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框架 办公楼 毕业设计 计算

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土木狗论坛 土木工程毕业设计大全免费下载(海量样板,本CAD附图上论坛免费下载)十年老店，品牌信誉，超低价按任务书定做学姐QQ7654 76453微信tmgbbs 摘 要 本次毕业设计是一幢办公楼设计，包括建筑设计和结构设计两部分内容。 建筑设计是在总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑基地环境、使用功能、综合选型、施工、材料、建筑设备、建筑艺术及经济等。着重解决了建筑物与周围环境、建筑物与各种细部构造，最终确定设计方案，画出建筑施工图。 结构设计是在建筑物初步设计的基础上确定结构方案；选择合理的结构体系；进行结构布置，并初步估算，确定结构构件尺寸，进行结构计算。结构计算包括荷载计算、变形验算、内力分析及截面设计，并绘制相关的结构施工图。 本工程为办公楼设计，因地处城市中心交通要道，在总体规划设计时，考虑到场地要求、绿化设施、其它功能要求，以及周围建筑物的影响。 总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则，两部分空间合理，连接紧凑，主次分明，使建筑空间的舒适度加以提高。 1 绪论 1.1 工程背景 1.1.1 工程概况：沈阳蓝光公司办公楼工程，建筑层数五层，钢筋混凝土框架结构，梁板柱均为现浇，建筑面积约为5332.71m2，建筑地点冰冻深度-1.2m，设防烈度7度，二类场地，工程等级为三级。 2 建筑设计说明书 本设计为某办公楼的建筑设计，总建筑面积为5332.71平方米，拟建5层。 本设计共分为以下几个部分： 建筑平面的设计； 建筑剖面的设计； 建筑体型和立面的设计； 抗震设计； 房屋层数的确定和剖面的组合形式: 建筑空间的组合和利用 办公楼设计的基本要求 2.1 建筑平面的设计 建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋个部分的组合关系。在平面设计中，始终需要从建筑整体空间组合的效应来考虑，紧密联系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的的可能性和合理性；也就是说，我们从平面设计入手，但是要着眼于建筑空间的组合。 各种类型的民用建筑，从组合平面各部分面积的使用性质来分析，主要可归纳为使用部分和交通联系部分两大类： 使用部分是指主要使用活动和辅助使用活动的面积，即各类建筑物中的使用房间和辅助房间。 交通联系部分是指建筑物中各个房间之间、楼层之间和房间内外之间联系通行的面积，即各类建筑物中的走廊、门厅、过道、楼梯、等占的面积。 2.1.1 使用部分的平面设计 建筑平面中各个使用房间和辅助用房，是建筑平面组合的基本单元。 (1) 使用房间的设计 使用房间平面的设计的要求： ① 房间的面积、形状和尺寸要满足室内使用活动和办公设备合理布置的要求。 ② 门窗的大小和位置，应考虑房间的出入方便，疏散安全，采光通风较好。 ③ 房间的构成应使结构构造布置合理，施工方便，也要有利于房间的组合，所有材料要符合相应的建筑面积。 ④ 室内空间以及顶棚、地面、各个墙面和构件细部，要考虑人们的使用和审美要求。 使用房间的面积、形状和尺寸 ① 房间的面积 使用房间面积的大小，主要是由房间内部活动特点，使用人数的多少，家具设备的多少等因素来决定的。一个房间内部的面积，根据他们的使用特点，可以分为以下几个部分： 办公设备所占的面积； 人们在屋内的使用活动面积； 房间内部的交通面积； 具体进行设计时，在已有面积定额的基础上，仍然需要分析各类房间中办公设备布置，人们的活动和通行情况，深入分析房间内部的使用要求，然后确定各类房间合理的平面形状和尺寸。 ② 房间平面形状和尺寸 初步确定房间的使用面积大小以后，还需进一步确定房间的形状和具体尺寸。房间平面的形状和尺寸，主要是由室内活动的特点、办公设备布置方式以及采光、通风、剖面等要求所决定。在满足使用要求的同时，我们还应从构成房间的技术经济条件及人们对室内空间的观感来确定，考虑房间的平面形状和尺寸。房间平面形状和尺寸的确定，主要是从房间内部的使用要求和技术经济条件来考虑的，同时室内空间处理美观要求，也是影响房间平面形状的重要因素。 2.2 建筑体型和立面设计 建筑物在满足使用要求的同时，它的体型、立面，以及内外空间组合等，还会给人们在精神上以某种感受。建筑物的美观问题，既在房屋外部形象和内部空间处理中表现出来，又涉及到建筑群体的布局，它还和建筑细部设计有关。 建筑物的体型和立面，即房屋的外部形象，必须受内部使用功能和技术经济条件所约束，并受基地群体规划等外界因素的影响。建筑物的外部形象，并不等于房屋内部空间组合的直接表现，建筑体型和立面设计，必须符合建筑造型和立面构图方面的规律性，把适用、经济、美观三者有机地结合起来。 2.2.1 建筑体型和立面设计的要求 对房屋外部形象的设计要求，有以下几个方面 ① 反映建筑功能要求和建筑类型的特征 ② 结合材料性能、结构构造和施工技术的特点 ③ 掌握建筑标准和相应的经济指标 ④ 适应基地环境和建筑规划的群体布置 ⑤ 符合建筑造型和立面构图的一些规律 2.2.2建筑体型的组合 建筑物内部空间的组合方式，是确定外部体型的主要依据。