医院大楼建筑及结构设计毕业设计论文.doc

本科毕业设计说明书（论文） 第 54 页 共 101 页医院大楼建筑及结构设计毕业设计论文1 设计概述我所设计的课题是泰州市某医院病房楼，是患者在医院中使用时间最长的空间。在建筑设计中，病房设计从使用者需求出发，力求达到医院病房内部使用功能完善，空间布局合理等要求。1.1 工程概况本工程为泰州市医院病房楼，以病人住院为主要功能的民用建筑，结构类型为框架结构。建筑面积4500m2，建筑层数5层。结构形式采用钢筋混凝土框架结构。框架结构是目前中小城市选用广泛的结构形式，具有建筑平面布置灵活，施工方便、经济性好、结构系统质量较轻、延性与整体抗震性能较好等特点，易于标准化、定型化。填充墙采用混凝土空心砌块，基础采用柱下独立基础。 由市地质勘察工程公司提供地质勘察技术报告，拟建场地勘察深度范围内土层皆为第四系土体，建筑物所在场地土类型为中软场地土，III类建筑场地，地震设防烈度为7度（），基本风压，基本雪压.1.2 设计资料（1）地震烈度：抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g（2）场地地质条件：该场地为长江三角洲冲积平原，场地土类型为中软场地土，场地土类别为II类。场地内层土为杂填土，层厚0.8米，为不良工程地质层，层为中等压缩性中低强度粉土，分布均匀稳定，地基土承载力特征值fak=290kPa，可为持力层；地下水位埋深1.31.8米，地下水对混凝土无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。2 建筑设计建筑物是由若干单体空间有机地结合起来的整体空间，任何空间都具有3个方向的度量关系。因此，在进行建筑设计的过程中，人们通常从平面、剖面、立面3个不同方向的投影来综合分析建筑物的各种特征，并通过相应的图示来表达相应的图示来表达其设计意图1。 2.1 建筑物功能与特点病房是医疗建筑的重要组成部分，病房楼主要由各科病房（或病房区）、出入院处、住院药房组成。在病房建筑设计中，应从病人心理入手，使整个病房具有生活、治疗、康复等多重功能。2.1.1 平面设计该病房楼采用传统的中廊条形护理单元，利用一条内廊作为主要交通联系空间，这样的结构形式，易取得自然采光及通风、日照、朝向的良好效果，且有建筑结构简单，易于施工等优势，如图2.1。图2.1 建筑平面图2.1.2 立面设计为了增加病房内的天然采光和美感需求，病房采用了大面积玻璃窗，这样更容易为病房争取良好的日照。病房外墙采用灰色涂料，柱子采用白色涂料，使整个建筑物的色彩简洁，给病人一种简单明快的感觉。外墙采用灰色涂料，柱子采用白色涂料，使整个建筑物的色彩简洁，给人一种简单明快的感觉1，如图2.2图2.2 建筑立面图2.1.3 剖面设计剖面图是反映建筑物分层情况、材料、做法、高度尺寸及各部位联系等。如图2.3。侧立面主要以推拉窗为主，兼到采光和美观的作用，同时也便于患者与医务人员休息，远眺，放松放松紧张的神经。病房门均采用木门，窗户均采用塑钢窗。整座大楼的立面美观大方，有一定的可观性。图2.3 建筑剖面图2.1.4 防火防火等级为二级，安全疏散距离满足房门至外部出口或封闭楼梯间最大距离小于35，每个房间都设置了不小于900的门，满足防火要求；每层两侧及中间设3个消火栓，最大间距22，满足间距50的要求2。2.1.5 抗震建筑的质量分布和刚度变化均匀，楼层没有错层，满足抗震要求3。2.1.6 屋面屋面形式为平屋顶；平屋顶排水坡度为2%，排水坡度的形式为垫置坡度，排水方式为内排水。屋面做法采用柔性防水，绿豆砂保温层屋面4。2.1.7 材料选择板采用C30混凝土，钢筋选用HPB235钢筋；梁采用C30混凝土，纵筋采用HRB335钢筋，箍筋采用HPB235钢筋；柱采用C30混凝土，纵筋采用HRB335钢筋，箍筋采用HPB235钢筋；基础采用C30混凝土,纵筋采用HRB335钢筋，箍筋采用HPB235钢筋；填充墙采用混凝土空心砌块。