办公楼设计(毕业设计).doc

中国矿业大学 孙明 本设计为毕业设计 有许多不足的地方 仅供参考 本设计为毕业设计 有许多不足的地方 仅供参考 仅供参考 目目 录录 第一部分 工程设计1 1 1 建筑设计 1 1 设计基本资料 1 1 2 建筑设计说明 2 1 2 1 设计概要 2 1 2 2 建筑平面设计 2 1 2 3 建筑剖面设计 5 1 2 4 建筑立面设计 5 1 2 5 建筑细部具体构造做法 5 2 结构设计 2 1 设计资料 6 2 2 结构布置及计算简图 7 2 2 1 结构方案选取 7 2 2 2 梁 柱截面尺寸估算 7 2 2 3 结构计算简图 7 2 3 重力荷载计算 8 2 3 1 屋面及楼面的永久荷载标准值 8 2 3 2 屋面及楼面可变荷载标准值 9 2 3 3 梁 柱 墙 窗 门重力荷载计算 10 2 3 4 计算重力荷载代表值 12 2 4 横向框架侧移刚度计算 13 2 4 1 计算梁 柱的线刚度 13 2 4 2 计算柱的侧移刚度 14 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 1 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 2 5 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 16 2 5 1 横向水平地震作用下的内力计算和侧移计算 14 2 6 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 23 2 6 1 计算单元 23 2 6 2 荷载计算 23 2 6 3 内力计算 26 2 6 4 梁端剪力和柱轴力的计算 30 2 6 5 竖向荷载作用下的框架弯矩 剪力以及剪力图 32 2 7 横向框架内力组合 35 2 7 1 结构抗震等级 35 2 7 2 框架梁内力组合 35 2 7 3 框架柱内力组合 34 2 8 梁柱截面设计 35 2 8 1 框架梁 35 2 8 2 框架柱 38 2 9 板的设计 53 2 9 1 荷载计算 53 2 9 2 计算跨度 53 2 9 3 弯矩计算 53 2 9 4 截面设计 55 2 10 楼梯设计 55 2 10 1 楼梯板设计 55 2 10 2 平台板设计 56 2 10 3 平台梁设计 57 2 11 基础设计 59 2 11 1 边柱 B 下独立基础 59 参考文献6868 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 0 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 第一部分 工程设计 1 建筑设计 1 1 设计基本资料 工程名称 徐州金地集团商务中心 工程环境 本工程地处淮海西路南侧 西靠立德路 南邻中枢 街 位于徐州市中心繁华地段 建筑类别 丙类 设计使用年限 50 年 地面粗糙度 D 类 一 气象资料 徐州市自然条件及气候条件 年平均温度 14 2 最热月平均气温 31 6 最高气温 40 6 最冷月平均气温 4 1 最低气温 22 6 土壤冻结最大深度 24cm 年平均降雨量 869 9cm 日最大降雨量 213 0cm 相对湿度 平均 71 冬季 61 夏季 70 主导风向 全年主导风向为偏东风 平均风速 3m s 最大风速 19 3m s 基本风压值 0 35KN m2 夏季平均风速折算成距地面 2m 处数值 2 1m s 积雪最大厚度 24cm 基本雪压 0 35 KN m2 二 基本地形及地质水文资料 1 气候 具有大陆性气候特点 属温带气候 四季分明 雨量充 沛 2 气象要素 风向常年以东南风最多 东北风较少 夏季主导风 向为东南风 年平均风速 3m s 最大风速 18m s 年平均温度 14 摄氏度左 右 最热月为七月 月平均 27 摄氏度左右 最冷月为一月 月平均 4 1 摄 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 1 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 氏度 日极端最高温度 40 6 摄氏度 日极端最低 22 6 摄氏度 年平均结 冰期为 2 个月 从 12 月到次年的 2 月 年最大降雪量 30 50 厘米 年平均 降雨量 848 1 毫米 年最大降雨量 1434 4 毫米 一日最大降雨量 180 0 毫 米 一小时最大降雨量 75 7 毫米 年降雨量以 7 8 月最多 占全年的 60 3 工程地质 对建筑物有较大影响的是第四纪地层 本工程地质条 件能满足一般建筑物的要求 到需注意冲沟 岩脉 建筑物总平面布置应 尽量避开 以免导致建筑物倾斜 拉裂 粘土 亚粘土地基承载力 R 1 2 1 5kg 2 cm 强风化片麻岩地基承载力 R 2 5 3kg 2 cm 本工程地基土体的平均容重取 18 0kg 粘土的孔隙比及液性指数 3 m 均大于 0 85 地基承载力标准值取 200KN 2 m 4 水文地质 本地区地下水靠天然降水补给 地下水由东 东南 向西 西北方向流动 与地形坡度一致 5 地震工程地质 地质运动以断裂运动为主 褶皱运动为辅 断层 裂缝较多 老的断层有三条 峄山断层 张范断层 花石沟断层 在断层 内有活动迹象 地壳运动比较活跃 尤其是花石沟断层比较明显 裂隙地 面可见 根据有关方面分析 虽然断层较多 但断层并无应力积聚条件 故历史上从未发生过较大地震 最大三级 国家地震局和省地质局确定为 7 度设防区 1 2 建筑设计说明 1 2 1 设计概要 本建筑地上六层 地下室一层 平面整体基本为 L 形 一层为矩形 室外地面标高 0 45m 层高 3 9m 屋面为上人屋面 屋面挑檐出挑 0 2mm 高 0 2m 建筑总高 24 6m 建筑总长度为 57 