建筑体型反映建筑物总的体量大小，组合方式和比例尺度等，它对房屋外型 的总体效应具有重要影响。 建筑体型的组合要求，主要有以下几点： (1) 完整均衡、比例恰当 建筑体型的组合，首先要求完整均衡，这对较为简单的几何形体和对称的体型，通常比较容易达到。对于较为复杂的不对称体型，为了达到完整均衡的要求，需要注意各组成部分体量的大小比例关系，使各部分的组合协调一致，有机联系，在不对称中取得均衡。 (2)主次分明，交接明确 建筑体型的组合，还需要处理好各组成部分的连接关系，尽可能做到主次分明，交接明确。建筑物有几个形体组合时，应突出主要形体，通常可以由各部分体量之间的大小、高低、宽窄，形状的对比，平面位置的前后，以及突出入口等手法来强调主体部分。交接明确，不仅是建筑造型的要求，同样也是房屋结构构造上的要求。 (3)体型简洁、环境协调 简洁的建筑体型易于取得完整统一的造型效果，同时在结构布置和构造施工方面也比较经济合理。 建筑物的体型还需要与周围建筑，道路相呼应配合，考虑和地形、绿化等基地环境的协调一致，使建筑物在基地环境中显得完整统一、本置得当。 2.2.3 建筑立面设计 建筑立面是表示房屋四周的外部形象。立面设计和建筑体型组合一样，也是在满足房屋使用要求和技术经济条件的前提下，适用建筑造型和立面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的内部空间组合进行的。 建筑立面可以看成是由许多构造部件所组成：它们有墙壁体、梁柱、墙墩等构成房屋的结构构件，有门窗、阳台、外廊等和内部使用空间直接连通的部件，以及台基、勒脚、檐口等主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确立这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整，形式与内容统一的建筑立面。 完整的立面设计，并不只是美观问题，它和平面、剖面的设计一样，同样也有使用要求，结构构造等功能的技术方面的问题。 尺度和比例 尺度正确和比例协调，是使立面完整统一的重要方面。 ①节奏感和虚实对比 节奏韵律和虚实对比，是使建筑立面富有表现力的重要设计手法。 ②材料质感和色调配置 一幢建筑物的体型和立面，最终是以它们的形状、材料质感和色彩多方面的综合，给人们留下一个完整深刻的外观形象。 ③重点及细部处理 突出建筑物立面中的重点，既是建筑造型的设计手法，也是房屋使用功能的需要。 2.3 抗震设计 建筑物由于受气温变化、地基不均匀沉降以及地震等因素的影响，使结构内部产生附加应力和变形。解决的办法有二：一是加强建筑物的整体性；二是预先在这些变开敏感部位将结构断开，留出一定的缝隙，以保证各部分建筑物在这些缝隙中有足够的变形宽度而不造成建筑物的破损。 2.4 房屋层数的确定和剖面的组合形式 2.4.1 房屋层数的确定 在本设计中，已经给出为5层。但影响确定房屋层数的因素很多，主要有房屋本身的使用要求，城市规划的要求，选用的结构类型，以及建筑防火等。 建筑剖面的组合形式，主要由建筑物中各类房间的高度和剖面形状、房屋的使用要求和结构布置特点等因素决定的。剖面的组合方式大体上有以下几种： (1) 单层 单层剖面便于房屋中各部分人流或物品和室外直接联系。 (2) 多高层 多层剖面的室内交通联系比较紧凑，适应于有较多相同高度房间的组合，垂直交流通过楼梯联系。高层剖面能在占地面积较小的条件下，建造使用面积较多的房屋，这种组全有利于室外辅助设施和绿化等。 (3) 错层和跃层 错层剖面是在建筑物纵向或横向剖面中，房屋几部分之间的楼地面高低错开，它主要适应于结合坡地地形建造房屋。 2.5 建筑空间的组合和利用 建筑平面设计中，我们已经初步分析了建筑空间在水平方向的组合关系以及结构布置等有关内容，剖面设计院中将着重从垂直方向考虑各种高度房间的空间组合，楼梯在剖面的位置，以及建筑空间的利用等问题。 2.5.1 建筑空间的组合 （1）高度相同或接近的房间组合 高度相同、使用性质接近的房间可以组合在一起。 （2）高度相差较大房间的组合 在多层和高层房屋的剖面中，高度相差较大的房间可以根据不同高度房间的多少和使用性质，在房屋垂直方向上进行分层组合。 （3）楼梯在剖面中的位置 楼样在剖面中的位置，是和楼梯在建筑平面中的位置以及建筑平面的组合关系密切联系在一起的。 2.5.2 建筑体型的组合 建筑物内部空间的组合方式，是确定外部体型的主要依据。建筑体型反映建筑物总的体量大小，组合方式和比例尺度等，它对房屋外型 的总体效应具有重要影响。 建筑体型的组合要求，主要有以下几点： （1）整体均衡、比例恰当 建筑体型的组合，首先要求完整均衡，这对较为简单的几何形体和对称的体型，通常比较容易达到。对于较为复杂的不对称体型，为了达到完整均衡的要求，需要注意各组成部分体量的大小比例关系，使各部分的组合协调一致，有机联系，在不对称中取得均衡。 （2）主次分明，交接明确 建筑体型的组合，还需要处理好各组成部分的连接关系，尽可能做到主次分明，交接明确。建筑物有几个形体组合时，应突出主要形体，通常可以由各部分体量之间的大小、高低、宽窄，形状的对比，平面位置的前后，以及突出入口等手法来强调主体部分。交接明确，不仅是建筑造型的要求，同样也是房屋结构构造上的要求。 （3）体型简洁、环境协调 简洁的建筑体型易于取得完整统一的造型效果，同时在结构布置和构造施工方面也比较经济合理。 建筑物的体型还需要与周围建筑，道路相呼应配合，考虑和地形、绿化等基地环境的协调一致，使建筑物在基地环境中显得完整统一、本置得当。 2.6办公楼设计的基本要求 办公楼是综合性的公共建筑。 2.6.1总则 (1) 根据规范，使办公楼紧张设计符合适用、安全、卫生等基本要求。 (2) 根据紧张设计的使用功能，按建筑质量标准和设备、设施条件，将办公楼建筑由高到底分为一、二、三、四、五、六级6个等级。 (3) 办公楼建筑设计也应符合现行的民用建筑设计通则以及国家现行的有关标准、规范。 2.6.2 总平面设计要点 (1) 必须依据办公楼规模、类型、等级标准，根据办公楼基地环境条件及功能要求进行平面组合、空间设计。 (2 )注意办公楼的各个组成部分：公共活动、标准层、办公室、后勤辅助管理、职工生活等部分的使用效益。 (3)注意办公楼安全设计。依据各种设计规范，使设计符合规范要求。同时须注意残疾人的使用及安全要求。 (4)主要出入口必须明显，并能引导职工直接达到门厅。主要出入口应根据使用要求，设置单车道或多车道，入口车道上方宜设雨棚。 (5)不论采用那种建筑形式，均应合理划分办公楼建筑的功能分区，组织各种出入口。 (6)在综合性建筑中，办公楼部分应有单独分区，并有独立的出入口；对外营业的商店、餐厅等不应影响办公楼的使用功能。 (7)总平布置应处理好主体建筑的关系。对各种设备所产生的噪音和废气应采取措施，避免干扰办公室区和邻居建筑。 (8)总平面布置应合理安排各种管道，做好管道综合，并便于维护和检修。 (9)应根据所需停放车辆的车型及辆数在基地内或建筑物内设置停车空间或按城市规划设置公用停车场地。 (10)基地内应根据所出地点布置一定的绿化，做好绿化设计。 2.6.3总平面设计 (1) 除合理组织主体建筑群位置外，还应考虑广场、停车场、道路、庭院、杂物堆放场地的布局。 (2 ) 广场设计 根据办公楼的规模，进行相应面积的广场设计，供车辆回转、停放，尽可能使车辆出入口便捷；不相互交叉。 (3)办公楼出入口 ① 主要出入口及位置应显著，可供职工直达大厅。 ② 职工出入口，宜设在职工工作及生活区域，用于办公楼职工上下班进出。 ③ 垃圾污物出口，位置要隐蔽，出于下风向。 (3)办公楼出入口步行道设计，步行道是城市至办公楼门前的人行道应与城市人行道相连，保证步行至办公楼的办公楼安全。 ① 在办公楼出入口前适当放宽步行道。 ② 步行道不应穿过停车场与车行道交叉。 (3) 办公楼停车 根据办公楼标准、规模、投资、基地和城市规划部门规定，考虑地面广场停车，地下及地面多层独立式车库等停车方式，职工自行车停放车数，按职工工人的人数的20%~40%考虑，面积按1.47m/辆计算。 (4) 总平面布置方式 分散式：适用于宽敞基地，各部分按使用性质进行合理分区、布局需紧凑，道路及管线不宜过长。 集中式：适用于用地紧张的基地，须注意停车场的布置、绿化的组织及整体空间效果。 2.6.4 标准层 (1) 标准层设计的一般规定 ① 公共用房与辅助用房应根据办公楼等级、公共设施情况确定。 ② 建筑布局应与管理方式和服务手段相适应，做到分区明确，联系方便，保证办公室及公共房具有良好的住居和活动环境。 ③ 建筑热公设计应做到因地制宜，保证室内基本的热环境要求，发挥投资的经济效益。 ④ 建筑体型设计应有利于减少空调与采暖的冷热负荷，做到建筑围护结构的保温和隔热，以利节能。 ⑤ 采暖地区的办公楼办公室部分的保温隔热标准应负荷现行的民用建筑节能设计标准规定。 ⑥ 室内应尽量利用自然采光。 (2) 标准层设计要求 ① 标准层办公室要求：尽可能提高办公室面积在标准层中的比例，增加办公室间数。 ② 自然环境和能源要求：标准层设计应考虑周围环境，占据好的朝向及景向，减少外墙面积，节省能源。 ③ 平面形式：平面形式应考虑疏散梯位置均匀分布，位置要明显，负荷建筑设计防火规范要求。 ④ 标准层公共走道净高大于2.1m。 (4) 办公室的设计 ① 办公室设计应根据气候特点、环境位置、景观条件，争取良好的朝向。 ② 办公室设计应考虑办公桌布置，办公桌设计应符合人体尺度、方便使用和有利于维修。 ③ 办公室长宽比以不超过2：1为宜。 ④ 办公室净高一般大于等于2.4m，不设空调时不应低于2.6m。 ⑤ 办公室内走道宽度大于等于1.1m，公共走道净高不应低于2.1m。 ⑥ 办公室门洞宽度一般大于等于0.9m，高度大于等于2.1m。 ⑦ 办公室的允许噪音等级根据不同要求，设计时需要根据具体要求确定。 ⑧ 办公室室内色彩及装修宜简洁、协调。 ⑨ 标准较高的办公室客设置电话和集中的电器控制设施。 (5) 卫生间设计 ① 根据办公楼等级确定卫生间设计标准，包括卫生设备的配套，面积的确定和墙、地面材料等的选用。 ② 卫生间管道应集中，便于维护和更新。 ③ 卫生间地面应低于办公室地面0.02m，净高大于2.1m，门洞宽大于等于0.75m，净高大于等于2.1m。 ④ 卫生间地面及墙面应选用耐火易洁面材料，并应做防火层，泛水及地漏。 ⑤ 卫生间一般需设置通风就干燥装置。 ⑥ 当卫生间无自然通风时，应采取有效的通风、排风措施。 ⑦ 卫生间不应设在餐厅、厨房、食品储藏，变配电室等严格卫生要求火防潮要求用房的直接上层。 ⑧ 卫生间不应向办公室火走道开窗。 ⑨ 办公室上下层直通的管道井不应在卫生间内开设检修门。 ⑩ 卫生间管道应有可靠的防漏水，防洁露和隔音措施，并便于检修。 3 结构设计说明书 3.1 框架结构设计任务书 3.1.1 工程概况 沈阳蓝光公司办公楼工程，建筑层数五层，钢筋混凝土框架结构，梁板柱均为现浇，建筑面积约为5332.71m2，建筑地点冰冻深度-1.2m，设防烈度7度，二类场地，工程等级为三级。 3.1.2 设计资料 （1） 气象条件 基本风压0.45KN/m2;基本雪压0.40KN/m2. （2） 抗震设防 七度。 (3) 层面做法： 二毡三油防水层； 冷底子油热玛蹄脂二道； 水泥石保湿层（200mm厚）； 20mm厚水泥砂浆找平层；: 120mm后钢筋混凝土整浇层； 吊顶（或粉底）。 (4) 楼面做法： 磨光大理石地面； 120mm厚钢筋混凝土整浇层； 粉底（或吊顶）。 混凝土强度等级为C30，纵筋2级，箍筋1级。 3.1.3 设计内容 (1)确定梁柱截面尺寸及框架计算简图 (2)荷载计算 (3)框架纵横向侧移计算； (4)框架在水平及竖向力作用下的内力分析； (5)内力组合及截面设计； (6)节点验算。 3.2 框架结构设计计算 3.2.1 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定 (1)初估截面尺寸 ① 柱：一、二、三、四 五层：bh=500mm500mm。 ② 梁： L1=bh=300mm600mm L2=bh=300mm600mm L3=bh=300mm600mm L4=bh=300mm600mm L5=bh=300mm600mm L6= bh=300mm600mm (2) 梁的计算跨度 以上柱形心线为准，由于建筑轴线与墙轴线不重合，故建筑轴线与结构计算跨度相同，见图中所示。 底层柱高度：h=3.9m+0.45m+0.5m=4.85m，其中3.9m为底层层高，0.45m为室内外高差，0.5m为基础顶面至室外地面的高度，其它柱高等于层高，即3.3m，由此得框架计算简图 图3-2 框架梁编号 4850 图3-3 梁的计算跨度3300 3.2.2 荷载计算 （1）屋面均布恒载 按屋面的做法逐项计算均布荷载，计算时注意：吊顶处不做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶，粉底为相同重量。 二毡三油防水层 0.35KN/m2 冷底子油热玛蹄脂二道 0.05 KN/m2 200mm厚泡沫混凝土保温层 0.26=1.2KN/m2 120mm 厚现浇板 0.1225=3 KN/m2 15 mm厚吊顶与粉底 0.01517= 0.2 6KN/m2 共计 5.26 KN/m2 因为本设计中屋面在五层中均有所以要分项计算。 五层屋面恒载标准值： 5.26（7.2+3.6+0.5+0.5）（6.6+0.5）=461 KN 0.25（7.2+0.5+3.6+0.5）（6.6+0.5）=21 KN G8=461+210.5+36.34+30.96+610.1+1024.1/2+(282+438)/2=1189 KN 图3-4横向框架计算简图及柱编号 （2）楼面均布恒载 按楼面做法逐项计算； 水磨石地面 0.65KN/m2 120厚现浇板 0.1225=3 KN/m2 吊顶与粉底 0.01517= KN/m2 共计 3.91 KN/m2 八层楼面均布荷载 因为该层设有小水箱，因此要将水箱荷载转化为均布荷载，20吨水箱在7.25.6房间内转化后的均布荷载约为5.0 KN/m2。 （7.2+0.5）（5.6+0.5）9.65=453.261KN 其中9.65为细石混凝土（50厚），水转化后的均布荷载120厚的现浇板和吊顶与粉底的荷载标准值之和。因此八层楼面的荷载为： （5.62+0.5）3.61+0.5）4.152+（7.21+0.5）（5.61+0.5）4.15+453.261 =1046.338KN 其它层楼面荷载： （5.62+0.5）（3.614+0.5）4.15+（5.6+0.5）（3.612+0.5）4.5+（4.2+0.5）（3.6+0.5）4.154+（7.2+0.5）（7.2+0.5）4.152 =4389.704KN （3）屋面均布活荷载 雪荷载标准值： （103.6+0.5）（6.62+2.4+0.5）0.25=147 KN 计算重力荷载代表值时，由于设计的可上人屋面，因此取荷载为1 .5 KN/m2，此时雪荷载考虑。 五层屋面活荷载标准值： （5.62+0.5）（3.6+0.5）1.52+（5.61+0.5）（7.21+0.5）1.5+（7.2+0.5）（5.6+0.5）1.5=284.82 KN （4）楼面均布活荷载 楼面均布活荷对办公楼的一般房间为1.5 KN/m2；走廊、楼梯、门厅等处取为2.0 KN/m2为了计算方便，此处偏安全地同意取均布活荷载2.0 KN/m2 楼面均布活荷载标准值为： （103.6+0.5）（6.62+2.4+0.5）2=1175 KN （5）梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量） 梁侧、梁底抹灰近似按加大了梁宽考虑 每根重量计算见例 0.340.76.125=36.3KN 表3-1 梁柱自重 编号 截面（m2） 长度（m） 根数 每根重量（KN） L1 0.30.6 6.1 28 36.3 L2 0.30.6 1.9 14 11.3 L3 0.250.6 6.1 126 30.96 L4 0.250.4 1.9 63 5.51 L5 0.250.6 3.1 40 13.48 L6 0.250.45 3.1 240 10.1 Z1 0.50.5 4.85 44 35.4 Z2 0.50.5 3.3 264 24.1 （6）墙体自重 墙体均为240厚，两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。 