土木毕业设计计算书.doc

山东理工大学 毕业设计毕业设计 题题 目 目 淄博泰达宾馆建筑与结构设计淄博泰达宾馆建筑与结构设计 学 院 建筑工程学院 专 业 土木工程 学生姓名 戚乐乐 指导教师 高会贤 毕业设计时间 二 一 一年 二月二十四日 六 月 十五 日 共 十六 周 2 目录 一 建筑部分 第一章 建筑设计 8 1 1 设计基本资料 8 1 1 1 工程概况 8 1 1 2 设计资料 8 1 2 建筑设计 9 1 2 1 建筑平面设计 9 1 2 2 建筑立面剖面设计 12 1 2 3 抗震设计 12 1 2 4 关于防火的设计 13 1 2 5 细部构造总说明 13 第 1 章 结构设计 18 1 1 结构布置 18 1 1 1 选择承重方案 18 1 1 2 梁 柱截面尺寸估算 18 1 2 结构计算简图 19 第 2 章 荷载计算 20 2 1 屋面及楼面的永久荷载标准值 20 2 2 屋面及楼面可变荷载标准值 21 2 3 梁 柱 墙 窗 门重力荷载计算 21 2 3 1 梁自重计算 21 2 3 2 柱自重计算 22 2 4 计算重力荷载代表值 22 2 4 1 第 5 层的重力荷载代表值 22 2 4 2 2 4 层的重力荷载代表值 22 2 4 3 一层的重力荷载代表值 23 第 3 章 横向框架侧移刚度计算 23 3 1 计算梁 柱的线刚度 23 3 2 计算柱的侧移刚度 24 第 4 章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 25 4 1 横向水平地震作用下的框架结构的内力计算和侧移计算 25 3 4 1 1 横向自振周期的计算 25 4 1 2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 26 4 1 3 水平地震作用下的位移验算 28 4 1 4 水平地震作用下框架内力计算 29 4 2 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 32 4 2 1 风荷载标准值 32 4 2 2 风荷载作用下的水平位移验算 34 4 2 3 风荷载作用下框架结构内力计算 35 第 5 章 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 38 5 1 计算单元 38 5 2 荷载计算 39 5 2 1 恒载计算 39 5 2 2 活荷载计算 42 5 2 3 屋面雪荷载计算 43 5 3 内力计算 44 5 3 1 计算分配系数 44 5 3 2 用弯矩二次分配法来计算恒载作用下的梁端 柱端弯矩 46 第 6 章 框架内力组合 61 6 1 结构抗震等级 61 6 2 框架梁内力组合 61 6 2 1 作用效应组合 61 6 2 2 承载力抗震调整系数 61 6 2 3 梁内力组合表 62 6 3 框架柱内力组合 62 6 3 1 柱内力组合 62 第 7 章 截面设计 62 7 1 框架梁 62 7 1 1 一层 AB 梁的正截面受弯承载力计算 62 7 1 2 一层 AB 梁的斜截面受剪承载力计算 64 7 1 3 二层 AB 梁的正截面受弯承载力计算 65 7 1 4 二层 AB 梁的斜截面受剪承载力计算 67 7 1 5 三层 AB 梁的正截面受弯承载力计算 67 7 1 6 三层 AB 梁的斜截面受剪承载力计算 69 7 1 7 四层 AB 梁的正截面受弯承载力计算 70 4 7 1 8 四层 AB 梁的斜截面受剪承载力计算 72 7 1 9 五层 AB 梁的正截面受弯承载力计算 72 7 1 10 五层 AB 梁的斜截面受弯承载力计算 74 7 1 11 一层 BC 梁的正截面受弯承载力计算 75 7 1 12 一层 BC 梁的斜截面受剪承载力计算 75 7 1 13 二层 BC 梁的正截面受弯承载力计算 76 7 1 14 二层 BC 梁的斜截面受剪承载力计算 77 7 1 15 三层 BC 梁的正截面受弯承载力计算 77 7 1 16 三层 BC 梁的斜截面受剪承载力计算 78 7 1 17 四层 BC 梁的正截面受弯承载力计算 78 7 1 18 四层 BC 梁的斜截面受剪承载力计算 79 7 1 19 五层 BC 梁的正截面受弯承载力计算 79 7 1 20 五层 BC 梁的斜截面受剪承载力计算 80 7 2 框架柱 80 7 2 1 一层中柱的截面设计 80 7 2 2 一层边柱的截面设计 84 7 2 3 二层中柱的截面设计 87 7 2 4 二层边柱的截面设计 90 第 8 章 楼板设计 94 8 1 结构平面布置 94 8 2 荷载计算 94 8 3 计算简图 95 8 3 1 弯矩设计值 95 8 3 2 截面受弯承载力设计 96 8 4 区格板的计算 97 8 4 1 计算跨度的求解 97 0 l 8 4 2 弯矩的求解 97 8 2 4 截面设计 98 第 9 章 基础设计 99 9 1 基础梁截面尺寸的选取 99 9 2 荷载选用 99 9 3 基础截面计算 100 9 4 地基承载力及基础冲切验算 101 5 9 4 1 地基承载力验算 101 9 4 2 冲切验算 101 9 5 基础底板配筋计算 102 第 10 章 楼梯设计 103 10 1 基本资料 103 10 1 1 设计规范 