厦门湾御别墅建筑结构设计毕业设计论文.doc

毕业设计厦门湾御别墅建筑结构设计毕业设计论文1 建筑设计说明1.1 工程概况1. 设计题目：厦门湾御墅结构设计2. 住宅类型：别墅。随着经济水平的提高，人们对生活品质的追求也越来越高，购买别墅的业主越来越多，别墅俨然已成为城市的另一道风景线别墅设计应以居住者的生活内容为设计依据，满足人的基本空间要求。在解决使用功能的基础上进行设计，营造出一个健康、舒适、愉悦和富于文化品位而个性化的家居氛围。本项目结构设计将以安全方便为目的，在表现建筑主观美和异形美的同时，别墅结构应当稳定，整体性要强。1.2 工程规模1. 结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，层数为3层，层高3米，现浇楼板，为柱下独立基础，总建筑面积347 m2；1.3 设计参数抗震设计烈度为：7度；结构耐火等级：二级；使用环境类别：二类；场地类别类；设计使用年限：50年。1.4 设计依据住宅设计规范 住宅建筑规范 民用建筑设计通则房屋建筑制图统一标准 住宅建筑构造 03J93011.5 规范要求住宅设计规范GB50096-1999摘要1. 双人卧室不小于10平方米；大人卧室不小于6平方米；兼起居室的卧室不小于12平方米；起居室使用面积不小于12平方米；层高宜为2.8米；套内入口净宽不小于1.2米。2. 楼梯梯段净宽不应小于1.10。六层及六层以下住宅，一边设有栏杆的梯段净宽不应小于1（注：楼梯梯段净宽系指墙面至扶手中心之间的水平距离）。楼梯踏步宽度不应小于0.26，踏步高度不应大于0.175。扶手高度不宜小于0.90。楼梯水平段栏杆长度大于0.50m时，其扶手高度不应小于1.05m。楼梯栏杆垂直杆件间净空不应大于0.11m。楼梯平台净宽不应小于楼梯梯段净宽，并不得小于1.20。楼梯平台的结构下缘至人行过道的垂直高度不应低于2。入口处地坪与室外地面应有高差，并不应小于0.10m。1.6 构造设计1.屋顶排水考虑屋顶上人的需要，采用女儿墙边天沟内排水沟，双坡排水；屋面做法由下至上依次为钢筋混凝土屋面板（100mm），聚苯乙烯泡沫塑料保温板（50mm），1:8水泥陶粒找坡层（平均厚80mm），1:3水泥砂浆找平层（20mm），SBS改性沥青防水卷材，细石混凝土（30mm）。2.女儿墙构造柱女儿墙应设置构造柱，构造柱间距不宜大于4m，构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起。3.墙体 外墙厚300mm，内墙厚120mm，隔户墙厚200mm。4.散水建筑地面设计规范GB50037-96摘要1. 散水的宽度，应根据土壤性质、气候条件、建筑物的高度和屋面排水型式确定,宜为6001000mm；当采用无组织排水时，散水的宽度可按檐口线放出200300mm。2. 散水的坡度可为3%5%。当散水采用混凝土时，宜按2030m间距设置伸缝。散水与外墙之间宜设缝，缝宽可为2030mm，缝内应填沥青类材料。本工程据此采用宽900mm，坡度5%，散水与外墙之间缝宽20mm，外沿高30mm。1.7 建筑功能设计现时流行的居室八大功能即包括起居、就餐、厨卫、就寝、储藏、工作、学习以及阳台。1. 客厅( 起居室)客厅( 起居室) 的内部一般设置沙发、茶几和电视机座等， 从经济适用的角度考虑， 并考虑到电视机在1 米范围内的辐射危害很大，而以荧光屏对角线为标准， 四五倍的距离比较合适。因此， 从建筑布局上来说， 大约为45 米左右。客厅的开间大小尺寸最小可取3.9 米和4.2 米， 且其使用面积应不小于12m2， 这样既满足使用要求， 又比较经济，家具的布置也比较容易。如在户型面积比较小的情况下， 起居室也可和卧室合二为一， 使用面积的最小值应当在20m2以上。2. 餐厅餐厅作为用户就餐的空间，它的平面设计应当依据就餐的人数和餐桌椅的大小尺寸确定。随着目前家庭生活的变迁， 经济适用房的居住者以两口或三口之家为主， 由于受到住房面积的限制， 餐厅的规模不需要很大， 也可以餐厅与起居室合用， 室内餐桌的布置可分为中间摆放和靠边布置等方式。分开设置时， 要考虑到人通行及其餐桌的摆放等因素。参考目前市场上一些家具的尺寸， 餐桌宽度一般为0.71m， 长度一般为0.82m，由此可大致推算出餐厅的最小开间应为1.61.8m， 进深在1.82.2m 以上。考虑到家庭人口的变化，餐厅的开间尺寸在2.1m3.3m 左右， 进深在2.1m3.5m 左右， 比较经济实用。3. 