A230+【四层】6800平米一字型框架教学楼建筑图结构图计算书
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A230+【四层】6800平米一字型框架教学楼建筑图结构图计算书,a230,平米,字型,框架,教学楼,建筑,结构图,计算
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1摘要本设计针对一工程项目实际需要，主要进行了建筑设计、建筑图绘制、结构方案中 轴框架的抗震设计、主要施工图的绘制和专题研究。首先进行建筑18方案的确定，绘制建筑施工图，之后确定框架布局，进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自振周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，从而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力） 。然后计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，找出最不利的一组或几组内力组合，选取最不利的内力组合计算配筋并绘图。此外还用 PKPM 计算了结构的配筋。本设计依据最新中华人民共和国国家标准，设计符合中小学校建筑设计规范、混凝土结构设计规范、建筑抗震规范等要求。教学楼设计题目虽小，但所用的知识涵盖了大学学习的方方面面，并进一步涉及到建筑，水暖电等相关专业的知识，甚至空间设计、结构设计上也有一定难度，完成好这个设计，是对我们大学所学知识的全面检验。本设计主体 4 层，立面设计以体现建筑的洁净、严谨为主。所有框架柱不向外突出。窗户大而多，增强其立面虚实搭配。轻巧通透，立面简洁明了是本设计的一大特点。立面选择棕红色色为主色调，加上白色线条，尽显学术气息。关键词 建筑设计；抗震设防；自振周期2AbstractThe design is for an actual project, first is the architectural design, then is the seismic design in the framework of axis and construction drawings, last is the 18translation. First of all construction plan is identified, after determined the framework, a representative of the load between the value of the calculation, then use vertex displacement method, from-cycle, then at the bottom of the shear level of seismic loading method under size, which obtained the level of load in the structure of internal forces (bending moment, shearing force and axial force). Calculation of vertical load (dead load and live load) under the structure of internal forces, to identify the most disadvantaged force, select the most disadvantaged combination of forces to compute the reinforced then do the drawing. I also used PKPM program to calculate the structure of the reinforcement. The design based on the latest Peoples Republic of China national standard, design meets the Code for architectural design of grade and middle school and Code for design of concrete structure and Technical specifications for concrete structures of tall building and other codes. Building design subject is small, but the knowledge covers all aspects of university study, and further relates to the construction, plumbing electrical and other