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文档简介

1、第一章 建筑设计1.1工程概况工程名称南京全民健身馆设计建筑地点南京市秦淮区夫子庙建筑类型四层健身馆,框架填充墙结构1.1.4建筑介绍建筑面积约4000平方米,楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构,楼板厚度取120mm,填充墙采用水泥空心砖。门窗使用门采用木门(=0.2kN/m2 ),窗采用钢塑窗(=0.35 kN/m2 )。水文地质条件地表为0.8m厚砂土,承载力特征值150 kN, 其下为中风化花岗岩地基承载力设计值=1200kN;抗震设防烈度7度,该地震动参数区划的特征周期分区为二区,设计地震加速度为0.15g,类场地。1.2建筑平面设计建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关

2、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。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: 房间的面积、形状和尺寸要满足室内使用活动和设备合理布置的要求。本健身馆房间的形状均为矩形,简单合理,有利于健身娱乐设备的布置。房间的开间、进深为较大,能够满足活动需求。 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。考虑到防火疏散要求,内部设有三部楼梯。本建筑的正门中间为旋转门

3、,两侧为向外开启的弹簧门。窗的尺寸能够满足采光通风的要求。 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。(2)使用房间的面积、形状和尺寸 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,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:家具或设备所占的面积;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。本建筑是通过参照房屋建筑

4、学1中建筑部分构件的尺寸要求及家具的尺寸来确定房间尺寸和面积的。 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、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。本健身馆采用沿外墙短向布置的矩形平面,它是综合考虑设备布置、房间组合、技术经济条件和总体上节约用地等多方面因素的

5、结果。(3)门窗在房间平面中的布置房间平面设计中,门窗的大小和数量是否恰当,它们的位置和开启方向是否合适,对房间的平面使用效果也有很大影响。同时,窗的形式和组合方式有和建筑立面设计的关系密切,门窗的宽度在平面中表示,它们的高度在剖面中确定,而窗和外门的组合形式有只能在立面中看到。因此在平、立、剖面的设计过程中,门窗的布置须要多方面综合考虑,反复推敲。门的宽度、数量和开启方式房间平面中门的最小宽度,是由通过人流多少和搬进房间家具、设备的大小决定的。门的宽度常用900mm左右,这样的宽度可使一个携带东西的人,方便地通过,也能搬进尺寸较大的设备。本健身馆各房间的外门均取为900mm。房间平面中门的位

6、置房间平面中门的位置应考虑室内交通路线简捷和安全疏散的要求,门的位置还对室内使用面积能否充分利用、设备布置是否方便,以及组织室内穿堂风等关系很大。有的房间由于平面组合的需要,几个门的位置比较集中,并且经常需要同时开启,这时要注意协调几个门的开启方向,防止门扇相互碰撞和防碍人们通行。窗的大小和位置房间中窗的大小和位置,主要根据室内采光、通风要求来考虑。采光方面,窗的大小直接影响到室内照度是否足够,窗的位置关系到室内照度是否均匀。各类房间的照度要求,是由室内使用上精确细密的程度来确定的。由于影响室内照度强弱的因素,主要是窗户面积的大小,因此,通常以窗口透光部分的面积和房间面积的比(即采光面积比),

7、来初步确定或校验窗面积的大小。窗的平面位置,主要影响到房间沿外墙(开间)方向来的照度是否均匀、有无暗角和眩光。另外,房间中窗的位置,对室内通风效果也很关键,通常利用房间两侧相对应的窗户或门窗之间的组织穿堂风,门窗的相应位置采用对面通直布置时,室内气流通畅,同时也要尽可能使穿堂风通过室内使用活动部分的空间。本建筑各房间窗的位置均设在开间墙的中间,照度均匀,无暗角和眩光,并且通风良好。 交通联系部分的平面设计交通联系部分设计的主要要求有:(1) 交通路线简捷明确,联系通行方便;(2) 人流通畅,紧急疏散时迅速安全;(3) 满足一定的采光通风要求;(4) 力求节省交通面积,同时考虑空间处理等造型问题

