某大學(xué)綜合樓建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、某大學(xué)綜合樓建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合樓計(jì) 算 書(shū)上冊(cè)設(shè)計(jì)撰寫(xiě) 指導(dǎo)教師 摘 要本次設(shè)計(jì)的是綜合樓該工程的建筑面積約為共8層局部9層一層商場(chǎng)層高為45m二八層為辦公用房層高結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震要求為7度設(shè)防二類(lèi)一組場(chǎng)地基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)形式本次設(shè)計(jì)包括了建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑設(shè)計(jì)部分中首先進(jìn)行了建筑方案設(shè)計(jì)接著是建筑平面立面剖面和大樣圖等施工圖設(shè)計(jì)共完成建筑施工圖張?jiān)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分中首先進(jìn)行了結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置樓蓋設(shè)計(jì)屋蓋設(shè)計(jì)其次是選取了一榀橫向框架進(jìn)行手工計(jì)算包括荷載統(tǒng)計(jì)和內(nèi)力計(jì)算以及構(gòu)件的配筋計(jì)算共完成結(jié)構(gòu)施工圖張?jiān)谶M(jìn)行荷載計(jì)算時(shí)針對(duì)不同的荷載特點(diǎn)采用不同的計(jì)算

2、方法恒載和活載采用分層法風(fēng)載采用反彎點(diǎn)法地震荷載采用值法對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)全面的復(fù)習(xí)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)還進(jìn)行了PKPM電算并與手算結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比以達(dá)到分析計(jì)算結(jié)果的目的關(guān)鍵詞 綜合樓 建筑設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)計(jì)算 施工圖設(shè)計(jì) Abstractmy graduation design is complex building The total area of the building is about 8000 square meters with eight floors It is 45m of the first floor and 34m of the above floor The build

3、ing is reinforced concrete frame structure with the first floor using for shopping and the above floors using for officeThe design contains architectural design and structural design Firstly I choose one of the scheme which I made secondly I design the architectural faade designgraphic designsection

4、 design and building fabric detailing finally I finish twelve piece of architectural working drawing In the process of structural design firstly I determine the structural form and collocation and the structural design of slab Secondly I choose to calculate the axes frame by hand including the calcu

5、lation of loads the calculation of interior forces and the cross section design of the components finally I finish nineteen pieces of structural working drawingIn the process of calculating the interior force of the cross section I apply different method to different load using stratifying method fo

6、r dead load and live load using inflection point method for wind load and D-value method for earthquake loadIn the process of the gradual design I use the computer program called揚(yáng)KPMto analysis my work compared with the result which is calculated by hand Keyword Complex Building architectural design

7、 structural calculation construction drawing design 目 錄摘 要IAbstractII1 建筑設(shè)計(jì)111建筑平面設(shè)計(jì)112建筑立面設(shè)計(jì)213建筑剖面設(shè)計(jì)614建筑構(gòu)造及做法815建筑設(shè)計(jì)綜述92 結(jié)構(gòu)選型及布置1021結(jié)構(gòu)的材料與尺寸1022 計(jì)算簡(jiǎn)圖123荷載計(jì)算1531計(jì)算單元1532恒荷載計(jì)算1532活荷載計(jì)算2133地震作用計(jì)算2334風(fēng)荷載計(jì)算384 內(nèi)力計(jì)算4041恒載內(nèi)力4042活載內(nèi)力6143水平地震作用內(nèi)力7844風(fēng)荷載內(nèi)力計(jì)算925 內(nèi)力組合10151 結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)的確定10152 內(nèi)力組合方式10153內(nèi)力調(diào)整10454

8、求梁跨中彎矩11655 內(nèi)力組合11956抗震設(shè)計(jì)12757內(nèi)力局部調(diào)整13658 構(gòu)件各截面的內(nèi)力設(shè)計(jì)值1396 截面設(shè)計(jì)14561梁截面設(shè)計(jì)14562柱截面設(shè)計(jì)1747 樓蓋 屋蓋 設(shè)計(jì)19271樓蓋板的設(shè)計(jì)19272屋蓋板的設(shè)計(jì)2048樓梯設(shè)計(jì)21081設(shè)計(jì)資料21082 梯段板設(shè)計(jì)21183平臺(tái)板設(shè)計(jì)21284平臺(tái)梁的設(shè)計(jì)2139基礎(chǔ)設(shè)計(jì)21591工程地質(zhì)條件21592承臺(tái)頂面荷載的計(jì)算21593 確定樁型及尺寸21694 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21695樁身豎向承載力設(shè)計(jì)值21896 確定樁數(shù)布置樁位初選承臺(tái)尺寸21997 基樁承載力驗(yàn)算22098 承臺(tái)驗(yàn)算22199 基礎(chǔ)梁的設(shè)計(jì)22510

9、電算226致謝239參考文獻(xiàn)2401 建筑設(shè)計(jì)根據(jù)老師提出的初步平面設(shè)計(jì)參數(shù)完成從平面到空間的組合設(shè)計(jì)立面造型設(shè)計(jì)構(gòu)造設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)施工圖的內(nèi)容為各層平面圖立面圖剖面圖樓梯間和衛(wèi)生間等局部的大樣及其構(gòu)造詳圖11建筑平面設(shè)計(jì)建筑平面設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮建筑物的功能要求力求建筑物的美觀大方同時(shí)兼顧結(jié)構(gòu)平面布置盡量規(guī)則合理和抗震要求以便于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合考慮建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求初步擬定內(nèi)廊式平面框架形式對(duì)于平面布置作如下幾點(diǎn)說(shuō)明1本工程有商業(yè)和辦公兩種功能一層出入口的設(shè)計(jì)應(yīng)注意人流的分散在建筑布置中采用完全對(duì)稱(chēng)的的形式兩邊是辦公入口中間為商場(chǎng)入口這樣有利于引導(dǎo)人流且外形較好2考慮到建筑物橫向?qū)挾容^小采用橫向

