土木工程毕业设计（论文）-新密市煤炭局办公楼设计

本科生毕业设计本科生毕业设计 题 目 新密市煤炭局办公楼设计 指导教师 XXX 职称 工程师 学生姓名 XXX 学号 XXXXXXXX 专 业 土木工程 院 系 建筑工程学院 答辩日期 2014 年 05 月 18 日 2014 年 05 月 18 日 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 1 目 录 第 1 章 建筑设计 1 1 1 设计原始资料 1 1 2 建筑做法 3 第 2 章 结构布置及有关尺寸的初步估算 4 2 1 结构布置及梁 柱截面尺寸的初选 4 2 2 荷载计算 6 第 3 章 结构的线刚度与横向侧移刚度计算 10 3 1 结构的线刚度计算 10 3 2 结构的横向侧移刚度计算 11 第 4 章 c 框架的风荷载 地震荷载集中于各楼层标高处的重力荷载代表值 Gi 13 4 1 地震荷载作用下的梁 柱 墙 门 窗重力荷载标准值 13 4 2 风荷载标准值计算及位移验算 18 第 5 章 地震荷载与风荷载的内力计算 20 5 1 水平地震荷载作用下的内力计算 20 5 2 风荷载作用下的内力计算 24 第 6 章 竖向荷载下的框架内力计算 27 6 1 框架结构的荷载计算 27 6 2 恒荷载作用下的框架内力计算 31 6 3 活荷载作用下的框架内力计算 40 第 7 章 内力组合 46 7 1 荷载调幅 46 7 2 内力组合 48 第 8 章 框架梁 柱配筋计算 56 8 1 框架柱配筋计算 56 8 2 框架梁配筋计算 58 第 9 章 楼板配筋计算 61 9 1 楼板结构布置 61 9 2 板的配筋计算 61 第 10 章 楼梯配筋计算 67 10 1 梯段板设计 67 10 2 平台板设计 67 10 3 平台梁设计 68 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 2 第 11 章 基础设计 70 11 1 基础配筋计算 70 致谢 72 参考文献 73 全套图 纸加扣 3346389411 或 3012250582 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 1 第第 1 1 章章 建筑设计建筑设计 1 11 1 设计原始资料设计原始资料 1 11 1 1 1 工程概况工程概况 新密市煤炭局办公楼设计 建筑面积为 3882m2 是一幢五层的现浇钢筋混凝 土结构体系的建筑物 层高均为 3 4m 室内外高差为 0 45m 建筑结构的安全等 级为二级 结构设计正常使用年限为 50 年 抗震设防烈度 7 度 地震加速度为 0 10g 场地为 类场地 设防烈度类别为丙类 1 1 21 1 2 设计条件设计条件 1 1 2 11 1 2 1 地质条件地质条件 第一层 耕土 层厚 0 0 1 2m 第二层 粉土 层厚 1 2 2 0m 承载力标准值190kpa k f 第三层 粉质粘土 层厚 2 0 4 8m 承载力标准值200kpa k f 第四层 粉质粘土 层厚 4 8 6 10m 承载力标准值260kpa k f 1 1 2 21 1 2 2 气象条件气象条件 基本风压 0 35kN m2 雪荷载 0 45kN m2 1 1 31 1 3 材料使用材料使用 钢筋 纵向受力钢筋采用热轧钢筋 HRB400 其余采用热轧钢筋 HPB300 混凝土 梁柱板均使用 C30 类型的混凝土 墙体 外墙全部使用 200mm 厚的加气混凝土砌块 7kN m3 一侧为 20mm 的厚抹灰层 17kN m2 一侧墙体为水刷石墙面 0 5kN m2 隔墙使用 200mm 厚的加气混凝土砌块 7kN m3 两侧均为 20mm 厚的抹灰层 卫生间墙的两侧均是贴瓷砖 0 5kN m2 女儿墙使用 200mm 厚的蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 7kN m3 两侧均为 20mm 厚的抹灰 墙高设计为 1100mm 另外上面为 100 厚混凝土盖顶 门窗类型 大门均为玻璃门 0 45kN m2 办公室均为木门 0 2kN m2 窗户均为铝合金窗 0 35kN m2 1 1 41 1 4 其他结构选型其他结构选型 屋面 使用现浇钢筋混凝土板作为承重结构 屋面板按非上人屋面的使用荷 载选用 楼面 使用现浇钢筋混凝土板 板厚为 120mm 基础 使用柱下独立基础 1 1 51 1 5 建筑设计建筑设计 1 主要功能房间布局 大会议室 4 个 150m2 1 个 小会议室 3 个 80m2 1 个 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 2 领导办公室 11 个 60 m2 1 个 普通办公室 24 个 25 m2 1 个 学术报告厅 1 个 150m2 1 个 门厅 2 层高 1 个 240m2 1 个 机要室 1 个 30 m2 1 个 总机房 1 个 30 m2 1 个 文印室 2 个 30 m2 1 个 文印室 2 个 30 m2 1 个 档案室 2 个 40 m2 1 个 休息室 2 个 80 m2 1 个 值班室 1 个 25 m2 个 另有楼梯间 厕所 储藏室 收发室等 办公楼的平面组合采用综合式组合 有走道 套间 大厅的综合组合形式 内部空间要解决办公室 会议室 营业厅的布置问题 解决人员的交往活动 以 及通风和采光问题 解决好了各种流线问题 各功能应分区明确合理 有较好的 疏散方式 满足防火要求 立面及造型应反映新时代银行建筑的形式 该煤炭局 办公楼的平面尺寸为 长为 43 4m 宽为 17 