related professional knowledge, and even space design, structural design is also difficult to complete this design, is University of the knowledge we have a comprehensive inspection.The design of the main 4-storey facade to reflect the architectural design of the clean, tight-based. All outside the framework does not highlight the column. Large windows, and enhance its facade with the actual situation. Lightweight transparent, clear and concise facade is one of the major characteristics of the design.Brown-red facade colors to choose the main color, with white lines show the academic atmosphere.Keywords: architectural design; seismic fortification; fundamental period.3目 录第一部分 建筑设计 1第一章 设计总说明 1第二章 题目意义 2第三章 设计内容 3第二部分 结构部分 13第一章 工程概况 13第二章 重力荷载代表值的计算 16第三章 框架侧移刚度的计算 24第四章 水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 26第五章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 35第六章 截面设 计 49第七章 楼梯设计 63第八章 雨篷设计 67第三部分 专题研究 72参考文献 81致 谢 801第一部分 建筑设计第一章 设计总说明1.1 工程名称郑州市综合教学楼1.2 工程概况本工程是位于本市某高校校园内的一幢教学楼。建筑性质为单一教学群体，用于全校公用的流动使用教室，以满足扩大招生和院系发展的综合教学需要；地段占用预留扩建的绿地和活动场地，位置适中，便于校内某些专业的联系。本楼也可对外经营与适当开展对外办学和信息，但统一调度与管理为主。2第二章 题目意义土木工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的学科，它所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌，因而土木工程是社会历史发展的见证之一。远古时代，人们就开始修筑简陋的房舍、道路、桥梁和沟澶，以满足简单的生活和生产需要。后来，人们为了适应战争、生产和生活以及宗教传播的需要，兴建了城池、运河、宫殿、寺庙以及其他各种建筑物。许多著名的工程设施显示出人类在这个历史时期的创造力，例如，中国的长城，埃及的金字塔，希腊的巴台农神庙，罗马的科洛西姆圆形竞技场等。产业革命以后，特别是到了 20 世纪，一方面社会向土木工程提出了新的需求；另一方面，社会各个领域为土木工程的前进创造了良好的条件。因而这个时期的土木工程得到突飞猛进的发展，在世界各地出现了现代化规模宏大的摩天大厦、工业厂房，核电站、高速公路和铁路、大跨桥梁、大直径运输管道长隧道、大海港以及海洋工程等等。为了适应各类工程建设高速发展的要求，人们需要建造大规模现代化的建筑物，这既要求高质量和快速施工，又要求很高的经济效益。这就向土木工程提出新的课题，并推动土木工程这门学科前进。现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。因此可以说，土木工程是一个古老而又年轻的学科。在短短的几个月时间通过毕业设计检验我们的能力选题一直是个的难题。选择教学楼设计有其特殊的目的的意义。一方面，随着我国国民经济的快速发展，国家人才战略实施，国际间人才的竞争，教育成为各国发展的第一要务，也只有依靠科学，大力发展教育才能使我们摆脱贫困，实现四个现代化。国家的科教兴国战略，给教学提出了越来越高的要求。另一方面，随着高等院校的不断扩招，原有的的教学设施越来越不能满足要求，现代化的大学教学楼应是符合职能化的建筑。市场运作的引入，同时也为满足“产学研”的一条龙的需求，教室向社会开放的大势所趋，职能的多样化也是教学设施现代化的体现。因此要通过这次毕业设计课题来检验我们大学四年来的学习成果。教学楼设计题目虽小，但所用的知识涵盖了大学学习的方方面面，并进一步涉及到建筑，水暖电等相关专业的知识，甚至空间设计、结构设计上也有一定难度，完成好这个设计，是对我们大学所学知识的全面检验。