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文檔簡介

1、第一章 緒論3 第二章 設計總說明4第一節(jié) 建筑設計說明4一、總平面設計4二、平面設計4三、剖面設計5四、立面設計5五、屋面、樓地面做法5六、門、窗做法5第二節(jié) 結構設計說明6一、結構方案選擇6 二、結構布置6第三章 結構設計計算7第一節(jié) 構件尺寸的確定7第二節(jié) 重力荷載計算9一、屋面的永久荷載標準值9二、屋面及樓面可變荷載標準值9三、梁、柱、墻、門、窗重力荷載計算9四、樓板、雨篷、陽臺樓板、屋面的重力荷載值13五、各層永久荷載代表值13六、活載計算14七、重力荷載代表值14第三節(jié)、框架側移剛度計算15一、橫梁的線剛度i15二、柱的線剛度16三、柱的側移剛度d17第四節(jié)、橫向水平荷載作用下框架

2、結構的內力和側移剛度計算18一、橫向自振周期計算18二、水平地震作用及樓層地震剪力計算19三、水平地震作用下的位移驗算21四、水平地震作用下框架內力計算22第五節(jié)、豎向荷載作用下框架結構的內力計算26一、橫向框架內力計算26二、橫向框架內力組合31第六節(jié) 截面設計48一、框架梁48二、框架柱55三、框架梁柱節(jié)點核芯區(qū)截面抗震驗算67第七節(jié)、罕遇地震作用下彈塑性變形驗算71一、罕遇地震作用下的樓層剪力71二、樓層受剪承載力計算71第八節(jié) 雙向板設計75一、設計資料75二、荷載設計值75三、按塑性理論計算75第九節(jié)、樓梯設計78一、設計資料:78二、梯段板設計79三、平臺板的設計80四、平臺梁設計

3、81(一)確定梁尺寸81(二)荷載計算81(三)內力計算81(四)配筋計算82第十節(jié) 樁基礎設計82一、樁頂軸壓力驗算83二、按下列配筋83四、擴底灌注樁擴底端尺寸的確定83第四章 結 論85致 謝86參考文獻87附 錄87(一)外文原文87(二)外文原文翻譯93第一章 緒論 畢業(yè)設計是我們在畢業(yè)前最后的學習和綜合訓練階段,是深化、拓寬、綜合學習的重要過程。因此畢業(yè)設計對提高我們的專業(yè)水平具有十分重要的意義。作為建筑工程專業(yè)的畢業(yè)設計,采用了住宅樓作為設計題目,具有廣泛的應用性。一幢建筑物的設計包括建筑設計和結構設計兩部分。建筑設計除了要滿足使用者的功能要求,還要考慮到經(jīng)濟、美觀、實用等要求。

4、本設計是在任務書的要求下設計的,在考慮了具體使用要求的前提下,還盡量考慮了防火、防滑、保溫隔熱等方面的要求。例如,在衛(wèi)生間設置了防滑地板磚。另外,還考慮了采光、通風的要求,窗的面積的大小根據(jù)窗地比來確定的。此外,在設計中盡量考慮到功能合理,結構經(jīng)濟合理。 在結構設計計算中,結構設計需滿足的要求有:安全性、實用性、耐久性等。這三方面總稱為結構的可靠性,科學的設計方法就是在結構的可靠與經(jīng)濟之間選擇一種最佳的平衡。 在本設計中采用了全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構,由梁、柱構件通過結點連接構成,它既承受豎向荷載,又承受水平荷載。框架結構體系的優(yōu)點是:建筑平面布置靈活,能夠獲得較大空間,加隔墻后也可做成小房間