8、。 建筑平面的组合设计建筑平面功能分析和组合方式的内容主要有以下几个方面:各类房间的主次、内外关系功能分区以及它们的联系和分隔房间的实用顺序和交通路线组织建筑平面组合的方式:走廊式(又分为内廊式和外廊式)、套间式以及大厅式。本建筑中为了使平面紧凑,走廊所占面积较小,房屋进深大和节省用地,采用内廊式组合。由于有一侧的房间朝向差,走廊较长时,采光、通风较差,故本建筑设置过厅以改善采光通风条件。1.3建筑体型及立面设计 建筑不仅要满足人们生产、生活等物质功能的要求,而且要满足人们精神文化方面的要求。为此,不仅要赋予它实用属性,同时也要赋予它美观的属性,强调建筑美是客观存在的,建筑的审美价值

9、在于其包含的社会伦理和生活内容的价值。建筑的美观主要是通过内部空间及外部造型的艺术处理来体现,同时也涉及到建筑的群体空间布局,而其中建筑物的外观形象经常而广泛地被人们所接触,对人的精神感受上产生的影响尤为深刻。体型和立面设计着重研究建筑物的体量大小、体型组合、立面及细部处理等。在满足使用功能和经济合理的前提下,运用不同的材料、结构形式、装饰细部、构图手法等创造出预想的意境,从而不同程度地给人以庄严、挺拔、明朗、轻快、简洁、朴素、大方、亲切的印象,因此具有独特的表现力和感染力。外部体型和立面反映内部空间的特征,但绝不能简单地理解为体型和立面设计只是内部空间的最后加工,是建筑设计完成后的最后处理,

10、而应与平、剖面设计同时进行,并贯穿于整个设计的始终。建筑物的外部形象,在很大程度上要受到使用功能、材料、结构施工技术、经济条件及周围环境的制约。每一幢建筑物都具有自己独特的形式和特点。除此以外,还要受到不同国家的自然社会条件、生活习惯和历史传统等各方面综合因素的影响,建筑外形不可避免地要反映出特定历史时期、特定民族和地区的特点,使之具有时代气息、民族风格和地区特色。使用功能建筑是为了满足人们生产和生活需要而创造出的物质空间环境。根据使用功能的要求,结合物质技术、环境条件确定房间的形状、大小、高低,并进行房间的组合。室内空间与外部体型是互相制约不可分割的两个方面。房屋外部形象反映建筑内部空间的组

11、合特点,美观问题紧密地结合功能要求,这正是建筑艺术有别于其它艺术的特点之一。因此,各类建筑由于使用功能的千差万别,在很大程度上必然导致出不同的外部体型及立面特征。材料、结构和施工技术钢筋混凝土或钢框架的结构系统,由于墙体仅起围护作用,立面上门窗大小不受限制,使房屋有可能采用灵活开敞的布置方式,以取得室内外空间相互渗透的效果。有些框架结构的房屋,立面上外露的梁柱构件,形成节奏鲜明的立面构图,显示出框架房屋的外形特点。以高强度的钢材、钢筋混凝土或钢丝网水泥等不同材料构成的空间结构;不仅为室内各种大型活动提供了理想的使用空间,同时,各种形式的空间结构也极大地丰富了建筑物的外部形象,使建筑物的体型和立

12、面,能够结合材料的力学性能,结合结构的特点,而具有很好的表现力。建筑标准和经济指标房屋建筑在国家基本建设的投资中占有很大比例。应本着勤俭的精神,严格掌握质量标准,尽量节约资金。城市规划和基地环境建筑本身就是构成城市空间和环境的重要因素,因此要受到城市规划、基地环境的某些制约。任何建筑都必定坐落在一定的基地环境之中,要处理得协调统一,与环境融合一体,就必须和环境保持密切的联系。建筑构图的基本法则建筑体型和立面设计,除了要从功能要求、技术经济条件,以及总体规划和基地环境等因素考虑外,还必须符合建筑造型和立面构图的一些规律,例如比例尺度、完整均衡、变化统一,以及韵律和对比等等。这些有关造型和构图的基

