2012年框架办公楼计算书.doc

东北石油大学本科生毕业设计 论文 1 摘摘 要要 本设计为一拟建在大庆市的综合性高层办公楼 建筑面积为 10000 平方米 以上 建筑主体为 12 层 采用现浇钢筋混凝土框架结构体系 设计内容主要包 括 建筑设计 结构设计两大部分 建筑设计部分包括 平面图设计 立面图设计 剖面图设计 平面设计中 考虑了高层建筑对防火及抗震的要求 采用规则的矩形平面 立面设计中考虑 了办公类建筑的特点 装修简洁大方 建筑设计合理 满足建筑功能要求 结构设计部分包括 框架结构布置 荷载计算 框架侧移刚度计算 横向 地震作用下框架结构的内力和侧移计算 横向风荷载作用下框架结构内力和侧 移计算 在竖向荷载作用下框架结构的内力计算 内力组合 梁 板 柱和基 础的配筋计算 在计算方法上 对于水平地震作用采用底部剪力法 对于竖向 荷载作用下框架内力采用二次分配法 关键词 综合性高层办公楼 框架结构 桩基础 内力组合 配筋计算 东北石油大学本科生毕业设计 论文 2 Abstract This design is an high rise office building which will be built in Daqing city the area of the building is 10462 76 square meters It has 12 floors The cast in place reinforced concrete frame structure is adopted in this building The design mainly includes the following two parts the architectural design and the structural design The following work is done in the architectural design the plan design the elevation design and the section design During the plan design considering the demands of earthquake resistance and fire resistance the retangular plan is designed During the elevation design considering the office building is characteristic the decoration is simple and grand The architecture design is reasonable and satisfies the construction s function request The structural design includes the arrangement of the frame structure the calculating of the load the calculating of the rigidity the calculating of the frame force and the horizontal displacement under the horizontal earthquake action and wind load the calculating of the force under the vertical load the combination of the force the section design and the reinforcing steel bar calculating of the beams floors columns and the foundations The equivalent base shear method is adopted in calculating the horizontal earthquake action and the two times distribution of the moment is adopted in calculating the force under the vertical loads Key words high rising office building frame structure pre cast pile foundation force combination reinforcing steel bar calculating 东北石油大学本科生毕业设计 论文 3 前 言 在四年的大学学习中 我对土木专业的基本知识进行了系统的学习 本次 毕业设计是我在四年基础知识学习的基础之上进行的 是我们在毕业前的最后 一次设计 是对专业知识理解 深化 拓宽的重要过程 它对培养我们的综合 素质 工程实际能力和创新能力都起着重要的作用 因此毕业设计指导老师及 我们自身都相当重视 根据任务书的要求 我对宾馆的建筑部分和结构部分进行了设计计算 比 较详细的介绍了计算过程 便于理解 在计算水平荷载作用下的内力时采用底 部剪力法 计算水平荷载作用下的框架结构的位移时采用 D 值法 计算梁端柱 端弯矩时采用二次分配法 根据任务书的要求 在计算的基础上 还绘制了立面图 剖面图 平面图 等共九张相关的图纸 