单位面积上墙体重量为 0.2819=5.32KN/m2 卫生间墙厚为180:0.219=3.8 KN/m2 墙体自重计算见表：考虑墙体上有门和窗,所以墙净重按80%折算. 表3-2 墙体自重 墙体 每片面积 （m2） 片数 重量（KN） 折算重量（KN） 底层纵墙 3.14.2 33 2286 1829 底层横墙 6.14.2 13 1772 1550 标 准层 纵 墙 3.12.85 35 1645 1316 标 准层 横墙 6.12.7 19 1665 1450 卫生间纵墙 1.712.85 24 445 445 卫生间横墙 2.62.7 24 640 640 女儿墙纵墙 1.2103.6 2 86 86 女儿墙横墙 1.2（6.6 2+2.4） 1 19 19 (7) 荷载分层总汇。 顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%的均布活荷载，纵横墙自重、楼面上、下各半层的柱及纵横墙体自重。 其它层重力荷载代表值包括：楼面恒载；50%的楼面均布活荷载；纵横梁自重，露面上下半层的柱及纵横墙体自重。 将上述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力荷载代表值 如下：第五层：G5=8976KN 第四层：G4=8976KN 第三层：G3=8976KN 第二层：G2=8976KN 第一层：G1=10196KN 3.2.3 水平地震作用下框架的侧移验算. （1）横梁线刚度. 混凝土C30，Ec=3107KN/m2 ，fe=1.5N/mm2 在框架结构中为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩）；对中框架梁取I=2.0 I0，、 图3-5质点重力荷载值 建筑物总重力荷载代表值为： 63169KN 横梁线刚度计算结果列于表 表3－3 横梁线刚度 梁 号 L 截 面 bh（m2） 跨 度 L（m） I0=bh3/12 m4 边 框 架 梁 中 框 架 梁 Ib=2.0 I0 （m4） Kb=EIb/L （KNm） Ib=2.0 I0 （m4） Kb=EIb/L （KNm） L1 0.30.6 6.6 5.410-3 8.10-3 3.68104 L2 0.30.6 2.4 5.410-3 8.110-3 10.1104 L3 0.250.6 6.6 4.510-3 910-3 4.09104 L4 0.250.4 2.4 1.310-3 2.610-3 3.25104 L5 0.250.6 3.6 4.510-3 6.7510-3 5.63104 910-3 7.5104 L6 0.250.45 3.6 1.910-3 2.8510-3 2.38104 3.810-3 3.17104 （2）横向框架柱的侧移刚度D值计算. 柱线刚度列于下表 表3－4柱线刚度 柱号 （Z） 截面 （m2） 柱高度h （m） 惯性矩Ic=bh3/12 （m4） 线刚度Kc Kc=EIc/h Z1 0.50.5 4.85 5.2110-3 3.22104 Z2 0.50.5 3.3 5.2110-3 4.74104 横向框架侧移刚度D值计算见下表 表3－5 横向框架侧移刚度D值计算 层 柱类型 根数 底层 边框边柱 3.68/3.22=1.143 0.523 8591 4 边框中柱 （3.68+10.1）/3.22=4.28 0.761 12501 4 中框边柱 4.09/3.22=1.27 0.541 8887 18 中框中柱 （4.09+3.25）/3.22=2.28 0.650 10677 18 ∑D 436520 二.三.四． 五层 边框边柱 （3.68+3.68）/（2*4.74）=0.78 0.281 14677 4 边框中柱 （3.68+10.1）*2/（2*4.74）=2.91 0.593 30973 4 中框边柱 （4.09+4.09）/（2*4.74）=0.86 0.301 15722 18 中框中柱 （4.09+3.25）*/（2*4.74）=1.55 0.437 22825 18 ∑D 876446 ∑D 148860 （3）横向框架的自振周期 按顶点位移法计算框架的自振周期。 顶点位移法是求结构基频的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化成无限点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基频公式，这样，只要求出结构顶点位移，就可按下式得到结构的基本周期： 式中 α0——基本周期调整系数。