13、本规律,同样也适用于建筑群体布局和室内外的空间处理。由于建筑艺术是和功能要求、材料以及结构技术的发展紧密地结合在一起,因此这些规律,也会随着社会政治文化和经济技术的发展而发展。1.4 建筑剖面设计1.剖面设计包括剖面造型、层数、层高及各部分高度的确定,建筑空间的组合与利用等。 2.房间剖面形状的确定应考虑房间的使用要求、结构、材料和施工的影响,采光通风等因素。大多数房间采用矩形,这是因为矩形规整,对使用功能、结构、施工及工业化均有利。 3.建筑物层数的确定应考虑使用功能的要求、结构、材料和施工的影响,城市规划及基地环境的影响,建筑防火及经济等的要求。 4.建筑物层数的确定应考虑使用功能、采光通

14、风、结构类型、设备布置、空间比例、经济等主要因素的影响。窗台高度与房间使用要求、人体尺度、家具尺寸及通风要求有关。室内外地面高差应考虑内外联系方便,防水、防潮要求,地形及环境条件,建筑物习惯特征等因素。 5.剖面空间组合包括重复小空间组合,体量相差悬殊的空间组合、综合性空间组合、错层式空间组合等方式,充分利用空间的处理方式有:利用夹层空间,房间上部空间,楼梯间及走道空间,墙体空间等。1.5 建筑空间的组合建筑平面设计中,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。第二章

15、结构设计2.1结构概况柱网本建筑采用的柱网如图2-1所示图2-1柱网布置图 结构的选型与布置1. 框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径:楼板的均布恒载和活载经次间接或直接传至主梁,再由主梁传至框架柱,最后传至基础。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径,本建筑框架的承重方案为横向框架承重方案,这也可使框架梁的截面高度增大,增加框架的横向侧移刚度。2.结构布置本建筑的平面结构布置如图2-2,本建筑平面板均为双向板,双向板的板厚1/50,为减轻结构自重和节省材料,楼面和屋面板的板厚均取为120mm。图2-2结构平面布置图3建筑的材料混凝土:C30钢筋:纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400,

16、其余为HPB235墙体:外墙采用灰砂砖,其尺寸为240×115×53,重度为=18kN/m3;内墙采用水泥空心砖。梁、柱截面尺寸的初步确定1.梁截面尺寸确定梁截面高度一般取=(11818),截面宽度=(1312) 。本结构中,取=/12=7200/12=600mm ,=/2=300mm,另还有及×=300×400mm的基础梁。2.框架柱的截面尺寸的确定底层柱轴力估算:假定结构每平方米总荷载设计值为14kN,则底层中柱轴力设计值约为N1=14×4.575×6.5×4=1665.3 kN采用C30混凝土,=14.3N/mm2 ,

17、假定柱截面尺寸为600mm×600mm故确定取柱截面尺寸为600mm×600mm。为简化施工,各柱截面从底层到顶层不改变。确定框架计算简图框架的计算单元如图2-2所示,框架柱嵌固于基础顶面,框架梁与柱刚接。由于各层的由于各层柱的截面尺寸不变,故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面,室内外高差为-0.60m,基础顶面至室外地坪通常取-0.10m,故基础顶标高至±0.000的距离定为-0.70m,二层楼面标高为4.50m,故底层柱高为5.20m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面(即层高),故均为4.500m。由此可绘出框架的计算简图如图2-

18、3所示。 框架线刚度计算由于楼面板与框架梁的混凝土一起浇注,对于中框架梁取 图2-3计算简图左跨梁:ì左跨梁=E/L=3.0×107×2×1/12×0.3×(0.6)3/10.2=3.12×104 kN·m中跨梁:ì中跨梁= E/L=3.0×107×2×1/12×0.3×(0.6)3/2.4=13.5×104 kN·m右跨梁:ì右跨梁=3.0×107×2×1/12×0.3×(0

