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综合办公楼工程设计毕业论文综合办公楼工程设计毕业论文 目录 1 1 建筑设计建筑设计 1 1 1 工程概况 1 1 2 设计依据及原则 1 1 2 1 设计依据 1 1 2 2 设计原则 1 1 3 平面设计 2 1 4 立面设计 2 1 5 剖面设计 2 1 6 细部构造做法 3 1 6 1 屋面及楼面构造做法 3 1 6 2 地面做法 3 1 6 3 散水做法 3 1 6 4 踢脚做法 3 2 2 结构设计部分结构设计部分 4 2 1 工程概况 4 2 2 设计资料 4 2 2 1 工程地质条件 4 2 2 2 气象条件 4 2 2 3 抗震设计 4 2 3 结构布置及梁 柱截面尺寸初选 4 2 3 1 梁柱截面尺寸及板厚初选 5 2 3 2 确定计算简图 6 2 4 荷载计算 7 2 4 1 屋面与楼面的恒荷载标准值计算 7 2 4 2 屋面与楼面活荷载计算 8 2 4 3 梁 柱 墙 门 窗重力总荷载计算 8 3 3 结构的线刚度与横向侧移刚度计算结构的线刚度与横向侧移刚度计算 10 3 1 结构的线刚度计算 10 3 2 结构的横向侧移刚度 12 4 4 框架的地震荷载集中于各楼层标高处的重力荷载代表值框架的地震荷载集中于各楼层标高处的重力荷载代表值 GIGI 13 4 1 水平地震作用下结构各层的总重力荷载代表值计算 13 4 1 1 梁 柱 墙 门 窗重力荷载标准值 13 4 1 2 重力荷载代表值 14 4 1 3 横向水平地震作用下框架的侧移计算 16 4 1 4 横向水平地震作用下的楼层地震剪力计算 17 4 1 5 水平地震作用下的位移验算 18 5 5 地震荷载内力计算地震荷载内力计算 19 5 1 水平地震荷载作用下的内力计算 19 5 1 1 各层柱端弯矩及剪力计算 19 5 1 2 梁端弯矩 剪力及柱轴力计算 20 6 6 竖向荷载作用下框架结构的内力计算竖向荷载作用下框架结构的内力计算 23 6 1 框架结构的荷载计算 23 6 1 1 框架的计算单元 23 6 1 2 框架的荷载计算 25 6 2 恒荷载作用下的框架内力计算 28 6 2 1 恒荷载作用下框架的弯矩计算 28 6 3 活荷载作用下的框架内力计算 38 6 3 1 活荷载作用下框架的弯矩计算 38 7 7 内力组合内力组合 44 7 1 荷载调幅 44 7 1 1 恒荷载调幅 45 7 2 2 活荷载调幅 45 7 2 内力组合 47 8 8 框架梁 柱配筋计算框架梁 柱配筋计算 55 8 1 框架柱配筋计算 55 8 2 框架梁设计 58 参考资料参考资料 62 谢辞谢辞 63 附图附图 64 1 1 建筑设计 1 1 工程概况 本工程名称 综合办公楼 根据该房屋的使用功能及建筑设计要求 进行了平立面及剖面的设计 主体结构 为5层 层高均为3 6米 总建筑面积为4980 建筑长度为61 9m 建筑宽度15 9m 采 用钢筋混凝土框架结构 填充墙采用加气混凝土空心砌块 外墙240mm 内墙240mm 门窗采用实木 门 窗尺洞尺寸详见建筑施工图 1 2 设计依据及原则 1 2 1 设计依据 1 依据土木工程专业2013届毕业设计任务书 2 遵照国家规定的现行相关设计规范 1 2 2 设计原则 1 满足建筑功能要求 满足建筑物的功能要求 为人们的生产和生活活动创造良好的环境 是建筑物设 计的首要任务 合理设置门窗洞口的大小 合理安排厕所办公室以及会议室的位置大 小 采光和通风要好 2 采用合理的技术措施 正确选用建筑材料 根据建筑空间组合的特点 选择合理的结构 施工方案 使 房屋坚固耐久 建造方便 缩短工期 3 具有良好的经济效果 建造房屋是一个复杂的物质生产过程 需要大量的人力 物力和资金 在房屋的 设计和建造中 要因地制宜 就地取材 尽量做到节省劳动力 节约建筑材料和资金 4 考虑建筑美观要求 建筑物是社会的物质和文化财富 它在满足使用要求的同时 还需要考虑人们在 美观方面的要求 考虑建筑物赋予人们精神上的感受 2 5 符合总体规划要求 1 3 平面设计 对于刚度较小的框架结构体系 其高宽比一般宜小于4 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敏感 而由于它的几何体型所具有的固有 强度 使结构更为有效或者造价更可能的降低 而房屋又能建的更高 总之 它是较 为经济的体型 平面布置采用核心式 对于多层办公楼来说是比较经济和较为合理的 左右对称 洗手间置于旁边 将决定多层办公楼的合理使用 提高效率和降低造价 本例主要用 于大型企业办公用房 所以主要是单间办公室 房间进深不太大 基本上可以满足自 然采光 辅以人工采光 1 4 立面设计 建筑师对所设计的办公建筑的 形 是很重视的 这 形 的塑造到目前为止还受到 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 要求 本例的窗的材料采用白色玻璃窗 避免反光造成城市污染 窗框采用铝合金材料 能给人们以现代科技成就的力量感 立面上外墙采用灰色石材 给人以立体感 1 5 剖面设计 楼面采用现浇钢筋混凝土梁板楼面 构造较为简单 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的关系 