6m 2 主要房间的平面设计 对于底层 因为有一个大厅 所以每天的人流量比较大 考虑到这方面 大 门的设计就要充分满足人员的疏散要求 于是大门的尺寸为 2 7m 2 7m 大门的 类型是办公楼一般使用的旋转玻璃门 另外在门的两侧各加开一扇双开玻璃门 尺寸都是 2 4m 2 7m 这样办公楼的入口有了三扇门 满足了一定的大人流的疏 散要求 底层的一侧是一个自动取款机室 门采用的是尺寸为 1 8m 2 1m 的自 动推拉门 但作为办公楼 具有一定的保卫措施 所以进门时要采取刷卡进门的 措施 走廊的两侧 由于考虑到要有很好的采光要求 所以各开有一个铝合金的推 拉窗 尺寸为 2 1m 1 8m 楼梯 为使人流尽早分散 避免底层走廊过于拥挤 所以在每层的两边各设 置一部双跑楼梯 满足安全疏散的要求 3 门窗的尺寸 门 M1 2 7m 2 7m M2 0 9m 2 1m M3 1 8m 2 7m M4 1 8m 2 1m M5 1 8m 2 1m M6 2 4m 2 7m M7 1 2m 2 1m M8 2 4m 2 1m 窗 C1 1 8m 1 8m C2 2 1m 1 8m C3 2 4m 1 8m 4 建筑立面设计 本煤炭局办公楼建筑采用了对称设计 大厅基本设置于建筑的中轴线中间 走廊设置在建筑物的中间 该办公楼的南立面是其主要立面 即大厅的进门设在 南立面 该立面图中表示了立面上门窗位置 形式 外墙引条线 外墙勒脚 雨 水管以及东 西门进口踏步 雨篷等的位置 屋顶还表示出了女儿墙的形式 以 及外墙 引条线 窗台 雨水管的材料作法 并且标出了各楼层 进门台阶 雨 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 3 篷的标高 5 建筑剖面设计 该建筑物为 5 层 各层均为 3 4m 因梁高未定 室内净高未最终确定 待结 构设计结束后 再确定楼层净高 为了防止室外雨水流入室内 防止建筑因为不均匀沉降使地面降低 为了满 足建筑使用的要求 取室内外高差为 450mm 6 屋面设计 本办公楼设计为非上人屋面 所以在剖切面上 要显示出来 并且楼梯的材 料 扶手以及剖切到的梁都要明确表示出来 由于建筑物总宽度大于 12m 故 采用双坡排水 屋面采用刚性防火屋面 其构建简单 施工方便 造价较低 1 1 2 2 建建筑筑做做法法 1 2 11 2 1 屋面做法屋面做法 防水层 刚性 30 厚 C20 细石混凝土 防水层 柔性 三毡四油上面铺小石子 找平层 15 厚水泥砂浆 找坡层 40 厚水泥石灰焦渣砂浆找坡 保温层 80 厚矿渣水泥 结构层 120 厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层 10 厚混合砂浆 1 2 21 2 2 楼面做法楼面做法 标准层楼面 大理石面层 20 厚 1 3 干硬性水泥砂浆 结构层 120 厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层 10 厚混合砂浆 卫生间楼面 2 厚水泥砂浆贴 10 厚 300 300 防滑地砖 20 厚水泥细砂浆面层 30 厚水泥砂浆找坡 15 厚水泥砂浆找平 结构层 120 厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层 10 厚混合砂浆 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 4 第第 2 2 章章 结构布置及有关尺寸的初步估算结构布置及有关尺寸的初步估算 2 12 1 结构布置及梁结构布置及梁 柱截面尺寸的初选柱截面尺寸的初选 项目情况 该工程为新密市煤炭局办公楼设计 建筑结构的建筑面积为 3882m2 总共 5 层 层高均为 3 4m 平面尺寸为 43 40m 17 6m 室内地坪为 0 000m 室内外高差为 0 45m 框架平面与柱网布置图如下图 2 1 1 图 2 1 1 结构平面布置图 板厚取 120 mm 3600 12090 4040 l hmm 2 1 12 1 1 确定计算简图确定计算简图 假定框架柱与基础顶面接触 框架梁与柱刚接 设计时为了计算的方便 使 每个柱子的尺寸不变 于是梁的跨度和柱截面形心线之间的距离相等 将基础距 离室外地坪的高度设为 1 0m 室内外高差为 0 45m 所以底层的柱子高度为 h 3 4 1 0 0 45 4 85m 其余各层竹篙从露面算到上一层楼面 所以都是 3 4m 于是框架的计算见图为下图 2 1 1 1 表示 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 5 图 2 1 1 1 框架计算简图 2 1 22 1 2 梁 柱截面尺寸的估算梁 柱截面尺寸的估算 2 1 2 12 1 2 1 梁截面梁截面 1 AB 跨 主梁 L 7200mm h L 600mm 900mm 取 h 700mm 1 12 1 8 b h 233mm 350mm 取 b 300mm 1 3 1 2 故该框架的横梁与纵梁的初步设计截面尺寸为 b h 300mm 700mm 次梁 L 7200 h L 400mm 600mm 取 h 500mm 1 18 1 12 b h 200mm 300mm 取 b 300mm 1 3 1 2 故框架的次梁初步设计截面尺寸为 b h 300mm 500mm 2 BC 跨 主梁 L 3000mm h L 250mm 375mm 取 h 500mm 1 12 1 8 b h 167mm 250mm 取 b 300mm 1 3 1 2 故框架梁的初步设计截面尺寸为 b h 300mm 500mm 