生物技术公司科技研发楼_框架结构_毕业设计_土木工程.doc

江江 苏苏 科科 技技 大大 学学 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 学学 院院 船舶与建筑工程学院船舶与建筑工程学院 专专 业业 土土 木木 工工 程程 学生姓名学生姓名 高高 杨杨 班级学号班级学号 0945601212 指导教师指导教师 王素瑞 韦嶶王素瑞 韦嶶 二零一三年六月 I 江苏科技大学本科毕业设计江苏科技大学本科毕业设计 生物技术公司科技研发楼生物技术公司科技研发楼 Design Of Science and technology R 下层为粉质粘土 重度 2 18 kN m3 承载力特征 值 fak 210Kpa 压缩模量 ES 9 0Mpa 地下水位在天然地面以下 2 5m 抗震设防要求 设防烈度为 7 度 设计地震分组为第 1 组 设计地震加速度为 0 15g 江苏科技大学本科毕业设计 2 1 2 调研调研 现代社会经济迅速发展 办公条件有了新的要求 现代办公楼 研发楼采用的 大多数还是钢筋混凝土的框架结构 框架结构通过现场浇筑可以形成具有整体节点 的连续结构 保护非结构构件遭破坏 另外框架结构主要有其主体框架承重 墙体 只起围护和隔断作用 因此 房间的布置很灵活 窗洞的位置也可以根据采光要求 灵活布置 可是正由于框架结构中墙体不承重 这对框架结构的整体刚度有削弱的 作用 另外周期性的往复水平荷载作用下 构件刚度因裂缝开展而递减 构件开裂 处钢筋的塑性拉伸使裂缝不能闭合 1 3 平面布置平面布置 建筑是供人使用的有功能作用的空间 同一功能要求和使用目的的建筑可 以有多种空间形式 建筑体型一般综合反映内部空间 又在一定程度上反映建 筑的性格 历史时期和民族地域特点 对于建筑造型与平面布置的选择 必须考虑结构因素 以有利于结构受力 平面形状应简单 对称 规则 以减少地震灾害的影响 本设计在平面上力求平面对称 对称平面易于保证质量中心与刚度中心重 合 避免结构在水平力作用下扭转 根据以上要求 此办公楼采用内廊式 建 筑的总长度为 50 4m 总宽度为 16 8m 走廊的宽度为 2 4m 走廊两端设置安全 出口 正对营业大厅也布置了一个出口 1 4 立面布置立面布置 立面设计时首先应推敲各部分总的比例关系 考虑建筑物整体的几个方面 的统一 相邻立面的连接与协调 然后着重分析各立面上墙面的处理 门窗的 调整和安排 最后对入口 门廊等进一步进行处理 节奏韵律和虚实对比 是使建筑立面高于表现力的重要设计手法 在建筑 立面上 相同构件或门窗作有规律的重复和变化 给人们在视觉上得到类似音 乐诗歌中节奏韵律的效果 立面的节奏感在门窗的排列组合 墙面的构件划分 中表现得比较突出 江苏科技大学本科毕业设计 3 1 5 剖面设计剖面设计 剖面设计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 利用 以及建筑剖面中的结构 构造关系 建筑物的平面和剖面是紧密联系的 在本设计中首层层高为 3 9m 其它层层高为 3 3m 消防疏散用楼布置在建 筑物两侧 1 6 垂直交通设计垂直交通设计 本工程主要垂直交通工具是楼梯 对楼梯的选用及其在建筑物中的合理布 置 将使高层建筑的使用更加合理 同时还能提高工作效率 本设计中设置了两部楼梯 一部位于大厅处 另一部布置在建筑物右侧 这样 的布置可使建筑物内任意点至楼 电梯出口的距离均不大于 30m 满足高层建筑的 防火要求 1 7 耐火等级 防火疏散和采光通风耐火等级 防火疏散和采光通风 本办公楼的设计耐火等级为二级 发生火灾时 工作人员往往还在远离地面的高层 将他们全部迅速地疏散 到安全地带是防火的重要环节 疏散设计的原则是路线简单明了 便于人们在 紧急时进行判断 同时供以室内任何位置向两个方向疏散的可能性 疏散楼梯 是发生火灾时电梯停用的情况下最主要的竖向交通途径 其位置应首先符合安 全疏散距离的规定 也应符合人在火灾发生后可能的疏导方向 本设计中楼梯 设置于建筑的两端 可双向疏散 布置房间时已考虑到将走廊两边房间的门 窗尽量相对 以便形成空气对流 从而达到通风的效果 具体的采光要求可以 通过控制窗的尺寸来实现 1 8 其他构造设计其他构造设计 楼梯 不锈钢扶手栏杆 见苏苏 J9505 女儿墙 见苏苏 J9503 不上人屋面做法 30厚C20细石混凝土 内配 4 150 150钢筋网片 120厚现 浇钢筋混凝土结构层 10厚合成高分子防水层 20厚1 3水泥砂浆找平层 100厚聚 苯板保温层 35厚C20细石混凝土找坡层 20厚板底抹灰 江苏科技大学本科毕业设计 4 楼面做法 普通 10厚地面砖 20厚1 3水泥浆找平层 120厚现浇钢筋混凝 土结构层 20厚板底抹灰 楼面做法 卫生间 10厚地面砖 20厚水泥砂浆找坡层 20厚1 3水泥浆找平 层 120厚现浇钢筋混凝土结构层 20厚板底抹灰 墙体 采用 240 厚加气混凝土砌块 内墙体 普通 240厚加气混凝土砌块 双面20厚水泥石灰砂浆抹灰 刷乳胶漆 内墙体 卫生间 240厚加气混凝土砌块 20厚水泥砂浆 20厚水泥石灰砂浆各单面抹灰 刷乳胶 漆 外墙体 防水防霉涂料 5 厚 1 0 3 3 石灰膏砂浆砂浆粉面 15 厚 1 1 6 水泥石灰膏 砂浆打底 40 厚聚苯乙烯泡沫板塑料 240 厚加气混凝土砌块 15 厚 1 1 6 水泥 石灰膏砂浆打底 5 厚 1 0 3 3 石灰膏砂浆砂浆粉面 