十二層框架結(jié)構(gòu)辦公樓畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)自學(xué)考試本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目 錄摘 要iabstractii緒 論1第1章 建筑設(shè)計(jì)21.1總體設(shè)計(jì)21.2平面和立面設(shè)計(jì)21.3剖面設(shè)計(jì)21.4防火設(shè)計(jì)21.5抗震分析3第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42.1結(jié)構(gòu)布置42.1.1柱網(wǎng)及層高42.1.2框架結(jié)構(gòu)的承重方案42.2構(gòu)件尺寸估算42.2.1梁板尺寸估算42.2.2柱截面尺寸估算42.3框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖52.4重力荷載計(jì)算62.4.1屋面及樓面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值62.4.2屋面及樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值72.4.3樓梯72.4.4柱的重力荷載計(jì)算72.4.5墻重72.4.6門(mén)窗重72.4.7質(zhì)點(diǎn)重力荷載代表值82.5框架側(cè)移剛度計(jì)算102

2、.6 橫向水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算122.6.1橫向自振周期計(jì)算122.6.2水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算132.6.3 水平地震作用下的位移計(jì)算152.6.4 橫向水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算172.7 橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)和側(cè)移內(nèi)力計(jì)算232.7.1風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值232.7.2風(fēng)荷載作用下的水平位移驗(yàn)算252.7.3風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算262.8豎向荷載作用下框架的內(nèi)力計(jì)算322.8.1橫向框架內(nèi)力計(jì)算322.9橫向框架內(nèi)力組合412.10框架梁的計(jì)算422.10.1梁的正截面的受彎承載力計(jì)算422.10.2梁斜截面受剪承載力計(jì)算482.11框架柱的計(jì)算492.11.1剪跨

3、比和軸壓比驗(yàn)算492.11.2柱正截面承載力計(jì)算502.11.3斜截面受剪承載力計(jì)算512.11.4框架梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)截面抗震驗(yàn)算532.12樓板配筋設(shè)計(jì)542.12.1荷載計(jì)算542.12.2內(nèi)力計(jì)算（按塑性理論）542.13基礎(chǔ)設(shè)計(jì)562.13.1荷載計(jì)算562.13.2荷載計(jì)算572.13.3確定樁數(shù)及承臺(tái)底面尺寸572.13.4單樁受力驗(yàn)算582.13.5單樁設(shè)計(jì)592.13.6群樁驗(yàn)算592.13.7承臺(tái)設(shè)計(jì)61結(jié) 論63參考文獻(xiàn)64致 謝65摘 要本文針對(duì)12層框架辦公樓建筑設(shè)計(jì)時(shí)所涉及的問(wèn)題，依據(jù)規(guī)范對(duì)其建筑功能、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)本體進(jìn)行了設(shè)計(jì)、計(jì)算。該辦公樓主體高度50米，建筑主

4、體長(zhǎng)90米，主體建筑面積9500平方米。底層層高4.2米，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.4米。建筑設(shè)計(jì)部分進(jìn)行了建筑平面，立面及剖面設(shè)計(jì)，功能分區(qū)設(shè)計(jì)，防火疏散及抗震設(shè)計(jì)，與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要包括建筑和結(jié)構(gòu)兩大部分，該建筑上部結(jié)構(gòu)采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，下部采用樁基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分分七部分：梁、板、柱截面尺寸估算；荷載計(jì)算；框架側(cè)移剛度計(jì)算；橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算；豎向荷載作用下框架的內(nèi)力計(jì)算；內(nèi)力組合；配筋計(jì)算?？拐鹪O(shè)防烈度7度，場(chǎng)地類(lèi)別ii類(lèi)。對(duì)于水平地震作用采用底部剪力法，對(duì)于豎向荷載采用彎矩二次分配法。關(guān)鍵詞：辦公樓；框架結(jié)構(gòu)；底部剪力法；樁基礎(chǔ)abstracta

5、iming at the problem of a 12-story office building, the buildings functions, structure elements, structure body are designed depending on the codes. the height of the main body is 40.2 m, the total length and the building is 52.5m, the total area is merely 862m2. the height of the first floor is 3.9

