某工业产品研发楼设计毕业论文.doc

某某工工业业产产品品研研发发楼楼设设计计毕毕业业论论文文 目录目录 前言前言 1 第第一一章章 设设计计资资料料 1 1 工程概况 2 1 2 工程地质条件 2 1 3 气象资料 2 1 4 抗震设防烈度 2 1 5 工程材料 3 第第二二章章 结结构构平平面面布布置置 2 1 柱网尺寸布置 4 2 2 框架结构承重方案的选择 4 2 3 一榀框架结构单元计算简图 取 轴线 4 2 4 框架梁 柱截面尺寸初步确定 5 第第三三章章 工工程程做做法法及及荷荷载载统统计计 3 1 荷载统计 6 3 2 重力荷载代表值的计算 11 第第四四章章 框框架架侧侧移移刚刚度度的的计计算算 4 1 横梁线刚度IB的计算 17 4 2 纵梁线刚度IB的计算 18 4 3 柱线刚度IC的计算 18 4 4 各层横向柱的侧移刚度计算 D 值法 18 4 5 各层纵向侧移刚度计算 D 值法 21 第第五五章章 框框架架在在水水平平地地震震作作用用下下的的内内力力和和侧侧移移计计算算 5 1 横向框架自振周期的计算 23 5 2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算 24 5 3 多遇水平地震作用下的位移验算 25 5 4 纵向框架在水平地震作用下框架内力及侧移 25 5 4 水平地震作用下框架内力计算 26 第第六六章章 竖竖向向荷荷载载作作用用下下框框架架结结构构的的内内力力计计算算 6 1 计算单元的选择确定 30 6 2 荷载计算 30 6 3 内力计算 36 6 4 梁端剪力和柱轴力的计算 42 7 5 框架梁的内力组合 47 7 6 梁端剪力的调整 50 7 7 梁跨中最大弯矩的计算 54 7 8 框架柱的内力组合 56 7 9 柱端弯矩设计值的调整 63 7 10 柱端剪力组合和设计值的调整 68 第第七七章章 截截面面设设计计 7 1 框架梁截面设计 70 7 2 框架柱截面设计 81 第第八八章章 楼楼板板 屋屋面面板板设设计计 8 1 楼板类型及设计方法的选择 90 8 2 设计参数 90 8 3 弯矩计算 与 截面设计 92 8 4 次梁设计 108 第第九九章章 楼楼梯梯设设计计 9 1 设计参数 110 9 2 楼梯板计算 111 9 3 平台板计算 112 9 4 平台梁的计算 113 第第十十章章 基基础础设设计计 10 1 基础梁设计 112 10 2 柱基础设计 114 结论结论 118 参考文献参考文献 120 致谢致谢 121 1 第一章第一章 设计资料设计资料 1 1 工程概况工程概况 建筑地点 区 工程介绍 该工程为 区 该工厂共五层 主体建筑总高度为 21 9m 建筑 总面积约为 8034 6m2 该厂房采用现浇钢筋混凝土框架结构 防火等级为 级 结构安全等级为 二级 1 2 工程地质条件工程地质条件 根据地质勘察报告 地下水距地面 1 56m 洪水位国家基准高程 1 6m 可 以粉质粘土层作为持力层 不必再埋深 1 3 气象资料气象资料 1 年最高气温为 39 8 度 最低气温为零下 9 8 度 2 夏季主导风向为东南 东风 冬季主导风向为东北 东风 30 年一遇的 的最大风压为 0 8kN m2 3 雪荷载准永久值分区为 区 地面粗糙度类别为 B 类 基本雪压 So 0 65kN m2 1 4 抗震设防烈度抗震设防烈度 根据 我国主要城镇抗震设防烈度 设计基本地震加速度和设计地震分组 查得抗震设防烈度为 6 度 设计基本地震加速度为 0 05g 设计地震为第一组 根据抗震设防烈度为 6 度 框架结构高度24m 查得框架抗震等级为三级 1 5 工程材料工程材料 1 梁 板 柱的混凝土均选用 C40 柱主筋选用 HRB400 梁主筋选用 HRB335 箍筋选用 HPB300 板受力筋选用 HRB335 2 墙体采用普通砖 外墙厚 240mm 内墙厚 240mm 3 正面外墙采用面砖 第二章第二章 结构平面布置结构平面布置 2 1 柱网尺寸布置柱网尺寸布置 根据建筑方案 考虑便于生产设备的布置 故框架横向采用 6 9m 跨度 纵向 采用 9m 跨度 工程柱网尺寸布置如图 2 1 所示 2 图图 2 1 柱网布置柱网布置 2 2 框架结构承重方案的选择框架结构承重方案的选择 该工程采用纵横向框架混合承重方案 2 3 一榀框架结构单元简图 取一榀框架结构单元简图 取 轴线 轴线 图图 2 2 横向一榀框架示意图横向一榀框架示意图 首层层高 4 5m 室内外高差 0 45m 则底层柱高4 5 1 95 0 65 5 8 m 横向 框架如上图 2 2 所示 2 4 框架梁 柱截面尺寸初步确定框架梁 柱截面尺寸初步确定 1 框架梁截面尺寸初估 1 横向框架梁截面尺寸初估 见表 2 1 3 表表 2 1 横向框架梁尺寸横向框架梁尺寸 梁所在 跨度 跨度 0 l 梁截面高度 h 计算 0 12 1 8 1 lh 梁截面 高度 h 初估 梁截面宽度 b 计算 hb 3 1 2 1 梁截面 宽度 b 初估 A E9 0m750 1125mm800mm300 450mm300mm 2 纵向框架梁截面尺寸初估 见表 2 2 表表 2 2 纵向框架梁尺寸纵向框架梁尺寸 梁所在 跨度轴 号 跨度 0 l 梁截面高度 h 计算 0 12 1 8 1 lh 梁截面 高度 h 初估 梁截面宽度 b 计算 hb 3 1 2 1 梁截面 宽度 b 