安 全 合理并经济 限于自己的水平有限 在本设计书中难免存在很多考虑不周全与错误之处 望 老师批评指正 西南交通大学本科毕业设计 第 4 页 第一章 建筑设计 1 1 工程概况 本工程坐落于四川省峨眉山市西南交通大学峨眉校区西山梁学生宿舍片区 为 6 层框架结构 建筑场地为 20mX80m 建筑面积为 5000 8000m2 地面粗糙程度为 B 类 场地类别为 类 抗震等为三级 1 2 平面设计 平面设计为参考西山梁 4 5 号学生宿舍楼进行设计 设计思路为在与西山梁其 他 4 5 号楼的宿舍在大体上保持一致的前提下 充分考虑学生的使用要求及建筑的 居住要求 从整体到局部进行设计 本设计中所采用的尺寸在满足规范的前提下 实测西山梁 5 号学生宿舍楼 大板 2 5 号学生宿舍楼 生活使用用具的相关尺寸予 以设计 本设计参考的规范如下 1 宿舍建筑设计规范 JGJ 36 2005 2 民用建筑设计通则 GB 50352 2005 3 建筑模数协调统一标准 GBJ 2 86 本设计的平面相关见附图集中建施 02 建施 04 图 1 1 1 宿舍布置图 图 1 1 2 盥洗间布置图 图 1 1 3 宿舍衣柜详图 1 3 立面设计 立面设计目的是在紧密结合平面 剖面的内部空间组合 外部环境及在满足建 筑使用要求和技术经济条件下 充分考虑学生宿舍对于采光 通风的要求 运用建 筑造型和立面构图的规律进行的 设计内容见附图集中建施 05 及建施 06 西南交通大学本科毕业设计 第 5 页 图 1 1 1 宿舍平面布置图 西南交通大学本科毕业设计 第 5 页 图 1 1 2 盥洗间平面图 西南交通大学本科毕业设计 第 6 页 图 1 1 3 宿舍衣柜平 立面图 西南交通大学本科毕业设计 第 7 页 第二章 结构设计 2 1 结构布置及材料采用 该建筑为学生宿舍 布置较为规整 楼层数为 6 层 每层的楼板间距为 3 6m 即层高 3 6 米 女儿墙高度 1 2 米 主体建筑 不包含女儿墙 高度为 21 6 米 因 此考虑采用全现浇框架结构体系 结构选型图见图 2 1 1 填充墙为 240mm 厚普通砖 门为钢铁门 门洞尺寸 1 2m 2 1m 窗为钢框 玻璃窗 窗洞尺寸为 1 2m 1 5m 混凝土采用 柱采用 C30 fc 14 3n mm2 ft 1 43n mm2 梁 板采用 C25 fc 11 9n mm2 ft 1 27n mm2 钢筋采用 梁 柱纵筋采用 HRB400 级钢 0331 0 518 0 360 2 ycyy ffbmmnff 箍筋采用 HPB235 级钢 fy fy 210n mm2 查 建筑抗震设计规范 附录 A 可知本地区抗震设防烈度为为 7 抗震 建筑抗 震设防等级为三级 建筑结构安全等级为三级 设计基本地震加速度 0 10 g 设计地 震分组 第二组 场地类别 二类 特征周期 Tg 0 40s 查 建筑结构荷载规范 6 1 及附录 D 4 基本雪压 So 0 2kn m2 变形缝宽度应 H 300 21 6 300m 72mm 考虑模数限制 变形缝设为 90mm 西南交通大学本科毕业设计 第 8 页 图 2 1 1 结构选型图 西南交通大学本科毕业设计 第 9 页 2 2 构件初估 2 2 1 柱截面初估 计算简图见图 2 1 2 柱的负载面积示意图所示 图 2 2 1 柱的负载面积计算简图 边柱的负载面积为 2 3 7 2 5 7 2 9 3 m 中柱的负载面积为 2 36 9 2 9 3 2 5 7 2 1 2 m 由 建筑抗震设计规范 可知 本工程位于四川 峨眉 抗震设防烈度为 7 设计基本地震加速度为 0 10g 抗震等级为 3 级 轴压比限制为 un 0 9 各层的重 力荷载代表值暂时近似取为 14kn m2 柱的截面初估采用公式 式 2 1 1 cn fU N A 西南交通大学本科毕业设计 第 10 页 式中 N 为柱组合的轴压力设计值 F 为按简支状态计算的柱的负载nFgN E 面积 为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值 可根据实际荷载计算 E g 也可近似取 12 15kn m2 为考虑地震作用组合后柱轴压力的增大系数 边柱取 1 3 不等跨内取 1 25 等跨内柱取 1 2 n 为验算截面以上的楼层层数 Ac为柱截面面积 fc为混凝土轴心抗压强度设计值 为框架柱的轴压比限值 3 级框架取为 0 9 n 且 按上诉方法确定的柱截面高度不宜小于 400mm 宽度不宜小于 350mm 柱净高与截面长边尺寸之比宜大于 