2.2 建筑做法(1)屋面做法：(a）40厚C20混凝土整体保护层；(b）一层油毡隔离层；(c）SBS（3+3）改性沥青防水卷材；(d）20厚1：3水泥砂浆找平层；(e）30厚绿豆砂保温层；(f）120厚钢筋混凝土屋面板；(g）10厚板底抹灰；(2)楼面做法：(a)病房楼面100厚水磨石地面；20厚1:3水泥砂浆找平层；120厚钢筋砼；10mm厚石灰砂浆；(b)厕所 厨房楼面铺地砖陶瓷地砖（约10mm）；20厚水泥砂浆防水层；120厚钢筋混凝土楼面板；20厚水泥砂浆刮大白；(3)外墙面做法面砖饰面(a)刷外墙涂料；(b)6厚1:0.2:2水泥石灰膏砂浆找平层；(c)6厚1:1:6水泥石膏砂浆刮平扫毛；(d)6厚1:0.5:4水泥石灰砂浆打底扫毛；(e)刷一道加气混凝土界面处理剂。(4)内墙面做法纸筋（麻刀）灰墙面(a)刷内墙涂料；(b)2厚纸筋（麻刀）灰抹面；(c)9厚1:3石灰膏砂浆；(d)5厚1:3:9水泥石膏砂浆打底划出纹理；(e)加气混凝土界面处理剂一道。(5)散水做法：混凝土散水(a)50厚C15混凝土撒1:1水泥砂子，压实赶光；(b)150厚3:7灰土垫层；(c)素土夯实向外坡2%。(6）门窗(a)门选用标准图集中的木门，窗选用塑钢窗。(b)门窗表见表2.2。表2.2 门窗表编号洞口尺寸宽高开启方式樘数备注C15211500210012铝合金通窗C18211800210060铝合金通窗C091290012004铝合金通窗C4212420012001铝合金通窗M112411002400平开门60实木门M072024002000平开门60实木门M362736002700推拉门1玻璃推拉门3 PKPM设计PKPM系列CAD系统软件是目前国内建筑工程界应用最广、用户最多的一套计算机辅助设计系统。它是一套集建筑设计、结构设计、设备设计、工程量统计、概预算及施工软件等于一体的大型建筑工程综合CAD系统。3.1 确定结构布置及构件的截面尺寸3.1.1 结构布置 根据建筑方案的设计要求，确定结构平面布置，如图4图3.1 结构平面布置图3.1.2 确定梁柱板的截面尺寸（1）确定梁的截面尺寸主梁的尺寸：KL1： 次梁的尺寸：KL4： 其余主次梁尺寸见附图1（2）柱截面截面尺寸根据经验公式，可取柱的截面尺寸为（3）楼板尺寸取3.2 输入荷载的计算荷载输入分为恒荷载输入和活荷载输入两个部分，其中恒荷载输入包括梁间荷载输入和楼面、屋顶恒荷载输入，活荷载输入则包括楼面活荷载和屋顶活荷载。梁间荷载计算的是墙体荷载，需要把墙面抹灰和门窗的荷载考虑在内。荷载计算如下：屋面框架梁线荷载标准值40厚C20混凝土整体保护层 一层油毡隔离层 SBS（3+3）改性沥青防水卷材 20厚1：3水泥砂浆层找平层 30厚绿豆沙保温层 120厚现浇钢筋混凝土楼板 10厚板底抹灰 屋面恒载屋面活载：；屋面恒载：；楼面活载：（病房、高级病房、医生办公室、换药室、配药室）； （走廊）；（楼梯）；楼面恒载：；（楼梯）具体荷载布置见附图2。3.3 PMCAD参数选取根据任务书所给的资料，该病房楼抗震设防烈度为7度、建筑总高度控制在24m以内，经查抗震规范可以知道该框架抗震等级为二级，具体其它的材料信息和设置参数选择如下：具体数据如下图3.13.3所示。图3.1 材料信息图3.2 地震信息图3.3 风荷载信息3.4 PKPM电算流程PMCAD软件采用人机交互方式引导用户逐层布置楼面，再输入层高就建立起一套描述建筑整体结构的数据。PMCAD是整个结构CAD的核心，是剪力墙、楼梯施工图、高层空间三维分析和各类基础CAD的必备接口软件。用电算程序做房屋结构设计，通常要经历三个步骤：建模、计算和绘制施工图。具体建模步骤见下述流程图1。图3.4 PKPM电算流程图3.5 PKPM电算成果根据计算结果见附图3附图4，判断结构方案是否合理，并且进行构件的优化计算，即调整构件截面使其满足承载力极限状态和正常使用极限状态要求，谋求结构最优设计。