3第三章 设计内容3.1 建筑概况本工程建筑面积 6800 平方米，二类高层建筑，使用年限为 50 年，耐火等级不低于 2 级，建筑抗震设防烈度为七度。3.2 建筑的总体布置由建筑设计的基本要求，本设计大体分为 3 部分：4 层框架结构主体，4 个阶梯教室，1 个演讲厅，体量较大。两个场地条件分别为 100mx60m，80mx60m，拟采用大场地进行平面布置。同时考虑毗邻主街道，教学楼应成为一处街面景观，主体宜沿街布置，这样做也满足教室对采光的特殊要求。主体、阶梯教室作为建筑单体，并作必要联系。空闲场地适当绿化。3.3 建筑平面设计3.3.1 使用部分的平面设计本设计主要使用部分房间大体分为小教室、制图教室、阶梯教室、管理办公室、演讲厅等。考虑到层高协调的因素，将小教室、制图教室、管理办公室统一到主体部分，阶梯教室，演讲厅分别做为建筑单体，并做必要联系。3.3.2 使用部分的平面形式根据相关规范及设计要求，各部分房间均应满足相应的面积要求。本设计中小教室为 12.6m 6.9m，阶梯教室为 18.9m 15m，演讲厅为 28.35m 15.8m。考虑到采光及通风的需要，制图教室放置在朝阳一侧。当教室的进深为7.2m 时，窗高 2.4m 满足采光要求，阶梯教室采用双面采光。教室、演讲厅的座位布置要满足视听效果。3.3.3 使用房间门的设计门的宽度满足紧急状态下安全疏散的要求。小教室、制图教室设置两个门，门宽 1.2m。阶梯教室设置两个门，宽均为 1.8m。管理办公室等房间门宽为1.2m。演讲厅四个门均为 1.8m。满足疏散及本校学生方便使用的目的。主入口在满足在满足疏散的要求外适当加大，以满足立面效果及整体协调。鉴于以上考虑，主体部分主入口各设三个 1.8m 宽的内外开弹簧门。门的数量和总宽满足疏散的要求。3.3.4 使用房间窗的设计根据室内采光机通风的要求，立面效果及结构需要。窗采用44800mm 2400mm，2100mm 2400mm，1500mm 2400mm，3600mm 2400mm，2100mm2100mm 等尺寸。小教室 4 个窗即 2400mm 2100mm，阶梯教室窗为2100mm 2400mm，演讲厅窗为 2700mm 2100mm。为楼梯间用窗要取高度为2100mm。3.3.5 辅助部分的平面设计公共场所采用蹲式大便器、小便斗。根据中小学建筑设备的参考指标，对于教室部分，以男女比例 1：1 计算。因阶梯教室布置，1 至 4 层设 2 个卫生间，每侧各一个。其中每个男厕有 5 个大便器，5 个小便斗，女卫生间有 8 个大便器，满足 300 人使用要求。厕所设置前室，进深 2000mm 左右，每个前室内设设 2 个洗手盆。主体部分厕所布置在两侧，便于阶梯教室学生使用，又相对隐蔽，交便联系方便。讲演厅厕所放置在入口门厅，方便使用。3.3.6 交通联系部分的平面设计（1）走道的平面设计走道的平面设计根据人流股数取 3.0m，满足疏散及防火要求。本设计为连廊式走道，1 至 2 层与阶梯教室连接，两侧都有采光口。阶梯教室后侧设置防火楼梯，满足通行及防火要求。（2）楼梯的平面设计根据使用性质、使用人数及防火规范的要求，结合本设计的特点，在主体部分设置两部两跑楼梯，此楼梯为主要楼梯。两段板轴线宽度为 1.8m。为满足紧急情况疏散在阶梯教室后方设置楼梯间，净宽为 3.6m。综上所述，主体及阶梯教室部分共有 4 部楼梯，疏散宽度总计 14.4m，满足通行及防火要求。（3）门厅的平面设计主体门厅是一个建筑的主要出入口，是建筑设计重点处理的部分，除要满足使用要求之外，还需综合考虑采光、通风、交通组织、美观等各方面因素。本设计门厅，通行方便，美观大方，面积为 7.5m 6.6m。3.3.7 平面组合设计根据使用功能要求，建筑平面采用走道式组合，即通过走道将各个部分连接起来。3.4 建筑剖面设计3.4.1 房间的剖面形状5房间的剖面满足使用要求，尤其是本设计中的阶梯教室及演讲厅要满足视觉、听觉要求。 阶梯教室综合考虑结构、视听的要求，排距 0.9m，每排起高120mm。讲演厅每排起高 120mm，满足视听要求。3.4.2 房屋的各部分高度确定（1）房间的净高和层高根据人体活动、采光通风、结构高度、经济效益、室内空间比例等各项要求将主体结构层高定为 3.9m，阶梯教室层高为 4.2m，讲演厅净高 4.8m，最后一排净高约为 2.6m，满足使用及视觉需要。（2）窗台高度本设计根据使用要求、设备家具布置等因素，窗台高度取 900mm，采光合适；课桌高 800mm 左右，不影响开窗，设计合理。书桌的高度常取 800mm，窗台高出100mm 桌面，既保证了工作面的照度，又低于人座姿的视点高度。阶梯教室部分设计综合立面及采光的要求，窗台高出入口地面 900mm，立面整齐美观。（3）室内外地面高差建筑物为防止外面水流入室内，防止底层地面潮湿，防止由于建筑物沉降而使室外地面高于室内地面，往往将室内地面设计高于室外地面。本设计主体部分地面取高出外地面 900mm，另一方面也有更有力于增加其立面上的庄严气氛。3.4.3 建筑的空间组合建筑的空间组合要考虑以下几点：（1）进深相同的房间要尽量组合在一起，有利于上下层的空间组合。