初估 1 66 9m575 863mm800mm283 425mm300mm 3 横向次梁截面尺寸初估 见表 2 3 表表 2 3 次梁尺寸次梁尺寸 梁所在 跨度 跨度 0 l 梁截面高度 h 计算 0 16 1 14 1 lh 梁截面 高度 h 初估 梁截面宽度 b 计算 hb 3 1 2 1 梁截面 宽度 b 初估 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 9 0m563 643mm600mm200 300mm250mm 2 框架柱截面尺寸初估 1 按轴压比要求初估框架柱截面尺寸 框架柱的受荷面积如图 2 3 所示 2 框架柱选用混凝土 fc 19 1N mm2 框架抗震等级为三级 轴压比 40C N 0 85 取底层柱估算柱截面尺寸 地震作用组合下柱的轴向压力设计值N FgEn Ac N Nfc 式中 考虑地震作用组合后柱的轴向压力增大系数 边柱取1 3 中柱取 1 25 4 图图 2 3 框架柱受荷面积框架柱受荷面积 F 按简支状态计算的柱的负载面积 边柱的负载面积 最大值 6 9 4 5 31 05m2 中柱的负载面积 最大值 6 9 9 62 1 m2 gE 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值 可近似的取 14KN m2 n 为验算截面以上的楼层层数 Ac 为柱的全截面面积 对于首层边柱柱底 N FgE n 1 3 31 05 14 4 2358kN Ac N uNfc 2358 10 0 9 19 1 137200mm2 取 600mm 600mm 一至四层截面一致 对于首层中柱 N FgE n 1 25 62 1 14 4 4536kN Ac N uNfc 4536 10 0 9 19 1 263870mm2 取 600mm 600mm 一至四层截面一致 五层部分 同取 600mm 600mm 3 框架柱截面尺寸初估 楼屋面板块长短边比均小于 3 按双向板设计 跨厚比 1 40 所以 h 4500 40 112mm 卫生间 h 4500 40 112mm 取 120mm 5 第第三三章章 工工程程做做法法及及荷荷载载统统计计 3 1 荷载统计荷载统计 1 屋面荷载 不上人 屋面荷载 不上人 1 恒荷载 高聚物改性沥青柔性卷材 0 30 kN m2 三毡四热铺绿豆砂一层 0 40 kN m2 冷底子油一道 0 002 10 0 02 kN m2 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 0 02 20 0 40 kN m2 100 厚钢筋混凝土现浇板 0 10 25 2 50 kN m2 合计 3 62 kN m2 2 活荷载 不上人屋面均布活荷载 0 5 kN m2 基本雪荷载 0 65 kN m2 2 二二 四层 四层楼楼面面 1 恒荷载 10 厚地砖 干水泥擦缝或 1 1 水泥砂浆勾缝 17 8 0 010 0 178kN m2 5 厚 1 1 水泥砂浆结合层 0 005 20 0 1 kN m2 25 厚 1 3 水泥砂浆找平层 0 020 20 0 4 kN m2 100 厚钢筋混凝土板 0 12 25 2 5 kN m2 合计 3 2 kN m2 3 二 四层楼梯间楼面二 四层楼梯间楼面 1 恒荷载 10mm 面层 20mm 水泥砂浆打底水磨石地面 0 65 kN m2 100 厚钢筋混凝土板 25 0 10 2 5 kN m2 合计 3 15 kN m2 4 二 四层卫生间 防水 楼面二 四层卫生间 防水 楼面 1 恒荷载 08 0 142kN m2 5 厚 1 1 水泥细砂浆结合层 20 0 005 0 10 kN m2 6 30 厚 C20 细石混凝土 25 0 03 0 75kN m2 冷底子油一道 热沥青两道 防潮层20mm 以上 2 10 0 002 0 04kN m2 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 0 02 20 0 40 kN m2 100 厚钢筋混凝土板 25 0 10 2 5kN m2 合计 3 8 kN m2 2 活荷载 卫生间楼面均布活荷载 2 00kN m2 合计 2 00kN m2 5 一一层层地地砖砖地地面面 1 恒荷载 8 厚地面砖 干水泥擦缝 0 008 17 8 0 14 kN m2 撒素水泥面 撒适量清水 5mm 20 0 005 0 1kN m2 20 厚 1 2 干硬性水泥砂浆粘结层 0 02 20 0 40 kN m2 60 厚 C15 混凝土 0 06 25 1 5kN m2 100 厚碎石夯实 0 1 12 1 20kN m2 素土夯实 合计 3 34 kN m2 6 一一层层卫卫生生间间 防防水水 地地面面 8 厚地面砖 干水泥擦缝 0 008 17 8 0 14 kN m2 撒素水泥面 撒适量清水 5mm 20 0 005 0 1kN m2 20 厚 1 2 干硬性水泥砂浆粘结层 0 02 20 0 40 kN m2 界面剂一道 40 厚 C20 细石混凝土 0 04 20 0 80kN m2 防水层 冷底子油一道 二毡三油防潮层 撒绿豆沙一层 热沥青粘牢 10 0 002 0 02 kN m2 60 厚 C15 混凝土 随捣随抹平 0 06 25 1 50kN m2 100 厚碎石夯实 