对于计算结果的分析主要包括：(1)梁、柱的计算结果的分析，以第二层为例，见附图3(2)板的计算结果的分析，以第二层为例，见附图4。从计算结果看，板的配筋满足了构造要求，梁的配筋率均大于最好配筋率满足了设计要求；柱的轴压比也均小于0.8，满足三级抗震等级下轴压比限值0.9，所以本方案基本合理。4 单榀框架设计框架结构是由梁和柱连接而成的。梁柱交接处的框架节点应为刚接构成双向梁柱抗侧力体系。框架结构是高次超静定结构，即承受竖向荷载，又承受风荷载或水平地震作用等侧向力的作用。为方便常忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的抗扭作用，将横向框架和纵向框架分别按平面框架进行分析计算。通常，横向框架的间距，荷载和间距都相同，因此取出有代表性的一品中间横向框架作为计算单元。4.1 计算简图的确定取3轴一品框架进行计算，计算简图的确定如图4.1，根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为，由公式：底层柱=层高+室内外高差+基础顶面至室外地面高度，求得底层柱高为。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图5。其中在计算框架梁截面惯性矩时应考虑到现浇楼板的影响6。在框架梁两端节点附近，梁承受负弯矩，顶部的楼板受拉，楼板对梁的截面弯曲刚度影响较小；而在框架梁的跨中，梁承受正弯矩，楼板处于受压区形成形截面梁，楼板对梁的截面弯曲刚度影响较大，设计中对边跨梁取，中跨梁取（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。BC、DE跨梁：CD跨梁：25层柱：底层柱： 注：图中数字为线刚度，单位：；图4.1 一榀框架线刚度计算简图4.2 竖向荷载标准值计算作用于框架结构上的荷载有竖向荷载和水平荷载两种。竖向荷载包括结构自重及楼（屋）面活荷载，一般为分布荷载，有时也有集中荷载。水平荷载包括风荷载和水平地震作用，一般均简化成作用于框架节点的水平集中力。4.2.1 恒荷载标准值计算框架梁上的线荷载主要包括：梁自重（包括粉刷），梁上墙（窗）重，楼面（屋面）传来自重等。具体计算过程如下：（1） 屋面荷载标准值40厚C20混凝土整体保护层 一层油毡隔离层 SBS（3+3）改性沥青防水卷材 20厚1：3水泥砂浆层找平层 30厚绿豆砂保温层 120厚现浇钢筋混凝土楼板 10厚板底抹灰 屋面恒载 BC、DE跨框架梁自重 CD跨跨框架梁自重 框架梁梁侧粉刷 因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为： 梯形荷载： 三角形荷载： 顶层框架梁线荷载见图4.2。图4.2 顶层框架梁线荷载图()屋面活荷载 （2）楼面框架梁线荷载标准值100厚水磨石地面 20厚1:3水泥砂浆找平 120厚钢筋混凝土 10厚板底抹灰 楼面恒载 楼面活载 （3） 卫生间楼面荷载计算陶瓷地砖地面 20厚水泥砂浆防水层 120厚钢筋混凝土楼板 20厚水泥砂浆刮大白 恒荷载标准值 活荷载标准值 BC、DE跨框架梁自重 墙体自重 墙面粉刷 CD跨跨框架梁自重 框架梁梁侧粉刷 次梁及抹灰荷载因此，作用在层框架梁上的线荷载为： 梯形荷载： 三角形荷载： 24层框架梁线荷载见图4.3。图4.3 24层框架梁线荷载图()屋面框架节点集中荷载标准值B轴框架梁自重 高女儿墙自重 框架梁传来屋面自重 顶层B轴节点集中荷载 顶层轴节点集中荷载 C轴框架梁自重 次梁传来的屋面自重 框架梁传来屋面自重 顶层C轴节点集中荷载 顶层D轴节点集中荷载（同轴） 顶层轴节点集中荷载（同轴） 顶层E轴节点集中荷载（同轴） 24层楼面框架节点集中荷载标准值计算方法同屋面。