综合楼框架结构毕业设计.doc

1 综合楼框架结构毕业设计综合楼框架结构毕业设计 第 1 章 绪论 某市经济发展迅速 交通便利 人口众多 于俄罗斯等临国保持着密切 的商业及文化等的往来 尤其是大冬会举办以来 更加促进了哈市的经济 文化 建筑等行业的发展 为保证我市各行各业的稳定发展 对外来人口起 到检查 监控的作用 哈市建委决定拟建一座边检站 边检站综合楼应满足 员工的正常生活需求 关于综合楼建筑设计还应结合多元化和多样化合理分区的性质 特及发 展趋势 采用先进的管理方式适应现代化综合服务的要求 力求实用性 强 造型美观 与环境协调 由于某市经济的迅速发展 随着社会的进步和科技的发展 人们对物质和精神文化的要求也就越来 越高 对生活环境的要求也越来越高了 钢筋混凝土框架结构则能满足很多 难以完成的建筑商的各种结构要求 另外 建筑整体结构的定型也有助于人 们在附加装饰上寻求舒适 美观 大方等方面的需要 因此当今公共建筑和 民用建筑多采用钢筋混凝土框架结构 虽然框架结构的建筑形式总是显得传 统 但即使最富丽堂皇的建筑也绝对不是作为艺术品而建 建筑的使用性才 是建筑的先提条件 而框架结构正解决了以往小空间和建筑用地紧张的问题 加上建筑立面 建筑形式和建筑材料三者共同调节小气候 用以缓解控制自 然气候对建筑内部的影响 用再次强调了建筑设计表优于里的特点 这里所 说的表是指建筑的立面 里是指建筑的附加设施 诸如空调风扇等人为调节 措施 现在的能源消耗已经使地球不堪重负 建筑设计走向提倡生态筑和绿 色建筑早已经提上了日程 在设计中 考虑通过建筑构形设计使建筑能直接 利用周围的自然资源 包括地形 地势 采光 通风等 在没有额外的如空 调风扇等机电设备时 建筑仍然能以一种低能消耗的方式正常运行 使得建 2 筑以一种自然的姿态满足它的功用要求 建筑的立面也就成为环境的过滤器 有效阻止废气不直接排放 同时不良的室外环境也被拒之在外 立面不仅仅 是美化建筑 它的功能扩展为遮荫 自然的通风和采光 冷却夏季的高温 对室内的影响 保持室温 还可以保持与外部的视觉联系 即使如此 建筑 的外衣功能仍然不能忽视 建筑仍然需要美观 因而本设计的建筑外墙面采 用灰色的高强防水涂料 其表面粗糙 使这个大体量的建筑看起来庄严和凝 重 女儿墙和阶梯屋面用暗红色的相同材质 在颜色和凸凹上形成的对比 为建筑又增加一丝活泼的生气 建筑细部建筑的立面处理完全依赖结构 用 建筑的节点作为建筑的细部 因而在建筑上没有为了装饰而存在的构件 那 就要求平面布局和结构本身为建筑的形体塑造创造条件 本设计雨水管是采 用轻质铝合金材料的 它容易因为各种腐蚀而变得丑陋 做在建筑的外表面 很容易影响美观 因此在上面涂有银白色高强防腐涂料 这样既做到防腐又 显得立面美观 框架结构是现代建筑的主要结构形式 框架结构使用的主要材料是的钢 筋混凝土 钢筋混凝土是以混凝土材料为主 并根据需要配置受力的钢筋 分布筋 箍筋 弯起筋等 框架结构亦是由梁 柱 节点及基础组成的一种 结构形式 框架结构按照结构布置的不同 主要分为横向框架承重 纵向框 架承重及双向承重三种方案 横向框架承重方案中 竖向荷载主要由横向框 架承担 楼板为预制时应沿横向布置 楼板为现浇时一般设次梁将荷载传至 横向框架 此外 横向框架还要承受横向的水平地震作用 在纵向框架承重 方案中 竖向荷载主要由纵向框架承担 预制楼板布置方式和次梁设置方向 与横向承重框架相反 双向承重方案纵横向均为主要受力方向 其中 钢筋 混凝土结构充分利用了钢筋 混凝土间能够协同工作的机理 用抗拉强度很 高的钢筋来协助混凝土抵抗拉应力 大大提高了混凝土结构的抗拉强度 3 第二章 建筑设计 首先根据任务书要求 地理环境和自然气候条件 工程投资规模大小 建材供应情况和施工技术条件 以及各种设计 使用经验 资料等进行方案 构思 做出总体布置方案 然后 从总体布局入手 再对建筑各单体 各布 局进行深入的单元设计 按照各单体 各布局的性质 功能和使用顺序进行 分区分类和空间组合 在单元设计和空间组合中 不断地与总体布局取得协 调 当单体 局部设计趋于成熟时 即形成建筑的初步设计 这个设计过程 实际是一个由 总体 单体 总体 的多次循环过程 2 1 平面设计 本工程的指导思想是满足基本使用要求 功能分区正确 主体部分主要 以宿舍为主 层 穿插办公室 会议室 活动场所等必备功能区 标准3 6 层层高不变化 因为建筑在北方地区 考虑保温 功能分区以及人流组织等 条件 采用内廊式布局 主体结构宽度小于 20 米 主体部分面向南方 面 向主干道 利于采光 为了避开喧嚣 减少噪音影响 主体结构尽量远离主 干道 首先在场地的四周布置绿化带 减少噪音 美化环境 为满足防火要 求 建筑物前布置十米宽的消防道路 并兼做交通道路 同时也使建筑物与 绿化带分开 以免树木发生火灾影响建筑物 2 2 立面设计 建筑师对所设计的建筑的 形 是很重视的这 形 的塑造到目前为止 4 还受到力学结构 材料和施工的极大制约 本身的可塑性不大 但人们普遍 对此有着较高的需求 那些体型简单单调 外墙采用各种材料幕墙的盒子建筑 缺乏变化和可 识别性 因此在本次设计中希望有所改变 有所突破 本例的窗的材料采用 白色带形玻璃窗 避免反光造成城市污染 窗框采用铝合金材料 能给人以 现代科技成就的力量感 立面上外墙采用瓷砖贴面 给人以高贵自然的视觉感受 立面及侧面大量采用玻璃幕墙 使立面造型更加新颖 也加大了室内的 