（2）空间组合上下承重结构要对齐，尤其事承重墙体和 外墙体，使之承重更趋合理。（3）上下层用水空间要尽量对齐，避免使上下水管道转弯、打折，这样做即节省管线又有利于下水管道的畅通。综合以上因素，制图教室布置在朝阳一侧，小教室、卫生间布置在对面，卫生间各层布置结构相同，卫生间隔墙各层一一对应。3.5 建筑体型和立面设计3.5.1 影响建筑体型和立面设计因素（1）建筑功能和建筑类型特征（2）材料、结构和施工要求6（3）建筑规划与环境（4）建筑标准与经济因素（5）神与审美3.5.2 建筑体型设计主体结构通过连廊与阶梯教室、演讲厅连接，主体、阶梯教室、演讲厅、连廊四部分各不相同，变化中体现形式美。主体结构高 17 余米，置于整个群体中央，其他链接在其周围，体现主从关系。教学楼是学生学习、老师工作的地方，应尽量体现其洁净、严谨。主体部分洁净，从属部分错落有致，比例尺度适当，节奏感鲜明。3.5.3 建筑立面设计建筑立面设计的主要任务是处理门、窗、墙、柱、雨篷、檐口、勒脚以及线脚之间的组合，恰当确定这些部件的尺度、位置、材料及色彩。本设计主体 4 层，立面设计以体现建筑的洁净、严谨为主。所有框架柱不向外突出。窗户大而多，增强其立面虚实搭配。轻巧通透，立面简洁明了是本设计的一大特点。立面选择棕红色色为主色调，加上白色线条，尽显学术气息。3.6 建筑构造设计3.6.1 建筑构造设计原则（1）满足建筑物的各项使用功能的要求（2）有利于机构安全（3）适应当地的施工水平（4)适应建筑工业化需求（5）做到经济合理（6）注意美观总之，要全面贯彻“适用、安全、经济、美观”的建筑方针。3.6.2 建筑的结构类型本设计采用框架结构。阶梯教室和演讲厅采用梁采用预应力梁。3.6.3 建筑的保温建筑在寒冷地区提高结构的保温性能通常采用下列措施（1）提高维护结构热阻（2）合理选材及确定构造形式（3）防潮防水7（4）避免热桥（5）防止冷风渗透本设计为公共建筑，外墙采用 29019090 炉渣空心砌块，外加 30mm 苯板，个别部位如外突柱采用外苯板。3.6.4 建筑的隔声对空气传声的隔绝办法：（1）增加构件的重量（2）采用带空气层的双层构件（3）采用多层组合构件对撞击声的隔绝办法：（1）设置弹性面层（2）设置弹性夹层（3）采用带空气层的双层结构本设计内墙采用 19019090 炉渣空心砌块墙体，双侧抹灰，满足隔声要求。3.6.5 建筑防震本设计地处郑州市，设计抗震设防烈度为 7 度。由于采用框架结构，层数高度均较小，结构对称，基本满足建筑防震的要求，细节部分在结构设计时考虑。3.7 墙的设计3.7.1 墙体的设计要求（1）具有足够的强度和稳定性（2）满足保温、隔热等方面的要求（3）满足隔声、防潮的需要（4）满足防火（5）适应工业化生产的需要3.7.2 墙体设计（1）墙的尺寸及材料由于本设计为框架结构，则所选墙体均为填充墙，选择炉渣空心砌块为主要材料，保温采用苯板。外墙厚为 300 厚，内墙为 200 厚。（2）勒脚的防潮水平防潮，宜在建筑物墙体内靠室外地坪附近沿水平方向设置防潮层，以8隔绝地潮对墙身的影响。本设计考虑到地基变形及抗震需要，采用 60mm 厚钢筋混凝土防潮层，标高-0.45m。 3.7.3 散水为保护墙基不受水侵蚀而在外墙四周将地面做成向外倾斜的坡面。本设计采用坡度为 5%，宽度为 900mm 的散水。3.7.4 轻质隔墙卫生间内隔墙采用金属骨架隔墙，二道门采用玻璃隔断。3.7.5 墙面装修内墙抹灰装修，采用混合砂浆墙面，总厚 20mm，采用水泥砂浆墙裙。外墙采用墙漆饰面，一层窗下采用毛石勒脚。在人群活动频繁、易受碰撞的内墙阳角，要做互角保护。3.8 楼板层、地层3.8.1 楼板层的设计要求（1）楼板层、地层结构应具有足够的强度和刚度满足要求。（2）满足防火、隔声、防水、保温、隔热、耐腐蚀等基本使用功能要求。（3）减少预制构件的规格和类型，符合模数，满足工业化要求。（4）经济合理，避免不必要的浪费。3.8.2 地层的设计要求地层除满足使用要求外，还应满足防水、防潮及热工设计要求，以保证保温、隔潮的良好效果。无论是楼板层还是地层，其面层都要满足耐磨、保暖、防滑、易清洗、美观及装饰性等要求。3.8.3 楼板层设计本设计为现浇钢筋混凝土结构，故采用现浇整体式钢筋混凝土楼板。在面积较大的有柱空间，板直接浇在梁上，主梁的跨度的跨度 6.9m、3.0m 不等，次梁考虑建筑结构各方面因素，跨度为 6.9m，取板厚 100mm。3.8.4 地层设计地层设计为刚性地面，基层为天然土壤或素土夯实；垫层为 50 厚 C15 混凝土。面层为 30mm 厚 1：3 干硬性水泥砂浆结合层，贴地面砖。3.8.5 楼地面设计教室及走廊地面采用面层为 10mm 厚 1：1 水泥砂浆，贴地面砖。楼梯地面由于通行人较多，形状复杂，易于破坏，设计采用大理石面砖。9卫生间地面采用陶瓷地面砖，以满足防水、耐腐蚀的要求。踢脚板采用大理石面砖，高 150mm，比墙面抹灰突出 6mm，3.8.6 雨棚设计雨篷是建筑物入口处和顶层阳台上部用以遮挡雨水，保护门外免受雨水侵蚀和人们进出时不被滴水淋湿及空中落物砸伤的水平构件。雨棚与入口处楼板整浇扎起一起防止雨篷倾覆。