畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(建筑、結(jié)構(gòu)).doc_第1頁
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緒 論1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義 畢業(yè)設(shè)汁是土木工程專業(yè)本科培養(yǎng)計(jì)劃中最后一個(gè)主要教學(xué)環(huán)節(jié),也是最重要的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),目的是通過這一較長(zhǎng)時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生具有綜合應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及專業(yè)課知識(shí)和相應(yīng)的技能,解決土木工程中實(shí)際問題的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。與其它教學(xué)環(huán)節(jié)不同的是,畢業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下,獨(dú)立系統(tǒng)地完成一項(xiàng)工程的部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)與造價(jià)計(jì)算,解決與之相關(guān)的所有問題,熟悉相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)圖以及工程實(shí)踐中常用的方法。它具有實(shí)踐性、綜合性強(qiáng)的顯著特點(diǎn),因而對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、增強(qiáng)工程意識(shí)和創(chuàng)新能力,都具有其它教學(xué)環(huán)節(jié)無法代替的重要作用。2. 畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程和總體要求畢業(yè)設(shè)計(jì)過程包括設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、正式設(shè)計(jì)、畢業(yè)答辯三個(gè)階段。設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段主要任務(wù)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求,明確工程特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求,收集有關(guān)資料,擬定設(shè)計(jì)計(jì)劃。這一階段要求學(xué)生要積極主動(dòng),多方面、全方位收集有關(guān)資料,盡可能深入了解項(xiàng)目特點(diǎn),做到對(duì)即將開始的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作有一個(gè)宏觀的認(rèn)識(shí),并制訂總的時(shí)間計(jì)劃。正式設(shè)計(jì)階段是畢業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,指導(dǎo)教師會(huì)提出明確的要求,及時(shí)給予具體的指導(dǎo)。學(xué)生在此階段需完成所有具體的計(jì)算和設(shè)計(jì),繪制相應(yīng)的工程圖。這一階段根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的不同還會(huì)細(xì)分為建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)、工程造價(jià)計(jì)算等不同階段,各階段之間有嚴(yán)格的時(shí)間制約關(guān)系。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容涉及面廣、工作量大,因此必須嚴(yán)格按照進(jìn)度計(jì)劃的要求,一開始就抓緊時(shí)間,按時(shí)完成相應(yīng)階段的設(shè)計(jì)任務(wù)。要特別注意避免前松后緊的現(xiàn)象,否則會(huì)導(dǎo)致最后未能認(rèn)真整理設(shè)計(jì)成果,影響畢業(yè)設(shè)計(jì)總的效果。