5、;建筑立面容易處理;結構自重較輕;計算理論比較成熟,通過合理設計,框架本身的抗震性能較好,能夠承受較大的變形;在一定高度范圍內造價也較低。由于框架結構的構件主要是梁和柱,所以梁、柱的尺寸都不能太大,否則影響使用面積,因此框架結構的側移剛度較小,水平位移大,這是它主要的缺點,并因此限制了框架結構的建筑高度。在高層建筑中,梁、柱必須做成剛接,梁的跨度受到梁斷面尺寸的限制,柱斷面的尺寸要根據(jù)所承受的軸力和彎矩的大小確定,在地震區(qū),柱的斷面尺寸還受到軸壓比的限制。 在本設計中,建筑物位于甘肅省蘭州市,地震設防烈度為八度第二組,層數(shù)為六層,綜合各種結構體系的優(yōu)缺點及設計的要求,從而選擇了框架結構。另外,

6、本設計依據(jù)地形條件及土層的承載力把基礎設計為樁基礎,采用的是大直徑人工挖孔灌注樁。這種基礎在多層建筑設計中用得比較廣泛,它的承載能力好,不容易下沉或偏移,而且比較經(jīng)濟。第二章 設計總說明第一節(jié) 建筑設計說明一、總平面設計 本設計為蘭州市隆德家園1號樓,根據(jù)當?shù)氐沫h(huán)境,即建設地段的大小、形狀、道路交通情況、地形條件、朝向、主導風向、氣候條件等,做出了總平面設計,即設置了功能分區(qū)、組織道路系統(tǒng)、安排出入口以及布置綠化和其它附屬設施。二、平面設計本設計的原則是:盡量在滿足住宅樓的使用要求的基礎上,考慮到經(jīng)濟、美觀 、實用等要求。通過平面組合設計、交通組織及防火疏散設計及柱網(wǎng)布置等做出了平面設計,包括

7、房間使用面積、形狀、大小的確定;門窗大小及位置的確定;樓梯、過道的設計。三、剖面設計 根據(jù)平面設計進行剖面設計,層數(shù)為6層,2-6層高均為3.3m,層層高為4.3m,總高為24.3m。其中根據(jù)層高對樓梯踏步進行了設計。四、立面設計根據(jù)建筑內部空間組合的平、剖面關系,進行立面設計。包括對門窗進行了調整,并對入口、雨蓬、建筑裝飾等進行重點及細部調整。立面整體呈米黃色。五、屋面、樓地面做法屋面、樓地面具體做法如圖1、圖2所示。另外,衛(wèi)生間墻面滿鋪瓷磚,地面為防滑地板磚、廁所墻裙高鋪瓷磚,地面均設地漏。六、門、窗做法窗一律采用鋁合金,建筑圖中編號為m-1是大門,編號m-2是各戶的門,編號m-4和m-5

8、分別是臥室和衛(wèi)生間門,m-3是陽臺門。第二節(jié) 結構設計說明一、結構方案選擇 該建筑為6層住宅樓,建筑平面布置靈活,且需要較大空間,可考慮采用框架結構或框剪結構。由于框架體系具有如下的特點:它是由梁、柱構件通過節(jié)點連接形成的骨架結構,由梁、柱承受豎向荷載和水平荷載,墻僅起維護作用。其優(yōu)點是建筑平面布置靈活,可做成需要較大空間的會議室,也可做成小空間的房間;缺點是梁柱截面尺寸不能太大,側向剛度較小,水平位移大。受力變形特點:框架結構本身的抗震性能較好,能承受較大變形,特別適用于建筑高度不超過60m的建筑物。所以本設計中采用框架結構。二、結構布置 根據(jù)該住宅樓的使用功能及建筑設計的要求,進行了建筑平

9、面、立面、剖面的設計,具體布置見建筑設計圖紙部分。本住宅樓共六層,二-五層層高均為3.3m,一層層高為4.3m。樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構,樓板厚度取100。外墻和內墻均采用加氣混凝土填充墻砌筑,外墻厚300,內墻厚200。結構布置見圖3。圖3 結構布置圖第3章 結構設計計算第一節(jié) 構件尺寸的確定梁截面高度按梁跨度的1/121/8估算,梁截面寬度可取1/31/2梁高,由此可估算的梁截面尺寸如下,混凝土強度等級取c30(f=14.3n/ mm,f=1.43n/ mm),梁、柱縱向受力鋼筋采用hrb400級鋼(f= f=360n/mm ),箍筋選用hpb235級鋼筋(fyv=210 n/m