19、.6)3/9=3.6×104 kN·mA轴-D轴底层柱: ì底柱= E/=3.0×107×1/12×(0.45)4/5.2=1.55×104 kN·mA轴-D轴其余各层柱: ì余柱= E/ h =3.0×107×1/12×(0.45)4/3.0=2.0×104 kN·m令=1.0,则其余各杆件的相对线刚度为: =3.6×104/2.0×104=1.8 = 3.12×104/2.0×10 =1.56 =13.5

20、5;104/2.0×104=6.75 =1.55×104/2×104=0.775框架梁柱的相对线刚度如下图,作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。图2-4相对线刚度2.2荷载计算为了便于今后的内力组合,荷载计算宜按标准值计算。恒载标准值计算1)层面找平层:15厚水泥砂浆 0.015×20=0.30 kN/m2防水层:(刚性)40厚C20细石混凝土防水 1.0 kN/m2防水层:(柔性)三毡四油铺小石子 0.4 kN/m2找平层:15厚水泥砂浆 0.015×20=0.30 kN/m2找坡层:40厚水泥石灰焦渣砂浆3%找平 0.04×14

21、=0.56 kN/m2保温层:80厚矿渣水泥 0.08×14.5=1.16 kN/m2结构层:120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=2.5 kN/m2抹灰层:10厚混合砂浆 0.10×17=0.17 kN/m2合计 6.39 kN/m22)各层走廊楼面 10mm面层水磨石面 20mm水泥砂浆打底 0.65 kN/m2 素水泥结合层一道结构层:120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=2.5 kN/m2 抹灰层:10厚混合砂浆 0.10×17=0.17 kN/m2 合计 3.32kN/m23)标准层楼面大理石面层,水泥砂浆擦缝30厚1:3干硬

22、性水泥砂浆,面上撒2厚素水泥 1.16 kN/m2水泥浆结合层一道结构层:100厚现浇钢筋混凝土板 0.10×25=2.5 kN/m2抹灰层:10厚混合砂浆 0.10×17=0.17 kN/m2合计 3.83kN/m24)梁自重b×h=300mm×600mm自重 25×0.3×(0.6-0.10)=3.75 kN/m抹灰层:10厚混合砂浆 0.10×(0.6-0.10)×2×17=0.17 kN/m合计 3.92 kN/m基础梁b×h=300mm×400mm 自重 25×0.

23、3×0.4=3 kN/m5)柱自重b×h=500mm×500mm 自重 25×0.6×0.6=9kN/m抹灰层:10厚混合砂浆 0.10×(0.5+0.6)×2×17 =0.37 kN/m合计 9.37kN/m6)外纵墙自重标准层:纵墙: 0.8×0.24×18=3.456 kN/m铝合金窗 0.35×2.1=0.735kN/m水刷石外墙面 (4.575-2.1)×0.5=1.238 kN/m水泥粉刷内墙面 (4.575-2.1)×0.36=0.891 kN/m合计

24、 6.32 kN/m底层:纵墙(基础梁高200mm×400mm) (5.2-2.1-0.6-0.6)×0.24×18=15.98 kN/m铝合金窗 0.35×2.1=0.525 kN/m水刷石外墙面 (4.5-2.1)×0.5=1.2kkN/m水泥粉刷内墙面 (4.5-2.1)×0.36=0.864 kN/m合计 18.569kN/m7)内墙自重内隔墙 3.9×0.29×19=17.784 kN/m水泥粉刷墙面 3.9×2×0.36=2.88kN/m合计 20.52 kN/m活荷载标准值计算1)

25、屋面和楼面活荷载标准值由混凝土结构3查得:不上人屋面 0.5 kN/m2楼面: 4.0 kN/m2走廊: 2.5 kN/m2雪荷载标准值 =1.0×0.65=0.65 kN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,两者中取大值。 竖向荷载下框架受荷总图1)A-B轴间框架梁确定板传递给梁的荷载时,要一个板区格一个板区格地考虑。确定每个板区格上的荷载传递时,先要区分此板区格是单向还是双向板,若为单向板,可沿板的短跨作中线,将板上荷载平均分给两长边的梁;若为双向板,可沿四角点作45度线,将区格板分为四小块,将每小块板上的荷载传递给与之相邻的梁.板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。本结构