畢業(yè)答辯階段的主要任務(wù)是總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程和成果,力爭(zhēng)清晰、準(zhǔn)確地反映所作的設(shè)計(jì),并結(jié)合自己的設(shè)計(jì)深化對(duì)有關(guān)概念、理論、方法的認(rèn)識(shí)。正式答辯時(shí),表述應(yīng)簡(jiǎn)明扼要,邏輯性強(qiáng),回答問題有理有據(jù)??傊?,希望同學(xué)們精心準(zhǔn)備、認(rèn)真對(duì)待,通過畢業(yè)設(shè)計(jì),使自己在查閱資料、安排設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、繪制工程圖、語言表達(dá)等各個(gè)方面得到綜合訓(xùn)練,全面提高專業(yè)素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力,為走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第1章 建筑設(shè)計(jì)說明1.1 工程概況包括:工程名稱,建設(shè)地點(diǎn),建筑物平面形狀,其在總平面圖中的位置(或與周圍建筑物的關(guān)系),建筑面積及建設(shè)規(guī)模的其它描述(總長(zhǎng)度、寬度、高度、層數(shù)等),防火等級(jí),結(jié)構(gòu)形式等。1.2 建筑功能設(shè)計(jì)1.2.1 平面設(shè)計(jì)包括:平面總體布局;各層主要房間的組成,其面積和間數(shù)要求;輔助房間的組成;各房間在平面圖中的位置和對(duì)其功能的考慮等。1.2.2 剖面設(shè)計(jì)包括:各層層高的確定;各房間的朝向、采光和通風(fēng)的考慮;室內(nèi)外高差的確定等。1.2.3 交通聯(lián)系設(shè)計(jì)包括:走廊、樓梯、電梯、主、次出入口等的設(shè)計(jì)如何滿足建筑功能要求,滿足防火和安全疏散的要求。1.3 建筑立面設(shè)計(jì)包括:立面造型處理;立面裝飾的方法和顏色的選用;外檐某些局部的裝飾處理。1.4 建筑物構(gòu)造做法1.4.1 圍護(hù)墻體與柱子間關(guān)系圍護(hù)墻體與柱子之間的關(guān)系通常有三種處理方案:墻體與柱外皮齊平(圖1),墻體與柱內(nèi)皮齊平(圖2),墻體與柱外皮相連(圖3)。 圖1 圖2 圖3分析比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn),并結(jié)合本工程的特點(diǎn),選擇其中某一種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.4.2 縱向梁與柱子間關(guān)系縱向梁與柱子之間的關(guān)系也有三種處理方案:梁軸線與柱軸線重合(梁居中),梁外皮與柱外皮齊平(梁偏軸),梁內(nèi)皮與柱內(nèi)皮齊平(梁偏軸),且縱向梁的截面又有矩形、T形等多種形式。分析比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn),并結(jié)合本工程特點(diǎn),選擇其中某一種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.4.3 外墻與內(nèi)隔墻材料的選擇及厚度的確定 從建筑功能的角度考慮,不涉及強(qiáng)度因素。1.4.4 各房間樓地面、墻面和頂棚的做法 進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。1.4.5 屋面防水及保溫做法 進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。1.4.6 室外臺(tái)階、坡道及散水等做法 進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。1.5 門窗表1.6 建筑方案評(píng)價(jià) 針對(duì)本工程的建筑設(shè)計(jì),評(píng)價(jià)其優(yōu)缺點(diǎn)。第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 結(jié)構(gòu)方案選擇2.1.1 結(jié)構(gòu)選型1.結(jié)構(gòu)體系建筑結(jié)構(gòu)的類型很多,按結(jié)構(gòu)所用材料可分為砌體結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)等。各類結(jié)構(gòu)都有其一定的適用范圍,應(yīng)根據(jù)其材料性能、結(jié)構(gòu)型式、受力特點(diǎn)和建筑使用要求及施工條件等因素合理選擇。