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TJ01-031@土木工程（建筑工程方向）毕业论文计算书附加全套图纸,毕业设计论文

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目 录 1 绪 论 .1 1.1 工程背景 . . 1 1.1.1 设计资料 . . 2 1.1.2 材料 . . 2 1.2 工程特点 . . . . . 2 1.3 本章小结 . . . . . 3 2 结构设计 . .4 2.1 框架结构设计计算 . 4 2.1.1 工程概况 . . 4 2.1.2 设计资料 . . 4 2.1.3 梁柱截面、梁跨度 及柱高度的确定 5 2.1.4 荷载计算 . . 7 2.1.5 水平地震作用下框架的侧向位移验算 13 2.1.6 水平地震作用下 横向 框架的 内力分析 18 2.1.5 竖向荷载 作用下 横向 框架的 内力分析 23 2.1.8 内力组合 . . 36 2.1.9 截面设计 . . 46 2.2 板的计算 . . 69 2.2.1 设计资料 . 69 2.2.2 楼面板 . . 69 2.2.3 屋 面板 . . 74 2.3 楼梯设计 . . 79 2.3.1 计算简图及截面尺寸 . 79 nts 2.3.2 设计资料 . 80 2.3.3 梯段板计算 . 80 2.3.4 平台板计算 . 81 2.3.5 平台梁计算 . 82 2.4 基础设计 .83 2.4.1 设计资料 . 83 2.4.2 基础截面确定 . 83 2.4.3 基础梁内力计算 . 84 2.5 本章小结 .88 3. 结 论 . . 89 致 谢 . . .90 参考文献 . . .91 nts 157 Structure in Design of Architecture And Structural Material We have and the architects must deal with the spatial aspect of activity, physical, and symbolic needs in such a way that overall performance integrity is assured. Hence, he or she well wants to think of evolving a building environment as a total system of interacting and space forming subsystems. Is represents a complex challenge, and to meet it the architect will need a hierarchic design process that provides at least three levels of feedback thinking: schematic, preliminary, and final. Such a hierarchy is necessary if he or she is to avoid being confused , at conceptual stages of design thinking ,by the myriad detail issues that can distract attention from more basic considerations .In fact , we can say that an architects ability to distinguish the more basic form the more detailed issues is essential to his success as a designer . The object of the schematic feed back level is to generate and evaluate overall site-plan, activity-interaction, and building-configuration options .To do so the architect must be able to focus on the interaction of the basic attributes of the site context, the spatial organization, and the symbolism as determinants of physical form. This means that ,in schematic terms ,the architect may first conceive and model a building design as an organizational abstraction of essential performance-space in teractions.Then he or she may explore the overall space-form implications of the abstraction. As an actual building configuration option begins to emerge, it will be modified to include consideration for basic site conditions. At the schematic stage, it would also be helpful if the designer could visualize his or her options for achieving overall structural integrity and consider the constructive feasibility and economic of his or her scheme .But this will require that the architect and/or a consultant be able to conceptualize total-system structural options in terms of elemental detail .Such overall thinking can be easily fed back to improve the space-form scheme. At the preliminary level, the architects emphasis will shift to the elaboration of his or her more promising schematic design options .Here the architects structural needs will shift to approximate design of specific subsystem options. At this stage the total structural scheme is developed to a nts 158 middle level of specificity by focusing on identification and design of major subsystems to the extent that their key geometric, component, and interactive properties are established .Basic