4 由此 得 边柱 3 10 8 69 3 149 0 143 73 16 c A 中柱 3 10 9 85 3 149 0 1436 9 25 1 6 c A 根据上述计算结果并综合其他因素 柱截面取为 底层柱 600mm 600mm 其它层柱 500mm 500mm 2 2 2 梁尺寸初估 表 2 1 1 梁的尺寸选择 层号混凝土强 度等级 横梁 b h 横梁 b h AB CDBC 1 6C25 350 500350 350 350 500 2 2 3 初选楼板 楼板为现浇双向连续板 0 02L 0 02 3 9m 78mm 故初选楼板厚 t 100mm 西南交通大学本科毕业设计 第 11 页 2 3 结构计算简图及梁柱刚度计算 说明 选取一榀框架作为计算单元 本设计中 选取第 轴线作为计算单元 假定框架柱嵌固于基础顶面上 框架梁与柱刚接 梁跨度等于柱截面形心轴线间距 底层柱高从基础顶面算至二楼楼面 基顶标高暂定为 1 0m 故底层柱的计算高度为 4 6m 其余各层柱的计算高度均为 3 6m 混凝土采用 柱采用 C30 fc 14 3n mm2 ft 1 43n mm2 梁 板采用 C25 fc 11 9n mm2 ft 1 27n mm2 框架结构计算简图见图 2 3 1 图 2 3 2 所示 图 2 3 1 横向框架计算简图 西南交通大学本科毕业设计 第 12 页 图 2 3 2 纵向框架计算简图 2 3 1 梁的线刚度计算 表 2 3 1 梁的线刚度计算 类别 Ec n mm2 b h mm mm l mm ECIO L mm4 1 5ECIO L mm4 2ECIO L mm4 AB CD梁350 5003 65 1097500 1 35 10102 03 10102 72 1010 BC梁350 3501 25 1092100 1 67 10102 25 10103 34 1010 2 8X104 3 12 1 bhIO 2 3 2 柱的线刚度计算 表 2 3 2 柱的线刚度计算 层号hc mmEC n mm2 b h mm mm IC mm2 EC IC hc n mm 14600600 600 1 08 10107 04 1010 2 63600500 500 0 52 10104 3 1010 3 0 104 2 3 3 相对刚度计算 西南交通大学本科毕业设计 第 13 页 令 2 6 层柱子的线刚度为 1 0 其余各柱的相对线刚度计算结果如图 2 3 3 2 3 4 建筑规则性的判断 经判定 本建筑符合建筑抗震设计规范 GB 50011 2001 中 3 4 2 条关于建筑 竖向和水平规则性之规定 一 竖向不规则情况 1 侧向刚度不规则 该层的侧向刚度小于相邻的上一层的 70 或者小于其上 相邻 3 个楼层的侧向刚度平均值的 80 除顶层外 局部收进的水平向尺寸 大于相邻下一层的 25 2 竖向抗侧力构件不连续 竖向抗侧力构件的内力由水平转换构件向下传递 3 楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的 80 二 水平不规则情况 1 扭转不规则 楼层的最大弹性水平位移 大于该楼层梁端弹性水平位移平均 值的 1 2 倍 2 凹凸不规则 结构平面凹进的一侧尺寸 大于相应投影方向总尺寸的 30 3 楼板局部不连续 楼板的尺寸和平面刚度的急剧变化 综上所述 经过本处及本设计后续部分的判定 本设计不存在竖向和水平不规 则的情况 西南交通大学本科毕业设计 第 14 页 图 2 3 3 相对线刚度计算 西南交通大学本科毕业设计 第 15 页 2 4 荷载计算 2 4 1 恒荷载代表值 标准值 的计算 1 上人屋面 防水层 30 厚 C20 细石混凝土 1 0kn m2 三毡四油铺小石子 0 4kn m2 找平层 20 厚水泥砂浆 0 02 20kn m3 0 4kn m2 找坡层 40 厚水泥石灰焦渣砂浆 2 5 找平 0 04 14kn m3 0 56kn m2 保温层 80 厚矿渣水泥 0 08 14 5kn m3 1 16kn m2 结构层 100 厚现浇混凝土板 0 1 25kn m3 2 5kn m2 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 1 17kn m3 0 17kn m2 合计 6 19kn m2 2 标准层楼面 小瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 0 55kn