一般來說,砌體結(jié)構(gòu)主要用于建造多層住宅、辦公樓、教學(xué)樓以及小型單層工業(yè)廠房等,但其抗震性能較差;鋼結(jié)構(gòu)多用于建造超高層建筑以及有重型吊車、或大跨度的工業(yè)廠房;其它情況均可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等??蚣芙Y(jié)構(gòu)由梁、柱構(gòu)件剛性連接而成,它既承受豎向荷載,又可承受水平荷載??蚣芙Y(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)是:建筑平面布置靈活,能獲得較大空間;建筑立面容易處理;結(jié)構(gòu)自重較輕,抗震性能較好;計(jì)算理論比較成熟;在一定的高度范圍內(nèi)造價(jià)較低。所以框架結(jié)構(gòu)廣泛用于內(nèi)部空間寬闊的辦公樓和教學(xué)樓等民用建筑,其它結(jié)構(gòu)體系則多用于高層建筑。結(jié)合本工程建筑使用功能的要求,說明結(jié)構(gòu)體系的選擇。2.柱網(wǎng)布置方案民用建筑框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng),通常可布置成內(nèi)廊式、外廊式、等跨式和對(duì)稱不等跨式幾種。應(yīng)結(jié)合本工程建筑使用功能的要求確定柱網(wǎng)的布置方案。內(nèi)廊式 外廊式 等跨式 對(duì)稱不等跨式3.承重方案根據(jù)樓蓋的平面布置及豎向荷載的傳遞途徑,框架結(jié)構(gòu)的承重方案可分為以下三種:(1)橫向承重。(2)縱向承重。(3)縱橫向承重。分析比較各承重方案的特點(diǎn),結(jié)合本工程建筑使用功能的要求,選擇適宜的承重方案。4.施工方法框架結(jié)構(gòu)按施工方法可分為以下三種:(1)現(xiàn)澆整體式。(2)預(yù)制裝配式。(3)裝配整體式。分析比較各方法的特點(diǎn),結(jié)合本工程的具體要求,選擇適宜的施工方法。5.其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型包括以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式的確定:(1)屋、樓蓋結(jié)構(gòu)。(2)樓梯結(jié)構(gòu)。(3)陽臺(tái)和雨蓬結(jié)構(gòu)。(4)門窗過梁。(5)柱下基礎(chǔ)和墻下基礎(chǔ)等。2.1.2 結(jié)構(gòu)布置1.結(jié)構(gòu)布置的一般規(guī)定(1)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度,見建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2010)中表6.1.1的規(guī)定。 (2)防震縫的設(shè)置,見建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2010)中條文6.1.4的規(guī)定。(3)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋的抗震等級(jí),見建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2010)中 表6.1.2的規(guī)定。2.平面布置(1)柱網(wǎng)尺寸:根據(jù)所選擇的柱網(wǎng)布置方案,確定橫向和縱向框架梁的跨度??蚣芰旱目缍葢?yīng)為柱子中心線之間的距離。(2)變形縫的設(shè)置:根據(jù)混凝土規(guī)范及其它要求進(jìn)行設(shè)置。(3)次梁的布置。3.豎向布置框架的層高即為框架柱的長(zhǎng)度。首層層高應(yīng)取基礎(chǔ)頂面到首層梁頂?shù)木嚯x,其余各層層高應(yīng)取梁頂至梁頂?shù)木嚯x。4.計(jì)算簡(jiǎn)圖根據(jù)上述的平面布置和豎向布置,繪制相應(yīng)的計(jì)算簡(jiǎn)圖。2.1.3 主要構(gòu)件截面尺寸的確定各構(gòu)件的截面尺寸應(yīng)滿足承載力、剛度及延性要求,并考慮方便施工。1.承重框架梁:梁高度取h =(1/101/8)L,梁寬度取b =(l/31/2)h,且不宜小于1/2柱寬。2.非承重框架梁(即連系梁):梁高度取h =(1/121/10)L,梁寬度取b =(l/31/2)h,且不宜小于1/2柱寬。3.樓面次梁:梁高度取h =(1/181/12)L,梁寬度取b =(l/31/2)h。4.樓板:樓板的厚度依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010中9.1.2條確定,對(duì)單向板h 1/30L(板的跨度)且滿足最小板厚60mm;對(duì)雙向板h 1/40L且滿足最小板厚80mm。