于是计算结果归纳于 下表 2 1 2 1 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 6 表 2 1 2 1 估算梁的截面尺寸 单位为 mm 横梁 b h 层数 混凝土 强度等级AB CE 跨BC 跨 纵梁 b h 次梁 b h 1 5 C30300 700300 500300 700300 500 2 1 2 22 1 2 2 柱截面尺寸的估算柱截面尺寸的估算 框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制 按下式计算 NFgn 2 1 式中 为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数 边柱取 1 3 等跨内柱取 1 2 不等跨取 1 25 为按照简支状态计算柱的负荷面积 F 为折算后在单位面积上的重力荷载代表值 近似取 14kN g 2 m 为验算截面以上楼层层数 n 则底层中柱的轴力设计值为 N 1 2 14 7 2 7 2 3 2 5 3084 48kN 该项目工程全部使用 C30 的混凝土 查表的 fc 14 3N mm2 首先假定该 层柱截面尺寸 b h 500mm 500mm 则柱的轴压比为 满足要求 9 0863 0 5005003 14 1048 3084 3 bhf N c 故该框架柱的估计尺寸符合要求 确定为 b h 500mm 500mm 并且为了 施工的方便性 可以使得各层的所有柱子的截面尺寸都保持不变 2 22 2 荷载计算荷载计算 2 2 12 2 1 屋面与楼面的恒荷载标准值计算屋面与楼面的恒荷载标准值计算 2 2 1 12 2 1 1 屋面屋面 防水层 刚性 30 厚 C20 细石混凝土 1 0 2 kN m 防水层 柔性 三毡四油上面铺小石子 0 4 2 kN m 找平层 15 厚水泥砂浆 0 015m 20 0 3 3 kN m 2 kN m 找坡层 40 厚水泥石灰焦渣砂浆找坡 0 04m 14 0 56 3 kN m 2 kN m 保温层 80 厚矿渣水泥 0 08m 14 5 1 16 3 kN m 2 kN m 结构层 120 厚现浇钢筋混凝土板 0 12m 25 3 3 kN m 2 kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01m 17 0 17 3 kN m 2 kN m 合计 6 59 2 kN m 2 2 1 22 2 1 2 标准层楼面标准层楼面 20 厚大理石面层 0 02m 28 0 56 3 kN m 2 kN m 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 7 20 厚 1 3 干硬性水泥砂浆 0 02m 20 0 4 3 kN m 2 kN m 结构层 120 厚现浇钢筋混凝土板 0 12m 25 3 3 kN m 2 kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01m 17 0 17 3 kN m 2 kN m 合计 4 13 2 kN m 2 2 1 32 2 1 3 卫生间楼面卫生间楼面 20 厚水泥砂浆贴 10 厚 300 300 防滑地砖 0 34 2 kN m 20 厚水泥细砂浆面层 0 02m 20 0 4 3 kN m 2 kN m 30 厚水泥砂浆找坡 0 03 3 4 0 01 2 m 20 0 96 3 kN m 2 kN m 15 厚水泥砂浆找平 0 015m 20 0 3 3 kN m 2 kN m 结构层 120 厚现浇钢筋混凝土板 0 12m 25 3 3 kN m 2 kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01m 17 0 17 3 kN m 2 kN m 合计 5 17 2 kN m 2 2 22 2 2 屋面与楼面活荷载计算屋面与楼面活荷载计算 2 2 2 12 2 2 1 根据根据 荷载规范荷载规范 查得查得 非上人屋面 0 5 2 kN m 楼 面 2 0 2 kN m 走廊 楼梯 3 5 2 kN m 卫生间 2 5 2 kN m 2 2 2 22 2 2 2 雪荷载雪荷载 Sk 1 0 0 45 0 45 2 kN m 2 kN m 2 2 32 2 3 梁 柱 墙 门 窗的重力荷载计算梁 柱 墙 门 窗的重力荷载计算 2 2 3 12 2 3 1 梁自重梁自重 边横梁 纵梁 b h 300mm 700mm 梁自重 0 7m 0 12m 25 0 3m 4 35 3 kN m kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 7m 0 12m 2 0 3m 0 01m 17 0 25 3 kN m kN m 合计 4 6 kN m 中横梁 b h 300mm 500mm 梁自重 0 5m 0 12m 25 0 3m 2 85 3 kN m kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 8 0 5m 0 12m 2 0 3m 0 01m 17 0 18 3 kN m kN m 合计 3 03 kN m 次梁 b h 300 mm 500 mm 因为次梁的尺寸和作法与中横梁完全一样 则次梁的重力荷载也是 3 03 kN m 基础梁 b h 300 mm 500mm 梁自重 25 0 3m 0 5m 3 75 3 kN m kN m 2 2 3 22 2 3 2 柱自重柱自重 柱尺寸 b h 500 