某综合办公楼设计计算书.doc

延安大学西安创新学院毕业设计 I 题目 紫薇地产综合办公楼设计题目 紫薇地产综合办公楼设计 系 别 建筑工程 专 业 土木工程 班 级 1203 班 学 生 张华 学 号 1245073015 指导教师 熊二刚 延安大学西安创新学院毕业设计 II 摘 要 IV ABSTRACT V 1 绪论 6 1 1 建筑设计背景 6 1 1 1 建筑概况 6 L 1 2 工程地质条件 6 1 1 3 气象条件 6 1 1 4 抗震设防 6 1 2 建筑方案及方案说明 6 1 2 1 建筑方案初步设计 6 1 2 2 建筑施工图设计 7 1 3 课题研究的意义 7 2 结构布置 8 2 1 结构布置 8 2 1 1 柱网布置 8 2 1 2 初选截面尺寸 8 2 1 3 计算简图的确定 10 3 框架结构刚度参数计算 12 3 1 梁柱线刚度计算 12 3 2 柱的抗侧刚度计算 13 4 荷载计算 16 4 1 恒载标准值计算 16 4 2 活荷载标准值计算 21 4 3 荷载分类 21 4 4 重力荷载代表值 22 5 内力计算 23 5 1 横向水平地震作用下框架结构的内力和位移计算 23 5 1 1 横向自振周期计算 23 5 1 2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 24 5 1 3 水平地震作用下的位移验算 25 5 1 5 作水平地震作用下框架的弯矩图 梁端剪力图及柱轴力图 28 5 2 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 29 5 2 1 计算单元 29 5 2 2 荷载计算 30 6 内力组合 40 6 1 结构抗震等级 40 6 2 框架的内力组合 40 6 3 框架梁内力组合 41 7 截面设计及配筋计算 53 延安大学西安创新学院毕业设计 III 7 1 框架梁 53 7 1 1 梁正截面受弯承载力计 53 7 1 2 梁斜截面受弯承载力计算 55 7 2 框架柱 57 7 2 1 剪跨比和轴压比验算 57 7 2 2 柱正截面承载力计算 57 7 2 3 柱斜截面承载力计算 61 7 3 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 62 8 楼板设计 64 8 1 楼板类型及设计方法的选择 64 8 2 弯矩计算 64 8 3 截面设计 65 9 楼梯设计 67 9 1 楼板计算 67 9 1 1 荷载计算 67 9 1 2 内力的计算 67 9 1 3 截面计算 68 9 2 平台板计算 68 9 2 1 荷载计算 68 9 2 2 内力计算 68 9 2 3 截面设计 69 9 3 平台梁计算 69 9 3 1 荷载计算 69 10 基础设计 70 10 2 地基承载力及基础冲切验算 72 10 3 基础底板配筋计算 73 致 谢 75 延安大学西安创新学院毕业设计 IV 摘摘 要要 本毕业设计题目是某办公楼设计 该办公楼的总建筑面积大约是 4808 16 平方米 共 五层 建筑高度为 21 600 米 本建筑采用钢筋混凝土全现浇框架结构体系 基础采用柱下 独立基础 本设计内容包括建筑设计 结构手算两部分 其中建筑设计主要根据建筑的重要性 工程地质勘查报告 建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式 本工程 采用的是框架结构 手算部分计算书的主要内容有工程概况 构件尺寸的初步确定 框架的计算简图 荷载计算 框架横向侧移计算 竖向荷载作用下的内力计算分析和计算 内力组合 截面 设计 楼梯设计及基础设计 其中计算水平地震力作用下时采用极限状态设计方法 在梁 柱截面设计时要采用 强柱弱梁 原则 关键词关键词 毕业设计 办公楼 框架结构 内力组合 截面设计 延安大学西安创新学院毕业设计 V Abstract The subject of a company office building design the building s total construction area is about 4808 16 square meters a total of five building height of 21 600 meters The construction of reinforced concrete frame structure the whole place Foundation under column base with ladder type place and place the joint basis The design includes architectural design structural calculation and structure of the ICC hands of three parts One major architectural importance under construction engineering geological survey report the type of construction sites and construction of the height and number of layers to determine the building s structure this