也反应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 通风的设计业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有关 房间里光线 的照度有关 房间里光线的照射深度 主要靠侧窗的高度解决 本例中大部分都采用 自然采光 3 1 6 细部构造做法 1 6 1 屋面及楼面构造做法 屋面做法 防水层 刚性 30厚 C20细石混凝土 防水层 柔性 三毡四油上面铺小石子 找平层 15厚水泥砂浆 找坡层 40厚水泥石灰焦渣砂浆找坡 保温层 80厚矿渣水泥 结构层 120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层 10厚混合砂浆 楼面做法 25mm 厚水泥砂浆找平 100mm 厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm 纸筋石灰抹灰 1 6 2 地面做法 地面做法 10厚地面砖背面水泥砂浆粘贴 稀水泥浆擦缝 20厚1 3干硬性水泥砂浆结合层 速水泥浆一道 60厚 C15混凝土垫层 素图夯实 压实系数大于0 9 1 6 3 散水做法 混凝土散水 20厚1 2 5水泥砂浆 60厚 C15素混凝土 80厚碎砖 素土夯实 1 6 4 踢脚做法 踢脚做法 稀水泥浆擦缝 8厚瓷砖 4 20 厚 1 2 水泥砂浆粘贴 刷界面处理剂一道 2 结构设计部分 2 1 工程概况 本项目为5层钢筋混凝土框架结构体系 占地面积约994 总建筑面积4969 层高均为3 6m 平面尺寸为15 9m 62 5m 采用钢筋混凝土条形基础 室内地坪为 0 000 室内外高差0 45m 框架梁柱现浇 屋面及楼面采用100mm 厚现浇钢筋混凝 土 2 2 设计资料 2 2 1 工程地质条件 建筑场地位于渭河II级阶地上 地形较为平坦 勘探表明 场地地层从上到下由 素填土和黄土状土构成 其中素填土层厚1 4 2 5m 一下为黄土状土层 厚度大于 10m 地基土承载力特征值 fak 165kpa 场地为II级非自重湿陷性黄土场地 土的重度 为19N 孔隙比为0 8 液性指数为0 833 地下水位标高为 8 6m 在多雨季节无显著 变化 水无侵蚀性 土壤冻结深度为0 5m 冻冰期35d 室内外计算温度 t 8 32 2 2 2 气象条件 西安地区 最热月平均温度27 3 绝对最高气温41 7 最冷月平均温度 1 7 绝对最低气温 20 6 空气相对温度 最冷月平均70 最热月平均72 主导风向 冬夏季为东北风 基本风压值 0 35KN 基本雪压值 0 2KN 2 2 3 抗震设计 西安地区抗震设防烈度为8度 设计基本地震加速度值为0 20g 场地为二类场地 地震分组为第一组设计 设计特征周期 Tg 0 35s 阻尼比为0 05 5 2 3 结构布置及梁 柱截面尺寸初选 12345678910 A B C D 360072007200720072007200720072003600 57600 720030007200 17400 360072007200720072007200720072003600 57600 720030007200 17400 图图2 12 1结构平面布置图结构平面布置图 2 3 1 梁柱截面尺寸及板厚初选 1 板厚取120mm mm l mmh90 40 3600 40 120 2 梁截面尺寸估算 1 AB CD 跨 主梁 L 7200mm h L 600mm 900mm 取 h 700mm 1 12 1 8 b h 233mm 350mm 取 b 300mm 1 3 1 2 故该框架的横梁与纵梁的初步设计截面尺寸为 b h 300mm 700mm 次梁 L 7200mm h L 400mm 600mm 取 h 500mm 1 18 1 12 b h 200mm 300mm 取 b 300mm 1 3 1 2 故框架的次梁初步设计截面尺寸为 b h 300mm 500mm 2 BC 跨 主梁 L 3000mm 6 h L 250mm 375mm 取 h 500mm 1 12 1 8 b h 200mm 300mm 取 b 300mm 1 3 1 2 故该框架梁的初步截面设计尺寸为 b h 300mm 500mm 表2 1梁截面尺寸 mm 及各层混凝土强度等级 横梁 层次 混凝土强度 等级AB CD 跨BC 跨 纵梁次梁 1 5C30300 700300 500300 700300 500 3 柱截面尺寸的估算 框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制 按下式计算 公式 2 1 NFgn 式中 为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数 边柱取 1 3 等跨内柱取 1 2 不等跨 取 1 25 为按照简支状态计算柱的负荷面积 F 为折算后在单位面积上的重力荷载代表值 近似取 14kN g 2 m 为验算截面以上楼层层数 n 则底层中柱的轴力设计值为 N 1 2 14 7 2 7 2 3 2 5 3084 48kN 该项目工程全部使用 C30 的混凝土 查表的 fc 14 3N mm2 首先假定该层柱 截面尺寸 b h 500mm 500mm 则柱的轴压比为 满足要求 9 0863 0 500500 3 14 1048 