屋面及楼面永久荷载标准毕业设计.doc

青岛理工大学毕业设计 第 I 页 屋面及楼面永久荷载标准毕业设计屋面及楼面永久荷载标准毕业设计 目目 录录 摘 要 I ABSTRACT II 前 言 1 第 1 章 建筑设计说明 2 1 1 工程概况 2 1 2 立面布置 3 1 3 荷载 3 第 2 章 结构设计说明 4 2 1 结构体系的选择和确定 4 2 1 1 结构形式 4 2 1 2 结构体系 4 2 1 3 结构布置 4 2 1 4 两缝设置 5 2 2 建筑材料的选取 5 2 3 构件尺寸初选 5 2 3 1 横纵向框架主梁 5 2 3 2 次梁 6 2 3 3 框架柱 6 2 4 结构计算单元的选取 7 第 3 章 结构设计计算 9 3 1 重力荷载计算 9 3 1 1 屋面及楼面永久荷载标准值计算 9 3 1 2 屋面及楼面可变荷载标准值计算 11 3 1 3 梁 柱 墙 门窗重力荷载计算 12 3 1 4 节点荷载 13 3 2 框架侧移刚度计算 16 3 2 1 框架梁线刚度计算 16 3 2 2 框架柱线刚度计算 17 3 2 3 柱抗侧移刚度计算 17 3 3 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 19 3 3 1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 19 3 3 2 横向水平风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 29 青岛理工大学毕业设计 第 II 页 3 4 竖向荷载作用下的结构内力计算 36 3 4 1 计算单元的选取 36 3 4 2 竖向荷载计算 37 3 5 内力组合 47 3 5 1 内力调整 47 3 5 2 框架梁 柱内力组合 50 3 6 截面设计 53 3 6 1 承载能力极限状态验算 53 3 6 2 一层框架梁截面设计 53 3 6 3 框架柱截面配筋设计 58 9 3 7 基础设计 68 3 7 1 持力层的选择及基础埋深的确定 68 3 7 2 基础类型的确定及材料的选取 68 3 7 3 基础底面尺寸的确定 68 3 7 4 基础高度的确定 70 3 7 5 基础底面配筋计算 73 3 8 楼梯设计 74 3 8 1 结构形式和材料强度等级 74 3 8 2 梯段斜板 TB 1 74 3 8 3 平台板 PTB 1 76 3 8 4 平台板 PTB 2 77 3 8 5 平台梁 TL 1 78 3 8 6 平台梁 TL 2 80 结束语 82 致谢 83 参考文献 84 附录 85 青岛理工大学毕业设计 第 1 页 前前 言言 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要步骤 是毕业前的综合学习 阶段 是深化 拓宽 综合教学成果的重要过程 是对大学期间所学专业知识 的全面总结 本次设计使理论和实际很好的结合起来 提高了我们分析 解决 工程实际问题的能力 培养了我们严谨 求实的科学态度和认真细致 吃苦耐 劳的工作作风 为以后更好的工作和学习奠定了坚实的基础 本次毕业设计的课题是对青岛理工大学费县校区 4 号教学楼的结构的验算 结构形式是框架结构 在毕业设计期间 我重新温习了 钢筋混凝土结构设计原理 混凝土结 构设计原理 结构力学 建筑结构抗震 高层建筑结构设计和计算 地基与基础 施工组织设计 等课本知识 并查阅了 民用建筑通则 建筑抗震设计规范 混凝土结构设计规范 建筑结构荷载规范 建筑 地基基础设计规范 等国家现行规范和标准 为设计提供了理论依据 设计过 程中 小组所有成员在指导教师的精心指导下 互相帮助 共同探讨是设计中 遇到的问题 充分发挥了团结合作的精神 本设计主要包括结构设计和施工组织设计两大部分 叙述内容包括设计所 用原理 方法 规范 规章和设计计算过程 表格及示意图 其中 结构设计 部分由荷载计算 内力分析 内力组合和截面设计四部分组成 施工组织设计 由施工方案 施工进度计划和施工平面图三部分组成 毕业设计的三个多月里 在指导老师的帮助下 经过资料查阅 设计计算 论文撰写以及外文的翻译 加深了对新规范 规程 手册等相关内容的理解 巩固了专业知识 提高了综 合分析 解决问题的能力 在绘图时 熟练掌握了 AutoCAD PKPM 等建筑软件 同时在对电子版本的编写过程中也锻炼了我认真细致的品质 这些都从不同方 面达到了毕业设计的目的与要求 巩固了所学知识 此外 本设计的设计说明书均为打印文稿 合理 美观 并得到指导老师 的审批和指正 现在毕业设计任务已圆满完成 在此 我对校领导 老师及在 此期间关心我帮助我的所有同学们表示衷心的感谢 谢谢你们 李莉 二零一一年六月十日 青岛理工大学毕业设计 第 2 页 第第 1 章章 建筑设计说明建筑设计说明 1 1 工程概况工程概况 本工程为青岛理工大学费县校区 4 教学楼 位于山东省临沂市 主要工程 概况如下 1 建筑总高度为 20 1m 地上五层 2 建筑面积 总建筑面积约为 8993m2 3 建筑等级 本工程建筑结构安全等级为二级 耐火等级为二级 耐久等级 为二级 屋面防水等级为 级 4 建筑结构安全等级及设计使用年限 建筑结构安全等级 二级 结构设计使用年限 50 年 建筑抗震设防类别 丙类建筑 地基基础设计等级 乙级 框架抗震等级 