采光面积 为本设计建筑增添光彩 2 3 剖面设计 剖面设计表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系 主要分析建筑 物各部分应有的高度 建筑层数 建筑空间的组合和利用 以及建筑剖面中 的结构 构造关系等 它和房屋的使用 造价和节约用地等有密切关系 也 反映了建筑标准的一个方面其中一些问题需要平 剖面结合起来一起研究 才能具体确定下来 采光 通风的设计也影响到剖面设计的效果 室内光线的强度和照度是 否均匀 除了和平面中窗户的亮度和位置有关外 还和窗户在剖面中的高低 房 间里光线的照射有关 房间里光线的照射深度 主要是靠侧窗的高度解决 本例中大部分都是自然采光 2 4 防火设计 总平面中设置火灾自动报警和 5 固定灭火装置 总平面内还设有供消防车取水的消防池 本设计中每一层设计防火分区建筑物内的主要分隔墙 砌至梁板的底部 管道穿过隔墙 楼板时 应采用非燃烧材料将其周围的空隙紧紧填塞 附设 在建筑中的固定灭火装置的设备室 通风 空调机房 等应采用耐火极限不 低于 3 00 小时的隔墙和 2 00 小时的楼板与其它部位隔开 隔墙的门应采用 甲级防火门 电梯井内严禁敷设可燃气体和易燃 可燃液体管道 也不应 1 敷设与电梯无关的电缆 电线等 楼梯间内除开设楼梯门洞和通气孔洞外 不应开设其它洞口 管道井等竖向管的井壁应为耐火等级限不应低于 1 00 小时的非燃体 9 井壁上的检查门应采用丙级防火门 通向前室和楼梯间的 门均应设乙级防火门 应采用单向弹簧门并向疏散方向开启 2 5 建筑装饰材料 装饰是建筑物不可缺少的有机组成部分 具有使用功能和装饰性能两重 性 装饰的功能主要有以下几个方面 保护建筑物的各种构件 改善生活 生产和工作环境方便生产生活 利用材料纹理 色彩改变空间观感 综合楼中所用的装饰材料 墙面采用陶瓷贴面材料 具有强度高 耐蚀 性好 品种多等特点 外墙面砖主要采用品质均匀耐火度较高的粘土空心砌 块制成 此种砌块具有重量轻 砌筑容易的特点 在施工过程中容易运输 内墙面采用 240mm 厚粘土空心砌块 表面光滑 平整 不易起尘 质地密实 均匀 不易污染 耐水耐蚀性好 瓷砖正面上有印花 图案 装饰效果好 地面砖采用强度大 硬度高 耐磨性好的材料 不易起尘的 质地密实 密实 吸水性一般较小 抗冲击韧性高 卫生间地面采用陶瓷锦砖 容易清 6 洁 给人以清新洁净的感觉 吊顶采用 V 型轻钢龙骨吊顶 有三层 9mm 厚纸 面石膏板 有 5mm 厚岩棉保温层 既能起到装饰的作用 又起到保温的效果 玻璃幕墙是一种新型非承重外墙 赋予建筑物的最大好处是将建筑美学 建 筑功能和建筑结构等因素有机的结合 玻璃幕墙建筑效果较好 自重轻 从 不同的角度和时间进行观察 会呈现出不同的色调变化 给人以动态的美 办公楼的玻璃幕墙采用明框玻璃幕墙 玻璃板镶嵌在铝框内 成为四边有铝 框的幕墙构件 幕墙构件镶嵌在横梁上 形成横梁 立柱均外露 铝框分格 明显的立面 这种幕墙是最传统的形式 应用最广泛 工作性能可靠 对施 工技术要求容易满足 2 2 6 细部处理 1 楼地面构造 中柱为联合基础 边柱为阶梯式柱下独立基础 在室内地坪以下 50mm 处设防潮层 用 1 3 水泥沙浆 3 的防水剂 各层外墙都为 490 mm 内墙 都为 240 mm 底层地面 图 2 1 3 图 2 1 地面构造 7 1 5 层楼面 图 2 2 图 2 2 楼面构造 屋面做法为 20mm 厚细石混凝土保护层 8mm 厚捷罗克防水层 20mm 厚水泥砂浆 2 找坡层 100mm 厚水泥蛭石保温层 100mm 厚现浇钢筋混凝土板 V 型轻钢龙骨吊顶 一层 9mm 纸面石膏 板底有 50mm 厚的 岩棉板保温层 主筋保护层最小厚度 基础 40mm 梁板 35mm 其余现浇板 15mm 梁柱 30mm 2 梁 板 柱通长钢筋的接头 1 板中受力钢筋及次梁中小于16 的纵向钢筋可采用搭接接头 位置 应相互错开 从任一接头中心至 1 3 倍搭接长度区段范围内 有接头的受拉 钢筋截面面积不得超过受拉钢筋总面积的 25 有接头的受压钢筋截面面积 不得超过受压钢筋总面积的 50 且搭接范围内梁箍筋间距小于等于 100mm 搭接长度按规范要求 2 框架梁纵向钢筋及次梁中大于16 的纵向钢筋采用预埋压力焊连接 接头 接头应相互错开 上部钢筋在跨中附近接头 下部钢筋在支座处接头 3 框架柱中的纵向钢筋采用预埋压力焊连接接头 8 2 散水 勒脚 踢脚 1 散水采用 100mm 厚的 C20 素混凝土随捣随压光 2 做 500mm 厚的炉渣垫层 防止土壤冻涨引起散水开裂 3 在散水长度方向每隔 12m 设置一温度缝 内填沥青油膏 防止散水 因热胀冷缩而引起开裂 4 在散水与墙体相交处 留 20mm 的缝 内填沥青油膏 5 勒脚采用 1 3 水泥沙浆抹面 高度为 750mm 6 踢脚采用 20mm 厚黑色大理石 高度为 120mm 9 第第 3 3 章章 结构设计结构设计概述概述 3 1 设计依据 本设计是根据统一下发的 09 届土木工程专业毕业设计题目中综合楼组 的毕业设计任务书的具体要求进行设计的 本设计的建筑结构工程均按国家 现行各有关设计规范 建筑结构荷载规范 建筑结构抗震规范 混凝 土结构设计规范 公共建筑设计规范 建筑结构制图标准 建筑结构 设计手册 建筑地基基础设计规范 等相关规定进行的 自然条件 1 场地 安全等级 二级 