84m 宽 31 414m 建筑总面 积约为 8980m2 1 2 2 建筑平面设计 1 使用空间组合 本设计性质属于办公建筑性质 办公建筑应根据使用性质 建设规模 与标准的不同 确定各类用房 办公建筑由办公室用房 公共用房 服务 用房和设备用房等组成 将房间按使用的性质分类 分为主要使用部分 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 2 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 次要使用部分和交通联系部分 从而来合理地布置各个房间 同时在不影 响安全保卫工作的基础上使其内外联系方便 本设计采用内廊式布局 该 布局的主要优点是走道所占的面积比较小 较外廊式布局经济 2 房间使用面积 形状 大小的确定 办公建筑应根据使用要求 用地条件 结构选型等情况按建筑模数选择 开间和进深 合理确定建筑平面 提高使用面积系数 并宜留有发展余地 本设计考虑到柱网布置的要求 房屋的开间取为 7 2m 进深为 7 2m 中间 走道为 2 4m 均符合柱网布置的模数要求 卫生间布置在建筑朝向较差的 一面 距最远的房间距离远小于 50 米 符合规范要求 3 门的大小及位置确定 办公室门洞口宽度不应小于 1 OOm 高度不应小于 2 10m 机要办公室 财务办公室 重要档案库 贵重仪表间和计算机中心的门应采取防盗措施 室内宜设防盗报警装置 根据人流的多少和搬进房间的家具 设备的大小 取门宽为 1200mm 高度取 2100m 开启方式朝房间内侧 大厅正门采用 2 个双扇双向弹簧门 每扇门宽度均为 1200mm 4 窗的大小及位置确定 房间中窗的大小和位置的确定 主要是考虑道室内采光和通风的要求 本次设计中 一般办公室及会议室的窗均采用铝合金窗平推窗 窗地比 要求 1 6 窗高均取为 2100mm 宽度取为 1800mm 经验算窗地比均符 合要求 通风良好 厕所内开的窗采用不透光的材料 充分保证私密性 5 公共用房 公共用房宜包括会议室 公用厕所等 会议室应符合下列要求 根据需要可分设中 小会议室和大会议室 中 小会议室可分散布置 小会议室使用面积宜为 30m2 中会议室使用面积宜 为 60m2 中小会议室每人使用面积 有会议桌的不应小于 1 80m2 无会议 桌的不应小于 0 80m2 大会议室应根据使用人数和桌椅设置情况确定使用 面积 平面长宽比不宜大于 2 1 宜有扩声 放映 多媒体 投影 灯光控 制等设施 并应有隔声 吸声和外窗遮光措施 大会议室所在层数 面积 和安全出口的设置等应符合国家现行有关防火规范的要求 会议室应根据 需要设置相应的贮藏及服务空间 本建筑在每层设立一个中会议室 公用厕所应符合下列要求 对外的公用厕所应设供残疾人使用的专用设 施 距离最远工作点不应大于 50m 应设前室 公用厕所的门不宜直接开向 办公用房 门厅 电梯厅等主要公共空间 宜有天然采光 通风 条件不 允许时 应有机械通风措施 卫生洁具数量应符合现行行业标准 城市公 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 3 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 共厕所设计标准 CJJ14 的规定 6 水平交通联系部分 走廊 过道 连廊 该部分的主要功能是连接同一层内的各个房间 楼梯 门厅等 以解决 建筑物中水平联系和疏散的问题 要求其宽度满足人流通畅和建筑防火的 要求 考虑到柱的截面尺寸和基础布置 取走道宽 2 4m 可让三人并行通 过 6 楼梯 楼梯各部分尺寸的确定及在建筑中的位置应满足民用建筑设计通则和建 筑防火的要求 墙面至扶手中心线或扶手中心线之间的水平距离即楼梯梯 段宽度除应符合防火规范的规定外 供日常主要交通用的楼梯的梯段宽度 应根据建筑物使用特征 按每股人流为 0 55 0 0 15 m 的人流股数确定 并不应少于两股人流 0 0 15m 为人流在行进中人体的摆幅 公共建筑人 流众多的场所应取上限值 本设计中设置了 3 个双跑防火楼梯 楼梯的位置在规范上有明确的规定 房门距最近的楼梯口的距离与防火等级和建筑类型有关 一般最大需 30m 两跑楼梯间留有空隙 称为楼梯井 楼梯井 100mm 可以供消防水 管穿过 楼梯的梯段宽度根据建筑使用者的多少确定 每人需占有一定的 疏散宽度 而且梯段宽度应大于 1 1m 本设计为 1 8m 五层及五层以上办公建筑应设电梯 所以本建筑在中间楼梯相邻处设 置两部电梯 由屋面上人 所以电梯机房设置在建筑顶层 电梯可上至六 层 7 交通联系枢纽 门厅 门厅是建筑物主要出入口处的内外过渡 人流集散的交通枢纽 起着转 换方向 与走道 楼梯或其他房间联系等作用 门厅内可附设传达 收发 会客 服务 问讯 展示等功能房间 场所 根据使用要求也可设商务中 心 咖啡厅 警卫室 衣帽间 电话间等 楼梯 电梯厅宜与门厅邻近 并应满足防火疏散的要求 严寒和寒冷地区的门厅应设门斗或其他防寒设 施 有中庭空间的门厅应组织好人流交通 并应满足现行国家防火规范规 定的防火疏散要求 在对称布局中 常将交通枢纽布置在整个建筑居中的 部位 人员密集的公共建筑门厅 一般采用外开门或弹簧门 因为门厅是整个建筑的中心枢纽 同时也是接待来访人员办理手续或等 候的地方 所以在出入口的门厅 楼梯间设置收发室 警卫值班室等 才 能使其具备人流疏散通畅 使用方便的效果 为了大楼正常使用的需要和 便于控制维修 因此在一层门厅右侧设置配电室等 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 4 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 8 地下室 地下室 半地下室应有综合解决其使用功能的措施 合理布置地下停 车库 地下人防 各类设备用房等功能空间及各类出入口部 