某住宅楼建筑及结构毕业设计

目录中文摘要 Ⅰ英文摘要 ⅡTOC\o"1-4"\h\z\u1绪论11.1钢筋混凝土的开展历史11.2选题目的11.3该选题主要研究的内容11.4该选题设计要点分析22工程概况与设计条件42.1建筑概况42.2结构设计根本条件4楼、屋面板计算根本条件4框架结构梁柱计算根本条件4根底计算根本条件42.3设计参考文献53结构选型及结构布置83.1结构类型选择83.1.1上部结构选型83.1.2根底结构选型83.1.3楼梯结构选型93.2结构布置93.2.1柱网布置93.2.2楼板梁格布置93.2.3结构平面布置图94材料及截面尺寸114.1建筑材料选择11混凝土11钢筋11砌体114.2梁截面尺寸估算12框架梁截面尺寸估算12次梁截面尺寸估算124.3框架柱截面尺寸估算124.4楼屋面板厚度估算155结构计算模型175.1框架计算模型确实定175.2框架梁、柱的线刚度计算186竖向荷载标准值216.1屋面、楼面活荷载标准值21屋面活荷载标准值21楼面活荷载标准值216.2屋面、楼面及墙柱永久荷载标准值21屋面板自重标准值216.2.2标准层楼面板自重标准值21梁自重标准值226.2.4柱自重标准值226.2.5墙自重标准值226.3框架竖向荷载标准值23框架竖向荷载组集原那么23框架竖向永久荷载和可变荷载标准值23框架在竖向荷载作用下的恒载总图27框架在竖向荷载作用下的活荷载总图297水平荷载及位移计算317.1水平风荷载计算317.1.1风荷载标准值计算317.1.2侧移刚度D值计算33风荷载作用下的位移验算337.2水平地震作用计算347.2.1重力荷载代表值计算347.2.2框架自振周期计算367.2.3多遇水平地震作用及楼层地震剪力计算377.2.4多遇水平地震作用位移验算388框架内力计算408.1竖向荷载内力计算408.2水平荷载作用下框架的内力分析508.2.1反弯点法508.2.2D值法508.3风荷载标准值作用下的内力计算508.4水平地震作用下的内力计算539框架内力组合619.1控制截面及最不利内力619.1.1框架梁的控制截面内力分析计算619.1.2框架柱的控制截面及最不利内力分析619.2竖向荷载的框架梁弯矩塑性调幅629.3荷载效应组合669.3.1框架梁BC承载能力极限状态下的根本组合669.3.2框架梁承CB载能力极限状态下的根本组合669.3.2框架梁CB正常使用极限状态下的根本组合669.3.3框架梁BA正常使用极限状态下的根本组合669.3.4框架柱Z15承载能力极限状态下的根本组合67框架柱Z16承载能力极限状态下的根本组合67框架柱Z17承载能力极限状态下的根本组合679.3.7框架柱Z15正常使用极限状态下的根本组合679.3.8框架柱Z16正常使用极限状态下的根本组合679.3.9框架柱Z17正常使用极限状态下的根本组合6710框架配筋计算9510.1框架抗震设计分析9510.2框架结构抗震设计措施9510.3框架梁设计及配筋9610.3.1框架梁正截面受弯承载力计算9610.3.2框架梁裂缝验算105框架梁的斜截面配筋计算10810.4框架柱的配筋计算11410.4.1柱剪跨比和轴压比验算114框架柱的正截面配筋计算115框架柱裂缝验算126框架柱的斜截面配筋计算12611屋盖板、次梁内力及截面配筋13311.1内力分析理论依据13311.1.1弹性理论分析13311.1.2塑性理论分析13311.2屋面板计算(按弹性理论计算)13411.3楼面板计算(按塑性理论计算)13811.4次梁计算146次梁内力计算146次梁配筋计算14712楼梯设计14912.1设计参数14912.2楼梯板计算149荷载计算149内力计算：149配筋计算15012.3平台板计算150确定板厚150荷载计算150内力计算150配筋计算15012.4平台梁计算：151估算平台梁截面151荷载计算：151内力计算：151配筋计算15113根底及承台计算15313.1设计资料15313.2确定单桩承载力特征值15313.3柱Z15承台的设计153考虑地震荷载作用的标准组合15313.3.2初选桩的跟数15313.3.3初选承台尺寸15313.3.4计算桩顶荷载154承台受冲切承载验算154承台受剪切承载力计算156承台受弯承载力计算156局部受压承载力计算157总结159致谢161参考文献162附录1图纸(另祥)1绪论1.1钢筋混凝土的开展历史根据《混凝土结构设计原理》[1]：现代混凝土结构是随着水泥和钢铁工业的开展而开展起来的，至今已有150多年的历史。1824年，英国约瑟夫·阿斯匹丁(JosephAspdin)创造了波特兰水泥并取得了专利。1850年，法国兰波特(L.Lambot)制成了铁丝网水泥砂浆的小船。1961年，法国约瑟夫·莫尼埃(JosephMonier)获得制造钢筋混凝土板、管道和拱桥的专利。1866年，德国学者发表了混凝土结构的计算理论和计算方法，1887年又发表了试验结果，并提出了钢筋应配置在受拉区的概念和板的计算方法。在此之后，钢筋混凝土的推广应用才有了较快的开展。1891—1894年，欧洲各国的研究者发表了一些理论和试验研究结果。但是在1850—1900年的整整50年内，由于工程师们将钢筋混凝土的施工和设计方法视为商业机密，因此总的来说公开发表的研究成果不多。美国学者1850年进行过钢筋混凝土梁的试验，但其研究成果直到1877年才发表并为人所知。19世纪70年代初有学者曾使用某些形式的钢筋混凝土，并且于1884年第一次使用变形(扭转)钢筋并形成专利。1890年在旧金山建造了一幢两层高、312英尺(约95m)长的钢筋混凝土美术馆。从此以后，钢筋混凝土在美国才获得了迅速的开展。目前，在我国的多高层建筑中，钢筋混凝土结构应用最为普遍，其中钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式，因为其具有足够的强度、良好的延性和较强的整体性，广泛用于地震设防地区。1.2选题目的 住宅是人们生活中最常接触的建筑类型之一，住宅设计的好坏直接关乎人们的生活质量和体验。为了使大学学到的各科目例如房屋建筑学、建筑制图、结构力学、混凝土结构设计原理、混凝土结构设计、多高层建筑结构、抗震结构设计、根底工程等能够得到稳固、有机结合起来，住宅的建筑和结构设计是一个很好的课题。住宅的功能是提供居住者满足其生理、心理及行为要求的实用、平安、美观的居住环境，因此决定了它的结构布置比商业楼、学校教学楼、图书馆等稍不规那么，例如南北向卧室开间不一致，使横向框架不能拉通等等，结构不规那么对结构设计是不利的，而这恰恰是一个很好的训练时机。综合以上原因，本人选择了《XXX住宅楼建筑及结构设计》这个题目。1.3该选题主要研究的内容结构设计主要内容：(1)在建筑设计方案和施工图的根底上进行结构方案的选型，进行结构布置，配合建筑设计的要求进行梁、柱等结构构件尺寸的初步选择，绘制标准层及屋顶层的结构平面布置图；(2)进行标准层楼盖与屋盖局部楼板与次梁的内力计算和配筋计算；(3)按照结构平面协同工作的假设，计算其中一榀典型的平面框架，确定并绘制平面框架计算简图；进行竖向恒、活荷载以及水平风荷载、地震作用计算，绘制框架的荷载简图；(4)分别进行在各种荷载单独作用下框架的内力分析；(5)确定框架梁、柱构件的控制截面，根据各控制截面的内力组合目标进行最不利内力组合；(6)框架梁柱构件设计(截面配筋计算、梁柱配筋的构造要求及节点的构造处理)；(7)绘制结构施工图；(8)运用计算机软件(广厦CAD)进行工程的结构设计，编辑完善整套结构施工图，并对计算机软件计算结果和手工计算结果进行比照分析，找出误差结论和误差产生的原因。