考虑非承重填充墙时取0.6 △T——框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移，△T是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假象框架顶点位移，然后由△T求出T1，在用T1求得框架结构的底部剪力，进而求出框架多层剪力和结构真正的位移。 表3－6 横向框架顶点位移 层次 Gi（KN） ∑Gi（KN） Di（KN/m） 层间相对位移 δ=∑Gi/ Di △i 5 8976 24856 876446 0.0284 0.317 4 8976 33832 876446 0.0386 0.289 3 8976 42808 876446 0.0488 0.250 2 8976 51784 876446 0.0591 0.2011 1 10196 61980 436520 0.142 0.142 T1==1.70.6 =0.597（s） （4）横向地震作用计算 在工类场地二区，结构的特征周期Tg和地震影响系数αmax为： Tg=0.35（s） αmax=0.08 由于T1=0.597（s）>1.4=1.40.35=0.49（s），应考虑顶点附加地震作用。 按底部剪力法求得基部剪力，若按 Fi= 分配给各层顶点，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，这种分布基本符合实际，但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的结果，特别对周期较长的结构相差更大，地震的宏观震害也表明，结构上部往往震害严重。因此引入δn，即顶部附加的影响，且使修正后的剪力分布与实际更加吻合。由于本设计中有突出屋面的小塔楼，因此由于考虑鞭梢效应，通常将按顶部剪力法计算分配给小塔楼质点上的等效地震力加大，抗震规范规定放大系数取了增大的地震作用离用于设计其自身以及与其相连接的结构构件，附加应力△Fn加到主体结构顶部。 δn= 0.08 T1+0.01=0.080.597+0.01=0.0578 结构横向总水平地震作用标准值： FEK=（Tg/ T1）0.9αmax 0.85 =2656KN 顶点附加水平地震作用 △Fn=δn FEK=0.05782656=31.46KN 各层横向地震剪力见表如下 表3－7各层横向地震作用及楼层地震剪力 层次 hi Hi Gi GiHi Fi Vi 5 3.3 18.05 8976 162017 0.177 443 1855.3 4 3.3 14.75 8976 132396 0.145 363 2218.3 3 3.3 11.45 8976 102775 0.112 280 2498.3 2 3.3 8.15 8976 73154 0.080 200.2 2698.5 1 4.85 4.85 10196 49451 0.054 135 2833.5 注：1 △Fn 只加入主体的顶层即7层 2 突出屋面的第5层V8=3F8 （5）横向框架抗震变形验算.多遇地震作用下，层间弹性位移验算见下表 表3－8横向变形验算 层次 层间剪力Vi（KN） 层间刚度Di（KN） 层间位移Vi/Di（m） 层高（m） 层间相对弹性转角θe 5 1855.3 876446 0.0021 3.3 1/1571 4 2218.3 876446 0.0025 3.3 1/1320 3 2498.3 876446 0.0029 3.3 1/1137 2 2698.5 876446 0.0031 3.3 1/1064 1 2833.5 10196 0.0065 4.85 1/746 层间弹性相对转角均满足要求θe<[θe]=1/450 （6）纵向框架柱侧移刚度D值. 表3－9 纵向框架柱侧移刚度D值计算 项目 层 根 数 底 层 边框架边柱 2.06/3.51=0.587 0.42 6298 3 4.39/3.51=1.251 0.539 8082 1 边框架中柱 2.062/3.51=1.174 0.527 7902 2 2.06+4.39/3.51=1.838 0.609 9132 1 中框架边柱 2.01/3.51=0.573 0.417 6253 2 5.86/3.51=1.670 0.591 8862 2 中框架中柱 2.012/3.51=1.145 0.523 7842 2 2.01+5.86/3.51=2.242 0.646 9687 2 ∑D 117200 二 三 四 层 边框架边柱 2.06/1.36=1.515 0.431 6459 3 4.39/1.36=3.228 0.617 9247 1 边框架中柱 2.062/1.36=3.029 0.602 9022 2 2.06+4.39/1.36=4.743 0.703 10535 1 中框架边柱 2.01/1.36=1.478 0.425 6369 2 5.86/1.36=4.309 0.683 10236 2 中框架中柱 2.012/1.36=2.956 0.643 9636 2 2.01+5.86/1.36=5.787 0.743 11135 2 ∑D 131955 五层 边框架边柱 2.06/1.09=1.890 0.486 5837 3 4.39/1.09=4.028 0.668 8023 1 边框架中柱 2.062/1.09=3.780 0.654 7855 2 2.06+4.39/1.09=5.917 0.747 8972 1 中框架边柱 