m2 结构层 100 厚现浇混凝土板 0 1 25kn m3 2 5kn m2 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01 17kn m3 0 17kn m2 合计 3 22kn m2 3 梁自重 1 横梁 AB CD 跨 350 500 0 35 0 5 0 1 25kn m3 7 5 2 52 5kn BC 跨 350 350 西南交通大学本科毕业设计 第 16 页 0 35 0 35 0 1 25kn m3 2 1 4 6kn 抹灰层 10 厚混合砂浆 AB CD 跨 0 01 0 5 0 1 2 0 35 17kn m3 7 5 2 2 93kn BC 跨 0 01 0 35 0 1 2 0 35 17kn m3 2 1 0 3kn 合计60 33kn m 折算为均布线荷载 60 33 7 5 2 2 1 3 52kn m 2 纵梁 350 500 自重 0 35 0 5 0 1 25kn m3 3 5kn m3 抹灰 10 厚混合砂浆 0 01 0 5 0 1 2 0 35 17kn m3 0 20kn m3 合计 3 7kn m 3 柱自重 底层柱 600 600 自重 0 6 0 6 25kn m3 9kn m3 抹灰 0 01 0 6 4 17kn m3 0 41kn m3 合计9 41kn m3 标准层柱 500 500 自重 0 5 0 5 25kn m3 6 25kn m3 抹灰 0 01 0 5 4 17kn m3 0 34kn m3 合计6 59kn m3 4 外纵墙 240 厚普通砖 外墙面贴瓷砖 0 5kn m2 内墙面为 20mm 厚水泥粉 刷 窗洞为 1 2 1 5 采用钢框玻璃窗 自重0 24 3 9 3 6 0 5 1 2 1 5 15kn m3 37 1kn 窗1 2 1 5 0 45kn m2 0 81kn 瓷砖墙面 3 9 3 6 0 5 1 2 1 5 0 5kn m2 5 25kn 西南交通大学本科毕业设计 第 17 页 水泥粉刷内墙面 3 9 3 6 0 5 1 2 1 5 3 6kn m2 3 6kn 合计43 06kn 折算为均布线荷载 11 04kn m 5 外横墙240 厚普通砖 15kn m2 自重 0 24 3 6 0 5 15kn m2 11 2kn m 瓷砖0 5 3 6 0 5 1 55kn m 水泥粉刷内墙面 3 6 0 5 0 36kn m2 1 12kn m 合计13 87kn m 6 内纵墙240 厚普通砖 门洞 1 2 2 1 钢铁门 0 45kn m2 自重0 24 3 6 0 5 3 9 1 2 2 1 19kn m3 34 45kn 门重1 2 2 1 0 45 1 13kn m 内外瓷砖墙面 3 9 3 6 0 5 1 2 2 1 0 5 2 9 57kn 合计45 15kn 折算为均布线荷载11 58kn m 7 内横墙240 厚普通砖 自重0 24 3 6 0 5 15kn m3 11 16kn m 内外瓷砖墙面 3 6 0 5 0 5kn m 1 12kn m 合计12 28kn m 2 4 2 活荷载作用下标准值计算 1 屋面和楼面活荷载标准值查 建筑结构荷载规范 4 1 1 有 上人屋面2 0kn m 楼面2 0kn m 2 雪荷载 Sk rSo 0 50 1 0 0 50kn m2 So n 50 So 0 5kn m2 r 1 0 屋面活荷载和雪荷载不同时考虑 两者中取大值 西南交通大学本科毕业设计 第 18 页 2 5 水平地震作用计算及内力 位移分析 说明 本工程主体高度为 21 6 米 且以剪切变形为主 质量和刚度沿高度均匀 分布 适用于底部剪力法计算水平地震作用 该方法将结构简化为作用在各楼层位 置的多质点葫芦串 结构剪力与地震影响系数及各质点的重力荷载代表值有关 2 5 1 重力荷载标准值计算 1 各构件的重力荷载代表值计算 1 荷载汇总 kn m 表 2 5 1 构件线荷载汇总 构件 上人 屋面 标准层 楼面 横梁纵梁底层柱 线荷 载值 6 193 223 523 79 4 构件 标准层 柱 外纵墙外横墙内纵墙内横墙 线荷 载值 6 5911 0413 8711 5812 28 2 标准层的墙体重力荷载标准值 31 2 0 5 8 11 04 2 17 1 3 0 5 13 87 31 2 G 标 墙 0 5 8 11 58 17 1 3 0 5 12 28 18 4580 5kn 3 首层的墙体重力荷载标准值 31 2 0 6 