1 9 主要参考资料主要参考资料 1 建筑结构统一标准 GB68 84 2 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068 2001 3 建筑抗震设防分类标准 GB50223 95 4 建筑结构荷载规范 GB50009 2011 5 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 6 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 7 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 8 江苏省现行建筑标准图集 9 同济大学等 房屋建筑学 北京 中国建筑工业出版社 2004 10 建筑设计资料集编委会 建筑设计资料集 北京 中国建筑工业出版社 1994 11 彭少民 混凝土结构 上 下 武汉工业大学出版社 2002 12 丰定国 王杜良 抗震结构设计 武汉工业大学出版社 2003 江苏科技大学本科毕业设计 5 13 赵明华 土力学与基础工程 武汉工业大学出版 2003 14 徐礼华 土木工程专业毕业设计指南 武汉理工大学出版社 2003 15 北京钢铁设计研究总院 华北矿建设计研究院 钢筋混凝土结构构造手 册 第二版 冶金工业出版社 1991 16 张叙 李军 常用建筑结构节点设计施工详细图集 中国建筑工业出 版社 2002 江苏科技大学本科毕业设计 6 第二章第二章 结构设计结构设计 2 1 框架结构设计框架结构设计 2 1 1 工程概况工程概况 1 柱网尺寸布置 初步确定及层高 根据建筑的空间功能要求 横向以 7 2m 和 2 4m 为主 纵向以 7 2m 为主 首层 层高为 3 9m 二到五层层高为 3 3m 图 2 1 框架平面柱网布置 2 承重方案 本工程柱网布置为长方形 采用纵横向框架承重方案 3 根据 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范 GB 50010 2002 一下简称一下简称 混规混规 10 1 条条 表表 10 1 1 可知民用建筑的双向板的最小厚度为 80mm 本工程取用 120mm 2 1 2 设计条件设计条件 1 气象资料 年平均降雨量 485mm 夏季主导风向 东南 江苏科技大学本科毕业设计 7 冬季主导风向 西北 基本风压 W0 0 35KN m2 基本雪压 S0 0 25KN m2 2 地质资料 拟建场地地形平坦 自然地表绝对高程34 50 m 场地类别为II类场地 该场地地 层分布为 上层为素填土 厚1 2m 重度 1 16kN m3 承载力特征值fak 80Kpa 压 缩模量ES 5 6MPa 下层为粉质粘土 重度 2 18 kN m3 承载力特征值fak 210Kpa 压缩模量ES 9 0Mpa 地下水位在天然地面以下2 5m 3 抗震设防要求 设防烈度为7度 设计地震分组为第1组 设计地震加速度为0 15g 4 材料的选用 根据 抗规抗规 3 9 2条规定条规定确定 混凝土强度等级为C30 梁纵筋及 基础选用HRB335级钢筋 柱纵筋选HRB335级钢筋 箍筋选用HRB335级钢筋 5 抗震等级的确定 1 根据 建筑工程抗震设防分类标注建筑工程抗震设防分类标注 GB 50223 2008 3 0 2条规定条规定 确定本工 程为丙类 2 根据 抗规抗规 表表6 1 2确定 丙类 7度设防的建筑抗震等级为三级 场地为 类 2 1 3 屋面及楼面做法屋面及楼面做法 1 不上人屋面做法 30厚C20细石混凝土 内配 4 150 150钢筋网片 120厚现 浇钢筋混凝土结构层 10厚合成高分子防水层 20厚1 3水泥砂浆找平层 100厚聚 苯板保温层 35厚C20细石混凝土找坡层 20厚板底抹灰 2 楼面做法 普通 10厚地面砖 20厚1 3水泥浆找平层 120厚现浇钢筋混凝 土结构层 20厚板底抹灰 2 2 梁柱截面 梁跨度及柱高的确定梁柱截面 梁跨度及柱高的确定 结构布置如图2 2所示 根据布置情况确定结构的尺寸 江苏科技大学本科毕业设计 8 图 2 2 结构平面布置图 2 2 1 初估截面尺寸初估截面尺寸 1 横向框架主梁 AB 跨 取 L 7200mm 取 h 600mm 11 900600 812 hLmmmm 取 b 300mm 11 300200 23 bhmmmm BC 跨 取 L 2400mm 取 h 400mm b 250 11 300200 812 hLmmmm 由于结构对称 CD 跨与 AB 跨相同 2 纵向框架主梁 取 L 7200mm 取 h 600mm 11 900600 812 hLmmmm 取 b 300mm 11 300200 23 bhmmmm 3 次梁 连系梁 取 L 7200mm 取 11 600400 1218 hLmmmm h 500mm b 250mm 4 柱截面 框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算 1 E NF gn 1 cNc fNA 式中 柱的组合的轴压力设计值 N 江苏科技大学本科毕业设计 9 按简支状态计算的柱的负载面积 F 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 也可近 E g 似取 12 15kN 