雨篷顶面应作防水砂浆抹面处理，并作初排水坡度。外侧翻边高 120mm，并做水舌排水。3.9 楼梯与台阶设计3.9.1 楼梯设计的要求楼梯是建筑各层的主要交通设施，除交通联系功能外，还是紧急情况下安全疏散的主要通道，因此楼梯既要满足使用功能要求，也要确保使用安全的需要。楼梯设计应满足以下几个方面的要求：（1）为满足使用功能，楼梯要求通行顺畅，行走舒适，楼梯的数量、位置、梯段宽度以及整个建筑物楼梯的总宽度都应满足一些基本规定。（2）符合结构、构选、施工、防火等要求。（3）注意美观3.9.2 楼梯设计（1）楼梯的材料、尺寸、类型本设计采用现浇钢筋混凝土板式楼梯。主体部分层高为 3.9m，则均采用单折 13 级台阶，梯段宽 1.8m，踏步宽300mm，高 150mm，舒适安全，满足要求。阶梯教室部分层高 4.2m 采用单折楼梯，其它尺寸相同。平台板宽度略大于梯段宽，满足使用要求。 （2）楼梯的细部设计踏步的踏面应耐磨、防滑、耐冲击、易于清扫。本设计在踏步板外边缘铸铜防滑包口。以满足上述要求。栏杆采用透空式栏杆， ，截面为 6mm 40mm 的扁钢管为材料，间距 100mm，铆接在梯段板内 100mm。 （梯段板预留两孔）（3）扶手采用木质扶手，截面 60 80mm 左右，高 900mm。扶手靠木螺丝通过一长编铁与空花栏杆连接，扁铁与栏杆顶端焊接并每隔 300mm 左右开一个小孔，穿过木螺丝固定。103.9.3 台阶设计（1）台阶的形式尺寸室外台阶在入口处对建筑物立面还具有一定的装饰作用，在设计时既要考虑实用，又要注意美观。本设计室外台阶高 150mm，最下层与自然地坪找平。台阶宽度为 300mm。在出入口与台阶之间设平台，平台与室内地坪低 20mm，且表面向外倾斜 1%，避免雨水流向室内，（2）台阶的构造台阶面层应具有耐磨、光洁、易于清扫等功能，一般采用耐磨、抗冻材料。结构层承受作用在台阶的荷载，应采用抗冻、抗水性能好质地坚实的材料。基层为结构层提供良好均匀的持力基础。在冬季寒冷地区，如果台阶下为冻胀土（粘土或亚粘土）可采用换土（砂土）来保证台阶基层的稳定。建筑主体结构与台阶分开，并先做主体，带有一定沉降后再做台阶，以防建筑物主体下沉时抗裂台阶。本设计台阶面层采用天然石板，表面加工磨粗满足防滑、耐磨、台阶结构采用混凝土。台阶基层采用换沙土。施工时先做主体，后做台阶。3.10 屋顶设计3.10.1 屋顶的设计要求屋顶是房屋的最上层的水平维护结构，主要功能是抵御雨雪、日晒等自然界的影响，满足排水、防水的要求。应考虑保温、隔热、隔声、防火的需要。屋顶也是房屋的承重结构，承担自重及风、雨、雪荷载、施工荷载及上人屋面的荷载，并对房屋上部起水平支撑的作用，所以应具有足够的刚度，并应防止因结构变形引起的屋面防水层开裂漏雨。屋顶的形式对建筑造型也有重要影响，连同的细部设计也很重要。3.10.2 屋顶的组成雨类型根据设计的要求，结合本设计的特点采用柔性防水（适合于寒冷地区） 。主要分为结构层、隔气层、保温层、防水层。（1）结构层同楼面设计（2）隔气层采用防水层配套涂料（3）保温层苯板，厚度按热工计算11（4）防水层4mm 厚 SBS 改性沥青防水层3.10.3 保温及隔热构造郑州地区冬季寒冷，需要采暖，室内温度比室外高，为了不使热量散失太快，外围护构件按保温要求设计所以屋顶要设保温层。保温材料的的选择要综合使用要求、气候条件、屋顶结构形式、当地资源、工程造价等诸多因素，必须是容重请轻、导热系数小的多孔材料。本设计中草用泡沫塑料板，造价低、资粮轻、保温效果好。保温层的位置有两种：（1)保温层在防水层下。这种做法能有效减小外界温度变化对结构的影响，而且结构受力合理，施工方便。由于室内水蒸气能透过结构层进入保温层，产生凝结水，从而降低保温材料的保温性能。另外凝结水手热膨胀还可使防水层起鼓破坏，导致防水层失效。为防止这种现象发生，除在铺设时采用花铺法之外，还应在保温层下做隔气层，防止水汽上升。（2）保温层在防水层上。这种做法的有点事防水层不受外界气候的影响，不受外界破坏。但必须采用吸湿底、耐气候性强的曾水保温材料而且上面有较重的覆盖层。综合以上因素，本设计采用保温层在防水层下，下铺隔气层的做法。3.11 门窗设计3.11.1 门窗的设计要求（1）防风雪、保温、隔声（2）开启灵活、关闭紧密（3）便于擦洗和维修方便（4）兼顾耐腐蚀（5）符合建筑模数协调统一标准的要求。3.11.2 门窗的类型选择根据设计要求及生活经验，本设计门厅入口处选择弹簧门。其制作方便，开启灵活，采用铰链构造，开启后自动关闭，适用于教学楼出入较频繁的场所。其它房间选择平开门。窗选择平开窗，单层双玻璃塑钢窗，满足保温要求。3.12 变形缝设计3.12.1 变形缝尺寸设计12变形缝按其所起的作用不同而分为伸缩缝、沉降缝和抗震缝三种。伸缩缝，又称温度缝。建筑物处于昼夜、冬夏的温度变化中，由于热胀冷缩的原因使结构内部产生温度的应力和应变，并随着建筑物长度的增加二增加，当应力和应变达到一定数值时，建筑物讲发生开裂甚至破坏。为避免这种情况的发生，常常沿建筑物的长度方向隔一段距离设一道预留缝隙，一般为 20 至40mm。