8 11 04 2 11 58 2 17 1 3 0 6 G 首 墙 13 87 12 28 18 4788 5 4 首层柱的重力荷载标准值 9 4 4 6 36 1556 64kn G 首 柱 5 标准层柱的重力荷载标准值 6 59 3 6 36 900 6kn G 标 柱 6 横梁的重力荷载标准值 3 52 17 1 9 541 73kn 横梁 G 7 纵梁的重力荷载标准值 西南交通大学本科毕业设计 第 19 页 3 7 31 2 4 461 76kn 纵梁 G 8 女儿墙 1 2 米高 普通砖砌筑 混凝土压顶 18 1 2 0 24 31 2 2 17 1 412 1kn 女儿墙 G 考虑其他一些综合因素 取女儿墙自重450kn 女儿墙 G 2 各楼层的重力荷载标准值计算 说明 1 恒载取 100 活载 雪载 取 50 计入组合 2 每层的楼梯不另行计算 而改考虑为楼梯间处板重为原有的 1 5 倍 计入荷载值 3 一般楼层取 Gi 1 0 横 0 5 活 1 0 自重 4 墙 梁 柱分层总计 上下各半 1 顶层 450 4580 5 2 541 73 461 76 900 6 2 6 19 31 2 17 1 恒6 G 0 5 3 3 22 7 5 3 9 7860 2kn 2 标准层 4580 5 2 2 900 6 2 2 541 73 461 76 3 22 31 2 17 恒5 2 G 1 0 5 3 3 22 7 6 3 9 8821 8kn 3 首层 4580 5 2 4788 5 2 541 73 461 76 700 6 2 1556 64 2 恒1 G 0 5 3 3 22 7 6 3 9 3 22 31 2 17 1 9092 1kn 3 屋面雪荷载标准值计算及活荷载标准值计算 0 50 31 2 17 1 266 76kn 雪 G 2 31 2 17 1 1067 04kn 活 Q 两者不同时考虑 取大值参与计算 Q 1067 04kn 4 总重力荷载代表值计算 0 5 9092 1 0 5 1067 041 9625 62kn E1 G 恒1 G 活 Q 0 5 8821 8 0 5 1067 04 9353 32kn 5 E2 G 恒5 2 G 活 Q 0 5 7806 2 0 5 266 76 7939 58kn E6 G 恒6 G 活 Q 西南交通大学本科毕业设计 第 20 页 2 5 2 多遇水平地震力作用计算及弹性位移验算 1 楼层抗侧移刚度计算 见表 2 5 2 2 5 3 采用 D 值法进行计算 1 横向 2 6 层 D 值计算 表 2 5 2 横向 2 6 层 D 值计算 构 件 名 称 计算简图 K K2 K 2 C K12 D h A D 柱 C 21 2K KK K 63 0 4 32 7 22 K 24 0 63 0 2 63 0 m km9555 6 3 103 412 24 0 D 2 4 B C 柱 C 4321 2K K KKK K 4 1 4 32 27 22 K 41 0 4 12 4 1 m kn16324 6 3 103 412 0 41D 2 4 一榀框架 ABCD 柱各一根 变形缝任意一侧均为 9 榀框架 框架抗侧移总刚度 9 2 9555 16324 465822kn m 2 横向 1 层 D 值计算 表 2 5 3 横向 1 层 D 值计算 西南交通大学本科毕业设计 第 21 页 构 件 名 称 计算简图 K K2 0 5K 2 C K12 D h A D 柱 C K K K 1 39 0 04 7 72 2 K 37 0 39 0 2 39 0 5 0 m kn14772 6 4 1004 7 12 0 37D 2 4 B C 柱 C 21 2K KK K 0 43 7 042 3 342 72 K 383 0 43 0 2 43 0 5 0 15291kn m 4 6 107 0412 0 383 2 4 一榀框架 ABCD 柱各一根 变形缝任意一侧均为 9 榀框架 框架抗侧移总刚度 9 2 15291 14722 541134kn m 西南交通大学本科毕业设计 第 22 页 2 5 3 自震周期计算 1 顶点位移及层间位移计算表格见表 2 5 4 表 2 5 4 位移计算 层号Gi GiDi kn m TGi iGi i2 67939 587939 58465822 000 0170 3873072 6201189 100 59355 3217294 90465822 000 0370 3703461 5001280 700 