mm 500 mm 柱自重 0 5m 0 5m 25 6 25 3 kN m kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01m 0 5m 4 17 0 34 3 kN m kN m 合计 6 59 kN m 2 2 3 32 2 3 3 外墙自重外墙自重 标准层 墙体 3 4m 1 8m 0 5m 0 4m 0 2m 18 4 32 3 kN m kN m 铝合金窗 0 35 1 8m 1 8m 0 63 3 kN m kN m 水刷石外墙面 3 4m 1 8m 0 5 0 9 2 kN m kN m 水泥粉刷内墙面 3 4m 1 8m 0 36 0 648 2 kN m kN m 合计 6 498 kN m 底层 墙体 3 4m 1 8m 0 5m 0 4m 0 2m 18 4 32 3 kN m kN m 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 9 铝合金窗 0 35 1 8m 0 63 2 kN m kN m 水刷石外墙面 3 4m 1 8m 0 5 0 9 2 kN m kN m 水泥粉刷内墙面 3 4m 1 8m 0 36 0 648 2 kN m kN m 合计 6 498 kN m 2 2 3 42 2 3 4 内墙自重内墙自重 标准层 墙体 3 4m 0 5m 0 2m 18 16 2 3 kN m kN m 水泥粉刷内墙面 3 0m 0 36 2 2 16 2 kN m kN m 合计 18 36 kN m 底层 墙体 3 4m 0 5m 0 2m 18 16 2 3 kN m kN m 水泥粉刷内墙面 3 0m 0 36 2 2 16 2 kN m kN m 合计 18 36 kN m 2 2 3 52 2 3 5 女儿墙自重女儿墙自重 女儿墙使用 200mm 厚的蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5 5kN m3 两侧均为 20mm 厚的抹灰 墙高设计为 1100mm 另外上面为 100 厚混凝土盖顶 则单位面积内的重力荷载为 5 5 0 3m 17 0 02m 2 2 33 3 kN m 3 kN m 2 kN m 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 10 第第 3 3 章章 结构的线刚度与横向侧移刚度计算结构的线刚度与横向侧移刚度计算 3 13 1 结构的线刚度计算结构的线刚度计算 在框架结构中 为了增大梁的有效翼缘 增大梁的有效刚度 减少框架的侧 移 现浇楼板的楼可以作为梁的有效翼缘 为考虑这一有利的作用 在计算梁的 截面惯性矩的时候 对于中框架取 I 2 Io Io为梁的截面惯性矩 边跨梁 I 1 5 Io 3 0 12Ibh 3 1 梁采用 C30 混凝土 查表的 其弹性模量 27 100 3mkNEc i边 EI L 7234 1 3 0 10 1 50 3 0 7 7 2m5 36 10 12 kN mmmkN m 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 11 中跨梁 i中 EI L 7234 1 3 0 10 20 3 0 5 3m6 25 10 12 kN mmm kN m 底层柱 i底 EI L 7244 1 3 0 10 0 5 4 856 68 10 12 kN mmm kN m 其余各层柱 i上 EI L 7244 1 3 0 10 0 5 3 49 53 10 12 kN mmm kN m 令 i上 1 0 则其余各杆件的相对线刚度为 i边 4 4 5 36 10 0 562 9 53 10 i中 4 4 6 25 10 0 656 9 53 10 i底 4 4 6 68 10 0 701 9 53 10 则该框架的相对线刚度如下图 3 1 1 所示 图 3 1 1 框架梁柱的相对线刚度 3 23 2 结构的横向侧移刚度计算结构的横向侧移刚度计算 底层 A E 柱 0 562 0 802 0 701 K 0 51 062 0 465 22 802 c K K 4 22 1212 6 68 10 0 46515846 27kN m 4 85 c c i D h 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 12 B C 柱 0 5620 656 1 738 0 701 K 0 5 0 599 2 c K K 2 12 0 599 3407820412 72kN m c c i D h 15846 2720412 72 272517 98kN mD 标准层 A E 柱 0 562 2 0 562 1 0 2 K 0 219 2 c K K 4 22 1212 9 53 10 0 21921665 1kN m 3 4 c c i D h B C 柱 0 5620 656 0 609 2 1 0 K 0 233 2 c K K 4 22 1212 9 53 10 0 23323050 1kN m 3 4 c c i D h 21665 123050 1 289430 4kN mD 计算结果见下表 3 2 1 表 3 2 1 横向侧移刚度统计表 层号 1 2 3 4 5 D72517 9889430 489430 489430 489430 4 D1 D2 72517 98 89430 4 0 81 0 7 故框架为规则框架 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 