10、m)。 梁截面尺寸(一至六層) :縱向外框架梁:b×h=350mm×700mm 縱向內框架梁:b×h=350mm×500mm 橫向外框架梁:b×h=350mm×700mm 橫向內框架梁:b×h=350mm×500mm 次梁:b×h=250mm×400mm柱截面尺寸可根據(jù)式(1)和式(2)粗略確定: ac 式(1) n= 式(2)由規(guī)范可知框架結構的抗震等級為二級,其軸壓比限值=0.8,各層的重力荷載代表值近似取12kn/,邊柱及中柱的負載面積分別為3.75×2.55和3.75×

11、;3.6。邊柱:ac=78239mm中柱:ac=106206 mm如取柱截面為正方形,則邊柱和中柱截面高度分別為280和326。設計中,截面尺寸取為400mm×400 mm(一至六層)。女兒墻高:0.6m 柱截面取200mm×200mm 女兒墻板厚:60mm??蚣芙Y構的計算簡圖見圖4:圖4 橫向框架計算簡圖 取頂層柱的形心線作為框架柱的軸線,梁軸線取至板底,2-5層柱高度即為層高,取2.8m, 底層柱高度從室內外地平取至一層板底,室內外地平標高初步定為-0.600m,即h1=2.8+0.6=3.4m。第二節(jié) 重力荷載計算一、屋面的永久荷載標準值屋面(不上人): 30厚細石混

12、凝土保護層 22×0.03=0.66kn/ 三氈四油防水層 0.4 kn/ 20厚1:3水泥砂漿找平層 20×0.02=0.4 kn/ 150厚水泥蛭石保溫層 5×0.15=0.75 kn/ 100厚鋼筋混凝土板 25×0.10=2.5kn/ 合 計 4.71kn/1-6層樓面: 瓷磚地面(包括水泥粗砂打地) 0.55 kn/ 100厚鋼筋混凝土板 25×0.10=2.5 kn/ 合 計 3.05kn/二、屋面及樓面可變荷載標準值不上人屋面均布活荷載標準值 0.5 kn/樓面活荷載標準值 2.0 kn/屋面雪荷載標準值 r·=1.0&

13、#215;0.15=0.15 kn/ 式中: r為屋面積雪分布系數(shù),取r=1.0三、梁、柱、墻、門、窗重力荷載計算梁、柱可根據(jù)截面尺寸,材料容重及粉刷等計算出單位長度上的重力荷載,因板自重已計入樓面(屋面)的恒載之中,故計算梁自重時梁截面高度應取梁原高度減去板厚。同時,梁兩側的面層(粉刷層等)重量也應計入梁自重內。對于柱,取每層層高值,底層柱從室內外高差取至二層樓板頂面,即3.4m。對于梁,取減去兩端柱的凈長。對墻、門、窗等計算出單位面積上的重力荷載。計算墻的重力荷載時,墻長應取減去柱之后的凈長,墻高應減去梁高之后的凈高。(一)梁柱重力荷載標準值鋼筋混凝土德自重=25 kn/m3,各層的梁、柱

14、尺寸相同。表2-1 梁重力荷載標準值層次構件b×h(m2)g=bh ngigikn/m(m)(kn)(kn)1-6層kl1(6)0.3×0.53.752.619.75068.6253.8228.500217.5002.9110.8753.2112.000kl2(7)0.3×0.53.753.2112.00069.1880.25×0.53.1252.618.1253.8223.750216.2502.919.0633.2110.000kl3(6)0.25×0.53.1253.2220.00068.4382.618.1255.0231.2502.9