103 10 1 2 几何参数 104 10 1 3 荷载参数 104 10 1 4 材料参数 104 10 2 荷载计算过程 104 10 2 1 楼梯几何参数 105 10 2 2 荷载设计值 105 10 3 正截面承载能力计算 105 10 4 斜截面承载能力验算 107 10 5 裂缝宽度验算 107 10 5 1 荷载效应的标准组合值 107 10 5 2 裂缝宽度验算 107 附 表 109 参考文献 121 结 论 122 致 谢 123 6 摘 要 本工程是根据山东理工大学土木工程专业毕业设计任务书的要求 对 淄博泰达宾馆进行建筑与结构设计 该工程主体全长 69 89 米 宽 18 米 该工程主体 5 层 建筑设计部分 本着 舒适 安全 经济 的设计原则 按照有关建 筑规范要求 完成了建筑的平面 立面 剖面及细部构件的设计 注重采 用经济 合理 先进的建筑技术 本设计主要进行了结构方案中横向框架 H 轴框架的抗震设计 在确定 框架布局之后 先进行了重力荷载代表值的计算 然后计算水平荷载作用下 的结构内力 弯矩 剪力 轴力 接着计算竖向荷载 恒着利用顶点位移 法求出自震周期 进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小 最后 得出在水载及活荷载 作用下的结构内力 然后把这些内力用 Excel 进行组 合 最后找出最不利的一组或几组内力组合 选取最安全的结果计算配 筋并绘图 此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计 完成了平台板 梯段板 平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制 关键词 关键词 框架 结构设计 抗震设计 荷载 7 Abstract This project is designed by the graduation project specification of civil engineering specialty Shandong University of Technology which includes two parts of building design and structural design This project main body span 69 89meters width 18 meters this project main body five floors Architectural components in the spirit of comfort safety economy design principle in accordance with the relevant building codes completed construction of two dimensional to face profile and detailed design of components focus on the use of economic reasonable and advanced construction techniques architectural design The purpose of the design is to do the anti seismic design in the longitudinal frames of axis 6 When the directions of the frames is determined firstly the weight of each floor is calculated Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak displacement method then making the am bending moment shearing force and axial force in the structure under the horizontal loads can be ount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom shear force method The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis Then the internal force easily calculated After the determination of the internal force under the dead and live loads the combination of internal force can be made by using the Excel software whose purpose is asto find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders which will be the bis of protracting the reinforcing drawings of the components