地下空间与 城市地铁 地下人行道及地下空间之间应综合开发 相互连接 做到导向 明确 流线简捷 地下室平面外围护结构应规整 其防水等级及技术要求除应符合现行国 家标准 地下工程防水技术规范 GB 50108 的规定外 尚应符合下列规定 1 地下室应在一处或若干处地面较低点设集水坑 并预留排水泵电源和排 水管道 2 地下管道 地下管沟 地下坑井 地漏 窗井等处应有防止涌 水 倒灌的措施 地下室 半地下室的耐火等级 防火分区 安全疏散 防排烟设施 房间内部装修等应符合防火规范的有关规定 1 2 3 建筑剖面设计 为了充分反映出建筑物在垂直方向上各部分的组合关系而需要进行剖面 设计 其主要任务是确定建筑物各部分应有的高度 建筑物的层数及建筑 空间的组合和利用 以及建筑剖面中的结构构造关系等 本设计所剖切部 位为最右侧楼梯间 1 2 4 建筑立面设计 立面图反映的是建筑四周的外部形象 立面设计是在满足房间的使用要 求和技术经济条件下 运用建筑选型和立面构图的一些规律 紧密结合平 面 剖面的内部空间组合而进行的 1 2 5 建筑做法 1 屋面做法 选用刚性防水屋面 1 SBS 沥青防水卷材 八层作法 2 40 厚配筋 C25 细石混凝土 3 20 厚 1 3 水泥砂浆找平 4 100 厚 1 8 水泥陶粒找坡 5 100 厚现浇混凝土板 6 10 厚板底抹灰 2 楼面做法 办公室及会议室 选用磨光花岗岩地面 1 20 厚磨光花岗岩岩块 2 30 厚 1 3 干硬性水泥砂浆 面上撒 2mm 厚水泥 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 5 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 3 水泥浆结合层一道 4 现浇 100 厚钢筋混凝土楼面板 5 V 型轻钢龙骨吊顶 二层 9mm 纸面石膏板 50mm 厚岩棉板保温层 3 楼面做法 走廊 选用水磨石地面 1 水磨石地面 10mm 面层 20mm 水泥砂浆打底 2 现浇 100 厚钢筋混凝土楼面板 3 V 型轻钢龙骨吊顶 二层 9mm 纸面石膏板 50mm 厚岩棉板保温层 5 内墙做法 选用混合砂浆粉面 1 刷乳胶涂料二度 2 5 厚 1 3 3 水泥石灰砂浆粉面 3 15 厚 1 1 6 水泥石灰砂浆打底 4 240 厚混凝土空心小砌块 6 外墙做法 选用瓷砖墙面 1 外墙面贴瓷砖 2 8 厚 1 2 水泥砂浆抹面 含防水剂 3 12 厚 1 3 水泥砂浆打底 含防水剂 4 200 厚加气混凝土砌块 7 底层墙基防潮 采用防水砂浆防潮层 20 厚 1 2 水泥砂浆掺 5 防水剂 位置一般在 3 45 标高处 2 结构设计 2 1 设计资料 工程规模 主体六层 地下室一层 结构类型 框架结构 抗震设防烈度 7 度 第二组别 设计地震基本加速度值为 0 10g 场地 类 设计使用年限 50 年 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 6 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 框架抗震等级 三级 结构重要性系数 1 0 2 2 结构布置及计算简图 2 2 2 1 2 1 结构方案选取结构方案选取 选择合理的抗侧力结构体系 进行合理的结构或构件布置 使之具有 较大的抗侧刚度和良好的抗风 抗震性能 是结构设计的关键 同时还须 综合考虑建筑物高度 用途 经济及施工条件等因素 常见的竖向承重体 系包括砖混结构体系 框架结构体系 剪力墙结构体系 框架 剪力墙结构 体系及筒体结构体系等 经综合考虑 本设计决定采用框架结构体系 框架结构体系 由梁柱连接而成 其具有建筑平面布置灵活 造型活 泼等优点 可以形成较大的使用空间 易于满足多功能的使用要求 在结 构受力性能方面 框架结构属于柔性结构 自振周期长 地震反应较小 经合理设计可具有较好的延性性能 其缺点是结构抗侧刚度较小 在地震 作用下侧向位移较大 根据本建筑的使用功能及建筑设计的要求 进行了建筑平面 立面及 剖面设计 填充墙采用 240mm 厚混凝土空心小砌块 楼盖及屋盖均采用现 浇钢筋混凝土结构 柱 梁 板的混凝土等级均为 C30 楼板厚度均取 100mm 纵向受力钢筋采用 HRB400 其余采用 HPB235 和 HRB335 级 本建筑为商业办公楼 房间布局较为整齐规则 结构采用 L 型布局 一层部分结构采用网架 轴线 1 至轴线 8 采用四柱三跨不等跨的形式 中 间一跨为过道所以跨度小 轴线 8 至轴线 15 为大空间办公区 为 5 柱四跨 不等跨形式 柱网布置形式详见结构平面图 一般情况下 框架结构是一 个空间受力体系 为方便起见 常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系 忽略各构件的扭转作用 将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析 计算 由于通常横向框架的间距相同 作用于各横向框架上的荷载相同 框架的抗侧刚度相同 因此 各榀横向框架都将产生相同的内力与变形 结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可 本设计取 轴线 4 框架进行结构计算 2 2 2 梁 柱截面尺寸估算 1 1 梁截面估算 梁截面估算 梁截面估算 主梁高为跨度的 1 10 1 12 截面宽为高的 1 2 1 3 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 7 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 A D 轴线轴线框架梁跨度为 7200mm 和 2400mm 两种 因有次梁集中荷 载作用 截面均取为 300mm 600mm 次梁高按跨度的 