畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、.前言前言 框架結(jié)構(gòu)體系作為目前建筑結(jié)構(gòu)體系中最主要的組成部分之一， 其自身有著建筑平面布置靈活，能獲得較大的空間；建筑立面容易處理，結(jié)構(gòu)自重較輕；計(jì)算理論比較成熟；在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)，所以目前在多高層房屋建筑中應(yīng)用十分廣泛。但是它也有著側(cè)移剛度較小，在地震作用下非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如非填充墻、建筑裝飾等）破壞較嚴(yán)重等缺點(diǎn)。因此，采用框架結(jié)構(gòu)時應(yīng)控制建筑物的層數(shù)和高度。設(shè)計(jì)中需要考慮到建筑抗震要求、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形以及施工的方便性等問題。 為了使設(shè)計(jì)能夠滿足鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求， 我們需要熟悉鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過程， 需要充分理解鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本理論、 基本方法。本次畢業(yè)設(shè)

2、計(jì)系統(tǒng)、 全面地幫助我們對四年來所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行了一次復(fù)習(xí)與鞏固，使我們對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的宏觀理解上了一個層次，對專業(yè)知識的應(yīng)用更加熟練，獨(dú)立鉆研與動手能力得到強(qiáng)化。 由于個人水平能力有限，設(shè)計(jì)中難免有錯誤與不妥之處，希望得到各位老師和同學(xué)的批評指正。:第 5 頁 （共 75 頁）1.工程概況1.1設(shè)計(jì)要求 在辦公樓建筑初步方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制建筑和結(jié)構(gòu)的施工圖。(1)建筑設(shè)計(jì)要求完成以下內(nèi)容： 1建筑平面設(shè)計(jì)；2建筑立面和剖面設(shè)計(jì)。(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求完成以下內(nèi)容： 1確定結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置；2根據(jù)構(gòu)造要求和經(jīng)驗(yàn)，選擇構(gòu)件的截面尺寸；3確定計(jì)算單元和計(jì)算簡圖；4荷

3、載計(jì)算； 5結(jié)構(gòu)側(cè)移計(jì)算；6框架內(nèi)力計(jì)算與組合；7構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；8基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；9樓板與板式樓梯設(shè)計(jì)。1.2設(shè)計(jì)成果 設(shè)計(jì)成果包括設(shè)計(jì)說明書和施工圖兩部分。(1)設(shè)計(jì)說明書要求包括以下內(nèi)容：1設(shè)計(jì)概況；2建筑設(shè)計(jì)說明；3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明；工程概況 4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書； (2)施工圖要求包括以下內(nèi)容：1建筑施工圖a.首層、標(biāo)準(zhǔn)層及屋頂平面圖；b.主要立面圖；c. 建筑剖面圖。2結(jié)構(gòu)施工圖a.標(biāo)準(zhǔn)層和屋頂平面結(jié)構(gòu)布置與板的配筋圖；b.框架梁、柱及節(jié)點(diǎn)配筋詳圖；c.基礎(chǔ)和樓梯等配筋詳圖。1.3設(shè)計(jì)資料 1.4.1設(shè)計(jì)依據(jù)(1)主管部門規(guī)劃意見書和審批通過的初步設(shè)計(jì)批文;(2)甲方設(shè)計(jì)任務(wù)書;(3)

4、設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)程；1.4.2設(shè)計(jì)條件及抗震設(shè)防依據(jù)(1)設(shè)計(jì)標(biāo)高：室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高為±0.000，室內(nèi)外高差450mm(2)基本風(fēng)壓：0.45（地面粗糙度屬B類）；(3)基本雪壓：0.30；(4)地震設(shè)防烈度：7度，(5)建筑抗震設(shè)防類別：丙類；(6)框架結(jié)構(gòu)抗震等級：三級；(7)建筑場地土類別：類；(8）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年。1.4.3主要結(jié)構(gòu)材料(1)鋼筋鋼筋直徑時,為HRB335級鋼筋,其設(shè)計(jì)強(qiáng)度為300；柱縱向鋼筋為HRB400級，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度為360。(2)混凝土墊層：C15；基礎(chǔ)：C35； 柱： C40；梁、板、樓梯：C30。建筑設(shè)計(jì)2 建筑設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)多層框架結(jié)構(gòu)適合于