The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end Key words frames structural design anti seismic design load 8 第一章 建筑设计 1 1 设计基本资料 1 1 1 工程概况 工程名称 淄博泰达宾馆 工程环境 本工程位于淄博市 珠海路与北京路交叉口 建筑类别 丙类 设计使用年限 50 年 地面粗糙度 B 类 抗震等级 三级 设防烈度 7 度 设计地震分组为第一组 设计基本地震加速度值为 0 10g 结构重要性系数 1 0 1 1 2 设计资料 一 气象条件 淄博市自然条件及气候条件 年平均温度 16 最高气温 35 最低气温 10 主导风向 主导风向为西北风 基本风压值 0 4kN m2 基本雪压值 0 45kN m2 土壤最大冻结深度 500mm 二 工程地质条件 9 本工程地质勘探报告 第 层为杂填土夹有碎砖 有机物 厚 1 5m 第 层为粉质粘土 fk 160KN m2 褐黄色 厚度 4 2m 5 5m 第 层为轻亚粘土 fk 160KN m2 灰褐色 厚度 4 m 4 5m 第 层粉土层 fk 180KN m2 黄褐色 厚度 3 5m 4m 三 抗震设防 抗震设防烈度 7 度 设计地震分组 第一组 建筑场地类型 类 1 2 建筑设计 1 2 1 建筑平面设计 本设计是宾馆 应根据建筑使用性质 建设规模与标准的不同 确定 各类用房的数量与平面布置 宾馆一般由客房 宴会厅 厨房 公共用房 和其他辅助用房等组成 宾馆内各种房间的具体设置 层次和位置 应根 据使用要求和具体条件确定 1 房间使用面积 形状 大小的确定 宾馆应根据使用要求 结合基地面积 结构选型等情况按建筑模数确 定开间和进深 并为今后改造和灵活分隔创造条件 故本建筑客房选取开 间为 3m 和 4 2m 进深 6m 宴会厅开间为 27m 进深 6m 2 门的大小及位置的确定 客房门洞口根据人流的多少和搬进房间设备的大小取门宽为 900mm 开启方向朝房间内侧 客房内带卫生间门宽 700mm 开启方向朝卫生间内 侧 厨房门宽 1200mm 开启方向朝房间内侧 值班室等房间门宽 900mm 开启方向为朝房间内侧 底层走道两端的门采用双扇木门 大厅 的门采用两侧有平开门的旋转门 10 3 窗的大小以及位置的确定 房间中的窗大小和位置的确定 主要是考虑到室内采光和通风的要求 4 交通联系部分的平面设计 本次设计中 客房的窗户 考虑 规范 要求窗地比 1 8 主要布 置的窗 宽度取为 1800mm 高度取为 1800mm 一幢建筑物除了有满足各种使用功能的房间以外 还需要有把各个使 用房间及室内外有机联系起来的交通联系部分 以保证使用便利和安全疏 散 在多层建筑中 楼梯是必不可少的一部分 是楼层人流疏散的必经之 路 楼梯的数量 位置及形式应满足使用方便和安全疏散的要求 注重建 筑环境空间的艺术效果 设计楼梯时 还应使其符合 建筑设计防火规范 民用建筑设计通 则 和其他有关单项建筑设计规范的规定 考虑防火要求 多层建筑应设 封闭楼梯间 且应靠外墙设置 能直接天然采光和自然通风 楼梯的门是 可以阻挡烟气入侵的双向弹簧门 考虑结构楼梯平面形式的选用 主要依 据其使用性质和重要程度来决定 楼梯是多层房屋中的重要组成部分 楼梯的平面布置 踏步尺寸 栏 杆形式等由建筑设计确定 楼梯常见型式 板式楼梯 梁式楼梯 板式楼梯具有下表面平整 施 工支模方便 外观比较轻巧的优点 是一种斜放的板 板端支承在平台梁 上 作用于梯段上的荷载直接传至平台梁 当梯段跨度较小 一般在 3m 以 内 时 采用板式楼梯较为合适 但其斜板较厚 为跨度的 1 25 1 30 本设计选取现浇板式楼梯 每层设三部楼梯 宽度 3000mm 作为主要 交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确定 一般按每股 人流宽度 0 55m 0 0 15m 计算 并不应少于两股人流 楼梯平台部位的净 高不应小于 2m 楼梯梯段部位的净高不应小于 2 2m 楼梯梯段净高为自踏 步前缘线量至直上方凸出物下缘间的铅垂高度 楼梯坡度的选择要从攀登 效率 节省空间 便于人流疏散等方面考虑 因而本建筑底层楼梯踏步高 11 度选用 162 5mm 踏步宽度选用 265mm 二至五层楼梯踏步高度选用 150mm 踏步宽度选用 300mm 本建筑中还设有 9 人用电梯 2 部 主要做客梯用 走廊作为水平的交通联系其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 按 规范 要求 双面布房且大于 40m 的走道的最小净宽为 1 8m 考 虑到柱截面尺寸和基础布置 适当放大取走道净宽 2 16m 5 主要设计数据 占地面积 1334 04m2 总建筑面积 6461 2m2 规模 5 层 电梯 客用 9 人用梯 2 部 客房 总数 104 套 410 人 单人间 15 85m2 24 套 双人间 22 71m2 75 套 套间 33 13m2 5 套 餐饮设施 厨房 33 08m2 1 个 宴会厅 154 97m2 1 个 单间 33 08m2 3 个 咖啡厅 67 51 m2 1 个 健身房 102 00 m2 1 个 娱乐设施 棋牌室 46 65 m2 5 个 乒乓球室 53 61 m2 