1 12 1 18 来估算 截面宽为高的 1 2 1 4 主要次梁跨度有 7200mm 和 3600mm 两种 为了施工方便截面均取为 200mm 500mm 其余次梁截面详见结构施工图 2 2 柱截面估算 柱截面估算 该框架结构的抗震等级为三级 其轴压比限值为 0 8 各层重力 N 荷载代表值近似取 12kN m2 3 2 1 3 7 8 3 3 12 106 160297 0 9 16 7 E s NcNc Fg nN Amm ff 3 2 1 2 7 2 7 2 12 107 456772 0 8 14 3 mm 综合考虑各种因素 取柱子截面为正方形 则柱截面边长 675mm 本 设计取柱截面尺寸 700 700mm 2 2 3 结构计算简图 框架结构计算简图 取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线 梁轴线取 至板顶 1 6 层高度即为层高 取 3 9m 底层柱高度从基础顶面取至一 层板顶 即 h1 3 45 0 45 3 9m 见图 2 2 3 1 梁计算跨度按 第 条确定 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 8 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 图 2 2 3 1 结构计算简图 2 3 重力荷载计算 2 3 12 3 1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面及楼面的永久荷载标准值 查 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 表 A 1 得材料和构件自重 1 六层屋面 隔热层 1 2 11 8 0 18 1 062 m2 找平层 20 厚 1 3 水泥砂浆找平 20 0 02 0 40kN m2保护层 40 厚配筋 C25 细石混凝土 22 0 04 0 88kN m2 找坡层 1 8 水泥陶粒 100mm 14 0 10 1 40kN m2 结构层 100mm 现浇钢筋混凝土板 25 0 10 2 50kN m2 板底抹灰 10mm 石灰抹灰 17 0 01 0 17kN m2 防水层 SBS 沥青防水卷材八层作法 0 4kN m2 合 计 7 20kN m2 2 楼面 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 9 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 2 1 走廊 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 0 55kN m2 100mm 现浇钢筋混凝土板 25 0 10 2 50kN m2 水磨石地面 包括 10mm 面层 20mm 水泥砂浆打底 0 65kN m2 V 型轻钢龙骨吊顶 二层 9mm 纸面石膏板 50mm 厚岩棉板 0 25kN m2 合 计 3 95kN m2取 4 0kN m2 2 2 会议室及办公室地面 磨光花岗岩地面 1 20kN m2 100mm 现浇钢筋混凝土板 25 0 10 2 50kN m2 V 型轻钢龙骨吊顶 二层 9mm 纸面石膏板 50mm 厚岩棉板 0 25kN m2 合 计 3 95kN m2 4 0kN m2 2 3 2 梁 柱 墙 窗 门重力荷载计算 查 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 表 A 1 得以下自重 混凝土空心小砌块 11 8kN m2 1 梁自重计算 主梁 300 600 自重 0 30 0 6 0 1 25 3 75kN m 次梁 200 500 自重 0 20 0 5 0 1 25 2 00kN m 2 柱自重计算 柱 700 700 自重 0 70 0 70 25 12 25kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01 4 0 70 17 0 48kN m 合 计 12 73kN m 3 墙自重计算 外纵墙自重 纵墙 11 8 0 24 7 2 3 9 2 2 1 1 8 58 11 kN 铝合金窗 0 35 2 2 1 1 8 64 kN 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 10 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 外墙面贴瓷砖 0 5 0 24 7 2 3 9 2 2 1 1 8 10 26 kN 内墙面 20 厚抹灰 17 0 02 7 2 3 9 2 2 1 1 8 6 98 kN 合 计 75 99KN 内横墙自重 横墙 11 8 0 24 7 2 3 9 79 52 kN 20 厚抹灰 17 0 02 7 2 3 9 19 09 kN 合 计 98 61KN 内纵墙自重 纵墙 11 8 0 24 7 2 3 9 2 2 1 1 2 65 25 kN 20 厚抹灰 2 侧 17 0 02 7 2 3 9 2 2 1 1 2 7 83 kN 木门 0 2 2 2 1 1 2 1 01 kN 合 计 74 09KN 女儿墙自重 侧墙重及压顶重 11 8 0 24 1 2 7 2 25 0 3 0 24 37 43 kN 外墙面贴瓷砖 0 5 7 2 1 2 4 32 kN 水泥粉刷内面 0 36 1 2 7 2 3 11 kN 合 计 44 56KN 2 3 3 活荷载标准值 1 屋面及楼面活载 上人屋面均布活荷载标准值 2 0kN m2 楼面活荷载标准值 办公部分 2 0kN m2 走廊活荷载标准值 2 5kN m2 考虑活动隔墙及二次装修 楼面活载取为 4 