卧室卧室是住宅建筑中最为重要的组成单元， 卧室本身需要营造的是一种安静的、舒适的、免受打扰的私密环境， 人们能在个人的环境中享受独处乐趣， 进行个人的生活活动， 因此卧室在布局上应考虑与起居室相对独立， 并远离公共交通部分， 具有良好朝向。一般而言， 双人卧室不应小于10m2； 单人卧室不应小于6m2； 如兼起居的卧室则最小为12m2。对于经济适用房而言，由于总体户型面积不大， 因此卧室的数量一般为13 个。作为一室户，在进行平面布置的时候，床的摆放应尽量一侧靠墙设置， 节省面积， 提高房间利用率。如是二、三室户， 两卧室之间的面积可相互调整， 形成主卧与次卧的区别，主卧相对大一点，设置床铺和衣柜以外，还可设置小的梳妆台。4. 厨房房部分作为住宅功能的核心部分， 应有直接采光、自然通风， 并宜布置在套内靠近入口处。与餐厅合用的厨房还应布置餐桌椅， 兼顾进餐功能。厨房内部包括很多设备和管道。厨房包括的功能和设备虽然很多， 但面积不宜过大， 可将省下面积补贴到卧室和起居室中。在面积受到限制时，也可将厨房部分功能搁置在阳台上， 建造时预留管井和通风井道， 腾出一部分面积给起居室和卧室。厨房的布置基本上可以分为单面布置、双面布置和L 型布置等几种。单面布置的时候， 厨房面积控制在47m2； 双面布置时， 厨房面积可控制在57m2 左右； 当采用L 型布置时， 则可控制在56m2 左右， 基本能够满足要求。5. 卫生间盥洗室作为小户型来说，一个卫生间能够满足要求。卫生间和盥洗室可放在一起，两个功能用房用隔断分开，大小便与洗漱分开。根据卫生洁具的摆放方式，可总结出卫生间的开间和进深尺寸。一般来说， 卫生间的开间在1.41.8m， 进深在2.12.4m 之间比较合适。每套住宅至少应配置三件卫生洁具。在进行户型设计的时候， 卫生间应该尽量靠近出入口， 且不应正对客厅开门， 也不宜正对餐厅开门， 当平面功能布局无法满足这种条件时，可通过阳台或者凹廊的方式进行联系。6. 储存空间在许多经济适用住宅中，对储存空间的考虑不是很充分， 家庭内部一些杂物无处对方， 于是人们采取放在某个角落或者额外的购置储存柜的方式， 这样既增加了家庭经济负担， 又影响了家庭内部活动。因此，经济适用房由于受到面积的限制，储存空间的设计可以结合实际情况采取以下方法：(1) 利用住宅架空层专用的储存室， 住宅内不设专用储存室；(2) 利用住宅内部凹入的空间隐蔽布置， 充分利用空间的竖向尺寸进行分隔；(3) 利用室内家具及隔断的零散空间；(4) 取消部分非承重墙， 采用墙体嵌入的办法设置储存贵；(5) 利用过道的上方空间；(6) 利用生活阳台局部设置储存空间等。7. 阳台及平台阳台是建筑物室内的延伸， 人们在阳台上可以晒太阳、观赏风景、呼吸新鲜空气。对于阳台的利用一般有几种方式：(1) 利用封闭的阳台形成室内空间， 可作为小卧室或者书房的用途， 虽然空间较小， 但利用率却比较高， 从而能够提高经济适用房内部面积的使用率。(2) 利用阳台设置一些绿化植物， 形成家庭内部的小花园， 改善住宅空间内部的小气候。(3) 利用阳台设置健身器具或休息座椅等， 供休闲使用。8. 室内装修布局室内装修是采用恰当的建筑结构、适宜的装修材料、科学的加工工艺和施工方法对建筑物内部进行改造、修饰的过程。室内空间设计的风格与环境规划主要取决于生活的需求。对于经济使用房而言， 应充分考虑到使用者的生活习惯、心里倾向和经济水平， 合理布局， 简约高效， 避免浪费。设计过程中应当充分考虑家具布置的需要， 比如开门窗的位置、放置床的位置、厨房及卫生间设备的摆放位置等。家具一般靠墙设置， 因此应尽可能地留出相对宽松一点的墙面， 应根据家具的尺寸进行合理规划， 使得住户对房间的布置能够更加灵活。满足不同人群的需要。2 结构设计说明2.1 工程概况结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，层数为3层，层高3米，柱，梁，楼板等构造部件均为现浇。填充墙采用空心砌块，外墙厚300mm，内墙厚120mm，内隔墙厚120mm，内隔墙厚200mm，楼板厚100mm。2.1.1设计参数(1)抗震设计烈度为：7度；(2)结构耐火等级：二级；(3)使用环境类别：二类；(4)场地类别类；(5)设计使用年限：50年(6)基本风压：0.8kN/m2。 2.1.2 设计依据建筑结构荷载规范混凝土结构设计规范建筑抗震设计规范建筑地基基础设计规范建筑结构制图标准2.1.3 建筑材料各层梁、板、柱混凝土强度等级均为C30，基础采用C25。梁、柱受力钢筋采用HRB400，箍筋采用HPB400，基础采用HPB400。