本次设计的目的是使我们在掌握理论知识的基础上 更好的与实际结合 运用书本上的知识解决工程中的实际问题 有利于我们在以后的工作中更好的 发挥自己的作用 由于本人水平有限 在设计过程中难免有些不足之处 敬请指正 东北石油大学本科生毕业设计 论文 4 目目 录录 第 1 章 建筑方案设计 1 1 1 简介建筑设计步骤 1 1 2 规划选址 1 1 3 高层建筑的结构选型 1 1 4 总平面图设计 2 1 5 平面设计 2 1 6 立面设计 2 1 7 剖面设计 3 1 8 防火设计 3 1 9 建筑装饰材料 4 第 2 章 结构设计部分 5 2 1 结构选型及布置 5 2 2 构件尺寸估算 5 2 3 框架结构的计算简图 7 2 4 重力荷载计算 7 2 5 横向侧移刚度和纵向侧移刚度计算 13 2 6 横向水平地震作用下框架结构内力计算 16 2 7 横向风荷载作用下框架结构和侧移内力计算 25 2 8 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 29 2 9 横向框架内力组合 39 2 10 框架梁 49 2 11 框架柱的设计 51 2 12 板的配筋 57 2 13 桩基础设计 61 东北石油大学本科生毕业设计 论文 5 参考文献 71 致 谢 72 东北石油大学本科生毕业设计 论文 1 第一部分 建筑设计 1 1 简介建筑设计步骤 首先根据任务书要求 地理环境和自然气候条件 工程投资规模大小 建 材供应情况和施工技术条件 以及各种设计 使用经验 资料等进行方案构思 做出总体布置方案 然后 从总体布局入手 再对建筑各单体 各布局进行深 入的单元设计 按照各单体 各布局的性质 功能和使用顺序进行分区分类和 空间组合 在单元设计和空间组合中 不断地与总体布局取得协调 当单体 局部设计趋于成熟时 即形成建筑的初步设计 这个设计过程实际是一个由 总体 单体 总体 的多次循环过程 1 2 规划选址 高层办公楼规划选址除功能要求 性质与经营的要求外 与环境关系尤其 重要 建筑存在于环境中 环境条件又深刻地影响建筑 环境是依托 建筑是 主体 而且建筑的本身是环境的再创造 设计高层的任务就是要把环境和建筑 有机地结合起来进行总的布局和平面布置 使环境美和建筑美协调起来 1 3 高层建筑的结构选型 任何建筑在使用时都会同时受到垂直荷载和水平荷载的作用 对于高层建 筑来说 随着建筑高度的增加 水平作用力的影响不断加大 并逐渐成为主要 的控制因素 同时 垂直作用的影响也相对减小 而侧向位移迅速增大 使高 层建筑的设计不仅要求结构的足够强度 而且更重要的是要求结构有足够的刚 度 把水平作用引起的侧向位移限制在一定范围内 确保建筑物的安全 框架是由柱子与柱子相连的横梁所组成的承重骨架 框架系统的优点是建 筑平面布置灵活 可以形成较大的空间 能够满足各类建筑不同的使用和生产 要求 框架结构是目前国内各种高层建筑中经常采用的一种结构体系 本工程设计的是十二层的高层办公楼 要求小空间结构 如果采用剪力墙 结构 结构刚度大 层高较小 不经济 经分析比较 决定采用框架结构体系 东北石油大学本科生毕业设计 论文 2 经济合理 平面布置灵活 宜产生小空间 1 4 总平面图设计 本工程的指导思想是满足基本使用要求 功能分区正确 高层部分主要以公室 为主 标准层层高不变化 因为建筑在北方地区 考虑保温 功能分区以及人 流组织等条件 采用内廊式布局 主体结构宽度小于 20 米 主体部分面向南方 面向主干道 利于采光 为了避开喧嚣 减少噪音影响 主体结构尽量远离主 干道 首先在场地的四周布置绿化带 减少噪音 美化环境 为满足防火要求 建筑物前布置十米宽的消防道路 并兼做交通道路 同时也使建筑物与绿化带 分开 以免树木发生火灾影响建筑物 1 5 平面设计 本例的体型仍采用传统的矩形棱柱体 从几何观点来看对侧移颇为为敏感 而由于它的几何形体所具有的固有强度 使结构更为有效或者造价更可能降低 而房屋又能建得更高 总之 它是较为经济的体型 平面布置采用核心式 对于高层办公楼来说是比较经济和功能合理的 左 右基本对称 电梯间置于中心 洗手间置于旁边 高层办公建筑的主要垂直交 通是电梯 对于电梯的选则及其在建筑物中的分布 将决定高层办公楼的合理 使用 提高效率和降低造价 因此在平面设计中 主要考虑以下几个方面 一 集中 电梯是出入建筑物的人经常使用的交通工具 所以设置在容易看到的地方 从运行效率 缩短候乘梯时间以及降低建筑费用来考虑 电梯应集中设置 二 使用方便 根据电梯使用频率 将电梯布置在正对出入口并列设置 三分隔 主 要通道和电梯布置分开 免去人流高峰时相互影响 将电梯厅避开主通道设置 在凹处 并把电梯集中设置在建筑物中央 这也是较重要的 办公楼的布局方式常见的有以下四种 单间办公室 成组式办公室 开放 式布局 景观 办公室和综合型办公室 本例主要是用于大型企业办公用房 所以主要是单间式和成组式 本例中柱间横向轻质隔墙可以根据使用要求自由 拆除 获得需要的空间布局 房间进深不太大 基本可以满足自然采光 辅以 人工采光 1 6 立面设计 东北石油大学本科生毕业设计 论文 3 建筑师对所设计的高层办建筑的 形 是很重视的这 形 的塑造到目前 为止还受到力学结构 材料和施工的极大制约 本身的可塑性不大 但人们普 遍对此有着较高的需求 那些体型简单单调 外墙采用各种材料幕墙的盒子建筑 缺乏变化和可识 别性 因此在本次设计中希望有所改变 有所突破 本例的窗的材料采用白色 