0kN m2 2 屋面雪荷载标准值 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 11 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 sk r s0 1 0 0 35 0 35kN m2 式中 r 为屋面积雪分布系数 取 r 1 0 3 风荷载标准值 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值当计算主要承重结构时按下式来 计算 0kzsz ww 徐州地区基本风压 0 35kN m2 由 建筑结构荷载规范 GB50009 0 w 2001 表 7 3 1 项次 30 得 迎风面 背风面 由于 0 8 s 0 6 s 本建筑处于淮海西路南侧 位于有密集建筑群且房屋较高的城市市区 所 以地面粗燥度为 D 类 离地面或海平面高度 M 5 10 15 20 30 风压高度变化系数 0 62 0 62 0 62 0 62 0 62 z 采用风振系数来考虑风压脉动得影响 建筑结构在 z 高度处的风振系 数按下式来计算 z 1 z z z 式中 脉动增大系数 脉动影响系数 振型系 z 数 H 30 粗糙度 D 类 可得脉动影响系数 0 36 26 2 0 45 0 5 57 84 H B 因为 D 类地区乘以 0 32 所以脉动增大系数 0 w 2 0 32 0 35 0 342 0 01 1 0 w T 采用经验公式来计算结构基本自振周期 1 T 323 1 0 250 53 10 THB 323 0 250 53 10 26 62 57 840 340 25ss 查表得 1 18 22 0 1 0 35 0 38 0 05w T 取轴线 4 的一榀横向框架 其负载宽度为 7 2m 因此沿房屋高度的分 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 12 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 布风荷载标准值 7 2 0 35 zsz q z 计算过程如表 2 3 3 1 见下页 表 2 3 3 1 沿房屋高度分布风荷载标准值 层次Hi m HiHi H z z 0 wqK kN m FK KN 女儿墙24 6 1 2 0 6210 351 1212 623 43 91 0000 6210 353 6514 24 519 53 90 8330 6210 353 6514 24 415 63 90 6340 6210 353 6514 24 311 73 90 5000 6210 353 6514 24 27 83 90 3170 6210 353 6514 24 13 93 90 1590 6210 353 6514 24 10 45 0 450 0180 6210 350 421 36 框架结构分析时 按静力等效原理将分布风荷载转化为节点集中荷载 如 图 2 3 3 1 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 13 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 图 2 3 3 1 等效节点集中风荷载 kN 2 3 4 计算重力荷载代表值 根据建筑抗震设计规范 GB 50011 2001 规范 5 1 3 计算地震作用 时 建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组 合值之和 各可变荷载的组合值系数 应按表 5 1 3 采用 所以雪荷载组 合值系数取 0 5 楼面活荷载组合值系数取 0 5 1 顶层重力荷载代表值 1 恒载 屋面恒载 7 0 7 2 7 2 4 846 72KN 女儿墙 2 44 8 89 72KN 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 14 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 主次梁自重 7 2 8 0 3 8 2 7 2 2 4 7 2 3 75 173 4 KN 半层柱自重 4 12 73 3 9 2 91 656 KN 半层墙自重 75 99 98 61 74 09 2 2 248 69 KN 2 雪载 50 屋面雪载 0 5 7 2 0 35 7 2 4 44 23 KN 合 计 1495 546KN 1496KN 2 中间层重力荷载代表值 1 恒载 楼面恒载 4 0 7 2 7 2 2 2 4 483 84 KN 上半层墙重 同顶层 248 69 KN 下半层墙重 同顶层 248 69 KN 纵横梁自重 同顶层 173 4KN 上半层柱 下半层柱 同顶层 91 656 2 183 312 KN 2 活载 50 楼面活荷载 0 5 4 2 4 7 7 2 241 92 KN 合 计 1579 822KN 1580KN 3 底层的重力荷载代表值 1 恒载 楼面恒载 483 84 KN 半层墙重 248 69 KN 主次梁自重 173 4KN 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 15 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 下半层柱自重 91 656 KN 2 活载 50 楼面活荷载 241 92KN 合 计 1239 506 1240KN 2 4 横向框架侧移刚度计算 2 4 1 计算梁 柱的线刚度 1 梁线刚度计算 表 2 4 1 横梁线刚度计算表 类别Ec KN m2 b mm h mm I0 mm4 l mm EcI0 l KN m 2EcI0 l KN m AB CD 跨梁3 0 