6、m and the standard floors height is 3.3m. the design is consist of architecture design and structure design. architecture design contains plan design, elevation design and section design. structure design contains seven part: estimation of the size of columns, beams and slabs; load computation; the

7、frame side rigidity computation; the frame internal forces of the portal frame construction and the side displacement under the horizontal load actions computation and reinforcing computation. the poured in place reinforced concrete frame structured and the pile foundation for the main body are adop

8、ted. earthquake resistance intensity is 7th, level is ii kind.equivalent base shear method is used and the twice allocation method of moment is used to calculate the vertical load.key words: office building; frame structure; the equivalent base shear method; pile foundationii緒 論高層辦公樓是近代經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)

9、物。城市人口集中，用地緊張以及商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的激烈化，促使了近代高層建筑的出現(xiàn)和發(fā)展。高層建筑以其高度和體量給人以宏偉的感覺(jué)，加之建筑師巧妙的造型和各種裝飾材料的運(yùn)用，使其更加壯觀。框架結(jié)構(gòu)是一種較常用的結(jié)構(gòu)體系。該結(jié)構(gòu)的建筑平面布置靈活,可獲得較大的使用空間;建筑立面較易處理,能適應(yīng)不同房屋造型?？蚣芙Y(jié)構(gòu)由抵抗水平地震作用和風(fēng)荷載的豎向支撐與主要承受豎向重力荷載的框架組成。支撐受壓失穩(wěn)將受到約束，能在墻板孔壁內(nèi)自由伸縮變形，塑性變形發(fā)展充分，可獲得更好的延性和耗能能力，便于設(shè)計(jì)和應(yīng)用。鋼筋混凝土剪力墻直接承擔(dān)水平荷載作用，這樣又可以提高整體結(jié)構(gòu)的極限承載能力，對(duì)于保證結(jié)構(gòu)的“大震不倒”提供了一定的

10、安全儲(chǔ)備；施工速度快，且墻板可兼做圍護(hù)結(jié)構(gòu)。本工程項(xiàng)目為以辦公為主的綜合性建筑。本畢業(yè)設(shè)計(jì)以高層辦公樓為題目，在建筑和結(jié)構(gòu)方面都有特定的設(shè)計(jì)目的，本畢業(yè)設(shè)計(jì)可為類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)提供參考。第1章 建筑設(shè)計(jì)1.1總體設(shè)計(jì)建筑物的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建筑物所處的地理位置，周?chē)h(huán)境，建筑物的性質(zhì)，客流量以及使用功能等要求進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，建筑物在滿足基本使用要求的同時(shí)更要考慮建筑物的視覺(jué)美觀效果。比如用新型的裝飾材料，河流，假山，花草樹(shù)木等來(lái)點(diǎn)綴更能表現(xiàn)出建筑物的獨(dú)特之處。1.2平面和立面設(shè)計(jì)本高層辦公樓的指導(dǎo)思想是強(qiáng)調(diào)滿足基本使用功能要求，做到了功能分區(qū)合理。由于本工程擬建在

11、大慶市，綜合考慮保溫、功能分區(qū)以及人流組織等條件，采用內(nèi)廊式布局。根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求主體長(zhǎng)度90米，寬60米。主體呈矩形平面，有利于結(jié)構(gòu)的抗震。主體部分上部十一層為辦公用房，底部一層為物業(yè)管理及輔助用房，分工明確。有利于結(jié)構(gòu)的抗震。建筑體型和立面設(shè)計(jì)不能脫離物質(zhì)技術(shù)發(fā)展的水平和特定的功能、環(huán)境而任意塑造，它在很大的程度上要受到使用功能、材料、結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件及周?chē)h(huán)境的制約。從和諧統(tǒng)一角度來(lái)講，建筑外表面采用白色真石漆涂料粉刷。每個(gè)立面方向的窗體使用同一規(guī)格，使整個(gè)建筑完全融為一體，無(wú)論從什么角度看都有一種和諧的感覺(jué)。1.3剖面設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書(shū)要求確定層數(shù)及各部分標(biāo)高，如下：層數(shù)：12層；