1.4该选题设计要点分析钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能，结构抗震的本质就是延性，结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形。对于受弯构件来说，随着荷载增加，首先受拉区混凝土出现裂缝，从受拉钢筋屈服到压区混凝土压碎，是构件的破坏过程。在这过程中，构件的承载能力没有多大变化，但其变形的大小却决定了破坏的性质。提高延性可以增加结构抗震潜力，增强结构抗倒塌能力。延性结构通过塑性铰区域的变形，能够有效地吸收和耗散地震能量；同时，这种变形降低了结构的刚度，致使结构在地震作用下的反响减小，也就是使地震对结构的作用力减小。当结构设计成为延性结构时，由于塑性变形可以耗散地震能量，结构变形虽然会加大，但结构承受的地震作用不会很快上升，内力也不会再加大，因此具有延性的结构可降低对结构的承载力要求，也可以说，延性结构是用它的变形能力来抵抗罕遇地震作用；反之，如果结构的延性不好，那么必须有足够大的承载力抵抗地震。后者会多用材料，对于地震发生概率极少的抗震结构，延性结构是一种经济的设计对策。此外，延性可以使超静定结构的内力得以充分重分布，采用塑性内力重分布方法设计时，同样也可以节约钢筋用量，取得较好的经济效果。因此可以说结构的延性和结构的强度是同等重要的。框架结构是由梁、板、柱以及节点这四局部组成，其中梁、柱以及节点的延性决定了整个框架结构的延性。因此，只要保证柱、梁和节点的延性也就保证的框架结构的延性，从而也就确保了框架结构的抗震能力。在抗震设计中为保证结构的延性，常常采用以下措施：控制受拉钢筋配筋率，保证一定数量受压钢筋，通过加箍筋保证纵筋不局部压屈失稳以及约束受压混凝土，对柱子限制轴压比等。合理选择了结构的屈服水准和延性要求后，通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力，从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。系统的抗震措施包括以下几个方面内容：(1)“强柱弱梁”：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在到达最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在到达最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。(2)“强剪弱弯”：剪切破坏根本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。(3)“强结点强锚固弱构件”：结点区的破坏如果是脆性的，造成的后果可能相当严重。假设结点区一坏，与之相连的梁柱构件的性能再好也发挥不出来。因此，在抗震设计中，应使结点区的承载力相对较强，使与之相连的构件的承载力相对较弱，同时还要保证支座连接和钢筋锚固不发生破坏。(4)抗震构造措施：通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力，同时保证结构的整体性。这一系统的抗震措施理念已被世界各国所接受。2工程概况与设计条件2.1建筑概况本工程为XXX住宅楼建筑及结构设计，为永久性建筑物，共7层，6、7层为复式，总建筑面积约4800m2。首层层高2.8m，其余各层层高为3.0m。外墙及分户墙厚度为180mm，其余内墙厚度均为120mm。外墙面贴杏黄混色陶瓷砖，内墙面采用水泥石灰砂浆抹灰20mm厚。楼梯间地面用水泥砂浆打底贴瓷砖。上人屋面采用水泥砂浆防水层25mm厚。屋面女儿墙高1200mm。首层架空为停车场，首层室内外高差为-0.15m。住宅楼面和屋面户型见以下图2.2结构设计根本条件2.2.1楼、屋面板计算根本条件建筑结构的平安等级：二级；设计使用年限50年，γ0＝1.0；一类环境。2.2.1框架结构梁柱计算根本条件设计使用年限50年;地上结构局部为一类环境，地下结构局部为二b类环境；抗震设防烈度：7度；设计根本地震加速度：0.10g；设计地震分组：第一组；建筑场地类别：Ⅱ类；建筑抗震设防类别：丙类；建筑结构的阻尼比：ζ＝0.05。根底计算根本条件土层编号土层名称土层厚度(m)含水量〔%〕重度(KN/m3)孔隙比e塑限〔%〕液限〔%〕qsa1人工填土2.11802淤泥质土10.14917.51.312439.593粘土0.832190.86425.343.5304粉质粘土5.431.818.90.8262738245强风化岩20qsa=100kpaqpa=3800kpa2.3设计参考文献沈蒲生.混凝土结构设计原理.高等教育出版社，2002沈蒲生.混凝土结构设计.高等教育出版社，2003尚守平.结构抗震设计.高等教育出版社，2003国家标准.GB50010—2002混凝土结构设计标准.中国建筑工业出版社，2002国家标准.GB50007—2002建筑地基根底设计标准.中国建筑工业出版社，2002国家标准.GB50009—2001建筑结构荷载标准.中国建筑工业出版社，2002谢剑，赵丹.Excel在建筑工程中的应用.天津大学出版社，2004江见鲸，郝亚民.建筑概念设计与选型.机械工业出版社，2004董平.多高层框架结构.机械工业出版社，2005《混凝土结构设计标准算例》中国建筑工业出版社，2003《建筑结构静力计算手册》《混凝土结构简明构造手册》《建筑抗震设计标准》图2.12-6层平面图图2.1屋面平面图3结构选型及结构布置3.1结构类型选择建筑的结构体系，不仅要从使用工艺要求出发，更主要的是取决建筑的高度。随着建筑层数的增加，高度越高，那么由于风力或地震作用引起的侧向力就越大，建筑必须具有相应的抗侧力结构体系来抵抗侧向力。目前，建筑常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙等结构体系。在高层建筑中，为增大侧向刚度，利用空间的结构的作用，又开展了框架-筒体结构，筒中筒结构及组合筒结构等多种抗侧力和空间刚度都很好的结构体系。多层建筑往往采用混合结构或多层框架结构，随着建筑层数的增加，框架结构成为一种良好的既能承担竖向荷载又能承担水平力的结构形式。但由于框架柔性较大，在侧向力作用下会产生较大的侧向位移，且随着建筑高度的增加，水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，将给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间的正常使用，在材料用量和造价方面也趋于不合理，所以框架往往限制在16层以下,高度一般不宜超过60m。层数再高时，框架-剪力墙又成为更好的结构形式，层数再多就开展为剪力墙结构、框筒结构、筒体结构等形式。另外，框架构件截面较小，抗侧刚度较小，在强震下结构整体位移都较大，容易发生震害。此外，非结构性破坏如填充墙、建筑装修和设备管道等破坏较严重。因而其主要适用于非抗震区和层数较少的建筑，在较高地震烈度区高度更加受到限制。3.1.1上部结构选型根据本建筑的层数、高度、使用功能等特点，考虑其使用要求、受力性能、施工方便以及经济合理等原那么，建筑的高宽比H/B小于5，抗震设防烈度为7度，建筑高度小于55m，所以选用框架结构体系。结构的竖向荷载由各层楼板通过主梁传给柱，再传给根底，最后传给地基；水平荷载通过墙(楼板)传至柱再向下传递。根据建筑的施工方法：选用全现浇式框架：承重构件的梁、板、柱均为现场绑扎、支模、浇筑、养护而成，其整体性好，抗震性强。根据建筑的承重方式：选用全框架结构，其竖向荷载和水平荷载全部由框架承担，而内外墙仅起围护和分隔作用，具有较好的整体性和抗震性。