1073006005 4 1097200 2 25 1044 5 104 BC 跨梁3 0 1073006005 4 1092400 6 75 1041 35 105 2 柱线刚度计算 表 2 4 2 柱线刚度 Ic 计算表 Ec KN m2 b mm h mm Ic mm4 hc mm EcIc hc KN m 3 0 107700 700 2 0 10103900 1 539 105 3 相对线刚度计算 令柱线刚度 i 1 0 则其余各杆件相对线刚度为 AB CD 跨梁 4 5 4 5 10 0 29 1 539 10 I 边 BC 跨梁 5 5 1 35 10 0 88 1 539 10 I 中 2 4 2 计算柱的侧移刚度 地震作用是根据各受力构件的抗侧刚度来分配的 所以先计算各楼层 住的抗侧刚度 柱的侧移刚度 D 计算公式 2 12 c c i D h 其中为柱侧移刚度修正系数 为梁柱线刚度比 不同情况下 c K 取值不同 c K 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 16 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 一般层边柱 12 0 290 29 0 29 22 1 0 c KK K K 0 29 0 127 220 29 c K K 5 22 1212 1 539 10 0 12741890 3 9 c c k DkN m h 式中 为梁的线刚度 为柱的线刚度 1 K 2 K c K 其他柱的侧移刚度计算如表 2 4 2 1 表 2 4 2 1 柱侧移刚度c 计算表 c i 层次层高 h m 柱根数 K c KN m c K KN m 2 12 c c i D h D 边柱20 1460 0688257 1 63 9 中柱20 5850 226 1 539 105 27441 71396 边柱20 1460 30136547 13 9 中柱20 5850 420 1 539 105 50996 175086 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 17 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 图 2 4 2 1 框架线刚度计算简图 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 18 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 2 52 5 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 2 5 1 横向水平地震作用下的内力计算和侧移计算 1 横向自振周期的计算 运用顶点位移法来计算 对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架 结构 基本自振周期可按下式来计算 1 1 7 TT Tu 式中 计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移 即假想 T u 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构顶点 i G 位移 结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数 取 T 0 7 故先计算结构顶点的假想侧移 计算过程如表 2 5 1 1 表 2 5 1 1 结构顶点的假想位移计算 层 次 i kN Gi kN i KN m ui m ui mm 61496 1496 713960 020950 5184 51580 3076 713960 043080 49745 41580 4656 713960 065210 45437 31580 6236 713960 087340 38916 21580 7816 713960 109470 30182 115809396713960 131600 19235 1124910636 1750860 060750 06075 由上表计算基本周期 1 T 11 1 71 71 7 0 70 320180 673 TTTT TuTu 2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 该建筑结构高度远小于 40m 质量和刚度沿高度分布比较均匀 变形以 剪切为主 因此用底部剪力法来计算水平地震作用 首先计算总水平地震作用标准值即底部剪力 Ek F 1Ekeq FG 式中 相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数 1 结构等效总重力荷载 多质点取总重力荷载代表值的 85 eq G 徐州地区特征分区为一区 又场地类别为 类 查建筑抗震设计规范 GB 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 19 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 50011 2001 规范表 5 1 4 2 特征周期值 s 得特征周期 根0 35 g Ts 据抗震设计规范第 5 1 5 得建筑结构阻尼比 查抗震设计规范表 5 0 05 1 4 1 得 水平地震影响系数最大值 由水平地震影响系数 曲 max 0 08 线来计算 1 0 9 1max 0 35 0 080 044 0 673 g T T 式中 衰减系数 0 05 时 取 0 9 0 850 85 106369040 6 eqi GGkN 1 0 044 9040 6397 8 EKeq FGkN 因 所以要考虑顶部附加水平地震 1 1 41 