12、首層：4.2m；標(biāo)準(zhǔn)層：3.4m；確定空間形狀，根據(jù)建筑物的使用功能要求，其剖面形狀應(yīng)采用矩形。確定豎向組合方式。由于該建筑功能分區(qū)明確，各層房間數(shù)量與面積基本一致，因此采用上下空間一致的豎向組合方式即可。1.4防火設(shè)計(jì)在高層建筑中，垂直交通以電梯為主，在本建筑中設(shè)置了四部電梯，其中兩部是消防電梯兼作載客電梯，另兩部為客運(yùn)電梯；還設(shè)置了兩部樓梯，電梯與樓梯均有前室。前室采用二級(jí)防火門(mén)3。房間的拐角處有防火器材。每個(gè)樓層可作為一個(gè)防火分區(qū)。建筑材料也選擇為非燃性和難燃性材料。1.5抗震分析本建筑7度近震，因而須遵循以下原則：(1) 選擇對(duì)建筑物有利的場(chǎng)地中硬場(chǎng)地。(2) 結(jié)構(gòu)設(shè)置在性質(zhì)相當(dāng)?shù)牡鼗?/p>

13、上，采用樁基。(3) 建筑的平立面布置，規(guī)則對(duì)稱(chēng)，質(zhì)量和剛度變化均勻。(4) 綜合考慮結(jié)構(gòu)體系的實(shí)際剛度和強(qiáng)度部位。(5) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件避免脆性破壞，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固。(6) 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)有可靠的連接和錨固。第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1結(jié)構(gòu)布置根據(jù)高層的使用功能及建筑設(shè)計(jì)的要求。高層辦公樓是一個(gè)十二層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。2.1.1柱網(wǎng)及層高柱網(wǎng)采用內(nèi)廊式，邊跨跨度取為6米中間跨跨度取為3米。主體結(jié)構(gòu)共12層，底層層高4.2米，其余層均為3.4米。2.1.2框架結(jié)構(gòu)的承重方案采用橫向框架承重體系，因?yàn)榉课莸臋M向較短，柱子的數(shù)量較少，側(cè)移剛度較小，這個(gè)弊端可以通過(guò)加大框架梁的截面高

14、度來(lái)加大框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度。2.2構(gòu)件尺寸估算2.2.1梁板尺寸估算樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。多跨連續(xù)板的最小厚度不小于/40，其中為短向長(zhǎng)度，因此樓板厚度需不小于3900/40=97.5mm，則樓板厚度取為100mm。梁的截面尺寸應(yīng)滿足承載力、剛度及延性的要求，截面高度按梁跨度的1/121/8估算，為了防止梁產(chǎn)生剪切脆性破壞，梁的凈跨與截面高度之比不宜小于4；截面寬度可按梁高的1/31/2估算，同時(shí)不宜小于柱寬的1/2，且不宜小于250mm。由此估算的梁截面尺寸見(jiàn)表2-1，表中給出了各層梁、柱和板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度：c40(=19.1 n/mm , =1.71 n/mm)

15、。表2-1 梁截面尺寸（mm）及各層混凝土強(qiáng)度等級(jí)層次混凝土強(qiáng)度等級(jí)邊橫梁（b×h）中橫梁（b×h）次梁（b×h）縱梁（b×h）112c40350×600350×400350×550350×6002.2.2柱截面尺寸估算 框架柱的截面尺寸一般根據(jù)柱的軸壓比限值按下列公式估算： （2-1）=· （2-2）式中：n柱組合的軸壓比設(shè)計(jì)值；f按簡(jiǎn)支狀態(tài)計(jì)算的柱的負(fù)載面積；折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可根據(jù)實(shí)際荷載計(jì)算，也可近似取1215kn/m；考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)，邊柱.取1.3，不等跨

16、內(nèi)柱取1.25，等跨內(nèi)柱取1.2；n驗(yàn)算截面以上樓層層數(shù)；柱截面面積；混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 框架柱軸壓比限值，對(duì)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)抗震等級(jí)分別取0.7，0.8和0.9。該框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為二級(jí)，其軸壓比限值=0.8，各層的重力何在代表值近似取12kn/，由結(jié)構(gòu)平面布置圖可知邊柱及中柱的負(fù)載面積分別為和。由式（2-1）得第一層柱截面面積為邊柱 /（0.8×19.1）=275654mm a=525mm中柱 /（0.8×19.1）=371073 mm a=631mm其他層柱子按公式（2-1）估算如果柱截面取為正方形，則邊柱和中柱的截面尺寸: 700mm700mm2.3框架結(jié)