三级 5 结构形式 现浇钢筋混凝土多层框架结构 基础形式为钢筋混凝土阶梯形 基础 6 标高设定 本工程 0 000 相当于绝对标高 22 750 m 室内外高差为 0 600 m 7 自然条件及工程地质概况 1 本工程场地地貌单元属于低山丘陵地貌 地层岩性 粘土 0 5 3 5 米 厚 fk 180kpa 其下中风化石灰岩 fk 1100kpa 最大冻土深度为 0 50 米 2 水文地质概况 最高地下水位 8 0m 常年地下水位 9 0m 无腐蚀性 3 建设地点的地理情况 场内地势变化较大 无障碍物影响施工 附近 空地可供临时使用 建筑地点无地下埋设物 基地海拔标高为 27 8m 32 6m 基本与城市道路标高平齐 4 地区场地地震基本烈度为 7 度 抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震 加速度为 0 10g 设计地震分组为第一组 建筑物场地土类别为 I 类 5 场地标准冻深 0 5m 其它条件详见该项目的岩土工程勘察报告 青岛理工大学毕业设计 第 3 页 表 1 1 各岩土层力学指标汇总表 层号岩土层名称fak kPa 容重 kN m3 厚度 m 1杂填土 160 4 3 3 2粘土180180 5 3 8 3中风化石灰岩1800 8 建设地点的地理情况 本工程 0 000 一下的环境类别为二 b 类 卫生间为二 a 类 其余为一 类 1 2 立面布置立面布置 立面设计应遵循下面三个原则 A 完整均衡 比较适当 B 层次分明 交接明确 C 体形简洁 环境协调 本项目主体建筑总高度为 21 3m 主体部分女儿墙均高 0 6m 立面设有填 充墙和塑钢门窗 窗高及其他辅助设施窗高均合理布置 详见图纸 外墙面与 外柱表面取齐 采用深色涂料 1 3 荷载荷载 1 设计柱 基础 主梁时采用的楼面均布活荷载标准值 不上人屋面 0 5 kN m2 卫生间 3 0 kN m2 楼梯间 3 5 kN m2 其他房间 3 0 kN m2 上述荷载组合值系数 0 8 准永久值系数 0 7 c q 2 雪载 基本雪压 0 40 kN m2 组合值系数 0 7 准永久值系数 o S c 0 2 q 青岛理工大学毕业设计 第 4 页 3 风载 基本风压系数 0 40 kN m2 地面粗糙度为 C 类 o W 第第 2 章章 结构设计说明结构设计说明 2 1 结构体系的选择和确定结构体系的选择和确定 2 1 1 结构形式结构形式 目前在我国土建工程中应用最广泛 技术最成熟的是钢筋混凝土结构 相 比钢结构形式 它具有取材方便 进价低 耐久性好 维护费用低等优点 因 此 本设计采用钢筋混凝土结构形式 2 1 2 结构体系结构体系 竖向结构体系 常用的钢筋混凝土抗侧力结构体系 框架结构体系 简力 墙结构体系 框架 简力墙结构体系 筒体结构体系等 与其他的结构体系相 比较 框架结构具有建筑平面布置灵活 造型活泼 计算理论比较成熟 在一定 高度范围内造价较低等优点 可以形成较大的空间 易于满足多功能的使用要求 在结构受力性能方面 通过合理设计 框架结构可以成为耗能能力强 变形能 力大的延性框架 利于抗震 本设计要求建筑平面布置灵活 有较大的空间 鉴于框架结构的优点 本设计采用框架结构体系 楼面体系 根据结构形式不同 现浇楼盖结构可分为肋梁式楼盖 密肋楼 盖平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等 与其它结构形式相比较 肋梁 式楼盖具有良好的技术经济指标 可最大限度的节省混凝土和钢筋用量 结构 整体性好 抗震性能好 另外 还要求楼板在自身平面内具有足够大的刚度 为此 本设计采用现浇楼面结构 2 1 3 结构布置结构布置 本工程为多层教学楼 多层结构平面布置应考虑以下因素 1 多层建筑的开间 进深尺寸及构件类型规格应尽量减少 以利于建筑 工业化 青岛理工大学毕业设计 第 5 页 2 尽量采用风压较小的形状 并注意临近高层房屋风压分布的影响 3 有抗震设防要求的多层结构 平面布置应力求简单 规则 均匀 对 称并尽量减少偏心扭转的影响 综合以上因素及建筑高度较小 本教学楼的平面选为矩形 其优点是简单 规则 对称 有利于施工 2 1 4 两缝设置两缝设置 1 分隔缝 分隔缝的设置是对平屋面来说的 由于屋面保温屋 找平层有松散材料 防水保护层做完后的细石混凝土容易有开裂所以设置了分隔缝 宽度为 10 15mm 嵌填密封材料 2 伸缩缝 伸缩缝是防止房屋因气候变化而产生裂缝 应沿建筑物长度方向每隔一定 距离预留缝隙 将建筑物从屋顶 墙体 楼层等地面以上构件全部断开 建筑 物基础因其埋在地下受温度变化影响小 不必断开 2 2 建筑材料的选取建筑材料的选取 该建筑的梁 板和柱的混凝土全部采用 C30 14 3N mm2 c f 1 43N mm2 3 0 104N mm2 受力钢筋除板外均采用 HRB335 级 t f c E 300N mm2 2 0 105N mm2 外墙 内墙 楼梯间 女儿墙均采用 y f y fE 240mm 厚蒸压粉煤灰砖墙 外墙中间做 40mm 厚聚苯板夹心保温层 窗全部为铝 塑门窗 室内门为木门 通向室外的门为铝合金玻璃门 门窗的尺寸见建筑设 计部分 青岛理工大学毕业设计 第 6 页 2 3 构件尺寸初选构件尺寸初选 2 3 1 横纵向框架主横纵向框架主梁梁 梁 截面高度 h 1 