49355 3226650 20465822 000 0570 3333115 3001037 400 39355 3236005 50465822 000 0770 2762582 100712 700 29355 3245360 80465822 000 0970 1991861 700370 500 19625 6254986 50541134 000 1020 102981 800100 100 m D G u i i i 2 采用顶点位移法 取 t 0 65 考虑填充墙的周期折减系数 sT687 0 387 0 65 0 7 17 1 t1 考虑填充墙影响的周期折减系数 框架结构其取值为 0 6 0 7 t 3 采用能量方法 取 t 0 65 考虑填充墙的周期折减系数 式 2 5 1 ii ii t G G T 2 1 2 s725 0 8 981 7 1861 1 2582 3 3115 5 346162 3072 1 100 5 370 7 712 4 1037 7 1280 1 1189 65 0 2 综上 由于能量方法与顶点位移法计算相差较小 0 04 故取二者任意进行下 一步计算均可 本设计取 T1 0 687s 参与下一步计算 西南交通大学本科毕业设计 第 23 页 2 5 4 水平地震作用及弹性位移验算 说明 对于以下两类建筑适用于底部剪力法 1 高度不超过 40 米 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 2 近似于单质点体系的结构 故对于本设计 适用于底部剪力法进行抗震计算 计算简图如下图所示 图 2 5 1 水平地震计算简图 1 水平地震影响系数 1的计算 结构基本周期取为顶点位移法的计算结果 T1 0 687s 由抗震规范 可知 本结构的抗震设防烈度为 7 设计基本地震加速度为 0 10g 场地类别为 类 设计地震分组为第二组 故有 Tg 0 40s max 0 08 故需考虑高震型的影响 sTg64 04 1s87 60T1 故 gg TT5s87 60T1 max2 1 1 T Tg 对于一般情况 混凝土结构的 0 05 故 2 1 0 0 9 故049 0 08 0 1 687 0 4 0 9 0 max2 1 1 T Tg 西南交通大学本科毕业设计 第 24 页 2 水平地震作用标准值计算 式 2 5 2 ieq GG 结构等效总重力荷载 eq G 等效系数 抗震规范取值为 0 85 故本设计 0 85 9625 62 4 9355 32 7939 58 54986 5kn eq G 故本设计 2694 33kn54986 5049 0 1 eqEK GF 在考虑高震型的影响时 065 0 01 0 08 0 1 T n knFF EKnn 13 17533 2694065 0 在考虑高震型的影响时 有 式 2 5 3 nEK jj ii i FF HG HG F 式中FEK 结构总水平地震作用标准值 底部剪力 质点 i 的水平地震作用标准值 i F 分别为作用于质点 i j 的重力荷载代表值 i G j G 分别为质点 i j 的计算高度 i H j H 顶部附加水平地震作用 本设计中作用于 6 层的顶部 n F 综上 Fi Vi Ue 及 Ue h 的计算见表格 2 5 5 西南交通大学本科毕业设计 第 25 页 表 2 5 5 Fi Vi Ue 及 Ue h 的计算 西南交通大学本科毕业设计 第 26 页 814 53 1442 4 1944 74 2321 99 2573 09 2702 3 图 2 5 2 水平地震作用下的剪力图 3 楼层地震剪力标准值验算 根据进行验算 0 012 jEKi GV jEKi GV VEKi 第 i 层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力 剪力系数 本算例取其值为 0 012 符合 建筑抗震规范 5 2 5 关于其的规定 且对于竖向不规则的建筑的薄弱层 尚应乘以 1 15 的增大系 数 Gj 第 j 层的重力荷载代表值 kn84 6595 54986012 0 GG4G012 0 8 690V kn33 54432 29355458 7939012 0 G4G012 0 1 2181V kn07 43232 9355358 7939012 0 G3G012 0 3 1968V kn 8 31932 9355258 7939012 0 G2G012 0 6 1648V kn54 20732 