17、構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-1所示，取頂層柱的形心線作為框架結(jié)構(gòu)的軸線，梁軸線取至板底，基礎(chǔ)選用樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面埋深取為0.5m。212層柱的高度即為層高，取3.4m；底層柱的高度從基礎(chǔ)頂面取至一層板底，即h=3.9+0.6+0.5-0.1=4.9m。 a）橫向框架 b）縱向框架圖2-1 框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖2.4重力荷載計(jì)算2.4.1屋面及樓面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 屋面（上人）： 30mm厚細(xì)石混凝土保護(hù)層 22×0.03=0.66kn/m2 三氈四油防水層 0.4kn/m2 20mm厚1：3水泥砂漿找平層 20×0.02=0.4kn/m2 150mm厚蛭石保溫層 5×0.15

18、=0.75kn/m2 100mm厚鋼筋混凝土板 25×0.1=2.5kn/m2 v型輕鋼龍骨架吊頂 0.25kn/m2 合計(jì)：屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值 4.96kn/m2111層樓面： 面磚地面（包括水泥粗砂打底） 0.55kn/m2 100mm厚鋼筋混凝土板 25×0.1=2.5kn/m2 v型輕鋼龍骨架吊頂 0.25kn/m2 合計(jì)：樓面荷載標(biāo)準(zhǔn)值 3.3kn/m22.4.2屋面及樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 上人屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.0kn/m2 樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.0kn/m2 屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0.3kn/m22.4.3樓梯板式樓梯，踏步面層為20mm厚水泥砂漿抹灰，底面為20

19、mm厚混合砂漿抹灰，金屬欄桿重0.1kn/ m，樓梯活荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=2.0kn/m,混凝土為c35（=16.7 , =1.57）,鋼筋為hpb235級(jí) （）其中： 梯段板自重：0.15×3.3×25=12.4kn/m 平臺(tái)板自重：0.1×3.3×25=8.75kn/m 平臺(tái)梁自重：0.2×（0.4-0.1）×25=1.5kn/m 梯段梁自重：0.1×（0.4-0.1）×25=0.75kn/m2.4.4柱的重力荷載計(jì)算框架柱每層數(shù)量為36根，每層單根數(shù)量： 底層： 1.1×0.7×0.7×

20、;25×3.9=52.55kn/根 2-24層： 1.1×0.7×0.7×25×3.3=44.47kn/根2.4.5墻重外墻采用陶?？招钠鰤K（390mm×290mm×190mm），自重6.0kn/m3，外墻貼面磚，面磚0.5kn/m2，內(nèi)墻采用陶粒空心砌塊（190mm×190mm×190mm），內(nèi)墻兩側(cè)及外墻內(nèi)側(cè)抹灰20mm，自重17.0kn/m3，內(nèi)墻厚200mm，外墻厚300mm。外墻單位面積荷載：0.5+6.0×0.30+17×0.02=2.64kn/m2內(nèi)墻單位面積荷載：0.2

21、0×5.0+17×0.02×2=1.68kn/m22.4.6門(mén)窗重木門(mén)：0.10kn/m20.20kn/m2 取0.2 kn/m2鋼門(mén)：0.40kn/m20.45kn/m2 取0.4 kn/m2鋁合金門(mén)窗：0.27 kn/m20.31kn/m2 取0.3 kn/m2構(gòu)件b/mh/m/(kn/)g/(kn/m)/mn/kn/kn邊橫梁0.350.60251.055.5135.3016470.151979.中橫梁0.350.40251.053.6752.301267.62次梁0.300.55251.054.3315.6514342.6縱梁0.350.60251.055