12 1 8 L 1 12 1 8 5 7 0 712 0 475m 取 0 5m 9 10 梁 截面宽度 b 1 3 1 2 H 1 3 1 2 0 5 0 25 0 166m 取 0 25m 9 10 梁 截面高度 h 1 12 1 8 L 1 12 1 8 7 8 0 975 0 65m 取 0 8m 12 13 梁 截面宽度 b 1 3 1 2 H 1 3 1 2 0 8 0 266 0 4m 取 0 4m 12 13 梁 BC 截面高度 h 1 12 1 8 L 1 12 1 8 9 3 1 162 0 775m 取 0 8m 梁 BC 截面宽度 b 1 3 1 2 H 1 3 1 2 0 8 0 266 0 4m 取 0 4m 横向主梁 BC b 0 8m h 0 4m 纵向主梁 轴 b 0 5m h 0 25m 轴 b 0 8m h 0 4m 9 10 12 13 2 3 2 次梁次梁 次梁 L1 截面高度 h 1 18 1 12 L 1 18 1 12 5 7 0 316 0 475m 取 0 4m 次梁 L2 截面高度 h 1 18 1 12 L 1 18 1 12 7 8 0 433 0 650m 取 0 5m 次梁 L1 截面宽度 b 1 3 1 2 H 1 3 1 2 0 4 0 133 0 2m 取 0 2m 次梁 L2 截面宽度 b 1 3 1 2 H 1 3 1 2 0 5 0 25 0 166m 取 0 25m h 0 45m b 0 2m 2 3 3 框架柱框架柱 查表可知 其轴压比限值 0 9 柱的尺寸可以根据柱的比按下列公式 N 计算 2 1 E NFg nb 2 2 Fc N A 青岛理工大学毕业设计 第 7 页 式中 为柱组合的轴压力设计值 N 按简支状态计算的负载面积 F 折算在单位面积上的重力荷载代表值 本建筑选用 13kN m2 k g 为验算截面以上楼层层数 n A 柱截面面积 混凝土轴心抗压强度设计值 Fc 14 3kN m2 c f 框架柱轴压比限值 0 9 该建筑的底层中柱的截面面积为 1 5700 2 4650 12 14 5 c A 1000 0 9 14 3 146328 7 170716 8mm2 为方便计算 所有框架柱均取截面 h 0 5m b 0 5m 2 4 结构计算单元的选取结构计算单元的选取 该框架结构体系符合平面抗测力结构单元假定和刚性楼板假定 故计算简 图分为水平力作用下的平面协同体系和竖向荷载作用下一榀框架分析 该工程选取轴线上的一榀框架作为计算分析对象 取顶层柱的形心线作 B 为框架柱的轴线 梁轴线至板底 2 5 层柱高度即为层高 取 3 9 米 架空层 柱高度从基础顶面取至一层板底距离是 5 1 米 青岛理工大学毕业设计 第 8 页 图 2 1 计算简图 青岛理工大学毕业设计 第 9 页 图 2 2 计算简图 青岛理工大学毕业设计 第 10 页 第第 3 章章 结构设计计算结构设计计算 3 1 重力荷载计算重力荷载计算 3 1 1 屋面及楼面永久荷载标准值计算屋面及楼面永久荷载标准值计算 1 屋面永久荷载标准值计算 25 厚 1 25 水泥砂浆 20 0 025 0 5kN m2 隔离层 0 15kN m2 防水层 三油两毡 0 35kN m2 40 厚 1 8 水泥砂浆找坡层 2 4 0 145 0 58kN m2 20 厚 1 3 水泥珍珠岩砂浆找平 0 02 20 0 4kN m2 70 厚的保温板 1 13 0 07 0 080kN m2 100 厚钢筋混凝土屋面板 25 0 1 2 5kN m2 顶棚 0 252kN m2 合计 5 2111kN m2 屋面梁线布恒载标准值 板传来 KJL 5 2111 1 55 8 077205kN m 9 10 KJL 5 2111 1 55 8 077205kN m 10 11 KJL 5 2111 1 55 8 077205kN m 11 12 2 楼面永久荷载标准值计算 大学生活动室 水泥砂浆楼面 20 厚 1 2 水泥砂浆压实赶光 20 0 02 0 4kN m2 素水泥砂浆一道 100 厚现浇钢筋混凝土楼板 25 0 1 2 5 kN m2 顶棚0 252 kN m2 合计 3 152kN m2 青岛理工大学毕业设计 第 11 页 楼面梁线布恒载标准值 板传来 KJL 3 152 1 55 5 6736kN m 9 10 KJL 3 152 1 55 5 6736kN m 10 11 KJL 3 152 1 55 5 6736kN m 11 12 3 墙裙 高 1500 门厅 课间休息厅 楼梯间 走廊 卫生间 素水泥浆一道 5 10 厚地面砖 19 8 0 01 0 198kN m2 5 厚 1 2 水泥砂浆 20 0 005 0 1kN m2 6 厚 1 2 5 水泥砂浆找平 0 006 20 0 12kN m2 9 厚 1 3 水泥砂浆打底扫毛 0 009 20 0 18kN m2 合计 0 598kN m2 高 1000 其他房间 7 厚 1 2 5 水泥砂浆 0 007 20 0 14kN m2 7 厚 1 3 水泥砂浆找平扫毛 0 007 20 0 14kN m2 7 厚 1 3 水泥砂浆打底扫毛 0 007 20 0 14kN m2 合计 0 42kN m2 4 顶棚 素水泥浆一道 14 厚 1 0 5 3 水泥石膏砂浆 16 0 014 0 224kN