project uses a frame structure Hand counted part of the calculations of the main contents of project profiles component dimensions of the initially identified the framework of the calculation diagram load calculation calculation of the framework of horizontal lateral the framework contained in the horizontal wind vertical load calculation and analysis and calculation of internal forces internal force composition cross section design stair design and basic design Which calculated the level of earthquake force limit state design method used In the beam and column design to a strong column and weak beam principle Key words graduate design residential building frame structure internal force composition cross section design 延安大学西安设计创新学院毕业 6 1 1 绪论绪论 1 1 建筑设计背景 1 1 1 建筑概况 设计题目 紫薇地产综合公司办公楼设计 建筑层数 六层 结构类型 现浇混凝土框架结构 l 1 2 工程地质条件 建筑场地位于渭河 II 级阶地上 地形较平坦 勘探表明 场地地层从上到下由素 填土和黄土状土构成 其中素填土层厚 1 4 2 5m 以下为黄土状土层 厚度大于 10 米 地基土承载力特征值 fak 150kPa 场地为 II 级非自重湿陷性黄土场地 土的重 度为 19N m2 孔隙比为 0 8 液性指数为 0 833 地下水位标高为 8 6m 在多雨季无 显著变化 水无侵蚀性 土壤冻结深度为 0 5m 冻冰期 35d 室内外计算温度 8 C38 Ct 1 1 3 气象条件 最热月平均温度 27 3 绝对最高气温 41 7 最冷月平均温度 1 7 绝对最 低气温 20 6 空气相对湿度 最热月平均 72 最冷月平均 70 主导风向 冬夏季为东北风 基本风压值 0 35kN m2 地面粗糙度为 B 类 基本雪压值 0 20kN m2 1 1 4 抗震设防 该工程抗震设防烈度为 8 度 场地类别为 类 设计地震分组为第一组 该房屋为 丙类建筑 1 2 建筑方案及方案说明 1 2 1 建筑方案初步设计 根据使用功能及条件 确定建筑方案 进行初步设计 绘出平 立 剖面草图经指 导老师修改后进行下一步设计 建筑总平面布置应考虑到和周围环境 相邻建筑 绿化 及道路 的关系 要求平面布置紧凑 人流路线合理 满足防火要求 房间的采光通风 及保温隔热等均需满足功能要求 建筑造型和建筑立面要求美观 大方 体现时代特色 具体如下 延安大学西安创新学院毕业设计 7 1 柱网尺寸采用 7 2m 6 6m 小办公室的开间取为 3 6 m 进深为 6 6m 大办公室开间取 7 2m 进深取 6 6m 2 主要房间平面设计 房间门设置 根据人流的多少和搬进房间设备的大小取门宽为 1000mm 开启方向 朝房间内侧 走道两端的门采用等宽双扇门 大厅的门采用三个双扇玻璃门 房间窗设 置 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 3 防火设计 该建筑为高度不超过 24m 的多层建筑 防火等级为二级 将每一层划分为一个防火 区间 则每层长度 50 4m 小于允许长度 150m 每层的建筑面积 801 36m2 小于最大允许 面积 2500 m2 该建筑设有二部楼梯 满足防火规范要求 1 2 2 建筑施工图设计 建筑设计和结构设计互相影响 互相配合 互相制约 所以 在绘制建筑施工图过 程中 遇到问题及时修改 在施工图设计过程中 结合相关的规范考虑全面 按照制图 统一标准绘制 节点细部构造要细心绘制 尺寸标注 做法标注及一些说明要符合要求 设计深度应满足施工要求 图面应详尽表现建筑物的各有关部分 建筑设计说明书 说明工程概况及设计依据 设计意图 建筑规模 要求 建筑方案及 方案说明 设计依据和设计原则 经济技术指标等 1 3 课题研究的意义 综合运用所学过的基础理论和专业知识 锻炼查阅相关规范和资料进行综合楼建筑 方案设计和框架结构在抗震设防烈度为 8 度时的结构计算 熟悉工程设计的内容和程序 提高分析和解决工程实际问题及绘制施工图的能力 延安大学西安创新学院毕业设计 8 2 2 结构布置结构布置 2 1 结构布置 1 根据该房屋的使用功能及建筑设计要求 进行了建筑平面 立面和剖面设计 主体结构共 6 层 2 结构采用双向承重 整体性和受力性能都很好 3 外墙采用 240mm 混凝土砌块 内墙采用 200mm 轻质隔墙 4 混凝土等级选用 梁 板 柱均选用 C30 2 1 1 柱网布置 图 2 1 柱网布置图 2 1 2 初选截面尺寸 