15、19.063kl4(6)0.3×0.53.753.2224.00082.1252.619.7505.0237.5002.9110.875kl5(2)0.3×0.53.751.716.37522.8754.4116.500kl6(3)0.3×0.53.754.7117.62536.6880.25×0.53.1251.715.3134.4113.750kl7(3)0.25×0.53.1254.7114.68833.755kl11(3)1.715.3134.4113.750kl8(1)0.25×0.53.1254.7229.31529.37

16、5kl9(2)0.25×0.53.1251.915.93819.6884.4113.750kl10(3)0.25×0.53.1254.7114.68833.7511.715.3134.4113.750kl12(3)0.3×0.53.754.7117.62540.51.716.3754.4116.500l10.25×0.42.54.2221.00064.5l20.25×0.42.52.1210.500l30.25×0.42.54.8224.000l40.25×0.42.51.829.000gi603.255表2-2 柱重力荷載

17、標準值層次構件b× (m×m)g=bh (kn/m) (m)ng (kn)女兒墻z0.2×0.210.61710.26z0.4×0.441.5291745z0.4×0.442.929336.42-4z0.4×0.442.829324.8底層z0.4×0.443.129359.6注:1)表中g表示單位長度構件重力荷載;n為構件數(shù)量。 2)梁長度取凈長;柱長度取層高。(二)墻體參數(shù)計算外墻為300mm厚的加氣混凝土砌塊,外墻面貼瓷磚(0.5kn/),內墻面為厚20mm厚的抹灰,則外墻單位面積重力荷載為:0.5+5.7×

18、0.3+17×0.02=2.55 kn/內墻為200mm厚的加氣混凝土砌塊,兩側均為20mm抹灰,則內墻單位面積重力荷載為:5.7×0.2+2×17×0.02=1.82kn/隔墻為100mm預制鋼筋混凝土板墻,則單位隔墻面重力荷載為:0.1×25=2.5 kn/ 女兒墻為60mm預制鋼筋混凝土板墻,則單位墻面重力荷載為:0.06×25=1.5 kn/表2-3 墻體重力荷載標準值層次構件(m)h (m)s (m2)s門窗 (m2)s墻= s-s門窗(m2)gi (kn)gi(kn)底層外墻653.1-0.5=2.616939.23129

19、.77330.91764.993內墻71.23.1-0.5=2.6185.1219.58165.54301.283隔墻25.83.1-0.5=2.667.0813.9653.12132.82-4外墻652.8-0.5=2.3149.536.89112.61287.156669.464內墻71.22.8-0.5=2.3163.7619.58144.18262.408隔墻25.82.8-0.4=2.461.9213.9647.96119.95外墻652.9-0.5=2.415636.89119.11303.731705.447內墻71.22.9-0.5=2.4170.8819.58151.3275

20、.366隔墻25.82.9-0.4=2.564.513.9650.54126.35頂層外墻651.5-0.5=1.06518.0446.96119.748346.934內墻71.21.5-0.5=1.071.29.7961.41111.766隔墻25.81.5-0.4=1.118.386.9821.453.5女兒墻68.80.641.28041.2861.92(三)門、窗參數(shù)計算防盜門單位面積重力荷載為0.45kn/,木門單位面積重力荷載為0.2kn/,鋁合金窗單位面積重力荷載取0.4kn/。表2-4 門窗重力荷載標準值層次構件b×h (m×m)ai ()ngi (kn/m

21、2)gi (kn)備注gi (kn)底層m11.5×2.13.1510.451.418三合一防盜門21.583m20.9×2.11.8920.451.701三合一防盜門m30.9×2.01.870.22.52夾板門m40.8×2.01.6110.23.52夾板門tlm11.8×2.13.7820.21.512推拉玻璃門c11.5×1.52.2590.48.1鋁合金屬推拉窗c21.8×1.52.720.42.16鋁合金屬推拉窗c30.9×0.90.8130.40.972鋁合金屬推拉窗2-6m20.9×2.1