10、框架承重方案主梁沿橫向布置這樣有利于提高建筑物的橫向抗側(cè)剛度而縱向框架一般按構(gòu)造要求布置較小的聯(lián)系梁也有利于房屋室內(nèi)的采光與通風(fēng)為了滿(mǎn)足下面商場(chǎng)的大跨度的功能要求同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)的受力合理性及柱網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)尺寸本設(shè)計(jì)柱網(wǎng)基本上采用柱網(wǎng)尺寸局部地方采用柱網(wǎng)尺寸3走廊寬度根據(jù)本設(shè)計(jì)要求取軸線寬度主要人流通道為位于大樓兩端的兩部電梯為了滿(mǎn)足防火要求除了在建筑兩端設(shè)置電梯還分別各設(shè)置了一部消防樓梯也可以協(xié)助電梯分散人流在底層走廊的兩端設(shè)有側(cè)門(mén)供緊急疏散用一層和二層平面設(shè)計(jì)見(jiàn)下圖1和圖212建筑立面設(shè)計(jì)結(jié)合平面設(shè)計(jì)中框架柱的布置立面上主要采用橫向劃分外墻包括玻璃幕墻將柱完全內(nèi)包外觀上顯得平整穩(wěn)重同時(shí)考慮到框架結(jié)

11、構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)柱間多用窗少用墻使窗與柱及窗間墻之間形成了有節(jié)奏的虛實(shí)對(duì)比顯得明快活潑同時(shí)也得到了良好的采光效果圖1商場(chǎng)大門(mén)正中對(duì)稱(chēng)設(shè)置使整個(gè)建筑物顯得美觀大方吸引人流大門(mén)采用鋼化玻璃門(mén)加上懸掛式輕鋼雨蓬的設(shè)置起到了突出主要如口功能也使整個(gè)大門(mén)顯得現(xiàn)代富有商業(yè)氣息在五層以上立面設(shè)置成品花崗石線條使建筑物表面凹凸有致富于變化不至于立面呆板圖2建筑正立面設(shè)計(jì)背立面設(shè)計(jì)及側(cè)立面設(shè)計(jì)分別見(jiàn)圖3圖4及圖5圖3圖413建筑剖面設(shè)計(jì)建筑剖面設(shè)計(jì)見(jiàn)圖6圖5圖614建筑構(gòu)造及做法表1-1 建筑構(gòu)造統(tǒng)一做法名稱(chēng)使用部位用料及做法說(shuō)明屋面1有保溫層不上人屋面樓梯間屋面高聚物改性瀝青卷材防水屋面詳 屋屋面有保溫層上人屋面除樓

12、梯間以外的其他屋面高聚物改性瀝青防水屋面詳屋外墻面磚外墻面詳立面面磚外墻面詳外墻外墻涂料外墻面詳立面涂料外墻面詳外墻外墻花崗石外墻面詳立面花崗石外墻面詳外墻內(nèi)墻混合砂漿墻面加乳膠漆涂料除衛(wèi)生間外的所有內(nèi)墻混合砂漿墻面乳膠漆涂料詳內(nèi)墻涂?jī)?nèi)墻釉面磚墻面衛(wèi)生間墻面白色釉面磚墻面詳內(nèi)墻頂棚輕鋼龍骨石膏裝飾板吊頂一層商場(chǎng)輕鋼龍骨石膏裝飾板吊頂詳頂頂棚混合砂漿頂棚加乳膠漆涂料除頂棚以外的其他頂棚混合砂漿頂棚白色內(nèi)墻涂料詳頂 涂樓面陶瓷地磚樓面衛(wèi)生間樓面 陶瓷地磚衛(wèi)生間樓面詳樓樓面陶瓷地磚樓面除衛(wèi)生間外的所有樓面陶瓷地磚樓面詳樓地面陶瓷地磚衛(wèi)生間地面衛(wèi)生間地面 陶瓷地磚衛(wèi)生間地面詳?shù)氐孛嫣沾傻卮u地面除衛(wèi)生間

13、外的所有地面陶瓷地磚地面詳?shù)?5建筑設(shè)計(jì)綜述本綜合樓總高超過(guò)適用于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程現(xiàn)對(duì)照建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范以下簡(jiǎn)稱(chēng)抗震規(guī)范與高層建筑混凝土設(shè)計(jì)規(guī)程以下簡(jiǎn)稱(chēng)高規(guī)驗(yàn)證其設(shè)計(jì)的合理性并給出該建筑的一些總體信息1本綜合樓抗震設(shè)防烈度2本教綜合樓結(jié)構(gòu)總高從室外地坪至主要屋面高度不包括頂層電梯檢修間低于高規(guī)規(guī)定的最大適用高度3本綜合樓高寬比低于高規(guī)規(guī)定的最大高寬比4本綜合樓平面上呈矩形平面有關(guān)參數(shù)均符合高規(guī)條文5本綜合樓長(zhǎng)邊超過(guò)高規(guī)4312規(guī)定的框架結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距55m應(yīng)該設(shè)置溫度縫與防震縫但是鑒于現(xiàn)代施工方法的先進(jìn)性對(duì)溫度等因素的控制比較有效如采用設(shè)置后澆帶加強(qiáng)保溫隔熱措施提高配筋率等方法本