m2 满刮大白腻子三遍 14 0 002 0 028kN m2 合计 0 252kN m2 5 内墙 21 厚 1 0 3 3 水泥石膏砂浆 16 0 021 0 036kN m2 满刮大白腻子三遍 14 0 002 0 028kN m2 砖墙 5 0 24 1 2kN m2 青岛理工大学毕业设计 第 12 页 合计 1 56kN m2 6 外墙 外墙弹性涂料 刷弹性底涂 刮柔性腻子 涂料聚氨酯界面砂浆 现喷硬泡聚 酯保温层 涂刷聚氨酯防潮底漆 12 0 006 0 072kN m2 3 5 抗裂砂浆复合耐碱玻纤网格布 20 0 005 0 1kN m2 20 厚胶粉聚苯颗粒找平 8 0 02 0 16kN m2 外砖墙0 24 5 1 2 kN m2 合计 1 53kN m2 7 女儿墙 240mm 蒸压粉煤灰砖 0 24 15 3 6kN m2 双面粉刷 0 2 2 17 0 68kN m2 合计 4 28kN m2 3 1 2 屋面及楼面可变荷载标准值计算屋面及楼面可变荷载标准值计算 1 屋面可变荷载标准值计算 不上人荷载 0 5kN m2 合计 0 5kN m2 屋面梁线布活载标准值 板传来 KJL 0 5 1 55 0 775kN m 9 10 KJL 0 5 1 55 0 775kN m 10 11 青岛理工大学毕业设计 第 13 页 KJL 0 5 1 55 0 775kN m 11 12 2 楼面可变荷载标准值计算 其他房间 2 0kN m2 楼面梁线布活载标准值 板传来 KJL 2 1 55 3 1kN m 9 10 KJL 2 1 55 3 1kN m 10 11 KJL 2 1 55 3 1kN m 11 12 3 1 33 1 3 梁梁 柱柱 墙墙 门窗重力荷载计算门窗重力荷载计算 1 梁重力荷载计算 梁自重及侧灰 KJL 25 0 5 0 25 16 0 5 0 1 2 0 012 3 2786kN m 9 10 KJL 25 0 5 0 25 16 0 5 0 1 2 0 012 3 2786kN m 10 11 KJL 25 0 5 0 25 16 0 5 0 1 2 0 012 3 2786kN m 11 12 KJL 25 0 8 0 4 16 0 8 0 1 2 0 012 8 2688kN m 12 13 KJL 25 0 8 0 4 16 0 8 0 1 2 0 012 8 2688kN m B C 次梁自重 25 0 4 0 2 16 0 4 0 1 2 0 012 2 12kN m 2 柱重力荷载计算 底层柱的自重 25 0 5 0 5 16 0 5 2 0 012 5 1 32 8542kN 一般层柱的自重 25 0 5 0 5 16 0 5 2 0 012 3 9 25 1238kN 3 门 窗重力荷载计算 一层重力荷载 轴 轴的墙 5 7 4 35 0 5 2 1 9 2 1 1 53 1 5 B 9 10 7 0 42 2 1 9 2 1 青岛理工大学毕业设计 第 14 页 0 45 27 35145KN 轴 轴的墙 5 7 4 35 0 5 2 1 9 2 1 1 53 1 5 B 10 11 7 0 42 2 1 9 2 1 0 45 27 35145KN 轴 轴的墙 5 7 4 35 0 5 2 1 9 2 1 1 53 1 5 B 11 12 7 0 42 2 1 9 2 1 0 45 27 35145KN 轴 轴的墙 9 3 4 35 0 8 1 56 1 9 3 0 42 54 41895KN 9 B C 轴 轴的墙 9 3 4 35 0 8 1 53 1 9 3 0 42 1 5 9 3 0 598 12 B C 63 7515KN 二 五层重力荷载相同 轴 轴的墙 5 7 3 9 0 5 2 1 9 2 1 1 53 1 5 B 9 10 7 0 42 2 1 9 2 1 0 45 23 427KN 轴 轴的墙 5 7 3 9 0 5 2 1 9 2 1 1 53 1 5 B 10 11 7 0 42 2 1 9 2 1 0 45 23 427KN 轴 轴的墙 5 7 3 9 0 5 2 1 9 2 1 1 53 1 5 B 11 12 7 0 42 2 1 9 2 1 0 45 23 427KN 轴 轴的墙 3 9 0 4 0 5 7 8 3 9 1 0 1 5 5 46KN B 12 13 轴 轴的墙 9 3 3 9 0 8 1 53 1 9 3 0 42 48 0159KN 9 B C 轴 轴的墙 9 3 3 9 0 8 1 56 1 9 3 0 42 2 52 7868KN 12 B C 青岛理工大学毕业设计 第 15 页 屋顶重力荷载 轴 轴女儿墙 4 28 5 7 0 6 14 6376KN B 9 10 轴 轴女儿墙 4 28 5 7 0 6 14 6376KN B 10 11 轴 轴女儿墙 4 28 5 7 0 6 14 6376KN B 11 12 轴 轴女儿墙 4 28 7 8 0 6 14 6376KN B 12 13 3 1 43 1 4 节点荷载节点荷载 1 屋面边柱重力荷载代表值 G5 K 18 688 0 5 76 899 0 5 12 084 0 5 38 065 0 5 59 653 0 5 9 8 077 5 7 0 5 18 779 30 693 175 188KN G5 K 0 5 18 