1 框架梁截面尺寸 纵向框架梁 h 1 8 1 12 l 1 8 1 12 7200 600mm 900mm 取 h 650mm b 1 2 1 3 h 1 2 1 3 650 217mm 325mm 取 b 250mm 横向框架梁 AB CD 跨 h 1 8 1 12 l 1 8 1 12 6600 550mm 825mm 取 h 600mm b 1 2 1 3 h 1 2 1 3 600 200mm 300mm 取 b 250mm BC 跨 h 1 8 1 12 l 1 8 1 12 2400 225mm 338mm 取 h 300mm 延安大学西安创新学院毕业设计 9 次 梁 h 1 8 1 12 l 1 8 1 12 7200 250 579mm 869mm 取 h 600mm b 1 2 1 3 h 1 2 1 3 600 200mm 300mm 取 b 250mm 表 2 1 梁截面尺寸 mm 横梁 b h 层数混凝土 等级 AB 跨 CD 跨BC 跨 次梁 b h 纵梁 b h 1 6C30250 600250 300250 600250 650 2 柱截面尺寸估算 柱截面尺寸根据柱的轴压比限值 按公式计算 1 根据 建筑抗震设计规范 结构形式是框架结构 抗震设防烈度为 8 度 建筑物 高度 22 1m 24m 查得抗震等级为二级 确定柱轴压比限值为 0 75 2 Ac N fc 2 1 柱组合的轴压比设计值 N A g n 2 2 注 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数 边柱取 1 3 内柱取 1 2 g 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值 可近似取 14 kN m2 n 为验算截面以上的楼层层数 A 柱的负荷面积 fc 为混凝土轴心抗压强度设计值 对 C30 查得 14 3 N mm2 图 2 2 框架结构的计算简图 延安大学西安创新学院毕业设计 10 中柱 A1 7 2 6 6 2 2 7 2 33 48m2 边柱 A2 7 2 6 6 2 23 76m2 一层 六层 中柱 Ac N fc Agn fc 1 2 33 48 1000 14 5 0 75 14 3 262220 98 mm2 边柱 Ac N fc Agn fc 1 3 23 76 1000 14 5 0 75 14 3 201600 00 mm2 取矩形截面 b h 中柱 512 08 512 08 边柱 449 0 449 00 取中柱 b h 550mm 550mm 边柱 b h 550mm 550mm 表 2 2 柱截面尺寸 mm 层次混凝土等级B h mm4 1 6C30550 550 2 1 3 计算简图的确定 1 框架各构件在计算简图中均用单线条代表 各单线条代表构件形心轴所在的 位置线 2 梁的跨度 该跨左右两边柱截面形心轴线之间的距离 3 底层柱高 从基础顶面算至楼面标高处 4 中间层柱高 从下一层楼面标高至上一层楼面标高 5 顶层柱高 从顶层楼面标高算至屋面标高 一层 六层 横跨 AB CD 跨 6600 120 100 550 6270mm BC 跨 2700 200 550 3050mm 纵跨 1 2 轴 7 8 轴 7200 120 250 7070mm 2 7 轴 7200mm 柱高 底层柱高 3 6 0 45 2 4 1 5 4 95m 2 6 层的柱高 3 6m 延安大学西安创新学院毕业设计 11 2 3 横向计算简图 延安大学西安创新学院毕业设计 12 纵向计算图 2 4 纵向计算简图 3 3 框架结构刚度参数计算框架结构刚度参数计算 3 1 梁柱线刚度计算 在框架结构中 可将现浇楼面视作梁的有效翼缘 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 I 1 5I0 对中框架梁取 I 2I0 截面惯性矩 I0 bh3 12 框架梁线刚度为 ib EcI0 l 其中 EC 为混凝土弹性模量 L 为梁的计算跨度 延安大学西安创新学院毕业设计 13 表 3 1 横梁线刚度 ib计算表 类 层 Ecb h I0L 别 kN mm2 mm m m mm4 mm 次 ib EcI0 l k N mm 1 5EcI0 l kN mm 2EcI0 l kN mm AB CD 跨 1 63 0 104250 6004 5 10962702 15 10103 23 10104 3 1010 BC 跨 1 63 0 104250 3000 6 10930500 59 10100 89 10101 18 1010 柱的线刚度 iC ECIB l 其中 Ie为柱的截面惯性矩 HC为柱的计算高度 表 3 2 柱的线刚度计算表 层次Ec kN mm2 b h mm mm HC m Ie mm4 iC EcI0 l k N mm 13 0 104550 5504 957 63 10104 62 1010 2 63 0 104550 5503 607 63 10106 36 1010 3 2 柱的抗侧刚度计算 根据梁柱的线刚度比的不同 框架柱可分为中柱 边柱 K 柱抗侧移刚度 2 c 12ahiD c 注 c 柱抗侧移刚度修正系数 延安大学西安创新学院毕业设计 14 表 3 3 柱侧移刚度修正系数表 边柱中柱 位置 简图 K 简图 K c 一般 层 24 2 c ii k i 1234 2 