带形玻璃窗 避免反光造成城市污染 窗框采用铝合金材料 能给人以现代科 技成就的力量感 立面上外墙采用瓷砖贴面 给人以高贵自然 楼顶做成有顶盖的空间 将各种机械装置放在里面 使 冕 与 体 组 成一个完整的 上下结合的有机统一体 1 7 剖面设计 剖面中垂直交通中的电梯不分层配置 其他在平面设计中以说明较详细 这儿也不再说明拉 楼面采用现浇钢筋混凝土梁板楼面 构造较为简单 楼中的中小型会议室 隔层布置 满足要求 剖面设计表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系 主要分析建筑物 各部分应有的高度 建筑层数 建筑空间的组合和利用 以及建筑剖面中的结 构 构造关系等 它和房屋的使用 造价和节约用地等有密切关系 也反映了 建筑标准的一个方面其中一些问题需要平 剖面结合起来一起研究 才能具体 确定下来 采光 通风的设计也影响到剖面设计的效果 室内光线的强度和照度是否 均匀 除了和平面中窗户的亮度和位置有关外 还和窗户在剖面中的高低 房间 里光线的照射有关 房间里光线的照射深度 主要是靠侧窗的高度解决 本例 中大部分都是自然采光 1 8 防火设计 总平面中设置火灾自动报警和固定灭火装置 总平面内还设有供消防车取 水的消防池 本设计中每一层设计防火分区建筑物内的主要分隔墙 砌至梁板的底部 管道穿过隔墙 楼板时 应采用非燃烧材料将其周围的空隙紧紧填塞 附设在 东北石油大学本科生毕业设计 论文 4 高层建筑中的固定灭火装置的设备室 通风 空调机房 等应采用耐火极限不低 于 3 00 小时的隔墙和 2 00 小时的楼板与其它部位隔开 隔墙的门应采用甲级 防火门 电梯井内严禁敷设可燃气体和易燃 可燃液体管道 也不应敷设与电 梯无关的电缆 电线等 电梯井壁除开设电梯门洞和通气孔洞外 不应开设其 它洞口 电梯门不应采用栅栏门 管道井等竖向管的井壁应为耐火等级限不应 低于 1 00 小时的非燃体 9 井壁上的检查门应采用丙级防火门 用于疏散楼梯 间的防火门 应采用单向弹簧门 并应向疏散方向开启 本例中设有防烟间 前室面积不小于 6 平方米 并设防烟 排烟设施 通 向前室和楼梯间的门均应设乙级防火门 应向疏散方向开启 消防电梯与客梯 兼用 但符合消防电梯的要求 1 9 建筑装饰材料 装饰是建筑物不可缺少的有机组成部分 具有使用功能和装饰性能两重性 装饰的功能主要有以下几个方面 保护建筑物的各种构件 改善生活 生产和 工作环境 方便生产生活 利用材料纹理 色彩改变空间观感 办公楼中所用的装饰材料 墙面采用陶瓷贴面材料 具有强度高 耐蚀性 好 品种多等特点 外墙面砖主要采用品质均匀耐火度较高的陶粒空心砌块制 成 此种砌块具有重量轻 砌筑容易的特点 在施工过程中容易运输 内墙面 采用粉煤灰轻渣空心砌块 表面光滑 平整 不易起尘 质地密实 均匀 不 易污染 耐水耐蚀性好 瓷砖正面上有印花 图案 装饰效果好 地面砖采 用强度大 硬度高 耐磨性好的材料 不易起尘的 质地密实 密实 吸水 性一般较小 抗冲击韧性高 卫生间地面采用陶瓷锦砖 容易清洁 给人以清 新洁净的感觉 吊顶采用 V 型轻钢龙骨吊顶 有三层 9mm 厚纸面石膏板 有 5mm 厚岩棉保温层 既能起到装饰的作用 又起到保温的效果 玻璃幕墙是一 种新型非承重外墙 赋予建筑物的最大好处是将建筑美学 建筑功能和建筑结 构等因素有机的结合 玻璃幕墙建筑效果较好 自重轻 从不同的角度和时间 进行观察 会呈现出不同的色调变化 给人以动态的美 办公楼的玻璃幕墙 采用明框玻璃幕墙 玻璃板镶嵌在铝框内 成为四边有铝框的幕墙构件 幕墙 构件镶嵌在横梁上 形成横梁 立柱均外露 铝框分格明显的立面 这种幕墙 是最传统的形式 应用最广泛 工作性能可靠 对施工技术要求容易满足 东北石油大学本科生毕业设计 论文 5 第二部分 2 1 结构选型及布置 柱网与层高 如下图所示 本办公楼采用柱距为 7 2m 的内廊式柱网 横 向为 7 2m 2 4m 7 2m 首层高 3 9m 其余层高为 3 3m 裙房为多层 可不 用计算 图 2 1 柱网布置 2 1 1 框架结构承重方案的选择 竖向荷载的传力途径 楼板的均布荷载和横载直接传至给次梁然后传给 主梁 再由又主梁传至框架柱 最后传至基础 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采用竖向承重体系 2 2 构件尺寸估算 2 2 1 梁板的截面尺寸 楼板及屋面均采用现浇混凝土板 为保证整体稳定性 楼板的厚度选为 120mm 梁高按梁跨度的 1 12 1 8 估算 且梁的净跨与截面高度之比不宜小于 4 梁截面宽度可取梁高的 1 2 1 3 梁高同时不宜小于 1 2 柱宽 且不应小 于 250mm 由此可估算出梁的截面尺寸 见表 2 1 C35 422 1015 3 57 1 7 16 ctc EmmNfmmNf C40 422 1025 3 17 1 1 19 ctc EmmNfmmNf 东北石油大学本科生毕业设计 论文 6 表 2 1 梁截面尺寸 mm 及各层混凝土等级强度 横梁 b h 层次砼强度等级 AB CD 跨BC 跨 纵梁 b h 次梁 b h 1C40350 600300 400350 650300 500 2 12 C35350 600300 400350 650300 500 2 2 2 柱的截面尺寸估算 框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比值确定 