subsystem interaction and design conflicts can thus be identified and resolved in the context of total-system objectives. Consultants can play a significant part in this effort; these preliminary-level decisions may also result in feedback that calls for refinement or even major change in schematic concepts. When the designer and the client are satisfied with the feasibility of a design proposal at the preliminary level, it means that the basic problems of overall design are solved and details are not likely to produce major change .The focus shifts again ,and the design process moves into the final level .At this stage the emphasis will be on the detailed development of all subsystem specifics . Here the role of specialists from various fields, including structural engineering, is much larger, since all detail of the preliminary design must be worked out. Decisions made at this level may produce feedback into Level II that will result in changes. However, if Levels I and II are handled with insight, the relationship between the overall decisions, made at the schematic and preliminary levels, and the specifics of the final level should be such that gross redesign is not in question, Rather, the entire process should be one of moving in an evolutionary fashion from creation and refinement (or modification) of the more general properties of a total-system design concept, to the fleshing out of requisite elements and details. To summarize: At Level I, the architect must first establish, in conceptual terms, the overall space-form feasibility of basic schematic options. At this stage, collaboration with specialists can be helpful, but only if in the form of overall thinking. At Level II, the architect must be able to identify the major subsystem requirements implied by the scheme and substantial their interactive feasibility by approximating key component properties .That is, the properties of major subsystems need be worked out only in sufficient depth to very the inherent compatibility of their basic form-related and behavioral interaction . This will mean a somewhat more specific form of collaboration with specialists then that in level I .At level III ,the architect and the specific form of collaboration with specialists then that providing for all of the elemental design specifics required to produce biddable construction documents . Of course this success comes from the development of the Structural nts 159 Material. The principal construction materials of earlier times were wood and masonry brick, stone, or tile, and similar materials. The courses or layers were bound together with mortar or bitumen, a tar like substance, or some other binding agent. The Greeks and Romans sometimes used iron rods or claps to strengthen their building. The columns of the Parthenon in Athens, for example, have holes drilled in them for iron bars that have now rusted away. The Romans also used a natural cement called puzzling, made from volcanic ash, that became as hard as stone under water. Both steel and cement, the two most important construction materials of modern times, were introduced in the nineteenth century. Steel, basically an alloy of iron and a small amount of carbon had been made up to that time by a laborious process that restricted it to such special uses as sword blades. After the invention of the