3084 3 n cbh f N 故该框架柱的估计尺寸符合要求 确定为 b h 500mm 500mm 并且为了施工的方便 性 可以使得各层的所有柱子的截面尺寸都保持不变 2 3 2 确定计算简图 底层柱高度 H 3 6 0 45 0 9 5 04m 注 底层层高 3 6m 室内外高差 0 45m 基础顶部至室外地面 0 9m 中间层高度 H 3 6m 7 因而得到框架简图如下 50403600 3600 3600 3600 ABCD 图 2 2 框架计算简图 2 4 荷载计算 2 4 1 屋面与楼面的恒荷载标准值计算 一 屋面 防水层 刚性 30 厚 C20 细石混凝土 1 0 2 kN m 防水层 柔性 三毡四油上面铺小石子 0 4 2 kN m 找平层 15 厚水泥砂浆 0 015m 20 0 3 3 kN m 2 kN m 找坡层 40 厚水泥石灰焦渣砂浆找坡 0 04m 14 0 56 3 kN m 2 kN m 保温层 80 厚矿渣水泥 0 08m 14 5 1 16 3 kN m 2 kN m 结构层 120 厚现浇钢筋混凝土板 0 12m 25 3 3 kN m 2 kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01m 17 0 17 3 kN m 2 kN m 8 合计 6 59 2 kN m 二 标准层楼面 大理石面层 0 02m 28 0 56 3 kN m 2 kN m 20 厚 1 3 干硬性水泥砂浆 0 02m 20 0 4 3 kN m 2 kN m 结构层 120 厚现浇钢筋混凝土板 0 12m 25 3 3 kN m 2 kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01m 17 0 17 3 kN m 2 kN m 合计 3 13 4 mKN 三 卫生间楼面 2 厚水泥砂浆贴 10 厚 300 300 防滑地砖 0 34 2 kN m 20 厚水泥细砂浆面层 0 02m 20 0 4 3 kN m 2 kN m 30 厚水泥砂浆找坡 0 03 3 4 0 01 2 m 20 0 96 3 kN m 2 kN m 15 厚水泥砂浆找平 0 015m 20 0 3 3 kN m 2 kN m 结构层 120 厚现浇钢筋混凝土板 0 12m 25 3 3 kN m 2 kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 01m 17 0 17 3 kN m 2 kN m 合计 5 17 2 kN m 2 4 2 屋面与楼面活荷载计算 上人屋面均布活荷载标准值 2 0 2 kN m 楼面活荷载标准值 3 0 2mKN 走廊活荷载标准值 3 5 2mKN 屋面雪荷载标准值 33 45 045 0 0 1mKNmKNSk 2 4 3 梁 柱 墙 门 窗重力总荷载计算 一 梁自重 9 1 边横梁 纵梁 b h 300mm 700mm 梁自重 mKNmmKNmm35 4 3 025 12 0 7 0 3 抹灰层 10 厚抹灰砂浆 0 7m 0 12m 2 0 3m 0 01m 17 0 25 3 kN m kN m 合计 4 6 kN m 2 中横梁 b h 300mm 500mm 梁自重 0 5m 0 12m 25 0 3m 2 85 3 kN m kN m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0 5m 0 12m 2 0 3m 0 01m 17 0 18 3 kN m kN m 合计 3 03 kN m 3 次梁 b h 300 mm 500 mm 因为次梁的尺寸和作法与中横梁完全一样 则次梁的重力荷载也是 3 03 kN m 4 基础梁 b h 300 mm 500mm 梁自重 25 0 3m 0 5m 3 75 3 kN m kN m 二 柱自重 柱尺寸 b h 500 mm 500 mm 柱自重 0 5m 0 5m 25 6 25抹灰层 3 kN m kN m 10 厚混合砂浆 0 01m 0 5m 4 17 0 34 3 kN m kN m 合计 6 59 kN m 三 外墙自重 标准层 墙体 3 6m 1 8m 0 5m 0 4m 0 24m 18 3 89 3 kN m kN m 铝合金窗 0 35 2 4m 1 8m 1 51 3 kN m kN m 水刷石外墙面 3 6m 1 8m 0 5 0 9 2 kN m kN m 水泥粉刷内墙面 3 6m 1 8m 0 36 0 648 2 kN m kN m 10 合计 6 498 kN m 底层 墙体 5 04m 1 8m 0 5m 0 4m 0 24m 18 10 1 3 kN m kN m 铝合金窗 0 35 1 8m 0 63 2 kN m kN m 水刷石外墙面 3 6m 1 8m 0 5 0 9 2 kN m kN m 水泥粉刷内墙面 3 6m 1 8m 0 36 0 648 2 kN m kN m 合计 12 28 kN m 四 内墙自重 标准层 墙体 3 6m 0 5m 0 3m 18 16 7 3 kN m kN m 水泥粉刷内墙面 3 6m 0 36 2 2 59 2 kN m kN m 合计 19 29 kN m 底层 墙体 3 6m 0 5m 0 3m 18 16 7 3 kN