c iiii k i c 2 k k a 底层 2 c i k i 12 c ii k i c 0 5 2 k k a 边框架柱侧移刚度 D 值 1 1 层 边柱 A 1 A 8 D 1 D 8 10 2 10 3 23 10 0 70 4 62 10 c i k i c 0 5 2 0 44 k k a 9956 10 c 22 1212 0 44 4 62 10 4950 c i h Da 中柱 B 1 B 8 C 1 C 8 1010 12 10 0 89 103 23 10 0 87 4 62 10 c ii k i c 0 50 50 87 0 48 220 87 k k 10861 10 c 22 1212 0 48 4 62 10 4950 c i h Da 2 2 6 层 边柱 A 1 A 8 D 1 D 8 0 51 0 20 10 24 10 3 23 2 10 22 6 36 10 c ii k i c 0 51 22 0 51 k k a 11778 10 c 22 1212 0 2 6 36 10 3600 c i h Da 中柱 B 1 B 8 C 1 C 8 延安大学西安创新学院毕业设计 15 0 65 10 1234 2 12 0 2 6 36 10 23600 c iiii k i 0 25 14722 c 0 65 22 0 65 k k a 10 c 22 1212 0 25 6 36 10 3600 c Di h a 表 3 4 边框架柱侧移刚度 D 值 kN mm 边柱 4 根中柱 4 根 层 次K cDCDC 4K cDCDC 4 D 2 60 510 20 1177 8 471120 650 251472258888106000 10 700 449956398240 870 48108614344483268 中框架柱侧移刚度 D 值 1 1 层 边柱 A 2 A 7 D 2 D 7 10 2 10 4 3 10 4 62 10 0 93 c i k i c 0 50 5 0 49 0 93 22 0 93 k k a 10 c 22 1212 0 49 4 62 10 4950 11087 c Di h a 中柱 B 2 B 7 C 2 C 7 1010 12 10 4 3 101 18 10 1 19 4 62 10 c ii k i c 0 5 0 77 2 k k 10 c 22 1212 0 774 62 10 4950 17422 c Di h a 2 2 6 层 边柱 A 2 A 7 D 2 D 7 10 24 10 2 4 3 10 0 68 22 6 36 10 c ii k i c 0 25 2 k k 10 c 22 1212 0 25 6 36 10 3600 15061 c Di h a 延安大学西安创新学院毕业设计 16 中柱 B 1 B 8 C 1 C 8 10 1234 10 2 104 3 1 8 0 86 22 6 36 10 c iiii k i c 0 30 2 k k 10 c 22 1212 0 30 6 36 10 3600 17667 c Di h a 表 3 5 边框架柱侧移刚度 D 值 kN mm 边柱 12 根中柱 12 根层 次K cDCDC 12K cDCDC 12 D 2 60 680 25 1472 2 1766640 860 3017667212004388668 10 930 49 1108 7 1330441 190 7717422209064342108 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加 即为各层间侧移刚度 D 表 3 6 层间侧移刚度 kN mm 层 次12 D425376494668 D1 D2 425376 494668 0 860 0 7 故该框架为横向规则框架 4 4 荷载计算荷载计算 4 1 恒载标准值计算 1 屋面 不上人 防水层 刚性 30mm 厚 C20 混凝土防水 1 00kN m2 防水层 柔性 三毡四油铺小石子 0 40 kN m2 找平层 15mm 厚水泥砂浆 20 0 015 0 30 kN m2 找平层 15mm 厚水泥砂浆 20 0 015 0 30 kN m2 找坡层 40mm 厚水泥石灰焦渣砂浆 3 找平 0 04 14 0 56 kN m2 延安大学西安创新学院毕业设计 17 保温层 80mm 厚矿渣水泥 14 3 0 08 1 16 kN m2 结构层 100mm 厚现浇钢筋混凝土板 25 0 10 2 50 kN m2 抹灰层 10mm 厚混合砂浆 17 0 01 0 17 kN m2 合计 6 39 kN m2 屋面的面积取到墙外包尺寸线 屋面面积 50 4 0 24 15 9 0 24 817 330 m2 817 330 6 39 5222 739kN 2 各层走廊及楼面 大理石面层 水泥砂浆擦缝 30mm 厚 1 3 干硬性水泥砂浆 面上撒 2mm 厚素水泥 1 16 kN m2 水泥浆结合层一道 结构层 100mm 厚现浇钢筋混凝土板 25 0 12 2 50 kN m2 抹灰层 10mm 厚混合砂浆 17 0 01 0 17 kN m2 合计 3 83 kN m2 一层 六层楼面面积 50 4 0 24 19 5 0 24 999 634m2 999 634 3 83 3828 6 kN 延安大学西安创新学院毕业设计 18 3 梁 柱 