即下列公式 2 1 cN c f N A 2 2 nFgN E 式中 等级分别取一级 二级 三级抗震框架柱轴压比限值 对 计值混凝土轴心抗压强度设 柱截面面积 验算截面以上楼层层数 等跨内柱取 不等跨内柱取压力增大系数 边柱取考虑地震使用组合柱轴 也可近似取 根据实际荷载计算 的重力荷载代表值 可折算在单位建筑面积上 负载面积按简支状态计算的柱的 0 9080 7 1 2 1 251 3 15 12 2 N c c E f A n mkN g F 该框架结构的抗震等级为二级 其轴压比限值 单位建筑面积上8 0 N 各层的重力荷载代表值近似取 13kN m 2 由结构平面布置图可知 边柱及中柱 的负载面积分别为和 2 6 32 7m 2 2 16 3 2 7m 边柱 3 2 3 1 3 7 2 3 6 13 12 10 3441047 12 0 8 19 1 10 c Nc N Amm f 中柱 3 2 3 1 25 7 2 4 8 13 12 10 441047 12 0 8 19 1 10 c Nc N Amm f 如取柱截面为正方形 并综合考虑其它因素 则本工程各层柱的截面尺寸如 下 东北石油大学本科生毕业设计 论文 7 1 层 700mm 700mm C40 2 4 层 650mm 650mm C35 5 12 层 600mm 600mm C35 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构 多跨连续板的最小厚度不小于 其中为短向长度 因此楼板厚度需不小于 90 且 取楼板 40 1 l 1 l 40 27200 mmh80 厚度为 100mm 2 3 框架结构的计算简图 框架结构计算如图 2 2 所示 基础选用桩基础 室外地坪至基础顶面的埋 深为 0 5m 取顶层柱形心线作为框架柱的轴线 梁轴线取至板底 即 2 12 层 为 3 3m 底层柱高度从基础顶面取值一层底板为 3 9 0 5 0 45 0 1 4 75m a 横向框架 b 纵向框架 图 2 2 框架结构 2 4 重力荷载计算 2 4 1 屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面 上人 30 厚细石混凝土保护层 20 0 03 0 60kN m 2 三毡四油防水层 0 10kN m 2 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 20 0 02 0 40kN m 2 150 厚水泥蛭石保温板 50 15 0 75kN m 2 东北石油大学本科生毕业设计 论文 8 100 厚钢筋混凝土板 250 1 2 50kN m 2 V 型轻钢龙骨吊顶 0 25 kN m 2 合计 4 6kN m 2 楼面 1 11 层 瓷砖地面 包括 30 厚水泥砂浆打底 0 55kN m 2v 100 厚现浇钢筋混凝土板 250 1 2 50kN m 2 V 型轻钢龙骨吊顶 0 25 kN m 2 合计 3 3kN m 2 2 4 2 屋面及楼面可变荷载标准值 屋面均布活荷载的标准值 上人 2 0kN m 2 楼面活荷载标准值 2 0kN m 2 屋面雪荷载标准值 0 3kN m 2 2 4 3 楼梯 板式楼梯 踏步面层为 20mm 厚水泥浆抹灰 底面为 20mm 厚混合砂浆抹灰 金属栏杆重 0 1 kN m 楼梯活荷载标准值 混凝土为 C35 2 0 2mkNqk 钢筋为 HPB235 级 楼 2 9 6 c fN mm 2 1 1 t fN mm 2 210 y fN mm 梯板厚取 120mm 梯段梁 平台梁 mmmm 200300 mmmm 350350 梯段梁的截面高度取 b 200mm20 0 lh 底层 取 300mmmlh19 0 208 320 0 2 12 层 取 300mmml16 0 202 320 0 平台梁的截面高取 平台梁 b 350mm12 0 lh 底层 取 h 350mmmml31712 30012200 12 0 2 12 层 取 h 350mmmml26712 30010200 12 0 首层 楼梯板自重 活荷载 2 5 13 7525 1125315 0 mkN mkN mkN 梯段踏步抹灰重 6 020 3 0 1 0 020 15 0 3 mkN 东北石油大学本科生毕业设计 论文 9 梯段板底抹灰重 3 017 5 02 0 2 mkN 金属栏杆重 5 0511 0 mkN 平台板自重 活荷载 2 5 11 5925312 0 mkN mkN mkN 平台板面抹灰重 0 02 20 0 40mkN 平台板地抹灰重 34 0 1702 0 mkN 平台梁 15 1 250 12 0 352 0 mkN 平台梁抹灰重 22 0172 000 20 12 0 352 0 mkN 梯段梁自重 9 0250 12 0 302 0 mkN 梯段梁抹灰 02 0172 000 20 12 0 302 0 mkN 底层 kN554 16030 2 0 9 30 22 1 153 6 7 20 34 0 4 11 52 630 5 0 30 6 13 75 2 12 层 kN136 15530 2 0 9 30 22 1 153 3 7 20 34 0 4 11 52 330 5 0 30 6 13 75 2 4 4 梁 柱 墙体 门窗重力荷载计算 