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数 边柱取 1 3 不等跨内柱取 1 25 等跨内柱取 1 2 验算截面以上楼层层数 n 柱截面面积 c A 混凝土轴心抗压强度设计值 c f 框架柱轴压比限值 此处可近似取 即为一级 二级和三级抗震等级 分 N 别取 0 7 0 8 和 0 9 其中 15 kN 4 0 9 1 3 1 25 E gn N 边 中 C30 混凝土 fc 14 3 kN ft 1 43 kN 边柱 cNEc fnFgA 3 1 3 7 2 7 2 12 105 0 9 14 3 52 3 14 10 mm 1 560amm 中柱 cNEc fnFgA 3 1 25 7 2 7 2 12 105 0 9 14 3 52 3 02 10 mm 2 550amm 为方便计算取柱的截面尺寸为 600mm 600mm 初选梁柱截面尺寸见表 2 1 表 2 1 初选梁柱截面尺寸 层次横梁 bh mm 边跨中跨 纵梁 bh mm 次梁 bh mm 柱 bh mm 1 5 300600 250400 300600 250500 600600 2 3 荷载计算荷载计算 2 3 1 楼 屋面活荷载标准值楼 屋面活荷载标准值 根据 荷载规范荷载规范 GB 5009 2002 第 第4 1 1条和第条和第4 3 1 楼 屋面活荷载标准值取 江苏科技大学本科毕业设计 10 值如下 1 民用建筑楼面均布活荷载标准植按表民用建筑楼面均布活荷载标准植按表 4 1 14 1 1 规定采用规定采用 办公室 2 0 kN m2 走廊 2 5 kN m2 楼梯 3 5 kN m2 资料室 2 5 kN m2 卫生间 2 5 kN m2 员工休息区 2 0 kN m2 备用房 2 0 kN m2 会议室 2 0 kN m2 多功能厅 3 5 kN m2 2 荷载规范荷载规范 4 3 14 3 1 屋面均布活荷载按表屋面均布活荷载按表 4 3 14 3 1 规定采用规定采用 不上人屋面 0 5 kN m2 雨蓬 0 5 kN m2 基本雪压 故屋面雪荷载标准值 2 0 0 25 1 0 r skN m 2 1 0 0 250 25 k skN m 2 3 2 楼 屋面的建筑做法及恒荷载的标准值楼 屋面的建筑做法及恒荷载的标准值 1 屋面 不上人屋面 1 30厚C20细石混凝土 内配 4 150 150钢筋网片 24 0 03 0 72 2 kN m 2 120厚现浇钢筋混凝土结构层 25 0 12 3 2 kN m 3 10厚合成高分子防水层 0 4 2 kN m 4 20厚1 3水泥砂浆找平层 20 0 02 0 4 2 kN m 5 100厚聚苯板保温层 0 14 0 1 0 014 2 kN m 6 35厚C20细石混凝土找坡层 25 0 035 0 875 2 kN m 7 20厚板底抹灰 20 0 02 0 4 2 kN m 江苏科技大学本科毕业设计 11 小计 5 809 kN m2 2 普通楼面 10 厚地面砖 21 0 01 0 21 kN m2 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 20 0 02 0 4 kN m2 120 厚现浇钢筋混凝土结构层 25 0 12 3 kN m2 20 厚板底抹灰 20 0 02 0 4 kN m2 小计 4 01 kN m2 3 卫生间楼面 10 厚地面砖 21 0 01 0 21 kN m2 20 厚水泥砂浆找破层 0 02 0 05 2 20 0 7 2 kN m 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 20 0 02 0 4 kN m2 120 厚现浇钢筋混凝土结构层 25 0 12 3 kN m2 20 厚板底抹灰 20 0 02 0 4 kN m2 小计 4 71 kN m2 4 普通内墙体 1 刷乳胶漆 2 240 厚加气混凝土砌块 8 0 24 1 92 2 kN m 3 刷配套界面处理剂一道 4 双面 20 厚水泥石灰砂浆抹灰 17 0 02 2 0 68 kN m2 5 刷乳胶漆 小计 2 6 kN m2 江苏科技大学本科毕业设计 12 5 卫生间内墙体 1 刷防水防霉涂料 2 240 厚加气混凝土砌块 8 0 24 1 92 3 3 刷配套界面处理剂一道 2 kN m 4 20 厚水泥砂浆 20 厚水泥石灰砂浆各单面抹灰 20 0 02 17 0 02 0 74 kN m2 5 刷乳胶漆 小计 2 66kN m2 6 楼梯间内墙体 1 刷防水防霉涂料 2 240 厚加气混凝土砌块 8 0 24 1 92 3 3 刷配套界面处理剂一道 2 kN m 4 各 20 厚水泥砂浆 20 厚水泥石灰砂浆各单面抹灰 20 0 02 17 0 02 0 74 kN m2 5 刷乳胶漆 小计 2 66kN m2 7 外墙体 1 刷防水防霉涂料 江苏科技大学本科毕业设计 13 2 5 厚 1 0 3 3 水泥石灰膏砂浆粉面 20 0 005 0 1 kN m2 3 15 厚 1 1 6 水泥石灰膏砂浆打底 20 0 015 0 3 kN m2 4 40 厚聚苯乙烯泡沫塑料 0 5 0 04 0 02 kN m2 5 240 厚加气混凝土砌块 8 0 24 1 92 kN m2 6 15 厚 1 1 6 水泥石灰膏砂浆打底 20 0 015 0 3 kN