Bessemer process in 1856, steel was available in large quantities at low prices. The enormous advantage of steel is its tensile force which, as we have seen, tends to pull apart many materials. New alloys have further, which is a tendency for it to weaken as a result of continual changes in stress. Modern cement, called Portland cement, was invented in 1824. It is a mixture of limestone and clay, which is heated and then ground into a power. It is mixed at or near the construction site with sand, aggregate small stones, crushed rock, or gravel, and water to make concrete. Different proportions of the ingredients produce concrete with different strength and weight. Concrete is very versatile; it can be poured, pumped, or even sprayed into all kinds of shapes. And whereas steel has great tensile strength, concrete has great strength under compression. Thus, the two substances complement each other. They also complement each other in another way: they have almost the same rate of contraction and expansion. They therefore can work together in situations where both compression and tension are factors. Steel rods are embedded in concrete to make reinforced concrete in concrete beams or structures where tensions will develop. Concrete and steel also form such a strong bond the force that unites them that the steel cannot slip within the concrete. Still another advantage is that steel does not rust in concrete. Acid corrodes steel, whereas concrete has an alkaline chemical reaction, the opposite of acid. The adoption of structural steel and reinforced concrete caused major nts 160 changes in traditional construction practices. It was no longer necessary to use thick walls of stone or brick for multistory buildings, and it became much simpler to build fire-resistant floors. Both these changes served to reduce the cost of construction. It also became possible to erect buildings with greater heights and longer spans. Since the weight of modern structures is carried by the steel or concrete frame, the walls do not support the building. They have become curtain walls, which keep out the weather and let in light. In the earlier steel or concrete frame building, the curtain walls were generally made of masonry; they had the solid look of bearing walls. Today, however, curtain walls are often made of lightweight materials such as glass, aluminum, or plastic, in various combinations. Another advance in steel construction is the method of fastening together the beams. For many years the standard method was riveting. A rivet is a bolt with a head that looks like a blunt screw without threads. It is heated, placed in holes through the pieces of steel, and a second head is formed at the other end by hammering it to hold it in place. Riveting has now largely been replaced by welding, the joining together of pieces of steel by melting a steel material between them under high heat. Priestesss concrete is an improved form of reinforcement. Steel rods are bent into the shapes to give them the necessary degree of tensile strengths. They are then used to priestess concrete, usually by one of two different methods. The first is to leave channels in a concrete beam that correspond to the shapes of the steel rods. When the rods are run through the channels, they are then bonded to the concrete by filling the channels with