688 64 492 76 899 0 5 12 084 16 536 0 5 38 065 12 62 618 52 787 0 5 8 077 5 7 8 077 7 8 37 559 2 30 693 50 483 381 90214KN 2 屋面中柱恒载标准值 板传来 梁自重及侧灰 G5 K 0 5 18 688 18 688 76 899 0 5 12 084 12 084 0 5 38 065 10 38 065 59 654 0 5 8 077 8 077 5 7 37 559 2 30 693 30 693 319 658KN G5 K 0 5 18 688 18 688 76 899 0 5 12 084 12 084 0 5 38 065 11 38 065 59 654 0 5 8 077 8 077 5 7 37 559 2 30 693 30 693 319 658KN 3 屋面边柱活载标准值 板传来 G5 K 0 5 0 775 5 7 1 802 2 945 5 154KN 9 G5 K 0 5 0 775 5 7 0 775 7 8 3 604 2 2 945 4 844 20 228KN 12 青岛理工大学毕业设计 第 16 页 4 屋面中柱活载标准值 板传来 G5 K 0 5 0 775 5 7 0 775 5 7 3 604 2 2 945 2 945 17 515KN 10 G5 K 0 5 0 775 5 7 0 775 5 7 3 604 2 2 945 2 945 17 515KN 11 5 楼面边柱恒载标准值 板传来 梁自重及侧灰 G2 K G3 K G4 K 0 5 18 688 76 899 9 9 9 0 5 12 084 0 5 23 427 48 016 0 5 5 6736 5 7 11 359 18 565 135 651KN G1 K 0 5 18 688 76 899 0 5 12 084 0 5 27 351 54 419 9 0 5 5 674 5 7 11 359 18 565 140 815 KN G2 K G3 K G4 K 0 5 18 688 76 899 64 497 0 5 12 084 16 536 0 5 12 12 12 23 427 42 588 57 788 0 5 5 6736 5 7 5 6736 7 8 22 718 2 18 565 30 535 317 383KN G1 K 0 5 18 688 64 497 76 899 0 5 12 084 16 536 0 5 27 351 12 63 751 0 5 5 674 5 7 0 5 5 674 7 8 2 22 718 18 565 30 535 301 034 KN 6 楼面中柱恒载标准值 板传来 梁自重及侧灰 G2 K G3 K G4 K 0 5 18 688 18 688 76 899 0 5 12 084 12 084 10 10 10 0 5 23 427 23 427 48 016 0 5 5 674 5 674 5 7 22 718 2 18 565 18 565 231 563KN G1 K 0 5 18 688 18 688 76 899 0 5 12 084 12 084 0 5 27 351 10 27 351 54 419 0 5 5 6736 5 6736 5 7 22 718 2 18 565 18 565 238 698 KN G2 K G3 K G4 K 0 5 18 688 18 688 76 899 0 5 12 084 12 084 11 11 11 0 5 23 427 23 427 48 016 0 5 5 674 5 674 5 7 22 718 2 18 565 18 565 231 563KN 青岛理工大学毕业设计 第 17 页 G1 K 0 5 18 688 18 688 76 899 0 5 12 084 12 084 0 5 27 351 11 27 351 54 419 0 5 5 6736 5 6736 5 7 22 718 2 18 565 18 565 238 698 KN 7 楼面边柱活载载标准值 板传来 G1 K G2 K G3 K G4 K 0 5 3 1 5 7 7 2075 11 78 27 823KN 9 9 9 9 G2 K G2 K G3 K G4 K 0 5 3 1 5 7 3 1 7 8 14 415 2 11 78 12 12 12 12 19 375 80 91KN 8 楼面中柱活载载标准值 板传来 G1 K G2 K G3 K G4 K 0 5 3 1 3 1 5 7 14 415 2 11 78 11 78 87 73KN 10 10 10 10 G1 K G2 K G3 K G4 K 0 5 3 1 3 1 5 7 14 415 2 11 78 11 78 87 73KN 11 11 11 11 青岛理工大学毕业设计 第 18 页 3 2 框架侧移刚度计算框架侧移刚度计算 图图 3 13 1 框架梁柱线刚度计算的简图框架梁柱线刚度计算的简图 3 2 1 框架梁线刚度计算框架梁线刚度计算 梁的截面惯性矩 为梁矩形部分的截面惯性矩 为考虑楼 3 12Ibh 0 I 板对梁的转动的约束作用而乘以的调整系数 的值按表 3 1 选取 线刚度 E 3 0 104N mm