5 个 12 多功能厅 166 04m2 1 个 其他设施 商场 会议室 门卫值班室 行李间 商务中心 监控 室 配电室等 1 2 2 建筑立面剖面设计 立面设计是在满足房间的使用要求和技术经济条件下 运用建筑造型 和立面构图的一些规律 结合平面的内部空间组合进行的 进行立面设计 时要考虑房屋的内部空间关系 相邻立面的协调 各立面墙面的处理和门 窗安排 满足立面形式美观要求 同时还应考虑各入口 雨篷等细部构件 的处理 考虑设计的是位于城乡结合地段的宾馆 在装饰上不追求豪华 重视材质 崇尚自然 和谐 突出重点 创造出与建筑物身份相称的朴实 典雅 外墙面贴米色饰面砖 搭配黄色横向线条 立面门窗尺寸满足客房 及宴会厅采光通风的要求 色彩上与立面一致 采用白色塑钢窗 考虑到 建筑节能环保方面的要求 窗户采用双层玻璃 突出建筑物立面中的重点 既是建筑造型的设计手法 也是房屋使用功能的需要 建筑物的重要出入 口是人们经常通过和接触的地方 在使用上要求地位明显 易于找到 本 设计主出入口使用大面积旋转门 突出显眼 电梯直冲门厅 位置显眼 十分方便 楼梯采用双跑式楼梯 均匀分布在整个建筑中 符合人流疏散 要求 建筑剖面考虑的是建筑物各部分高度 建筑层数和空间结构体系 确 定房间净高时 主要考虑房间的使用性质 室内采光通风及设备设置和结 构类型 综合考虑这些因素 取一层高为 3 9m 上面各层层高为 3 0m 1 2 3 抗震设计 建筑抗震设计规范 规定 抗震设防烈度为 6 度及以上地区的建筑 必须进行抗震设计 淄博地区抗震设防烈度为 7 度 必须进行抗震设防 建筑根据其使用功能的重要性分为甲类 乙类 丙类 丁四个抗震设 防类别 甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的 建筑 乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需要尽快恢复的建筑 丙类建筑应属于除甲 乙 丁类以外的一般建筑 丁类建筑应属于抗震次 13 要建筑 本工程的抗震设防类别为丙类 丙类建筑 地震作用和抗震措施 均应符合本地区抗震设防的要求 抗震等级确定为三级 本设计属于框架 结构 7 度设防 高度小于 30m 所以为三级框架 防震缝的最小宽度应符合下列要求 1 框架结构房屋的防震缝宽度 当高度不超过 15m 时可采用 70mm 超过 15m 时 6 度 7 度 8 度和 9 相应每增加高度 5m 4m 3m 和 2m 宜 增加宽度 20mm 1 2 防震缝两侧结构类型不同时 宜按需要较宽防震缝的结构类型和 较低房屋高度确定 综上考虑 本建筑防震缝设为 70mm 1 2 4 关于防火的设计 疏散楼梯是安全疏散道路中一个主要组成部分 应设明显指示标志 并宜布置在易于寻找的位置 疏散楼梯的多少 可按宽度指标结合疏散路 线的距离及安全出口的数目确定 本建筑主体部分设置两部楼梯 设置在 主要出入口处 最小净宽度均满足防火疏散方面的要求 另在一 二层人 流较多部位加设两部楼梯 起到合理的人员分流作用 其中主楼梯距离最 远房间出入口距离为 17 4m 满足防火规范要求 1 2 5 细部构造总说明 1 勒脚 勒脚是墙身接近室外地面的部分 一般情况下 其高度为室内地坪与 室外地面的高差部分 它起着保护墙身和增加建筑物立面美观的作用 由 于它容易受到外界的碰撞和雨 雪的侵蚀 遭到破坏 同时地表水和地下 水的毛细作用所形成的地潮也会造成对勒脚部位的侵蚀 所以 在构造上 必须采取相应的防护措施 勒脚防潮层 分为水平防潮层和垂直防潮层 当室内地坪出现高差或 室内地坪低于室外地面时 要同时设置水平防潮层和垂直防潮层 本工程只设水平防潮层 水平防潮层根据材料的不同 一般有油毡防 14 潮层 防水砂浆防潮层 配筋细石混凝土防潮层 油毡防潮层具有一定的韧性 延伸性和良好的防潮性 由于油毡层降 低了上下砌体之间的粘结力 且降低了砌体的整体性 对抗震不利 目前 已少用 砂浆防潮层是在需要设置防潮层的位置铺设防水砂浆 防水砂浆能克 服油毡防潮层的缺点 但由于砂浆系脆性材料 易开裂 故不适于地基会 产生微小变形的建筑中 2 散水 为保护墙基不受雨水的侵蚀 常在外墙四周将地面做成向外倾斜的坡 面 以使将屋面水排至远处 这一坡面称散水 散水坡度约 3 5 宽一般 为 600mm 1000mm 纵向每隔 10 米做一道伸缩缝 散水与外墙设 20mm 宽缝 其缝内均填沥青砂浆 当屋面排水方式为自由落水时 要求其宽度较出檐 多 200mm 一般雨水较多地区多做成明沟 干燥地区多做成散水 本工程做 散水 宽度 1000mm 坡度 3 3 楼地面工程 1 内地面混凝土垫层酌情设置纵横缝 平头缝 细石混凝土地面 面层设置分格缝 分格缝与垫层缩缝对齐 缝宽 20mm 内填沥青玛蹄谛脂 2 浇水磨石楼地面面层应分格 除特殊注明外 一般普通水磨石面 层用厚玻璃条分隔 彩色水磨石面层用 2mm 厚铜条分格 分格大小酌情处 理 3 室内经常有水房间 包括室外阳台 应设地漏 楼地面用 1 2 5 水泥砂浆 掺 3 防水粉 作不小于 1 排水坡度坡向地漏 最薄处为 20mm 厚 地面最高点标高低于同层房间地面标高 20 4 特殊注明外 门外踏步 坡道的混凝土垫层厚度做法同地面 5 建筑电缆井 管道井每层在楼板处做法按结构整铺钢筋 待管道 安装后用同样标号混凝土封闭 15 6 