22、1.8920.451.701三合一防盜門20.389m30.9×2.01.870.22.52夾板門m40.8×2.01.6110.23.52夾板門tlm11.8×2.13.7820.41.512推拉玻璃門c11.5×1.52.2590.48.1鋁合金屬推拉窗c21.8×1.52.720.42.16鋁合金屬推拉窗c30.9×0.90.8140.41.296鋁合金屬推拉窗四、樓板、雨篷、陽臺樓板、屋面的重力荷載值 (一)板的重力荷載值: 1到6層的板的重力荷載值相同,板厚為100mm 各層樓面使用面積=(24.3+0.4)(12+0.4)

23、-3.6×5.1-0.324.3-6×0.4+24.3-7×0.4+(12-0.4×3)2-0.2(4.8-0.4)5 +(5.1-0.4)5+2(3-0.4)+(3.3-0.4)2+(3.6-0.4)3+(1.8-0.2)2-29×0.42=249.92m2 樓板的重力荷載值:249.92×3.05=762.256kn (二)屋面:屋面面積:(24.3+0.4)(12+0.4)-3.6×5.1=287.92m2重量:287.92×4.71=1356.10kn五、各層永久荷載代表值頂層永久荷載代表值:1.2(603

24、.255+346.934+193.41+20.389×1/2+1356.1)=3011.87kn五層永久荷載代表值:1.2(603.255+336.4+705.447+20.389+762.256+195.345)=3147.71kn四層永久荷載代表值:1.2(603.255+324.8+669.464+20.389+762.256+195.345)=3090.61kn三層永久荷載代表值:1.2(603.255+324.8+669.464+20.389+762.256+195.345)=3090.61kn二層永久荷載代表值:1.2(603.255+324.8+669.464+20.3

25、89+762.256+195.345)=3090.61kn底層永久荷載代表值:1.2(603.255+359.6+764.993+21.583+762.256+4.08+195.345)=3253.33kn六、活載計算 (一)樓面均布活載各層樓面使用面積=249.92m2樓面活載=249.92 m2×2.0kn/m2=499.84kn (二)陰、陽臺均布活載陰、陽臺面積=4.08×3+6.24×2=24.72m2陰、陽臺活載=24.72m2×2.5kn/m2=61.8kn (三)屋面均布活荷載(屋面為不上人屋面)屋面面積:287.92m2屋面活載=287

26、.92m2×0.5 kn/m2=143.96kn (四)雪荷載屋面面積:287.92m2雪荷載=287.92 m2×0.15 kn/m2=43.188kn七、重力荷載代表值集中于各樓層標高處的重力荷載代表值g為計算單元范圍內各層樓面上的重力荷載代表值及上、下各半層的墻、柱等重量.重力荷載代表值是結構和構配件自重標準值和各可變荷載組合值之和,見圖5。g6=3011.87+143.96+43.188×0.5=9580.3kn 平均:11.036kn/m2g5=3147.71+(499.84+61.8)×0.5=9580.3kn 平均:11.908kn/m2g

27、4=3090.61+(499.84+61.8)×0.5=9580.3kn 平均:11.710kn/m2g3=3090.61+(499.84+61.8)×0.5=9580.3kn 平均:11.710kn/m2g2=3090.61+(499.84+61.8)×0.5=9580.3kn 平均:11.710kn/m2g1=3253.33+(499.84+61.8)×0.5=11894.2kn 平均:12.27kn/m2 圖5 各質點的重力荷載代表值第三節(jié)、框架側移剛度計算本設計中只對橫向框架的側移剛度進行計算,縱向框架不作計算。一、橫梁的線剛度i i= 式(3)

28、其中為混凝土彈性摸量,為梁的計算跨度。為梁的截面慣性矩,本設計中樓面采用現(xiàn)澆樓面,可近似按表3-1采用表3-1 梁截面慣性矩取值樓面做法中框架梁邊框架梁現(xiàn)澆樓面=2.0=1.5表3-2 橫梁線剛度i計算表類別層次/(n/mm)b×h(mm)(m4)l/(mm)/l/(n mm)1.5/l/(n mm)2/l/(n mm)邊橫梁13.15×350×7007.149×80002.813×4.219×5.626×2-63.0×350×7007146×80001.688&#