m2 7 5 厚 1 0 3 3 水泥石灰膏砂浆粉面 20 0 005 0 1 kN m 小计 2 74kN m2 2 4 重力荷载代表值重力荷载代表值 2 4 1 荷载计算荷载计算 1 不上人屋面 5 809 kN m2 2 普通楼面 4 01 kN m2 3 卫生间楼面 4 71 kN m2 4 普通内墙体 2 6 kN m2 5 卫生间内墙体 2 66 kN m2 6 楼梯间内墙体 2 66 kN m2 7 外墙体 2 84 kN m2 8 楼梯荷载计算 a 楼梯荷载计算 取 1m 宽板计算 楼梯板厚 取 斜板的倾mmlh 4 134 112 30 1 25 1 36 3 30 1 25 1 mmh120 角 1 tan150 3000 5 1 cos0 894 面层为 10 厚水磨石子面层 20 0 01 0 2 kN m2 20 厚 1 2 白水泥白石子砂浆找平层 20 0 02 0 4 kN m2 小计 0 6 kN m2 水磨石面层 2 1 0 150 3 0 60 9 0 3 KN m 踏步 2 0 15 0 3 0 5 25 0 31 875 KN m 江苏科技大学本科毕业设计 14 梯段板自重 2 0 12 0 32 25 0 33 2 KN m 板底抹灰 2 0 12 17 0 31 13 KN m 总计 7 11 kN m2 a 平台板的荷载 水磨石面层 0 6kN m2 120 厚混凝土板 2 312 0 25mKN 板底抹灰 2 17 0 020 34 KN m 小计 3 44 kN m2 b 平台梁的荷载 梁自重 2 24 02 025mKN 梁侧粉饰 2 0 2 KN m 小计 2 2 kN m2 一层楼梯间自重 2 3 6 1 75 7 11 0 5 3 6 1 75 7 11 3 6 2 1 3 44 2 3 62 1 2 2 236 56kN 二到四层楼梯间自重 2 3 6 1 75 7 11 0 5 3 1 75 7 11 3 2 1 3 44 2 3 62 1 2 2 214 16kN 五层楼梯间自重 2 0 5 3 1 75 7 112 3 62 1 2 2 87 48kN 2 4 2 墙的重力荷载墙的重力荷载 各层墙体的重力荷载代表值计算见表 2 2 总标准值 墙毛面积 门窗面积 墙体单位面积重力荷载标准值 门窗面积 门窗 自重 表 2 2 墙体重力荷载标准值计算表 楼层部位外墙普通内墙卫生间墙楼梯间墙 标准值合计 kN 江苏科技大学本科毕业设计 15 墙毛面积 2 m443 52522 7294 05118 8 门窗面积 2 m80 151 844 328 64 5 总标准值 kN 1027 811234 66239 55294 75 2796 77 墙毛面积 2 m443 52451 4494 05118 8 门窗面积 2 m80 151 844 328 64 3 4 总标准值 kN 1027 811049 33239 55294 75 2611 44 墙毛面积 2 m443 52570 2494 05118 8 门窗面积 2 m80 151 844 328 64 2 总标准值 kN 1027 811385 21239 55294 75 2920 32 墙毛面积 2 m524 16673 92111 15140 4 门窗面积 2 m100 0847 524 328 64 1 总标准值 kN 1198 841638 14285 03352 21 3474 21 2 4 3 柱 梁的重力荷载柱 梁的重力荷载 各层柱 梁的重力荷载标准值计算见表 2 3 表 2 4 表中为考虑梁柱表面抹灰 粉刷的荷载增大系数 柱取 1 1 梁取 1 05 表 2 3 柱重力荷载标准值计算 楼层 尺寸 b h mm 每延米重量 kN m 柱长 m 根 数 总长 m 标准值 kN 每层标准值 合计 kN 2 5600 600 93 332105 6950 41045 44 1600 600 94 832153 61382 4 1 1 1520 64 表 2 4 梁重力荷载标准值计算 楼 层 类别 尺寸 b h mm 每延米重量 kN m 梁长 m 标准值 kN 小计 kN 每层标准 值合计 kN 边跨梁300 600 4 5115 2518 4 1 中间跨梁250 400 2 519 248 1788 61 01878 03 江苏科技大学本科毕业设计 16 纵梁300 600 4 5201 6907 25 次梁250 500 3 125100 8315 5 2 4 4 楼面 屋面的重力荷载楼面 屋面的重力荷载 各层楼面 屋面恒荷载标准值及活荷载标准值计算见表 2 5 表 2 6 表 2 5 楼面 屋面恒荷载标准值计算表 楼 层 部位 面积 2 m 均布恒载标准值 2 kN m 恒载标准 值 kN 恒载合计 kN 5屋面846 725 8094918 5964918 596 普通楼面743 044 012979 590 卫生间楼面51 844 71244 166 4 87 49 2 3 214 16 1 4 楼梯间 1 236 56 4 311 236 2 3 3437 916 1 3460 316 注 表中楼梯间荷载取自楼梯荷载计算 表 2 6 楼面 屋面活荷载标准值计算表 楼层部位 面积 2 m 均布活载标准值 2 kN m 活载标准值 kN 活载合计 kN 5屋面 846 720 5 0 25 423 36 211 68 423 6 