13 第第 4 4 章章 框架的风荷载 地震荷载集中于各楼层标高处的重力荷载代框架的风荷载 地震荷载集中于各楼层标高处的重力荷载代 表值表值 GiGi 4 14 1 地震荷载作用下的梁 柱 墙 门 窗重力荷载标准值地震荷载作用下的梁 柱 墙 门 窗重力荷载标准值 4 1 14 1 1 梁 柱 墙 门 窗重力荷载标准值见表梁 柱 墙 门 窗重力荷载标准值见表 4 1 1 14 1 1 1 表 4 1 1 1 梁 柱重力荷载标准值 层次构件 b m h m kN m3 g kN m li m n Gi kN Gi kN 边横梁0 300 70251 055 5136 40016564 531 中横梁0 300 50251 053 9382 800888 211 次梁0 30 0 50251 053 9386 85014377 654 1 纵梁0 300 70 251 055 5136 700281034 239 2064 635 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 14 柱0 500 50251 106 8754 850321067 边横梁0 30 0 70 251 055 5136 40016564 531 中横梁0 30 0 50 251 053 9382 800888 211 次梁0 30 0 50251 053 9386 85014377 654 纵梁0 300 70251 055 5136 700281034 239 2064 635 2 5 柱0 50 0 50251 106 8753 40032748 4 1 1 14 1 1 1 墙自重墙自重 外墙作法 全部使用 200mm 厚的灰砂砖 18kN m3 一侧为 20mm 的厚抹 灰层 17kN 一侧墙体为水刷石墙面 0 5kN 则外墙的重力荷载标准值为 18 0 3m 17 0 02m 0 5 6 24 3 kN m 3 kN m 2 kN m 2 kN m 内墙使用 200mm 厚的灰砂砖 18kN m3 两侧均为 20mm 厚的抹灰层 则内 墙的单位面积重力荷载标准值为 18 0 3m 17 0 02m 2 5 74 3 kN m 3 kN m 2 kN m 4 1 1 24 1 1 2 门窗单个重力荷载计算门窗单个重力荷载计算 除大门为玻璃门 办公室为木门 2 0 45 kN m 2 0 2 kN m 窗 全部使用铝合金玻璃窗 2 0 35 kN m 4 1 24 1 2 重力荷载代表值重力荷载代表值 重力荷载代表值指该建筑物的相关构件自重标准值和可变荷载组合值之和 12 G0 5 G G0 5 G G 0 5GGG 上柱下柱层梁板自重上墙下墙门窗楼面活荷载 G 其中前所乘的系数 0 5 为可变荷载的组合值系数 当计算顶层时 可变G楼面活荷载 荷载取雪荷载 系数仍取 0 5 底层 外墙总长 43 4 0 5 8 1 8 2 2 1 4 2 4 6 4 1 82 43 4 0 5 8 1 8 2 2 1 6 2 4 2 2 7 56 7m 176 05 外墙面积 56 7m 4 85m 274 995 2 m 外墙自重 6 24 274 995 1715 97 kN 所以 G 171597 2 857 985 kN 内墙总长 7 2 0 35 0 4 8 7 2 0 2 0 15 5 5 4 0 2 0 15 3 6 4 0 4 0 5 2 1 8 0 9 3 0 15 3 6 3 0 4 0 5 2 0 9 3 3 6 2 0 35 2 0 9 2 3 6 3 0 35 0 5 1 8 0 9 0 15 3 6 2 0 3 0 9 2 123 45m 内墙 G 123 45 4 85 5 74 2 1718 362 kN 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 15 底层梁自重 G 2064 635kN 柱子 G 1067 748 2 907 5 kN 门 G 1 8 2 7 2 2 4 2 7 2 2 7 2 7 1 8 2 1 2 0 45 0 9 2 1 11 1 8 2 1 0 2 21 803 kN 窗 G 1 8 1 8 3 2 1 1 8 10 2 4 1 8 6 0 35 25 704 kN 板 G 43 4 17 6 3 6 0 3 5 4 0 35 4 13 3 6 0 3 5 4 0 35 5 17 3171 99kN 活荷载 G 0 5 2 0 43 4 17 6 763 84kN 二层 外墙总长 43 4 0 5 8 1 8 2 2 1 4 2 4 6 17 6 0 5 4 2 1 2 43 4 0 5 8 1 8 2 2 1 10 54 8m 外墙自重 G 54 8 3 4 6 24 2 581 318kN 内墙总长 7 2 0 35 0 4 12 2 4 6 7 2 0 2 0 15 6 5 4 0 2 0 15 43 4 0 5 8 0 9 6 36 0 7 0 5 4 1 2 4 0 9 4 1 8 3 6 2 0 3 0 9 2 171 35m 内墙 G 171 35 3 4 5 74 2 1672 033 kN 柱 G 748 kN 梁 G 2064 635 kN 门 G 2 4 2 1 6 1 8 2 1 1 2 2 1 4 0 9 2 1 12 0 2 13 36 kN 窗 G 1 8 1 8 4 2 1 1 8 14 2 4 1 8 6 0 35 32 13kN 板 G 3171 99kN 活荷载 G 763 84kN 标准层 外墙 G 581 318kN 内墙 总长 7 2 0 35 0 4 11 7 2 0 2 0 15 8 