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 对墙 门窗可计算出单位长度上的重力荷载 计算结果如表 2 2 所示 1 墙体 外墙为 390mm 290mm 190mm 厚粉煤灰轻渣空心砌块 外墙面贴瓷砖 并在外墙墙面贴瓷砖 内墙面为 200mm 厚混凝土砂浆 2 6mkN 2 5 0mkN 为抹灰 外墙取 400mm 内墙取 200mm 的砌块 2 17mkN 外墙单位墙面重力荷载为 2 24 3 02 0 174 00 65 0mkN 内墙单位墙面重力荷载为 2 88 1 202 0 172 00 6mkN 2 门窗 东北石油大学本科生毕业设计 论文 10 木门单位面积重力荷载 铝合金门窗单位面积重力荷载取 2 2 0mkN 防火门采用钢铁门重力荷载为 2 45 0 mkN 2 3 0mkN 3 梁 柱自重 梁 1 层 2080 27 kN 2 4 层 2095 68 kN 5 12 层 2138 08 kN 柱 构造柱 首层 kN 5 28675 4 252 02 0 标准层 kN 8 1963 3252 02 0 底层 2047 44 28 5 2075 94kN 2 4 层 1227 07 19 8 1246 87kN 5 12 层 1045 44 19 8 1065 24kN 表 2 2 梁 柱重力荷载计算 层次构件 b m h m kN m 3 g m i l m n Gi kN G i kN 边横梁 0 350 60251 055 516 5016573 04 中横梁 0 300 40251 053 151 70842 84 次梁 0 300 50251 053 946 8514377 85 纵梁 0 350 65251 055 976 50281086 54 2080 27 1 柱 0 700 70251 1013 474 75322075 942075 94 边横梁 0 350 60251 055 516 5516577 45 中横梁 0 300 40251 053 151 75844 10 次梁 0 300 50251 053 946 87514379 23 纵梁 0 350 65251 055 976 55281094 90 2095 68 2 4 柱 0 650 65251 1011 623 30321246 871246 87 边横梁 0 350 60251 055 516 6016581 86 中横梁 0 300 40251 053 151 80845 36 东北石油大学本科生毕业设计 论文 11 次梁 0 300 50251 053 946 9014380 60 纵梁 0 350 65251 055 976 60281130 26 2138 08 5 12 柱 0 60 60251 109 903 30321065 241065 24 注 1 表中为考虑梁柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数 g 表 示单元长度构件重力荷载 n 为构件数 2 梁长度取净长 柱长度取层高 4 墙体自重 首层 外纵 1231 232kN 3 2442 11 82 11 82 13 6 122 11 8 0 453 920 4 51 9 外横 kN826 86424 3 122 11 2 0 453 920 4 25 8 1 内横 kN850 57688 1 42 11 2 0 5 3 952 70 6 9 3102 7 内纵 kN586 41788 1 412 11 2 0 65 3 926 30 65 9 3102 7 雨棚 kN 3 6002256 32 13 025 4 82 1 6 15 2 15 0 总重 1231 232 486 826 657 850 417 586 600 3 3393 79kN 标准层 外纵 kN338 28824 3 2 81 1 84281 1 8 3 320 4 9 51 外横 kN04 37024 3 251 1 2 3 320 4 25 8 1 内横 kN501 54588 1 22 11 2 0 5 3 352 70 6 3 3102 7 内纵 kN909 41688 1 1 24 2162 11 20 65 3 3142 7 总重 828 338 370 04 545 501 416 909 2160 79kN 5 门窗自重 首层 kN776 343 0 121 28 121 22 141 28 11 2 3 645 0 61 2 1 22 0 121 2 1 2 东北石油大学本科生毕业设计 论文 12 标准层 kN952 38 3 0 25 12 128 18 1248 1 1 845 0 41 2 1 22 0 1 24 2141 2 1 2 6 楼顶 屋面板重 kN419 83 615 427 67 4251 0 屋面装饰墙重 kN503 760 53 615 420 57 67 46 装饰柱重 kN567144 5250 60 6 女儿墙重 kN38 17263 1 218 25 27 2 51 915 4 51 92 0 电梯重 kN3045 7 顶层楼梯间墙 kN126 00504 2 2 1 2 81 8 18 1 45 4 7 2 门窗重 kN346 5 3 028 18 145 0 21 28 1 雪荷载 kN188 255 0 6 3 4 15 26 7 7 