3.1.2根底结构选型工程建设地点为江门市某区，场地处于我国东南沿海地震带内带中段，地质构造活动相对较弱，历史地震活动微弱，无大的地震灾害记录。地貌单元属珠江三角洲冲积平原，场地原为耕地、鱼塘，经人工填土整平，地面较为平坦。场地工程地质条件较复杂，地基上部土层(1)素填土(松散)、(2)粘土(可塑)、(3)细砂(松散)、(4)淤泥(流塑)和(5)粉质粘土(可塑)均属软弱或较软弱土层，其强度低，压缩性高，土质不均匀，不宜选作根底持力层；而地基下部岩土层：(6)粉质粘土(硬塑)、(7)全风化混合岩和(8)强风化混合岩，强度较高，压缩性较低，层位稳定，可选作根底持力层。根据场地工程地质条件，故采用预制桩根底承重，桩端持力层选用(9)全风化混合岩，根底梁采用现浇钢筋混凝土浇筑。3.1.3楼梯结构选型选用现浇钢筋混凝土板式楼梯。3.2结构布置结构的布置：框架结构房屋的建筑体型及结构布置，必须有利于抵抗水平和竖向荷载，特别是在抗震设防地区，应能满足抗震设防标准的要求，使房屋到达最好的工作性能。因此结构的布置宜沿结构的平面和竖向尽可能的简单、规那么、均匀、对称，防止发生突变；使荷载的传递路线明确，结构计算简图简单并易于确定；使结构的整体性好，受力可靠，施工简便，经济合理。结构的刚度平面布置宜均匀对称，上下宜均匀连续。楼梯间、电梯间不宜布置在结构单元的两端和凹角部。框架结构布置主要包括柱网布置及楼板梁格布置两个方面。3.2.1柱网布置框架结构柱网的布置应符合以下两个原那么：(1)柱网布置应能满足建筑功能的要求，且便于施工；(2)柱网布置应规那么、整齐对称、间距适中(梁跨在6～9m为宜)、传力明确。3.2.2楼板梁格布置柱网确定后，将柱用梁连接起来就形成了框架结构。为了计算方便，将空间框架结构体系简化为纵横两个方向的平面框架。纵向框架和横向框架分别承受各自方向上的水平力(如风荷载、地震作用)，而楼(屋)面竖向荷载按梁格不同布置那么按不同的方式传递。根据该建筑的体型以及柱网的布置，选用纵横向框架结构承重。这种方案是在两个方向上布置承重梁来承受楼面竖向荷载，具有较好的整体工作性能，应用较为广泛。一般当柱网布置为正方形或接近正方形，或楼面荷载较大时，常采用这种方案。在地震设防地区，多层框架结构房屋常采用这种方案。梁板结构尽可能划分为等跨度，以便于设计和施工；主梁的跨度范围内次梁的根数宜为偶数，以使主梁受力合理。对于肋梁楼盖，单向板的经济跨度一般为2～3m；双向板的经济跨度一般为3～4.5m；次梁的经济跨度一般为4～6m；主梁的经济跨度一般为5～8m。3.2.3结构平面布置图结构平面布置图如图3.1所示。图3.1标准层平面结构布置图4材料及截面尺寸4.1建筑材料选择4.1.1混凝土按照《混凝土结构设计标准》[4]第3.4.1条和第3.4.2的规定，一类环境混凝土最低强度等级C20。二b类环境混凝土最低强度等级C30。

有抗震设防要求的混凝土结构的混凝土强度等级应符合：框支梁、框支柱以及一级抗震等级的框架梁、柱、节点，混凝土强度等级不应低于C30；其他各类结构构件，混凝土强度等级不应低于C20。本设计建筑结构平安等级：二级，混凝土结构耐久性类别为一类环境，因此：(1)根底选用C30，其强度设计值为fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2，ftk=2.20N/mm2；弹性模量为Ec=2.1×105N/mm2。(2)梁、柱、楼板选用C30，其强度设计值为fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2，ftk=2.20N/mm2；弹性模量为Ec=2.1×105N/mm2。4.1.2钢筋按《混凝土结构设计标准》[4]规定，普通钢筋混凝土采用HRB400级和HRB335级钢筋，也可采用HPB235级和RRB400级钢筋且提倡用HRB400级(即新Ⅲ级)钢筋作为我国钢筋混凝土结构的主力钢筋。鉴于本结构要节省钢筋用量，为了提高结构构件的质量，应尽量选用强度较高、塑性较好、价格较低的钢材。(1)梁、柱和根底的受力钢筋采用热扎钢筋HRB335，查《混凝土结构设计标准》[4]得强度设计值fy=300N/mm2,fyk=335N/mm2,弹性模量为Es=2.1×105N/mm2。(2)其余钢筋采用热扎钢筋HPB235，其强度设计值fy=210N/mm2,fyk=235N/mm2,弹性模量为Es=2.0×105N/mm2。4.1.3砌体按照《建筑抗震设计标准》[4]的规定，混凝土结构的非承重墙体应优先采用轻质墙体材料，混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应低于M7.5。钢筋混凝土结构中的砌体填充墙，宜与柱脱开或采用柔性连接，并应符合以下要求：(1)填充墙在平面和竖向的布置，宜均匀对称，宜防止形成薄弱层或短柱；(2)砌体的砂浆强度等级不应低于M5，墙顶应与框架梁密切结合；(3)填充墙应沿框架柱全高每隔500mm设2φ6拉筋，拉筋伸入墙内的长度，6、7度时不应小于墙长的1/5且不小于700mm，8、9度时宜沿墙全长贯穿；(4)墙长大于5m时，墙顶与梁宜有拉结；墙长超过层高2倍时，宜设置钢筋混凝土构造柱；墙高超过4m时，墙体半高宜设置与柱连接且沿墙全长贯穿的钢筋混凝土水平系梁。本工程墙体选用M10页岩砌块，M7.5水泥砂浆砌筑；外墙、楼梯墙：18厚，内墙、女儿墙：120mm厚。4.2梁截面尺寸估算梁截面尺寸主要应满足构件承载力及刚度两方面要求。4.2.1框架梁截面尺寸估算框架梁截面尺寸确定应满足构件承载力、刚度和延性的要求，当梁的负荷面积较大或荷载较大时，宜取上限值。为防止梁产生剪切脆性破坏，梁的净跨与截面高度之比不宜小于4。设计时通常可按经验选取，或按满足刚度要求的跨高比范围和模数选取。参考《混凝土结构设计标准》[4]，各类梁的截面尺寸的宽度可按以下式子进行估算，且不需要需作挠度验算。框架梁h=(1/8～1/14)l，b=(1/2～1/3)h框架联系梁h=(1/12～1/15)l，b=(1/2～1/3)h框架梁及其联系梁宽度宜满足b≥200mm。本设计中，横向承重框架梁lmax=5700mm,取h=600mm取b=250mm纵向承重框架梁lmax=4500mm,取h=500mm取b=250mm4.2.2次梁截面尺寸估算次梁一般取梁高hb为Lb/18～Lb/14，Lb为主梁的计算跨度，次梁截面宽度bb为hb/3～hb/2，且宜满足b≥150mm，考虑到局部次梁受力情况比拟复杂，设计时按经验选取。本设计中，次梁lmax=3300mm,取h=400mm取b=180mm阳台悬挑梁取b=250mm400mm，封口梁取180mm400mm4.3框架柱截面尺寸估算框架柱截面尺寸的初步确定，一般应满足刚度、轴压比及最小构造三方面要求。框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限值按以下公式估算：N=βFgEn式中：Ac——柱截面面积；N——柱组合的轴压力设计值；fc——框架柱的混凝土抗压强度设计值；[μN]——框架柱的轴压比限值，查《混凝土结构设计标准》[4]表知二级抗震等级的框架柱轴压比限值[μN]=0.9;β——考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；gE——折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取12～15kN/m2；n——验算截面以上的楼层层数；F——按简支状态计算的柱的负荷面积。如柱Z15截面首层：Nc=γwnS=1.3×1.25×14×7×3.9/2×5.7/2=816.95KN按上述方法确定的柱截面高度hc不宜小于400mm，宽度bc不宜小于350mm，柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4，尽量防止设计成“短柱”。