L EI i 青岛理工大学毕业设计 第 19 页 表 3 1 梁截面惯性矩调整系数 取值 表 3 2 为各纵梁的线刚度的值 kN m 表 3 3 为各横梁的线刚度的值 kN m 横梁梁号 梁的高 度 H 梁的宽 度 b 梁的计 算长度 l 梁的惯性矩 3 12Ibh 梁的线刚度 iEI l 边跨 BC 0 80 49 30 0170678 257 104 3 2 2 框架柱线刚度计算框架柱线刚度计算 表 3 4 为各柱的线刚度的值 kN m 柱 柱的高度 H 柱的计算宽 度 b 柱的计算长 度 l 柱的惯性矩 3 12Ibh 柱的线刚度 iEI l 底层柱 0 50 55 10 005213 0647 104 一般层 0 50 53 90 005214 00769 104 3 2 3 柱抗侧移刚度计算柱抗侧移刚度计算 1 柱抗侧移刚度计算 柱的侧移刚度D值按下式计算 3 1 2 12 c c i D h a 楼面做法中框架梁边框架梁 现浇楼板 2 01 5 纵梁梁号 梁的高 度 H 梁的宽 度 b 梁的计 算长度 l 梁的惯性矩 3 12Ibh 梁的线刚度 iEI l 边跨 9 10 0 50 255 70 00262 055 104 边跨 10 11 0 50 255 70 00262 055 104 边跨 11 12 0 50 255 70 00262 055 104 边跨 12 13 0 80 47 80 01719 84 104 青岛理工大学毕业设计 第 20 页 式中 为柱侧移刚度修正系数 对不同情况按表 3 5 计算 其中表示 c aK 梁柱线刚度比 表 3 5 柱侧移刚度修正系数 c 表 3 6 柱侧移刚度刚度比K 楼层 边柱 9 中柱 10 中柱 11 边柱 12 五 0 51281 02551 02550 5128 四 0 51281 02551 02550 5128 三 0 51281 02551 02550 5128 二 0 51281 02551 02550 5128 一 0 67051 3411 3410 6705 边柱中柱 位置 简图 K 简图 K ca 一般 层 24 2 c ii i 1234 2 c iiii i 2 K K 固 结 2 c i i 12 c ii i 0 5 2 K K 底 层 铰 结 2 c i i 12 c ii i 0 5 12 K K 青岛理工大学毕业设计 第 21 页 表 3 7 柱侧移刚度修正系数 c a 楼层 边柱 9 中柱 10 中柱 11 边柱 12 五 0 2040 338960 338960 204 四 0 2040 338960 338960 204 三 0 2040 338960 338960 204 二 0 2040 338960 338960 204 一 0 43830 5510 5510 4383 表 3 8 柱侧移刚度修正系数 D D kN m D 9 D 10 D 11 D 12 五 6 45 10310 717 10310 717 1036 45 103 四 6 45 10310 717 10310 717 1036 45 103 三 6 45 10310 717 10310 717 1036 45 103 二 6 45 10310 717 10310 717 1036 45 103 一 6 197 1037 79 1037 79 1036 197 103 3 3 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 3 3 1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 1 各层墙重 5 层 23 427 23 427 23 427 0 5 48 016 42 588 52 787 0 25 0 5 43 913 122 818KN 4 层 3 层 2 层 23 427 23 427 23 427 0 5 48 016 52 787 42 588 141 976KN 1 层 23 427 23 427 23 427 0 5 0 25 48 016 52 787 42 588 27 351 27 351 27 351 0 5 0 25 54 419 63 752 141 558KN 板的自重 5 层屋面 0 5 9 3 5 7 3 0 5 7 8 5 211 508 864KN 4 层 3 层 2 层 1 层 0 5 9 3 5 7 3 0 5 7 8 3 152 307 793KN 青岛理工大学毕业设计 第 22 页 纵梁自重 1 5 层 18 688 3 0 5 64 497 88 312KN 横梁自重 1 5 层 0 5 76 899 4 153 799KN 次梁自重 1 5 层 12 084 3 0 5 16 536 44 52N 柱自重 5 层 25 124 0 5 4 50 24KN 2 4 层 25 124 4 100 48KN 1 层 0 5 25 124 32 854 4 115 94KN 表 3 9 各层横载总计 KN 层次板横梁纵梁次梁柱墙横载总计 Gi 5508 864153 79988 31244 5250 24122 818968 55 4307 793153 79988 31244 52100 48141 976 836 88 3307 793153 79988 31244 