22、.5136.90281065.11表2-3 梁、柱重力荷載計(jì)算注：1. 表中 為考慮梁柱的粉刷層重力荷載而對(duì)其重力荷載的增大系數(shù)；g表示單位長(zhǎng)度重力荷載；n為數(shù)量。2.梁長(zhǎng)都取凈長(zhǎng)；柱長(zhǎng)度按層高計(jì)算。2.4.7質(zhì)點(diǎn)重力荷載代表值.9+53.58+268.43+967.08=8242.08 kn集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值，計(jì)算結(jié)果如下：房屋集中于樓（屋）處的重力荷載代表值（標(biāo)準(zhǔn)值）為恒載與50%活載之和，即本層樓蓋自重、50%活載以及上下各半層墻、柱重之和，它集中在該層樓（屋）蓋標(biāo)高處。 g=樓（屋）蓋自重（含50%活載）+梁重+柱重+外墻重+內(nèi)墻重（均需去掉門(mén)窗洞口加上門(mén)窗重）頂間：

23、屋面板：0.1×25×2×6×7.85=235.5 kn 梁：（0.8-0.1）×25×2×6×7.85×0.4=659.4kn 女兒墻：1.68×2×2×（6+7.85）×0.20=18.61kn 電梯重：7.5×4=30 kn 屋面雪荷載：0.30×2×6×7.85=28.26kn 電梯活荷載：1.5×2×6×2.7=48.6 kn g13=235.5+659.4+318.61+30+28.2

24、6+48.6=1020.37kn12層： 樓板自重：25×0.1×835.24=2088.1kn 梁自重：470.15+101.43+342.6+1065.11=1979.29kn 柱自重：36×44.47=1600.92kn 外墻重：3.3×（7.5×7×2+15×2-7.5+4×2×3.14×144/360）-（2.1×2.4×20）×2.64=932.22kn 內(nèi)墻重：3.3×7.5×12+6×2）-（1.5×2.1&#

25、215;4+2.1×1.0×16+1.8×2.3×2）×1.68=812.25kn 女兒墻：（7×7.5+18.3）×2×0.20×1.68=47.58kn 門(mén)窗重：4×0.4×1.5×2.1+16×0.2×1.0×2.1+2×0.2×1.8×2.3+0.3×20×2.4×2.1=42.99kn 樓 梯：0.5×12.4×3+8.75×（7.5-3.0）+1

26、.5×4×3.1+0.15×7.5×3.3 ×2=113.74kn g12=2088.1+1979.29+（932.22+812.25）×0.5+1600.92+42.99+113.74+47.58=6744.86kn 標(biāo)準(zhǔn)層：樓板自重：2088.10kn 梁自重：1979.29kn 柱自重：1600.92 kn外墻重：932.22 kn 內(nèi)墻重：812.25 kn 門(mén)窗重：42.99kn 樓梯重：113.74kng=2088.1+1979.29+11600.92+932.22+812.25+42.99+1113.74×2=

27、7683.25 kn 底 層： 樓板自重：2088.10kn 梁自重：1979.29kn 柱自重： 36×52.55=1786.7kn外墻重：（7.5×7×2+15×2）×3.9-(2.4×2.1×20+1.5×2.1×3)×2.64=1098.90kn 內(nèi)墻重：3.9×（7.5×12+6×2）-（1.5×2.1×4+2.1×1.0×16+2.3×1.8×2+1.2×2.1×2）

28、5;1.68=967.08kn 門(mén)窗重：42.99+3×0.4×1.5×2.1+3×0.3×2.1×2.4+1.2×2.1×0.3×3=53.58 kn 樓梯重：113.74×(0.6/1.65+2)=268.43kng1=2088.1+1979.29+1786.7+10981020.376744.87683.257683.257683.257683.257683.257683.257683.257683.257683.257683.258242.08圖2-2 各質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值2.5框架側(cè)

29、移剛度計(jì)算 梁的線剛度，其中為混凝土彈性模量,為梁的計(jì)算跨度,為梁截面的慣性矩（對(duì)現(xiàn)澆樓面可近似取為：中框架梁=2.0, 邊框架=1.5,其中為矩形部分的截面慣性矩），計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表2-4。柱的線剛度，其中為柱的截面慣性矩，為框架柱的計(jì)算高度,計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表2-5。表2-4 梁線剛度計(jì)算表類(lèi)別層次 /()/n1.5/n2/邊橫梁1123.25×104350×6006.30×10960003.413×10104.688×10106.8251010中橫梁7123.25×104350×4001.87×10930002.025