5.框架柱:為了抵抗兩個(gè)方向的水平地震作用,框架柱的截面宜采用正方形或接近正方形的矩形??蚣苤慕孛娓叨?h 一般可按柱高度 H 取值,h =(1/121/8)H,且高度 h 不宜小于400mm,柱凈高與截面長(zhǎng)邊尺寸之比宜大于4;寬度取b =(1/1.51)h,且寬度 b 亦不宜小于400mm。2.2 材料的選擇2.2.1 混凝土:柱、梁、板及其它構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)的確定。2.2.2 鋼筋:柱和梁縱筋、柱和梁箍筋以及板鋼筋強(qiáng)度等級(jí)的確定,柱、梁、板保護(hù)層厚度的要求。2.2.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體:(1)0.000以下墻體的塊材強(qiáng)度等級(jí)和砂漿強(qiáng)度等級(jí),(2)0.000以上墻體的塊材強(qiáng)度等級(jí)和砂漿強(qiáng)度等級(jí),(3)女兒墻墻體的塊材強(qiáng)度等級(jí)和砂漿強(qiáng)度等級(jí)。2.3 重力荷載計(jì)算 2.3.1 頂層恒荷載1.屋蓋重:屋蓋的恒荷載包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重和構(gòu)造層重量等重力荷載,其標(biāo)準(zhǔn)值可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸、構(gòu)造層的材料和設(shè)計(jì)厚度以及材料容重標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。通常是先算出屋面的單位面積重力荷載(kNm2),再計(jì)算出總重力荷載值。2.屋面梁重:包括所有框架梁、連系梁、次梁和小梁的重量。對(duì)現(xiàn)澆板肋梁樓蓋,因板自重已計(jì)入屋蓋荷載之中,故梁截面高度應(yīng)減去板厚,且梁兩側(cè)的粉刷層重量也應(yīng)計(jì)入梁自重內(nèi)。3.女兒墻重:包括女兒墻墻體、混凝土壓頂及裝飾層的重量。4.柱重:柱的高度應(yīng)減去板厚。5.墻體重:包括內(nèi)外墻砌體、內(nèi)外墻裝飾和門、窗的重量。以上荷載均可從荷載規(guī)范中查取單位體積或面積的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算,最后合計(jì)為頂層的總荷載值。2.3.2 樓層恒荷載1.樓蓋重2.樓面梁重3.柱重4.樓梯重5.墻體重樓層各部分重量的組成及計(jì)算方法與頂層相同,但應(yīng)注意:計(jì)算首層的柱和墻體重時(shí),構(gòu)件的高度應(yīng)從基礎(chǔ)頂面算起。各層各部分的重量最后均需合計(jì)為該層的總荷載值。2.4 橫向水平地震作用計(jì)算及彈性變形驗(yàn)算2.4.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖及重力荷載代表值計(jì)算1.計(jì)算簡(jiǎn)圖對(duì)于多層框架結(jié)構(gòu),應(yīng)按集中質(zhì)量法將各層之間的結(jié)構(gòu)重力荷載、屋面和樓面的可變荷載集中于屋面和樓面標(biāo)高處,將其簡(jiǎn)化為多質(zhì)點(diǎn)彈性體系。一般情況下,對(duì)于具有n層的框架,可簡(jiǎn)化成n個(gè)多質(zhì)點(diǎn)彈性體系;對(duì)于局部突出屋面的房間,因其面積和荷載均很小,不單獨(dú)作為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。簡(jiǎn)化方法及計(jì)算簡(jiǎn)圖可參見教材郭繼武編著建筑抗震設(shè)計(jì)(以下簡(jiǎn)稱抗震設(shè)計(jì))中圖3-8所示。2.重力荷載代表值Gi計(jì)算集中于上述各質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值Gi,應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和,各可變荷載的組合系數(shù),應(yīng)按抗震設(shè)計(jì)中表3-5采用。對(duì)于局部突出屋面的房間,應(yīng)將其重力荷載折算到主體結(jié)構(gòu)頂層的荷載中。2.4.2 框架剛度計(jì)算1.梁、柱線剛度計(jì)算計(jì)算中注意:在計(jì)算梁的線剛度時(shí),可以考慮樓板對(duì)梁剛度的有利影響,即板作為梁的翼緣參加工作。計(jì)算時(shí),梁均先按矩形截面計(jì)算其慣性矩I0,再乘以增大系數(shù)求得I,增大系數(shù)可查抗震設(shè)計(jì)中表4-8。 