0 1 12 1 2kN m2 素土夯实 7 合计 4 16kN m2 7 屋面荷载屋面荷载 不上人不上人 1 恒荷载 8 厚防滑地砖铺面 干水泥擦缝 每 3 6m 留 10mm 宽缝 17 8 0 008 0 14kN m2 20 厚 1 2 5 水泥砂浆结合层 20 0 02 0 4kN m2 40 厚 C20 细石混凝土 内配 4 150 双向钢筋 20 0 04 0 8kN m2 8mm 三毡四油沥青油毡防水层 0 4kN m2 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 20 0 02 0 4kN m2 100mm 膨胀珍珠岩保温层 0 1 2 5 0 25kN m2 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 20 0 02 0 4kN m2 100mm 厚现浇混凝土屋面 25 0 1 2 5kN m2 合计 5 29kN m2 2 活荷载 上人屋面均布活荷载 2 0 kN m2 基本雪荷载 0 65 kN m2 8 内内 乳乳胶胶漆漆 墙墙面面 刷乳胶漆 5 厚 1 0 3 3 水泥石膏砂浆粉面 12 厚 1 1 6 水泥石灰膏砂浆打底 0 017 12 0 204kN m2 贴瓷砖墙面 0 5kN m2 合计 0 204kN m2 0 50kN m2 9 石石材材踢踢脚脚 稀水泥砂浆擦缝 10 20mm 厚石板材 0 02 28 0 56kN m2 20mm 厚 1 2 水泥砂浆灌缝 20 0 02 0 4kN m2 合计 0 96kN m2 10 散散水水 20 厚 1 2 干硬性水泥砂浆粘结层 0 02 20 0 40 kN m2 60 厚 C15 混凝土撒 1 1 水泥砂子压实抹光 0 06 25 1 5kN m2 8 120 厚碎石垫层 0 12 12 1 44kN m2 素土夯实 向外坡 4 合计 3 34kN m2 11 坡道 台阶坡道 台阶 10 厚防滑地砖 干水泥砂浆擦缝 17 8 0 01 0 178kN m2 8mm 厚 1 1 水泥砂浆结合层 20 mm 厚 1 3 水泥砂浆找平层 20 0 028 0 56kN m2 素水泥砂浆结合层一道 70mm 厚 C15 混凝土 25 0 07 1 75kN m2 20mm 厚碎石 砖 灌 1 5 水泥砂浆 12 0 2 2 4kN m2 12 吊吊顶顶 V 型轻钢龙骨吊顶 0 17kN m2 13 常常用用材材料料及及构构件件单单位位重重量量 木门 0 2kN m2 钢框玻璃门 0 45kN m2 钢框玻璃窗 0 45kN m2 普通砖 机砖 5 5kN m2 钢筋混凝土 25kN m2 玻璃幕墙 1 5kN m2 14 活荷载统计活荷载统计 生产车间 6 5kN m2 卫生间 2 5kN m2 配电间 4 0kN m2 电梯机房 4 0 kN m2 仓库 5 0 kN m2 检验室 更衣室 2 5kN m2 楼梯 3 5kN m2 休息室 办公室 开水房 2 0 9 kN m2 研究室 3 5kN m2 屋面 0 7 kN m2 3 2 重力荷载代表值的计算重力荷载代表值的计算 3 2 1 第一层重力荷载代表值计算第一层重力荷载代表值计算 以一层梁中心线为基准 上下各取一半楼层计算总荷载 其中包括一层楼 面梁板及墙面总重 一层一半 二层一半柱总重 墙总重以及门窗总重和雨篷 重 由于数据量庞大 故采用列表形式表示 梁截面选取 见表 3 1 表表 3 1 梁截面选择表梁截面选择表 跨度 mm 90006900 主梁截面 mm2 300 800300 800 次梁截面 mm2 250 600250 600 1 柱柱 梁梁荷荷载载 见见表表 3 2 3 3 表表 3 2 柱柱荷荷载载统统计计 柱净高 截面 mm2 kN m3 根数 单根重 kN 总重 kN 合计 kN 一 层 2 44021 6864 二 层 2 4 600 60025 4021 6864 1728 表表 3 3 1 主主梁梁荷荷载载统统计计 主梁梁位置净跨 mm 截面 mm2 kN m3 根数单根重 kN 总重 kN g kN m A B8200300 800750 4352 83 13 B C8200300 800750 4352 83 13 C D8200300 800750 4352 83 13 横梁 D E8200300 800750 4352 83 13 1 26100300 800439 6158 43 13 2 36100300 800439 6158 43 13 3 46100300 800439 6158 43 13 4 56100300 800439 6158 43 13 5 66100300 800439 6158 43 13 6 76100300 800439 6158 43 13 纵梁 7 86100300 800 25 439 6158 43 13 合计 2 kN 2520 表表 3 3 2 次次梁梁重重量量统统计计 梁位置净跨 mm 截面 mm2 kN m3 根数单根重 kN 总重 kN g kN m A B8400300 60025737 8264 63 13 10 B C8400300 600737 8264 63 13 C D8400300 600737 8264 63 13 D E8400300 600737 8264 63 13 2 