防火等级 二级 抗震设防烈度按 7 度进行设计 场 地土类型为 类 抗震设计分组为第 组 2 气象资料 冬季室外平均最低气温 25 全年主导风向为东北风 3 地质资料 根据工程地质勘察报告 室外地面海拔标高 214 5 m 土层分布均匀 自地面以下土质情况和土层厚度依次为 杂填土 1 0m 粉土层 0 8m 地基承载力 130 a kp 粉质粘土层 3 2m 地基承载力 230 a kp 中沙层 2 4m 地基承载力 270 a kp 地下静止水位距室外地面 5 4m 水质对建筑物无腐蚀作用 冬季土壤冰 冻深度为 1 8m 设计荷载 1 屋面活荷载 0 5 kN m2 0 2 楼面活荷载 2 0 kN m2 0 3 楼梯 3 5 kN m2 0 一般说明 1 本设计采用钢筋混凝土框架结构 梁 板 柱 基础均现浇 采用 纵横向架承重方式 10 2 楼梯 雨篷也是现场浇筑 各部分结构构件材料强度等级 1 梁 板混凝土强度等级采用 C30 级 柱采用 C35 级 2 框架梁 柱纵向受力钢筋采用 HRB335 级热轧钢筋 梁 柱的箍筋 和现浇板中的受力钢筋均采用 HPB235 级钢筋 3 楼梯采用 C20 级混凝土 HPB235 级钢筋 4 基础采用 C20 级混凝土 其中受力筋采用 HPB235 级钢筋 基础下 铺 100mm 厚 C15 素混凝土垫层 5 梁受力钢筋接头采用焊接接头 柱采用电渣压力焊 3 2 结构布置 3 2 1 结构选型及布置 本例的体型仍采用传统的矩形棱柱体 从几何观点来看对侧移颇为为敏 感 而由于它的几何形体所具有的固有强度 使结构更为有效或者造价更可 能降低 而房屋又能建得更高 总之 它是较为经济的体型 平面布置采用核心式 左右基本对称 多层综合楼建筑的主要垂直交通 是楼梯 对于楼梯的选则及其在建筑物中的分布 将决定综合楼的合理使用 提高效率和降低造价 因此在平面设计中 主要考虑以下几个方面 一集中 楼 梯是出入建筑物的人经常使用的交通工具 所以设置在容易看到的地方 本 设计是边检站综合楼 考虑是员工工作和生活的地方 设计应最大程度的满 足员工的正常工作生活需求 一层平面主要包括员工活动大厅 食堂 文化 展厅 兼接待室 二层以会议室和办公室为主 三到六层为员工宿舍 分 高级宿舍和普通宿舍两种 同时六 11 楼设有男女浴室 功能分区上能够满足正常使用 任何建筑在使用时都会同时受到垂直荷载和水平荷载的作用 随着建筑 高度的增加 水平作用力的影响不断加大 并逐渐成为主要的控制因素 同 时 垂直作用的影响也相对减小 而侧向位移迅速增大 使高层建筑的设计 不仅要求结构的足够强度 而且更重要的是要求结构有足够的刚度 把水平 作用引起的侧向位移限制在一定范围内 确保建筑物的安全 框架是由柱子与柱子相连的横梁所组成的承重骨架 框架系统的优点是 建筑平面布置灵活 可以形成较大的空间 能够满足各类建筑不同的使用和 生产要求 框架结构是目前国内各种类型建筑中经常采用的一种结构体系 本工程设计的是六层的综合楼 要求大空间结构 多种类型房屋组合 经分析比较 决定采用框架结构体系 经济合理 平面布置灵活 结构平面 布置图如图 3 1 所示 图 3 1 结构平面布置图 12 3 2 2 构件截面尺寸确定 1 梁截面尺寸确定 4 梁的截面尺寸应满足承载力 刚度及延性要求 截面高度按梁跨度的 1 12 1 8 估算 为防止梁产生剪切脆性破坏 梁的净跨度与截面高度之比 不宜小于 4 梁截面宽度可取 1 3 1 2 梁高 同时不宜大于 1 2 柱宽 且不 应小于 200mm 4 由此估算的梁截面尺寸见表 3 1 混凝土强度等级为 C30 fc 14 3N mm2 表 3 1 梁截面尺寸 mm 及各层混凝土强度等级 层次混凝土强度等级边横梁 b h 中横梁 b h 纵梁 b h 1 6C30300 600300 400300 600 2 柱截面尺寸确定 5 抗震设防烈为 7 度 因该工程建筑总高度 H 21 6m0 7 所以该横向框架为规则框1D 2D 架 第四章 横向水平力作用下框架的内力计算 4 1 水平地震作用下框架内力计算 4 1 1 横向自振周期计算 表 4 1 结构顶点的假想侧移计算 层次 i G Gi V i D i U i U 67184 487184 4867894010 6363 8 512767 6919952 1767894029 4353 2 412683 1332635 3067894048 1323 8 312683 1345318 4367894066 7275 7 211984 8257303 2567894084 4209 0 117238 8374542 08598224124 6124 6 22 结构基本自震周期 其中 T的量纲为 m 取 TT1 7 1T 7 0 T 则 1 1 7 0 70 36380 72TS 4 1 2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 本设计中的房屋高度为 21 6m 不超过 40m 所取计算单元宽度 B 15 9m 刚度和质量沿高度分布均匀 层数为 6 层的框架结构 因此采用 底部剪力法进行计算 i 0 85G eq G 0 8511984 82 12683 13 2 12767 697184 48 17238 83 63360 77kN 设防烈度按 7 度考虑 场地特征周期分区为二区 