5 0 350 490 673 g TsTs 作用 顶部附加水平地震作用系数 n的计算公式 查抗震设计规范表 5 2 1 1 得 1 0 080 070 08 0 9340 070 124 n T 6 0 124 397 849 33 nEK FFkN 因此各质点的水平地震作用按下式来计算 1 1 ii iEknn jj j G H FF G H 将 代入可得 Ek F n 11 397 8 1 0 124 348 47 iiii inn iiii jj G HG H F G HG H 具体计算过程如下表 各楼层的地震剪力按来计算 一并列入 1 n ik k VF 表 2 5 2 1 中 见下页 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 20 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 表 2 5 1 2 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 i KN iHi KN m iHi jHj Fi kN Vi kN 623 4 149640840 8 0 241 83 98 83 98 519 5 1580 36972 0 219 76 31 160 29 415 6 1580 30810 0 182 63 42 223 71 311 7 1580 24648 0 146 50 88 274 59 27 8 1580 184860 109 37 98 312 57 13 91580123240 07325 44 338 01 1 3 45 12404836 0 030 10 46 348 47 jHj 168916 8 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 5 2 1 图 2 5 2 1 横向水平地震作用及层间地震剪力 3 水平地震作用下的位移验算 框架第 层的层间剪力 层间位移及结构顶点位移分别按下式i i V iu u 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 21 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 来计算 n ik k i VF 1 s iiij j uVD 1 n k k uu 计算过程见下表 表 2 5 1 2 计算了各层的层间弹性位移角 eii uh 表 2 5 1 3 横向水平地震作用下的位移验算 层次 Vi kN i KN m ui m ui m hi m i ui h i 683 987136960 00120 02143 9 1 3250 5160 29 713960 00220 02023 91 1773 4223 71713960 0031 0 01803 91 1258 3274 59 713960 00380 01493 91 1026 2312 57 713960 0044 0 01113 9 1 886 1338 01713960 00470 00673 91 830 1 348 47 1750860 00200 00203 9 1 1950 可见 最大层间弹性位移角发生在第一层 1 830 1 550 满足要求 4 水平地震作用下框架内力计算 由于 D 值法近似地考虑了框架结点转动对侧移刚度和反弯点高度的影 响 比较精确 所以选用用 D 值法 将层间剪力分配到该层的各个柱子 即求出柱子的剪力 再由柱子的剪力和反弯点高度来求柱上 下端的弯矩 柱端剪力按下式来计算 1 ij ijis ij j D VV D 柱上 下端弯矩 按下式来计算 u ij M b ij M b ijij MVyh 1 u ijij MVy h 123n yyyyy 表 2 5 1 4 各层边柱柱端弯矩及剪力计算 层次 hi m Vi kN i KN m Di1 kN m VijKyMi1uMi1b 63 983 9871396 82579 710 290 1435 055 87 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 22 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 53 9160 29 71396 825718 540 290 2956 8223 21 43 9223 7171396825725 870 290 34573 1638 54 33 9274 59 71396825731 760 290 4082 2554 83 23 9312 57 71396825736 150 290 5077 8877 88 13 9338 0171396825739 090 290 60566 66102 10 13 9 348 4772 74 0 290 9124 19244 63 中柱柱端弯矩及剪力计算表 2 5 1 5 层次 hi m Vi kN i KN m Di2 kN m Vi2 kN KyMi1uMi1b 63 983 9871396 2744132 281 170 36775 9044 71 53 9160 29 713962744161 611 170 45127 88104 63 43 9223 71713962744185 981 170 4585175 75148 81 33 9274 59 7139627441105 541 170 4585215 70182 64 23 9312 57 7139627441120 141 170 500226 73226 73 13 9338 017139627441129 911 170 500245 17245 17 13 9348 47 17508650996101 501 170 65143 