kN 1058 4 2 内外填充墙重的计算 内外填充墙重的计算 外墙单位墙面重力荷载为 0 82 7 0 0 24 0 41 2 91kN m2内墙单位墙面重力荷载为 7 0 0 24 0 41 2 2 50kN m2 卫生间隔墙重力荷载为 18 0 12 0 41 2 2 98 KN m2 一层内 外墙荷载统计 表表 3 4 1 一层外墙荷载统计一层外墙荷载统计 一 层 外 墙 计算 长度 mm 高度 mm 单跨 面 积 m2 洞口面积 m2 实际 面 积 m2 单面 荷载 kN m 单跨重 kN 数 量 总 重 kN 1 22 1 1 8 3 7812 0635 094 140 36 2 34 8 1 5 7 28 1423 694 94 7 6 3 43 6 1 5 5 410 3430 094 120 36 4 53 6 1 5 5 410 3430 094 120 36 5 63 6 1 5 5 410 3430 094 120 36 6 73 6 1 5 5 410 3430 094 120 36 7 8 6100225015 84 2 1 1 8 3 7812 06 2 91 35 094 140 36 钢框玻璃门0 45 1 76 2 1 584门 窗 荷 载 钢框玻璃窗0 2 184 15 36 83 合 计 4 kN 895 334 表表 3 4 2 一至四层内墙荷载统计一至四层内墙荷载统计 11 一层 外墙 计算长度 mm 高度 mm 单跨面 积 m2 洞口面积 m2 实际面 积 m2 单面荷载 kN m 单跨重 kN 数量 总重 kN 1 2015 542 5038 855194 25 2 32 1 2 4 5 0410 52 5026 25378 75 3 415 5402 50000 4 515 5402 50000 5 615 5402 50000 6 715 5402 50000 7 8 6100240015 54 015 542 5038 855194 25 钢框玻璃门0 45 2 19 2 2 4 2 2 22 4 86门窗 荷载钢框玻璃窗0 2 1 62 0 81 0 486 合计 5 kN 472 60 二层外墙荷载统计 表表 3 5 1 二至四层外墙荷载统计二至四层外墙荷载统计 一 层 外 墙 计算 长度 mm 高度 mm 单跨 面 积 m2 洞口面积 m2 实际 面 积 m2 单面荷 载 kN m 单跨 重 kN 数 量 总 重 kN 1 22 1 1 8 3 7812 0635 094 140 36 2 33 6 1 5 5 410 3430 094 120 36 3 43 6 1 5 5 410 3430 094 120 36 4 53 6 1 5 5 410 3430 094 120 36 5 63 6 1 5 5 410 3430 094 120 36 6 73 6 1 5 5 410 3430 094 120 36 7 8 6100240015 84 2 1 1 8 3 7812 06 2 91 35 094 140 36 钢框玻璃门0 45 8 16 2 7 34门 窗 荷 载 钢框玻璃窗0 2 23 97 4 79 合 计 4 kN 817 85 3 外墙梁侧抹灰重 外墙梁侧抹灰重 8 0 5 8 4 4 8 4 7 2 2 4 0 6 1 5 0 6 2 2 4 2 4 21 2 0 6 2 4 0 5 28 54kN 12 4 各层楼板恒载 活载计算 各层楼板恒载 活载计算 各房间面积计算 1 卫生间面积 5 5 4 5 2 49 5m2 2 开水房面积 14 4m2 3 更衣室面积 6 7 5 0 33 5 m2 4 仓库面积 9 7 63 m2 5 楼梯间 按楼板计算 6 3 6 2 47 52 m2 6 检验室面积 3 5 7 24 5 m2 7 配电房面积 4 7 7 32 9 m2 8 休息室面积 9 7 63 m2 9 办公室面积 4 8 2 6 2 24 96 m2 10 雨蓬板面积 4 8 1 5 7 2 m2 11 试生产车间面积 1070 m2 新产品研究室面积 6 9 9 2 124 m2 恒荷载计算 雨蓬板 按不上人屋面 3 7 6 9 28 44kN 活载计算 雨篷 6 9 0 5 3 5kN 生产车间 新产品研究室 1070 4 4280kN 卫生间 49 5 2 5 123 75kN 楼梯间 47 52 2 5 118 8kN G活 3 5 4280 118 8 4402 4kN G1 G恒 0 5 G活 10948 5kN 3 2 2 第二第二 三层重力荷载代表值计算三层重力荷载代表值计算 1 柱柱 梁梁荷荷载载 表表 3 6 柱柱荷荷载载统统计计 柱净高截面 mm2 kN m3 根数单根重 kN 总重 kN 合计 kN 二层2 254021 6864 三层2 25 600 60025 4021 6864 1728 表表 3 7 梁梁荷荷载载统统计计 梁位置 净跨 mm 截面 mm2 kN m3 根数 单根重 kN 总重 kN g kN m 13 A B B C C D D E 8200250 60025720 49122 943 13 3 外墙梁侧抹灰重 外墙梁侧抹灰重 7 28 54kN 同一层 4 楼板恒载 活载计算 楼板恒载 活载计算 各房间面积计算 1 卫生间面积 5 5 4 5 2 49 5m2 2 开水房面积 14 4m2 3 