m kN m 水泥粉刷内墙面 3 6m 0 36 2 2 59 2 kN m kN m 合计 五 女mKN29 19 儿墙自重 女儿墙采用 240mm 厚的蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5 5kN m3 两侧均为 20mm 厚的抹灰 墙高设计为 900mm 另外上面为 100 厚混凝土盖顶 则单位面积内的重力荷载为 233 2202 0 1724 0 5 5mKNmKNmmKN 3 结构的线刚度与横向侧移刚度计算 3 1 结构的线刚度计算 在框架结构中为了增大梁的有效翼缘 增大梁的有效高度 减少框架的侧移 为 11 考虑这一有效的作用在计算梁截面惯性矩的时候对于中框架取 I 2I0 I0 为梁的截面 惯性矩 边跨两 I 1 5I0 公式 3 1 12 3 0 bh I 梁采用 C30 混凝土 其弹性模量 23 100 3mKNEc 由于左跨梁 右跨梁 i边跨 EI L 7234 1 3 0 10 1 50 3 0 7 7 2m5 36 10 12 kN mmmkN m 中跨梁 i中跨 EI L 7234 1 3 0 10 20 3 0 5 3m6 25 10 12 kN mmm kN m 底层柱 i底 EI H 4 4 27 102 604 5 5 0 12 1 2100 3 mmmKNkN m 其余各层柱 i余 EI H 4 4 27 107 86 3 5 0 12 1 2100 3 mmmKNkN m 令i余 0 则其余各杆件的相对线刚度为 I 边跨 616 0 107 8 1036 5 4 4 I 中跨 718 0 107 8 1025 6 4 4 I 底 713 0 107 8 102 6 4 4 则该框架的相对线刚度如下图 3 1 所示 12 50403600 3600 3600 3600 ABCD 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 01 0 1 01 0 1 0 1 0 1 01 0 1 01 0 0 713 0 713 0 713 0 713 0 616 0 616 0 6160 616 0 616 0 616 0 616 0 616 0 616 0 616 0 718 0 718 0 718 0 718 0 718 图 3 1 框架的相对线刚度 3 2 结构的横向侧移刚度 底层 A D 柱 878 0 701 0 616 0 K479 0 878 2 378 1 2 5 0 K K c mKN h i D c 38 13803 04 5 102 612 479 0 12 2 4 2 B C 柱 87 1 713 0 718 0 616 0 K612 0 87 3 37 2 2 5 0 K K c mKN h i D c 2 17925 04 5 102 612 612 0 12 2 4 2 16 634572 2 1792538 13803 D 标准层 A D 柱 616 0 20 1 2616 0 K235 0 2 k k c mKN h i D c 56 18930 6 3 107 812 235 0 12 2 4 2 B C 柱 667 0 20 1 718 0 616 0 K25 0 667 2 667 0 2 K K c mKN h i D c 89 20138 6 3 107 812 25 0 12 2 4 2 13 mKND 9 781382 89 2013856 18930 计算结果见下表 表 3 1 柱侧移刚度计算表 层号 12345 D 63457 1678138 978138 978138 978138 9 D1 D2 63458 16 78138 9 0 81 0 7 故框架为规则框架 4 框架的地震荷载集中于各楼层标高处的重力荷载代表值 Gi 4 1 水平地震作用下结构各层的总重力荷载代表值计算 4 1 1 梁 柱 墙 门 窗重力荷载标准值 一 表 4 1 梁柱重力荷载标准值 层次构件 b m h m kN m3 g kN m li m n Gi KN Gi KN 边横梁0 300 70251 055 5136 70020738 742 中横梁0 300 50251 053 9382 5001098 45 次梁0 30 0 50251 053 9386 90018489 1 纵梁0 300 70 251 055 5136 700361329 735 2656 03 1 柱0 500 50251 106 8755 040401385 41385 4 边横梁0 30 0 70 251 055 5136 70020738 742 中横梁0 30 0 50 251 053 9382 5001098 45 次梁0 30 0 50251 053 9386 90018489 1 纵梁0 300 70251 055 5136 700361329 735 2656 03 2 5 柱0 50 0 50251 106 8753 600401385 41385 4 2 墙自重 外墙作法 全部使用 240mm 厚的灰砂砖 15kN m3 一侧为 20mm 的厚抹灰 层 17kN 一侧墙体为水刷石墙面 0 5kN 则外墙的重力荷载标准值为 15 0 24m 17 0 02m 0 5 4 44 3 kN m 3 kN m 2 kN m 2 kN m 内墙使用 240mm 