26、楼面荷载的传递示意图见下图2-5。屋面板传给梁的荷载:图2-5板传荷载图恒载: 6.39×2.7×(1-2×0.2642+0.2643) =7.58 kN/m 6.39×1.875×(1-2×0.3682+0.3683) =9.334 kN/m活载:0.65×2.7×(1-2×0.2642+0.2643) =0.772 kN/m0.65×1.875×(1-2×0.3682+0.3683)=0.95 kN/m楼面板传给梁的荷载:恒载: 3.83×2.7×(1

27、-2×0.2642+0.2643) =4.65 kN/m 3.83×1.875×(1-2×0.3682+0.3683)=5.59 kN/m 活载4.0×2.7×(1-2×0.2642+0.2643) =4.74 kN/m4.0×1.875×(1-2×0.3682+0.3683)=5.89 kN/m梁自重标准值 3.92 kN/mA- B轴间框架梁均布荷载为:屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=3.92+16.914=20.834kN/m 活载=板传荷载=1.72kN/m 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷

28、载=12.09kN/m 活载=板传荷载=10.63kN/m2)B-C轴间框架梁屋面板传给梁的荷载:恒载:6.39×1.2×5/8×2=9.585kN/m活载: 0.65×1.2×5/8×2.0=0.975 kN/m楼面板传给梁的荷载: 恒载:3.83×1.2×5/8×2=5.746 kN/m活载: 4×1.2×5/8×2.0=6 kN/m梁自重标准值 3.92 kN/mB- C轴间框架均布荷载为:屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=13.505kN/m 活载=板传荷载=0.975

29、 kN/m楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载=9.66 kN/m 活载=板传荷载=6 kN/m3)A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱女儿墙自重:(做法:墙高650mm,100mm的混凝土压顶)0.24×0.65×18+25×0.1×0.24+(1.2×2+0.24) ×0.5=4.278 kN/m顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载 =4.28×9.15+3.92×(9.15-0.6)+6.39×1.8×5/8×9.15=138.46 kN顶层柱活载=板传活载 =0.65×2.7

30、×5/8×5.4+1.875×0.65×5/8×3.75=8.78 kN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=7.932×(9.15-0.6)+3.92×(9.15-0.6)+3.83×2.7×5/8×5.4+3.83×1.875×5/8×3.75=148.45 kN标准层柱活载=板传活载=148.608 kN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=3.92×(9.15-0.6)+6.39×1.875×5/8×3.75+6

31、.39×2.7 =148.16 kN4)B轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=板传活载+梁自重=3.92×(9.15-0.6) +6.39×2.7×5/8×5.4+6.39 ×1.875×5/8×3.75=119.825 kN 顶层柱活载=板传活载 =0.65×1.875×5/8×3.75+0.65×2.7×5/8×5.4+0.65×1.875×(1-2×0.12+0.163)+ 0.65×2.7×(1-2&

32、#215;0.2222+0.2223)=11.54kN 标准层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.92×(9.15-0.6)+3.83×2.7×(1-2×0.2222+0.2223)+3.83×1.875×(1-2×0.162+0.163) =49.78 kN标准层柱活载=板传活载=4×1.875×5/8×3.75+4×5/8×2.7×5.4+4×5/8×2.7×(1-2×0.2222+0.2223)+4×1.875

33、15;(1-2×0.162+0.163)=71.01 kN 基础顶面恒载=基础梁自重=2.5×(7.2-0.45)=16.875 kN5)C-D轴间框架梁恒载: 6.39×2.7×(1-2×0.32+0.33) =14.613 kN/m 6.39×1.875×(1-2×0.4172+0.4173) =8.68 kN/m活载:0.65×2.7×(1-2×0.2642+0.2643) =1.486 kN/m0.65×1.875×(1-2×0.4172+0.41