29、215;2.531×3.376×走道梁13.15×350×5002.604×24004.101×6.152×8.202×2-63.0×350×5002.604×24003.906×5.859×4.812×二、柱的線剛度 =/h 式(4)其中為柱的截面慣性矩,h為框架柱的計算高度表3-3柱線剛度計算表層次 (m)(kn/m) (m×m)(m4)=/(kn·m)2-63.33.15×1070.4×0.42.133

30、5;10-39.39×10414.33.0×1070.4×0.42.133×10-315.62×104三、柱的側移剛度dd= 式(5) 其中,為柱側移剛度修正系數(shù),本設計中底層采用固接,故底層修正系數(shù)=,一般層修正系數(shù)=,表示梁柱線剛度比。 根據(jù)梁柱線剛度比的不同,可將柱子分為中框架中柱和邊柱,邊框架中柱和邊柱以及樓梯間柱等。計算結果分別見下表。表3-4 中框架柱側移剛度d值 (kn/m)層次a軸邊柱(5根)d軸邊柱(3根)3-60.4010.14176010.9040.242043157048020.3910.151218120.8010.2

31、912651472489010.2810.817194010.7510.31024011651180表3-5 邊框架柱側移剛度d值 (kn/m)層次a-1 , a-10b-1 , b-103-60.2910.112124120.5890.121210016682620.2560.121121160.5160.151258797599010.2310.301171420.4140.3812106076404表3-6 樓梯間框架柱側移剛度d值(kn/m)層次c-5 , c-6d-5 , d-63-60.3120.151190810.2890.124101045837021.5060.2122350

32、10.2010.07189006480210.4190.204201700.1810.2182140083140將上述不同情況下同層框架柱側移剛度相加,即得框架各層層間側移剛度,見表3-7。表3-7 橫向框架層間側移剛度d值 (kn/m)層次123456810724865682695676695676695676695676=810724/865682=0.9370.7,故該框架為規(guī)則框架.第四節(jié)、橫向水平荷載作用下框架結構的內力和側移剛度計算一、橫向自振周期計算結構頂點的假想側移公式: = 式(6) = / 式(7) = 式(8) 其中:為集中在k層樓面處的重力荷載代表值, 為把集中在各層樓

33、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,為第i層的層間側移剛度, ,分別為第i,k層的層間側移,s為同層內框架柱的總數(shù),計算過程見表4-1.表4-1 結構頂點的假想側移計算層次611427.111427.169567616.4291.7359580.321007.469567630.2275.3349580.330587.769567643.9245.1339580.34016869567657.7201.2329580.349748.386568267.5143.53111894.261642.581072476.0376.03按式=1.7計算基本周期: 其中: 為計算結構基

34、本自振周期用的結構頂點假想位移(m), 為結構基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù),框架結構取0.60.7,本設計中取=0.7,則二、水平地震作用及樓層地震剪力計算本設計中,結構高度不超過40m,質量和剛度沿高度分布比較均勻,變形以剪切型為主,故可用底部剪力法計算水平地震作用。結構總水平地震作用標準值按式(9)計算: = 式(9)式中為結構等效總重力荷載,單質點應取總重力荷載代表值,多質點應取總重力荷載代表值得85%,為相應于結構基本自振周期得水平地震影響系數(shù)值=0.85=0.85×(11894.2+9580.3×4+11427.1)=52396.13kn本工程為第類場