935558 7939012 0 GG012 0 9 1222V kn27 9558 7939012 0G012 0 8 690V 156EK1 56EK2 56EK3 56EK4 56EK5 6EK6 kn kn kn kn kn kn 合格 4 地震作用下的弹性位移验算 多遇地震下的各楼层层间弹性位移计算见表 2 5 4 同时也将其表达为层间 位移角 ue h 的形式 钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角限制为 1 550 因此各 楼层均满足要求 2 5 4 多遇水平地震作用下的框架内力分析 西南交通大学本科毕业设计 第 27 页 说明 计算步骤 1 地震剪力按 D 值比例分配到各框架柱 可得各层每根柱的剪力值 2 通过查表确定反弯点高度比及其修正值并确定反弯点高度 3 计算每根柱上下端的柱端弯矩 4 利用节点平衡原理 求出每层各跨梁端的弯矩 5 求出梁端剪力 6 由柱轴力与梁端剪力平衡的条件可求柱轴力 1 反弯点高度计算 式 2 5 4hyyyyh y 3210 y D 值法的反弯点高度 yo 标准反弯点高度比 查表确定 倒三角形荷载 y1 考虑与柱相邻的上下横梁刚度不同时对反弯点高度比的修正系数 y2 考虑相邻上层层高与本层层高不同时的反弯点高度比修正系数 y3 考虑相邻下层层高与本层层高不同时的反弯点高度比修正系数 2 水平地震作用下的中框架柱剪力和柱端弯矩标准值计算 见表 2 5 6 及图 2 5 3 表 2 5 6 水平地震作用下的中框架柱剪力和柱端弯矩标准值计算 西南交通大学本科毕业设计 第 28 页 图 2 5 3 水平地震作用下框架弯矩图 3 框架梁端剪力及柱端轴力计算 见表 2 5 6 表 2 5 7 框架梁端剪力及柱的轴力 西南交通大学本科毕业设计 第 29 页 2 6 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 2 6 1 横向框架内力计算 1 计算单元选取 取 号柱轴线横向框架进行计算 计算单元宽度为 3 9 米 由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线重合 故无集中力矩作用 由于房间内未布 置次梁 故荷载传递如图 2 6 1 所示 图 2 6 1荷载传递 西南交通大学本科毕业设计 第 30 页 2 荷载计算 1 恒载计算 计算简图见图 2 5 4 图 2 6 2 恒载计算简图 说明 1 代表横梁自重及其上横墙自重 注 横墙自重仅 1 5 层有 q q 11 为均布荷载形式 2 分别为房间板和走道板传给横梁的梯形和三角形荷载 具体 q q 22 计算方法见图 2 6 3 西南交通大学本科毕业设计 第 31 页 图 2 6 3 板传荷载计算简图 计算说明 图 2 5 4 中 AB CD 跨和 BC 跨中的 q2即为图 2 5 5 中 AB CD 板中和 BC 板中的阴影部分 其大小应为屋 楼 面板自 重 梯形 三角形 高度 2 西南交通大学本科毕业设计 第 32 页 3 分别为由边纵梁 中纵梁直接传给柱的恒载 其包括梁自 21 P P 重 楼板重和女儿墙 仅 6 层有 等的重力荷载 具体计算方法见图 2 6 4 图 2 6 4 板传荷载计算简图 计算说明 作用于 A D 轴线上的 P1 和 B C 轴线上的 P2 包含有 1 图 2 6 4 中加粗黑线 纵梁自重 及其上女儿墙 仅 6 层 有 或纵墙自重 1 5 层 2 板传荷载 图中阴影部分 其应该等于 屋面板 楼板 自重 相应柱分担的面积 西南交通大学本科毕业设计 第 33 页 2 活载计算 计算原理同恒载计算 计算简图见图 2 6 5 图 2 6 5 活载计算简图 3 从计算手稿中将各种荷载汇总 得表 2 5 7 横向框架恒载汇总及表 2 5 8 横向框架活载汇总 得如下表格 表 2 6 1 横向框架恒载汇总表 表 2 6 2 横向框架活载汇总表 注 表中括号值为雪荷载 3 荷载换算及梁端弯矩计算 说明 根据结构力学关于梯形与三角形荷载的相关说明 将其换算为均布荷 载 换算说明如下所示 1 西南交通大学本科毕业设计 第 34 页 12 8 5 qq 2 1 32 2 21 qq 故 可得表 2 6 3 横向框架梁恒 活载汇总表及固端弯矩计算 表 2 6 3 横向框架梁恒 活载汇总表及固端弯矩计算 层号q 0 88q2 kn m P1P2M左 M右 ql2 12 66 86 1 72 3 51 0 88 9 5 2 38 