客房的管道竖井 PS 通往客房的各种设备配管 通风道等 都要汇集在管道竖井内 为了 节省 PS 所需空间和提高与客房设备的功能性布局 本建筑以两个房间为一 对 设一个竖井 竖井内的配管有 给水管 热水供应管 排水管 污水 废水 排气 管 冷热水管 送风管道和排风管道 2 4 屋面工程 1 屋面防水等级为二级 具体做法详见 施工说明 2 基层与突出屋面结构 女儿墙 墙 变形缝 管道 天沟 檐口 的转角处水泥砂浆粉刷均做成圆弧或圆角 3 凡管道穿屋面等屋面留洞孔位置须检查核实后再做防水材料 避 免做防水材料后再凿洞 4 高屋面雨水排至低屋面时 应在雨水管下方屋面铺放一块 490 490 30 细石混凝土板保护 5 门窗工程 1 在生产加工门 窗之前 应对门窗洞口进行实测 2 门窗安装前预埋在墙或柱内的木 铁构件应做防腐 防锈处理 6 油漆构件防腐 防锈工程 1 所有埋入混凝土及砌块中的木质构件均须做好防腐处理 满涂焦 油一道 屋面架空硬木版须经防虫 防腐处理后方可使用 面刷酚酞清漆 2 所有埋入混凝土中的金属构件须先除锈 刷防锈漆饿二道 所有 露明金属构件 不锈钢构件除外 均须先除锈刷防锈漆一道 再刷油漆二 道 7 基础工程 16 根据现行 建筑地基基础设计规范 和地基损坏造成建筑物破坏后果 危及人的生命 造成经济损失和社会影响及修复的可能性 的严重性 将基础分为三个安全等级 一级 二级 三级 本设计基础的安全等级为 二级 对应于破坏后产生严重的后果 建筑类型为一般工业与民用建筑 基础按刚度分可分为 刚性基础和柔性基础 按构造分类可分为 独立基 础 条形基础 筏板基础 箱形基础和壳体基础 其中 独立基础是柱基础中最常用和最经济的型式 本工程采用独立 基础 基础埋置深度的选择应考虑 1 建筑物结构条件和场地环境条件 在保证建筑物基础安全稳定 耐久使用的前提下 应尽量浅埋 以便 节省投资 方便施工 某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某种 基础形式 这些要求常成为其基础埋深的先决条件 结构物荷载大小和性 质不同 对地基的要求也不同 因而会影响基础埋置深度的选择 为了保 护基础不受人类和生物活动的影响 基础宜埋置在地表以下 其最小埋深 为 0 5m 且基础顶面宜低于室外设计地面 0 1m 同时有要便于周围排水 沟的布置 2 工程地质条件 按前面所述的基本设计资料确定 3 水文地质条件 选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态 地基冻融条件 规范 规定所考虑的因素 建筑物的用途 有无地下室 设备基础和地下设施 基础的形式和 构造 作用在地基上的荷载大小和性质 工程地质和水文地质条件 17 相邻建筑物的基础埋深 地基土冻胀和融陷的影响 综合以上因素 本设计初选基础顶面到室外地面的距离为 500mm 室内 外高差为 900mm 则底层柱高 3900 600 500 5000mm 8 工种配合 1 设备管井的封闭需待设备及管道安装后再进行 个别管道井要待 设备调试后再封闭 2 凡楼板 墙体及墙上留洞 均需对照有关专业图纸 准确无误后 方可施工 钢筋混凝土墙和楼板上所有留洞需预留 不得再打 3 卫生间 空调等管道内施工时要防止砂浆残渣和碎砖等杂物掉入 防止堵塞 18 二 结构部分 第 2 章 结构设计 1 1 结构布置 根据该房屋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 190mm 厚的混凝土空心小砌块 楼盖及屋盖均采用 现浇钢筋混凝土结构 楼板厚度取 120mm 1 1 1 选择承重方案 该建筑为宾馆 房间布局较为整齐规则 且不需要考虑太大空间布置 所以采用横向框架承重方案 四柱三跨不等跨的形式 柱网布置形式详见 建筑平面图 1 1 2 梁 柱截面尺寸估算 纵 梁 mmlh750 5006000 12 1 8 1 12 1 8 1 取mmh600 mmhb300 200600 3 1 2 1 3 1 2 1 取mmb250 横 梁 mmlh750 5006000 12 1 8 1 12 1 8 1 取mmh600 19 mmhb300 200600 3 1 2 1 3 1 2 1 取mmb250 各层梁截面尺寸及混凝土强度等级如下表 表 1 1 梁截面尺寸 mm 及各层混凝土强度等级 横梁 b h 层次 混凝土强 度等级AB 跨 CD 跨BC 跨 纵梁 1 5 C30250 600 250 400 250 600 柱截面尺寸估算 该框架结构的抗震等级为三级 其轴压比限值为 0 9 各层重力荷载代表值近似取 15kN m2 边柱及中柱的负荷面积分 N 别为和 可得一层柱截面面 2 182 66mF 2 2 252 64 2 6mF 积为 边柱 中柱 取柱子截面为正方形 则边柱和中柱截面高度分别为 369mm 和 428mm 根据上述结果 并综合考虑其它因素 本设计柱截面尺寸取值如下 2 5 层 500mm 500mm 1 层 600mm 600mm 基础选用柱下独立基础 基础顶面距室外地面为 500mm 1 2 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 2 5 层高度即为层高 取 3 0m 底层柱高度从基础顶面取至一层 板顶 即 h1 3 9 0 