办公室等648 722 01297 44 走廊120 962 5302 4 卫生间51 842 5129 6 5 楼梯间25 23 588 2 1859 04 办公室等466 562 0933 12 走廊120 962 5302 4 休息室51 842 0103 68 会议室103 682 0207 36 卫生间51 842 5129 6 3 4 楼梯间51 843 5181 44 1857 6 办公室等622 082 01244 16 走廊120 962 5302 4 卫生间51 842 5129 6 2 楼梯间51 843 5181 44 1857 6 办公室等492 482 0984 96 休息室25 922 051 84 资料室103 682 5259 2 1909 44 江苏科技大学本科毕业设计 17 走廊120 962 5302 4 卫生间51 842 5129 6 1 楼梯间51 843 5181 44 注 括号中为雪荷载的值 2 4 5 楼层质点重力荷载标准值的计算楼层质点重力荷载标准值的计算 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与各活荷 载组合值之和 各活荷载组合系数 对楼面活荷载和雪荷载取 0 5 对屋面活荷载取 0 各个楼层质点的重力荷载代表值的计算过程见表 2 7 计算时 将每层的楼面荷 i G 载及上下各半层的墙 柱荷载集中到该层处 即为该层质点的重力荷载代表值 表 2 7 楼层质点重力荷载代表值计算表 KN 质 点 楼面恒 载 楼面活 载 梁柱墙 女儿 墙 雨 篷 i G恒载合计 活载合 计 5 4918 59 6 423 36 1878 0 3 1045 4 4 2796 7 7 329 0 1 9152 581 10967 84 6 423 36 4 3311 23 6 1859 0 4 1878 0 3 1045 4 4 2611 4 4 9868 3318846 146 1859 0 4 3 3437 91 6 1857 6 0 1878 0 3 1045 4 4 2611 4 4 9901 6268972 8261857 6 2 3437 91 6 1857 6 0 1878 0 3 1045 4 4 2920 3 2 10056 06 6 9281 7061857 6 1 3460 31 6 1857 6 0 1878 0 3 1045 4 4 3474 2 1 10700 89 6 10333 19 6 1857 6 合 计 49679 548401 727855 2 注 1 女儿墙自重 考虑抹灰 0 04 20 50 4 2 16 8 2 0 24 8 50 4 2 16 8 2 0 9329 01 kN 2 一层雨篷自重 0 1 25 2 5 7 22 0 1 25 2 4 1 5 63kN 3 屋盖和楼盖重力荷载代表值为 江苏科技大学本科毕业设计 18 4 屋盖层 女儿墙 屋面恒载 0 5 雪载 纵横梁重 半层柱重 半层墙重 墙和门 窗 5 楼盖层 楼面恒载 0 5 楼面活载 纵横梁重 楼面上下各半层柱重 楼面上下各 半层墙重 墙和门窗 图 2 8 建筑物总重力荷载代表值及质点高度 2 5 地震作用计算地震作用计算 2 5 1 横向框架侧移刚度计算横向框架侧移刚度计算 2 5 1 1 梁的线刚度梁的线刚度 梁的线刚度计算见表 2 8 计算简图如图 2 9 所示 梁的线刚度计算见表 2 10 江苏科技大学本科毕业设计 19 梁的线刚度计算公式 lIEK bcb 混凝土的弹性模量 混凝土强度等级 C30 kN m2 c E c E 6 30 0 10 梁的截面惯性矩 b I 梁的计算跨度 l 图 2 9 框架计算简图 表 2 10 梁的线刚度计算 矩形截面惯 性矩 边框架梁中框架梁截面 bXh mm2 跨度 m 12 3 0 bhI 0 1 5 b II lIEK bcb 0 2 b II lIEK bcb 300 6007 2 3 5 4 10 3 8 1 10 33750 3 10 8 10 45000 250 4002 4 3 1 33 10 3 2 0 10 25000 3 2 67 10 33750 2 5 1 2 柱的线刚度柱的线刚度 柱的线刚度计算见 表 2 11 混凝土强度等级 C30 kN m2 c E 6 30 0 10 表 2 11 柱的线刚度计算 江苏科技大学本科毕业设计 20 层 次 尺寸 b h mm 层 高 h m EC kN m2 ICKC ECIC h kN m 二 至 五 层 600 600 3 3 6 30 10 12 6 06 0 3 98181 一 层 600 6004 8 6 30 10 12 6 06 0 3 67500 2 5 1 3 横向框架柱抗刚度横向框架柱抗刚度 D 值计算值计算 横向框架柱抗侧刚度 D 值计算见表 2 12 表 2 12 横向框架柱抗侧刚度 D 值计算表 项 目 柱类型 层 2 b c k k k 一般层 b c k k k 底层 c 2 k k 一般层 c 0 5 2 k k 底层 c 2 12 c k DkN m h 根 数 边框架边柱33750 0 5 67500 0 4140634 边框架中柱3375025000 0 870 67500 0 477167704 中框架边柱45000 0 667 67500 0 4371537912 中框架中柱4500033750 1 167 67500 