14、綜合樓不設(shè)溫度縫與防震縫6本綜合樓結(jié)構(gòu)豎向布置比較規(guī)則均勻除頂層電梯檢修間外無(wú)過(guò)大的外挑與內(nèi)收符合高規(guī)與要求7本綜合樓根據(jù)抗震規(guī)范屬丙類(lèi)建筑根據(jù)抗震規(guī)范屬于三級(jí)框架結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取2 結(jié)構(gòu)選型及布置21結(jié)構(gòu)的材料與尺寸根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求本綜合樓為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)的形式本次畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)計(jì)算要求手算一榀框架針對(duì)本綜合樓的建筑施工圖紙選擇第軸橫向框架為手算對(duì)象本計(jì)算書(shū)除特別說(shuō)明外所有計(jì)算選型材料圖紙均為第軸橫向框架數(shù)據(jù)211本綜合樓材料確定考慮到強(qiáng)柱弱梁施工順序現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土?xí)r一般梁板一起整澆柱單獨(dú)澆注等因素?cái)M選構(gòu)件材料如下1柱采用混凝土主筋采用鋼筋箍筋采用鋼筋2梁采用混凝土主

15、筋采用鋼筋箍筋采用鋼筋3板采用混凝土鋼筋采用4基礎(chǔ)采用混凝土主筋采用鋼筋構(gòu)造鋼筋采用鋼筋212第軸框架構(gòu)件尺寸確定1梁 確定原則 高規(guī)梁截面高度一般為其跨度的梁截面寬度一般為其截面高度的梁截面寬度不宜小于梁截面高寬比不宜大于第軸框架每層有兩種跨度的梁其軸線間距分別是和根據(jù)以上原則兩梁截面高度取值范圍分別為綜合撓度控制荷載等原因初選梁截面尺寸為 一層長(zhǎng)跨梁 短跨梁 二八層長(zhǎng)跨梁 短跨梁 2柱確定原則高規(guī)矩形截面柱邊長(zhǎng)抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜小于柱截面高寬比不宜大于高規(guī)抗震設(shè)計(jì)時(shí)鋼筋混凝土柱軸壓比不宜小于根據(jù)軸壓比確定柱子截面尺寸觀察第軸橫向框架Z33中柱受荷面積估計(jì)其柱底軸力為 軸壓比限值條件 2-1即

16、取考慮一層為商場(chǎng)層高較高一層柱子取3板中間層樓板多為雙向板取板厚為其短跨的中間板跨為所以取中間層樓板厚度為走廊樓板取為22 計(jì)算簡(jiǎn)圖221 確定原則高層建筑結(jié)構(gòu)呂西林主編武漢理工大學(xué)出版社P51所述在結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖中桿件用其軸線來(lái)表示框架梁的跨度即取柱子軸線之間的距離框架的層高框架柱的長(zhǎng)度即為相應(yīng)的建筑層高而底層柱的長(zhǎng)度應(yīng)從基礎(chǔ)頂面算起根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2002對(duì)于天然地基或復(fù)合地基基礎(chǔ)埋深不宜小于房屋高度的即取基礎(chǔ)埋深為承臺(tái)厚度取為 初設(shè)基礎(chǔ)頂面到室內(nèi)地面的距離為得出底層柱高為其余柱子高度取層高為計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2-1222 截面參數(shù)計(jì)算1上層柱 2-2 2-32一層柱 2-

17、4 2-53上層邊跨梁 2-6 2-74上層中跨梁 2-8 2-95一層邊跨梁 2-10 2-116一層中跨梁 2-12 2-13圖2-1 第軸框架計(jì)算簡(jiǎn)圖3荷載計(jì)算31計(jì)算單元取軸線橫向框架進(jìn)行計(jì)算計(jì)算單元如圖3-1所示圖3-1 計(jì)算單元簡(jiǎn)圖32恒荷載計(jì)算圖3-2 計(jì)算單元簡(jiǎn)圖在圖3-2中表示了一層梁上所受的恒荷載其中表示為房間走道板傳給橫梁的梯形荷載與三角形荷載表示為橫梁自重表示邊縱梁和中縱梁直接傳給柱的恒荷載其中包括縱梁自重樓板重和女兒墻自重等重力荷載表示梁柱偏心以及上下柱截面不同產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)彎矩1屋面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 有保溫層上人屋面 120厚鋼筋混凝土板 頂棚 合計(jì) 邊跨 ABCD梁

18、 框架梁自重 梁側(cè)粉刷 中跨 跨 框架梁自重 梁側(cè)粉刷 因此作用在頂層框架梁上的線荷載為圖3-3 頂層邊跨梁恒載圖圖3-4 頂層中跨梁恒載圖2二七層樓面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值陶瓷地磚樓面 120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 頂棚 樓面恒荷載 邊跨框架梁及梁側(cè)粉刷 邊跨填充墻自重 墻面粉刷 中跨梁及梁側(cè)粉刷 圖3-5 中間層邊跨梁恒載圖圖3-6 中間層中跨梁恒載圖3一層框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值邊跨 ABCD梁 框架梁自重 梁側(cè)粉刷 中跨 跨 框架梁自重 梁側(cè)粉刷邊跨填充墻自重 墻面粉刷 圖3-7 一層邊跨梁恒載圖圖3-8 一層中跨梁恒載圖4屋面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值邊柱聯(lián)系梁自重 粉刷 15m女兒墻自重 粉刷 聯(lián)