2.2 结构布置及截面尺寸初估2.2.1 柱网布置具体布置见图2.1图2.1 结构平面布置图2.2.2 计算简图2.2 框架结构计算简图2.2.3 初步确定梁柱的尺寸1. 梁的截面尺寸h=(1/81/12)L=(1/81/12)5400mm=675mm450mm,取h=500mm; b=(1/21/3)h=(1/21/3)450mm=225mm150mm,取b=200mm;2. 柱的截面尺寸楼面荷载近似取为12kN/m2，以中柱计算为依据，中柱最大承载范围为4.4m4.25m，柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值估算：如取柱截面为正方形，则其截面尺寸为bh=263mm263mm，由于建筑抗震设计规范第6.3.5条规定，一、二、三级且超过2层时，柱截面不宜小宇400mm.取bh=400mm400mm。2.3 竖向荷载计算2.3.1 恒荷载标准值计算1. 不上人屋面恒载防水层（柔性）三毡四油铺小石子 0.4 KN/m2找平层：20厚1：3水泥砂浆找平 0.02020=0.4KN/m2找坡层：60厚水泥石灰焦渣砂浆找坡 0.0614=0.84 KN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1025 2.5 KN/m2抹灰层：10厚板底混合砂浆 0.0117 0.17 KN/m2合计： 4.312. 楼面恒载25mm硬木地板： 0.2地板格栅： 0.220mm厚水泥砂浆找平层： 200.020.4100mm厚现浇钢筋混凝土板： 250.102.510mm厚水泥石膏砂浆打底： 140.010.14合计： 3.44阳台恒载20mm厚水泥砂浆： 200.020.4100mm厚现浇钢筋混凝土板： 250.102.510mm厚水泥石膏砂浆打底： 140.010.14合计： 3.043. 主梁自重bh=200mm500mm自重： 250.2(0.5-0.1)=2.010mm厚水泥石膏砂浆抹灰： 170.01(0.5-0.1)20.136 合计： 2.636次梁自重bh=150mm400mm自重： 250.150.3=1.12510mm厚水泥石膏砂浆抹灰： 170.01(0.4-0.1)20.102 合计： 1.2274. 柱自重bh=400mm400mm自重： 250.40.4=410mm厚水泥石膏砂浆抹灰： 170.0140.40.272 合计： 4.2725. 墙自重(1) 外墙自重8mm抗裂砂浆： 170.0080.13650mm厚聚苯板： 0.50.050.025300mm水泥空心砖： 9.60.32.8820mm内墙面抹灰： 170.020.34合计： 3.381(2) 内墙自重120mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块： 5.50.120.6620mm厚双面抹灰： 2170.020.68合计： 1.34(3) 内隔户墙自重200mm厚混凝土空心砌块： 11.80.22.3620mm厚双面抹灰： 2170.020.68合计： 3.046. 女儿墙自重(墙高1000mm，100mm混凝土压顶，压顶厚400mm)墙重及压顶重： 9.610.3+250.10.43.8820mm厚双面水泥砂浆抹灰： 2200.021.10.88合计： 4.767. 门、窗自重木门： 0.2 钢铁门：0.45塑钢窗： 0.45 2.3.2 活荷载标准值1. 不上人屋面活荷载 0.52. 楼面活荷载 住宅 2.0 厨房 2.0 门厅、楼梯 2.0 阳台、浴室、卫生间 2.5 2.3.3 竖向荷载作用下框架受载总图1.计算单元取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为3.3m，如图2.3所示。直接传给该框架楼面荷载如图中的水平阴影所示，计算单元范围内的其余楼面荷载通过纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架梁，作用于各节点上。图2.3 横向框架计算单元2.荷载计算（1）恒载计算图2.4中q1代表横梁均布荷载；q2和q2代表板传梯形分布荷载；P1、P2 、P3代表纵梁传给柱的恒载。