5 4 0 2 0 15 43 4 0 5 8 0 9 10 1 2 2 36 0 7 0 5 4 1 8 0 9 8 3 6 2 0 3 0 9 2 188 2m 内墙自重 G 188 2 3 4 5 74 2 1836 456kN 柱 G 748 kN 梁 G 2064 635 kN 门 G 0 9 2 1 20 1 2 2 1 2 1 8 2 1 0 2 9 324kN 窗 G 32 13kN 板 G 3171 99kN 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 16 活荷载 G 763 84 kN 顶层 雪荷载 G 0 5 0 45 43 4 17 6 171 864kN 外墙 G 581 318kN 内墙总长 7 2 0 35 0 4 8 7 2 0 2 0 15 7 5 4 0 2 0 15 43 4 0 5 8 1 2 4 0 7 4 36 0 7 0 5 4 1 8 0 7 6 0 9 2 3 6 2 0 3 0 9 2 1 8 0 3 0 7 10 2 1 0 3 10 193kN 内墙自重 G 193 3 4 5 74 2 1883 294kN 柱 G 748 2 374kN 梁 G 2064 635kN 门 G 1 2 2 1 4 0 9 2 1 4 0 7 2 1 20 1 8 2 1 0 2 10 16 kN 窗 G 32 13kN 女儿墙 使用 200mm 厚的蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5 5kN m3 两侧均 为 20mm 厚的抹灰 墙高设计为 1100mm 另外上面为 100 厚混凝土盖顶 则单位面积内的重力荷载为 5 5 0 3m 17 0 02m 2 2 33 3 kN m 3 kN m 2 kN m 屋面女儿墙 0 9 43 4 17 6 2 122m2 女儿墙自重 G 122 2 244kN 板 G 43 4 17 6 6 59 5033 706kN 活荷载 G 763 84kN 综合以上计算得 G1 7813 457 1718 362 581 318 1672 033 11785 17kN G2 581 318 581 318 1672 033 1836 456 748 2064 635 13 356 32 13 3171 99 763 84 11465 076kN G3 G4 581 318 1836 45 2 748 2064 635 9 324 32 13 3171 99 763 84 11625 4 67kN G5 1883 294 581 318 374 2064 635 10 164 32 13 171 864 244 5033 706 763 84 11158 951kN 所以 地震荷载集中于各楼层标高处的重力荷载代表值 Gi 可由下图 4 1 2 1 表 示 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 17 图 4 1 2 1 地震荷载集中于各楼层标高处的重力荷载代表值 Gi 4 1 34 1 3 横向水平地震作用下框架的侧移计算横向水平地震作用下框架的侧移计算 表 4 1 3 1 结构顶点的假想侧移计算表 层次Gi i kNVGi Gi kN Di N mm ui ui mm ui mm 511158 95111158 95189430 4 167 840 2 411625 46722784 41889430 4 1615 972 2 311625 46734409 88589430 4 1624 096 2 211465 07645874 96189430 4 1632 072 2 111785 1757660 13172517 98 1640 240 2 框架的自振周期 取 则s0 7 T 1 1 71 7 0 70 11990 41 TT Tu 4 1 44 1 4 横向水平地震作用下的楼层地震剪力计算横向水平地震作用下的楼层地震剪力计算 由于本结构高度不超过 40m 变形以剪切型为主的且质量和刚度沿高度分布 比较均匀 故使用底部剪力法计算水平地震作用 结构总的横向水平地震作用标 准值计算如下 0 850 85 11785 17 11465 076 11625 467 2 11158 951 57660 137 eqi GGkN 查表得 0 35 g Ts max 0 08 因为 所以可不考虑顶部附加地震 1 5 gg TTT 1 1 41 4 0 350 49 g TTs 作用分数 n 0 90 9 1max 1 1 0 35 0 080 069 0 41 0 069 57660 1373978 55 g Ekeq T T FGkN 计算各质点的水平地震作用标准值 将上述和代入可得 n Ek F 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 18 1 3978 55 1 ii in jj j G H Fin G H 4 1 计算结果见表 4 1 4 1 表 4 1 4 1 各质点横向水平地震作用下楼层地震剪力计算表 层次Hi mGi i kNGiHi kN m ii jj G H G H Fi i kNVi i kN 518 4511158 951 205882 65 0 3081225 391225 39 415 0511625 467 174963 28 0 262 1042 382267 77 311 6511625 467 135436 70 0 203807 653075 42 28 2511465 076 94586 88 0 