24层B轴节点集中荷载 24层轴节点集中荷载 24层C轴节点集中荷载 24层D轴节点集中荷载 24层轴节点集中荷载 24层E轴节点集中荷载 恒荷载作用下结构计算简图见图4.4。图4.4 恒荷载作用下结构计算简图(,)4.2.2 活荷载标准值计算屋面设计为上人屋面，活荷载取；楼面活荷载考虑病房正常使用需求，综合考虑房屋功能使用及以后的规划使用，活荷载取。屋面框架梁线荷载标准值作用在顶层框架梁上的线荷载为： 梯形形荷载： 三角形荷载： 顶层框架梁线荷载见图4.5。图4.5 顶层框架梁线荷载图()楼面框架梁线荷载标准值作用在24层框架梁上的线荷载为：梯形荷载： 三角形荷载： 24层框架梁线荷载见图4.6。图4.6 24层框架梁线荷载图()屋面框架节点集中荷载标准值顶层轴节点集中荷载 顶层轴节点集中荷载 顶层C轴节点集中荷载 顶层轴节点集中荷载（同C轴 顶层轴节点集中荷载（同轴） 顶层轴节点集中荷载（同轴） 24层楼面框架节点集中荷载标准值计算方法同屋面。24层B轴节点集中荷载 24层轴节点集中荷载 24层C轴节点集中荷载 24层D轴节点集中荷载 24层轴节点集中荷载 24层H轴节点集中荷载 活荷载作用下结构计算简图见图4.7。图4.7 活荷载作用下结构计算简图(,)4.3 竖向恒荷载作用下的内力计算框架结构在竖向荷载作用下的内力，一般采用三种计算方法，即分层法、迭代法、弯矩二次分配法。框架的结构与荷载沿高度比较均匀时可采用分层法，然而分层法计算所得的框架节点处的弯矩之和常常不等于零；当计算有侧移、不规则的框架较常用迭代法，但其计算过程比较繁琐；弯矩二次分配法可用于无侧移、规则的框架，精度比分层法高，本次设计采用弯矩二次分配法。弯矩二次分配法具体计算步骤：(1)根据各杆件的线刚度计算各节点的杆端弯矩分配系数，并计算竖向荷载作用下各跨梁的固端弯矩；(2)计算框架各节点的不平衡弯矩，并对所有节点的不平衡弯矩同时进行第一次分配（其间不进行弯矩传递）；(3)将所有杆端的分配弯矩同时向其远端传递（对于刚接框架，传递系数均取1/2）；(4)将各节点因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，使各节点处于平衡状态。至此，整个弯矩分配和传递过程即告结束；(5)将各杆端的固端弯矩、分配弯矩和传递弯矩叠加，即得各杆端弯矩。4.3.1 荷载简化框架梁上分布荷载由均布荷载和三角形荷载以及均布荷载和梯形荷载两部分组成。荷载的简化方法有两种：弯矩等效和剪力等效。当一跨框架梁上分布一个梯形荷载或三角形荷载时，在求固端弯矩时，根据固端弯矩相等的原则，将梯形荷载或三角形荷载化作等效均布荷载7。由等效原则有：，式中为梯形的高和下底的比值。当一跨框架梁上的分布荷载由两种不同类型荷载组成时，求固端剪力时，根据剪力等效的原则，将梯形荷载转或三角形荷载化为等效的均布荷载。等效原则有，其中S表示梯形的面积。如利用上述等效原则可将顶层BC跨框架梁线荷载等效为。经计算后等效均布荷载计算简图见图4.8。图4.8 荷载简化后恒荷载作用下计算简图（,)4.3.2计算弯矩分配系数由图4.1知梁、柱的相对线刚度，弯矩分配系数按下式计算节点标号见图4.9。图4.9 节点编号图经计算后弯矩分配系数见表4.1。4.3.3 各层分配系数计算值第五层B节点处 C节点处 D节点处 E节点处 其他层分配系数计算方法同第五层,具体计算值见表4.1表4.1 