更衣室面积 6 7 5 0 33 5 m2 4 仓库面积 9 7 63 m2 5 楼梯间 按楼板计算 6 3 6 3 5 2 151 2 m2 6 检验室面积 3 5 7 24 5 m2 7 配电房面积 4 7 7 32 9 m2 8 休息室面积 9 7 63 m2 9 办公室面积 4 8 2 6 2 24 96 m2 10 试生产车间 新产品研究室 面积 1070 m2 恒荷载计算 3 2 50 4 36 5806 kN 8 1983 3 424 07 5806 6775 65kN 活载计算 G 1070 4 49 5 2 5 14 4 2 33 5 2 5 63 5 43 2 3 5 24 5 2 5 32 9 4 63 2 2 4 96 2 8040 KN G2 G恒 0 5 G活 15795kN 3 2 4 第四层重力荷载代表值计算第四层重力荷载代表值计算 1 外墙梁侧抹灰重 外墙梁侧抹灰重 4 4 24kN 2 主体部分屋面板 恒载 活载计算 恒载 活载计算 14 恒载 天沟板挑出 600mm 荷载按不上人屋面 图图 3 1 挑檐尺寸简图挑檐尺寸简图 天沟板挑出 600mm 荷载按不上人屋面 挑檐尺寸 如图 3 1 所示 b h 120mm 1300mm 长度 172 8m 重量 172 8 0 12 1 3 25 673 92kN 屋面板面积 1620m2 屋面板重量 3 7 1620 5994kN 5 6667 92kN 活载计算 0 7 1620 1134kN 局部区域各房间面积计算 1 研究室面积 9 4 5 6 9 97 2m2 2 电梯机房面积 4 5 6 9 32 45m2 3 楼梯间 21 6 m2 622 8 3 2 622 08 kN 活载计算 研究室 97 2 4 388 80kN 电梯机房 32 4 4 129 6kN 楼梯间 75 6kN G活 594N G4 9021 32 3 2 4 第五层重力荷载代表值计算第五层重力荷载代表值计算 屋面板恒载 活载计算 屋面板恒载 活载计算 恒载 15 挑檐尺寸 如图 3 1 所示 b h 120mm 1300mm 长度 55 8m 重量 55 8 0 12 1 3 25 217 62kN 屋面板面积 194 4m2 屋面板重量 3 7 194 4 719 28kN 10 936 9kN 活载 屋面板 G活 0 7 194 4 136 08kN G1 G恒 0 5 G活 1004kN 图 3 2 集中于各楼层处的重力荷载代表值 第第四四章章 框框架架侧侧移移刚刚度度的的计计算算 4 1 横横梁梁线线刚刚度度 ib的的计计算算 先求出各层梁柱的线刚度 进而采用D 值法求出柱的侧移刚度 将各层横向 或纵向上柱的侧移刚度汇总 如此可以清楚地了解各层上横向和纵向侧移刚度值 横梁线刚度如表 4 1 所示 表表 4 1 横横梁梁线线刚刚度度表表 Ec N mm2 b h mm mm I0 mm4 L mm EcI0 L N mm 1 5EcI0 L N mm 2EcI0 L N mm 16 3 0 104300 8001 05 101090003 5 10104 2 10107 0 1010 注 梁截面惯性矩 I0 bh3 12 现浇楼面板 边框架梁 Ib 1 5I0 中框架梁 Ib 2I0 4 2 纵纵梁梁线线刚刚度度 ib的的计计算算 纵梁线刚度如表 4 2 所示 表表 4 2 纵纵梁梁线线刚刚度度表表 Ec N mm2 b h mm mm I0 mm4 L mm EcI0 L N mm 1 5EcI0 L N mm 2EcI0 L N mm 3 0 104300 8001 05 101069004 38 10105 93 10107 93 1010 4 3 柱柱线线刚刚度度 ic的的计计算算 柱线刚度如表 4 3 所示 表表 4 3 柱柱线线刚刚度度表表 层次hc mm Ec N mm2 b h mm mm Ic mm4 EcIc hc N mm 158003 0 104600 6001 08 10105 59 1010 2 448003 0 104600 6001 08 10107 71 1010 注 柱截面惯性矩 Ic bh3 12 4 4 各各层层横横向向柱柱的的侧侧移移刚刚度度计计算算 D 值值法法 柱的侧移刚度 D 值按下式计算 D c12 ic h2 注 c为柱抗侧刚度修正系数 对不同情况按表 4 4 计算 其中 K 表示梁柱线 刚度比 表表 4 4 柱抗侧刚度修正系数柱抗侧刚度修正系数 c 边柱中柱 位置 简图K简图K c 一般层 2 ci 4i K i2 i4 2ic i ic i 21 34 K i1 i2 i3 i4 2ic c K 2 K 底层固 接 2 ci K i2 ic 2 ci 1 K i1 i2 ic c 0 5 K 2 K 17 按式 D c12 ic h2算出各柱的侧移刚度 将计算单元范围内同层所有柱的 D 值相加 即为该层框架的总侧移刚度即 D 4 4 1 底层底层 表表 4 5 底层横向柱侧移刚度的计算底层横向柱侧移刚度的计算 类 别 柱序号梁柱线刚度K cDik 根 数 Di 边 框 架 边 柱 1 A 1 D 8 A 8 D0 750 458989435957 边 框 架 中 柱 1 B C D 8 B C D1 50 5711386668319 中 框 架 边 柱 2 3 4 5 6 7 A D 1 280 541078712129445 