grout, a thin mortar or binding agent. In the other (and more common) method, the priestesses steel rods are placed in the lower part of a form that corresponds to the shape of the finished structure, and the concrete is poured around them. Priestesss concrete uses less steel and less concrete. Because it is a highly desirable material. Progressed concrete has made it possible to develop buildings with unusual shapes, like some of the modern, sports arenas, with large spaces unbroken by any obstructing supports. The uses for this relatively new structural method are constantly being developed. nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 1 1.绪 论 1.1 工程 背景 本项目为 9 层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为 960.96 m2，总建筑面积约为 8811.84 m2；层高 3.6m,平面尺寸为 18.3m52.0m。采用桩基础，室内地坪为 0.000m，室外内高差 0.6m。 框架梁、柱、楼面、屋面板板均为现浇。 1.1.1 设计资料 1.1.1.1 气象资料 夏季最高气温 42.3C ，冬季室外气温最低 9C 。 冻土深度 25cm，基本风荷载 W。 =0.35kN/ m2；基本雪荷载为 0.2 kN/ m2。 年降水量 680mm。 1.1.1.2 地质条件 建筑场地地形平坦，地基土成因类型为冰水洪积层。自上而下叙述如下： 新近沉积层（第一层），粉质粘土，厚度 0.51.0米，岩性特点，团粒状大孔结构，欠压密。 粉质粘土层（第二层），地质主要岩性为黄褐色分之粘土，硬塑状态，具有大孔结构，厚度约 3.0米 , qsk=3540kPa。 粉质粘土层（第三层），地质岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，可塑状态，厚度 3.5米， qsk=3035kPa。 粉质粘 土层（第四层），岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，硬塑状态，厚度未揭露， qsk=4060kPa,qpk=15002000kPa。 不考虑地下水。 1.1.1.3 地基土指标 自然容重 1.90g/cm2，液限 25.5，塑性指数 9.1，空隙比 0.683，计nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 2 算强度 150kp/m2。 1.1.1.4 地震设防烈度 7 度 1.1.1.5 抗震等级 三级 1.1.1.6 设计地震分组 场地为 1类一组 Tg（ s） =0.25s max 0.16 （表 3.8高层建筑结构） 1.1.2 材料 柱采用 C30，纵筋采用 HRB335，箍筋采用 HPB235，梁采用 C30，纵筋采用 HRB335，箍筋采用 HPB235。基础采用 C30，纵筋采用 HRB400，箍筋采用 HPB235。 1.2 工程特点 本工程为九层，主体高度为 32.4 米，属高层建筑。 高层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构、钢 -钢筋混凝土组合结构等类型。根据不同结构类型的特点，正确选用材料，就成为经济合理地建造高层建筑的一个重要方面。经过结构论证以及设计任务书等实际情况，以及本建筑自身的特点，决定采用钢筋混凝土结构。 在高层 建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的关键问题。高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架 -剪力墙、筒体以及它们的组合。 高层建筑随着层数和高度的增加水平作用对高层建筑机构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载，高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的机构体系又密切的相关。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。 框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。这种体系适用于多层建筑及高度不大的高层建筑。本建筑采用的是 框架机 构体系， 框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 3 板而做成现浇结构，本建筑采用的现浇结构。 由于本次设计是办公楼设计，要求有灵活的空间布置，和较高的抗震等级，故采用钢筋混凝土框架结构体系。 1.3 本章小结 本章主要论述了本次设计的工程概况 、相关的 设计资料 、 高层建筑的一些特点 以及综合本次设计所确定的结构体系类型 。 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 4 2.结构设计 2.1框架结构设 计计算 2.1.1 工程概况 本项目为 9 层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为 960.96 m2，总建筑面积约为 8811.84 m2；层高 3.6m 平面尺寸为 18.3m52.0m。采用桩基础，室内地坪为 0.000m，室外内高差 0.6m。 框架平面同柱网布置如下图： 图 2-1 框架平面柱网布置 框架梁柱现浇，屋面及楼面采用 100mm 厚现浇钢筋混凝土。 2.1.2 设计资料 2.1.2.1 气象条件 : 基本风荷载 W。 =0.35kN/ m2;基本雪荷载为 0.2 KN/ m2。 2.1.2.2 楼、屋面使用荷载 ： 走道： 2.5kN/ m2；消防楼梯 2.5kN/ m2；办公室 2.0kN/ m2；机房 8.0kN/ m2，为安全考虑，均按 2.5kN/ m2 计算 。 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 5 2.1.2.3 工程地质条件： 建筑物场地地形平坦，地基土成因类型为冰水洪积层。自上而下 叙述如下： 新近沉积层（第一层），粉质粘土，厚度 0.51.0米，岩性特点，团粒状大孔结构，欠压密。 粉质粘土层（第二层），地质主要岩性为黄褐色分之粘土，硬塑状态，具有大孔结构，厚度约 3.0米 , 3 0 3 5skq kP a粉质粘土层（第三层 ），地质岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，可塑状态，厚度 3.5米， 3 0 3 5skq kP a粉质粘土层（第四层），岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，硬塑状态，厚度未揭露， 3 0 3 5 , 1 5 0 0 2 0 0 0s k p kq k P a q k P a不考虑地下水。 