142564 953640 37 14 8511785 1757158 070 086342 163982 53 各质点的水平地震作用下的楼层地震剪力沿着房屋高度的布设情况见图 4 1 4 1 所示 a 横向地震作用下荷载分布 b 每层之间剪力分布 图 4 1 4 1 横向水平地震作用及楼层地震剪 4 1 54 1 5 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下的位移验算 横向水平地震作用下的该一榀框架结构的每层间位移和顶点位移各按 i u i u 下面两式计算 1 i is ij j V u D 4 2 1 n k k uu 4 3 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 19 计算结果见表 4 1 5 1 所示 表中的层间弹性位移角 i u i h 由上表可知 该框架的最大层间位移角位于在第二层 其为 1 1339 h i u 1 550 满足要求 4 24 2 风荷载标准值计算及位移验算风荷载标准值计算及位移验算 4 2 14 2 1 风荷载标准值计算风荷载标准值计算 为简化计算 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 如下表所示 表中 Z 为框架节点之室外地面的高度 A 为一榀框架每层节点的受 风面积 计算公式为 0kZsZ Pw A 4 4 计算结果见下表 4 2 1 1 表 4 2 1 1 风荷载标准值计算 层次 s Z Z m Z 2 0 w kN m 2 m A kN k P 51 31 00 8418 450 3515 846 05 41 31 00 7415 050 3524 489 36 31 31 00 7411 650 3524 489 36 21 31 00 748 250 3524 489 36 表 4 1 5 1 横向水平地震作用下的位移验算 层次Vi i kN Di N mm ui i mmui mmhi mm i u i h 51225 3989430 4 160 86119 93400 1 3953 42267 7789430 4 161 58112 13400 1 2152 33075 4289430 4 162 15 96 23400 1 1581 23640 3789430 4 162 5472 23400 1 1339 13982 5372517 98 163 4340 24850 1 1414 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 20 11 31 00 744 850 3529 711 35 所以 该框架在风荷载作用下的标准值示意图见下图 4 2 1 2 图 4 2 1 2 风荷载作用下的结构受荷图 单位为 kN 4 2 2 风荷载作用下框架的的位移验算 风荷载作用下框架的层间位移计算公式为 1 j jn j V u D 4 5 该框架在横向风荷载作用下的侧向位移计算结果见下表 4 2 2 1 表 4 2 2 1 风荷载作用下框架的位移计算 层次 kN k P kN j VD kN m j u m m j h j uh 56 056 05 89430 4 0 000073 41 48571 49 3615 41 89430 4 0 00017 3 4 1 20000 39 36 24 77 89430 4 0 00028 3 4 1 12143 29 3634 13 89430 4 0 00038 3 4 1 8947 111 35 45 48 72517 98 0 000634 851 7698 由上表可知 风荷载作用下该框架的最大层间位移角最大值为 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 21 1 7698 h 1 550 满足要求 i u 第第 5 5 章章 地震荷载与风荷载的内力计算地震荷载与风荷载的内力计算 5 15 1 水平地震荷载作用下的内力计算水平地震荷载作用下的内力计算 水平地震作用下的框架柱端弯矩使用 D 值法计算 5 1 15 1 1 各层柱端弯矩及剪力计算各层柱端弯矩及剪力计算 相关的计算公式 1 ij ijin ij j D VV D 5 1 b ijij MV yh 5 2 1 u ijij MVy h 5 3 123n yyyyy 5 4 具体计算结果见表 5 1 1 1 表中 M 的单位为 kN m V 单位为 kN 5 1 25 1 2 梁端弯矩 剪力及柱轴力计算梁端弯矩 剪力及柱轴力计算 通过以上计算所得的数据 使用节点弯矩平衡的计算方法 由梁线刚度按其 分配的方式计算粱端弯矩 具体的计算公式为 l lub b bijij lr bb i MMM ii 5 5 r rub b bijij lr bb i MMM ii 5 6 表 5 1 1 1 各层柱端弯矩及剪力计算 边 柱中 柱 层次 hi m Vi kN ij D N mm 1 i D 1 i V Ky 1 b i M 1 u i M 2i D 2i V Ky 2 b i M 2 u i M 53 41225 39 1430886 21665 1 18 55 0 562 0 30 18 9 244 15 23050 1 19 74 0 609 0 35 23 4943 63 43 42267 77 1430886 21665 1 34 330 562 0 40 46 69 70 03 23050 1 36 53 0 6090 40 50 9273 28 33 43075 42 1430886 21665 