19、系梁傳來(lái)屋面自重中柱聯(lián)系梁自重粉刷聯(lián)系梁傳來(lái)屋面自重頂層中結(jié)點(diǎn)集中荷載5二七層樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值邊柱聯(lián)系梁自重及粉刷外墻扣窗重框架柱自重粉刷聯(lián)系梁傳來(lái)樓面自重中間層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載中柱聯(lián)系梁自重及粉刷內(nèi)縱墻自重粉刷扣門(mén)重框架柱自重粉刷聯(lián)系梁傳來(lái)樓面自重中間層中節(jié)點(diǎn)集中荷載6一層樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值邊柱聯(lián)系梁自重粉刷外墻扣窗重框架柱自重粉刷聯(lián)系梁傳來(lái)樓面自重中間層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載中柱聯(lián)系梁自重粉刷內(nèi)縱墻自重粉刷扣門(mén)重框架柱自重粉刷聯(lián)系梁傳來(lái)樓面自重中間層中節(jié)點(diǎn)集中荷載32活荷載計(jì)算計(jì)算活荷載時(shí)采用與恒荷載類(lèi)似的方法計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-11屋面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值2二七層樓面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值

20、3一層框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值圖3-9 邊梁活載圖圖3-10 屋面邊梁活載圖圖3-11 樓面邊梁活載圖4屋面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值聯(lián)系梁傳來(lái)屋面活荷載聯(lián)系梁傳來(lái)屋面活荷載頂層中結(jié)點(diǎn)集中荷載5二七層樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值聯(lián)系梁傳來(lái)樓面活載中間層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載聯(lián)系梁傳來(lái)樓面活載中間層中節(jié)點(diǎn)集中荷載6一層樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值聯(lián)系梁傳來(lái)樓面自重中間層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載聯(lián)系梁傳來(lái)樓面自重中間層中節(jié)點(diǎn)集中荷載33地震作用計(jì)算331房屋重力荷載代表值計(jì)算 恒載05×活載 3-1標(biāo)準(zhǔn)層恒荷載外墻貼瓷磚重外橫墻自重及內(nèi)粉刷外縱墻自重及內(nèi)粉刷內(nèi)墻自重及粉刷框架柱自重及粉刷橫向框架梁自重及粉刷縱向框架梁自

21、重及粉刷 樓面重扣門(mén)扣窗衛(wèi)生間地面重量扣樓面自重次梁自重標(biāo)準(zhǔn)層恒荷載標(biāo)準(zhǔn)層活荷載標(biāo)準(zhǔn)層重力荷載代表值八層恒荷載外墻貼瓷磚重外橫墻自重及內(nèi)粉刷外縱墻自重及內(nèi)粉刷內(nèi)墻自重及粉刷框架柱自重及粉刷橫向框架梁自重及粉刷縱向框架梁自重及粉刷屋面重扣門(mén)扣窗扣樓面重次梁自重女兒墻自重及粉刷八層恒荷載標(biāo)準(zhǔn)層活荷載標(biāo)準(zhǔn)層重力荷載代表值九層恒荷載外墻貼瓷磚重外墻自重及內(nèi)粉刷內(nèi)墻自重及粉刷框架柱自重及粉刷框架梁自重及粉刷次梁自重屋面自重標(biāo)準(zhǔn)層恒荷載標(biāo)準(zhǔn)層活荷載標(biāo)準(zhǔn)層重力荷載代表值一層恒荷載外墻貼瓷磚重外橫墻自重及內(nèi)粉刷 外縱墻自重及內(nèi)粉刷 內(nèi)墻自重及粉刷框架柱自重及粉刷橫向框架梁自重及粉刷縱向框架梁自重及粉刷 樓面重

22、扣門(mén) 扣窗 衛(wèi)生間地面重量扣樓面自重次梁自重標(biāo)準(zhǔn)層恒荷載標(biāo)準(zhǔn)層活荷載標(biāo)準(zhǔn)層重力荷載代表值表3-1重力荷載代表值的計(jì)算層次項(xiàng)目組合數(shù)值組合系數(shù)組合值重力荷載代表值塔樓活荷載05外墻自重及粉刷內(nèi)墻自重及粉刷框架柱自重及粉刷框架梁自重及粉刷次梁屋面自重活荷載05外墻自重及粉刷內(nèi)墻自重及粉刷框架柱自重及粉刷框架梁自重及粉刷次梁樓面及部分屋面自重女兒墻自重及粉刷扣門(mén)窗活荷載外墻自重及粉刷內(nèi)墻自重及粉刷框架柱自重及粉刷框架梁自重及粉刷續(xù)表3-1次梁樓面自重扣門(mén)窗活荷載05外墻自重及粉刷內(nèi)墻自重及粉刷框架柱自重及粉刷框架梁自重及粉刷次梁樓面自重扣門(mén)窗332框架側(cè)移剛度的計(jì)算僅計(jì)算橫向框架的側(cè)移剛度梁的線剛度