框架柱上、下层截面高度不同时，从下至上，边柱一般采取内缩，中柱宜采用两边缩，每次缩小的柱截面高度以100～150mm为宜。框架梁的截面中心线宜与柱中心线重合，当必须偏置时，同一平面内梁、柱中心线间的偏心距不宜大于柱截面在该方向边长的1/4。首层框架柱截面尺寸初定见表:柱编号层数n柱轴向力Nc=βgEnF(kN)计算截面面积Ac=Nc/[μN]fc(mm2)柱截面尺寸b×h(mm×mm)估算轴压比μN=Nc/(b×h×fc)Z17816.9563477.27350×4000.41Z271504.91116931.82400×4500.58Z37687.9653454.55350×4000.34Z471611.21125191.29400×4500.63Z572968.02230615.53450×5500.84Z671605.24124727.27400×4500.62Z771316.20102268.94400×4500.51Z872424.58188390.15450×5500.69Z971681.68130666.67400×4500.65Z1071270.8298742.42400×4500.49Z1172340.98181893.94450×5500.66Z1271429.67111085.23400×4500.56Z1372633.60204630.68450×5500.74Z1471452.36112848.48400×4500.56Z1571497.75116375.00400×4500.58Z1672759.01214375.00450×5500.78Z1771261.2698000.00400×4500.49Z1871429.67111085.23400×4500.56Z1972633.60204630.68450×5500.74Z2071452.36112848.48400×4500.56Z2171270.8298742.42400×4500.49Z2272340.98181893.94450×5500.66Z2371643.46127696.97400×4500.64Z2471270.8298742.42400×4500.49Z2572340.98181893.94450×5500.66Z2671429.67111085.23400×4500.56Z2772633.60204630.68450×5500.74Z2871452.36112848.48400×4500.56Z2971497.75116375.00400×4500.58Z3072759.01214375.00450×5500.78Z3171261.2698000.00400×4500.49Z3271429.67111085.23400×4500.56Z3372591.79201382.58450×5500.73Z3471452.36112848.48400×4500.56Z3571270.8298742.42400×4500.49Z3672340.98181893.94450×5500.66Z3771681.68130666.67400×4500.65Z3871316.20102268.94400×4500.51Z3972424.58188390.15450×5500.69Z4071611.21125191.29400×4500.63Z4172968.02230615.53450×5500.84Z4271605.24124727.27400×4500.62Z437816.9563477.27350×4000.41Z4471504.91116931.82400×4500.58Z457687.9653454.55350×4000.34表4.1框架柱截面初定4.4楼屋面板厚度估算根据《混凝土结构设计标准》[4]，混凝土板应按以下原那么进行计算：(1)两对边支承的板应按单向板计算；(2)四边支承的板应按以下规定计算：1)当长边与短边长度之比小于或等于2.0时，应按双向板计算；2)当长边与短边长度之比大于2.0，但小于3.0时，宜按双向板计算；当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋；

3)当长边与短边长度之比大于或等于3.0时，可按沿短边方向受力的单向板计算。板一般不做刚度验算的最小高跨比方表4.2所示。表4.2现浇板的最小高跨比(h/l)序号支承情况板的种类单向板双向板悬臂板1简支1/351/451/122连续1/401/50现浇钢筋混凝土板的最小厚度：单向板为60mm，双向板为80mm。综合考虑上述两条及模数要求，考虑施工方便等，初选各类板的厚度如表4.3所示。表4.3初选板的厚度板编号l2(mm)l1(mm)l2/l1类型h(mm)板厚(mm)B1420039001.08双向板86.67100.00B2150013001.15双向板26.00100.00B3240015001.60双向板33.33100.00B4240012002.00双向板26.67100.00B5420039001.08双向板86.67100.00B6320015002.13单向板42.86100.00B7320021001.52双向板42.00100.00B8360032001.13双向板64.00100.00B9480045001.07双向板90.00110.00B10450015003.00单向板42.86100.00B11300015002.00双向板42.86100.00B12300027001.11双向板54.00100.0000双向板30.00100.0012双向板86.00110.0087单向板42.86100.00B16420033001.27双向板73.33100.0033双向板30.00100.0015双向板26.00100.00B19480033001.45双向板73.33100.00B20420033001.27双向板73.33100.00B21200015001.33双向板30.00100.00B22150013001.15双向板26.00100.00B23480033001.45双向板73.33100.00B24300027001.11双向板54.00100.00B25300015002.00双向板30.00100.00B26480043001.12双向板86.00110.00B27430015002.87单向板42.86100.00B28300015002.00双向板42.86100.00B29300027001.11双向板54.00100.00B30300015002.00双向板30.00100.00B31480043001.12双向板86.00110.00B32430015002.87单向板42.86100.00B33420033001.27双向板73.33100.00B34200015001.33双向板30.00100.00B35150013001.15双向板26.00100.00B36480033001.45双向板73.33100.00B37420033001.27双向板73.33100.00B38200015001.33双向板30.00100.00B39150013001.15双向板26.00100.00B40480033001.45双向板73.33100.00B41300015002.00双向板42.86100.00B42300027001.11双向板54.00100.00B43300015002.00双向板30.00100.00B44480043001.12双向板86.00110.00B45430015002.