6 0 5 5m 见图 2 1 2 3 136363 3 149 0 10515183 1 mm f nFg f N A cn E cn c 183566 3 149 0 10515 2 2525 1 2 3 mm f nFg f N A cn E cn c 20 图 2 1 结构计算简图 21 第 3 章 荷载计算 2 1 屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面 不上人 屋面为刚性防水屋面 40 厚的 C20 细石混凝土保护层 23 0 04 0 92kN m2 4 厚 1 3 石灰砂浆隔离层 0 004 17 0 068kN m2 卷材防水层 0 3 20 厚的 1 2 5 水泥砂浆找平层 20 0 02 0 4kN m2 120 厚的钢筋混凝土板 25 0 12 3 0kN m2 20 厚水泥砂浆找平层 20 0 02 0 4kN m2 18 厚纸筋石灰抹底 0 288kN m2 合计 5 48kN m2 1 4 层楼面 水磨石楼面 15 厚的 1 2 白水泥白石子 掺有色石子 磨光打蜡 18 0 015 0 27kN m2 20 厚的 1 3 水泥砂浆找平层 20 0 02 0 40kN m2 现浇 120 厚的钢筋混凝土楼板 25 0 12 3 0kN m2 3 厚细石粉面 16 0 003 0 048kN m2 8 厚水泥石灰膏砂浆 14 0 008 0 112kN m2 合计 3 83kN m2 2 2 屋面及楼面可变荷载标准值 不上人屋面均布活荷载标准值 0 50kN m2 楼面活荷载标准值 2 0kN m2 走廊活荷载标准值 2 5kN m2 屋面雪荷载标准值 2 0 45 0 45 0 0 1mkNSS rk 式中 r 为屋面积雪分布系数 取 r 1 0 木门单位面积重力荷载为 0 2kN m2 铝合金窗单位面积重力荷载为 22 0 4kN m2 2 3 梁 柱 墙 窗 门重力荷载计算 查规范得以下自重 外墙面为面砖墙面自重 3 18mkN 混凝土空心小砌块 3 8 11mkN 2 3 1 梁自重计算 边横梁自重 0 25 0 6 25 3 75 kN m 粉刷 2 0 6 0 12 0 02 17 0 3264kN m 合计 4 0764kN m 中横梁自重 0 25 0 4 25 2 5 kN m 粉刷 2 0 4 0 12 0 02 17 0 20 kN m 合计 2 7kN m 纵梁自重 0 25 0 6 25 3 75 kN m 粉刷 2 0 6 0 12 0 02 17 0 3264 kN m 合计 4 0764kN m 2 3 2 柱自重计算 2 5 层 柱自重 0 5 0 5 25 6 25 kN m 贴面及粉刷 0 5 4 0 24 2 0 02 17 0 544kN m 合计 6 794kN m 1 层 柱自重 0 6 0 6 25 9 kN m 贴面及粉刷 0 6 4 0 24 2 0 02 17 0 653kN m 合计 9 653kN m 23 女儿墙自重 含贴面和粉刷 0 8 0 02 2 17 0 37 18 0 8 5 87 kN m 2 4 计算重力荷载代表值 2 4 1 第 5 层的重力荷载代表值 屋面恒载 6 2 2 4 6 5 48 473 472kN 女儿墙 5 87 6 2 70 464 kN 纵横梁自重 4 0764 6 2 2 7 2 4 4 076 6 4 153 23kN 柱自重 6 794 3 4 81 528kN 墙自重 0 37 3 0 0 6 6 2 18 0 24 3 0 0 6 6 2 11 8 0 37 1 8 1 8 18 4 187 056KN 门窗自重 0 2 1 0 2 1 4 0 4 2 4 2 1 2 5 712kN 屋面雪载 6 2 2 4 6 0 45 38 88kN 恒载 0 5 雪载 473 472 70 464 153 23 81 528 187 056 0 5 38 88 985 19kN 2 4 2 2 4 层的重力荷载代表值 楼面恒载 6 2 2 4 6 3 83 330 912kN 墙重 187 056KN 纵横梁自重 153 23kN 柱重 81 528 kN 楼面活荷载 6 6 2 2 2 4 2 5 180kN 恒载 0 5 活载 330 912 187 056 153 23 81 528 0 5 180 842 726kN 2 4 3 一层的重力荷载代表值 楼面恒载 330 912kN 24 墙自重 0 37 5 0 6 6 2 18 0 24 5 0 6 6 2 11 8 0 37 1 8 1 8 18 4 414 864kN 纵横梁自重 153 23kN 柱自重 9 653 5 4 193 06kN 楼面活荷载 180kN 恒载 0 5 楼面活载 330 912 414 864 153 23 193 06 180 0 5 1182 07kN 则一榀框架总重力荷载代表值为 n i i G 1 5 n kNGGGGGGi222 5004282 1049329 92407 1182 54321 第 4 章 横向框架侧移刚度计算 3 1 计算梁 柱的线刚度 梁线刚度计算梁柱混凝土标号均为 C30 27 1000 3 mkNEc 在框架结构中 现浇楼面或预制楼板但只有现浇层的楼面 可以作为 梁的有效翼缘 