场地土为 类 查表 得 特征周期 Tg 0 40s 水平地震影响系数最大值08 0 max 1EKeq FG 1 iiijjnEK FG HG HF 式中 Fi 质点i的水平地震作用标准值 Gi Gj 分别为集中于质点i j的重力荷载代表值 按建筑抗 震规范 5 1 3 Hi Hj 分别为质点i j的计算高度 1 相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值 Geq 结构等效总重力荷载 FEK 结构底部剪力 n 顶部附加地震作用系数 0 9 0 9 g 1max 1 0 4 0 080 047 0 72 T T 23 1 0 047 63360 772977 96kN EKeq FG 因为 所以应考虑顶部附加水平地震作 g1 1 4T1 4 0 40 56S T0 72S 用 顶部附加地震作用系数 n1 0 08T0 010 08 0 720 010 0676 6 0 0676 2977 96201 31kN nEk FF 各质点的水平地震作用 iiii inEKnn jjjj j 1j 1 G HG H F1F2776 6 G HG H 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Hi m Gi kN GiHi kN ii jj G H G H Fi kN Vi kN 623 17184 48165961 490 172477 6477 6 519 512767 69248969 960 258716 41194 0 415 912683 13201661 770 209580 31774 3 312 312683 13156002 500 162449 82224 1 28 711984 82104267 930 108299 92524 0 15 117238 8387918 030 091252 72776 7 24 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 V1 V2 V5 V6 F7 F1 F6 F5 F2 F1 a 水平地震作用分布 b 层间剪力分布 图 4 1 横向水平地震作用及楼层地震剪力 4 1 3 水平地震作用下的位移验算 抗震变形验算 e u H e 式中 多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移 e u e 弹性层间位移角限值 查表 5 5 1 1 550 e 水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移按下式计算 i i 和 各层的层间弹性位移角 s 1j ijii D V k n 1k iie h 计算结果见表 4 3 25 表 4 3 横向水平地震作用下的位移验算 层 次 N k i V N m m i D m m i m m i m m i h i e i h 6477 66789400 7016 7136001 5143 511946789401 7616 0136001 2045 44146 36789402 6114 2536001 1379 34936 6678940 3 2811 6436001 1098 22524 06789403 728 3636001 968 12776 75982244 644 64 51001 1099 由表可见 最大层间弹性位移角发生在第 2 层 其值 1 9681 550 满 足要求 其中是由弹性层间位移角限值查得 550 1 h 4 1 4 水平地震作用下弯矩 剪力及柱轴力计算 1 柱剪力 D1 ik V i D i V 2 反弯点高度比 8 y 0 y 1 y 2 y 3 y 式中 y 各层柱的反弯点高度比 标准反弯点高度比 依上下梁的平均线刚度与柱相对线 0 y b i 刚度的比值 总层数 该层所在位置得出 c iK 上下梁相对线刚度变化的修正值 各层线刚度无变化时取 1 y 0 1 y 上下层高度变化修正值 由上层对该层层高比值确定 对 2 y 于顶层可不考虑 二层以上无层高变化时 0 2 y 26 下层层高变化修正值 由下层层高对该层层高比值确定 3 y 对于下层可不考虑 三层以上无层高变化是 0 3 y 3 柱端弯矩 柱剪力按顺时针方向为正考虑 弯矩按实际方向考虑 ik VhyhM 0 上0 yh ik V 框架柱端剪力及弯矩按式 i s 1j ijijij V D D V yhVM ij ij b hy1VM ij u ij 各柱反弯点高度比 本例中底层柱需考虑修正值 321n yyyyy y2 第二层柱需考虑修正值 y1和 y3 其余柱无需修正 计算结果见表 4 4 其余框架计算从略 表 4 4 各层柱端弯矩及剪力计算 注 表中量纲为 量纲为 MkN m VkN 4 水平地震作用下梁端弯矩剪力及柱轴力计算 27 弯矩以实际方向进行计算 剪力以顺时针方向为正 轴力以受压为正 中柱轴力 lr bb NVVb r b l b r b MMVM 求出 根据梁线刚度比例关系l 边柱轴力 1 b VN 梁端弯矩 剪力及柱轴力分别按式 9 1 l lbu b bijij lr bb i MMM ii r rbu b bi i jij lr bb i MMM ii 12 bb b MM V L n lr ibb k