87单向板42.86100.00B46320015002.13单向板42.86100.00B47320021001.52双向板42.00100.00B48360032001.13双向板64.00100.00B49480045001.07双向板90.00110.00B50450015003.00单向板42.86100.00B51420039001.08双向板86.67100.00B52150013001.15双向板26.00100.00B53240015001.60双向板33.33100.00B54240012002.00双向板26.67100.00B55420039001.08双向板86.67100.00B56300015002.00双向板42.86100.005结构计算模型5.1框架计算模型确实定当框架比拟规那么时，梁柱的刚度和荷载分布比拟均匀，每层楼盖在其平面内刚度很大，并且结构的扭转反响很小时，为了计算简便，常常不计算结构纵向和横向之间的空间联系，不计各构件的抗扭作用，把纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算。确定计算简图时，框架梁与柱刚接，由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴之间的距离；框架柱嵌固于根底顶面，为简化起见，底层柱高从根底顶面算至二层楼面标高处，中间层柱高可以从下层楼面标高算至上一层楼面标高，顶层柱高可以由顶层楼面标高算至屋面标高。本设计首层2800mm，室内地坪标高至根底顶面距离=150mm+850mm=1000mm，所以，首层柱高为2800mm+1000mm=3800mm，其余各层柱高3000mm。取eq\o\ac(○,7)轴线上的一榀框架进行计算，计算单元平面图如图5.1所示，框架的计算简图如图5.1所示。图5.1计算单元平面图图5.2框架的计算简图5.2框架梁、柱的线刚度计算在计算框架梁截面惯性矩I时应该考虑楼板的影响。梁的近支座局部由于受负筋弯矩的作用，楼板受拉，故其影响较小；在梁的跨中由于受正弯矩作用，楼板受压，故其影响较大。在设计计算中，一般仍假定梁的惯性矩沿梁的长度不变。对现浇楼盖的梁，中框架取I＝2Io，边框架取I＝1.5Io，这里Io为框架梁截面矩形局部的惯性矩。〔其中Ec=3.00104KN/mm2〕梁：柱：标准层边柱：标准层中柱：首层边柱:首层中柱：另.0,那么其余各杆件的相对线刚度为：框架梁柱的相对线刚度如图5.3所示。图5.3框架梁柱单位线刚度6竖向荷载标准值6.1屋面、楼面活荷载标准值6.1.1屋面活荷载标准值《建筑结构荷载标准》GB50009-2001[6]规定:上人屋面2.0kN/m2不上人屋面0.5kN/m26.1.2楼面活荷载标准值《建筑结构荷载标准》GB50009-2001[6]规定民用住宅2.0kN/m2活动室4.0kN/m2会议室2.0kN/m2阳台2.5kN/m2公共洗衣房3.0kN/m2楼梯2.5kN/m26.2屋面、楼面及墙柱永久荷载标准值6.2.1屋面板自重标准值130mm轻质隔热砖300×300〔隔热层〕 1.34kN/m220mm细石混凝土〔刚性防水〕0.02m×24kN/m3=0.48kN/m220mm1:3石灰砂浆〔结合层〕0.02m×17kN/m3=0.34kN/m24mmSBS沥青卷材防水〔柔性防水〕0.1kN/m2100mm现浇钢筋混凝土板0.10m×25kN/m3=2.5kN/m21:1:6水泥砂浆10mm打底0.01m×17kN/m3=0.17kN/m2纸筋石灰3mm0.003m×17kN/m3=0.05kN/m2总重：5.68kN/m26.2.2标准层楼面板自重标准值卫生间楼面板10mm陶瓷地砖面层配色水泥擦缝0.01m×19.8kN/m3=0.198kN/m220mm1:2.5干硬性水泥结合层0.02m×20kN/m3=0.4kN/m215mm1:2.5水泥砂浆找平层0.15m×20kN/m3=0.3kN/m2100mm钢筋混凝土结构层0.1m×25kN/m3=2.5kN/m2200mm填充砂0.2m×17kN/m3=3.4kN/m21:1:6水泥石灰砂浆10mm打底0.01m×17kN/m3=0.17kN/m2纸筋石灰3mm0.003m×17kN/m3=0.05kN/m2总重：7.02kN/m2一般楼面板10mm陶瓷地砖面层配色水泥擦缝0.01m×19.8kN/m3=0.198kN/m220mm1:2.5干硬性水泥结合层0.02m×20kN/m3=0.4kN/m215mm1:2.5水泥砂浆找平层0.015m×20kN/m3=0.3kN/m2100mm钢筋混凝土结构层0.1m×25kN/m3=2.5kN/m21:1:6水泥石灰砂浆10mm打底0.01m×17kN/m3=0.17kN/m2纸筋石灰3mm0.003m×17kN/m3=0.05kN/m2总重：3.62kN/m26.2.3梁自重标准值梁b×h＝200mm×600mm梁肋自重25kN/m3×0.25m×(0.6m-0.1m)=3.13kN/m两侧抹灰层10mm0.01m×〔〕m×2×17kN/m3=0.17kN/m总重：3.3kN/m梁b×h＝250mm×500mm梁肋自重25kN/m3×0.25m×(0.5m-0.1m)=2.5kN/m两侧抹灰层10mm0.01m×〔〕m×2×17kN/m3=0.136kN/m总重：2.64kN/m梁b×h＝180mm×400mm梁肋自重25kN/m3×0.18m×(0.4m-0.1m)=1.35kN/m两侧抹灰层10mm0.01m×〔〕m×2×17kN/m3=0.102kN/m总重：1.45kN/m6.2.4柱自重标准值b×h＝400mm×450mm柱自重25kN/m3×0.4m×0.45m=4.5kN/m抹灰层10mm0.01×〔0.45+0.4〕×2×17kN/m3=0.29kN/m总重：4.79kN/mb×h＝450mm×550mm柱自重25kN/m3×0.45m×0.55m=6.19kN/m抹灰层10mm0.01×〔0.45+0.55〕×2×17kN/m3=0.34kN/m总重：6.53kN/m6.2.5墙自重标准值双面批档粘土实心砖墙常用墙厚240mm、180mm、120mm对应单位面积重分别为5.24kN/m2、4.1kN/m2、2.96kN/m2.1〕外纵墙〔180厚〕2/3.3)×4.1=7.45kN/m凸窗上人0.5kN/m总重:7.95kN/m2〕分户墙〔180厚〕(3-0.6)×4.1=9.84kN/m3)内墙〔120厚，梁高500〕 (3-0.5)×2.96=7.4kN/m4)内墙〔120厚，梁高400〕(3-0.4)×2.96=7.7kN/m5)女儿墙〔120厚，墙高1.2米〕1.2×2.96=3.55kN/m6.3框架竖向荷载标准值6.3.1框架竖向荷载组集原那么为方便计算，作用于梁上的荷载可按“可能+最不利”原那么进行合理简化计算。有关计算用公式及系数可查《建筑结构静力计算手册》[11]。板传至梁上的三角形或梯形荷载按固端弯矩等效转化为均布荷载，集中力无须转化。