增大梁的有效刚度 减少框架侧移 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梁取 对中框架梁 0 5 1 II 取 0 0 2 II 表 3 1 横梁线刚度计算表 类别 Ec N mm2 bh mmmm I0 mm4 l mm 1 5ECI0 l N mm 2ECI0 l N mm 边横梁 3 0104 250600 4 5109 60004 2881010 走道梁 3 0104 250400 1 333109 2400 3 3321010 柱线刚度计算 25 表 3 2 柱线刚度 Ic 计算表 层次 mm c h Ec N mm2 bh mmmm Ic mm4 ECIc c h N mm 150003 00104 600600 10 8109 6 481010 2 5 30003 00104 500500 5 208109 5 2081010 3 2 计算柱的侧移刚度 柱的侧移刚度 D 计算公式 2 12 h i D c c 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 对于一般层 2 b c K K K 2 c K K 对于底层 c b K K K 0 5 2 c K K 表 3 3 横向框架柱侧移刚度 D 计算表 层次 层高 m h 柱 根 数 Kc 2 12 h i D c c N mm D 边柱 2 0 8230 29220276 2 53 0 中柱 2 1 4630 42229304 99160 边柱 2 0 6620 43713592 1 5 4 中柱 2 1 176 0 52816423 60010 该框架为规则框架 7 0702 0 99160 60010 2 1 D D 26 图 3 1 框架计算简图 第 5 章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 4 1 横向水平地震作用下的框架结构的内力计算和侧移计算 4 1 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 TT uT 7 1 1 27 式中 计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移 单位为 T u m 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 i G 结构顶点位移 结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数 取 0 6 T n k kT uu 1 n k kG GV i 1 s j ijGi DVu i 1 故先计算结构顶点的假想侧移 计算过程如下表 表 4 1 结构顶点的假想位移计算 层次 i GkN Gi VkN i DN mm i umm i umm 51049 2821049 2829916010 58180 64 4924 291973 5729916019 9171 06 3924 292897 8629916029 22151 16 2924 293822 1529916038 54121 94 11182 075004 2226001083 483 4 由上表计算基本周期 1 T 43 0 18064 0 6 07 17 1 1 TT T 4 1 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 eq G 85 kNGG iq 589 4253222 500485 0 85 0 淄博地区特征分区为一区 又场地类别为 类 查规范得特征周期 0 35 g Ts 查表得 水平地震影响系数最大值 max 0 08 由水平地震影响系数曲线来计算 1 gg TTT5 28 0665 008 0 43 0 35 0 9 0 max1 r g T T 式中 衰减系数 0 05 时 取 0 9 kNGF qEk 86 282589 42530665 0 1 因为 sTsT g 49 0 4 143 0 1 所以不需要考虑顶部附加水平地震作用 则质点 i 的水平地震作用为 i F 1 ii iEkn jj j G H FF G H 式中 分别为集中于质点 i j 的荷载代表值 分别为质点 i G j G i H j H i j 的计算高度 具体计算过程如下表 各楼层的地震剪力按 来计算 一并 1 n ik k VF 列入表中 表 4 2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次 i Hm i GkN ii G HkN m i F kN i VkN 5171049 28217837 7993 0193 01 414924 2912940 0667 42160 43 311924 2910167 1952 97213 4 28924 297394 3238 52251 92 151182 075910 3530 79282 71 jj G H 54249 71 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 4 1 29 图 4 1 横向水平地震作用及层间地震剪力 4 1 3 水平地震作用下的位移验算 