32 2 8 1 56 863 519 532 2 46 863 519 532 2 36 863 519 532 2 26 863 519 532 2 16 863 519 532 2 层号q 0 625q2 kn m P1P2M左 M右 ql2 12 62 625 0 67 3 51 0 88 9 5 2 38 0 96 0 25 52 6253 519 50 96 42 6253 519 50 96 32 6253 519 50 96 22 6253 519 50 96 12 6253 519 50 96 AB CD跨活载汇总表及固端弯矩计算 BC跨活载汇总表及固端弯矩计算 西南交通大学本科毕业设计 第 35 页 2 6 2 横向框架弯矩二次分配法计算及内力计算 说明 采用图 2 3 1 中的相对线刚度进行分配系数的计算 计算结果如下表格 所示 表 2 6 4 分配系数计算 西南交通大学本科毕业设计 第 36 页 1 恒载弯矩二次分配法及内力计算 表 2 6 5 恒载弯矩二次分配法计算 西南交通大学本科毕业设计 第 37 页 2 6 6 恒载引起梁端剪力 表 2 6 7 恒载引起柱端轴力 恒载引起柱端轴力A 柱B 柱 层次 P1P2 柱自重柱顶柱底柱顶柱底 669 5061 8123 70160 19183 89167 23190 93 570 7789 1423 70354 94378 64387 77411 47 470 7789 1423 70549 46573 16608 53632 23 370 7789 1423 70743 98767 68829 30853 00 270 7789 1423 70938 42962 121050 141073 84 178 0487 9843 241140 601183 841269 351312 59 西南交通大学本科毕业设计 第 38 页 图 2 6 6 恒荷载作用下的弯矩图 西南交通大学本科毕业设计 第 39 页 2 活载弯矩二次分配法及内力计算 表 2 6 8 活载弯矩二次分配法 西南交通大学本科毕业设计 第 40 页 表 2 6 9 活载引起梁端剪力 表 2 6 10 活载引起柱端轴力 活载引起柱端轴力A 柱B 柱 层次 P1P2 柱自重柱顶柱底柱顶柱底 63 51 9 50 0 00 28 69 28 69 38 53 38 53 53 51 9 50 0 00 57 84 57 84 76 59 76 59 43 51 9 50 0 00 86 92 86 92 114 73 114 73 33 51 9 50 0 00 116 00 116 00 152 86 152 86 23 51 9 50 0 00 145 06 145 06 191 02 191 02 13 51 9 50 0 00 174 59 174 59 228 71 228 71 西南交通大学本科毕业设计 第 41 页 图 2 6 7 活荷载作用下的弯矩图 西南交通大学本科毕业设计 第 42 页 2 7 荷载组合 说明 1 结构的抗震等级 结构的抗震等级可根据结构类型 地震烈度 房屋高 度等因素 由 建筑抗震规范 6 1 2 确定 本设计的框架抗震等级为三级抗震 2 框架梁内力组合 本设计考虑了 3 种内力组合 即 QKGK 1 4S 2S1 QKGK 1 0SS5 31 三种组合 EKGE 1 3S 2S1 2 7 1 梁上作用的重力荷载代表值的设计值换算 表 梁上重力荷载设计值计算 AB 跨 层 号 1 2q1 kn m 1 2q2 kn m 61 2 3 5 4 21 2 24 14 0 5 7 8 33 66 51 2 15 78 18 941 2 12 56 0 5 7 8 19 75 41 2 15 78 18 951 2 12 56 0 5 7 8 19 76 31 2 15 78 18 961 2 12 56 0 5 7 8 19 77 21 2 15 78 18 971 2 12 56 0 5 7 8 19 78 11 2 15 78 18 981 2 12 56 0 5 7 8 19 79 BC 跨 层 号 1 2q1 kn m 1 2q2 kn m 61 2 2 2 2 641 2 13 0 5 4 2 18 12 51 2 2 2 2 651 2 6 76 0 5 4 2 10 63 41 2 2 2 2 661 2 6 76 0 5 4 2 10 64 31 2 2 2 2 671 2 6 76 0 5 4 2 10 65 21 2 2 2 2 