6.3.2框架竖向永久荷载和可变荷载标准值图6.1楼面平面结构布置图框架梁均布荷载计算〔轴线⑦〕纵向框架梁自重：2.64kN/m,横向框架梁自重3.3kN/m次梁1.45kN/m上人屋面板传荷载等效为均布荷载(无次梁)BC段，α=3.3/2/5.7=0.29恒载：5.68kN/m2×3.3/2×(1-2×0.292+0.293)×2=16.05kN/m活载:2.0kN/m2×3.3/2×(1-2×0.292+0.293)×2=5.65kN/mAB段,α=3.3/2/4.8=0.34恒载:5.68kN/m2×3.3/2×(1-2×0.342+0.343)×2=15.15kN/m活载:2.0kN/m2×3.3/2×(1-2×0.342+0.343)×2=5.33kN/mBC框架梁均布荷载为：均布恒载＝梁自重＋板传荷载gk=3.3kN/m+16.05kN/m=19.35kN/m均布活载=板传活载qk＝5.65kN/mAB框架梁均布荷载为均布恒载＝梁自重＋板传荷载gk=3.3kN/m+15.15kN/m=18.45kN/m均布活载=板传活载qk＝5.33kN/m楼面板板传荷载等效为均布荷载BC梁受到的板传荷载按无次梁情况简化为均布荷载：恒载：3.62kN/m2×3.3/2×(1-2×0.292+0.293)×2=10.23kN/m活载：2.0kN/m2×3.3/2×(1-2×0.292+0.293)×2=5.65kN/m梁自重：3.3kN/m梁上墙自重：9.84kN/m恒载＝梁自重＋墙自重＋板传荷载gk=10.23kN/m+3.3kN/m+9.84kN/m=23.37kN/m均布活载qk=板传荷载=5.65kN/mAB梁受到的板传荷载恒载：3.62kN/m2×3.3/2×(1-2×0.342+0.343)×2=9.65kN/m活载：2.0kN/m2×3.3/2×(1-2×0.342+0.343)×2=5.33kN/m梁自重：3.3kN/m梁上墙自重：9.8kN/m恒载＝梁自重＋墙自重＋板传荷载gk=9.65kN/m+3.3kN/m+9.84kN/m=22.79kN/m均布活载qk=板传荷载=5.33kN/m楼面BC梁上的集中荷载次梁①(180×400)板传荷载等效为均布荷载如下:恒载：7.02kN/m2×(卫生间)×1.5/2×5/8+3.62kN/m2×1.3/2×(1-2×0.432+0.433)=4.96kN/m活载:2.0kN/m2×1.5/2×5/8+2.0kN/m2×1.3/2×(1-2×0.432+0.433)=1.86kN/m 120厚墙重:2.96kN/m2×(3-0.4)m=7.7kN/m梁自重：1.45kN/m次梁①承受的均布恒载：4.96kN/m+7.7kN/m+1.45kN/m=14.11kN/m次梁①转化为次梁②集中荷载荷载：14.11kN/m×1.5/2m=10.58KN活载：1.86kN/m×1.5/2m=1.4KN次梁②(180×400)板传荷载〔近似按无次梁①考虑，且板层荷载统一取3.62kN/m2〕恒载：3.62kN/m2×3.3m/2×5/8×2=7.47kN/m活载：2.0kN/m2×3.3m/2×5/8×2=4.13kN/m来自次梁①的集中力传给⑦框架梁的局部恒载：1.3/3.3×10.58KN=4.17kN活载：1.3/3.3×1.4KN=0.55kN梁自重：1.45kN/m梁上墙自重：7.7kN/m次梁②最终传到BC框架梁上的集中荷载恒载G=(7.47+1.45+7.7)×3.3/2+4.17=31.59kN活载Q=4.13×3.3/2+0.55=7.36kN纵向集中荷载计算假设纵向框架梁轴线与柱轴线有偏离，那么应在梁柱汇交节点上附加一偏心力矩。双向板传至纵向框架梁上的荷载为三角形或梯形荷载，〔此处无须等效为均布荷载〕再沿梁轴线传给柱子以集中荷载，通常边柱有偏心荷载而中柱那么无.但柱子自重一般为轴心作用，除非为不对称变截面柱,由于柱子的轴心荷载对框架弯矩分析无影响，故柱子自重可暂缓。顶层柱顶女儿墙〔120mm厚，1200mm高粘土砖墙〕自重2.96kN/m2×1.2=3.55kN/m板传三角形分布荷载峰值恒载：5.68kN/m2×1.65m=9.37kN/m活载：2kN/m2×1.65m=3.3kN/m梁自重〔250×500〕：2.64kN/m对于Z15(400×450):顶层柱恒载(不含柱自重)=女儿墙+梁自重+板传荷载Gw15=3.55kN/m×3.3m+2.64kN/m×(3.3-0.4)m+9.37kN/m×3.3m/2=34.83Kn顶层柱活载=板传荷载Qw15=3.3kN/m×3.3m/2=5.45KN对于Z16(450×550)顶层柱恒载(不含柱自重)=梁自重+板传荷载Gw16=2.64kN/m×(3.3-0.45)m+9.37kN/m×3.3m/2×2=38.45KN顶层柱活载=板传荷载Qw16=(3.3kN/m×3.3/2)×2=10.89KN对于Z17Gw17=Gw15=34.83KNQW17=Qw15=5.45KN标准层柱顶Z15板传三角形分布荷载峰值恒载：3.62kN/m2×1.65m=5.97kN/m活载：2kN/m2×1.65m=3.3kN/m梁自重〔250×500〕=2.64kN/m墙自重=7.95kN/m柱顶恒载〔不含自重〕=墙体重+梁自重+板传荷载G15=7.95kN/m×3.3m+2.64kN/m×(3.3m-0.4m)+5.97kN/m×3.3m/2=43.74KN顶层柱活载=板传荷载Q15=3.3kN/m×3.3m/2=5.45KNZ16板传荷载恒载：7.47kN/m活载：4.13kN/m次梁集中荷载恒载:4.17KN活载:0.55KN梁自重(250×500):2.64kN/m墙体重:7.4kN/m柱顶恒载:G16=7.47kN/m×3.3m+4.17KN×2+2.64kN/m×(3.3m-0.45m)+7.4kN/m×3.3m=64.94Kn活载:Q16=4.13kN/m×3.3m+0.55KN=14.73KNZ17G17=G15=43.74KNQ17=Q15=5.45KN6.5.3框架在竖向荷载作用下的恒载总图图6.2框架在竖向荷载作用下的恒载总图6.5.4框架在竖向荷载作用下的活荷载总图图6.3活载作用在CB跨的总荷载图图6.4活载作用在BA跨的总荷载图7水平荷载及位移计算7.1水平风荷载计算7.1.1风荷载标准值计算在水平荷载作用下，多高层框架会产生侧移，其侧移由两局部组成：总体剪切变形和总体弯曲变形。总体剪切变形是由层间剪力引起梁、柱弯曲变形所导致的框架变形，其侧移曲线和悬臂梁剪切变形曲线相似，故称为总体剪切变形。总体弯曲变形是由框架两侧边柱中轴力引起柱子伸长或缩短所导致的框架变形，其侧移曲线和悬臂梁的弯曲变形曲线相似，故称为总体弯曲变形。对于一般多高层框架，其侧移由于柱的轴向变形所引起的侧移值很小，可忽略不计，一般仅考虑梁、柱弯曲所引起的侧移，可采用D值法近似计算。框架在水平风荷载作用下的计算简图如图7.1所示。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值按下式计算Wk=βzμsμzωo(hi+hj)B/2式中：ωo——根本风压，对于广东省江门市市区ωo＝0.6kN/m2；βz——风振系数，对于高度不超过30m或高宽比小于1.5的房屋建筑取βz＝1.0，对于高度超过30m或高宽比大于1.5的房屋建筑结构按βz＝计算；μs——风荷载体型系数，根据高层建筑风荷载体型系数表查得μs=1.3；μz——风压变化系数，因建在江门市市区中心，所以地面粗糙度为C类；hi——下层柱高；hj——上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍；B——迎风面宽度B=3.3m。沿房屋高度分布风荷载标准值计算如表7.1所示。层次离地高度z(m)迎风面宽度B(m)μzβzμsωo(kN/m2)hi(m)hj(m)Wk(kN)720.953.31.2611.30.632.48.76617.953.31.211.30.6339.27514.953.31.1411.30.6338.80411.953.31.0511.30.6338.1138.953.3111.30.6337.7225.953.3111.30.6337.7212.953.3111.30.6033.86表7.1风荷载标准值计算图7.1水平风荷载作用下框架计算简图7.1.2侧移刚度D值计算表7.2横向2～7层D值的计算构件名称Z60.4518240Z50.4739104Z40.4919860表7.3横向底层D值的计算构件名称Z60.6312565Z50.6426220Z40.66131637.1.3风荷载作用下的位移验算水平荷载作用下的框架层间侧移采用弹性方法按下式计算：∆uj＝QUOTE式中：Vj——第j层的总剪力；QUOTE——第j层所有柱子的抗侧刚度之和；∆uj——第j层的层间侧移。