厚的灰砂砖 15kN m3 两侧均为 20mm 厚的抹灰层 则内墙 的单位面积重力荷载标准值为 14 15 0 24m 17 0 02m 2 4 28 3 kN m 3 kN m 2 kN m 三 门窗单个重力荷载计算 除大门为玻璃门 办公室为木门 2 0 45 kN m 2 0 2 kN m 窗 全部使用铝合金玻璃窗 2 0 35 kN m 4 1 2 重力荷载代表值 重力荷载代表值指该建筑物的相关构件自重标准值和可变荷载组合值之和 12 G0 5 G G0 5 G G 0 5GGG 上柱下柱层梁板自重上墙下墙门窗楼面活荷载 G 公式 4 1 其中前所乘的系数 0 5 为可变荷载的组合值系数 当计算顶层时 可变G楼面活荷载 荷载取雪荷载 系数仍取 0 5 一 底层 外墙 D 轴线上的纵墙面积 A 轴 2 734 16629 08 1148 14 27 004 5 25 06 375 02 7m 线上的纵墙面积 2 394 1557 22 429 08 1148 14 27 004 5 25 06 375 02 7m 1 轴线上的横墙面积 2 686 644 28 17 004 55 0325 02 7m 因为对称所以 10 轴线上面积相同 外墙自重 KNG66 200444 4 686 64686 64394 155734 166 内墙 内墙总面积 7 2 0 5 24 3 6 0 5 4 5 04 0 7 0 9 2 1 20 713 888 内墙 G 713 888 4 28 3055 44 kN 底层梁自重 G 2556 03kN 15 柱子 G 1385 4 kN 门 G 1 8 2 4 2 4 2 2 7 0 45 0 9 2 1 20 0 2 16 551kN 窗 G 1 8 2 4 28 0 9 1 8 2 0 35 43 47 kN 板 G 56 2 17 4 3 6 7 2 4 4 13 3 6 7 2 5 17 3744 45KN 活荷载 G 0 5 2 0 56 4 17 6 992 64kN 二 标准层 外墙 D 轴线上的纵墙面积 A 轴线 2 11 8929 08 1148 14 27 06 325 06 375 02 7m 上的纵墙面积 2 47 80 29 08 1168 14 2 7 06 3 2 5 06 3 75 02 7m 1 轴线上的横墙面积 2 79 414 28 17 06 35 0325 02 7m 因为对称所以 10 轴线上面积相同 外墙自重 KNG03 112444 479 4179 4147 8011 89 内墙 内墙总面积 7 2 0 5 24 3 6 0 5 4 3 6 0 7 0 9 2 1 24 456 92 内墙 G 456 92 4 28 1956 62 kN 柱 G 1385 4kN 梁 G 2656 03 kN 门 G 0 9 2 1 32 0 2 12 096kN 窗 G 1 8 2 4 30 0 9 1 8 2 1 8 1 8 2 0 35 48 762kN 板 G 3744 45KN 活荷载 G 0 5 2 0 56 4 17 6 992 64kN 三 顶层 雪荷载 G 0 5 0 45 56 4 17 6 223 344kN 外墙自重 KNG03 112444 4 79 4179 4147 8011 89 16 内墙 G 456 92 4 28 1956 62 kN 柱 G 1385 4 2 692 7kN 梁 G 2656 03 kN 门 G 0 9 2 1 32 0 2 12 096kN 窗 G 1 8 2 4 30 0 9 1 8 2 1 8 1 8 2 0 35 48 762kN 板 G 56 2 17 4 6 59 6444 23kN 屋面女儿墙 0 9 56 2 17 6 2 132 84m2 女儿墙自重 G 132 84 2 265 68kN 活荷载 G 0 5 2 0 56 4 17 6 992 64kN 综合以上计算得 G1 2004 66 3055 44 2556 03 1385 4 16 55 43 47 3744 45 992 64 13798 64KN G2 G3 G4 1124 03 1956 62 1385 4 2656 03 12 09 48 76 3744 45 992 64 11920 02 KN G5 233 34 1124 3 1956 62 692 7 2656 03 12 096 48 762 6444 23 265 68 992 64 14 426 448KN 则各层的重力荷载代表值 Gi 可由下图表示 G1 13798 64KN G2 11920 02KN G3 11920 02KN G4 11920 02KN G5 14426 45KN 图 4 1 各层重力荷载代表值 4 1 3 横向水平地震作用下框架的侧移计算 表 4 2 结构定点的假想侧移计算 17 层次Gi kN KN Gi V Di N mm ui mmUi mm 514426 4514426 4578138 9 209 2133 1 411920 0226346 4778138 9 2016 9123 9 311920 0238266 4978138 9 2024 5107 211920 0250186 5178138 9 2032 182 5 113798 6463985 1563457 16 2050 450 4 框架的自振周期 取 则0 