弯矩分配系数节点编号10.0000.4830.0000.5171.020.4210.1270.0000.4521.030.1270.4210.0000.4521.040.4830.0000.0000.5171.050.0000.3180.3410.3411.060.290.0870.3110.3111.070.0870.290.3110.3111.080.3180.0000.3410.3141.090.0000.3180.3410.3411.0100.290.0870.3110.3111.0110.0870.290.3110.3111.0120.3180.0000.3410.3411.0130.0000.3180.3410.3411.0140.290.0870.3110.3111.0150.0870.290.3110.3111.0160.3180.0000.3410.3411.0170.0000.3410.3660.2931.0180.310.0930.3320.2651.0190.0930.310.3320.2651.0200.3410.0000.3660.2931.04.3.4 恒荷载作用下框架梁固端弯矩计算恒荷载作用下框架梁固端弯矩计算第五层框架梁固端弯矩计算其余层弯矩值计算略，计算各杆端的固端弯矩值9，弯矩值以顺时针转动为正。计算结果见表4.2。表4.2 固端弯矩值楼层1节点右2节点左2节点右3节点左3节点右4节点左顶层-101.82134.98-17.0517.05-134.98101.82楼层5节点右6节点左6节点右7节点左7节点右8节点左4层-136.97174.06-12.8712.87-174.06136.97楼层9节点右10节点左10节点右11节点左11节点右12节点左3层-136.97174.06-12.8712.87-174.06136.97楼层13节点右14节点左14节点右15节点左15节点右16节点左2层-136.97174.06-12.8712.87-174.06136.97楼层17节点右18节点左18节点右19节点左19节点右20节点左1层-136.97174.06-12.8712.87-174.06136.974.3.5 二次弯矩分配法求内力恒荷载作用下弯矩计算1011过程见图4.10。求得杆端内力后，通过静力平衡条件，可求得相应的剪力和轴力，见图4.13、4.14、4.15。图4.10 恒荷载下弯矩二次分配法求杆端弯矩4.3.6 恒荷载作用下最大弯矩计算以第五层BC跨梁举例计算图4.11横向主梁支座反力计算简图求支座反力FB和FC，令,且弯矩逆时针方向为正：图4.12 横向主梁跨中弯矩计算简图设在BC梁X处剪力为零，求X剪力为零点即弯矩最大点 同理，可计算出其他梁的跨中弯图4.13 恒荷载作用下的弯矩图()图4.14 恒荷载作用下的剪力图()图4.15 恒荷载作用下的轴力图()4.3.7 活载简化框架梁上分布荷载分布一个梯形荷载或三角形荷载两部分组成，在求固端弯矩时，根据固端弯矩相等的原则，将三角形荷载化作等效均布荷载8。由等效原则有：，经计算后等效均布荷载计算简图见图4.16。图4.16 荷载简化后活荷载作用下计算简图(,)4.3.8 弯矩分配系数由图4.1知梁、柱的相对线刚度，弯矩分配系数计算结果见表4.1。4.3.9 活荷载作用下框架梁固端弯矩计算活荷载作用下的框架梁固端弯矩计算与恒荷载作用下的框架弯矩计算方法相同，故略。计算各杆端的固端弯矩值9，弯矩值以顺时针转动为正。计算结果见表4.3。表4.3 固端弯矩值楼层1节点右2节点左2节点右3节点左3节点右4节点左顶层-25.4832.96-4.864.86-32.9625.48楼层5节点右6节点左6节点右7节点左7节点右8节点左4层-25.4832.96-4.864.86-32.9625.48楼层9节点右10节点左10节点右11节点左11节点右12节点左3层-25.4832.96-4.864.86-32.9625.48楼层13节点右14节点左14节点右15节点左15节点右16节点左2层-25.4832.96-4.864.86-32.9625.48楼层17节点右18节点左18节点右19节点左19节点右20节点左1层-25.4832.96-4.864.86-32.9625.484.3.10 二次弯矩分配法求内力活荷载作用下弯矩计算1011过程见图4.17。求得杆端内力后，通过静力平衡条件，可求得相应的剪力和轴力，见图4.18、4.19、4.20。