23、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)于中跨梁對(duì)于邊跨梁柱的線剛度其中為混凝土彈性模量為柱的計(jì)算高度柱的側(cè)移剛度值按公式其中為柱側(cè)移剛度修正系數(shù)橫梁線剛度見(jiàn)表3-2柱的線剛度見(jiàn)表3-3表3-2橫梁線剛度類(lèi)別層次邊橫梁走道梁邊橫梁走道梁表3-3柱的線剛度類(lèi)別層次中柱邊柱中柱 邊柱中框架柱側(cè)移剛度值的計(jì)算一層邊柱二層邊柱三層邊柱一層中柱二層中柱三層中柱48層的D值與3層相同疊加得框架各層層間側(cè)移剛度見(jiàn)表3-4表3-4 框架各層間側(cè)移剛度層次該框架為豎向規(guī)則框架333水平抗震作用及地震剪力計(jì)算 該建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度為度小于度可只考慮水平地震作用本場(chǎng)地為類(lèi)場(chǎng)地查表可得水平地震系數(shù)特征周

24、期本結(jié)構(gòu)高度不超過(guò)質(zhì)量和剛度分布均勻變形以剪切變形為主故采用底部剪力法計(jì)算水平地震作用1橫向自振周期計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移計(jì)算見(jiàn)表3-5表3-5結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移計(jì)算層次 根據(jù)定點(diǎn)位移法取由于 故應(yīng)考慮頂部水平附加作用頂部水平附加作用系數(shù) 頂部附加水平作用各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用計(jì)算公式 3-2水平地震作用下各樓層剪力計(jì)算表見(jiàn)表3-6表3-6各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及剪力計(jì)算表層次 塔樓注為節(jié)點(diǎn)集中荷載將地震作用標(biāo)繪于計(jì)算簡(jiǎn)圖上如圖3-9圖3-12 地震作用344水平地震作用下位移驗(yàn)算1水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移和定點(diǎn)位移的計(jì)算公式為 橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算見(jiàn)表3-7由表3-7可知最大彈性位移

25、角發(fā)生載第三層其值為滿(mǎn)足變形的要求2抗震規(guī)范525規(guī)定抗震驗(yàn)算時(shí)結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力應(yīng)符合下式要求 取0016表3-7橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算層次 953714487654 3211 滿(mǎn)足2 滿(mǎn)足3 滿(mǎn)足4 滿(mǎn)足5 滿(mǎn)足6 滿(mǎn)足7 滿(mǎn)足8 滿(mǎn)足345求橫向框架每層的剪力34風(fēng)荷載計(jì)算1計(jì)算資料根據(jù)任務(wù)書(shū)可知綜合樓位于城市鬧區(qū)屬類(lèi)場(chǎng)地基本風(fēng)壓對(duì)于一般矩形建筑風(fēng)載體型系數(shù) 2風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式 3-2基本風(fēng)壓由于房屋總高為風(fēng)振系數(shù)且高寬比因此只需要考慮第一振型得影響風(fēng)壓 3-3折算成作用于第軸橫向框架樓層的節(jié)點(diǎn)荷載 3-4分別取計(jì)算然后將每一樓層勢(shì)力范圍內(nèi)的分布風(fēng)荷載合成集中力作用在該

26、層樓板處設(shè)每層集中風(fēng)載值分別為計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表3-8 表3-8風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值層次 注 為按靜力等效原理將分布荷載轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)集中荷載分布見(jiàn)圖3-11圖3-13風(fēng)荷載作用等效節(jié)點(diǎn)集中荷載單位kN4 內(nèi)力計(jì)算41恒載內(nèi)力411梁柱參數(shù)匯總根據(jù)222截面參數(shù)計(jì)算現(xiàn)將第軸橫向框架梁柱相關(guān)參數(shù)作一匯總其中第軸橫向框架為中框架考慮板對(duì)內(nèi)力計(jì)算的影響T型截面對(duì)梁的慣性矩進(jìn)行折算折算慣性矩線剛度按下式計(jì)算 4-1列表計(jì)算梁相關(guān)參數(shù)見(jiàn)圖4-1同理列表計(jì)算柱相關(guān)參數(shù)見(jiàn)圖4-2412彎矩計(jì)算 利用分層法計(jì)算恒載作用下框架的彎矩1計(jì)算桿固端彎矩將梯形或三角形分布荷載按固端彎矩等效的原則折算成均布荷載梯形荷載折算公式 4-2

27、其中 4-3 為梯形分布荷載的最大值 三角形荷載折算 4-4 其中 為三角形分布荷載的最大值 1 頂層邊跨 2 頂層中跨表4-1第軸框架梁幾何參數(shù)類(lèi)別層次邊橫梁走道梁邊橫梁走道梁表4-2 第軸框架柱參數(shù)類(lèi)別層次中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱 3 中間層邊跨 4 中間層邊跨 5 頂層邊跨 6 頂層中跨由以上所求均布荷載可按下式求各桿固端彎矩兩段固支其中與意義見(jiàn)下圖4-1一端固支一端滑動(dòng)固支其中與意義見(jiàn)下圖圖4-1 固端彎矩示意圖圖4-2 固端彎矩示意圖2分配系數(shù)經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)第軸橫向框架為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)且受對(duì)稱(chēng)荷載的作用所以可以取一半結(jié)構(gòu)計(jì)算要注意到接頭處簡(jiǎn)化為滑動(dòng)支座由此帶來(lái)跨中梁線剛度增大一倍且分配系數(shù)有