7 T 43 0 133 0 7 07 17 1 1 TT T 4 1 4 横向水平地震作用下的楼层地震剪力计算 由于本结构高度不超过 40m 变形以剪切型为主的且质量和刚度沿高度分布比较 均匀 故使用底部剪力法计算水平地震作用 结构总的横向水平地震作用标准值计算 如下 KNGG ieq 38 54387 45 1442602 1192002 1192002 1192064 13798 85 085 0 查表得 0 35 g Ts max 0 08 因为 所以可不考虑顶部附加地震作用 1 5 gg TTT 1 1 41 4 0 350 49 g TTs 分数 n KNGF T T eqek g 16 361538 54387066 0 066 0 08 0 43 0 35 0 1 1 9 0 max 9 0 1 计算各质点的水平地震作用标准值 将上述和 代入可得 n Ek F 公式 4 2 ni HG HG F n i ii ii i 116 3615 1 计算结果见下表 表 4 3 各质点横向水平地震作用下楼层地震剪力计算表 18 层次Hi mGi kNGiHi kN m ii jj G H G H Fi kNVi kN 519 4414426 45280450 20 3561287 001287 00 415 8411920 02188813 10 240867 642154 64 312 2411920 02145903 20 185669 002823 64 28 6411920 02102988 90 131473 593297 23 15 0413798 6469545 150 088318 133615 36 各质点的水平地震作用下的楼层地震剪力沿着房屋高度的布设情况见图 4 2 所示 a 横向地震作用下荷载分布 b 每层之间剪力分布 图 4 2 横向水平地震作用及楼层地震剪 4 1 5 水平地震作用下的位移验算 横向水平地震作用下的该一榀框架结构的每层间位移和顶点位移各按下面 i u i u 两式计算 公式 4 3 1 i is ij j V u D 公式 4 4 1 n k k uu 计算结果见表 4 4 所示 表中的层间弹性位移角 i u i h 19 表 4 4 横向水平地震作用下的位移验算 层次Vi kN Di N mm ui mmhi mm i u i h 51287 00 78138 9 20 0 82436001 4369 42154 64 78138 9 20 1 3836001 2609 32823 64 78138 9 20 1 8136001 1989 23297 23 78138 9 20 2 113600 1 1706 13615 36 63457 16 20 2 8550401 1768 由上表可知 该框架的最大层间位移角位于在第二层 其为 1 1706 1 550 满足要 求 5 地震荷载内力计算 5 1 水平地震荷载作用下的内力计算 水平地震作用下的框架柱端弯矩使用 D 值法计算 5 1 1 各层柱端弯矩及剪力计算 相关的计算公式 公式 5 1 1 ij ijin ij j D VV D 公式 5 2 b ijij MV yh 公式 5 3 1 u ijij MVy h 公式 5 4 123n yyyyy 具体计算结果见表 5 1 20 表中 M 的单位为 kN m V 单位为 kN 5 1 2 梁端弯矩 剪力及柱轴力计算 通过以上计算所得的数据 使用节点弯矩平衡的计算方法 由梁线刚度按其分配 的方式计算粱端弯矩 具体的计算公式为 公式 5 5 l lub b bijij lr bb i MMM ii 公式 5 6 r rub b bijij lr bb i MMM ii 公式 5 7 12 bb b MM V l 公式 5 8 n Lr ibb k i NVV 具体计算过程及结果详见表 5 2 表 5 2 梁端弯矩 梁端剪力和柱轴力计算 层次 边 梁走 道 梁柱轴力 l b M r b Ml b V l b M r b Ml b V边柱 N中柱 N 544 1520 077 28 9223 5623 563 015 71 8 92 6 79 488 9544 51 7 2 18 5452 2652 26 3 0 34 84 27 46 23 09 3133 7666 04 7 2 27 7577 5277 52 3 0 51 68 55 21 47 02 表 5 1 各层柱端弯矩及剪力计算 边 柱中 柱 层次 hi m Vi kN ij D N mm 1 i D 1 i V K y 1 b i M 1 u i M 2i D 2i V K y 2 b i M 2 u i M 53 61287 001562778 18930 615 59 0 616 0 30 16 83 39 2820138 916 580 6670 3520 8938 8 43 62156 641562778 18930 626 12 0 616 0 40 37 61 56 42 20138 927 600 6670 4039 7459 62 33 62823 641562778 18930 634 20 0 616 0 45 55 467 72 20138 936 140 6670 4558 5571 56 23 63297 231562778 18930 639 57 0 616 0 50 71 23 71 