沉降缝，是为了防止由于地基不均匀沉降，结构内部产生附加应力引起破坏而设置的缝隙，当高 H注： 为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查抗震规范可知取为0.8。为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得为 。cf 214.3kN/m1.2.3 计算过程：底层边柱：对于 A1.3248180.35kNENFgnb=()()()23 2/05/.47.m397.58cNcfm =内柱： B1.2.61298.kEFgnb=()()()23 2/4980/.4153.46.85cNcAf =根据计算结果并综合考虑其它因素，底层柱统一取为 0表1.1 梁截面尺寸 (m位 置 混凝土等级 尺 寸 长 度主 梁 C30 300600 7200，6900，3000次 梁 C30 250500 6900表1.2 柱截面尺寸 ()层 次 混凝土等级 尺 寸1 C30 5005002 C30 5005003 C30 5005004 C30 50050016第二章 重力荷载代表值的计算2.1 屋面及楼面永久荷载标准值：屋面(不上人）:4 厚 SBS 改性沥青防水层 210.4.kN/m=20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 21：10 水泥珍珠岩找坡层（找坡 3%，最小处不小于 20mm）26.83%10.2.46/k60 厚保温苯板 05.5kN/m=2 厚 SBS 改性沥青隔气层 21.220 厚 1：3 水泥砂浆找平层 .40/100 厚钢筋混凝土板 25.3k=15 厚板底混合砂浆抹面刮大白 17.N/合计 2./m1-4 层楼面: 贴地面砖 2150.k/=20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 24N100 厚钢筋混凝土板 2./20 厚板底混合砂浆抹面刮大白 1703km=合计 2.9/2.2 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 20.5kN/楼面活荷载标准值 屋面雪荷载标准值 201.4./mkrsm=2.3 材料容重梁柱密度（钢筋混凝土） 25kN/炉渣空心砌块 6.01730 厚 EPS 板 20.5kN/m塑钢门窗 4木门 2./2.4 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算：2.4.1 梁、柱重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载。计算结果见表2.1。表2.1 梁、柱重力荷载标准值层次 构件2b/mh()3/kNbg（kN/m) Li（m） n/kNiG/i主梁 300600 25 1.05 4.50 6.15 22 608.85次梁 250500 25 1.05 2.25 2.80 11 69.3柱 500500 25 1.10 3.125 6.15 20 384.3755.80 24 626.406.70 8 241.201-4纵梁 300600 25 1.05 4.506.60 8 237.602740.811-3 柱 500500 25 1.10 6.25 3.90 44 1072.5 1072.54 柱 500500 25 1.10 6.25 4.80 44 1320 1320注：（1）表中 为考虑梁、柱粉刷重力荷载而对其重力荷载的增大系数，g 表示单位长度b构件重力荷载，n 为构件数量；（2）梁长度取净长，柱长度取净；（3）顶层讲演厅井梁楼盖不另作计算，将其中抽调的柱子折算成井字梁近似计算。2.4.2 墙、窗、门重力荷载计算墙、窗、门等可计算出单位面积上的重力荷载。（1）墙单位面积重力荷载内墙单位墙面重力荷载为： 20.25.0417.68kN/m+=外墙单位墙面重力荷载为： 250.2.6.93/+（2）计算各层重力荷载代表值1 层：外横墙：计算长度： 690435610l m=-=18计算高度： 45063950hm=-单跨面积（边跨）： .12.单跨重量： 93.8kN总重： 2.8内横墙（主梁下）： 计算长度： 6045610-=计算高度： 39m单跨面积： 27.单跨重量： 18.8kN数量： 总重： 45.91.73=内横墙（次梁下）：计算长度： 60650m-计算高度： 单跨面积： 24.5=3.单跨重量： 188kN数量： 总重： 0.外横墙：中间跨：（有 C-9 一个）计算长度： 328m-=计算高度： 504750单跨面积： 24.-.1.9重量： 96kN外横墙：中间跨：（有 M-3 一个）计算长度： 30280m-=计算高度： 5475单跨面积： 24.-1.重量： 969kN外纵墙：（有 C-7 32 个，C-8 4 个，M-3 3 个， 门洞一个）.3045计算长度： 6.05.1m-=19计算高度： 5.064.5m-=计算面积：261.42.4132.1.8213.453.m-=总重： 9kN内纵墙（有 M-5 十二个，M-4 五个）:长度： 6.0.60.5.0.