40 3 楼电梯间柱 kN3245 4256 06 08 梁 边横梁 kN464 14546 605 1 526 035 0 纵梁 kN024 15646 605 1 5265 0 35 0 次梁 kN372 5429 605 1 526 035 0 即楼面 走廊 电梯和楼梯的 0 5 i GGGGGGG 梁柱板墙楼梯活载 活荷载 kN G 2207 89754 372 156 024 145 464 5 032425 1885 3460 5567 500 1263038 17276 503 8 419 13 kN G 894 8939 155 136 6 3 4 15 26 77 4 947 1750 3 25 0952 385 0 567 324 1065 245 0500 126 2160 7908 2138175 9476 4 12 kN GGGGGGG 051 9631136 155175 94725 0952 38 5 01065 24 1065 245 02160 79 2160 7908 2138175 9473 3 567891011 kN G 466 9679136 155175 94725 0952 38 5 01246 87 1065 245 02160 79 2160 7968 2095175 9473 3 4 kN GG 281 9770136 155175 94725 0952 38 5 01246 87 1246 875 02160 79 2160 7968 2095175 9473 3 23 东北石油大学本科生毕业设计 论文 13 kN G 148 10787554 160175 94725 0776 34 5 02075 94 246 871 5 0 79 3933 2160 7927 2080175 9473 3 1 各质点重力荷载代表值如图 2 3 所示 图 2 3 各质点重力荷载代表值 2 5 横向侧移刚度和纵向侧移刚度计算 2 5 1 横向侧移刚度计算 梁的线刚度 其中为混凝土弹性模量 为梁的计算跨 lIEi bcb c El 度 为梁截面惯性矩 对现浇楼面可近似取为 中框架 边 b I b I 0 0 2 IIb 框架 其中为矩形部分的界面惯性矩 计算过程见表 2 3 柱 0 5 1 IIb 0 I 的线刚度 其中为柱的截面惯性矩 h 为框架柱的计算高度 hIEi ccc c I 计算过程见表 2 4 柱的侧移刚度 D 值按下式计算 2 3 2 12 h i c c D 式中 柱侧移刚度修正系数 c 东北石油大学本科生毕业设计 论文 14 对于底层柱 2 4 0 2 5 0 k k c 对于一般层柱 2 5 0 2 kk c 表 2 3 横梁线刚度计算表 类 别 层次 EC N mm 2 b h mm2 I0 mm4 L mm ECI0 L N mm 1 5ECI0 L N mm 2ECI0 L N mm 13 25 104350600 63 00 10872002 844 10104 266 10105 688 1010 边 横 梁 1 3 15 104350600 63 00 10872002 756 10104 134 10105 513 1010 13 25 104300400 16 00 1082 167 10103 250 10104 333 1010 中 横 梁 1 3 15 104300400 16 00 108 2400 2 100 10103 150 10104 200 1010 表 2 4 柱的线刚度计算表 c i 层次 hC mm EC N mm 2 b h mm2 Ic mm4 ECI0 hc N mm 147503 25 104700 7002 001 101013 691 1010 2 4 33003 15 104650 6501 488 101014 204 1010 5 12 33003 15 104600 6001 080 101010 309 1010 根据梁柱线刚度比的不同 本设计中的柱可分为中框架中柱和边柱 边k 框架中柱和边柱以及楼梯 电梯间柱等 柱的侧移刚度计算结果分别见表 2 5 表 2 6 表 2 7 表 2 5 中框架侧移刚度 D 值 N mm 边柱 4 根 中柱 4 根 层次 Kc Di1 Kc Di2 Di 5 12 0 4010 167189710 7070 26129649194480 3 4 0 2910 127198780 5130 20431930207232 20 2960 129201910 5210 20732399210360 10 3210 354257770 5490 41230000223108 东北石油大学本科生毕业设计 论文 15 表 2 6 中框架侧移刚度 D 值 N mm 边柱 12 根 中柱 12 根 层次 Kc Di1 Kc Di2 Di 5 12 0 5350 211239690 9420 32036351723840 3 4 0 3880 162253560 6840 25539912783216 20 3940 165258250 6950 25840382794484 10 4160 379275970 7320 45132840725244 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加 既得框架各层层间侧移刚度 见表 2 7 i D 表 2 7 横向框架层间侧移刚度 