28、所不同 分配系數(shù)計(jì)算公式 4-5 其中為轉(zhuǎn)動(dòng)剛度兩端固支桿一端固支一端滑動(dòng)固支桿 n為該節(jié)點(diǎn)所連接的桿件數(shù)3利用分層法計(jì)算框架桿端彎矩 1 頂層求桿端彎矩求分配系數(shù)彎矩分配法計(jì)算過(guò)程如圖4-3所示計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)彎矩圖如圖4-4所示 圖4-3 頂層彎矩分配法計(jì)算過(guò)程圖4-4頂層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果 2 中間層求桿端彎矩求分配系數(shù)彎矩分配法計(jì)算過(guò)程如圖4-5所示計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)彎矩圖如圖4-6所示 3 不平衡力矩的二次分配頂層七層三六層的不平衡彎矩的分配分別見(jiàn)圖4-7圖4-8及圖4-9 4 把梁上均布與梯形荷載換算成集中力求梁端 圖4-5 中間層彎矩分配法計(jì)算過(guò)程圖4-6中間層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果八層二

29、七層一層圖4-7 頂層不平衡力矩分配圖4-8 七層不平衡力矩分配圖4-9 三-六層不平衡力矩分配注圖中單線條表示不平衡彎矩分配值雙線條表示最終桿端彎矩分別取各個(gè)梁作為隔離體分別對(duì)兩段取矩列出力矩平衡方程便可得該梁端剪力 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 圖4-10 剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖求八層梁端剪力邊跨中跨求七層梁端剪力邊跨中跨求二六層梁端剪力先假設(shè)二層彎矩同三層邊跨中跨5計(jì)算由于上下柱子截面不同而造成的底層柱子所受到的節(jié)點(diǎn)彎矩計(jì)算底層柱頂受到的軸力包括節(jié)點(diǎn)力和梁端剪力產(chǎn)生的豎向力6底層彎矩求桿端彎矩求分配系數(shù)彎矩分配法計(jì)算過(guò)程如圖4-11所示計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)彎矩圖如圖4-12所示7一層與二層的不平衡彎矩的分配二層和一層的

30、不平衡彎矩分配分別見(jiàn)圖4-13和圖4-144剪力計(jì)算1二層和底層剪力計(jì)算由于三至八層的剪力前面已經(jīng)計(jì)算現(xiàn)在只計(jì)算一和二層的剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4-1 圖4-11 底層彎矩分配法計(jì)算過(guò)程圖4-12底層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果圖413 二層不平衡力矩分配圖414 一層不平衡力矩分配求二層梁端剪力邊跨中跨求一層梁端剪力邊跨圖4-15 恒載作用下彎矩圖中跨按以上方法將第軸橫向框架各個(gè)桿件桿端剪力計(jì)算出來(lái)見(jiàn)表4-32求柱子剪力已知柱的兩端彎矩且柱高范圍內(nèi)無(wú)其他橫向力可以根據(jù)以下公式計(jì)算柱的桿端剪力 4-65軸力計(jì)算 根據(jù)配筋計(jì)算需要只需求出柱的軸力即可而不需求出梁軸力1計(jì)算方法柱軸力柱頂集中力包括柱自重梁端剪力

31、4-7以八層中柱為例具體計(jì)算如下 根據(jù)第三章第二節(jié)所述柱頂集中力根據(jù)第四章第一節(jié)所述柱兩端受梁剪力分別為 由此柱頂軸力柱底軸力表4-3 恒載作用下軸線處梁端彎矩和剪力層次梁類(lèi)型梁端彎矩梁端剪力左右左右邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨表4-4 恒載作用下軸線處柱端剪力與彎矩層數(shù)截面類(lèi)型結(jié)構(gòu)層高柱端彎矩柱端剪力上下上下邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱2軸力計(jì)算其余柱軸力依次計(jì)算列表如下表4-5 恒載作用下柱中軸力層數(shù)截面類(lèi)型柱頂集中力鄰梁剪力柱中軸力左梁右梁頂面底面邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱圖4-

32、16 恒載剪力圖注梁柱剪力以使其順時(shí)針轉(zhuǎn)為正在圖中正剪力畫(huà)在構(gòu)件上部或者左部圖4-17 恒載軸力圖注柱子軸力以壓為正畫(huà)在柱子左邊反之為負(fù)畫(huà)在右邊42活載內(nèi)力421彎矩計(jì)算 利用分層法計(jì)算活載作用下框架的彎矩1計(jì)算桿固端彎矩 將梯形或三角形分布荷載按固端彎矩等效的原則折算成均布荷載見(jiàn)公式4-2公式4-3和公式4-41底層邊跨2底層中跨3中間層邊跨4中間層中跨5頂層邊跨6頂層中跨求各桿固端彎矩的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4-1和圖4-22分配系數(shù) 求分配系數(shù)見(jiàn)公式4-53利用分層法計(jì)算框架桿端彎矩1頂層求桿端彎矩求分配系數(shù)彎矩分配法計(jì)算過(guò)程和所得的結(jié)構(gòu)彎矩圖分別見(jiàn)圖4-18和圖4-19圖4-18 頂層彎矩分配法

33、計(jì)算過(guò)程圖4-19 頂層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果2中間層求桿端彎矩求分配系數(shù)彎矩分配法計(jì)算過(guò)程如圖4-20所示計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)彎矩圖如圖4-21所示3不平衡力矩的二次分配頂層七層和三六層的不平衡彎矩分配見(jiàn)圖4-22圖4-23和圖4-244把梁上均布與梯形荷載換算成集中力求梁端剪力八層二七層一層分別取各個(gè)梁作為隔離體分別對(duì)兩段取矩列出力矩平衡方程便可得該梁端剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-10求八層梁端剪力邊跨中跨求七層梁端剪力邊跨中跨圖4-20 中間層彎矩分配法計(jì)算過(guò)程圖4-21 中間層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果圖4-22 頂層不平衡力矩分配求二六層梁端剪力先假設(shè)二層彎矩同三層邊跨中跨圖4-23 七層不平衡力矩分配圖4-