-高度： 545m=面积： 21.31.2.82154.67m-=总重： 827kN卫生间隔墙：长度： .0.5.03.-=高度： 149m=面积： 23.259.1-总重： 688kN一层墙体总重：21.5.720.17.6.3.67.49.82475.1kN+=2 层：外横墙：计算长度： .940.5.1m-=计算高度： 363单跨面积（边跨）： 2.1.总重： 8kN内横墙（主梁下）： 计算长度： 6.904.356.1m-=计算高度： 30单跨面积： 2.1.数量： 13 总重： .68.43.kN=内横墙（次梁下）：计算长度： .901.56.m-计算高度： 30单跨面积： 2.46=.20数量： 4总重： 2.615.94kN=外横墙：中间跨：（有 C-9 一个）计算长度： 3.0.80m-计算高度： 936=单跨面积： 2.62-.15.7重量： 579kN外纵墙：（有 C-7 34 个，C-8 4 个， 门洞一个）.0计算长度： .361.40m-=计算高度： 396.计算面积：261.432.41.52.39-总重： 1kN=内纵墙（有 M-5 13 个，M-4 6 个）:长度： .07.0.6.50.14.5m-=高度： 393m面积： 21.5.214.237.-总重： 6898kN=卫生间隔墙：长度： 7.20.01.5m-=高度： 391m面积： 2.58.243.9-总重： 647kN=二层墙体总重：156.843.21.9.06.5.87.0186.5kN+=外墙面积 20834294m-墙重 .6.5.k=门重 4N同理，三层墙体总重 1636.55kN，四层墙体总重 731.25kN（3）门窗重力荷载计算：M-3 玻璃门：21尺寸： 1802m自重： .5/kN重量： .189k=M-4 木门：尺寸： 902自重： ./km重量： 1.0378kN=M-5 木门：尺寸： 20自重： 2./kN重量： 1.054k=C-7 塑钢窗：尺寸： 240m自重： 2./k重量： 1.06kN=C-8 塑钢窗：尺寸： 502自重： .4/kNm重量： 1.16k=C-9 塑钢窗：尺寸： 20自重： 2.4/k重量： 15.16kN=C-10 塑钢窗：尺寸： 207m自重： 2.4/k重量： 1.k=C-11 塑钢窗：尺寸： 207自重： 2.4/kNm重量： .59k=22C-12 塑钢窗：尺寸： 15027m自重： .4/kN重量： .16k=M-1 木门：尺寸： 1802自重： ./km重量： .076kN=M-6 木门：重量： 0.76k（4）重力荷载代表值计算：1 层门窗重：.8940.31.502.31.264.783.6kN+=2 层门窗重 ： .4.3 层门窗重：0.81.502.361.7629.48k+=4 层门窗重： .762.3.50.531.64.03kN+=集中于各质点的重力荷载 Gi为计算单元范围内楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙柱等质量，可变荷载的组合值系数取 0.5，屋面可变荷载去雪载0.45kN/m2。重力荷载计算1387.62475.816.31072.583.6194.7kNG=+=2610323 . .150.5.329kN +=41320 12067.+79.5.4+03.7.54378G 23图 2.1 各质点的重力荷载代表值24第三章 框架侧移刚度的计算3.1 横向框架侧移刚度计算：梁的线刚度 ib=EcIb/l，其中 Ec为混凝土弹性模量，l 为梁的计算跨度，I b为梁截面惯性矩。框架梁的惯性矩应考虑楼板的作用，楼板与梁整交在一起，对梁起到有力的支撑作用，故可适当放大梁的刚度。对于一榀框架中的边梁（即一边有楼板） ，内梁（即两边都有楼板） 。01.5biI=02biI=表 3.1 横梁线刚度 计算表bicE()2/Nmh/0I4/ml/0/cEIlNmg01.5/cIl/0./cEIl/Nmg43.0130695.16102.310.2104.7. 8.09.8.363.2 柱线刚度 的计算ci表 3.2 柱线刚度 计算表ci层 次 ch/m0E()2/Nbh/m0I4/0/cEIhNmg1 5043.1595.21103.252-3 904 84. 09.010.63.3 柱横向侧移刚度 值 计算D()N/表 3.3 各层横向侧移刚度计算层次 c/mh类型 简图 KaD数量 D边柱 1.083 0.513 9588 4边柱 1.469 0.568 7986 18中柱 0.698 0.444 7290 41 5050中柱 0.932 0.488 8983 18362834边柱 0.878 0.305 9649 42-3 3900 边柱 1.172 0.369 11689 18 51548425中柱 1.132 0.361 11421 4中柱 1.511 0.430 13604 10边柱 1.080 0.351 5960 4边柱 1.442 0.419 8858 18中柱 1.393 0.411 6971 44 4800中柱 1.859 0.482 8013 18371190横向框架层间侧移刚度为表 3.4 刚度表由表可见， ，故该框架为规则1242/0.7.,/0.7.DD=框架。