2.01/1.09=1.844 0.48 5765 2 5.86/1.09=5.376 0.729 8756 2 中框架中柱 2.012/1.09=3.688 0.648 7783 2 2.01+5.86/1.09=7.22 0.783 9405 2 ∑D 113634 中框架边柱 5.86/1.09=5.376 0.729 8756 2 ∑D 52536 （7）纵向框架自振周期 表3－10 纵向框架顶点位移计算 层数 Gi（KN） Gi（KN） Di（KN/m） δi=∑Gi/ Di △i 5 2948.354 10413.532 113634 0.0916 0.6573 4 3004.042 13417.574 131955 0.1017 0.5657 3 3059.729 16477.303 131955 0.1249 0.464 2 3059.729 19537.032 131955 0.1481 0.3391 1 2850.971 22388.033 117200 0.1910 0.1910 T1=1.70.6＝0.896（s）>1.47s=0.42（s） （8）纵向地震作用计算 结构纵向水平地震作用标准值为： FEK=()0.9аmax0.85＝（）0.90.080.8522388.003=568.66KN 定点附加地震作用 ： δn＝0.08 T1＋0.01＝0.080.42＋0.01＝0.043 △Fn＝δn FEK＝0.0436568.66=24.73KN 各顶层纵向地震剪力计算见下页表11 Fi＝ FEK（1－δn） 表3－11各层纵向地震作用及层地震剪力 层次 Hi （m） Ai （m） Gi （KN） GiHi Fi （KN） Vi （KN） 5 3.3 18.5 2948.354 54545 0.153 82.21 354.69 4 3.3 15.2 3004.042 45661 0.128 69.61 424.30 3 3.3 11.9 3059.729 36411 0.102 55.47 479.77 2 3.3 8.6 3059.729 26314 0.074 40.25 520.02 1 2.3 5.3 2850.971 15110 0.042 22.84 542.86 （9）纵向框架变形验算 多遇地震作用，纵向框架层间弹性位移验算见表3-12。 表3-12 纵向框架变形验算 层间 层间剪力Vi（KN） 层间刚度Di（KN/m） 层间位移Vi/Di（m） 层高hi （m） 层间相对弹性转角θe 5 354.69 113634 0.00312 3.3 4 424.30 131955 0.00322 3.3 3 479.77 131955 0.00364 3.3 2 520.02 131955 0.00394 3.3 1 542.86 117200 0.00463 4.85 层间弹性相对转角均满足要求 θe[θe]＝ 3.2.4 水平地震作用下，横向框架的内力分析 以上框架为例进行计算 ，边框架和纵向框架的计算方法、步骤与横向中框架完全相同，故不再赘述。 框架柱端弯矩见表13。 梁端弯矩、柱轴力见表14。 中柱两侧梁端弯矩按梁线刚度分配。 地震力作用下框架弯矩见图3-8，剪力及柱轴力见图3-9。 表3-14 地震力作用下框架梁端弯矩及柱轴力 层次 n AB跨 BC跨 柱轴力 l (m) M左 (KNm) M右 (KNm) Vb（KN） l (m) M左 (KNm) M右 (KNm) Vb (KN) ND (KN) NJ (KN) 5 6.6 92.9 76.5 25.67 2.4 60.82 60.82 50.68 -53.23 -50.24 4 6.6 121.6 101.2 33.76 2.4 80.48 80.48 67.07 -86.99 -83.55 3 6.6 133.65 107.5 36.54 2.4 85.5 85.5 71.25 -123.53 -118.26 2 6.6 153.45 124.1 42.05 2.4 98.65 98.65 82.21 -68.03 -158.42 1 6.6 168.25 146.3 47.66 2.4 116.35 116.35 96.96 -87.83 -207.72 计算梁端弯矩M：梁端弯矩可按节点弯矩平衡条件，将节点上下柱端弯矩之和按左右梁的线刚度比例分配。 M左＝（M上＋M下）K左/（K左＋K右） M右＝（M上＋M下）K右/（K左＋K右） 计算梁端剪力Vb： 根据梁的两端弯矩Vb＝（M上＋M下）/L 计算柱轴力N： 边柱轴力为各层梁端剪力按层叠加，中柱轴力为柱两侧梁端剪力之差，亦按层叠加。 3.2.5 竖向荷载作用下框架的内力分析 仍取中框计算 （1） 荷载计算 第五层梁的均布线荷载 AB跨 屋面均布恒载传给梁 5.263.6＝18.94 KN/m 横梁自重（包括抹灰） 0.290.625＝4.35 KN/m 恒载 23.29 KN/m 图3－8 地震作用下框架梁柱弯矩图 9.04 9.04 -27.56 9.04 25.67 25.67 25.67 25.67 -53.23 33.76 33.76 33.76 33.76 -86.99 36.54 36.54 36.54 36.54 42.05 -123.53 42.05 42.05 42.05 165.58 47.66 47.66 47.66 47.66 -213.24 213.24 27.56 53.23 86.99 123.53 50.68 50.68 -25.23 25.23 67.07 70.83 -50.24 50.24 71.25 84.92 82.21 82.21 -118.26 118.26 96.96 96.96 -207.72 207.72 A B C D BC跨 屋面均布恒载传给梁 5.263.6＝18.94 KN/m 横梁自重（包括抹灰） 0.290.425＝2.9 KN/m 恒载 21.84 KN/m 第五活载：1.53.6＝5.4 KN/m 第二．