第一层的层间侧移值求出之后，就可以计算各楼板标高的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。j层侧移顶点侧移框架在水平风荷载作用下侧移的计算如表7.4所示。层次Wj(kN)Vj(kN)∑D(kN/m)△uj(mm)h(m)△uj/h78.768.76772050.11330001/2644069.2718.02772050.23330001/1285158.8026.83772050.34730001/863448.1134.93772050.45230001/663037.7242.66772050.55330001/543027.7250.38772050.65330001/598013.8654.24519481.04429501/2826u=∑△uj=3.396mm表7.4水平风荷载作用下侧移的计算层间最大侧移值：θe=△uj/h=1/2826根据《结构抗震设计》[3]规定，高度不大于150m的框架结构，按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比△u/h不宜大于1/550，风荷载侧移满足要求。7.2水平地震作用计算7.2.1重力荷载代表值计算重力荷载代表值是结构与构配件恒载标准值和各种活荷载组合值之和。在抗震设计中，当计算地震作用的标准值和计算结构构件的地震作用效应与其他荷载效应的根本组合时，作用于结构重力荷载采用其代表值Ge，它是永久荷载和有关可变荷载的组合值之和，即式中：Gk——结构或构件的永久荷载标准值；Qki——结构或构件第i个可变荷载标准值；ψEi——第i个可变荷载的组合系数，根据可变荷载种类确定。根据《建筑抗震设计标准》[13]规定：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。各可变荷载的组合值系数Ψc按下规定取值：(1)雪荷载0.5；(2)屋面积灰荷载0.5；(3)屋面活荷载0.0；(4)按实际情况的楼板活荷载1.0；(5)按等效均布荷载计算的楼面活荷载0.8，其他民用建筑0.5。集中于各楼层标高处各质点的重力荷载代表值Gi为本层楼面的重力荷载与上下相邻各半层的墙、柱等重力荷载之和，即顶层重力荷载为：屋面恒载(包括楼板、纵、横梁自重)，50%屋面雪荷载，屋面下半层柱自重及半层墙自重；其他层重力荷载代表值为：楼面恒载(包括楼板、纵、横梁自重)，50%楼面均布活荷载，楼面上下半层柱纵横墙自重。(1)各质点的重力代表值计算：①恒载板重屋面：GWB=5.68kN/m2×3.3m×10.5m=196.81kN楼面板：GB=3.62kN/m2×3.3m×10.5m=125.43kN梁自重GL=3.3kN/m×(4.8+5.7)m+2.64kN/m×3.3m×3+1.45kN/m×2m×2=66.59kN柱自重2-7层GZ=3×(4.79kN/m+4.79kN/m+6.53kN/m)=48.33kNGZ底=3.8m×(4.79kN/m+4.79kN/m+6.53kN/m)=61.22kN墙重2-7层GQ=7.95kN/m×3.3m×2+9.84kN/m×10.5m+7.4kN/m×3.3m+7.7kN/m×3.3 =190.86kN女儿墙Gn=3.55kN/m×3.3×2=23.43kN②活载Q=2.0kN/m2×3.3m×10.5m=69.3kN各层重力荷载代表值屋面层：G7=196.81kN+66.59kN+48.33kN/2+23.43kN+190.86kN=406.23kN2-7楼面层:G2-6=125.43kN+66.59kN+48.33kN+190.86kN+69.3kN/2=465.86kN首层:G1=125.43kN+66.59kN+(48.33+61.22)kN/2+190.86kN/2+69.3kN/2 =376.88Kn各质点的重力荷载代表值如图7.2所示图7.2各质点的重力荷载代表值7.2.2框架自振周期计算多层及高层框架结构，结构自振周期按顶点位移法计算，将各楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载作用在各楼层标高处，按弹性方法求得结构顶点的假想位移，并考虑填充墙对框架的影响，那么根本周期T1半经验半理论计算公式为：T1=1.7αo式中——计算根本周期用的结构顶点假想位移，即把集中于各楼层处的重量Gi看成水平荷载，并将其作用于结构的相应楼层处，按弹性方法计算出顶点的位移(以m为单位)；αo——考虑填充墙影响根本自振周期的折减系数，框架取αo＝0.6～0.7；框架剪力墙结构取αo＝0.7～0.8。结构顶点的假想位移计算过程如表7.5所示。层次Gi(kN)VGi=∑Gi(kN)∑D(kN/m)△Tj(m)=∑Gi/∑Dui(mm)7406.43406.43772050.00530.19616465.86872.29772050.01130.19095465.861338.15772050.01730.17964465.861804.01772050.02340.16223465.862269.87772050.02940.13892465.862735.73772050.03540.10951376.883112.61420460.07400.0740表7.5结构顶点假想侧移根本周期T1=1.7αo=1.7×0.65×=0.49s7.2.3多遇水平地震作用及楼层地震剪力计算本建筑重量和刚度沿高度分布比拟均匀，高度不超过40m，变形以剪切变型为主，而其根本震型接近于倒三角形，可采用底部剪力法计算水平地震作用。根据《建筑抗震设计标准》[13]规定，江门市区的设防烈度为7度，本建筑计算时设防烈度采用7度，抗震措施时设防烈度采用8度。根据场地类别Ⅱ类和设计地震分组第一组查得特征周期值Tg=0.35s，水平多遇地震影响系数最大值αmax＝0.08。那么结构水平地震影响系数可按下式计算：由Tg<T1<5Tg得α1＝(Tg/T)rη2αmax式中T1——根本自振周期Tg——特征周期值α——水平地震影响系数ξ——建筑阻尼比系数Υ——衰减指数η——阻尼调整系数除有专门规定外，建筑结构的阻尼比ξ应取0.05，这时，衰减指数Υ＝0.9，η1＝0.02，阻尼调整系数η2＝1.0。由Tg<T1<5Tg那么：α1＝(Tg/T)rη2αmax＝(0.35/0.49)0.9×1.0×0.08＝0.059结构的等效总重力荷载：Geq=0.85G=0.85×(406.43kN+5×465.86kN+376.88kN)=0.85×3112.61kN=2645.72Kn结构总水平地震作用标准值：FEK=α1Geq=0.059×2645.72kN=156.1kN顶点附加地震作用根据《建筑抗震设计标准》[13]可知：Tg=0.35s,且T1=0.49s1.4Tg=0.49s所以第i层的水平地震作用标准值可按下式计算：Fi=式中Gi、Gj——重力荷载代表值Hi、Hj——层高各层地震作用下剪力计算如表7.6所示。