N mm 层次 123 45 12 i D 9483521004844990448918320 由上表可见 948352 1004844 0 944 0 7 故该框架为规则框架 21 DD 2 5 2 纵向框架侧移刚度计算 纵向框架侧移刚度计算方法与横向框架相同 计算过程和柱纵向的侧移刚 度计算结果分别见 2 8 2 12 表 2 8 横梁线刚度计算表 类别层次 EC N mm 2 b h mm2 I0 mm4 L mm ECI0 L N mm 1 5ECI0 L N mm 2ECI0 L N mm 13 25 104350650 80 00 10872003 611 10105 417 10107 222 1010 边横 梁 1 3 15 104350650 80 00 10872003 5 10105 25 10107 0 1010 13 25 104350650 80 00 1083 611 10105 417 10107 222 1010 中横 梁 1 3 15 104350650 80 00 108 7200 3 5 10105 25 10107 0 1010 表 2 9 柱的线刚度计算表 c i 层次 hC mm EC N mm 2 b h mm2 Ic mm4 ECI0 hc N mm 东北石油大学本科生毕业设计 论文 16 147503 25 104700 7002 001 101013 691 1010 2 4 33003 15 104650 6501 488 101014 204 1010 5 12 33003 15 104600 6001 080 101010 309 1010 表 2 10 中框架侧移刚度 D 值 N mm 边柱 4 根 中柱 12 根 层次 Kc Di1 Kc Di2 Di 5 12 0 5090 20323060 1 019 0 33838396552992 3 4 0 3700 156244170 7390 27042260604788 20 3750 158247300 7510 27342729611668 10 3960 374272330 7910 46333714513500 表 2 11 中框架侧移刚度 D 值 N mm 边柱 4 根 中柱 12 根 层次 Kc Di1 Kc Di2 Di 5 12 0 6790 253287401 3580 40445894665688 3 4 0 4930 198309910 9860 33051651743776 20 5010 200313041 0010 33452277752540 10 5270 406295631 0550 50937064563020 表 2 12 横向框架层间侧移刚度 N mm 层次 123 45 12 i D 1076520136420813485641218680 由上表可见 1076520 1364208 0 789 0 7 故该框架为规则框架 21 DD 2 6 横向水平地震作用下框架结构内力计算 2 6 1 横向自振周期计算 1 对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构 其基本自振周期 s 可 1 T 按下式计算 2 6 1 1 7 TT Tu 东北石油大学本科生毕业设计 论文 17 式中 计算结构基本自振周期的结构顶点假想位移 m T u 即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结 i G 构顶点位移 结构基本自振周期考虑非承重砖墙的折减系数 框架取 T 0 6 0 7 2 对于屋面带突出屋顶的房间 应取主体结构顶点的位移 突出间对主体 T u 结构顶点位移的影响 可按顶点位移相等的原则 将其重力荷载代表值折算到 主体结构的顶层 即按公式将折算到主体结构的顶层 屋面突出屋顶间的重 13 G 力荷载可按下式计算 e G 2 7 2 3 1 1 1 H h GG ne 式中 H 为主体结构计算高度 3 对框架结构 可按下式计算 T u 2 8 n Gik k i VG 2 9 1 s Giij i j uVD 2 10 1 n T kk unu 式中 集中在 k 层楼面处的重力荷载代表值 k G 把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第 i 层 i G V 的层间剪力 第 i 层的层间侧移刚度 1 s ij j D 对于屋面带突出屋顶间的房屋应取主体结构顶点的位移 突出间 T u 对主体结构顶点位移的影响可按顶点位移相等的原则 将其重力荷载代表值折 算到主体结构的顶层 同层内框架柱的总数 S 东北石油大学本科生毕业设计 论文 18 结构顶点的假想侧移由式 2 7 2 10 计算 计算过程见表 2 13 其中第 12 层的为和之和 i G 12 G e G 2578 63kN 40 2 4 5 2 3 12207 9 H h 2 3 1 1 1 ne GG 12472 52kN2578 6389 9893 12 G 按式 2 6 计算基本周期 其中的量纲为 m 取 0 6 则 1 T T u T 1 7 0 6 0 928s 1 1 7 T T T u 82805 0 表 2 13 结构顶点的假想侧移计算 层次 Gi kN VGi kN Di N mm mm i u mm i u 1212472 5212472 52 