梁净跨计算 横梁 1 层 6 层 AB CD 跨 600 120 100 550 2 5720 mm BC 跨 2700 200 2500 mm 西安工业大学北方信息工程学院 论文 19 纵梁 1 层 6 层 1 2 跨 7 8 跨 7200 120 275 550 2 6495 mm 2 7 轴之间梁跨 7200 550 6650mm 次梁 6600 120 100 250 2 6320 mm 柱净高可取层高减去板厚 表 4 1 梁 柱重力荷载代表值 层数构件 b m h m r kN m3 g kN m li m n Gi kN Gi kN AB CD 跨 0 250 50251 053 2815 72016300 277 BC 跨0 250 20251 051 3132 500826 260 边跨6 4958187 524 纵梁 中跨 0 250 55251 053 609 6 65020468 809 次梁0 250 50251 053 2816 52014290 303 983 17 1 柱0 550 55251 106 5634 850321018 578 1018 578 AB CD 跨 0 250 50251 053 2815 72016300 277 BC 跨0 250 20251 051 3132 500826 260 0 256 4958187 524 纵梁 中跨 0 250 55251 053 609 6 65020468 809 次梁0 250 50251 053 2816 52014290 303 983 17 2 6 柱0 550 55251 106 5633 50032735 056735 056 为考虑梁 柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增加系数 g 表示单位长度构件重力荷载 n 为构件数量 梁长度取净跨 柱长度取净高 对现浇板肋梁楼盖 因为板自重已计入楼面 屋面 的恒荷载中 故计算梁自 重时高度应取梁原厚减去板厚 4 墙 外墙采用 240mm 厚水泥空心砖 容重 9 8 kN m2 内墙采用 200mm 厚加气混凝土 砌块 容重 5 5 kN m2 a 外墙 延安大学西安创新学院毕业设计 20 水刷石外墙面 0 5 kN m2 240mm 厚水泥空心砖 0 24 9 8 2 35 kN m2 水泥粉刷内墙面 0 36 kN m2 合计 3 212 kN m2 b 内墙 200mm 厚加气混凝土砌块 0 200 5 5 1 100kN m2 水泥粉刷内墙面 0 36 2 0 72 kN m2 合计 1 82 kN m2 5 门 窗 房间门采用木门 单位面积重力荷载为 0 2 kN m2 窗采用铝合金门窗 单位面积重 力荷载为 0 4 kN m2 底层入口处 两侧门与中间门采用钢塑玻璃门 单位面积重力 荷载为 0 4 kN m2 面积计算 1 层 6 层 外墙面积 6 6 0 12 0 1 0 55 2 3 6 0 6 5 2 7 0 1 0 1 3 6 0 3 2 7 2 0 12 0 55 0 275 3 6 0 65 4 7 2 0 1 0 1 3 6 0 65 2 7 2 0 1 0 55 3 6 0 65 4 361 201m2 外墙门窗面 M 2 1 8 2 1 5 1 18 9 m2 C 1 26 个 1 8 1 8 26 84 24 m2 18 9 84 24 103 14 m2 内墙面积 6 6 0 12 0 1 0 55 2 3 6 0 6 12 6 6 0 12 0 1 3 6 0 6 11 3 6 0 1 0 275 3 6 0 65 7 2 0 55 3 6 0 65 4 7 2 0 55 0 1 0 275 3 6 0 65 4 7 2 0 12 0 55 0 275 3 6 0 65 3 638 92m2 内墙门窗面积 M 1 21 个 1 0 2 1 21 44 1 m2 M 30 9 2 1 2 3 78 m2 C 1 1 个 1 8 1 8 1 3 24 m2 44 1 3 78 3 24 51 12 m2 外墙自重 361 201 103 14 3 212 828 89 kN 外墙门窗重 84 24 0 4 18 9 0 4 41 26 kN 内墙自重 638 92 51 12 1 82 1069 80 kN 内墙门窗重 44 1 3 78 0 2 3 24 0 2 10 85 kN 墙总重 828 89 1069 80 1898 69 kN 延安大学西安创新学院毕业设计 21 门窗总重 41 26 10 85 52 11 kN 2 层 6 层 外墙面积 计算方法同一层 S 361 20 m2 外墙门窗面积 C 1 30 个 1 8 1 8 30 97 2 m2 内墙面积 6 6 0 12 0 1 0 55 2 3 6 0 6 11 6 6 0 12 0 1 3 6 0 6 10 6 6 0 1 0 275 3 6 0 65 7 2 0 55 3 6 0 65 4 7 2 0 275 0 1 0 275 3 6 0 65 4 7 2 0 12 0 55 2075 3 6 0 65 3 600 26 m2 内墙门窗面积 M 1 22 个 1 0 2 1 22 46 2 m2 M 3 2 个 0 9 2 1 2 3 78 m246 2 3 78 49 98 m2 外墙自重 361 20 97 20 3 212 847 97kN 外墙门窗重 97 