场地位 1类一组 Tg（ s） =0.25s max 0.16 （表 3.8高层建筑结构） 2.1.2.4 屋面及楼面做法： 屋面做法 ： 20mm厚 1： 2水泥砂浆找平； 100 140mm厚（ 2%找坡）膨胀珍珠岩； 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板； 15mm厚纸筋石灰抹灰。 楼面做饭： 25mm厚水泥砂浆面层； 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm纸筋石灰抹灰 2.1.3 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定 2.1.3.1 初估截面尺寸 (1)柱 ： bh=600mm600mm (2)梁：梁编号如下图 ： L1: h=(1/12 1/8)7800=650 975 取 h=700mm b=(1/3 1/2)H=(1/3 1/2)700=233 350 取 b=300mm L2: h=(1/12 1/8)2700=225 338 取 h=450mm b=(1/3 1/2)H=(1/3 1/2)450=130 225 取 b=250mm nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 6 L3: h=(1/12 1/8)4000=333 500 取 h=450mm b=(1/3 1/2)H=(1/3 1/2)450=150 225 取 b=250mm L4: h=(1/12 1/8)3600=300 450 取 h=400mm b=(1/3 1/2)H=(1/3 1/2)400=133 200 取 b=250mm L5: h=(1/12 1/8)2400=200 300 取 h=400mm b=(1/3 1/2)H=(1/3 1/2)400=133 200 取 b=250mm L6: h=(1/12 1/8)8000=667 1000 取 h=700mm b=(1/3 1/2)H=(1/3 1/2)700=233 350 取 b=300mm 图 2-2 框架梁编号 2.1.3.2 梁的计算跨度 框架梁的计算跨度以上柱形心为准，由于建筑轴线与柱轴线重合，故计算跨度如下： 图 2-3 梁的计算跨度 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 7 2.1.3.3 柱高度 底层柱 h=3.6+0.6+0.5=4.7m 其他层 h=3.6m 1 1 1 1图 2-4 横向框架计算简图及柱编号 2.1.4 荷载计算 2.1.4.1 屋面均布恒载 二毡三油防水层 0.35 kN/ m2 冷底子有热玛蹄脂 0.05 kN/ m2 20mm厚 1： 2水泥砂浆找平 0.02 20=0.4 kN/ m2 100 140厚 (2%坡度 )膨胀珍珠岩 (0.1+0.14)7/2=0.84 kN/ m2 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kN/ m2 15mm厚纸 筋石灰抹底 0.01516=0.24 kN/ m2 共计 4.38 kN/ m2 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 8 屋面恒载标准值为 ： （ 52+0.24） （ 7.82+2.7+0.24） 4.38=4242.16 kN 2.1.4.2 楼面均布恒载 按楼面做法逐项计算 25厚水泥砂浆找平 0.02520=0.05 kN/ m2 100厚现浇钢筋混 凝土楼板 0.125=2.5 kN/ m2 15厚纸筋石灰抹灰 0.01516=0.24 kN/ m2 共计 3.24 kN/ m2 楼面恒载标准值 为： （ 52+0.24） （ 7.82+2.7+0.24） 3.24=3180.04 kN 2.1.4.3 屋面均布活载 计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载 ： 0.2（ 52+0.24） （ 7.82+2.7+0.24） =197.71 kN 2.1.4.4 楼面均布活荷载 楼面均布活荷载对于办公楼一般房间为 22.0KN/ m2，走道、消防楼梯为 2.5 kN/ m2，为计算方便，偏安全的统一取均布活荷为 2.5 kN/ m2。 楼面均布活荷载标准值为 ： 2.5（ 52+0.24） （ 7.82+2.7+0.24） =2421.32 kN 2.1.4.5 梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量） L1： bh=0.3m0.7m 长度 7.2m 每根 重量 0.77.225（ 0.022+0.3） =42.84 kN 根数 1529=270根 L2： bh=0.25m0.45m 长度 2.1m 每根重量 0.452.125（ 0.022+0.25） =6.85 kN 根数 159=135根 L3： bh=0.25m0.45m 长度 3.4m 每根重量 0.453.425（ 0.022+0.25） =11.09 kN 根数 1629=288根 L4： bh=0.25m0.4m 长度 3.0m nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 9 每根重量 0.4325（ 0.022+0.25） =8.7 kN 根数 89=72根 L5： bh=0.25m0.4m 长度 1.8m 每根重量 0.41.825（ 0.022+0.25） =5.22 kN 根数 89=72根 L6： bh=0.3m0.7m 长度 7.4m 每根重量 0.77.425（ 0.022+0.3） =44.03 kN 根数 49=36根 Z1： 截面 0.60.6 m2 长度 4.7m 每根重量 （ 0.6+0.022） 4.725=48.13 kN 根数 144=56根 Z2： 截面 0.60.6 m2 长度 3.6m 每根重量 （ 0.6+0.022） 3.625=36.86 kN 根数 1448=448根 表 2-1 梁柱自重 梁（柱）编 号 截面（ m2） 长度（ m） 根数 每根重量（ kN） L1 0.30.7 7.20 270 42.84 L2 0.250.45 2.1 135 6.85 L3 0.250.45 3.4 288 11.09 L4 0.250.4 3.0 72 8.70 L5 0.250.4 1.8 72 5.22 L6 0.30.7 7.40 36 44.03 Z1 0.60.6 4.7 56 48.13 Z2 0.60.6 3.6 448 36.86 2.1.4.6 墙体自重 外墙墙厚 240mm，采用瓷 砖贴面；内墙墙厚 120mm，采用水泥砂浆nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 10 抹面，内外墙均采用粉煤灰空心砌块砌筑。 