34、73)=0.884 kN/m楼面板传给梁的荷载:恒载: 3.83×2.7×(1-2×0.32+0.33) =8.759 kN/m 3.83×1.875×(1-2×0.4172+0.4173)=5.21 kN/m 活载: 4.0×2.7×(1-2×0.32+0.33) =9.143kN/m4.0×1.875×(1-2×0.4172+0.4173)=5.438kN/m梁自重标准值 3.92 kN/mC- D轴间框架梁均布荷载为:屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=27.213kN/m

35、 活载=板传荷载=2.37kN/m 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载=17.899kN/m 活载=板传荷载=14.586kN/m2)D轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱女儿墙自重:(做法:墙高650mm,100mm的混凝土压顶)0.24×0.65×18+25×0.1×0.24+(1.2×2+0.24) ×0.5=4.278 kN/m顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载 =4.278×9.15+3.92×(9.15-0.6)+6.39×1.8×5/8×9.15=138.46 kN顶层柱活载=

36、板传活载 =0.65×2.7×5/8×5.4+1.875×0.65×5/8×3.75=8.78 kN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=7.932×(9.15-0.6)+3.92×(9.15-0.6)+3.83×2.7×5/8×5.4+3.83×1.875×5/8×3.75=133.067 kN标准层柱活载=板传活载=74.30 kN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=3.92×(9.15-0.6)+6.39×1.875

37、15;5/8×3.75+6.39×2.7 =148.16 kN4)C轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=板传活载+梁自重=3.92×(9.15-0.6)+6.39×2.7×5/8×5.4+6.39 ×1.875×5/8×3.75=119.825 kN 顶层柱活载=板传活载 =0.65×1.875×5/8×3.75+0.65×2.7×5/8×5.4+0.65×1.875×(1-2×0.12+0.163)+ 0.65

38、15;2.7×(1-2×0.2222+0.2223)=11.54kN标准层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.92×(9.15-0.6)+3.83×2.7×(1-2×0.32+0.33)+3.83×1.875×(1-2×0.4172+0.4173) =47.482 kN标准层柱活载=板传活载=4×1.875×5/8×3.75+4×5/8×2.7×5.4+4×5/8×2.7×(1-2×0.32+0.33)+4

39、15;1.875×(1-2×0.4172+0.4173)=30.164 kN 基础顶面恒载=基础梁自重=2.5×(7.2-0.45)=16.875 kN风荷载标准值计算作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值:为了简化计算起见,通常将计算单元范围内外墙面的分布风荷载,化为等量的作用于楼面集中风荷载,计算公式如下:式中 基本风压=0.6kN/m2=风压高度变化系数,因建设地点位于大城市效区,所以地面粗糙度为B类;=风荷载体型系数,本建筑H/B=19.1/15.9=1.2<4, =1.3;=风振系数,基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构可用T1=0.08n(

40、n是建筑层数)估算,大约为0.4s>0.25s,应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响, hi-下层柱高;hj-上层柱高,对顶层为女儿墙高度的2倍;B-计算单元迎风面的宽度,B=8.25m计算过程见表2-1 表2-1 各层楼面处集中风荷载标准值 层次W0(kN/m2 ) hi/mhj/mWk (kN )41.0661.01.30.44.51.521.4531.0981.01.30.44.54.533.1421.001.01.30.44.54.530.18611.001.01.30.44.54.532.198风荷载作用下的位移验算 位移计算时,各荷载均采用标准值。.1求侧移刚度D见表2-

41、2和表2-3。表2-2 横向2-4层D值的计算构件名称I=i b/2 i c= I /(2+ i)D=×i c×12/h2A轴称1.80.4745618B轴称8.550.8109600C轴称8.310.8069553D轴称1.560.4385191D=29962kN/m表2-3 横向底层D值的计算构件名称i=ib/2ic=(0.5+ i)/(2+ i)D= ic×12/h2A轴柱2.320.6533611B轴柱11.030.8854893C轴柱10.720.9215092D轴柱2.010.6263461D=17057kN/m.2风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用