34、24 三-六層不平衡力矩分配 5計(jì)算由于上下柱子截面不同而造成的底層柱子所受到的節(jié)點(diǎn)彎矩計(jì)算底層柱頂受到的軸力包括節(jié)點(diǎn)力和梁端剪力產(chǎn)生的豎向力6底層彎矩求桿端彎矩求分配系數(shù)底層彎矩分配法計(jì)算過(guò)程如圖4-25所示計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)彎矩圖如圖4-26所示7一層與二層的不平衡彎矩的分配二層與一層的不平衡彎矩分配分別見(jiàn)圖4-27和圖4-28 圖4-25 底層彎矩分配法計(jì)算過(guò)程4剪力計(jì)算1二層和底層剪力計(jì)算由于三至八層的剪力前面已經(jīng)計(jì)算現(xiàn)在只計(jì)算一和二層的剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4-10圖4-26底層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果求二層梁端剪力邊跨中跨求一層梁端剪力邊跨圖4-27 二層不平衡力矩分配圖4-28 一層不平衡力矩分

35、配表4-6 活載作用下軸線處梁端彎矩和剪力層次梁類(lèi)型梁端彎矩梁端剪力左右左右邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨中跨按以上方法將第軸橫向框架各個(gè)桿件桿端剪力計(jì)算出來(lái)見(jiàn)表4-62求柱子剪力求柱子剪力見(jiàn)公式4-6計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4-7表4-7 活載作用下軸線處柱端剪力與彎矩層數(shù)截面類(lèi)型結(jié)構(gòu)層高柱端彎矩柱端剪力上下上下邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱5軸力計(jì)算1計(jì)算方法 柱軸力柱頂集中力梁端剪力 4-8 以八層中柱為例具體計(jì)算如下 根據(jù)第三章第二節(jié)所述柱頂集中力根據(jù)第四章第一節(jié)所述柱兩端受梁剪力分別為 由此柱中軸力其余柱軸力依次計(jì)算列表如下表4

36、-8 活載作用下柱中軸力層數(shù)截面類(lèi)型柱頂集中力鄰梁剪力柱中軸力左梁右梁頂面底面邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱圖4-29 活載作用下彎矩圖圖4-29 活載剪力圖注梁柱剪力以使其順時(shí)針轉(zhuǎn)為正在圖中正剪力畫(huà)在構(gòu)件上部或者左部圖4-30 活載軸力圖注柱子軸力以壓為正畫(huà)在柱子左邊反之為負(fù)畫(huà)在右邊43水平地震作用內(nèi)力1層間剪力計(jì)算由于在表中已經(jīng)計(jì)算了每一樓層的層間剪力現(xiàn)在近似地計(jì)算每一橫向框架每層的剪力2計(jì)算原則 利用D值法計(jì)算水平荷載作用下框架的彎矩其中 4-9 反映了梁柱線剛度比值對(duì)抗側(cè)剛度的影響可按表4-9計(jì)算根據(jù)各柱D值將該層剪力分配至各個(gè)柱的反彎點(diǎn)處其中反彎點(diǎn)處

37、無(wú)彎矩僅有剪力由此便可利用求得的剪力與反彎點(diǎn)高度求出柱端彎矩然后利用節(jié)點(diǎn)平衡按梁抗彎剛度求出各個(gè)梁端彎矩最后利用求得的彎矩可解出剪軸力以下分別以底層梁柱中間層梁柱頂層梁柱為例計(jì)算其彎矩3底層梁柱受地震作用內(nèi)力計(jì)算1計(jì)算各個(gè)柱分配剪力 底層四柱D值分別為 底層邊柱AD軸柱 底層中柱BC軸柱 依照D值將層間剪力分配給各柱 底層邊柱底層中柱表4-9 D值法樓層簡(jiǎn)圖K一般層底層2反彎點(diǎn)高度 4-10其中為標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度其值與結(jié)構(gòu)總層數(shù)該柱所在層次框架梁柱線剛度比及側(cè)向荷載形式有關(guān)表示上下橫梁線剛度比對(duì)反彎點(diǎn)高度的影響與表示層高變化對(duì)反彎點(diǎn)的影響以上系數(shù)均可查表針對(duì)第軸橫向框架底層梁柱而言不考慮和的影響

38、由于上層層高變小反彎點(diǎn)下移增量為所以底層邊柱反彎點(diǎn)距柱底為 距柱頂為同理可得出底層中柱反彎點(diǎn)距柱底為距柱頂為3柱端彎矩計(jì)算對(duì)柱頂柱底取矩由此可知柱頂柱底彎矩為使柱邊順時(shí)針受拉為正邊柱中柱4梁端彎矩計(jì)算 以底層邊跨梁為例計(jì)算其梁端彎矩取左右端節(jié)點(diǎn)為隔離體如下圖所示 左端彎矩 見(jiàn)圖4-31a列平衡方程可解得右端彎矩 見(jiàn)圖4-31b列平衡方程 可解得 左右梁按線剛度分配由此可將各個(gè)梁的梁端彎矩求出見(jiàn)表4-12圖4-31 節(jié)點(diǎn)平衡圖4中間層梁柱受地震作用內(nèi)力計(jì)算以五層為例進(jìn)行計(jì)算1計(jì)算各個(gè)柱分配剪力 五層四柱D值分別為 底層邊柱AD軸柱 底層中柱BC軸柱 依照D值將層間剪力分配給各柱五層邊柱五層中柱2