单位面积外墙体重量为： 7.00.24=1.68 kN/ m2 单位面积外墙贴面重量为： 0.5 kN/ m2 单位面积内墙体重量为： 7.00.12=0.84 kN/ m2 单位面积内墙贴面重量为 （双面抹面 ）： 0.362=0.72 kN/ m2 表 2-2 墙体自重 墙体 每片面积（ m2） 片数 重量（ KN） 底 层 纵 墙 外 墙 3.44.25 16 外墙墙体 388.41 881.46 外墙墙面 115.6 3.04.30 4 外墙墙体 86.69 外墙墙面 25.8 1.84.30 4 外墙墙体 52.01 外墙墙面 15.48 7.44.00 2 外墙墙体 99.56 外墙墙面 29.6 内 墙 3.44.25 16 内墙墙体 194.21 400.92 内墙墙面 166.46 3.04.30 2 内墙墙体 21.67 内墙墙面 18.78 底 层 横 墙 外 墙 7.24.0 4 外墙墙体 96.77 207.56 外墙墙面 82.94 2.14.25 2 外墙墙体 15.0 外墙墙面 12.85 内 墙 7.24.0 16 内墙墙体 387.07 718.85 内墙墙面 331.78 外 墙 3.43.15 16 外墙墙体 287.89 外墙墙面 85.68 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 11 续表 2-2 墙体 每片面积（） 片数 重量（ kN） 其 他 层 纵 墙 外 墙 3.03.20 4 外墙墙体 64.51 601.08 外墙墙面 19.2 1.803.20 4 外墙墙体 38.71 外墙墙面 11.52 7.42.90 2 外墙墙体 72.11 外墙墙面 21.46 内 墙 3.43.15 16 内墙墙体 143.94 351.69 内墙墙面 123.38 3.03.20 2 内墙墙体 16.13 内墙墙面 13.82 1.83.20 2 内墙墙体 9.68 内墙墙面 8.29 7.42.90 1 内墙墙体 18.03 内墙墙面 15.45 其 他 层 横 墙 外 墙 7.22.90 4 外墙墙体 140.37 210.48 外墙墙面 41.76 2.13.15 2 外墙墙体 22.23 外墙墙面 6.12 内 墙 7.22.90 16 内墙墙体 280.62 514.48 内墙墙面 233.86 2.1.4.7 荷载总汇 顶层重力荷载代表值包括屋面恒载 +50%屋面雪载 +纵横梁自重 +半层柱自重 +半层墙体自重。 顶层恒载1Q： 4242.16kN 顶层活载2Q： 193.71kN nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 12 顶层梁自重3Q：1L+2L+3L+4L+5L+6L=42.8430+6.8515+11.0932+8.78+5.228+44.034 =2030.31kN 顶层柱自重4Q： 36.8656=2064.16kN 顶层墙自重5Q： 601.08+351.69+210.48+514.48=1677.73 kN 9G=1Q+1/22Q+3Q+1/24Q+1/25Q=9759.58 kN 其他层重力荷载代表值包括楼面恒载 +50%活载 +纵横梁自重 +楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重。 8G=3138.04+1/22421.32+42.8430+6.8515+11.0932+8.78 +5.228+44.034+36.8656+1677.73=10120.9 kN 8 7 6 5 4 3 2 G G G G G G G 10120.9 kN 1G=3138.04+1/22421.32+42.8430+6.8515+11.0932+8.78+5.228 +44.034+1/236.8656+1/248.1356=10967.52kN 门窗荷载计算 M-1、 M-2采用钢框门，单位面积钢框门重量为 0.4kN/ m2 M-3、 M-4采用木门，单位面积木门重量为 0.2 kN/ m2 C-1、 C-2、 C-3、 C-4、 C-5、 C-6均采用钢框玻璃窗，单位面积钢框玻璃窗重量为 0.45 kN/ 表 2-3 门窗重量计算 层号 门窗号 单位面积（ m2） 数量 重量 (kN) 底层 M-1 1.52.7 3 4.86 64.35 M-2 1.52.1 2 2.52 M-3 0.92.4 13 5.62 C-1 0.91.8 2 1.46 C-2 1.01.8 4 3.24 C-4 2.41.8 18 34.99 C-5 1.81.8 8 11.66 M-3 0.92.4 14 6.05 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 13 续表 2-3 层号 门窗号 单位面积（ m2） 数量 重量 (kN) 二 至 九 层 M-4 1.52.4 6 4.32 67.55 C-2 1.01.8 4 3.24 C-3 1.51.8 2 2.43 C-4 2.41.8 18 34.99 C-5 1.81.8 8 11.66 C-6 3.01.8 2 4.86 （ 1）底层墙体实 际重量：1G=10699.07 kN （ 2）二至九层实际重量： 2 3 4 5 6 7 8 9 8 1 3 . 3G G G G G G G kN 9 9451.98G kN 建筑物总重力荷载代表值 9 7 7 7 8 3 .7 6ii G kN 2.1.5 水平地震作用下 框架的侧向位移验算 2.1.5.1 横向线刚度 混凝土 C30 73 10CE kN/ m2 在框架结构中，有现浇楼面或预制板楼 面。而现浇板的楼面，板可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取 I =1.50I（0I为梁的截面惯性矩）。对中框架取 I =2.00I。若为装配楼板，现浇层的楼 图 2-5 质点重力荷载值面，则边框架梁取 I =1.20I，对中框架取 I =1.50I。 横向线刚度 计算 见表 2-4。 2.1.5.2 横向框架柱的侧移刚度 D 值 柱线刚度列于表 2-5，横向框架柱侧移刚度 D 值计算见表 2-6。 2.1.5.3 横向框架自振周期 按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法。将结构 按质量分布 情况简化为无限质点的悬臂直杆，G 9 =9451.98kNG 3 = 9813.3 kNG 2 = 9813.3 kNG 1 = 10699.07 kNG 4 = 9813.3 kNG 5 = 9813.3 kNG 6 = 9813.3 kNG 7 = 9813.3 kNG 8 = 9813.3 kNnts河南理工大学本科毕业设计（论文） 14 导出以直杆顶点位移表示的基本 公式。 表 2-4 横向刚度计算 表 2-5 柱线刚度 柱号 Z 截面 （ m2） 柱高度 （ m） 惯性矩 线刚度 30 12bhI （ m4） cc EIK h（ kNm） 1Z0.60.6 4.7 10.810-3 6.89104 2Z0.60.6 3.6 10.810-3 9.00104 表 2-6 横向框架柱侧移刚度 D 值计算 项目 柱类型 层 ()2()bcbcKKKKKK一 般 层底 层205 ()2KK（ 一 般 层 ）+K. 底 层+K212 ( / )cD K kN mh根数 底 层 边框架边柱 4 .9 5 0 .7 1 86 .8 9 0.448 16768 4 边框架中柱 3 .1 7 4 .9 5 1 .1 7 96 .8 9 0.528 19762 4 中框架边柱 6 .6 0 .9 5 86 .8 9 0.493 18452 24 中框架中柱 6 .6 4 .2 2 1 .5 76 .8 9 0.580 21709 24 D 1109984 二 至 九 层 边框架边柱 4 . 9 5 4 . 9 5 0 . 5 52 9 . 0 0.216 18000 4 边框架中柱 ( 4 . 9 5 3 . 1 7 ) 0 . 9 0 22 0.311 25917 4 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 15 续表 2-6 项目 柱类型 层 ()2()bcbcKKKKKK一 般 层底 层205 ()2KK（ 一 般 层 ）+K. 