图4.17 活荷载下二次弯矩分配法求杆端弯矩4.3.11 活荷载最大弯矩计算活荷载跨中弯矩计算方法同恒荷载，具体计算过程略。图4.18 活荷载作用下的弯矩图（）图4.19 活荷载作用下的剪力图（）图4.20 活荷载作用下的轴力图（）4.4 风荷载作用下的内力计算风荷载也称风的动压力，是空气流动对工程结构所产生的压力。风荷载与基本风压、地形、地面粗糙度、距离地面高度，及建筑体型等诸因素有关。 4.4.1 风荷载计算作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中荷载标准值：其中为基本风压（其中泰州地区基本风压）；为风压高度变化系数，地面粗糙度为B类；为风荷载体型系数，对于矩形平面1.3；为风振系数，因房屋高度小于30m，所以风振系数取1.0；为下层层高；为上层层高，对顶层为女儿墙高度的2倍；B迎风面的宽度，。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表4.4所示。表中A为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果如图4.21所示。表4.4 横向风荷载计算层次顶层1.01.320.151.250.410.86.964层1.01.315.351.150.412.967.63层1.01.311.751.050.412.966.942层1.01.38.151.00.412.966.74底层1.01.34.551.00.414.677.144.4.2 风荷载下的位移计算（1）计算简图风荷载计算简图见图4.21图4.21 风荷载作用下结构计算简图（2）梁、柱线刚度由图4.1可得到出梁、柱的线刚度。（3）及的值对于一般层有，对于底层有，经计算，和结果见表4.5表4.5 及的数值B轴柱C轴柱D轴柱E轴柱25层0.930.3171.210.3771.210.3770.930.317底层1.170.5271.520.5741.520.5741.170.527（4）抗侧刚度抗侧刚度，经计算，其结果见表4.6。表4.6 框架柱D值（）B轴C轴D轴E轴25层底层（5）风荷载所引起的侧向位移由弯曲和剪切变形产生的位移 5层：4层：3层：2层：底层： ，满足要求11。4.4.3 风荷载作用下的内力计算框架在风荷载下的内力计算方法可采用反弯点法和D值法。反弯点法假定梁柱之间的线刚度之比为无穷大，并假定柱的反弯点高度为一定值，使计算结果带来一定的误差。在本次设计中，梁柱的线刚度较为接近，风荷载下的内力采用D值法,在本论文中风荷载作用计算以左风荷载计算为例。D值法计算步骤为：(a) 求各柱反弯点处的剪力值；(b) 求各柱反弯点的高度；(c) 求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；(d) 求各柱的轴力和剪力。（1）框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩计算框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算 框架柱 其中为反弯点高度，（2）风荷载下框架柱剪力计算计算结果见表4.7。表4.7 风荷载下框架柱剪力(KN)楼层B轴C轴D轴E轴56.960.2281.590.2711.890.2711.890.2281.59414.560.2283.330.2713.950.2713.950.2283.33321.50.2284.910.2715.840.2715.840.2284.91228.240.2286.450.2717.670.2717.670.2286.45135.380.2398.460.2619.230.2619.230.2398.46（3）框架柱反弯点位置框架柱的反弯点位置取决于该柱上、下端转角的比值，考虑梁柱线刚度比、结构总层数及该柱所在的层次、柱上、下横梁线刚度比、上层高度的变化、下层高度的变化等影响，求出柱底端至柱反弯点的距离。