918320 13 58828 05 119631 0522103 57 918320 24 07814 47 10 9631 05 31734 62 918320 34 56790 40 9 9631 05 41365 67 918320 45 04755 84 8 9631 05 50996 72 918320 55 53710 80 7 9631 05 60627 77 918320 66 02655 27 6 9631 05 70258 82 918320 76 51589 25 5 9631 05 79889 87 918320 87 00512 74 49679 4789569 34 990448 90 43425 74 39770 2899339 62 990448 100 30335 31 29770 28109109 91004844108 58235 01 110787 15119897 05948352126 43126 43 2 6 2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 多自由弹性体系在水平地震作用下可采用底部剪力法和阵型分解反应普法 求得 对于高度不超过 40m 的 质量和刚度沿高度分布比较均匀 变形以剪切 为主的建筑 可采用底部剪力法 本设计建筑高度为 40 2m 故可采用底部剪 力法 采用底部剪力法时 各楼层可仅取一个自由度 结构的水平地震作用 应 按下式确定 2 11 eqEK GF 东北石油大学本科生毕业设计 论文 19 2 12 j n i iniii HGHGF 1 1 2 13 EKn FF kNGG ieq 49 10191205 11989785 0 85 0 根据建筑材料 该建筑抗震烈度为 7 度 由于设计地震分组为第一组 II 类场地 可由 建筑抗震设计规范 查得特征周期 0 35s 1 4 1 4 0 35 0 49s 0 928s g T g T 1 T 可知 5 5 0 35 1 75s g T 1 T g T max211 TTg 033 0 08 0 0 1 928 0 35 0 9 0 1 kNGF eqek 11 336349 101912033 0 1 因 所以应考虑顶部附加水平地震作用 sTg49 035 0 4 14 1 928 0 1 Ts 顶部附加地震作用系数 由 建筑抗震设计规范 知 n 当时 35 0 g T s144 007 0928 0 08 0 n 29 48411 3363144 0 12 FkN 各质点的水平地震作用按下式计算 2 14 n j jj ii n j jj ii nEK n j jj ii i HG HG HG HG F HG HG F 11 1 82 2878 144 0 1 11 3363 1 各楼层地震剪力按下式计算 2 15 n ik ki FV 式中 作用在 K 层楼免除的水平荷载 水平地震作用或风荷载 k F 东北石油大学本科生毕业设计 论文 20 具体计算过程及结果见表 2 14 ii VF 表 2 14 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次Hi m Gi kN GiHi kN m Gi Hi Gj Hj Fi kN Vi kN 顶层 462207 9101563 40 037106 52106 52 1241 159893 89406144 1850 147423 19529 71 1137 759631 05363572 1380 131337 13906 84 1034 45 9631 05 331789 6730 120345 461252 30 931 15 9631 05 300007 2080 108310 911563 21 827 85 9631 05 268224 7430 097279 251842 46 724 55 9631 05 236442 2780 085244 702087 16 621 25 9631 05 204659 8130 074213 032300 19 517 95 9631 05 172877 3480 062178 492478 68 414 659679 47141804 2360 051146 822625 50 311 359770 28110892 6780 040115 152740 65 28 059770 2878650 7540 02880 612821 26 14 7510787 1551238 9630 01954 702875 96 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图 2 4 V13 F13 F12 F F10 F9 F8 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F11 V12 V11 V10 V7 V8 V9 V6 V2 V3 V1 V4 V5 a 水平地震作用分布 b 层间剪力分布 图 2 4 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度 东北石油大学本科生毕业设计 论文 21 2 6 3 水平地震作用下的位移计算 水平荷载作用下的框架结构的位移可用 D 值法计算 框架层间位移及结 i u 构顶点位移分别按下式计算 i u 2 16