42、下框架的层间侧移可按下式计算: 式中 第j层的总剪力标准值;第j层所有柱的抗侧刚度之和;第j层的层间侧移。第一层的层间侧移值求出以后,就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值,各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之各。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。框架在风荷载作用下侧移的计算见表2-4。表2-4 风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比计算 层次Wj/kNVj/kND/h四21.4521.45299620.00071/6429三33.1454.59299620.00181/2500二30.18684.776299620.00281/1605一32.198116.974170570.0

43、0691/652侧移验算:由表2-4可知,对于框架结构,楼层层间最大位移与层高之比的限值为1/550。本框架的层间最大位移与层高之经在底层,满足:1/652<1/550要求,框架抗侧刚度足够。2.2.6 水平地震作用计算该建筑物的高度 为18.75m<40m,以剪切变形为主,且质量和刚度沿高度+均匀分布,故可采用底部剪力法计算水平地震作用。(1) 重力荷载代表值的计算屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5×雪荷载标准值楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5×楼面活荷载标准值其中结构和构配件自重取楼面上下各半层层高范围内(屋面处取顶层的

44、一半)的结构及构配件自重。1) 屋面处的重力荷载标准值的计算女儿墙的重力荷载代表值的计算女儿墙=4.278×(56.4+21.6)×2=667.368 kN屋面板结构层及构造层自重标准值:屋面板=6.39×21.84×156.64=7904.54kN柱=48×25×0.6×0.6×(2.25-0.1)=774 kN梁=25×0.3×(0.6-0.1)×(3.6-0.6)×6×4+(5.4-0.6)×8+(3.75-0.6)×4×2+(

45、9-0.6)×4+25×0.35×(0.6-0.1)×(21.6-0.6)×12=1525.6 kN顶层的墙重:墙 =7.932×(3.6-0.6)×6+7.392×(3.75-0.6)+7.392×(9-0.6)=286.88 kN顶层=女儿墙+屋面板+梁+柱+墙=10469kN2)其余各层楼面处重力荷载标准值计算 墙=655.38 kN 楼面板=3.83×56.64×19.68=4269.21 kN 走廊=3.32×56.64×2.4=451.31 kN 梁=1

46、668kN 柱=48×25×0.6×0.6×(4.5-0.1)=1900.8 kN 标准层=墙+楼面板+走廊+梁+柱=8944.7 kN3)底层楼面处重力荷载标准值计算 墙=655.38×(4.5/2+5.8/2-0.1)/(4.5-0.1) =1087.335kN楼板=4720.52 kN柱=1900.8 kN底层=楼板+梁+柱+墙=7708.655 kN4)屋顶雪荷载标准值计算 =×=0.65×21.84×56.64=205.29 kN5)楼面活荷载标准值的计算 =q×s+× =4.0

47、15;(56.64×19.68)+2.5×56.64×2.4=4798.54 kN6)总重力荷载代表值的计算 屋面处: =屋面处结构和构件自重+0.5×雪荷载标准值 =10512.47+0.5×804.06=10911.4 kN 楼面处:=楼面处结构和构件自重+0.5×活荷载标准值 =8944.+0.5×4798.54=11343.97 kN(2)框架柱抗侧移刚度D和结构基本自振周期计算 1)横向D值的计算 表2-2和表2-3中已将各层每一柱的D值求出,各层柱的总D值计算见表2-5和表2-6。表2-5横向2-4层D值的计算构

48、件名称D值(kN/m)数量D (kN/m)A轴称56181267416B轴称960012115200C轴称955312114636D轴称51911262292D=359544kN/m表2-6 横向底层D值的计算构件名称D值(kN/m)数量D (kN/m)A轴柱36111243332B轴柱48931258716C轴柱50921261104D轴柱34611241532D=130536 kN/m2)结构基本自振周期计算结构基本自振周期有多种计算方法,下面将分别用假想顶点位移法、能量法和经验公式法进行计算。用假想顶点位移计算结构基本自振周期现列表计算假想顶点位移表2-7假想顶点位移计算结果层次Gi(k

49、N)Gi(kN)D (kN/m)i(m)i(m)410914.510914.53595440.030.360311343.9722258.473595440.0620.357211343.9733607.443595440.0930.29517708.65541311.12046840.2020.202结构基本自振周期考虑非结构墙影响折减系数=0.6,则结构的基本自振周期为T1=1.7 =0.61 s用能量法计算结构的基本自振周期表2-8 能量法计算结果层次 (kN)D (kN/m) (m) 2410914.53595440.3603929.221414.52311343.973595440.