0 5261850112 1 D 529829 边框架边柱2 33750 0 344 2 98181 0 147159034 2 5 边框架中柱23375025000 2 98181 0 598 0 23248834 江苏科技大学本科毕业设计 21 中框架边柱2 45000 0 458 2 98181 0 1862012312 中框架中柱24500033750 2 98181 0 802 0 2863094212 D 775924 2 5 2 横向框架自振周期计算横向框架自振周期计算 对于质量和高度分布比较均匀的框架结构 框架剪力墙结构和剪力墙结构 一 般多采用顶点位移法计算结构的基本周期 考虑填充墙对框架刚度的影响 取基本 周期调整系数 计算公式为 65 0 0 2 3 TT 01 7 1 式中为顶点位移 单位为米 按 D 值法计算见 表 2 11 横向框架顶点位移T 计算 表 2 11 顶点位移计算 层次Gi kN n i i G kN D kN m D Gi ii 1 m i m 5 4 3 2 1 9152 581 9868 331 9901 626 10056 066 10700 896 9152 081 19020 912 28922 538 38978 604 49679 500 775924 775924 775924 775924 529829 0 0118 0 0245 0 0373 0 0502 0 0938 0 2176 0 2058 0 1813 0 1440 0 0938 1 1 7 0 650 21760 515Ts 2 5 3 地震作用及楼层地震剪力计算地震作用及楼层地震剪力计算 结构等效总重力荷载为 0 850 85 49679 50042227 575 eqi GGkN 抗震设防烈度为 7 度 设计地震加速度为 0 15g 设计地震分组为第一组 II 类 场地 查抗震设计规范 max 0 12 0 35 g Ts 江苏科技大学本科毕业设计 22 横向地震影响系数 0 9 12max 1 0 35 0 120 08476 0 515 g T T 结构总水平地震作用标准值为 1 0 08476 42227 5753579 21 EKeq FGkN 因为 应考虑附加地震作用 1 0 5151 41 4 0 350 49 g TsTs 因为 故顶部附加地震作用系数为 0 35 g Ts 51 0 080 070 08 0 5150 070 1112T 顶部附加水平地震作用 55 0 1112 3579 21398 01 EK FFkN 各质点横向水平地震作用按下式计算 i 1 2 5 5 1 1 ii iEKn jj j G H FF G H 其中 顶部附加地震作用系数 n 地震作用下各楼层水平地震作用层间剪力为 i 1 2 5 n ij j i VF 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算见表 2 12 表 2 12 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 质 点 i H m i G kN ii H G kNm ii H G kNm 1 EKn F kN i F kN 5 F kN i V kN 518 09152 581164746 458943 451341 46 414 79868 331145064 4657830 732172 19 311 49901 626112878 5364646 422818 61 28 110056 06681454 1346466 463285 07 14 810700 89651364 3008 555508 3181 20 294 15 398 01 3579 22 各质点水平地震作用分布及楼层地震剪力分布见图 2 13 图 2 14 江苏科技大学本科毕业设计 23 2 5 4 水平地震作用下弹性层间位移验算水平地震作用下弹性层间位移验算 水平地震作用下横向框架结构的弹性层间位移和顶点位移的计算见表 2 i i 15 图 2 13 各质点水平地震作用分布图 图 2 14 楼层地震剪力分布图 表 2 15 水平地震作用下弹性层间位移验算表 楼 层 层间剪 力 i V kN 层间刚度 i D kN m 层间弹性位移 iii VD m 顶点位移 i m 层高 h m 弹性层间 位移角 i h 51341 467759240 001730 019153 31 1907 42172 197759240 002800 017423 31 1178 32818 617759240 003630 014623 31 909 23285 077759240 004230 010993 31 780 13579 225298290 006760 006764 81 686 最大层间弹性位移角发生在第一层 其值为 符合抗震规范规定的弹性 11 686550 层间位移角限值 江苏科技大学本科毕业设计 24 2 5 5 水平地震作用下水平地震作用下框架结构内力计算框架结构内力计算 采用 D 值法 取第 5 轴框架进行水平地震作用下的框架内力计算 具体计算过 程见表 2 16 到表 2 18 根据计算结果绘制水平地震作用下框架弯矩图 剪力及轴力图如图 2 19 图 2 20 江苏科技大学本科毕业设计 25 注 表中 0123 yyyyy D DV V imi im iiim hyVM 