30、×10103.039×10104.051010 表2-5 柱的線剛度計(jì)算表 層次/(）/ / n139003.25×104700×7002.001101016.7101021233003.25×104700×7002.001101019.71010柱的側(cè)移剛度d值按下式計(jì)算: (2-4) 式中: 柱側(cè)移剛度修正系數(shù)。根據(jù)梁柱線剛度比的不同,本設(shè)計(jì)中的柱可分為中框架中柱和邊柱、邊框架中柱和邊柱以及樓、電梯間柱等.柱的側(cè)移剛度計(jì)算結(jié)果分別見(jiàn)表2-6和表2-7。表2-6柱側(cè)移剛度 d值（）層次中柱（6根）中柱（6根）2120.5520.21

31、6468890.3460.1473191110.6520.434571820.410.378498042-7 邊框架邊柱側(cè)移剛度d值（）層次邊柱（8根）邊柱（4根）2120.2380.106230100.3920.1643560110.280.342450600.460.3951385將上述不同情況下同層框架柱側(cè)移剛度相加，即得框架各層層間側(cè)移剛度，見(jiàn)表2-8表2-8橫向框架層間側(cè)移剛度（）層次212113676001898340由上表可見(jiàn)， =1367600/1898340=0.72>0.7,故該框架為規(guī)則框架。2.6 橫向水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 2.6.1橫向自振周期計(jì)算對(duì)于

32、質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu),其基本自振周期(s)可按下式計(jì)算: (2-5) =1.7×0.7×0.647=0.77s式中:計(jì)算結(jié)構(gòu)基本自振周期用的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想位移(m),即假想把集中在各層樓面處的重力荷載代表值作為水平荷載而算得的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移； 結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù),框架結(jié)構(gòu)取0.60.7。對(duì)于屋面帶突出屋頂間的房屋，應(yīng)取主體結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的位移。突出間對(duì)主體結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移的影響，可按頂點(diǎn)位移相等的原則，將其重力荷載代表值折算到主體結(jié)構(gòu)的頂層。屋面突出屋頂間的重力荷載可按下式計(jì)算： （2-6） =1020.37×（1+3÷2&

33、#215;3÷40.2）=1132.61式中：h為主體結(jié)構(gòu)計(jì)算高度。對(duì)框架結(jié)構(gòu)，式（2-5）中的可按下式計(jì)算：= （2-7） （2-8） （2-9）式中：集中在k層樓面處的重力荷載代表值； 把集中在各層樓面處的重力荷載代表值視為水平荷載而得的第i 層的層間剪力； 第i層的層間側(cè)移剛度； 分別為第i、k層的層間側(cè)移； s同層內(nèi)框架柱的總數(shù)。結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移由式（2-7）（2-9）計(jì)算。計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表2-9，其中第12層的為和之和表2-9 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移計(jì)算層次/kn/kn/（n /mm）/mm/mm127877.477877.4713676005.78460.56117683.25

34、15560.72136760011.93454.78107683.2523243.97136760018.07442.8597683.2530927.22136760024.22424.7887683.2538610.47136760030.36400.5677683.2546293.72136760036.51370.26 7683.2553976.97136760042.65333.6957683.2561660.62136760048.8291.0447683.2569343.47136760054.94242.2437683.2577026.721367600 61.09187.327

35、683.2584709.971367600 67.23126.211 8242.0892952.051898340 58.9858.982.6.2水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算 多自由彈性體系在水平地震作用下可采用底部剪力法和陣型分解反應(yīng)普法求得，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻、變形以剪切型為主的建筑，可采用底部剪力法。本設(shè)計(jì)建筑高度為50米，故可采用底部剪力法。采用底部剪力法時(shí)，各樓層可僅取一個(gè)自由度，結(jié)構(gòu)的水平地震作用，應(yīng)按下式確定： （2-10） （2-11） （2-12）式中：結(jié)構(gòu)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值； 相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)； 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，單質(zhì)點(diǎn)應(yīng)取總重力荷載代