2 0 4 38 88 kN 内墙自重 600 26 49 98 1 82 1001 51 kN 内墙门窗重 49 98 0 4 19 99 kN 墙总重 847 97 1001 51 1849 48 kN 门窗总重 19 99 38 88 58 87kN 6 层 外墙面积 计算方法同一层 S 361 20 m2 外墙门窗面积 C 1 30 个 1 8 1 8 30 97 2 m2 内墙面积 6 6 0 12 0 1 0 55 2 3 6 0 6 9 6 6 0 12 0 1 3 6 0 6 10 3 6 0 1 0 275 3 6 0 65 7 2 0 55 3 6 0 65 4 7 2 0 275 0 1 0 275 3 6 0 65 4 7 2 0 12 0 55 0 275 3 6 0 65 3 568 30 m2 内墙门窗面积 M 1 22 个 1 0 2 1 22 46 2 m2 M 3 2 个 0 9 2 1 2 3 78 m2 46 2 3 78 49 98 m2 外墙自重 361 20 97 20 3 212 847 97kN 外墙门窗重 97 2 0 4 38 88 kN 内墙自重 568 3 49 98 1 82 943 34 kN 内墙门窗重 49 98 0 4 19 99 kN 墙总重 847 97 943 34 1791 31 kN 门窗总重 19 99 38 88 58 87kN 延安大学西安创新学院毕业设计 22 4 2 活荷载标准值计算 1 屋面和楼面活荷载标准值 根据 荷载规范 查的 不上人屋面均布荷载标准值 0 5 kN m2 综合楼楼面均布荷载标准值 2 0 kN m2 楼 梯 走 廊均布荷载标准值 2 5 kN m2 展厅均布荷载标准值 2 5 kN m2 2 层 6 层均布活荷载 2 7 0 2 50 4 0 24 2 5 7 2 0 2 6 6 0 12 0 1 2 5 3 6 0 12 0 1 6 6 0 12 0 1 2 5 50 4 7 2 6 6 2 2 0 3 6 0 1 0 1 6 6 0 12 0 1 2 5 1673 77kN 屋面均布活荷载 50 4 0 24 15 9 0 24 0 5 392 75 kN 2 屋面雪荷载标准值 Sk s0 1 0 0 25 kN m2 0 25 kN m2 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑 两者中取大值 4 3 荷载分类 将各层各构件荷载分类 计算各层何荷载代表值 列入表 5 2 中 其中各层自重为 楼面恒载 50 楼面均布活荷载 纵横梁自重 楼面上下各半层 的柱及纵横墙体自重和门窗 顶层自重为 屋面恒载 50 屋面雪荷载 纵横墙自重 半层柱自重 上下半层墙 体自重 表 4 2 重力荷载代表值计算表 kN 层次梁柱板墙门窗活荷载 Gi 1983 17876 8173130 371874 08552 11836 8857753 437 2983 17735 0563130 371849 4852 11836 8857587 071 3983 17735 0563130 371849 4852 11836 8857587 071 4983 17735 0563130 371849 4852 11836 8857587 071 延安大学西安创新学院毕业设计 23 5983 17735 0563130 371849 4852 11836 8857587 071 6983 17367 5285222 7391820 39558 87196 3758649 077 4 4 重力荷载代表值 延安大学西安创新学院毕业设计 24 图 4 1 各质点的重力荷载代表值 5 5 内力计算内力计算 5 1 横向水平地震作用下框架结构的内力和位移计算 5 1 1 横向自振周期计算 T1 1 7 T uT 1 2 6 1 注 uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值 Gi作为水平荷载而算得的结构 顶点位移 T结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数 取 0 7 uT按以下公式计算 VGi Gk 6 2 u i VGi D ij 6 3 uT u k 6 4 注 D k为集中在 k 层楼面处的重力荷载代表值 VGi为把集中在各层楼面处的重力 荷载值视为水平荷载而得的第 i 层的层间剪力 D ij 为第 i 层的层间侧移刚度 u i u k分别为第 i k 层的层间侧移 表 5 1 结构顶点的假想侧移计算 层次Gi kN VGi kN D i N mm ui mm ui mm 6 8649 0778649 07749466817 48351 43 57587 0711623682333 95 47587 07123823 21949466848 16301 13 37587 07131410 2949466863 5252 97 27587 07139163 72749466892 07189 47 延安大学西安创新学院毕业设计 25 17753 43746917 164425376110 3110 3 T1 1 7 T uT 1 2 1 7 0 7 351 43 10 3 1 2 0 60s 5 1 2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 