图2.4中的梯形分布荷载可根据支座弯矩相等的条件转化为等效均布荷载，如下：图2.5 梯形分布荷载化为均布荷载（=a/l）2.3.4 A-B轴间框架梁 屋面板传荷载：恒载：4.31kN/m21.25m(1-20.231+0.231)+4.31kN/m22.7m5/81.35=12.152kN/m活载：0.5kN/m21.25m(1-20.231+0.231)+0.5kN/m22.7m5/81.35=1.409kN/m楼面板传荷载：恒载：3.44kN/m21.25m(1-20.231+0.231)+3.44kN/m22.7m5/8=9.7kN/m活载：2.0kN/m21.25m(1-20.231+0.231)+2.0kN/m22.7m5/8=5.639kN/m粱自重： 2.02kN/mA-CB间框架梁均布荷载为：屋面粱 恒载=粱自重+板传荷载 =2.636kN/m+12.152kN/m =14.788N/m 活载=板传荷载 =1.490kN/m 楼面粱 恒载=粱自重+板传荷载+墙自重 =2.636N/m+9.7kN/m+3.043kN/m=21.456kN/m 活载=板传荷载 =5.639kN/m5.3.2 B-C轴间框架梁屋面板传荷载：恒载：4.31kN/m21.25m（1-20.368+0.368+4.31kN/m21.7m5/81.35=8.776kN/m活载：0.5N/m21.25m（1-20.368+0.368+0.5N/m21.2m5/81.35=1.103kN/m楼面板传荷载：恒载：3.14kN/m21.25m（1-20.368+0.368+3.44kN/m21.7m5/8=7.085kN/m活载：2.0kN/m21.25m（1-20.368+0.368+2.0kN/m21.7m5/8=4.119kN/m粱自重： 2.636kN/mB-C轴间框架梁均部荷载为： 屋面粱 恒载=粱自重+板传荷载 =2.636N/m+8.776kN/m =11.412kN/m 活载=板传荷载=1.103 KN/m 楼面粱 恒载=粱自重+板传荷载 =2.636N/m+7.085kN/m3.3813 =19.864N/m 活载=板传荷载 =4.119kN/m5.3.4 A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱顶层柱恒载=粱自重+板传荷载女儿墙自重=2.636kN/m（2.5m+6m）/2+4.31kN/m1.255/8+4.31 kN/m2.7（1-20.45+0.454.254.76=27.553kN顶层柱活载=板传活载 =0.5kN/m21.255/80.52.7（1-20.45+0.45=1.2kN标准层恒载=墙自重+粱自重+板传荷载=3.3814.2531.81.50.451.81.52.6364.253.441.255/83.442.7（1-20.45+0.45=55.457kN标准层活载=板传荷载 =21.255/8m22.7（1-20.45+0.45=5.268kN5.3.5 B轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =2.6364.254.311.255/824.312.7（1-20.45+0.454.311.7（1-20.28+0.28=32.2611kN顶层柱活载=板传活载=0.5kN/m25/81.25m2+0.5kN/m22.7（1-20.45+0.450.51.7=2.443KN标准层恒载=粱自重+墙自重+板传荷载 =3.04kN/m4.2533.44kN/m1.25m25/83.44kN/m2.7m（1-20.45+0.453.441.7（1-20.28+0.28=55.567kN标准层活载=板传荷载 = 2.0kN/m25/81.25m2+2.0kN/m22.7m（1-20.45+0.4521.7（1-20.28+0.28=9.722kN5.3.6 C轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=2.636kN/m（6m+2.5m）2+4.31kN/m5/81.25m+4.31kN/m1.7m（1-20.28+0.28) =20.909kN顶层柱活载=板传活载 =0.5kN/m5/81.25m +0.5kN/m(1-20.282+0.283)1.7m=1.126kN标准层恒载=粱自重+墙自重+板传荷载 =3.381kN/m4.25m3+1.81.50.45kN/m1.81.5m2.6364.253.441.255/83.441.7 (1-20.282+0.283) =60.573kN标准层活载=板传荷载 =2.0kN/5/81.25m2+2kN/m(1-20.282+0.283) 1.7m=4.504kN 框架竖向受载总图 2.4 横向框架侧移刚度计算梁柱均采用C30混凝土，Ec=3.0104 N/mm2。