5、在辦公樓、教學(xué)樓、公共建筑、圖書館等建筑中采用。框架的特點(diǎn)是由剛結(jié)的梁和柱來傳遞豎向和側(cè)向荷載，墻體只起圍護(hù)作用。在建筑上具有大空間、便于布置各種尺度不同房間的靈活性；在結(jié)構(gòu)上則有構(gòu)件分工明確，可以充分發(fā)揮材料的特性。多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對于土木工程專業(yè)的學(xué)生來講，是很重要的畢業(yè)設(shè)計(jì)的一部分，而且重點(diǎn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，建筑設(shè)計(jì)作為一般了解的內(nèi)容，其側(cè)重點(diǎn)在建筑平面、立面和剖面設(shè)計(jì)上。鑒于畢業(yè)設(shè)計(jì)的時間不長，建筑設(shè)計(jì)又走在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行之前，沒有反復(fù)推敲的可能，為了在較短的時間內(nèi)完成建筑設(shè)計(jì)圖紙，需要掌握的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：(1)建筑平面設(shè)計(jì)依據(jù)建筑功能的要求，確定柱網(wǎng)尺寸，然后，再逐一定出各房間的開間和進(jìn)

6、深；根據(jù)交通、防火與疏散的要求，確定樓梯間的位置和尺寸；確定墻體所用的材料和厚度，以及門窗的型號與尺寸。(2)建筑立面設(shè)計(jì)確定門窗的立面形式。門窗的立面形式一定要與立面整體效果相協(xié)調(diào)；與平面圖相對照，核對雨水管、雨篷、陽臺等的位置及做法；確定立面裝飾材料做法、色彩以及分格藝術(shù)處理的詳細(xì)尺寸。（3)建筑剖面設(shè)計(jì)分析建筑物空間組合情況，確定其最合適的剖切位置。一般要求剖到樓梯間及有高低錯落的部位；進(jìn)一步核實(shí)外墻窗臺、過梁、圈梁、樓板等在外墻高度上的構(gòu)造關(guān)系，確定選用哪種類型的窗臺、過梁、圈梁、樓板及其形狀和材料；根據(jù)平面圖計(jì)算確定的尺寸，核對樓梯的在高度方向上梯段的尺寸，確定平臺梁尺寸。2.2建筑

7、平面設(shè)計(jì) 該多層框架結(jié)構(gòu)辦公樓位于抗震設(shè)防烈度為8度的區(qū)域，對抗震要求比較嚴(yán)，所以在平面設(shè)計(jì)上力求簡單、規(guī)則、對稱，從而采用“一”字形建筑平面以利于抗震，而且有利于自然采光和自然通風(fēng)。“一”字形平面的朝向?yàn)樽背?，建筑物入口的朝向?yàn)槟线?。在框架結(jié)構(gòu)的平面布置上，柱網(wǎng)是豎向承重構(gòu)件的定位軸線在建筑平面上所形成的網(wǎng)格，是框架結(jié)構(gòu)平面的脈絡(luò)。柱網(wǎng)布置既要滿足建筑平面布置和使用功能的要求，又要使結(jié)構(gòu)受力合理，構(gòu)件種類少，施工方便。柱網(wǎng)布置還應(yīng)與建筑分隔墻布置互相協(xié)調(diào)，一般常將柱子設(shè)在縱橫建筑墻交叉點(diǎn)上，以盡量減少柱網(wǎng)對建筑使用功能的影響?？蚣芙Y(jié)構(gòu)常見的柱網(wǎng)布置方式有，內(nèi)廊式、外廊式、等跨式、對稱不等

8、跨式等。本多層框架結(jié)構(gòu)辦公樓采用內(nèi)廊式柱網(wǎng)布置，也就是中間為走廊，兩邊為辦公室?？紤]到走廊長度大于40m，兩面布置房間時，走廊最小凈寬度為1.8m，所以中間走廊的跨度取為2.4m。兩邊房間的開間和進(jìn)深均采用常用的開間和進(jìn)深尺寸，即3.9m和6.6m，因而橫向的柱跨度分別為6.6m、2.4m、6.6m；縱向柱跨度均為3.9m。第 75 頁 （共 75 頁）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1概述(1)結(jié)構(gòu)類型的選擇建筑結(jié)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)所用材料分類時可分為：砌體結(jié)構(gòu)，包括磚石、砌塊和砌體結(jié)構(gòu)；混凝土結(jié)構(gòu)，包括混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)； 鋼結(jié)構(gòu)；鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。一般來講，砌體結(jié)構(gòu)主要用于建造多層住宅、

9、辦公樓、教學(xué)樓以及輕型工業(yè)廠房等；鋼結(jié)構(gòu)多用于超高層建筑、大跨度空間結(jié)構(gòu)建筑以及重型或有特殊要求的工業(yè)廠房等；其他情況均可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。具體的來講，砌體結(jié)構(gòu)：由于取材容易，造價(jià)較低，施工方便，因而廣泛應(yīng)用于多層建筑中。但由于砌體是一種脆性材料，其抗剪、抗拉、抗彎能力均較低，所以其抗震能力較差，一般在8層以下的建筑中采用砌體結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：由于具有取材豐富，造價(jià)低廉，強(qiáng)度高、剛度大，耐火性、耐久性以及延性等良好，而且結(jié)構(gòu)布置靈活方便，可組成多種結(jié)構(gòu)體系等優(yōu)點(diǎn)，因此，目前在我國的各類建筑中得到非常廣泛的應(yīng)用，并且占有主導(dǎo)地位。但是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)自重大、體積大、容易開裂、