2.柱的側(cè)移剛度柱側(cè)移剛度計(jì)算公式為:,式中h為各層框架柱的高度,Kc 為框架柱的線剛度,的概念及計(jì)算公式詳見抗震設(shè)計(jì)中表4-7。計(jì)算出每層各柱的側(cè)移剛度后,尚需根據(jù)每層各柱的根數(shù),計(jì)算出每層柱的總側(cè)移剛度。2.4.3 框架自震周期計(jì)算1.側(cè)移計(jì)算為計(jì)算框架的自震周期,可假設(shè)各質(zhì)點(diǎn)處的重力荷載代表值Gi水平作用于相應(yīng)質(zhì)點(diǎn)上,計(jì)算其產(chǎn)生的側(cè)移。該側(cè)移的計(jì)算過程可采用抗震設(shè)計(jì)中表4-13的格式進(jìn)行。2.周期計(jì)算采用能量法的計(jì)算公式為: 采用頂點(diǎn)位移法的計(jì)算公式為: 式中為結(jié)構(gòu)基本周期考慮非承重填充墻體影響的折減系數(shù),民用框架結(jié)構(gòu)取0.60.7。最后取周期T1 為以上兩式計(jì)算結(jié)果中的較小值。2.4.4 多遇水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值和位移計(jì)算對(duì)于高度不超過40m,以剪切變形為主(房屋高寬比小于4時(shí)),且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架,其水平地震作用可采用底部剪力法計(jì)算。地震影響系數(shù)計(jì)算公式為: 結(jié)構(gòu)總水平地震作用計(jì)算公式為: ,式中為等效重力荷載系數(shù),取=0.85各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用計(jì)算公式為:若T11.4Tg 時(shí),則上式改為: ,質(zhì)點(diǎn)i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值,樓層地震剪力及樓層層間位移的計(jì)算過程可參見抗震設(shè)計(jì)中表4-14的格式進(jìn)行。值得注意的是,由于地震影響系數(shù)在長(zhǎng)周期區(qū)段下降較快,結(jié)構(gòu)按上述公式算得的水平地震作用可能太小,出于對(duì)結(jié)構(gòu)安全的考慮,規(guī)范規(guī)定按底部剪力法所算得的結(jié)構(gòu)層間剪力應(yīng)符合下式要求: 所以在按表4-14計(jì)算時(shí),應(yīng)增加該項(xiàng)計(jì)算,式中剪力系數(shù)之值可按抗震設(shè)計(jì)中表3-7查取。2.4.5 框架層間彈性位移驗(yàn)算框架結(jié)構(gòu)房屋的層間彈性位移應(yīng)滿足下式要求: 式中:ue為多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的層間彈性位移;h為計(jì)算樓層層高;e為彈性層間位移角限值,按抗震設(shè)計(jì)中表3-15采用。 2.5橫向水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算采用D值法2.5.1框架柱剪力和柱端彎矩標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算有關(guān)計(jì)算公式為: 柱剪力: 柱端彎矩: 具體計(jì)算過程可參見抗震設(shè)計(jì)中表4-15的格式進(jìn)行。2.5.2框架梁端彎矩和剪力、柱軸力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算1.梁端彎矩Mb計(jì)算:框架梁端彎矩可根據(jù)柱端彎矩由節(jié)點(diǎn)平衡求得。2.梁端剪力V、柱軸力N計(jì)算:梁端剪力可根據(jù)梁端彎矩由梁桿件的平衡求得,柱軸力可根據(jù)梁端剪力由節(jié)點(diǎn)平衡求得。具體計(jì)算過程可參見抗震設(shè)計(jì)中表4-16的格式進(jìn)行。5.2.3 框架內(nèi)力圖 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果,分別繪制相應(yīng)的框架內(nèi)力圖。1.框架柱剪力圖2.框架梁、柱彎矩圖3.框架梁剪力、柱軸力圖2.6 豎向荷載作用下框架內(nèi)力計(jì)算采用彎矩二次分配法2.6.1 無地震作用時(shí)1.框架梁上荷載2.