52100 48141 976 836 88 2307 793153 79988 31244 52100 48141 976 836 88 1307 793153 79988 31244 52115 94141 558 852 34 屋面雪荷载 基本雪压 0 4 kN m2 教室 3 0 kN m2 5 层屋面活荷载 0 4 3 1 3 0 5 5 7 3 7 8 0 5 39 06KN 1 4 层楼面活荷载 3 0 3 1 3 0 5 5 7 3 7 8 0 5 292 95KN G5 968 55 0 5 39 06 988 08KN G4 G3 G2 836 88 0 5 292 95 983 36KN G1 852 34 0 5 292 95 998 82KN G 总 G1 G2 G3 G4 G5 4936 9KN 2 框架自振周期计算 结构的基本自振周期采用顶点位移法 公式为 3 3 2 1 1 7 1 TT UT 其中 结构基本周期的折减系数 考虑非承重砖墙 填充墙影响 T 框架取 0 6 0 7 框架剪力墙取 0 7 0 8 当非承重填充墙较少时 可取 0 8 0 9 剪力墙结构取 1 0 故本设计取为 0 7 青岛理工大学毕业设计 第 23 页 结构基本自振周期时的结构顶点假象位移 T U 结构的基本自振周期采用顶点位移法进行计算 顶点位移法的思路是 将以 质量均匀分布的悬臂结构体系的基本周期用在重力荷载水平作用下所产生的水平 顶点位移来表示 顶点位移可以根据图 3 1 所示各质点重力荷载代表值水平作用 于体系各质点上的水平荷载 由式计算层间剪力 然后根据所求出 5 1k ki FV i V 的 15 轴线框架的层间侧移刚度 按静力方法式和式计算各 i i i D V u i uu 层的相对侧移和绝对侧移 计算过程见表 3 8 表 3 10 结构顶点的假想侧移计算 由式 3 3 可得结构的基本周期 1 7 0 7 0 463 1 2 0 81s 1 T 3 多遇横向水平地震作用及楼层地震剪力计算 1 结构总地震作用 根据所给条件查相应表格得 Tg 0 25s max 0 08 FEK 0 85 Tg T1 0 9 max Gi 0 85 0 25 0 81 0 9 0 08 4936 98 116 54kN 2 楼层地震作用和地震剪力 因为 T1 0 81s 1 4Tg 1 4 0 25 0 35s 故需考虑顶部附加地震作用的修 正 又因为 Tg 0 25s 0 35 顶部附加地震系数 层次 Hi m kN i G kN Gi V i D 103kN m i u i Gi D V m m i u iiH G kN m 520 7988 08988 0834 30 0290 46320453 416 8983 361971 4434 30 0570 43416520 312 9983 362954 834 30 0860 37712685 29 0983 363938 1634 30 1150 2918850 15 1998 824936 98280 1760 1765093 青岛理工大学毕业设计 第 24 页 n 0 08T1 0 07 0 08 0 81 0 07 0 1348 顶点附加水平力 0 1348 116 54 15 71kN EKnn FF 表 3 11 楼层地震作用及楼层地震剪力计算表 层次层高 hi m 高度 Hi m kN i G ii G H kN m EKn ii ii i F HG HG F 1 kN 5 1k k F Vi kN 53 920 7988 082045332 2747 98 43 916 8983 361652026 2274 2 33 912 9983 361268520 1794 37 23 99 0983 36885014 12108 49 15 15 1998 8250938 07116 56 3 楼层地震剪力验算 抗震规范 要求 因基本周期小于 3 5s 查 抗震规范 表 n ij jEKi GV 得 0 016 验算过程及其结论见下表 表 3 12 楼层地震剪力验算 层次 Gi kN Gi kN Gi kN kN i V 结论 5988 08988 080 01615 8147 98 满足 4983 361971 440 01631 5474 2 满足 3983 362954 80 01647 2894 37 满足 2983 363938 160 01663 01108 49 满足 1998 824936 980 01678 99 116 56满足 由表 3 12 可得结构满足最小剪力的要求 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 3 2 青岛理工大学毕业设计 第 25 页 图 3 2 各楼层剪力图 4 多遇横向水平地震作用下的结构侧移验算 表 3 13 框架的横向侧移验算 4 多遇横向水平地震作用下的框架内力标准值计算 按照规则框架承受倒三角形分布水平力作用查表得标准反弯点高度比 y0值如 下表所示 表 3 14 反弯点高度比 y0值 y0 柱 9 柱 10 柱 11 柱 12 50 30 350 350 3 40 40 450 450 4 30 450 450 450 45 层 次 hi m kN i V i D 103kN m i i i V u D mm 