用 D 值法来验算 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 ii V iu u 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 表中计算了各层的层间弹性位移角 eii uh 表 4 3 横向水平地震作用下的位移验算 层次 i VkN i DN mm i umm i umm i hmm eii uh 593 01991600 93811 9630001 3198 4160 43991601 61811 02230001 1854 3213 4991602 1529 40430001 1394 2251 92991602 5417 25230001 1181 1282 71600104 7114 71150001 1061 30 由表中可以看到 最大层间弹性位移角发生在第一层 1 1061 1 550 满足要求 4 1 4 水平地震作用下框架内力计算 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 式中 i 层 j 柱的侧移刚度 h 为该层柱的计算高度 ij D y 反弯点高度比 标准反弯点高比 根据上下梁的平均线刚度 和柱的相对线 n y b k 刚度的比值 总层数 该层位置查表确定 c kmn 上下梁的相对线刚度变化的修正值 由上下梁相对线刚度比值 1 y 及 查表得 1 i 上层层高变化的修正值 由上层层高对该层层高比值及 查表 2 y 2 i 下层层高对该层层高的比值及 查表得 3 y 3 i 需要注意的是是根据表 倒三角形分布水平荷载下各层柱标准反弯点 n y 高度比查得 n y 表 4 4 各层边柱柱端弯矩及剪力计算 层次 i hm i VkN ij DN mm 1 i D 1 i V Ky M上M下 53 93 01991602027619 020 823 0 35 37 0919 97 43 160 43991602027632 80 823 0 40 59 0439 36 31 33 213 4991602027643 640 823 0 45 72 0158 91 23 251 92991602027651 510 823 0 45 84 9969 54 15282 71600101359264 030 662 0 65 112 05208 09 表 4 5 各层中柱柱端弯矩及剪力计算 层次 i hm i VkN ij DN mm 1 i D 1 i V Ky M上M下 53 93 01991602930427 481 4630 3751 9430 5 43 160 43991602930447 411 4630 4578 2364 33 213 4991602930463 061 4630 47100 27 88 91 23 251 92991602930474 441 4630 47118 36 104 96 15282 71600101643283 541 1760 65146 2 271 51 注 表中弯矩单位为 减力单位为 KNkN m 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 l MM V r b l b b n lr ibb k ik NVV 表 4 6 梁端弯矩 剪力及柱轴力计算 边梁走道梁柱轴力 层次 l b M r b Ml b V l b M r b Ml b V边柱 N中柱 N 537 0929 23611 0522 7122 712 418 93 11 05 7 88 479 0161 19623 3747 5447 542 439 62 34 42 24 13 3111 37 92 44633 9771 8371 832 459 86 68 39 50 02 2143 9 116 64643 4290 9690 962 475 8 111 81 82 4 32 1181 59 141 34658 82 109 82109 822 491 52 170 63 115 1 图 4 2 左地震作用下框架弯矩图 KN 33 图 4 3 左地震作用下梁端剪力及柱轴力图 kN 4 2 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 4 2 1 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 式中 风荷载标准值 kN m2 k 高度 Z 处的风振系数 z 风荷载体型系数 s 风压高度变化系数 z 34 基本风压 kN m2 0 由 荷载规范 淄博地区重现期为 50 年的基本风压 0 4KN m 地面 0 粗糙度为 B 类 风载体型系数由 荷载规范 第 7 3 节查得 0 8 迎 s 风面 和 0 5 背风面 荷载规范 规定 对于高度大于 30m 且高 s 宽比大于 1 5 的房屋结构 应采用风振系数来考虑风压脉动的影响 本 z 设计中 房屋高度 H 17 30m H B 17 14 4 1 18 1 5 则不需要考虑风 压脉动的影响 取 1 0 z 将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载 如下表 表 4 7 风荷载计算