框架柱上集中荷載以上兩項(xiàng)荷載計(jì)算時(shí)應(yīng)注意:應(yīng)根據(jù)所設(shè)計(jì)的某榀框架的具體受力情況分層、分跨進(jìn)行計(jì)算;在分別計(jì)算出恒荷載和活荷載值以后,按恒荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2、活荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.4計(jì)算荷載的設(shè)計(jì)值;頂層的活荷載應(yīng)采用屋面均布活荷載值。3.重力荷載設(shè)計(jì)值作用下框架彎矩計(jì)算(1)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖:將上述計(jì)算的荷載值繪制在框架計(jì)算簡(jiǎn)圖上。(2)梁、柱轉(zhuǎn)動(dòng)剛度S及相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)剛度S:應(yīng)根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖和各桿件的線剛度按結(jié)構(gòu)力學(xué)中的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算,可參見抗震設(shè)計(jì)中表4-18的格式進(jìn)行。(3)各節(jié)點(diǎn)桿件彎矩分配系數(shù):= S/ S,可參見抗震設(shè)計(jì)中表4-19的格式進(jìn)行計(jì)算。(4)梁固端彎矩計(jì)算:按照結(jié)構(gòu)力學(xué)中的有關(guān)計(jì)算公式,分層、分跨計(jì)算各梁端的固端彎矩。(5)彎矩分配與傳遞、桿端彎矩計(jì)算計(jì)算方法及步驟可參見抗震設(shè)計(jì)中圖4-20所示,計(jì)算中應(yīng)注意:梁固端彎矩:對(duì)桿端順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為()。第一次彎矩分配:將各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩(梁固端彎矩之和)改變()、()符號(hào)后進(jìn)行分配。彎矩傳遞:將所分配的彎矩向各桿件的遠(yuǎn)端傳遞,傳遞系數(shù)均為1/2,且不改變彎矩符號(hào)。第二次彎矩分配:再次將各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩(各桿件傳遞彎矩之和)改變()、()符號(hào)后進(jìn)行分配。上述4項(xiàng)彎矩之和,即為框架梁、柱的桿端彎矩。(6)梁端彎矩的調(diào)幅框架結(jié)構(gòu)梁端的負(fù)彎矩較大,配筋較多,因而不便施工。由于超靜定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有塑性內(nèi)力重分布的性質(zhì),所以在重力荷載作用下可乘以調(diào)幅系數(shù),適當(dāng)降低梁端彎矩。對(duì)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架,可取= 0.80.9。梁端彎矩調(diào)幅后,不僅可以減少梁端配筋數(shù)量,達(dá)到施工方便的目的,而且還可以提高柱的安全儲(chǔ)備,以滿足“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則。(7)梁的跨中彎矩計(jì)算:根據(jù)梁上的荷載和調(diào)幅后的梁端彎矩計(jì)算各層、各跨梁的跨中彎矩。4.梁端剪力計(jì)算:梁端剪力可根據(jù)梁端彎矩和梁上的荷載由梁桿件的平衡求得,可參見抗震設(shè)計(jì)中表4-20的格式進(jìn)行計(jì)算。5.柱軸力計(jì)算:柱軸力可根據(jù)梁端剪力和框架柱上集中荷載由節(jié)點(diǎn)平衡求得,可參見抗震設(shè)計(jì)中表4-21的格式進(jìn)行計(jì)算。6. 框架內(nèi)力圖(1)框架梁、柱彎矩圖:調(diào)幅后的梁端彎矩和相應(yīng)的跨中彎矩值可用括號(hào)表示。(2)框架梁剪力、柱軸力圖2.6.2有地震作用時(shí)1.框架梁上荷載2.框架柱上集中荷載以上兩項(xiàng)荷載計(jì)算時(shí)應(yīng)注意:各層梁上、柱上的恒荷載和活荷載標(biāo)準(zhǔn)值與2.6.1中無地震作用時(shí)基本相同;在分別計(jì)算出恒荷載和活荷載值以后,按恒荷載取標(biāo)準(zhǔn)值、活荷載乘以組合值系數(shù)后計(jì)算重力荷載的代表值;頂層的活荷載應(yīng)采用雪荷載值。3.重力荷載代表值作用下框架彎矩計(jì)算(1)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖:將上述計(jì)算的荷載值繪制在框架計(jì)算簡(jiǎn)圖上。