风荷载分布较接近于均布荷载。反弯点高度计算结果见表4.8。表4.8 反弯点高度计算楼层柱5B0.930.351.00.00.00.01.00.00.35C1.210.361.00.00.00.01.00.00.36D1.210.361.00.00.00.01.00.00.36E0.930.351.00.00.00.01.00.00.354B0.930.401.00.01.00.01.00.00.40C1.210.411.00.01.00.01.00.00.41D1.210.411.00.01.00.01.00.00.41E0.930.401.00.01.00.01.00.00.403B0.930.451.00.01.00.01.00.00.45C1.210.461.00.01.00.01.00.00.46D1.210.461.00.01.00.01.00.00.46E0.930.451.00.01.00.01.00.00.452B0.930.501.00.01.00.00.80.00.50C1.210.511.00.01.00.00.80.00.51D1.210.511.00.01.00.00.80.00.51E0.930.501.00.01.00.00.80.00.501B1.170.631.00.01.30.00.00.00.63C1.520.601.00.01.30.00.00.00.60D1.520.601.00.01.30.00.00.00.60E1.170.631.00.01.30.00.00.00.63（4）风荷载下的内力计算分析框架在风荷载作用下的内力，并得到相应的弯矩图、剪力图和轴力图，具体见图4.22、4.23、4.24。图4.22 风荷载作用下的弯矩图()图4.23 风荷载作用下的剪力图()图4.24 风荷载作用下的轴力图()4.5 地震作用下的内力及位移计算泰州地区属于7度抗震地区，可不考虑竖向地震作用。水平地震作用计算方法有底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法，对于本设计，总高度，且质量和刚度沿高度分布比较均匀，可采用底部剪力法计算水平地震作用力，以左震计算为例，取一个计算单元进行计算1314。4.5.1 分层计算重力荷载代表值计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。其中雪荷载组合值系数取0.5，楼面活荷载组合值系数取0.5。计算结果见表4.9。表4.9 重力荷载代表值楼层自重标准值可变荷载组合值重力荷载代表值5659.123.436670.834901.47133.92968.433901.47133.92968.432901.47133.92968.431935.28133.921069.24.5.2 自振周期计算按顶点位移法计算，考虑轻质填充墙对刚度的影响，取基本周期调整系数。计算公式为，式中为顶点位移（单位为），按D值法计算，见表4.10。表4.10 横向框架顶点位移计算层次顶层670.83670.83121.41030.00550.1184层968.431639.26121.41030.01350.113层968.432521.14121.41030.02150.09682层968.433489.57121.41030.02950.07711层1069.24558.7796.481030.04760.04764.5.3 横向地震作用地震作用按7度类场地,地震动参数区划的特征周期分组按第一组考虑，则,采用底部剪力法计算。由于,故不考虑顶部附加地震作用。由于，所以结构底部剪力为：计算结果列于表4.11。