1 上iiim hyVM 下 表 2 16 水平地震作用下柱端弯矩计算表 A D 轴柱B C 轴柱 层 次 层 高 层间剪力 KN i V 层间刚度 i D im D kNVim K myh kNM 上 kNM 下im D kNVim K myh kNM 上 kNM 下 53 31341 467759242012334 740 4580 92182 6532 003094253 500 8021 155114 7661 79 43 32172 197759242012356 260 4581 251115 2870 383094286 630 8021 32171 53114 35 33 32818 617759242012373 000 4581 485132 49108 4130942112 410 8021 485204 02166 93 23 33285 077759242012385 080 4581 65140 38140 3830942130 010 8021 485235 97193 06 14 83579 2277592415379103 890 6673 225163 56335 1118501124 981 1673 12209 97389 94 江苏科技大学本科毕业设计 26 表 2 17 水平地震作用下梁端弯矩计算表 AB 梁BC 梁CD 梁 层 次 L kNM 左 kNM 右b V L kNM 左 kNM 右b V L kNM 左 kNM 右b V 57 282 6565 5320 582 449 2349 2341 037 265 5382 6520 58 47 2147 28133 2338 962 4100 09100 0983 417 2133 23147 2838 96 37 2202 87181 7953 422 4136 58136 58113 827 2181 79202 8753 42 27 2248 79230 0566 512 4172 84172 84144 037 2230 05248 7966 51 17 2303 94230 1374 182 4172 90172 90144 087 2230 13303 9474 18 江苏科技大学本科毕业设计 27 表 2 18 水平地震作用下框架轴力计算表 单位 KN 层次A 轴B 轴C 轴D 轴 5 20 5820 5420 5420 58 4 59 5464 9064 9059 54 3 112 96125 30125 30112 96 2 179 47202 82202 82179 47 1 253 65272 72272 72253 65 江苏科技大学本科毕业设计 28 图 2 19 地震作用下第 5 轴框架弯矩图 江苏科技大学本科毕业设计 29 图 2 20 地震作用下第 5 轴框架剪力及轴力图 江苏科技大学本科毕业设计 30 2 6 风荷载作用下框架的内力计算风荷载作用下框架的内力计算 风压标准值计算公式为 kzszo 式中 基本风压 为 0 2 0 35 kN m 高度 Z 处的风振系数 高度小于 30m 的建筑取 1 0 Z 风荷载体形系数 对封闭建筑 迎风面取 0 8 背风面取 0 5 s 风压高度变化系数 可查 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 GB50009 2012 z 表 8 2 1 得 1 0 1 13 1 23 z 将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载 计算过程见下表 2 21 表 中 Z 为框架节点至室外地面高度 A 为一榀框架各层节点的受风面积 表 2 21 风荷载计算表 层次 z s Z z o A m2 Pw kN 51 0 0 8 17 11 230 3511 884 09 41 0 0 8 13 81 13 0 35 23 767 52 31 0 0 8 10 51 13 0 35 23 76 7 52 21 0 0 8 7 21 0 0 35 23 76 6 65 11 0 0 8 3 91 0 0 35 28 08 7 86 江苏科技大学本科毕业设计 31 图 2 22 风荷载作用结构计算简图 江苏科技大学本科毕业设计 32 表 2 23 风荷载作用下柱端弯矩计算 风荷载 A D 轴柱B C 轴柱 层 次 层高 层间剪力 Vi 层间刚度 D DiViKyh M 上M 下 DiViKyh M 上M 下 53 34 09392724981811 020 4580 9212 430 94981811 020 8021 1552 191 18 43 311 61392724981812 900 4581 2515 943 63981812 900 8021 325 743 83 33 319 13392724981814 780 4581 4858 686 97981814 780 8021 4858 687 10 23 325 78392724981816 450 4581 6510 6410 64981816 450 8021 48512 2510 02 14 833 64270000675008 410 6673 22513 2527 12675008 411 1673 1214 1326 24 表 2 24 风荷载作用下梁端弯矩计算 AB 梁BC 梁CD 梁 层次 L M 左M 