ik NVV 其中梁线刚度取自表 3 7 具体计算过程见表 4 5 表 4 5 地震荷载作用下梁端弯矩 剪力及轴力计算 边 梁走 道 梁柱 轴 力 层 次 l b M r b Ml bV l b M r b Ml bV边柱N 中柱 N 620 1513 246 65 069 69 62 77 11 5 06 2 05 557 3538 856 614 5828 1728 172 720 87 19 64 8 34 494 3668 20 6 6 24 6349 4549 452 736 63 44 27 20 34 3131 2687 776 633 1963 6563 652 747 15 77 46 34 3 2146 92106 83 6 6 38 4577 4677 462 757 38 115 91 53 23 1171 54143 986 647 81104 39104 392 777 33 163 72 82 75 注 1 柱轴力中的负号表示拉力 左地震作用时 左侧两根柱为拉力 对应的右侧两根柱为压力 2 表中单位为 单位为 kN 单位为 kN 单位为 mMkN m VNl 水平地震作用下框架的弯矩图 梁端剪力图及柱轴力图如图 4 2 28 a 框架弯矩图 b 梁端剪力及柱轴力图 图 4 2 左地震作用下框架弯矩图 梁端剪力及轴力图 29 4 2 水平风荷载作用下框架内力计算 4 2 1 水平风荷载标准值 基本风压 w0 0 55KN m2 由 荷载规范 查得 迎风面 和8 0 s 背风面 B 类地区 H B 23 1 54 0 428 查得 脉动影响系数5 0 s 0 42 T1 0 72S 查得脉动增大系数 222 2 0 1 0 55 0 720 29kN SmW T 1 31 z z zz 1 31 0 42 11 i H H 仍取图中 轴线横向框架 其负载宽度 6 6m 沿房屋高度分布风荷载标 准值 根据各楼层标高处高度 Hi查取 zzszzs 6 6 0 553 63q z z 沿房屋高度的分布见图 4 4 q z 表 4 6 沿房屋高度分布风荷载标准值 层次Hi m Hi H m z z 1 kN m q z 2 kN m qz 623 111 301 4235 3723 358 519 50 8441 241 4234 9483 092 415 90 6881 161 3744 4672 792 312 30 5321 061 3263 9282 455 30 28 70 3771 001 2763 5052 191 15 10 2211 001 2073 2582 036 a 风荷载沿房屋高度的分布 单位 kN m b 等效节点集中风荷载 单位 kN m 图 4 3 框架上的风荷载 荷载规范 规定高度大于 30m 且高宽比大于 1 5 的房屋结构 应采用风 振系数来考虑风压脉动的影响 本设计房屋高度z H 22 5m 30m H B 1 36 1 5 但由表 4 6 可见 沿房屋高度在 1 207 1 423z 范围内变化 即风压脉动的影响较大 因此 该设计房屋应考虑风压脉动的影 响 框架结构分析时 应按静力等效原理将图 4 4 a 的分布风荷载转化为 31 节点集中荷载 如图 4 4 b 具体计算过程如下 6 F 1 2 8 04 3 6 1 3 8 73 8 04 3 6 15 3kN 5 F 8 04 7 259 3 6 1 2 8 73 8 04 3 6 1 2 1 3 8 04 7 259 3 6 1 2 2 3 28 89kN 4 F 7 259 6 383 3 6 1 2 8 04 7 259 3 6 1 2 1 3 7 259 6 383 2 607 2 214 3 6 1 2 2 3 27 13kN 3 F 6 383 5 696 3 6 1 2 7 259 6 383 3 6 1 2 1 3 6 383 5 696 3 6 1 2 2 3 23 92kN 2 F 5 696 5 294 3 6 1 2 6 383 5 696 3 6 1 2 1 3 5 696 5 294 3 6 1 2 2 3 21 16kN 1 F 5 294 3 6 1 2 1 6 5 696 5 294 3 6 1 3 5 294 5 1 18 77kN 4 2 2 风荷载作用下的水平位移验算 根据图 4 3 b 所示的水平荷载 由式计算层间剪力 然后 n ik k i VF i V 依据表 3 9 求出框架的层间侧移刚度 再按式和式 1 s iiIij j uCVD 32 计算各层的相对侧移和绝对侧移 计算过程见表 4 7 1 n Ik k Vu 表 4 7 水平风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算 层次 123456 Fi kN 18 7721 2623 9227 1328 8915 3 Vi kN 135 17116 495 2471 3244 1915 3 1 N m mD 6093070090 70090700907009070090 mm i 2 221 661 361 020 630 22 mm i 2 223 885 246 266 897 11 ii h 1 22971 21691 26471 35291 57141 16363 由表 4 7 可见 风荷载作用下框架的最大层间位移角为 1 2169 