50、3574049.801445.78211343.973595440.2953346.47987.2117708.662046840.2021557.15314.5412882.6444162.05将数字代入上述公式得: T1=0.7s用经验公式计算结构基本自振周期T1=0.25+0.00053H2 /=0.25+0.00053×18.62 /=0.32 s本次计算取T1=0.61 s(2) 多遇水平地震作用计算由于该工程所在地区抗震设防烈度为7度,场地土为类,设计地震分组为第二组。查表得=0.4s, =0.12。=0.85=0.85×41311.31=3114.435kN由

51、于,故式中 r 衰减系数,在的区间取0.9 2 -阻尼调整系数,除有专门规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05,相应的2=1.0纵向影响系数:1=(Tg/T1)0.9max =(0.4/0.612)0.9 ×0.15=0.102,需要考虑顶部附加水平地震作用的影响,顶部附加地震作用系数:对于多质点体系,结构底部总纵向水平地震作用标准值:=1=0.102×35114.435=3581.67 kN =n=0.12×3581.67=429.8 kNFi=(GiHi/GiHi)(1- n)-=3381.67-429.8=2951.87 kN质点i的水平地震作用标准值,楼层地

52、震力及楼层层间位移的计算过程如下表:表2-9Fi,Vi和i的计算层Gi(kN)Hi (m)GiHiGiHiFi (kN)ViDi410914.519.3210649.85540093.771151.31781.073595440.0050311343.914.8167890.76540093.77917.62698.673595440.0075211343.910116842.0540093.7638.63337.2359540.00917708.655.844710.20540093.7244.43581.6204680.017楼层最大位移与楼层层高之比i/h=0.0118/6.5=1/55

53、1<1/550,满足位移要求。(3) 剪重比验算表2-10各层剪重比层Gj/Gj44.535954416179481781.0710914.50.16334.5359544161794826978.622258.470.1224.5359544161794833372733602.440.09915.22046841187167.23581.6741311.10.0872.3 内力计算竖向荷载作用下的内力计算采用的是分层法。分层法的基本假定:梁上荷载仅在该梁上及与其相连的上下柱上产生内力,在其他层梁及柱上产生的内力可忽略不及;竖向荷载作用下框架结构产生的水平位移可忽略不计。各层力矩分配计

54、算的要点:计算各端分配系数i:上层柱线刚度取为原线刚度的0.9倍,其他杆件不变;计算固端弯矩;由节点不平衡力矩,求分配弯矩;由传递系数C,求传递弯矩。上层柱间的传递系数取为1/3,其他杆件的传递系数仍为1/2。循环、收敛后叠加,求杆端弯矩。 恒载标准值作用下的内力计算奇数跨对称结构在对称荷载作用下,取半边结构进行计算。 1.恒载作用下弯矩的计算1)分配系数 顶层: A点:柱=4×2×0.9/(4×2×0.9+4×3.12)=0.37 右梁=0.63 B点:下柱=4×2×0.9/(4×2×0.9+4×3.12+13.5×4)=0.1 左梁=0.17 右梁=0.73中层: A点:上柱=0.27 下柱=0.27 右梁=0.46 B点:上柱=0.09 下柱=0.09 左梁=0.15 右梁=0.67 底层: A点:上柱=0.2 下柱=0.24 右梁=0.48 B点:上柱=0.09 下柱=0.08 左梁=0.18 右梁=0.65 2)固端弯矩的计算 顶层: =-20.834×10.22 /12=-327.3 kN·m =327.3 kN·m =-13.505×2.42 /3=-25.92 kN·m =-12.96 kN&

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