右 VbL M 左M 右 VbL M 左M 右 Vb 57 22 431 250 512 40 930 930 787 21 252 430 51 47 26 883 951 502 42 972 972 487 23 956 881 50 37 212 317 142 702 45 375 374 487 27 1412 312 70 27 217 6111 053 982 48 308 306 927 211 0517 613 98 17 223 8913 795 232 410 3610 368 637 213 7923 895 23 注 表中 0123 yyyyy D DV V imi im iiim hyVM 1 上iiim hyVM 下 江苏科技大学本科毕业设计 33 表 2 25 风荷载作用下柱轴力计算表 单位 KN 层次A 轴B 轴C 轴D 轴 5 0 510 270 270 51 4 2 011 251 252 01 3 4 713 033 034 71 2 8 695 975 978 69 1 13 929 379 3713 92 江苏科技大学本科毕业设计 34 图 2 26 风荷载作用下梁柱弯矩图 江苏科技大学本科毕业设计 35 图 2 27 风荷载作用下框架梁端剪力及柱端 江苏科技大学本科毕业设计 36 2 7 竖向荷载作用下横向框架内力计算竖向荷载作用下横向框架内力计算 2 7 1 计算单元的选取计算单元的选取 取第 5 轴框架进行计算 如图 2 28 所示 第 5 轴横向框架直接承受图中斜线阴影 部分的荷载 横线阴影部分的荷载将通过次梁及纵向框架梁以集中力的形式传给框 架柱 作用于各节点上 由于纵向框架梁的中心线与框架柱的中心有偏心 因此在 框架节点上将同时产生力矩 图 2 28 横向框架计算单元 2 7 2 荷载计算荷载计算 2 7 2 1 恒荷载计算 永久荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图 2 29 图中为梁自重 12 q q 分别为楼屋面板和走道板传给梁的梯形荷载和三角形荷载 分别为由边框 34 q q 12 P P 架纵梁 中框架纵梁直接传给柱的恒载 包括纵梁自重 楼板自重 次梁荷载和屋 江苏科技大学本科毕业设计 37 面雨篷的重力荷载等 是由于纵框架梁对柱的偏心而由对柱计算轴线产 12 M M 12 P P 生的弯矩 图 2 29 竖向恒载作用下计算简图 Kn 5 层各荷载为 1 2 3 4 0 3 0 6 254 5 0 25 0 4 252 5 5 809 3 620 91 5 809 2 413 94 qkN m qkN m qkN m qkN m 为了计算方便 对梯形荷载和三角形荷载 可以根据支座弯矩相同的条件将 3 q 4 q 其等效为均布荷载和 即 3eq q 4eq q 23 333 23 1 81 8 1 2 0 89118 63 7 27 2 eq qqqkN m 44 5 8 71 8 eq qqkN m 集中力和弯矩计算为 1 4 01 7 2 7 23 6 5 4 0 25 0 5 25 7 2 0 3 0 6 25 7 2 22 P 4 974 7 2173 57kN 2 5 809 7 2 7 23 6 5 4 0 25 0 5 25 7 2 0 3 0 6 25 7 2 22 P 江苏科技大学本科毕业设计 38 4 01 2 4 7 23 6 1 2 0 24 3 3 7 2 8180 22 2 kN 175 40kN 1 11 1 0 60 3 173 57 0 1526 03 2 P MPekNm 2 22 2 0 60 3 175 40 0 1526 31 2 P MPekNm 2 4 层各荷载为 1 2 3 4 0 3 0 6 254 5 0 25 0 4 252 5 4 01 3 614 44 4 01 2 49 62 qkN m qkN m qkN m qkN m 33 0 89112 87 eq qqkN m 44 5 6 01 8 eq qqkN m 1 4 01 7 2 7 23 6 5 4 0 25 0 5 25 7 2 0 3 0 6 25 7 2 22 P 0 24 3 3 7 2 8154 23kN 2 11 22 0 25 2 40 6 0 8910 8019 5 0 375 8 eq eq qkN m qqkN m qqkN m 4 01 2 4 7 23 6 1 2 0 24 3 9 7 2 8188 51 2 kN 1 11 1 2 22 2 0 60 3 162 52 0 1524 38 2 0 60 3 188 51 0 1528 28 2 P MPekNm P MPekNm 1 层各荷载为 1 2 3 4 0 3 0 6 254 5 0 25 0 4 252 5 4 01 3 614 44 4 01 2 49 62 qkN m qkN m qkN m qkN m 33 0 89112 87 eq qqkN m 44 5 6 01 8 eq qqkN m 江苏科技大学本科毕业设计 39 1 4 01 7 2 7 23 6 5 4 0 25 0 5 25 7 2 0 3 0 6 25 7 2 22 P 0 24 3 9 7 2 8162 52kN 2 4 01 7 2 7 23 6 5 4 0 25 0 5 25 7 2 0 3 0 6 25 7 2 22 P 4 01 2 4 7 23 6