1. 线刚度计算(1) 横梁线刚度ib计算截面尺寸：bh=200mm500mm 跨度：l=5400mm梁矩形部分截面惯性矩：梁截面惯性矩： 横梁线刚度1： ： (2) 柱线刚度ic计算截面尺寸：bh=400mm400mm 柱高：H=3000mm柱截面惯性矩： 柱线刚度： 2. 柱侧移刚度计算柱的侧移刚度D值按下式计算： 其中c为侧移刚度的修正系数，h为柱子计算高度 ,ic为柱子的线刚度。 梁柱线刚度比为 对于第1层： 边柱 中柱 对于第26层： 边柱 中柱 表2.1 横向框架侧移刚度D值(N/mm)层数边柱中柱Di(N/mm)根数Di(N/mm)根数Di(N/mm)248821941459013411218132914180591784762.5 水平地震作用计算2.5.1重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值，为计算单元范围内的各楼层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙柱等重量。计算时，各可变荷载的组合按规定采用，屋面上的可变荷载均取雪荷载。(1) 顶层重力荷载标准值屋面板：梁： 柱： 窗： 外墙： 门： 隔户墙：隔墙： 合计 Gk6=1087.08kN(2) 25层重力荷载标准值楼板： 梁： 柱： 窗： 外墙： 门： 隔户墙：隔墙： 阳台板： 合计 Gk25=1398.02kN(3) 底层重力荷载标准值楼板： 梁： 柱： 窗： 外墙： 门： 隔户墙：隔墙： 阳台板： 合计 Gk1=1400.07kN(4) 活荷载标准值 屋面活载： 14.48.80.5=63.36kN楼面活载： 14.48.82.0=253.44kN阳台活载： 9.41.42.5=32.9kN13层活载： 楼面+阳台=253.44+32.9=286.73kN(5) 重力荷载代表值 顶层： G6=1089.08+0.563.36=1120.76kN23层： G25=1398.02+0.5286.34=1541.19kN底层： G1=1400.07+0.5286.34=1543.24kN各质点的重力荷载代表值如图2.10所示图2.10 各质点的重力荷载代表值2.5.2 横向地震作用下框架结构的内力和侧移计算1. 计算框架的自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期T1=1.7式中： 基本周期调整系数,取0.7。uT 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，uT 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uT 求出T1 ，再用T1求得框架结构的底部剪力，进而求出框表2.2 结构定点假想位移计算层数Gi/kNVGi/kNDi/(N/mm)ui/mmui/mm41120.761120.761241129.075.431541.192661.9512411221.466.421541.192661.9512411221.445.021543.244205.1917847623.5623.6结构基本自振周期 T1=1.7=1.70.7=0.614s2.5.2.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算因为本设计方案中结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按式 计算即： =0.85（1120.76+1541.19+153.24）=0.854205.19=3574.41kN设计地震分组为第2组，类场地，查表的特征周期Tg=0.45s抗震设防烈度为7度，多遇地震，查表得水平地震影响系数最大值max=0.08 各质点的水平地震作用计算按式 将上述和代入可得 各楼层地震剪力计算按式 具体过程见表2.3表2.3 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层数411.51120.7612888.740.31790.6490.64391541.1913910.710.34192.22 182.86261541.199247.140.22764.91 247.77131543.244629.720.11934.03281.80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2.11(a) 水平地震作用分布 (b) 层间剪力分布 图2.11 横向水平地震作用及楼层地震剪力2.5.2.3 水平地震作用下的位移验算 水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别按式 和 计算，计算过程见表2.4。