36、表值，多質(zhì)點(diǎn)可取總重力荷載代表值的85%； 質(zhì)點(diǎn)i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值； ，分別為集中于質(zhì)點(diǎn)i，j的重力荷載代表值； ，分別為質(zhì)點(diǎn)i，j的計(jì)算高度； 頂部附加水平地震作用系數(shù)； 頂部附加水平地震作用。結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按式（2-9）（2-11）計(jì)算，即=0.8591819.44=78046.524kn由于設(shè)計(jì)地震分組為第一組，ii類(lèi)場(chǎng)地，可由建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范查得特征周期值=0.35s，上面計(jì)算出=0.77s，可知<<5=50.35=1.75s故 （2-13）式中：地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)，按1.0采用； 衰減系數(shù)，應(yīng)取0.9； 地震影響系數(shù)最大值，由建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范查得

37、7度多遇地震時(shí)取0.08。因此，可求得 kn因?yàn)?.4=1.40.35=0.49s<=0.77s所以應(yīng)考慮頂部附加水平地震作用。頂部附加地震作用系數(shù)，由建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范知： 各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用計(jì)算如下：各樓層地震剪力可按下式計(jì)算: （2-14） 式中：作用在k層樓面處的水平荷載（水平地震作用或風(fēng)荷載）。表2-10 各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算表層次/頂層43.21020.3744079.980.02258.1258.121240.26744.86271143.370.133351.39409.511136.97683.25283511.930.139367.24776.75

38、1033.67683.25258157.20.126332.901109.65930.327683.25232956.140.114301.191410.84827.07683.25207447.750.102369.491680.33723.77683.25182093.030.089235.141915.47620.47683.25156738.30.77203.442118.91517.1 7683.25131383.580.064169.092288.00413.8 7683.25106028.850.052137.392425.39310.5 7683.2580674.130.040

39、105.682531.0727.27683.2555319.400.02771.332602.4013.98242.0832144.110.01539.632642.032.6.3 水平地震作用下的位移計(jì)算水平荷載作用下的框架結(jié)構(gòu)的位移可用d值法計(jì)算。框架層間位移及結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移u分別按下式計(jì)算： （2-15） （2-16）計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表2-11表中還給出了各層的層間彈性位移角 (2-17)多遇地震作用下的抗震變形驗(yàn)算,其樓層內(nèi)的最大彈性層間位移應(yīng)符合下式要求: (2-18) 式中：多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移；彈性層間位移角限值，由建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范查得鋼筋混凝土框架彈性層間位

40、移角限值為1/550。水平地震作用下的位移驗(yàn)算見(jiàn)表2-12表2-11 橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算層次/kn/（n /mm）/mm/mm/mm12290.0113676000.3015.4733001/1100011583.8513676000.5715.173300 1/ 5789 10845.1513676000.8114.633001/407491079.9113676001.0313.7933001/320481290.1713676001.2312.7633001/268371473.913676001.4011.5333001/235761633.1313676001.5510.1

41、333001/212951765.8213676001.678.5833001/197641874.0113676001.776.9133001/186431955.6713676001.855.1433001/178422010.7913676001.903.2933001/173712041.4118340381.391.3939001/2806由表2-11可見(jiàn)，最大彈性位移角發(fā)生在第2層，其值為1/23911/550，滿足式（2-18）的要求。2.6.4 橫向水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算以結(jié)構(gòu)平面布置圖中軸線橫向框架內(nèi)力計(jì)算為例，說(shuō)明計(jì)算方法，其余框架內(nèi)力計(jì)算從略?？蚣苤思袅皬澗匕聪铝?/p>

42、各式計(jì)算。=×/ （2-19） =·yh =（1y）h （2-20） y= （2-21）式中： i層j柱的側(cè)移剛度； 框架柱的反彎點(diǎn)高度比；框架柱的標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比； 上下層梁線剛度變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值； ，上下層高變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比修的正值。其中和取自表2-6， 取自表 2-8，層間剪力取自表2-10，、和可由規(guī)范中查得。本設(shè)計(jì)底層柱需考慮修正值y2,第2層柱需考慮y1和y3,其余柱均無(wú)修正具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果見(jiàn)表2-12。梁端彎矩、剪力及柱軸力按下式計(jì)算： （2-22）=（+）/ （2-23）= （2-24）式中：分別表示節(jié)點(diǎn)左右梁的線剛度； ，分別表示節(jié)點(diǎn)左右梁的