底 层+K212 ( / )cD K kN mh根数 二 至 九 层 中框架边柱 ( 6 .6 6 .6 ) 0 .7 3 32 0.268 22333 24 中框架中柱 ( 6 .6 4 .2 2 ) 1 .2 0 22 0.375 31250 24 D 1461660 这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的基本周期： 9 101 .7TT式中0基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减少的影响，取 0.6； T 框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移； T 是将框架的重 力荷载视为水平作用力，求得的假想框架顶点位移。然后由 T 求出1T，再用1T求出框架结构的底部剪力，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 2-7 横向框架顶点位移 层次 iG（ kN） iG（ kN） iD（ kN/m） 层间相对位移i iiGD i 9 9451.98 9451.98 1461660 0.0065 0.3196 8 9813.3 19265.28 1461660 0.0132 0.3131 7 9813.3 29078.58 1461660 0.0199 0.2999 6 9813.3 38891.88 1461660 0.0266 0.28 5 9813.3 48705.18 1461660 0.0333 0.2534 4 9813.3 58518.48 1461660 0.0400 0.2201 3 9813.3 68331.78 1461660 0.0467 0.1801 2 9813.3 78145.08 1461660 0.0534 0.1334 1 10699.07 88844.15 1109984 0.0800 0.0800 101 .7TT=1.70.6 0 .3 1 9 6 0 .5 7 7 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 16 2.1.5.4 横向地震作用计算 在 I 类场地， 6 度设防区，设计地震分组为第二组情况下，结构的特征周期gT=0.25s，水平地震影响系数最大值 6max=0.16。 由于1T=0.577gT=1.40.25=0.35（ s），应考虑顶点附加地震作用。 按底部剪力法求得的基底剪力，若按iii E KiiGHFFGH 分配给各层，则水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解法求得的结果，特别对于周期比较长的结构相差更大。地震的宏观震害也表明，结构上部往往震害很严重。因此，n即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。n考虑了结构周期和场地的影响。且修正后的剪力分布与实际更加吻合。 n=0.081T+0.01=0.080.577+0.01=0.0562 结构横向总水平地震作用标准值： EKF=（gT/ 1T） max0.85 71 iiG=（ 0.25/0.850） 0.90.160.8588844.15=5691.88kN 顶点附加水平地震作用： nF=n EKF=0.0685681.88=387.05kN 各层横向地震剪力计算见表 2-8，表中： 71(1 )iii E K njjjGHFFGH横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图 2-6。 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 17 表 2-8 各层横向地震作用及楼层地震剪力 层次 ih（ m） iH（ m） iG（ kN） iiGHkN m71iijjjGHGHiF（ kN） iV（ kN） 9 3.6 33.5 9451.98 316641 0.189 1402.836 1402.36 8 3.6 29.9 9813.3 293418 0.175 940.1 2342.46 7 3.6 26.3 9813.3 258090 0.154 827.29 3169.75 6 3.6 22.7 9813.3 222762 0.133 714.48 3884.23 5 3.6 19.1 9813.3 187434 0.112 601.66 4485.89 4 3.6 15.5 9813.3 152106 0.091 488.85 4974.74 3 3.6 11.9 9813.3 116778 0.070 376.04 5350.78 2 3.6 8.3 9813.3 81450 0.050 268.6 5619.38 1 6.5 4.7 10669.07 50145 0.030 161.16 5780.54 注：表中第 9 层iF中加入了nF，其中nF=387.05kN。 1042.36940.1714.48601.66488.85376.04268.6161.16827.291042.362342.463169.753884.234485.894974.745350.785619.385780.54图 2-6 横向框架各层水平地震作用和地震剪力 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 18 2.1.5.5 横向框架抗震变形验算 详见表 2-9。 表 2-9 横向 框架抗震 变形验算 注：层间弹性相对转角均满足要求。e e=1/450。（若考虑填充墙抗力作用为1/550） 2.1.6 水平地震作用下 横向框架的内力分析 本设计取中框架为例，柱端计算结果详见表 2-10。地震作用下框架梁柱弯矩，梁端剪力及柱轴力分别见表 2-11、图 2-7，图 2-8。 表 2-10 C 轴柱（边柱） 柱端弯矩计算 层 次 层高 h 层间剪力()iV kN 层间刚度 iDimD imV K y (m) M上 M下 9 3.6 1402.36 1461660 22333 21 0.733 0.3 52.92 22.68 8 3.6 2342.46 1461660 22333 36 0.733 0.4 77.76 51.84 7 3.6 3169.75 1461660 22333 48 0.733 0.45 95.04 77.76 6 3.6 3884.23 1461660 22333 59 0.733 0.45 116.82 95.58 层次 层间剪力iV（ kN） 层间刚度iD（ kN） 层 间位移iiVD （ m） 层高 ih（ m） 层间相对弹性转角e9 1402.36 1461660 0.00096 3.6 1/3750 8 2342.46 1461660 0 0016 3.6 1/2250 7 3169.75 1461660 0.00217 3.6 1/1659 6 3884.23 1461660 0.00266 3.6 1/1353 5 4485.89 1461660 0.00307 3.6 1/1173 4 4974.74 1461660 0.0034 3.6 1/1058 3 5350.78 1461660 0.00366 3.6 1/983 2 5619.38 1461660 0.00384 3.6 1/938 1 5780.54 1109984 0.00521 4.7 1/691 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 19 续表 2-10 层 次 层高 h 层间剪力()iV kN 层间刚度 iDimD imV K y (m) M上 M下 5 3.6 4485.85 1461660 22333 69 0.733 0.45 