35、地,地震設防烈度為八度第二組,特征周期為=0.40s多遇地震為8度時,水平地震影響系數(shù)最大值=0.16=總水平地震作用標準值(即底部剪力)=0.086×52396.13=4506.11kn因1.4=1.4×0.3=0.42s=0.63s,所以考慮頂部附加水平地震作用。各質點的水平地震作用按式(10)計算: 式(10)其中:、分別為集中于質點i、j的重力荷載代表值, 、分別為質點i、j的計算高度,則具體計算過程見表4-2,各樓層地震剪力按式(11)計算: = 式(11) 其中:為作用在樓面處的水平荷載。計算結果也見表4-2。表4-2 各質點橫向水平地震作用及樓層地震剪力計算表

36、層次/m/m/kn/knm/kn/kn1.021.81846.840260.20.053210.1210.163.320.89580.3199270.20.2621038.41248.553.317.59580.3167655.30.220871.92120.443.314.29580.3136040.30.179709.52829.933.310.99580.3104425.30.1371543.43373.323.37.69580.372810.30.096380.53753.814.34.311894.241195.30.054214.83967.8注:hi為第i層樓板離地面得高度。各質

37、點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見圖6。 (a)水平地震作用分布 (b) 層間剪力分布圖6 橫向水平地震作用及樓層地震剪力(單位kn)三、水平地震作用下的位移驗算 水平地震作用下框架結構的層間位移和頂點位移分別按式(12)和式(13)計算計算過程見表4-3,表中還計算了各層的層間彈性位移角, 式(12) 式(13) 表4-3 橫向水平地震作用下的位移驗算層次/kn/kn/m/61248.56956761.7922.9933001/184452120.46956763.0521.233001/118242829.96956764.0718.1533001/81133373.36956

38、764.8514.0833001/68023753.88656824.349.2328001/76013967.88107244.894.8943001/879由上表可見,最大層間彈性位移角發(fā)生在第三層,其值為1/6801/550,滿足 的要求。 四、水平地震作用下框架內力計算 (一) 取框架中的軸線為計算單元,用d值法進行計算,其余框架內力計算從略。d值法是用修正柱的抗側移剛度和調整反彎點高度的方法計算水平荷載作用下的框架內力。d值法忽略了柱的軸向變形,還作了另外一些假定。因此,也是一種近似計算方法。在規(guī)則框架中使用d值法效果較好,所以用d值法進行計算,框架端剪力及彎矩分別按式(14)、式(

39、15)、式(16)計算: 式(14) 式(15) 式(16)其中 : 為i層j柱的側移剛度,h為該層柱的計算高度,y為框架柱的反彎點高度比。取自表3-7,層間剪力取自表4-2,各柱反彎點高度比y按式(17)確定: 式(17)其中:為上、下層梁線剛度變化時反彎點高度比的修正值,、為 上、下層高度變化時反彎點高度比的修正值,為框架柱的標準反彎點高度比,均由表中查取。本設計中底層柱需考慮修正值,第二層需考慮修正值,其余柱均無修正。具體計算過程見表4-4。表4-4(a)a柱(邊柱)端彎矩及剪力計算層次/m/kn/n/mmy63.31248.56956761760131.50.4010.220.7983

40、.1653.32120.46956761760153.60.4010.3561.91114.9743.32829.96956761760171.60.4010.4094.51141.7733.33373.36956761760185.30.4010.45126.67154.8223.33753.88656822181294.60.3910.55171.70140.4814.33967.88107241940194.90.3440.85346.8661.21注:表中m單位為kn·m, v單位為kn。表4-4(b) b柱(中柱)端彎矩及剪力計算層次/m/kn/n/mmy63.31248.