5 1k ki uu mm i i i h u 10 4 e 结论 53 947 9834 30 00130 01363 591 550 满足 43 974 234 30 00210 01225 551 550 满足 33 994 3734 30 00270 01007 051 550 满足 23 9108 4934 30 00310 00738 111 550 满足 15 1 116 56 280 00410 00418 161 550 满足 青岛理工大学毕业设计 第 26 页 20 500 500 500 50 10 70 650 650 7 经计算得知 y1不存在算 Y2 不算五层 z1 h 上 h 3 9 5 1 0 76 z2 z3 z4 3 9 3 9 1 表 3 15 反弯点高度中 y2的值 Y2Y 9Y 10 Y 11 Y 12 1 0 0100 0 01 20000 30000 40000 Y3不算一层z1 h h 下 5 1 3 9 1 3 z2 z3 z4 3 9 3 9 1 表 3 16 反弯点高度中 y3的值 Y3Y 9Y 10 Y 11 Y 12 2 0 02500 0 025 30000 40000 50000 YHr yo y1 y2 y3 y4 h 弯点高度值如下表所示 r yH 表 3 17 反弯点高度的值 r yH r yH 柱 9柱 10 柱 11 柱 12 51 171 3651 3651 17 41 561 7551 7551 56 31 7551 7551 7551 755 21 85251 951 951 8525 13 5193 3153 3153 519 表 3 18 在横向地震作用下框架柱剪力值计算 kN i i i ik V D D V 青岛理工大学毕业设计 第 27 页 层次柱 9柱 10 柱 11 柱 12 510 6313 3613 3610 63 416 4420 6620 6616 44 320 926 2826 2820 9 224 0330 230 2 924 03 121 8936 3936 3921 89 表 3 19 地震作用下框架柱端弯矩下端上端 kN rikc yHVM rikc HyVM 1 层次位置 柱 9柱 10 柱 11 柱 12 上端 29 0233 8733 8729 025 下端 12 4418 2418 2412 44 上端 38 4744 3244 3238 474 下端 25 6536 2636 2625 65 上端 44 8356 3756 3744 833 下端 36 6846 1246 1236 68 上端 49 258 8958 8949 22 下端 44 5258 8958 8944 52 上端 34 6166 8166 8134 611 下端 77 03118 78118 7877 03 表 3 20 地震作用下框架梁梁端弯矩标准值计算 梁 9 10 梁 10 11 梁 11 12 层次 b M 左端右端左端右端左端右端 529 0216 93516 93516 93516 93529 02 450 9131 2831 2831 2831 2850 91 370 4846 31546 31546 31546 31570 48 285 8852 50552 50552 50552 50585 88 179 1361 3561 3561 3561 3579 13 表 3 21 地震作用下框架梁梁端剪力标准值计算 层次梁 9 10 梁 10 11 梁 11 12 58 065 948 06 414 4210 9814 42 青岛理工大学毕业设计 第 28 页 320 4916 2520 49 224 2818 4224 28 124 6521 5324 65 青岛理工大学毕业设计 第 29 页 图 3 3 左地震作用下框架弯矩图 青岛理工大学毕业设计 第 30 页 图 3 4 左地震作用下框架梁端剪力及柱轴力图 注 1 弯矩的量纲为 kN m 剪力的量纲为 kN 轴力的量纲为 kN 2 梁端剪力顺时针为负 逆时针为正 3 柱轴力中正好表示压力 青岛理工大学毕业设计 第 31 页 3 3 2 横向水平风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算横向水平风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 1 风荷载标准值的计算 建筑结构荷载规范 第 7 1 1 条规定风荷载标准值按下式计算 3 11 0 ww zszk 式中 风荷载标准值 kN m2 k w 高度处的风振系数 z z 风荷载体型系数 s 风压高度变化系数 z 基本风压 kN m2 0 w 建筑处 B 类地区 基本风压 0 40 kN m2 倒三角形平面 建筑高度为 0 w 20 10m H B 20 10 22 9 325mm2 y c f S f f hbA 1 0 300 0 127 minsA 选 3 20 942mm2 的钢筋 sA 2 中跨支座 M 左 抗弯钢筋 10 由内力组合表 3 43 经比较应取有地震组合 M 109 28kN m 0 112 325mm2 y c S f f bhA 1 0 2 62 620 300 14 3 01 465250112 0 mm minsA 选用 3 20 9