根据 建筑设计抗震规范 GB50011 2010 规定 对于高度不超 40 米 以剪切 变形为主且质量和刚度沿着高度方向分布比较均匀的结构 以及可近似于单质点体系的 结构 可以采用底部剪力法等简化方法计算抗震作用 因此本框架采用底部剪力法计算 抗震作用 Fek 1 Geq 6 5 Geq 0 85 Gi 0 85 7753 437 7587 071 4 8649 077 33289 163kN 根据场地类别 为类 设计地震分组为第一组 查得场地特征周期值 Tg 0 35s 抗震设防烈度为 8 度 多遇地震情况下 查的水平地震影响系数最大值 max 0 16 由特征周期与自振周期的比值确定计算地震影响系数 1 Tg T1 0 9 max 0 35 0 60 0 9 0 16 0 0985 FEk 1Geq 0 0985 33289 163 3278 98kN 因 1 4Tg 1 4 0 35 0 49s Gj 查得 0 032 表 5 3 水平地震剪力验算表 层次Gi kN G kN 0 032 G kN Vi kN 68649 0778649 077276 770 1079 376 57587 07116236 148519 557 1390 465 47587 07123823 219762 343 2107 696 37587 07131410 291005 129 2660 079 27587 07139163 7271253 239 3050 507 17753 43746917 1641501 350 3281 872 延安大学西安创新学院毕业设计 28 因此水平地震剪力按计算结果计算 水平地震作用下框架结构的层间位移 ui和顶点位移 u i的计算 ui Vi D ij 6 7 u i uk 6 8 各层的层间弹性位移角的计算 e ui hi 6 9 表 5 4 横向水平地震作用下的位移验算 层次 Vi kN D i N mm u i mm ui mm hi mm e u i hi 61079 3764946682 1827 5236001 1518 51390 4654946682 8126 3436001 1281 42107 6964946684 2623 5336001 845 32660 0794946685 3819 2736001 669 23050 5074946686 1713 8936001 583 13281 8724253767 727 7249501 641 由此可见 最大层间弹性位移角发生在第二层 1 583 1 550 满足要求 h ee u 5 1 4 水平地震作用下框架内力计算 以框架布置图中 3 轴线横向框架内力计算为例说明计算方法 其余框架内力计算略 i 层 j 柱分配到的剪力 Vij 以及该柱上下端的弯矩 Mbij 和 M uij 的计算 i ij ij V D D ij V 6 10 Mbij Vij yh 6 11 M uij Vij 1 y h 6 12 y yn y1 y2 y3 6 13 注 Dij为 i 层 j 柱的侧移刚度 h 为柱的计算高度 y 框架柱的反弯点高度比 延安大学西安创新学院毕业设计 29 yn框架柱的标准反弯点高度比 y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值 y2 y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值 表 5 5 各层柱端弯矩及剪力计算 边柱 边柱 kN i V 层间刚度 iD N mm 1 iD1 iV K y 1 b i M 1 u i M 512 84776791601417 180 3930 19712 8654 42 945 64776791601431 680 3930 34741 7778 61 1302 14776791601443 620 3930 40066 3099 45 1580 44776791601452 940 3930 45090 53110 64 1782 54776791601459 760 3930 500113 54113 54 1906 45812482150070 520 2140 930405 3130 51 表 5 6 各层柱端弯矩及剪力计算 中柱 2iD2iV Ky 2 b i M 2 u i M 1894320 340 4820 24118 6358 66 1894337 540 4820 35049 9392 72 1894351 690 4820 44186 62109 80 1894362 740 4820 450107 29131 13 1894370 770 4820 500134 46134 46 2249673 780 2680 848386 6569 31 梁端弯矩 Mb 剪力 Vb 及柱轴力 Ni 的计算 M l b 6 14 l bu b i 1jij lr bb i M M i i M r b 6 15 r bu b i 1jij lr bb i M M i i V b 6 16 lr bb M M l 延安大学西安创新学院毕业设计 30 Ni V l b V r b k 6 17 注 ilb和 irb分别表示节点左右梁的线刚度 Mlb和 Mrb分别表示节点左右梁的弯矩 Ni为柱在第 i 层的柱轴力 以受压为正 图 5 3 内力示意图 表 5 7 梁端弯矩 剪力及柱轴力的计算 边 