中 框 架 中 柱 2 3 4 5 6 7 B C D2 570 671338418240913 合 计 D1474634 4 4 2 二二 四层四层 表表 4 6 二二 四层横向柱侧移刚度的计算四层横向柱侧移刚度的计算 类 别 柱序号梁柱线刚度K cDik 根 数 Di 18 边 框 架 边 柱 1 A 1 D 6 A 6 D0 620 248319 433278 边 框 架 中 柱 1 B C D 6 B C D 1 24 13455 680729 中 框 架 边 柱 2 3 4 5 6 7 A E 1 041202712144326 中 框 架 中 柱 2 3 4 5 6 7 B C D2 080 511792318322610 合 计 D2580943 综上所述 得出框架横向层间侧移刚度 表表 4 8 横向框架梁的层间侧移刚度横向框架梁的层间侧移刚度 层 次 1234 Di474634580943 D1 D2 474634 580943 0 82 4 5 各层纵向侧移刚度计算 各层纵向侧移刚度计算 D 值法值法 4 5 1 底层 底层 表表 4 9 底层纵向柱侧移刚度的计算底层纵向柱侧移刚度的计算 类 别 柱序号梁柱线刚度K cDik 根 数 Di 19 边 框 架 边 柱 1 A 1 D 6 A 6 D 1 060 5110188 440751 边 框 架 中 柱 2 3 4 5 A D2 120 6412785 676709 中 框 架 边 柱 1 9 B C D1 420 5611187 12134240 中 框 架 中 柱 2 3 4 5 B C D2 840 6913784 18248105 合 计 D1499805 4 5 2 二二 四层 四层 表表 4 10 二二 五层纵向柱侧移刚度的计算五层纵向柱侧移刚度的计算 类 别 柱序号梁柱线刚度K cDik 根 数 Di 20 边 框 架 边 柱 1 A 1 D 8 A 8 D 0 770 289844 439375 边 框 架 中 柱 1 B C D 6 B C D 1 540 4415469 692813 中 框 架 边 柱 2 3 4 5 6 7 A D 1 030 3411953 12143438 中 框 架 中 柱 2 3 4 5 6 7 B C D1 060 5117930 18322734 合 计 D598359 综上所述 得出框架横向层间侧移刚度 表表 4 8 横向框架梁的层间侧移刚度横向框架梁的层间侧移刚度 层次1234 Di499805 598359 D1 D2 499805 598359 0 83 第六章第六章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算竖向荷载作用下框架结构的内力计算 6 1 计算单元的选择确定计算单元的选择确定 取 轴线横向框架进行计算 如图6 1 所示 21 图图 6 1 横向框架上层梁上荷载单元图横向框架上层梁上荷载单元图 计算单元宽度为 9m 和 8 4m 由于房间内布置有次梁 b h 250mm 600mm 故直接传给该框架的楼面荷载如图中的阴影所示 计算单元范围内的其余楼面荷载通过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 边跨纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合 所以在两端框架节点上还作用有集中力矩 6 2 荷载计算荷载计算 6 2 1 恒载计算恒载计算 恒荷载作用下标准层框架梁上的荷载分布如图 6 2 所示 图图 6 2 梁上作用的恒载图梁上作用的恒载图 1 对于第 4 层 q1代表横梁自重 为均布荷载形式 纵横梁 800 300mm q1 0 30 0 84 0 10 25 0 02 0 84 0 10 2 17 5 32 kN m 次梁 600 250mm 0 25 0 6 0 10 25 0 02 0 6 0 10 2 17 2 77 kN m 22 屋面荷载 3 62kN m2 房间内楼面荷载 3 2 kN m2 楼梯间楼面荷载 3 15 kN m2 卫生间 防水 楼面荷载 3 8 kN m2 q2 3 62 2 4 2 17 38 15 20kN m 屋盖恒载 无吊顶 q2 3 2 2 4 2 15 36 13 44kN m 楼面线荷载 q2 3 8 2 4 2 18 24 15 96kN m 卫生间线荷载 q2 3 15 2 4 2 15 12 13 23kN m 楼梯间线荷载 P1 P1 P2 P2 P2 分别由边纵梁 中纵梁直接传给柱的恒载 P2 P4为次梁传给横梁的荷载 它们包括主梁自重 次梁自重 楼板重 墙体 重等重力荷载 计算如下 P1 P1 6 9 2 77 2 6 9 2 4 3 62 4 5 5 32 2 4 5 2 4 3 62 148 51kN P2 P2 P2 2 P1 2 148 51 297 02 kN 集中力矩 M1 M1 P1 e1 148 51 0 25 0 125 18 56kN m 2 对于 1 3 层 q1 0 30 0 80 0 10 25 0 02 0 80 0 10 2 17 5 32 kN m P2 P2 P2 6 9 2 77 2 6 9 2 1 3 2 4 2 3 2 2 4 2 2 4 3 2 2 4 2 2 77 0 9 0 9 3 8 4 5 0 