(2)梁固端彎矩計(jì)算:計(jì)算方法與2.6.1中無地震作用時(shí)相同。(3)彎矩分配與傳遞、桿端彎矩計(jì)算:計(jì)算方法與2.6.1中無地震作用時(shí)相同。(4)梁端彎矩的調(diào)幅:取調(diào)幅系數(shù)= 0.8。(5)梁的跨中彎矩計(jì)算:計(jì)算方法與2.6.1中無地震作用時(shí)相同。4.梁端剪力計(jì)算:計(jì)算方法與2.6.1中無地震作用時(shí)相同。5.柱軸力計(jì)算:計(jì)算方法與2.6.1中無地震作用時(shí)相同。6.框架內(nèi)力圖(1)框架梁、柱彎矩圖:調(diào)幅后的梁端彎矩和相應(yīng)的跨中彎矩值可用括號(hào)表示。(2)框架梁剪力、柱軸力圖2.7橫向框架內(nèi)力組合2.7.1梁端截面彎矩計(jì)算在框架梁、柱端部截面配筋計(jì)算中,應(yīng)采用構(gòu)件端部截面的內(nèi)力,而不是軸線處的內(nèi)力,見抗震設(shè)計(jì)中圖4-28所示。由于梁端截面彎矩、剪力較柱軸線處的小,柱端截面內(nèi)力較梁軸線處的小,因此需求出構(gòu)件端部截面內(nèi)力。1.地震作用下梁端彎矩MEK2.重力荷載設(shè)計(jì)值作用下梁端彎矩Mq3.重力荷載代表值作用下梁端彎矩MGE2.7.2 梁彎矩組合梁端負(fù)彎矩,取下式兩者較大值:MRE(1.3MEK1.2MGE) M0(1.2MGK1.4MQK)Mq梁端正彎矩按下式確定:MRE(1.3MEK1.0MGE)跨中正彎矩取下式兩者較大值: M中RE(1.3MEK1.2MGE) M中0(1.2MGK1.4MQK) Mq式中 RE承載力抗震調(diào)整系數(shù),按抗震設(shè)計(jì)中表3-14取用;0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),取1.0。1.各梁端截面彎矩組合:具體計(jì)算過程可參見抗震設(shè)計(jì)中表4-24a和4-24b的格式進(jìn)行。2.各梁跨中截面彎矩組合:其值可由解析法求得,計(jì)算方法可參見抗震設(shè)計(jì)中圖4-25例題。2.7.3梁端剪力組合為了避免梁在彎曲破壞前發(fā)生剪切破壞,應(yīng)按“強(qiáng)剪弱彎”的原則調(diào)整框架梁端部截面組合的剪力設(shè)計(jì)值,故剪力組合的計(jì)算公式如下: 式中 RE承載力抗震調(diào)整系數(shù),按抗震設(shè)計(jì)中表3-14取用; vb梁的剪力增大系數(shù),應(yīng)根據(jù)框架抗震等級(jí)取值,二級(jí)為1.2,三級(jí)為1.1; VGb梁在重力荷載代表值作用下,按簡(jiǎn)支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值。2.7.4 柱彎矩與軸力組合對(duì)于單向偏心受壓的框架柱,進(jìn)行內(nèi)力組合時(shí)有三種情況:地震作用下大偏心受壓、地震作用下小偏心受壓和無地震作用下的偏心受壓。第1組內(nèi)力組合(大偏心受壓): 第2組內(nèi)力組合(小偏心受壓): 第3組內(nèi)力組合(無地震作用): 式中 承載力抗震調(diào)整系數(shù),按抗震設(shè)計(jì)中表3-14取用;柱端彎矩增大系數(shù),應(yīng)根據(jù)框架抗震等級(jí)取值,二級(jí)為1.5,三級(jí)為1.3。此外,框架底層柱底截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值,二、三級(jí)框架應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.5和1.3。 柱彎矩與軸力組合的具體計(jì)算過程可參見抗震設(shè)計(jì)中表4-27 的格式進(jìn)行。2.7.5 柱剪力組合為了防止柱在壓彎破壞前發(fā)生剪切破壞,應(yīng)按“強(qiáng)剪弱彎”的原則,對(duì)柱的端部截面組合的剪力設(shè)計(jì)值予以調(diào)整,故剪力組合的計(jì)算公式如下:有地震作用時(shí): 式中 , 其中按柱取值; 承載力抗震調(diào)整系數(shù),按受剪構(gòu)件取值;柱剪力增大系數(shù),應(yīng)根據(jù)框架抗震等級(jí)取值,二級(jí)為1.3,三級(jí)為1.2。無地震作用時(shí):式中 M 。2.8 框架梁、柱和節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計(jì)2.8.1 一般設(shè)計(jì)原則1.強(qiáng)柱弱梁:要控制梁、柱的相對(duì)強(qiáng)度,使塑性鉸首先在梁中出現(xiàn),盡量避免或減少在柱中出現(xiàn)。2.