远小于 1 550 满足规范要求 4 2 3 风荷载作用下弯矩 剪力及柱轴力计算 表 4 8 各层柱端弯矩及剪力计算 边柱 层 次 iH m i V kN iD N mm 2iD2iVK y2 b i M 2 u i M 63 615 370090147783 231 0770 455 236 40 33 53 644 1970090147789 321 0770 5016 7816 78 43 671 32700901477815 041 0770 5027 0727 07 33 695 24700901477820 081 0770 5036 1436 14 23 6116 40700901477824 541 0770 5044 1744 17 15 1135 17609301384830 720 7360 70109 6747 00 中柱 层 次 iH m i V kN iD N mm 2iD2iVK y2 b i M 2 u i M 63 615 370090202674 421 8570 457 168 75 53 644 19700902026712 781 8570 5023 0023 00 43 671 32700902026720 621 8570 5037 1237 12 33 695 24700902026727 541 8570 5049 5749 57 23 6116 40700902026733 661 8570 5060 5960 59 15 1135 17609301661736 861 2700 64120 3167 67 注 表中量纲为 量纲为 kN MkN m V 表 4 9 梁端弯矩 剪力及轴力计算 边 梁走 道 梁柱 轴 力层 次 l b M r b Ml bV l b M r b Ml bV边柱N中柱N 66 405 076 61 743 683 682 72 73 1 74 0 99 522 0117 486 65 8912 6812 682 79 39 7 72 4 4 443 8534 856 611 9225 2725 272 716 72 19 64 11 2 363 2150 256 617 1936 4436 442 726 99 36 83 21 280 3163 866 621 8446 3046 302 734 30 58 67 33 46 191 1774 356 625 0853 9153 912 739 93 83 75 92 13 34 图 4 4 水平风荷载作用下框架梁柱弯矩 kN m 剪力 kN 及轴力 kN 35 第五章 竖向荷载作用下框架内力计算 5 1 计算单元 取 2 轴线横向框架进行计算 计算单元宽度为 6 6m 计算单元范围内的 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 于纵向框架梁的中心线与柱的中心线重合 因此在框架节点上无集中力矩 图 5 1 横向框架计算单元 5 2 恒荷载作用下框架内力计算 36 5 2 1 荷载计算 图 5 2 各层梁上作用的恒荷 在图 5 2 中 为均布荷载形式 对于第六层 1 q 1 q 1 4 725kN mq 1 3 15kN mq 和分别为房间和走道板传给横梁的三角形荷载 由图 所示几何关 2 q 2 q 系可得 4 11 3 3 13 563 2 qkN m 3 17 3 3 10 461 2 q kN m 分别为由边纵梁 中纵梁直接传给柱的恒载 它包括梁自重 楼 1 P 2 P 板重等的重力荷载 计算如下 1 P 3 3 0 526 6 3 3 0 5 4 11 4 725 6 6 3 3 120 70kN 2 P 3 3 0 526 6 3 3 0 52 7 1 35 0 5 3 3 1 953 3 1 35 2 4 114 725 6 6 2 157 32kN 37 对于第层 包括梁自重和其上横梁自重 为均布荷载 其它荷载15 1 q 计算方法同第 6 层 结果为 1 4 725kN mq 1 3 15kN mq 3 17 3 3 10 461 2 qkN m 2 3 17 2 78 559kN mq 1 P 2 2 0 52 2 26 6 3 3 0 5 3 174 725 6 6 3 3 100 23kN 2 P 2 2 0 52 2 26 6 3 3 0 53 3 1 356 6 1 35 0 5 3 174 725 6 6 3 3 128 47kN 表 5 1 横向框架恒荷汇总表 层 次 1 1 kNm q 1 1 q kN m 2 1 kNm q 2 1 q kN m 1 kN P 2 kN P 64 7253 1513 56311 097120 7157 32 1 5 4 7253 1510 4618 559100 23128 47 5 2 2 内力计算 1 梁端 柱端弯矩 梁端 柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算 由于结构和荷载均对称 故计 算时可采用半框架 弯矩计算过程如图 5 3 所示 所得弯矩图如图 5 4 所示 38 图 5 3 恒荷作用下横向框架弯矩的二次分配法 M 单位 kN m 39 图 5 4 恒荷载作用下框架弯矩图 单位 kN m 2 梁端剪力及柱轴力计算 梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而 40 得 柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到 计算柱底轴力还需要考虑柱 的自重 如表 5 2 和表 5 3 所列 1 梁端剪力计算 均布荷载作用下 AB 跨 12 1 21 2 1 AB VVg lg l BC 跨 12 1 21 4 BC VVg lg l 弯矩作用下 AB 跨 ABAB VVMMl BC 跨 0 BC VV 表 5 2 永久荷载作用下梁端剪力 荷载引起剪力 kN 弯矩引起剪力 kN 总剪力 kN AB 跨BC 跨AB 跨BC 跨AB 跨BC 跨 层 次 BA VV CB VV BA VV CB VV A V B V BC VV 637 9711 74 0 90037 0738 8711 74 532 8510 03 0 30032 5533 1510 03 432 8510 03 0 37032 4833 2210 03 332 8510 03 0 37032 4833 2210 03 232 8510 03 0 39032 4633 2410 03 132 8510 03 0 38032 4733 2310 03 2 柱轴力计算 A 柱 顶端 1 NGV 顶 底端 1 NGVG 底柱 B 柱 顶端 1 NGV 顶 底端 1 NGVG 底柱 41 表 5 3 恒荷载作用下柱轴力表 层次 654321 N顶 157 77315 3472 76630 22787 75945 2 A 柱 N底 182 52340 05497 51654 97812 5995 69 N顶 159 57345 94532 38718 82905 281091 73 B 柱 N底 184 32370 69557 13743 57930 031142 22 注 计算过程中用到的是由表 6 4 查得 是由表 6 7 查得 1 GV 5 3 活荷载作用下框架内力计算 5 3 1 荷载计算 活荷载作用下的各层框架梁上的合作分布如图 5 4 所示 图 5 4 各层梁上作用的活载 对于地 6 层 2 3 3 0 51 65kN mq 2 2 7 0 51 35kN mq 1 3 3 2 2 0 5 2 2 26 6 3 3 0 50 510 89kNP 42 2 3 3 2 2 0 5 2 2 26 6 3 3 0 53 3 1 356 6 1 350 5P 15 35kN 对于层1 5 2 3 3 26 6kN mq 2 2 7 25 4kN mq 1 3 3 2 2 0 5 2 2 26 6 3 3 0 5243 56kNP 2 3 3 2 2 0 5 2 2 26 6 3 3 0 53 3 1 356 6 1 352P 61 38kN 表 5 4 横向框架活荷汇总表 层 次 2 1 kN m q 2 1 kN m q 1 kN P 2 kN P 61 651 3510 8915 35 1 56 65 443 5661 38 5 2 2 内力计算 1 梁端 柱端弯矩计算 方法同恒荷载作用下的梁端 柱端弯矩计算 计算过程如图 5 5 所示 2 梁端剪力及柱轴力计算 1 梁端剪力计算 均布荷载 AB 跨 2 1 2 1 AB VVq l BC 跨 2 1 4 BC VVq l 弯矩作用下 AB 跨 ABAB VVMMl BC 跨 kN0 CB VV 43 计算结果见表 5 5 图 5 5 活荷作用下横向框架弯矩的二次分配法 M 单位 kN m 44 图 5 6 活荷载作用下框架弯矩图 单位 kN m 45 表 5 5 活荷载作用下梁端剪力 荷载引起剪力 kN 弯矩引起剪力 kN 总剪力 kN AB 跨BC 跨AB 跨BC 跨AB 跨BC 跨 层 次 BA VV CB VV BA VV CB VV A V B V BC VV 61 110 91 0 0801 031 190 91 54 463 65 0 0404 064 863 65 44 463 65 0 3604 104 823 65 34 463 65 0 3604 104 823 65 24 463 65 0 3704 094 833 65 14 463 65 0 3604 104 823 65 2 柱轴力计算 不计算柱自重 A 柱 1 NNPV 顶底 B 柱 2 NNPV 顶底 表 5 6 活荷载作用下柱轴力表 kN 层次 654321 A 柱 NN 顶底 活 荷 载 11 9259 54107 2154 86202 51250 17 B 柱 NN 顶底 活 荷 载 16 5482 78148 98215 18281 39347 59 46 第六章 横向框架内力组合 结果的抗震等级可根据结构类型 地震烈度 房屋高度等因素确定 该建 筑结构类型为框架 地震烈度为 7 度 建筑高度30m 查规范可知 该框h 架抗震等级为三级 6 1 梁的内力组合 梁内力控制截面一般取两端支座截面及跨中截面 支座楼面内力有支座正 负弯矩及剪力 跨中截面一般为跨中正弯矩 本工程为三级框架 只考虑下面四种组合 9 1 1 2 1 26 GK S QK S 2 1 2 1 3 GK S EK S 3 1 2 0 8 1 4 GK S QK S wk S 4 1 2 0 5 1 3 RE GK S QK S EK S 各层梁的内力组合表见后面 表中 两列中的梁端弯矩M为经过 