表中还计算了各层的层间弹性位移角 。表2.4 横向水平地震作用下的位移验算层数490.641241120.735.7730001/41672182.861241121.475.0430001/20002 247.771241122.003.5830001/15151281.81784761.581.5830001/2300由表2.4可见,最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/1515 1/550，满足 的要求，其中。2.5.2.4 水平地震作用下框架内力计算以平面图中轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法，其余框架内力计算略。框架柱端剪力及柱上、下端弯矩分别按下列各式计算：式中：Dij为i层j柱的侧移刚度；h为该层柱的计算高度；y为框架柱的反弯点高度比；yn为框架柱的标准反弯点高度比；y1为上、下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值；y2、y3为上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值。yn可以查表得到，本设计不需考虑修正。具体计算过程及结果见下表2.5。83表2.5 各层柱端剪力及弯矩计算层数边柱中柱yy4390.6412411282196.000.8140.4516.2428.431459010.662.1060.4733.4141.2633182.86124112821912.110.8140.4528.6234.831459021.492.1060.5044.1552.7223247.77124112821916.410.8140.5033.7441.151459029.132.1060.5053.0753.0713281.881784761328112.980.8140.6856.5937.261805928.512.1060.6360.5162.31注：表中M量纲为V量纲为。梁端弯矩，剪力及柱轴力分别按下列各式计算： ， ， ， 式中：ilb，irb分别表示节点左右梁的线刚度（如下图所示），Mlb，Mrb分别表示节点左右梁的弯矩，Ni为柱在i层的轴力，以 受压为正，具体计算过程见表2.6。表2.6 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层数梁柱轴力ll边柱N中柱N边柱N451.1641.085.417.083.421.22-21.408.5214.31365.3849.585.421.293.427.31-32.7413.4027.54270.0157.795.423.673.4 32.41-53.5717.85 27.54166.7250.765.421.763.423.67-81.3219.5359.48注：1）柱轴力中的负号表示拉力。当为左震时，左柱为拉力，对应的右柱为压力。 2）表中M单位为kN.m,V的单位为kN，N的单位为kN，l的单位为m 。水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图2.122.15所示。图2.12 左地震作用下框架弯矩图（kNm）图2.13 左地震作用下梁端剪力及柱轴力图（kN） 2.6 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算2.6.1风荷载标准值风荷载标准值：，基本风压0=0.8kN/m2，查表知风载体型系数s=1.8。建筑结构荷载规范规定，对于高度大于30米且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数取z来考虑风压脉动的影响。本设计房屋高度H=11.5m30m，H/B=11.5/10.8=1.041.5，故不考虑风压脉动的影响。