层 次 1 2-3 4()Nmi371190 515484 36283426第四章 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框架结构的内力和侧移计算4.1.1 横向自振周期的计算：用假想位移法计算结构自振周期：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 可按下式计算：()1sT1.7Tuy=式中： 为计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移 ，即假想把集中Tu ()m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位移；iG为结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，框架结构取Ty0.60.7。对于带屋面局部突出间的房屋， 应取主体结构顶点的位移。突出间对主Tu体结构顶点的影响，可按顶点位移相等的原则，将其重力荷载代表值折算到主体结构的顶层。对框架结构， 按下列公式计算：TnGikiV=()s1/iijijuD1nTkk=式中： 为集中在k层楼面处的重力荷载代表值G为把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第i层V的层间剪力；为第i层的层间侧移刚度；s1Djj=、 分别为第i、k层的层间侧移；()iu为同层内框架柱的总数。s27表4.1 结构顶点的假想侧移计算层 次 /iGkN/GiVkiD/ium/iu4 8475.60 8475.60 371190 22.8 239.13 11235.09 19710.69 515484 38.2 216.32 11229.22 30939.91 515484 60.0 178.11 11914.67 42854.58 362834 118.1 118.1计算基本周期 ，其中 的量纲为m，取 ，则1TTu0.7Ty=.71.2391.58sy=4.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算：本结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即：（1）结构等效总重力荷载代表值 eqG0.853175.4kNeqiG=（2）计算水平地震影响系数 1a查表得二类场地近震特征周期值 ，0.4sgT=查表得设防烈度为7 度的 ，则max8()()0.90.911ax/.4/5.529gTa=（3）结构总的水平地震作用标准值 EkF1.5236.16.NEkeqFG因 ，所以应考虑顶部附加水平地震作用。.40s058sgTT=125.80mAlVqx+=2max1()()9.7kN3AllMVxq=-ma0.759.46.8REg=g右震 189.74kNAV，说明 ，其中 为最大正弯矩截面至 B 支座()2ql-+xlx的距离，则 可由下式求解：x，2106.7.43m15BlVqa+=()2max 2.kNAMxxlla- -max0.743.kREg=剪力计算：BD 净跨 6.95.mnl-13.6418.432kN2GbV=+=左震 ，50720.7lM174.9kNmlbM=-g右震 ，9.kNmlb-61lbM则 14REAVg=44274.00.51.8.316.04kN6REBVg=+=5.2.3 框架柱内力组合取每层柱顶和柱底两个控制截面，组合结果及柱端弯矩设计值的调整见表 5.6-5.11。45表 5.6 横向框架 A 柱弯矩和轴力组合()1.20.51.3REGkQkEkSSg+层次截面内力 GkSQkk左 右.5GkQS+1.2.4GkQkS+maxMNinmaxNMM41.15 13.35 -41.71 2.54 89.30 69.17 62.73 89.30 2.54 69.17柱顶 N193.63 48.87 -9.96 198.99 219.71 310.27 282.23 219.71 198.99 310.27-31.79 -9.69 22.46 -11.82 -58.54 -20.46 -15.69 -58.54 -11.82 -20.464 柱底 231.43 48.87 -9.96 235.55 255.71 361.30 326.59 255.71 235.55 361.3033.34 9.90 -53.63 -19.02 92.54 54.91 49.91 92.54 -19.02 54.91柱顶 437.71 98.19
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