GK S QK S 弯矩调幅后的弯矩 由于框架梁梁端的弯矩较大 配筋较多 但由于超静定结构具有内力重分 布的特点 所以在重力荷载作用下可乘以弯矩调幅系数 适当降低梁端弯矩 表中的 Gbn r b l bvbRE VlMMV 当梁受弯时取 0 75 当柱受压时取 0 8 8 RE 1 横梁内力组合表 47 表 6 1 框架梁内力组合表 1 21 26 GKQkwk SSS 1 3 1 2 0 5 REGkQkEK SrSS 层 次 截面 位置 内力 Gk S Qk S wk S Ek S 1 351 0 GkQk SS 1 21 4 GkQk SS l REvbb r bnGb VM MlV M 27 26 9 9791 17 171 5 4 69 60 160 15138 23 196 27 46 77 46 6798 48 右 A V32 47 4 1025 08 47 81 12 5375 73 17 6288 0515 4644 70 M 29 28 10 7574 35 143 98 142 3645 171 52109 19 50 29 50 19 左 B V33 2 3 4 8225 08 47 81 77 5514 3589 18 16 4849 6846 62 M 5 65 2 1953 91 104 3 9 58 39 77 4795 71 107 85 9 82 9 85149 09 B V10 0 3 3 6539 93 77 33 33 6866 95 73 3697 5417 1917 15 AB M143 07201 26 1 跨间 BC M96 7297 69 M 27 81 10 1780 31 146 9 2 55 00 147 38113 64 172 85 47 71 47 6187 52 2 右 A V32 4 6 4 0921 84 38 45 16 5971 62 7 2977 6847 9144 68 48 M 29 85 10 9663 86 106 8 3 130 0930 83 135 9672 36 51 26 51 16 左 B V33 244 8321 84 38 45 73 4918 4678 86 6 1249 7046 65 M 5 67 2 246 30 77 46 48 76 67 9169 43 81 62 9 85 9 88110 77B V10 033 6534 30 57 38 26 5859 85 51 3175 5017 1917 15 续表 6 1 框架梁内力组合表 1 21 26 GKQkwk SSS 1 3 1 2 0 5 REGkQkEK SrSS 层 次 截面 位置 内力 Gk S Qk S wk S Ek S 1 351 0 GkQk SS 1 21 4 GkQk SS l REvbb r bnGb VM MlV AB M118 58176 33 跨间 BC M70 4580 84 M 25 06 2 756 40 20 15 25 47 41 60 4 15 43 44 36 58 33 9246 30 右 A V37 0 7 1 031 74 5 06 43 5947 9732 7543 9351 0745 93 M 29 78 2 935 07 13 24 45 82 33 04 41 03 15 21 43 13 39 84 左 B V38 871 191 74 5 06 50 3445 9545 8534 6653 6648 31 BM 8 26 0 563 68 9 6 5 98 15 251 67 17 05 11 71 10 7031 22 49 V11 7 4 0 912 73 7 11 11 7918 674 5820 3016 7615 36 AB M2 6640 61 跨间 BC M4 3021 65 50 2 横梁跨间最大正弯矩计算 下面以第一层 AB 跨梁考虑地震作用的组合为例 说明各内力的组合方法 对支座负弯矩按相应的组合情况进行计算 求跨间最大正弯矩时 可根据梁端 弯 图 6 1 均布和梯形荷载下的计算简图 矩组合值及梁上荷载设计值 由平衡条件确定 由图 6 1 可得 A Vlqlq l MM BA 21 2 1 2 1 若 说明 其中为最大正弯距截面至 A 支0 2 2 1 21 lqqVA l 座的距离 由下式求解 0 2 2 2 1 l q qVA 跨间最大正弯距 l qq VMM AA 62 2 32 1 max 若 说明 则 0 2 2 1 21 lqqVA l 21 2 2 qq lq VA 跨间最大正弯距 3 1 22 2 2 21 max l lqqq VMM AA 若 则0 A V A MM max 同理 可求得三角形分布荷载和均布荷载作用下的 的计算 A V max M 公式 51 图 6 2 均布和三角形荷载下的计算简图 2 1 1 24 AB A MMq l Vql l 由下式解得 2 12A qqV l 跨间最大正弯矩为 23 1 max2 23 AA q MMVq l 1 首先求本设计第一层 AB 跨间最大正弯矩 梁上荷载设计值 1 2 4 725 5 67 1 q kN m 1 2 10 461 0 5 6 6 16 51 2 q kN m 左震 A V 184 31228 761 0 5 5 67 6 616 51 6 6 6 64 230 61 13