強(qiáng)剪弱彎:對(duì)于梁、柱構(gòu)件而言,要保證構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸,而不過早地發(fā)生剪切破壞,這就要求構(gòu)件的抗剪承載力大于塑性鉸的抗彎承載力。3.強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固:為了保證延性結(jié)構(gòu)的要求,在梁的塑性鉸充分發(fā)揮作用前,框架節(jié)點(diǎn)、鋼筋的錨固不應(yīng)過早地破壞。2.8.2 橫向框架梁設(shè)計(jì) 1.梁的正截面受彎承載力計(jì)算(1)設(shè)計(jì)要求梁端截面的底面和頂面配筋量的比值,二、三級(jí)不應(yīng)小于0.3。沿梁全長(zhǎng)頂面和底面的配筋,二級(jí)不應(yīng)小于214,三級(jí)不應(yīng)小于212。計(jì)入受壓鋼筋的梁端,混凝土受壓相對(duì)高度0.35;梁跨中混凝土相對(duì)受壓高度b。梁縱向受拉鋼筋配筋率的限值梁端:2.5%maxmin跨中:minmin應(yīng)按抗震設(shè)計(jì)中表4-63取值。(2)承載力計(jì)算及配筋在分別進(jìn)行各層、各跨梁的承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)注意:梁端截面負(fù)彎矩配筋應(yīng)按矩形截面計(jì)算;跨中截面正彎矩配筋按T形截面計(jì)算,所以需首先確定T形截面翼緣的計(jì)算寬度,確定方法可參照鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教材中的有關(guān)規(guī)定。選配鋼筋的直徑和根數(shù)應(yīng)適宜,除滿足上述各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求外,還應(yīng)考慮方便施工,同一層梁鋼筋直徑的類型不宜超過三種,各層框架梁鋼筋直徑的總類型不宜超過四種。2.梁的斜截面受剪承載力計(jì)算(1)設(shè)計(jì)要求剪跨比的限制(即梁的最小截面的限制):REV 0.2 fC b h0 (0.25 fC b h0)0.8式中0.8為反復(fù)荷載作用下梁受剪承載力降低系數(shù)。按“強(qiáng)剪弱彎”的原則調(diào)整梁端截面剪力:內(nèi)力組合時(shí)已進(jìn)行調(diào)整。梁端箍筋加密區(qū)的箍筋肢距,不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值。(2)承載力計(jì)算及配箍筋計(jì)算公式:若采用有地震作用時(shí)的剪力,則 若采用無地震作用時(shí)的剪力,則 3.次梁兩側(cè)吊筋或附加箍筋計(jì)算:可參照鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教材中的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。2.8.3 框架柱設(shè)計(jì)1.柱的正截面承載力計(jì)算(1)設(shè)計(jì)要求軸壓比限制:軸壓比是影響柱延性的重要因素之一,在框架抗震設(shè)計(jì)中,必須限制軸壓比。 二級(jí)框架柱 N / b h fc 0.75 三級(jí)框架柱 N / b h fc 0.85按“強(qiáng)柱弱梁”原則調(diào)整柱端彎矩設(shè)計(jì)值:內(nèi)力組合時(shí)已進(jìn)行調(diào)整。柱宜對(duì)稱配筋,截面尺寸大于400 mm的柱,縱向鋼筋間距不宜大于200mm。柱縱向鋼筋配筋率限制總配筋率: 5% maxmin每側(cè)配筋率: 0.2%min應(yīng)按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2010)中表6.3.7-1取值。(2)柱軸壓比驗(yàn)算:應(yīng)取柱各截面內(nèi)力組合中,有地震時(shí)未乘RE的組合Nmax與無地震時(shí)Nq中的較大值進(jìn)行驗(yàn)算。(3)對(duì)稱配筋柱最不利內(nèi)力的選取柱對(duì)稱配筋時(shí),其受壓承載力計(jì)算公式為:N =1 fc b x ,令x =bh0 ,可求得柱大、小 偏心受壓的界限軸力N* =1 fc bbh0若某截面組合內(nèi)力N N*,即x bh0,則為大偏壓,應(yīng)選取大M,小N為最不利組合;若某截面組合內(nèi)力N N*,即x bh0,則為小偏壓,應(yīng)選取大M,大N為最不利組合。比較各層柱的上、下截面中非地震與地震組合,共6種情況下的

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