136.62 111.78 4 3.6 4974.74 1461660 22333 76 0.733 0.5 136.8 136.8 3 3.6 5350.78 1461660 22333 82 0.733 0.5 147.6 147.6 2 3.6 5619.38 1461660 22333 86 0.733 0.5 154.8 154.8 1 4.7 5780.54 1109984 18452 96 0.958 0.65 157.92 293.28 注：表中：3,210 yyyy iimCim DDVV / iiii hyM hM 1V yV imim上下表 2-11 D 轴柱（中柱）柱端弯矩计算 层 次 层高 h 层间剪力 ()iV KN 层间刚度 iDimDimVK y (m) M上M下9 3.6 1402.36 1461660 31250 30 1.202 0.4 64.8 43.2 8 3.6 2342.46 1461660 31250 50 1.202 0.45 99 81 7 3.6 3169.75 1461660 31250 68 1.202 0.45 134.64 110.16 6 3.6 3884.23 1461660 31250 83 1.202 0.5 149.4 149.4 5 3.6 4485.85 1461660 31250 96 1.202 0.5 172.8 172.8 4 3.6 4974.74 1461660 31250 106 1.202 0.5 190.8 190.8 3 3.6 5350.78 1461660 31250 115 1.202 0.5 207 207 2 3.6 5619.38 1461660 31250 120 1.202 0.5 216 216 1 4.7 5780.54 1109984 21709 113 1.57 0.6 212.44 318.66 该框架为对称结构 ,F 轴柱与 C 轴柱相同， D 轴柱与 E 轴柱相同 。 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 20 nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 21 2 6 1 . 3 52 1 62 1 2 . 4 43 1 8 . 6 62 1 62 1 62 0 72 0 71 9 0 . 81 0 9 . 81 4 9 . 41 4 9 . 481994 3 . 26 4 . 88 4 . 11 0 1 . 2 31 2 6 . 1 81 4 1 . 81 5 5 . 1 41 6 7 . 0 91 6 4 . 9 75 5 . 4 62 5 . 35 2 . 9 21 0 0 . 4 41 4 6 . 8 81 9 4 . 5 82 3 2 . 2 22 4 8 . 5 82 8 4 . 43 0 2 . 43 1 2 . 7 23 9 . 53 9 . 51 3 1 . 5 41 5 8 . 8 31 9 5 . 4 22 2 1 . 8 02 4 2 . 6 62 5 8 . 0 32 6 1 . 3 55 2 . 9 22 2 . 6 85 1 . 8 47 7 . 7 69 5 . 5 81 1 1 . 7 81 3 6 . 81 4 7 . 61 5 4 . 81 5 7 . 9 21 5 4 . 81 4 7 . 61 3 6 . 81 3 6 . 6 21 1 6 . 8 29 5 . 0 47 7 . 7 62 2 . 6 84 3 . 25 5 . 4 65 1 . 8 4991 4 6 . 8 89 5 . 0 481 1 3 4 . 6 41 3 1 . 5 48 4 . 11 9 4 . 5 81 5 8 . 8 31 0 1 . 2 32 3 2 . 2 21 9 5 . 4 21 2 6 . 1 82 4 8 . 5 82 2 1 . 8 01 4 1 . 82 8 4 . 42 4 2 . 6 62 5 8 . 0 33 1 2 . 7 21 5 5 . 1 41 6 7 . 0 91 5 4 . 82 9 3 . 2 82 9 3 . 2 83 1 8 . 6 62 1 2 . 4 41 4 7 . 61 4 7 . 61 3 6 . 81 3 6 . 81 1 1 . 7 81 3 6 . 6 29 5 . 5 81 1 6 . 8 27 7 . 7 61 1 0 . 2 61 4 9 . 41 4 9 . 49 9 . 9 41 7 2 . 81 7 2 . 8 1 4 6 . 2 11 2 4 . 5 51 0 9 . 81 9 0 . 82 0 72 0 78 6 . 7 47 7 . 7 66 4 . 82 5 . 33 9 . 55 2 . 9 25 2 . 9 21 0 0 . 4 41 5 7 . 9 23 0 2 . 41 5 4 . 82 1 61 6 4 . 9 71 5 4 . 8图 2-7 地震作用下中框架弯矩图 （ kN/m） nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 22 79.7377.8473.263.9459.3949.0238.6726.0012.8479.7377.8473.263.9459.3949.0238.6726.0012.8479.73 79.7377.84 77.8473.2 73.249.02 49.0259.3959.3963.94 63.9438.67 38.6726.00 26.0012.8412.84159.13157.11147.75135.05120.7496.4180.1052.5824.1024.1052.5880.1096.41120.74135.05147.75157.11159.13-480.63-400.9-323.06-249.86-185.92-126.53-77.51-38.84-12.84-11.26-38.08-79.51-126.90-188.25-259.36-333.91-413.18-492.58-492.58-413.18-333.91-259.36-188.25-126.90-79.51-38.08-11.26-12.84-38.84-77.51-126.53-185.92-249.86-323.06-400.9-480.63图 2-8 地震力作用下框架梁端剪力及柱轴力 (kN) nts河南理工大学本科毕业设计（论文） 23 2.1.7 竖向荷载作用下横向框架的内力分析 仍以中框架为例进行计算。 2.1.7.1 荷载计算 a 4 . 0 1 / 2 2 . 0 m a / l 2 . 0 / 7 . 8 0 . 2 6 231 2 1 0 . 1 3 5 + 0 . 0 1 8 = 0 . 8 8 3 第 9 层梁的均布线荷载 图 2-9 荷载折减示意图 CD 跨 ： 屋面均布恒载传给梁 4.384.00.883=17.52kN/m 横梁自重（包括抹灰） （ 0.3+0.022 ） 0.725=5.95kN/m 恒载： 23.47kN/m DE 跨 ： 屋面均布恒载传给梁 4.384.00.883=17.52kN/m 横梁自重（包括抹灰） （ 0.25+0.022） 0.4525=3.26kN/m恒载： 20.78kN/m 第 2 8 层梁均布线荷载 CD 跨： 楼面均布恒载传给梁 3.244.00.883=12.96kN/m 横梁自重（包括抹灰） （ 0.3+0.022） 0.725=5.95kN/m 无 横墙 恒载： 18.91kN/m DE 跨： 楼面均布恒载传 3.244.00.883=12.96kN/m 横梁自重（包括抹灰） （ 0.25+0.022） 0.4525=3.26kN/m 恒载： 16.22kN/m 第 2