层次hi(m)Hi(m)Gi(kN)GiHi(kNm)∑GiHi(kNm)GiHi/∑GiHiFi(kN)Vn(kN)7321.8406.438860.17440107.360.22134.4834.486318.8465.868758.1680.21834.0968.575315.8465.867360.5880.18428.6597.224312.8465.865963.0080.14923.21120.43339.8465.864565.4280.11417.77138.20236.8465.863167.8480.07912.33150.5313.83.8376.881432.1440.0365.57156.10表7.6地震作用下剪力计算各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋的高度的分布如图7.3所示。图7.3水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋的高度的分布7.2.4多遇水平地震作用位移验算在多遇地震作用时，水平地震作用下框架结构的侧移按弹性方法计算各层间位移均应满足位移角限值的要求，各层间位移按下式进行计算：ΔUei＝[θe]h式中ΔUei——多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移。θe——层间的位移角限值θe＝Δi/h第i层层间的弹性位移ΔUei＝式中Vi=——楼层i的地震剪力；Dik——第i层第k柱的抗侧刚度。水平地震作用位移验算结果如表7.7所示。层次hi(m)Vi(kN)∑D(kN/m)△ue(m)△ue/h7334.48772050.000446660.000156368.57772050.000888170.000305397.22772050.001259240.0004243120.43772050.001559840.0005233138.20772050.001790000.0006023150.53772050.001949690.0006513.8156.10420460.003712600.00098△e=∑△ue=0.0116m表7.7水平地震作用位移验算层间最大侧移值：θe=0.00098根据《建筑抗震设计标准》[13]规定，钢筋混凝土框架结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层内最大的弹性层间位移应符合：弹性层间位移角限值[θe]≤1/550=0.00182。地震侧移满足要求。8框架内力计算8.1竖向荷载内力计算本设计中竖向荷载作用下产生的内力均由清华大学土木系《结构力学求解器》研制组研发的《结构力学求解器》求出。简介:结构力学求解器〔SMSolver〕是一个面向教师、学生以及工程技术人员的计算机辅助分析计算软件，其求解内容包括了二维平面杆系结构〔体系〕的几何组成、静定、超静定、位移、内力、影响线、自由振动、弹性稳定、极限荷载等经典结构力学课程中所涉及的一系列问题，全部采用精确算法给出精确解答。本软件界面方便友好、内容体系完整、功能完备通用，可供教师拟题、改题、演练，供学生作题、解题、研习，供工程技术人员分析、设计、计算之用。计算步骤:在“命令”菜单中输入有关的结点、单元、位移约束、荷载条件、材料性质和其他有关命令，或直接用命令行输入以上有关命令；默认情况下观览器上会即时显示相应的图形；可在“命令”菜单中选择变量定义或直接用命令行输入有关变量，方便计算，便于修改；在“求解”菜单中根据要求解的问题选择几何组成、内力计算、位移计算等子菜单命令，即可进行分析计算；假设要保存计算结果，在相应的求解对话框上，点击“输出”按钮翻开输出文件，保存即可；假设要保存命令文档，可在“文件”菜单中选择“保存”或“另存为”将该文件保存；假设要处理已有的文件，可在“文件”菜单中选择“翻开”将该文件调入；假设要查看或修改某一行命令，可将光标放在该命令行上，选择“命令”菜单中的“修改命令”或点击工具栏上的“修改命令”按钮，即可在翻开的命令对话框上查看和修改该条命令。为简化计算，考虑如下几种单独受荷情况:1、恒载作用2、活荷载作用于B-C轴跨间3、活荷载作用于A-B轴跨间。各内力图分别如下图8.1恒载作用下的弯矩图(kN.m)图8.2恒载作用下的剪力图(kN)图8.3恒载作用下的轴力图(kN)图8.4活荷载作用在B-C轴间的弯矩图(kN.m)图8.5活荷载作用在B-C轴间的剪力图(kN)图8.6活荷载作用在B-C轴间的轴力图(kN)图8.7活荷载作用在A-B轴间的弯矩图(kN.m)图8.8活荷载作用在A-B轴间的剪力图(kN)图8.9活荷载作用在A-B轴间的轴力图(kN)8.2水平荷载作用下框架的内力分析作用在框架上的水平荷载主要有风荷载和地震荷载，它们都可简化为作用在框架结点上的水平集中力，框架在水平集中力作用下产生变形，由于无节间荷载，梁柱的弯矩图都是直线形，都有一个反弯点，反弯点的弯矩为零，剪力不为零。假设能求出反弯点的位置及剪力，那么各梁柱的内力均可求得。因此，多层框架在水平力作用下内力分析的关键是两点：(1)确定各柱反弯点的位置；(2)确定各柱分配到的剪力。8.2.1反弯点法(1)根据对多层框架在水平荷载作用下，按精确法分析的大量统计资料分析可知，当框架层数不多，且梁的线刚度与柱的线刚度之比大于3时，采用反弯点法计算内力，可获得较好精度，反弯点法采用如下的根本假定：1)框架底层各柱的反弯点在距柱底的2/3高度处，其余各层各柱的反弯点在柱高的中点。2)假定当梁线刚度与柱线刚度之比/≥3时，各柱上下两端均不发生转角。3)不考虑框架梁的轴向变形，即同一层各节点水平位移相同。(2)反弯点法计算框架在水平力作用下的内力固然方便，但是在根本假定上存在一些问题，使得计算结果与实际有出入。表现在以下两点：1)框架柱的侧移刚度。反弯点法认为抗侧移刚度仅与本身的线刚度有关，但实际上柱的抗侧移刚度还与梁的线刚度有关，应对反弯点法中框架柱侧移刚度进行修正。2)反弯点的高度。反弯点法认为框架柱存在反弯点，且反弯点的高度是固定的。但实际上柱的反弯点的高度也与梁柱线刚度比、上下层梁的线刚度比、上下层的层高变化等因素有关。(3)反弯点的适用范围。1)反弯点法适用于梁的线刚度和柱的线刚度之比不小于3。2)反弯点法常用于初步设计中的估算梁和柱在水平荷载作用下的弯矩。8.2.2D值法日本武滕清教授在分析了上述影响因素的根底上，对反弯点法中柱的侧移刚度和反弯点高度进行修正。修正后的柱抗侧移刚度用D表示，故称此方法为“D值法”，又称“修正反弯点法”。D值法是对柱的抗侧刚度和柱的反弯点位置进行修正后计算框架内力的一种方法。适用于ib/ic<3的情况，高层结构，特别是考虑抗震要求、有强柱弱梁的框架用D值法分析更适宜。故本设计采用D值法进行水平荷载作用下框架的内力计算。8.3风荷载标准值作用下的内力计算框架在风荷载作用下的内力采用D值法(改良的反弯点法)进行计算。柱的反弯点高度取决于框架的层数、柱子所在的位置、上下层梁的刚度比值、上下层层高的比值以及荷载的作用形式等。柱的反弯点高度比可按下式计算：y＝yo+y1+y2+y3式中yo——标准反弯点高度比，是在各层等高、各跨相等、各层梁和柱线刚度都不改变的情况下求得的反弯点高度比；y1——因上下层梁刚度变化的修正值；y2——因上层层高变化的修正值；y3——因下层层高变化的修正值。yo、y1、y2、y3按《混凝土结构设计》[2]表～取值。第i层第m柱所分配的剪力为：Vim＝DimVi/∑D，Vi＝∑Wi表8.1框架柱Z15反弯点位置层次h(m)K=∑ib/2icyoα1=(i1+i2)y1α2y2α3y3yyh(m)(1-y)h/(i3+i4)(m)731.620.3811000100.3811.1431.857631.620.4311010100.4311.2931.707531.620.4811010100.4811.4431.557431.620.4811010100.48