表4.11 各层地震作用及楼层地震剪力层次顶层3.618.45670.8312712.230.25378.278.24层3.614.85968.4314865.40.29490.85169.053层3.611.25968.4311379.050.22268.60237.652层3.67.65968.437892.70.15146.66284.311层4.554.551069.24406.360.0824.74309.02横向框架各层水平地震作用和地震剪力如图4.25所示。图4.25 水平地震作用()4.5.4 变形验算结果列于表4.12。表4.12 变形验算层次层间相对弹性转角顶层78.2121.41030.000643.61/46254层169.05121.41030.00143.67/180003层237.65121.41030.00193.619/360002层284.31121.41030.00233.623/36000底层226.3896.481030.00324.058/10125层间相对弹性转角均满足的要求。4.5.5 地震作用下内力计算地震作用力沿竖向呈倒三角形分布,内力计算也采用D值法。（1）地震作用下框架柱剪力计算计算结果见表4.13表4.13 地震作用下框架柱剪力B轴C轴D轴E轴楼层578.20.22817.870.27121.230.27121.230.22817.874169.050.22838.620.27145.90.27145.90.22838.623237.650.22854.290.27164.530.27164.530.22854.292284.310.22864.90.27177.20.27177.20.22864.91309.20.23973.90.26180.630.26180.630.23973.9（2）框架柱反弯点位置框架柱的反弯点高度，计算结果见表4.8。（3）地震作用下的内力计算分析框架在地震作用下的内力，并得到相应的弯矩图、剪力图和轴力图，具体见图4.26、4.27、4.28。图4.26 地震作用下弯矩图()图4.27 地震作用下剪力图()图4.28 地震作用下轴力图()4.6 内力组合4.6.1 控制截面框架柱的弯矩、轴力和剪力沿柱高是线性变化的，因此可取各层柱的上、下端截面作为控制截面。对于框架梁，在水平作用和竖向作用下，剪力沿梁轴线呈线性变化，弯矩则呈抛物线形变化，因此，除取梁的两端为控制截面以外，还应在跨间取最大正弯矩的截面为控制截面。为了简便，不再用求极值的方法确定最大正弯矩控制截面，而直接以梁的跨中截面作为控制截面。在截面配筋计算时应采用构件端部截面的内力，梁端柱边的剪力和弯矩值应进行下式计算：4.6.2 梁端弯矩调幅按照框架结构的合理破坏形式，在梁端出现塑性铰是允许的，为了便于浇捣混凝土，也往往希望节点处梁的负钢筋放得少些，因此在进行框架结构设计时，一般均对梁端弯矩进行调幅，人为地减少梁端负弯矩，减少节点附近梁顶面的配筋量。调幅后梁端弯矩可取：本次设计中，弯矩调幅系数。4.6.3 竖向活荷载的最不利位置在框架结构设计中，应考虑竖向活荷载布置对结构的影响，一般考虑活荷载最不利布置有分跨计算组合法、最不利荷载位置法、分层组合法和满布荷载法等四种方法。在本次设计中，采取满布荷载法，即把活荷载同时作用于所有的框架梁上，这样求得内力在支座处与按最不利荷载位置法求得的内力较为接近，可直接进行内力组合。但求的的梁的跨中弯矩却比最不利荷载位置法的计算结构要小，因此对梁跨中弯矩应乘以1.2系数予以增大。4.6.4 内力组合框架结构截面在是最不利内力的荷载效应组合可采用简化规则，按下列组合值中取最不利值确定15：当永久荷载效应起控制作用时：当可变荷载效应起控制作用时：因本次设计还考虑抗震设计，则还需下式设计对于框架结构梁、柱的最不利内力组合为：梁端截面：；梁跨中截面：；柱端截面：及相应的； 及相应的。框架柱内力组合见表4.14表4.18；框架梁内力组合见表4.19表4.23。本科毕业设计说明书（论文） 第 63 页 共101页表4.1