22 20138 942 200 6670 5075 9675 96 15 043615 361269143 13803 443 38 0 878 0 71 155 2 63 4017925 251 061 870 71 182 7174 63 21 2164 9380 73 7 2 34 1294 7694 76 3 0 63 17 89 33 76 07 1172 8397 757 237 58103 88103 883 069 25 126 91 107 74 注 1 柱轴力中的负号表示拉力 当为左地震作用时 左侧两根柱为拉力 对应的右侧两根柱为 压力 2 表中 M 单位为 KN m V 的单位为 KN L 单位为 m 水平作用下地震作用框架弯矩图 梁端剪力图如图 5 1 22 图 5 1 地震作用下的框架弯矩图 M kN m 23 37 58 37 5869 25 126 91 107 74 8 92 8 9215 71 8 92 6 79 18 5418 54 34 84 27 46 23 09 27 7527 75 51 68 55 21 47 02 34 1234 1263 17 89 33 76 07 图 5 2 地震作用下的框架梁端剪力图 柱轴力图 6 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 6 1 框架结构的荷载计算 6 1 1 框架的计算单元 由于楼板在施工时是整体现浇的 则使用双向板 取 8 号轴线横向框架进行计算 所以该计算单元的计算跨度为 7 2m 框架的计算单元如下图 6 1 24 A B C D 789 图 6 1 框架的计算单元 为了计算的方便性 可以将梁上的三角形与梯形荷载按下列各式换成等效的均布 荷载计算 三角形 公式 6 1 5 8 qq 梯形 公式 6 2 23 1 2 qq 其中 a1 81 7 24l 框架的计算单元的等效荷载示意图如下图 6 2 25 M2M2 M1 q1 q1 q2 q2 P2P2P1 M1 q1 q2 P1 ABCD 图 6 2 框架的计算单元的等效荷载示意图 6 1 2 框架的荷载计算 一 A B C D 轴间的框架梁 屋面板向下传递的荷载 恒载 223 11 6 59kN m1 8m 1 2 2 21 129kN m 44 活载 223 11 2 0kN m1 8m 1 2 2 6 413kN m 44 楼面板向下传递的荷载 恒载 223 11 4 13kN m1 8m 1 2 2 13 242kN m 44 活载 223 11 2 0kN m1 8m 1 2 2 6 413kN m 44 梁自重 4 6kN m A B C D 两轴间的框架梁均布荷载为 屋面梁 恒载 梁自重 板传荷载 4 6kN m 21 129kN m 25 729kN m 活载 6 413kN m 楼面板传荷载 恒载 梁自重 板传荷载 4 6kN m 13 242kN m 17 842kN m 活载 6 413kN m 二 B C 两轴间的框架梁 屋面板传荷载 26 恒载 2 5 6 59kN m1 5m2 12 356kN m 8 活载 2 5 2 0kN m1 5m2 3 75kN m 8 楼面板传荷载 恒载 2 5 4 13kN m1 52 7 744kN m 8 活载 2 5 2 0kN m1 5m2 3 75kN m 8 梁自重 3 03kN m B C 两轴间的框架梁均布荷载为为 屋面梁 恒载 梁自重 板传荷载 3 03kN m 12 356kN m 15 386kN m 活载 3 75kN m 楼面板传荷载 恒载 梁自重 板传荷载 3 03kN m 7 744kN m 10 744kN m 活载 3 75kN m 三 A 轴方向上的柱纵向集中荷载计算 顶层柱 女儿墙自重 33 0 300 918 25 0 10 3 1 520 3 0 57 26 mmkN mkN mmmmmmkN m 顶层柱恒载 女儿墙 梁自重 板传荷载 23 117 2 7 26 7 24 65 7 20 6 12 2 444 kN mmmm 5 6 59 1 83 2 195 154kN 8 kN mm 顶层柱活载 板传荷载 23 115 2 0k 1 81 27 2 4 22 0k 1 83 225 043 448 N mmN mmkN 标准层的柱恒载 墙自重 梁自重 板荷载 6 498 7 20 6 4 65 7 20 6 4 13 1 85 8 3 2kN mkN mkN mm 3 03 10 8 7 2 1 4 23 03 7 2 1 4 2kN m 27 23 11 4 13 1 81 27 2 4 2185 986 44 kN mmkN 标准层的柱活载 板传荷载 基础 23 11 2 0 1 81 23 62 0 1 85 8 3 225 043 44 kN mmkN mmkN 顶面荷载 底层外纵墙自重 基础自重 6 498 7 20 6 3 75 7 20 6 90 756kN mmmkN mmmkN 四 B 轴方向上的柱纵向集中荷载计算 顶层柱荷载 梁自重 板传梁荷载 4 65 10 80 9 3 03 1 50 3 6 59 1 85 8 3 2kN mmkN mmkN mm 顶6 59 1 55 8 1 5 2 3 03 10 8 7 21 4 2162 011kN mmkN mkN mmkN 层柱活载 板传荷载 