43、彎矩；柱在第i層的軸力，以受壓為正。其中梁線剛度取自表2-4，具體計(jì)算過(guò)程見(jiàn)下表2-12。表2-12梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算層次邊梁走道梁柱軸力邊柱中柱1217.913.965.38.158.1535.43-5.3-5.431133.6736.526 11.721.4521.45314.3-17-19.731052.9652.95617.6531.131.1320.73-34.65-40.46968.8566.85622.6239.2639.26326.17-57.27-66.63886.1777.82627.3345.745.7330.47-102.97-97.1798.489.33631

44、.2952.4652.46334.97-134.26-132.07611098.19634.757.6757.67338.45-168.96-170.525112.48104.94637.7461.6361.63341.09-206.7-211.614132.52106.76639.8862.762.7341.8-246.58-253.413132.21112.2640.7465.965.9343.9-287.32-297.312125107.6638.7763.1963.19342.13-326.09-339.441135.5982.28636.3148.3248.32332.21-362.

45、4-371.65注：1）柱軸力中的負(fù)號(hào)表示拉力。 當(dāng)為左地震作用時(shí)，左側(cè)兩根柱為拉力，對(duì)應(yīng)的右側(cè)兩根柱為壓力。 2）表中m單位為 kn·m,v單位為kn,n單位為kn，單位為m。計(jì)算層柱端彎距及剪力，具體計(jì)算如下表1820東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表2-13 各層柱端彎矩及剪力計(jì)算層次/m/kn/（n /mm）邊柱中柱123.3290.011367600319116.380.350.153.1617.9329969.280.550.288.5722.05113.3583.8513676003191112.840.350.2811.8630.513299618.680.550.

46、3521.5840.07103.3845.1513676003191118.590.350.3320.2441.13299627.040.550.4035.6953.5493.31079.9113676003191123.760.350.3829.9848.613299634.560.550.4349.0465.0183.31290.1713676003191128.380.350.4037.4656.193299641.270.550.4561.2974.9173.31473.913676003191132.430.350.4346.02613299647.170.550.4570.0585

47、.6163.31633.1313676003191135.920.350.4350.97643299652.260.550.4577.6194.8553.31765.8213676003191138.850.350.4557.6970.513299656.610.550.4583.92102.5743.31874.0113676003191141.230.350.4561.2374.833299659.970.550.5098.9598.9533.31955.6713676003191143.020.350.5070.9870.983299662.580.550.50103.26103.262

48、3.32010.7913676003191144.240.350.6391.9754.023299664.350.550.53112.5599.8113.92041.4118340384980455.920.410.80174.4743.625006757.10.550.70156.0566.58注：表中m單位為 kn·m，v單位為kn。4141東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）水平地震作用下框架的彎矩圖，梁端剪力圖及柱軸力圖2.4如所示。 a）框架彎矩圖() b）梁端剪力及柱軸力圖 圖2-4 左地震作用下框架的彎矩圖，梁端剪力圖及柱軸力圖2.7 橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)和側(cè)移內(nèi)力計(jì)算2.7.1風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下述公式計(jì)算： （2-25） 式中：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kn/）； 風(fēng)荷載體型系數(shù)； 風(fēng)壓高度變化系數(shù)； 基本風(fēng)壓（kn/）； 高度z處的風(fēng)振系數(shù)，可按下式計(jì)算： （2-26） 式中：第i層層高；建筑總高度；動(dòng)力系數(shù);脈動(dòng)影響系數(shù)。基本風(fēng)壓=0.3 kn/m（大慶） ，由建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范查得=0.8（迎風(fēng)面）和=0.5（背風(fēng)面）。b類(lèi)地區(qū)，h/b =41.2/50.4=0.817。由表查得=0.45，=1.27s，=0.55×1.272=0.484kn