9 0 9 2 3 8 282 28kN P1 P1 2 4 2 2 77 0 9 0 9 3 8 4 5 0 9 0 9 2 3 8 4 5 2 77 2 2 4 2 2 77 1 2 1 2 3 15 4 5 1 2 1 2 2 3 15 164 74kN 集中力矩 M1 M1 P1 e1 164 74 0 25 0 125 17 64kN m 墙体荷载计算 外墙单位墙面重力荷载为 2 91kN m2 内墙单位墙面重力荷载为 2 50kN m2 隔墙重力荷载为 2 98 KN m2 外墙线密度 2 91 4 5 0 6 11 35kN m 内墙线密度 2 50 4 5 0 5 10kN m 2 50 4 5 0 6 9 75kN m 2 50 4 5 0 45 10 375kN m 23 隔墙线密度 2 98 4 5 0 6 10 73kN m 2 98 4 5 0 50 11 03kN m 2 98 4 5 0 45 11 18kN m 四层 外墙 12 22 8 4 2 1 1 4 2 91 0 2 8 4 9 53kN m 内墙 B C 轴 12 52 8 4 1 0 2 7 2 98 8 4 9 77kN m 1 B 2 B 轴 10 75 8 4 1 0 2 1 2 2 50 8 4 8kN m AB 跨 q2 9 53 5 32 14 85kN m A D 轴 P1 P1 148 51 10 5 8 4 10 5 8 4 2 261 91kN M 261 91 0 25 0 125 32 74kN m B C 轴 P2 P2 141 14 8 4 2 1 2 10 875 4 5 12 52 2 280 49kN 1 B 2 B 轴 P3 P3 82 37 2 4 2 10 875 4 5 12 52 2 182 34kN 一 二 三层 同四层 6 2 2 活载计算活载计算 活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图 6 4 所示 图图 6 5 各层梁上作用的活载图各层梁上作用的活载图 1 对于第 4 层 屋面活荷载作用下 q活 0 7 2 2 2 8kN m P1 8 4 2 2 2 0 9 0 9 0 5 9 23kN M 0 69kN m P 2 2P1 18 46kN 屋面风载作用下 q雪 0 8 2 2 3 2kN P1 P5 8 4 2 2 2 0 9 0 9 0 8 11 07kN M 0 83kN m P 2 P3 P4 2P1 22 14 kN 2 对于第一 二 三层 q活 1 q活 2 q活 3 6 5 2 2 26kN m 24 P1 P5 8 4 2 2 2 2 2 6 5 111 8 88 2kN M 3 31kN m P2 P3 P4 8 4 2 2 2 2 2 0 9 0 9 4 5 0 9 0 9 2 6 0 201 25 115 2 kN 图图 6 7 横向框架恒载汇总图横向框架恒载汇总图 图图 6 8 横向框架活载汇总图横向框架活载汇总图 6 2 3 恒载作用下梁的内力计算恒载作用下梁的内力计算 将梯形荷载和三角形荷载等效为均布荷载 乘以相应折减系数 三角形荷载 1 a l 2 6 9 0 28 2 1 0 28 梯形荷载 Q q 1 2 2 3 q 25 三角形荷载 q 5 8p 0 625p 梯形荷载 q p 1 2 2 3 p 1 2 0 282 0 283 p 0 88p 1 对于第 4 层 MDE q1 q2 1 2 2 3 l2 12 5 32 15 20 0 88 82 12 78 46kN m MBC q1 q2 1 2 2 3 l2 12 5 32 13 44 0 88 82 12 91 45kN m MCD MAB q1 q2 1 2 2 3 l2 12 5 32 9 53 0 88 82 12 73 10kN m 2 对于第 3 层 MDE 5 32 17 38 0 88 8 42 12 78 46kN m MCD MBC 5 32 9 77 15 36 0 88 8 42 12 143 56kN m MBC MAB q1 q2 1 2 2 3 l2 12 5 32 9 53 0 88 8 42 12 73 10kN m 3 对于第 2 层 MDE 78 46kN m MCD MBC 143 56kN m MAB 73 10kN m 4 对于第 1 层 MDE 78 46kN m MCD MBC 143 56kN m MAB 73 10kN m 6 2 4 活载作用下梁的内力计算活载作用下梁的内力计算 1 对于第 4 层 屋面活荷载作用下 MAB MBC 0 88 2 8 8 42 12 8 94 9 39kN m MDE MCD 屋面风荷载作用下 MAB MBC 0 88 3 2 8 42 12 10 22 12 20kN m MDE MCD 2 对于第 1 2 3 层 MDE MAB 2 5 2 5 0 88 3 5 2 5 0 88 8 42 12 51 63kN m MBC 6 5 2 5 2 5 0 88 8 42 12 83 05kN m MCD 6 3 内力计算内力计算 工程设计中 采用手算 一般采用近似计算方法 常用的有分层法和弯矩 二次分配法 尽管是近似计算 但在一般情况下 这两种结果均能满足工程设 26 计的要求 本设计中 梁端 柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算 节点弯矩分配系数 iij ii 首层柱线刚度 ic 5 59 上层柱 ic 7 71 梁线 刚度 ib 7 0 ib 4 2 四层 AB 跨 计算结果如表 7 1 表表 6 1 框架各节点弯矩分配系数框架各节点弯矩分配系数 弯矩分配系数 节点位置 4 层3 层2 层1 层 左梁0 2540 2540 2540 272 上柱 0 2460 2460 264 下柱0 2460 2460 2460 192 C 右梁0 2540 2540 2540 272 左梁0 2030 2030 2030 218 上柱 0 2630 2630 284 下柱0 2630 2630 2630 206 B 右梁0 2710 2710 2710 292 右梁0 2780 2780 2780 308 上柱 0 3610 3610 401A 下柱0 3610 3610 3610 291 梁端 柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算 弯矩计算如图 6 9 6 10 所示 27 下柱右梁左梁下柱右梁左梁下柱右梁左梁下柱右梁左梁下柱 0 5650 4350 2750 3570 3680 3360 3280 3360 2750 3570 3680 4350 565 18 560 76 66076 660 91 45091 450 91 45091 450 73 10073 100 18 560 32 82725 2744 0705 2805 4400 0000 0000 000 4 070 5 280 5 440 23 720 30 820 8 7200 00012 6405 8000 0002 720 6 420 2 0400 000 2 420 11 860 2 720 10 010 4 930 3 790 5 070 6 580 6 7701 9291 8831 9293 9275 0985 2555 5387 192 55 177 55 17788 3004 500 92 78096 099 4 537 91 56191 307 2 602 85 14552 198 52 198 下柱上柱右梁左梁下柱上柱右梁左梁下柱上柱右梁左梁下柱上柱右梁左梁上柱下柱 0 3610 3610 2780 2030 2630 2630 2710 2540 2460 2460 2540 2710 2630 2630 2030 2780 3610 361 18 560 76 66076 660 143 560143 560 91 45091 450 73 10073 100 17 64 20 97420 97416 15213 58117 59517 59518 130 13 236 12 819 12 819 13 236 4 973 4 826 4 826 3 725 15 418 20 021 20 021 10 48716 4136 7908 0761 9452 640 6 6189 0650 0000 0002 550 6 6181 240 2 640 9 330 1 863 15 410 13 330 12 162 12 162 9 366 1 227 1 589 1 589 1 638 2 950 2 857 2 857 2 9504 7014 5634 5633 5228 50811 04811 048 19 29925 225 63 08497 09017 95018 645 133 686136 439 15 676 15 676 105 08684 5600 976 2 904 82 63364 327 24 384 39 944 下柱上柱右梁左梁下柱上柱右梁左梁下柱上柱右梁左梁下柱上柱右梁左梁上柱下柱 0 3610 3610 2780 2030 2630 2630 2710 2540 2460 2460 2540 2710 2630 2630 2030 2780 3610 361 18 560 76 66076 660 91 45091 450 91 45091 450 91 45091 450 17 640 20 97420 97416 1523 0023 8903 8904 0080 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 000 20 520 26 650 26 650 10 48710 4871 5018 0761 9458 7970 0002 0040 000 6 4100 0000 0000 000 2 413 9 9800 0006 670 13 325 8 114 8 114 6 248 3 820 4 949 4 949 5 1001 1191 0841 0841 1193 3593 2593 2592 5161 8502 4022 402 23 34823 348 65 25583 9180 8857 738 92 54294 5731 084 5 326 90 33194 8093 2590 846 98 91472 780 17 578 54 852 下柱上柱右梁左梁下柱上柱右梁左梁下柱上柱右梁左梁下柱上柱右梁左梁上柱下柱 0 3610 3610 2780 2030 2630 2630 2710 2540 2460 2460 2540 2710 2630