1 46 560 562 0 45 71 24 87 07 23050 1 49 54 0 6090 45 75 8092 64 23 43640 37 1430886 21665 1 55 110 562 0 50 93 69 93 69 23050 1 58 640 609 0 50 99 6999 69 14 853982 53 1160288 15846 3 54 39 0 802 0 71 184 6 79 14 20412 7 70 061 738 0 71 237 85101 94 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 22 12 bb b MM V l 5 7 n Lr ibb k i NVV 5 8 梁 柱的计算简图如下图 5 1 2 1 及图 5 1 2 2 b M b M b V b V 图 5 1 2 1 梁端弯矩 剪力计算简图 L b M r b M 1 b ij M u ij M L b i r b i 图 5 1 2 2 梁端弯矩 剪力计算简图 具体计算过程及结果详见表 5 1 2 1 表 5 1 2 1 梁端弯矩 梁端剪力和柱轴力计算 边 梁走 道 梁柱轴力 层次 l b M r b Ml b V l b M r b M l b V 边柱 N中柱 N 544 1520 077 28 9223 5623 563 015 71 8 92 6 79 488 9544 51 7 2 18 5452 2652 26 3 0 34 84 27 46 23 09 3133 7666 04 7 2 27 7577 5277 52 3 0 51 68 55 21 47 02 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 23 2164 9380 73 7 2 34 1294 7694 76 3 0 63 17 89 33 76 07 1172 8397 757 237 58103 88 103 883 069 25 126 91 107 74 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 24 图 5 1 2 3 地震作用下的框架弯矩图 M kN m 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 25 图 5 1 2 4 地震作用下的框架梁端剪力图 柱轴力图 5 25 2 风荷载作用下的内力计算风荷载作用下的内力计算 风荷载作用下的框架柱端弯矩使用 D 值法计算 5 2 15 2 1 各层柱端弯矩及剪力计算各层柱端弯矩及剪力计算 计算公式同地震荷载 具体计算结果见表 5 2 1 1 表中 M 的单位为 kN m V 单位为 kN 5 2 25 2 2 梁端弯矩 剪力及柱轴力计算梁端弯矩 剪力及柱轴力计算 通过以上计算所得的数据 使用节点弯矩平衡的计算方法 由梁线刚度按其 分配的方式计算粱端弯矩 计算公式也同地震荷载 具体计算过程及结果详见表 5 2 2 1 表 5 2 2 1 梁端弯矩 梁端剪力和柱轴力计算 边 梁走 道 梁柱轴力 层次 l b M r b Ml b V l b M r b M l b V 边柱 N中柱 N 53 501 597 20 711 861 863 01 24 0 71 0 53 49 134 527 21 855 305 303 03 53 2 56 2 21 316 338 037 23 319 439 433 06 29 5 87 5 19 223 2811 36 7 2 4 7213 3413 34 3 0 8 89 10 59 9 36 128 5415 447 25 7918 1218 123 012 08 16 38 15 65 表 5 2 1 1 各层柱端弯矩及剪力计算 边 柱中 柱 层次 hi m Vi kN ij D N mm 1 i D 1 i V Ky 1 b i M 1 u i M 2i D 2i V Ky 2 b i M 2 u i M 53 46 0589430 421665 1 1 47 0 562 0 30 1 503 5023050 11 56 0 609 0 351 863 45 43 415 4189430 421665 1 3 74 0 562 0 40 5 097 63 23050 13 97 0 6090 405 537 96 33 424 7789430 421665 1 6 01 0 562 0 45 9 20 11 24 23050 16 38 0 6090 459 7611 93 23 434 1389430 4 21665 1 8 28 0 562 0 50 14 0 814 08 23050 1 8 790 609 0 50 14 9414 94 14 8545 4572517 98 15846 3 9 94 0 802 0 71 33 75 14 46 20412 7 12 801 738 0 7143 4618 62 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 26 图 5 2 2 1 风荷载作用下的框架弯矩图 M kN m 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 27 图 5 2 2 2 风荷载作用下的框架梁端剪力图 柱轴力图 郑州华信学院毕业设计 新密市煤炭局办公楼设计 28 第第 6 6 章章 竖向荷载下的框架内力计算竖向荷载下的框架内力计算 6 16 1 框架结构的荷载计算框架结构的荷载