41、56956762043133.70.9040.3538.992.353.32120.46956762043162.30.9040.4592.5113.143.32829.96956762043183.10.9040.45123.4150.833.33373.36956762043199.10.9040.45147.2179.923.33753.886568226514115.00.8010.5189.8189.814.33967.881072424011117.50.7510.71358.7146.5注:表中單位為kn·m, v單位為kn。(二)梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按式(18)

42、、式(19)、式(20)、式(21)計算,其中梁線剛度取自表3-2,具體計算過程見表4-5: 式(18) 式(19) 式(20) 式(21)其中、 分別表示節(jié)點左、右梁的線剛度,、 分別表示節(jié)點左、右梁的彎矩,為柱在i層的軸力,以受壓為正。表4-5 梁端彎矩、剪力及柱軸力計算層ab跨bc跨(走道梁)cd跨次683.1657.71817.634.5934.592.428.883.1657.71817.65135.76106.08830.285.185.12.470.9135.76106.08830.24203.68170.56846.8130.4130.42.4108.7203.68170.56

43、846.83249.33218.95858.5150.4150.42.4125.370.98137.185.140.822267.15216.21860.42196.2196.22.4163.5267.15216.21860.421232.91202.228854.4163.1163.12.4135.9232.91202.2288163.1層柱軸力次6-17.6-11.2-5-47.8-51.9-4-94.6-113.8-3-153.1-180.6-2-213.52-283.7-1-267.9-365.2-注:1)柱軸力中的負號表示拉力,當為左地震作用時,左側兩根柱為拉力,對應的右側兩根柱為壓

44、力。 2)表中m單位為kn·m, v單位為kn,單位為m, n單位為kn。(三)水平地震作用下框架的彎矩圖、梁端剪力圖及柱軸力圖如圖7所示:(a) 框架彎矩圖(kn·m)(b) 梁端剪力及柱軸力圖(kn)圖7 左地震作用下框架彎矩圖、梁端剪力圖及柱軸力圖第五節(jié)、豎向荷載作用下框架結構的內力計算一、橫向框架內力計算(一)計算單元 取軸線橫向框架進行計算,計算單元寬度為3.45m,如圖8所示。在這里對計算單元進行進一步簡化,忽略次梁和縱向框架梁得中心線與柱的中心線不重合而產(chǎn)生的內力。圖8 橫向框架計算單元(二)荷載計算1)恒載計算圖9 各層梁上作用的恒載在圖9中、代表橫梁自重,

45、為均布荷載形式。對于第六層, =3.75 kn/m , =3.58 kn/m和分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載,由圖4幾何關系可得:4.79×3.5=16.8 kn/m 4.79×2.4=11.5 kn/m ,分別為由邊縱梁、中縱梁、縱次梁直接傳給柱的橫載,它包括梁自重,樓板重和女兒墻等的重力荷載,計算如下:=(3.5×2.7×0.5)×2+(2.7+8)/2×2.7×4.79+4.23×7+3.75×8/2+3.38×1.2×7=217.111kn=(3.5×

46、;2.7×0.5)×2+(2.7+8)/2×2.7+(3.5+2.4)/2×1.2×2×4.79+4.23×7+3.38×8/2=191.5kn集中力矩m=e=217.11×(0.4-0.25)/2=16.3 kn·mm=pe=191.5×(0.4-0.25)/2=14.4 kn·m對于第2-5層梁自重和其上橫墻自重,為均布荷載,結果為:3.75+4.49×3.3=18.6 kn/m3.58 kn/m2.62×3.5=9.17n kn/m 2.62

47、5;3.5=9.17 kn/m() 、分別為邊縱梁和中縱梁直接傳給柱的恒載,它包括梁自重、樓板重和墻體自重等重力荷載,計算如下:=(3.5×2.7×2)×2.62+4.23×7+3.75×4+3.38×(6.6×4-2.7×2×2.45)+0.4×2.7×2.45×2=143.93kn=(3.5×2.7×2+6×1.2)×2.62+4.23×7+3.75×4+4.49×2.7×(7-0.4)=193.01kn集中力矩m=e=143.93×(0.4-0.25)/2=10.8 kn·mm=pe=193.01×(0.4-0.25)/2=14.5 kn·m 對于1層:4.58+4.49×3.3=19.4 kn/m 3.75 kn/m9.17 kn/m 6.3 kn/m() 、分別為邊縱梁和中縱梁直接傳給柱的恒載,它包括梁自重、樓板重和墻體自重等重力荷載,計算如下:

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