23 11 2 0 1 81 23 44 kN mm 23 11 2 0 1 51 232 0 1 5 44 kN mmkN mm 5 8 1 5 22 0 1 85 8 3 236 759kN mmkN 标准柱恒载 墙 梁自重 板传荷载 10 8 3 60 6 18 36 3 60 6 18 36 3 60 6 kN mmkN mmkN mm 3 03 1 50 3 4 65 7 20 6 6 59 1 85 8 3 2kN mmkN mmkN mm 22 6 59 7 21 2 1 24 13 3 67 25 17 3 65 4440 785kN mmkN mmmkN mmmkN 标准层活载 板传荷载 22 2 0 3 67 23 75 1 57 292 34kN mmmkN mmmkN 基础顶面恒载 底层外纵墙自重 基础自重 2 6 498 7 20 6 3 75 1 57 283 387kN mmmkN mmmkN 框架柱自重 柱自重 底层柱 1 2 0 5m 0 5m 25 4 85m 36 375kN 3 kN m 28 其余柱 1 2 0 5m 0 5m 25 3 4m 25 5kN 3 kN m 由以上结果得 恒荷载作用下框架的受荷总图如下图 6 3 所示 ABC D 25 043 25 043 25 043 25 043 25 043 25 043 25 043 25 043 25 043 25 043 195 154195 154 185 986 185 986 185 986 185 986 185 986 185 986 185 986 185 986 25 77925 779 25 779 25 779 25 779 25 779 25 779 25 779 25 779 25 779 6 413 6 413 6 413 6 413 6 413 6 413 6 413 6 413 6 413 6 413 15 386 15 386 15 386 15 386 15 386 3 75 3 75 3 75 3 75 3 75 90 756 90 75690 75690 756 图 6 3 恒荷载作用下框架的受荷总图 注 1 图中各值的单位为 kN 2 图中数值均为标准值 3 图中括号数值为活荷载 6 2 恒荷载作用下的框架内力计算 6 2 1 恒荷载作用下框架的弯矩计算 一 恒荷载作用下框架的弯矩计算按下面公式求得 公式 6 3 2 1 12 ab Mql 公式 6 4 2 1 12 ba Mql 则 2 5 5 1 12 25 779 7 2111 37 A B MkN m 5 5 111 37 B A MkN m 29 2 55 1 12 15 386 366 47 B C MkN m 5 5 66 47 C B MkN m 2 44 1 12 17 892 7 277 29 A B MkN m 44 77 29k B A MN m 2 44 1 12 10 774 346 54k B C MN m 44 46 54 C B MkN m 二 由前面所算得的梁 柱的相对线刚度 求出各节点的弯矩分配系数 ij 公式 6 5 ijcb iii 分配系数如图 6 5 图 6 6 所示 A 柱 图 6 4 A 柱弯矩各层分配系数简图 底层 0 701 0 7010 562 1 0 0 310i 下柱 1 0 0 7010 562 1 0 0 442i 上柱 0 562 0 5620 701 1 0 0 248i 右梁 标准层 1 0 0 562 1 0 1 0 0 390i 上柱 1 0 0 562 1 0 1 0 0 390i 下柱 0 562 0 562 1 0 1 0 0 220i 右梁 30 顶层 1 0 0 562 1 0 0 640i 下柱 0 562 0 562 1 0 0 360i 右梁 B 柱 图 6 5 B 柱弯矩各层分配系数简图 底层 0 562 0 562 1 00 6560 701 0 193i 左梁 1 0 0 562 1 00 6560 701 0 343i 上柱 0 701 0 562 1 00 6560 701 0 240i 下柱 0 656 0 656 1 00 5620 701 0 224i 右梁 标准层 1 0 0 562 1 00 656 1 0 0 311i 下柱 1 0 0 562 1 00 656 1 0 0 311i 上柱 0 656 0 656 1 00 562 1 0 0 203i 右梁 0 562 0 562 1 00 656 1 0 0 175i 左梁 顶层 1 0 0 562 1 00 656 0 451i 下柱 0 562 0 562 1 00 656 0 253i 左梁 0 656 0 656 1 00 562 0 296i 右梁 三 恒荷载作用下的框架弯矩与剪力计算 受力情况如图 6 6 所示 31 图 6 6 恒荷载作用下的计算简图 梁 A M0 2 1 2 0 ABB MMqlQ l 1 2 BAB QMMlql B M0 2 1 2 0 ABA MMqlQ l 1 2 AAB QMMlql 柱 C M0 0 CDD MMQ h DCD QMMh D M0 0 CDC MMQ h CCD QMMh 四 恒荷载作用下的边跨上的框架柱的轴力计算 轴力其中也包括连梁传来的荷载及 柱自重 5 195 15425 779 7 2 2287 958NkN 45