73266 94 梁端弯矩 剪力及柱轴力分别按下式来计算 1 l lbu b bijij lr bb i MMM ii 1 r rbu b bijij lr bb i MMM ii 2l bb b MM V l n lr ibb k ik NVV 表 2 5 1 6 横向地震荷载作用下梁端弯矩计算过程 表中数值的单位均为 kN M上 35 05 M上 75 90 M右 35 05 M右 57 09 M左 18 81 M下 2 87 M下 44 71 M上 56 82 M上 104 63 M右 59 19 M右 112 32 M左 37 02 M下 23 21 M下 104 63 M上 73 16 M上 175 75 M右 96 37 M右 210 88 M左 69 50 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 23 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 M下 38 54 M下 148 81 M上 82 25 M上 215 70 M右 120 79 M右 274 16 M左 90 35 M下 54 83 M下 182 64 M上 77 88 M上 226 73 M右 132 71 M右 307 9 M左 101 47 M下 77 88 M下 226 73 M上 66 66 M上 245 17 M右 144 54 M右 354 9 M左 116 97 M下 102 10 M下 245 17 M上 24 19 M上 143 73 M右 126 29 M右 292 51 M左 96 39 表 2 5 1 7 横向水平地震作用下梁端弯矩 剪力及柱轴力计算表 边柱框架梁 中柱框架梁 柱轴力层 次 Mbl Mbr L Vb MblMbr L Vb边柱中柱 635 05 18 81 7 27 48 57 09 57 092 4 47 58 7 48 40 1 559 19 37 02 7 213 36 112 32112 322 493 6 20 84 120 34 496 37 69 5 7 223 04 210 88 210 88 2 4175 73 43 88 273 03 3120 79 90 35 7 229 33 274 16 274 16 2 4228 47 73 21 517 86 2132 71 101 47 7 232 53 307 9 307 9 2 4256 58 105 74 741 91 1144 54116 977 236 32354 9354 92 4295 75 142 06 1001 34 1126 29 96 39 7 230 93 292 51 292 51 2 4243 76 172 99 1214 17 水平地震作用下框架的弯矩图 梁端剪力图及柱轴力图如图 2 5 2 所 示 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 24 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 图 2 5 2 1 左震作用下框架弯矩图 kN m 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 25 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 图 2 5 2 2 左震作用下的框架梁剪力和柱轴力图 2 6 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 2 6 1 计算单元 取轴线 4 横向框架进行计算 计算单元宽度为 7 8m 如图所示 由于 房间内布置有次梁 故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所 示 计算单元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 见图 2 6 1 1 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 26 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 图 2 6 1 1 结构计算单元 2 6 2 荷载计算 1 恒载计算 顶层梁柱 1 AB CD 跨梁 板传给次梁 板传至次梁 7 212 0 417 309 k qKN m 板 中间次梁自重 7 212 2 417 309 k qKN m 中 边框架梁自重 7 212 1 28 654 k qKN m 边 女儿墙 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 27 页 中国矿业大学建筑工程学院土木工程 03 级 04 班 孙明 6 23 k qKN m 女 次梁传给主梁 中间次梁 传递自重 25 0 2 0 50 1 7 20 6 13 2 k GKN 次 板传主梁 17 309 7 2124 625 kkk GGGKN 板次 124 625 13 2137 825 kkk GGGKN 板次 边框架梁 传递自重 25 0 2 0 50 1 7 20 6 13 2 k GKN 边 板传主梁 6 23 7 28 654 7 2107 17 kkk GGGKN 女板板 107 17 13 2120 30 kkk GGGKN 板次 主梁自重 25 0 3 0 60 1 3 75 k qKN m 主 2 BC 跨梁 板传给次梁 板传至次梁 7 212 0 417 309 k qKN m 板 次梁传给主梁 次梁自重 25 0 2 0 50 1 7 20 6 13 2 k GKN 次 板传主梁 17 309 7 2124 625 kkk GGGKN 板次 124 625