39、反彎點(diǎn)高度計(jì)算反彎點(diǎn)的高度見(jiàn)公式4-1針對(duì)第軸橫向框架五層梁柱而言上下橫梁線剛度不邊不考慮的影響由于上下層高不變不考慮和所以五層邊柱反彎點(diǎn)距柱底為距柱頂為同理可以得出中柱反彎點(diǎn)距柱底為距柱頂為3柱端彎矩計(jì)算對(duì)柱頂柱底取矩由此可知柱頂柱底彎矩為使柱邊順時(shí)針受拉為正邊柱中柱4梁端彎矩計(jì)算 以底層邊跨梁為例計(jì)算其梁端彎矩取左右端節(jié)點(diǎn)為隔離體如下圖所示左端彎矩 見(jiàn)圖4-31a列平衡方程可解得右端彎矩 見(jiàn)圖4-31b列平衡方程 可解得 左右梁按線剛度分配由此可將各個(gè)梁的梁端彎矩求出見(jiàn)表4-125頂層梁柱受地震作用內(nèi)力計(jì)算1計(jì)算各個(gè)柱分配剪力 頂層四柱D值分別為 頂層邊柱AD軸柱 頂層中柱BC軸柱 依照D

40、值將層間剪力分配給各柱 頂層邊柱五層中柱2反彎點(diǎn)高度計(jì)算反彎點(diǎn)的高度見(jiàn)公式4-10針對(duì)第軸橫向框架頂層梁柱而言上下橫梁線剛度不邊不考慮的影響由于上下層高不變不考慮和所以頂層邊柱反彎點(diǎn)距柱底為 距柱頂為同理可以得出中柱反彎點(diǎn)距柱底為 距柱頂為3柱端彎矩計(jì)算對(duì)柱頂柱底取矩由此可知柱頂柱底彎矩為使柱邊順時(shí)針受拉為正邊柱中柱4梁端彎矩計(jì)算 左端彎矩 見(jiàn)圖4-31a取0列平衡方程可解得右端彎矩 見(jiàn)圖4-31b取0列平衡方程 可解得 左右梁按線剛度分配由此可將各個(gè)梁的梁端彎矩求出見(jiàn)表4-12 其余各層構(gòu)件的彎矩計(jì)算見(jiàn)表4-10表4-11和表4-12表4-10 左震作用下邊柱柱端彎距計(jì)算層數(shù)層高層間剪力單層

41、剛度D值剪力值反彎點(diǎn)高度比M上M下6剪力計(jì)算 利用桿件平衡求解桿端剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖4-32 桿件剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖表4-11 左震作用下中柱柱端彎距計(jì)算層數(shù)層高層間剪力單層剛度D值剪力值反彎點(diǎn)高度比M上M下4-12 左震作用下梁端彎距計(jì)算層數(shù)節(jié)點(diǎn)類(lèi)型上柱彎矩下柱彎矩左梁線剛度右梁線剛度左梁端彎矩右梁端彎矩邊節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)邊節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)邊節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)邊節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)邊節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)邊節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)邊節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)邊節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)列力矩平衡方程即 同理 由此可將梁柱在左震作用下的桿端剪力計(jì)算出來(lái)如下表其余各層梁端剪力計(jì)算見(jiàn)表4-13表4-13 左震作用下梁端剪力層次梁類(lèi)型梁端彎矩梁端剪力左右左右邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊

42、跨中跨邊跨中跨邊跨中跨邊跨中跨注彎距以順時(shí)針為正剪力以使梁順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正7軸力計(jì)算柱軸力上柱傳來(lái)集中力該層梁端剪力 具體計(jì)算方法同恒載與活載作用下柱軸力的計(jì)算見(jiàn)表4-14表4-14 左震作用下柱中軸力層數(shù)截面類(lèi)型鄰梁剪力柱中軸力左梁右梁頂面底面邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱邊柱中柱圖4-39 左震作用彎矩圖圖4-40 左震作用剪力圖注梁柱剪力以使其順時(shí)針轉(zhuǎn)為正在圖中正剪力畫(huà)在構(gòu)件上部或者左部圖4-41 左震作用軸力圖注柱子軸力以壓為正畫(huà)在柱子左邊反之為負(fù)畫(huà)在右邊44風(fēng)荷載內(nèi)力計(jì)算風(fēng)荷載的內(nèi)力計(jì)算采用反彎點(diǎn)的計(jì)算方法1由于所算框架每層的柱子截面相同則側(cè)向剛度相同因此將該框架所受的層剪力除以4即得每根柱子的剪力由表3-8可得出層間剪力現(xiàn)列表求出每根柱子所受的剪力見(jiàn)表4-14表4-14 左風(fēng)荷載下柱子剪力層數(shù)層間剪力邊柱剪力中柱剪力2計(jì)算柱子端彎矩在反彎點(diǎn)方法中規(guī)定一層柱子的反彎點(diǎn)位于距支座23層高處上層柱子的反彎點(diǎn)位于層高的中點(diǎn)根據(jù)表4-14中的剪力值和反彎點(diǎn)高度即可求出柱端彎矩下面將列表求出柱端彎矩見(jiàn)表4-153計(jì)