三．四．五．层梁的均布线荷载 AB跨： 楼面均布荷载传给梁 3.913.6＝14.08 KN/m 横梁自重（包括抹灰） 0.290.425＝2.9 KN/m 内横墙自重（包括粉刷） 0.2819（3.6－0.6）＝15.96KN/m 恒载 32.94KN/m BC跨： 楼面均布荷载传给梁 3.913.6＝14.08KN/m 横梁自重（包括抹灰） 0.290.425＝2.9 KN/m 恒载 16.98KN/m 第二．三．四．五．层活荷载： 23.6＝7.2 KN/m 第二．三．四．五．层集中荷载： 纵梁自重（包括抹灰） 0.290.45253.6＝11.75 KN 纵墙自重（包括抹灰） 0.2819+3.6（3.6－0.45）＝60.33 KN 柱自重（包括抹灰） 0.540.543.325＝26.24 KN 总计： 98.32 KN 第一层梁的均布线荷载： AB跨恒载： 32.94 KN/m BC跨恒载： 16.98 KN/m 活载： 7.2 KN/m 第一层 集中荷载： 纵梁自重（包括抹灰） 0.290.6253.6＝15.66 KN 纵墙自重（包括抹灰） 0.2819+3.6（3.6－0.45）＝60.33 KN 柱自重（包括抹灰） 0.540.543.325＝26.24 KN 第一层柱自重（包括抹灰）：0.540.544.8525＝35.36 KN 总计： 102.23KN 注：双向板支承梁计算 梯形分布荷载作用下，可将实际荷载换算成等效的均布荷载 梯形分布：qeq=(1-2k2+k3)qs 三角形分布：qeq=5/8 qs 图3－10 双向板的传力图 中框架恒载及活载见下图。 图3－11 框架竖向荷载示意 （2） 用弯矩分配法计算框架弯矩 由于结构对称，在竖向荷载作用下的框架侧移可略去不计，其内力分析采用弯矩分配法。在竖向荷载作用下，梁端可以考虑塑性重分布，取弯矩调幅系数0.8，楼面竖向荷载分别按恒荷载及全部活荷载计算。 竖向荷载作用下框架的内力分析，除荷载较大的工业厂房外，对一般的工业与民用建筑可不考虑活载的不利布置，这样求得的框架内力，梁跨中弯矩较考虑活载不利布置求得的弯矩偏低，但当活载占总荷载比例较小时，其影响很小，若活荷载占总荷载比例较大，可在荷载面配筋时，将跨中弯矩乘以1.1～1.2的放大系数予以调整。 固端弯矩计算 将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，计算结果见表3－15 表3－15 固端弯矩计算 AB跨 BC跨 简图 固端弯矩 M0＝MJ（KN/m） 简图 固端弯矩 MJ=MK（KN/m） 23.69KN/m 23.696.62＝84.54 21.84KN/m 21.842.42＝10.48 32.94KN/m 32.946.62＝119.57 16.98KN/m 16.982.42＝8.15 5.4KN/m 5.46.62＝19.60 5.4KN/m 5.42.42＝2.59 7.2KN/m 7.26.62＝26.14 7.2KN/m 7.22.42＝3.46 分配系数计算 考虑框架对称性，取半框架计算，半框架的梁柱线刚度如下图3-10所示。切断的横梁线刚度为原来的一倍，分配系数按与节点连接的各杆的转动刚度比值计算。 例：A柱顶层节点： 下柱＝==0.537 梁＝==0.463 其他节点的分配系数图见图3－11及图3－12。 传递系数： 远端固定，传递系数为 远端滑动铰质，传递系数为－1。 弯矩分配： 恒载作用下，框架的弯矩分配计算见图3－11，框架的弯矩见图3－13；活载作用下，框架的弯矩分配计算见图3－12，框架的弯矩见图3－14。 在竖向荷载作用下，考虑框架梁端的塑性内力分布，取弯矩调幅系数为0.8，调幅后，恒载及活载弯矩图见恒载作用下框架弯矩图及活载用框架弯矩图括号内数值。 梁端剪力及柱轴力计算 梁端剪力 V=Vq＋Vm 式中：Vq——梁上均布荷载引起的剪力，Vq＝ql； Vm——梁端弯矩引起的剪力，Vm＝ 柱轴力 N=V+P 式中：V——梁端剪力； P——节点集中力及柱自重。 图3－11 恒载弯矩分配图 （KN/m） 以AB跨四、五层梁在恒载作用下，梁端剪力及柱轴力计算为例。由图3-9，查得梁上均布荷载为： 第四层：q＝32.94 KN/m 集中荷载：98.32 KN 柱自重： 26.24KN 第五层：q＝23.29 KN/m 由图3-13，查得： 四层梁端弯矩： ML= 103.64（82.91） KN﹒m Mr = 108.23（86.58） KN﹒m 五层梁端弯矩： ML=60.76（48.61） KN﹒m Mr =72.41（57.93） K

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