681 2 6 76 0 5 4 2 10 66 11 2 2 2 2 691 2 6 76 0 5 4 2 10 67 西南交通大学本科毕业设计 第 43 页 2 7 2 内力组合 横向框架横梁弯矩剪力组合 表 横向框架横梁内力组合 西南交通大学本科毕业设计 第 44 页 横向框架 A 柱弯矩轴力组合 表 2 7 3 横向框架 A 柱弯矩轴力组合 西南交通大学本科毕业设计 第 45 页 3 横向框架 A 柱剪力组合 表 2 7 4 横向框架 A 柱剪力组合 西南交通大学本科毕业设计 第 46 页 4 横向框架 B 柱弯矩轴力组合 表 2 7 5 横向框架 B 柱弯矩轴力组合 西南交通大学本科毕业设计 第 47 页 5 横向框架 B 柱剪力组合 表 2 7 6 横向框架 B 柱剪力组合 西南交通大学本科毕业设计 第 48 页 2 7 3 框架内力调整 1 强柱弱梁调整 1 Mb计算 左震右震取大 此时无 RE调整 表 2 7 7 Mb计算 2 三级框架 c 1 1 3 建筑抗震设计规范 6 2 2 规定 对顶层以及轴压比小于 0 15 的框架柱不 做调整 对于 A 柱 即对于满足以下条件的柱不做调整 N0 007bh 对于本设计 由于采用对称配筋 故 As 0 035bh 5 计算过程及实际配筋 按第 4 条中简述进行核算 同见表 2 8 4 及表 2 8 5 表 2 8 4 横向框架 A 柱正截面配筋计算 西南交通大学本科毕业设计 第 59 页 西南交通大学本科毕业设计 第 60 页 表 2 8 5 横向框架 B 柱正截面配筋计算 西南交通大学本科毕业设计 第 61 页 2 8 4 框架柱的斜截面配筋计算 材料选用 HRB235 级钢 210n mm2 1 截面判定 查 混凝土结构设计规范 7 5 1 知 时 4 h b w 19 831465500 3 1425 0 3 91211565600 3 1425 0 25 0 一层 五层二 kn kn occ bhfV 经判定 本设计中截面合格 2 按构造配筋验算 查 混凝土结构设计规范 7 5 7 可知 对于矩形 T 形和 I 形截面的一般受弯 构件 当符合时 可以采用构造配筋 po NV05 0 bh 7f0 ot 即对于 36 28605 0 500500 3 143 046550043 1 7 0 41605 0 600600 3 143 056560043 1 7 0 ot 05 0 bh 7f0 一层 五层二 kn kn po NV 的框架柱 可以采用构造配筋 经判定 本例中的柱的箍筋配置可以采用构造配筋 即采用 4 8 100 150 可以 满足要求 西南交通大学本科毕业设计 第 62 页 2 9 基础设计 2 9 1 设计资料 1 地形 拟建建筑场地平整 2 工程地质资料 自上而下依次为 杂填土 厚约 0 5m 含部分建筑垃圾 粉质粘土 厚 1 5m 软塑 潮湿 承载力特征值 fak 130KN m2 粘土 厚 1 5m 可塑 稍湿 承载力特征值 fak 180KN m2 全风化砂质泥岩 厚 2 7m 承载力特征值 fak 240KN m2 强风化砂质泥岩 厚 3 0m 承载力特征值 fak 300KN m2 中风化砂质泥岩 厚 4 0m 承载力特征值 fak 620KN m2 表 2 9 1 土层资料 天然地基土 重度 孔隙比 e 凝聚力 c 内摩 擦角 压缩 系数 a1 2 压缩 模量 Es 抗压 强度 frk 承载力 特征值 fak 土 名 KN m KPa 度 1 MPa MPa MPa KPa 杂填土 18 粉质粘土 20 0 65 34 13 0 20 10 0 130 粘土 19 4 0 58 25 23 0 22 8 2 180 全风化砂 质泥岩 21 22 30 0 8 240 强风化砂 质泥岩 22 20 25 3 0 300 中风化砂 质泥岩 24 15 40 4 0 620 3 水文资料为 地下水对混凝土无侵蚀性 地下水位深度 位于地表下 2 0m 4 上部结构资料 上部结构为多层全现浇框架结构 室外地坪标高同自然地面 室内外高差 西南交通大学本科毕业设计 第 63 页 450mm 5 上部结构作用在一层柱柱底及基础顶面的荷载效应基本组合标准值见表 2 9 1 设计值见表 2 9 2 表 2 9 2 荷载效应基本组合标准值 构件 FK kn Mk kn m Vk kn A 柱 1363 67211 22117 15 B 柱 1539 01208 96193 37 表 2 9 3 荷载效应基本组合设计值 构件 F kn