梁走 道 梁柱 轴 力 层 次 l b M r b M lbV l b M r b M lbV边柱N中柱N 654 4218 045 413 4240 6240 622 433 85 13 42 20 43 591 4734 255 423 2877 1077 102 464 25 36 70 61 40 4141 2249 135 435 25110 60110 602 492 17 71 95 118 32 3173 9466 985 444 61177 41177 412 4147 84 116 56 221 55 2204 0774 365 451 56167 39167 392 4139 49 168 12 309 48 1144 0562 685 438 28141 09141 092 4117 58 206 4 388 78 柱轴力的负号表示拉力 M 单位为 kN m V 单位为 kN L 单位为 m 5 1 5 作水平地震作用下框架的弯矩图 梁端剪力图及柱轴力图 延安大学西安创新学院毕业设计 31 图 5 4 横向框架弯矩图 kN 图 5 5 梁端剪力及柱轴力图 kN 5 2 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 5 2 1 计算单元 取 轴线横向框架进行计算 计算单元宽度为 7 2m 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所示 计算单元范围内的其余楼面荷载 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 由于纵向框 架梁的中心线与柱的中心线不重合 所以在框架节点上还作用有集中力矩 延安大学西安创新学院毕业设计 32 图 5 6 横向框架计算单元 5 2 2 荷载计算 1 恒载计算 在图 2 8 中 代表横梁自重 为均匀荷载形式 对于第 6 层 1q1 q 14 332kN mq 1 4 332kN mq 和分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载 由图 3 8 所示几 2q2 q 何关系可得 25 46 3 921 294kN mq 2 5 46 2 413 104kN mq 分别为由边纵梁 中纵梁直接传给柱的恒载 它包 括里梁自重 楼板重 1P2P 和女儿墙等的重力荷载 计算如下 延安大学西安创新学院毕业设计 33 P1q2P2q2 P2q2P1 M1 M1 D q1 5400 C q1 2400 B q1 5400 A 图 5 7 各层梁上作用的恒载 1 11 8 5 4 3 9 1 8 2 1 8 5 46 22 p 5 4 6 3 7 84 3324 44 1 5 7 8186 49kN 2 2 11 8 5 42 73 9 3 9 1 8 2 1 8 222 p 5 4 1 2 2 5 466 3 7 84 332 2 186 49kN 集中力矩 11 1186 49 0 1222 38kN mMP e 对于 1 5 层 包括梁自重合其上横墙自重 为均布荷载 其他荷载计算方法同 1q 第 6 层 结果为 14 3324 28 3 2518 242kN mq 1 4 332kN mq 23 8 3 914 82kN mq 2 3 8 2 49 12kN mq 1 3 9 1 8 2 3 86 3 7 84 332 2 78 19p 3 0 7 155 36 2 4 0 4 5 36 2 4 189 65kN 2 3 9 1 8 26 6 1 2 3 86 3 7 84 332 2 74 28p 3 7 80 65 1 2 2 4 1 0 2 4 0 2 2 216 51kN 11189 65 0 1222 68kN mMp e 2 活荷载计算 延安大学西安创新学院毕业设计 34 活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图 3 10 所示 540024005400 M1 p1q2 p2 q2 p2 q2 p1 M1 DCBA 图 5 8 各层梁上作用的活载 对于第 6 层 23 9 27 8kN mq 2 2 2 44 8kN mq 1 3 9 1 83 9 1 8 228 08kN mp 13 37kN mM 2 3 9 1 8 26 6 1 2 243 92kN mp 同理 在屋面雪荷载作用下 23 9 0 72 73kN mq 2 0 7 2 41 68kN mq 1 3 9 1 83 9 1 8 0 79 828kN mp 11 179kN mM 2 3 9 1 8 26 6 1 2 0 715 372kN mp 对 1 5 层 23 9 27 8kN mq 2 2 2 44 8kN mq 1 3 9 1 83 9 1 8 228 08kN mp 13 37kN mM 2 3 9 1 8 26 6 1 2 243 92kN mp 3 竖向均布恒荷载的等效转化 对于第 6 层 21 29421 683kN m 13 10412 522kN m q q 边 中 22 4 332 27 5 4 332 8 延安大学西安创新学院毕业设计 35 对于 1 5 层 14 8230 318kN mq 边 22 18 242 27 9 1210 032kN mq 中 5 4 332 8 4 竖向均布活荷载的等效转化 7 86 356kN