所以仍取轴线横向框架，其负载宽度3.m，沿房屋高度的分布风荷载标准值为： 根据各楼层标高处的高度Hi，可查表得z的值，计算结果如下表:表2.7 沿房屋高度分布风荷载标准值层数Hi/mzzqz( kN/m)411.51.131.02.98391.001.02.64261.001.02.64131.001.02.64qz沿房屋高度的分布见图2.16(a)（a）风荷载沿房屋高度的分布(kN/m) （b）等效节点集中风荷载(kN)图2.16 框架上的风荷载框架结构分析时，应将图2.16(a)的分布风荷载转化为节点集中荷载,公式如下： 式中： hi为下层柱高，hj为上层柱高。节点集中风荷载如图2.16(b)所示。2.6.2 风荷载作用下的水平位移验算根据图2.16(b)所示的水平荷载由式计算层间剪力，然后依据表2.1求出轴线框架的层间侧移刚度，再按式 和 计算各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程见表2.8。表2.8 风荷载作用下的框架层间剪力及侧移计算层数48.948.94310280.292.3630001/833327.9216.86310280.542.0730001/555627.9224.78312080.801.5330001/333317.9232.70446910.730.7330001/4166由表2.8可见,最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/3333 ，远小于1/550，满足 的要求，其中。2.6.3风荷载作用下框架结构内力计算风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下的相同,此处从略。2.7 竖向荷载作用下框架结构内力梁端、柱端弯矩采用二次分配法计算。对于无侧移框架，某一点不平衡弯矩只对相连杆件的远端弯矩影响比较明显，对其它杆件的影响很小。弯矩二次分配法就是根据框架结构在竖向荷载作用下的这一特点，将各节点的不平衡弯矩，同时做分配和传递。远端均假设为固定端，传递系数取为1/2。对于因弯矩传递产生的新的不平衡弯矩，做第二次分配，而不再进行传递。这样得到的弯矩即为结构在竖向荷载下的最终弯矩计算结果。2.7.1 固端弯矩计算将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，计算公式为：计算结果见表2.9(恒载)和表2.10(活载)表2.9 恒载固端弯矩层数AB跨BC跨简图固端弯矩(kNm)简图固端弯矩(kNm)614.2527.731520.6748.27表2.10 活载固端弯矩层数AB跨BC跨简图固端弯矩(kNm)简图固端弯矩(kNm)61.352.68155.43102.7.2 分配系数计算将节点不平衡弯矩按线刚度比进行分配。对于顶层：(1) 左节点： 右节点与左节点对称。 (2)中节点： 对于13层：(2) 左节点： 右节点与左节点对称。(2)中节点： 2.7.3 弯矩分配恒载和活载作用下，框架的弯矩分配计算分别见图2.172.18，框架的弯矩图分别见图2.192.20。图2.17 恒载作用下的弯矩二次分配(M单位：kNm)图2.18 活载(上人屋面活载)作用下的弯矩二次分配(M单位：kNm)图2.20 恒载作用下的框架弯矩图(单位：kNm)图2.21 活载(上人屋面活载)作用下的框架弯矩图(单位：kNm)2.7.4 横梁跨中弯矩计算取脱离体，按简支梁则有： 恒载和活载分别作用下的横梁跨中弯矩计算结果见表2.112.13，并将M中的值标在弯矩图2.202.22上。表2.11 恒载作用下横梁跨中弯矩(单位：kNm)层数AB跨BC跨421.3714.956.42101.0810.4390.65329.8716.0113.86175.9410.68165.26229.8716.0113.86175.9410.68165.26129.8716.0113.86175.9410.68165.26表2.12 活载(上人屋面活载)作用下横梁跨中弯矩(单位：kNm)层数AB跨BC跨41.951.560.599.771.217.5637.851.156.7036.452.3834.0727.851.156.7036.452.3834.0717.851.156.7036.452.3834.072.7.5 梁端剪力及柱轴力1. 梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力叠加而得。 竖向荷载引起的剪力: 梁端弯矩引起的剪力: 叠加后： ； 2. 轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱的自重， 计算结果见表2.142.16。层数AB跨BC跨柱轴力ql/2M