10、施工速度慢等，為了克服這些缺點(diǎn)，近年來不斷開發(fā)了高強(qiáng)度混凝土、輕骨料混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、預(yù)制裝配式混凝土等，都得到了很好的發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)：由于強(qiáng)度高、自重輕、延性及抗震性能好，而且施工方便，能有效的縮短施工工期，所以對大跨度、大空間、多用途以及超高層建筑，大多數(shù)采用鋼結(jié)構(gòu)。但鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)造價(jià)高，防腐和防火性能差，需要采用防腐和防火措施，從而增加了總的造價(jià)。目前我國鋼結(jié)構(gòu)用得并不多，其中工程設(shè)計(jì)施工技術(shù)人員對于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工不太熟悉，也是其中原因之一。但是，近年來隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼產(chǎn)量有了大幅度提高，國家也提倡采用鋼結(jié)構(gòu)，確實(shí)，鋼結(jié)構(gòu)在近年來特別是在超高層建筑和大跨度空間結(jié)構(gòu)中

11、，應(yīng)用的越來越多。鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)：由于充分發(fā)揮了鋼和混凝土兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，可以得到很好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)是將型鋼放在構(gòu)件內(nèi)部，外部用鋼筋混凝土包成，故稱型鋼混凝土；或者是在圓鋼管或方鋼管內(nèi)部填充混凝土或鋼筋混凝土，做成外包鋼構(gòu)件，故稱鋼管混凝土。在我國高層或超高層建筑中，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)用得越來越多，比如北京的香格里拉飯店、長富宮飯店、上海的國內(nèi)第一高樓金貿(mào)大廈(420m)以及正在施工的世界第一高樓492m、101層的上海環(huán)球金融中心等都采用了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。鑒于本多層辦公樓層數(shù)不多，只有五層，對抗側(cè)移剛度的要求不高，所以選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可以充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)布置靈活方便，可組

12、成多種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)。至于砌體結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)則不予考慮，因?yàn)樵撧k公樓位于8度抗震設(shè)防烈度區(qū)域內(nèi)，砌體結(jié)構(gòu)抗震能力差，而鋼結(jié)構(gòu)的相對造價(jià)比較高。綜合考慮之后選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。(2)結(jié)構(gòu)體系的選擇多層和高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)；框架剪力墻結(jié)構(gòu)或框支剪力墻結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)；筒體結(jié)構(gòu)，包括框筒、筒中筒以及成束筒體結(jié)構(gòu)；巨型結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)是由梁和柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)連接形成剛接的骨架結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是，建筑平面布置靈活，能獲得較大空間，可以構(gòu)成豐富多變的立面造型。其缺點(diǎn)是側(cè)向剛度較小，在地震作用下非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如填充墻、建筑裝飾等)容易破壞，但框架結(jié)構(gòu)可以通過合理的設(shè)計(jì)，使之具有良好的延性，成為延性框架

13、。這種延性框架在地震作用下可以具有良好的抗震性能。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)按施工方式的不同，可分為全現(xiàn)澆式、半現(xiàn)澆式、裝配式以及裝配整體式框架結(jié)構(gòu)四種形式。本多層辦公樓設(shè)計(jì)充分考慮框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和施工方法，決定采用鋼筋混凝土全現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)。全現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)為梁、板、柱全部構(gòu)件均在現(xiàn)場現(xiàn)澆成整體，結(jié)構(gòu)整體性好，抗震性能好，構(gòu)件尺寸不受標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件所限制，對各種使用功能的適應(yīng)性大。缺點(diǎn)是模板消耗量多，現(xiàn)場工作量大，但可以通過定型化鋼模板和泵送混凝土等加以改進(jìn)。半現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)為梁、柱現(xiàn)場澆筑，樓板為預(yù)制。由于采用預(yù)制板可以大大減少現(xiàn)場澆筑混凝土的工作量，大量節(jié)省模板，但需要澆筑一層4050mm厚的混凝土

14、面層，以提高結(jié)構(gòu)的整體性。裝配式框架結(jié)構(gòu)為全部構(gòu)件工廠預(yù)制，有利于保證構(gòu)件質(zhì)量，現(xiàn)場裝配，工作量少，施工速度快。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)整體性差，抗震性能也較差。裝配整體式框架結(jié)構(gòu)為在現(xiàn)場將預(yù)制構(gòu)件吊裝就位后，再通過澆筑節(jié)點(diǎn)混凝土，形成整體框架結(jié)構(gòu)，既發(fā)揮了裝配式施工方法的優(yōu)點(diǎn)，又保持了現(xiàn)澆施工方法整體性好的優(yōu)點(diǎn)。但總的來說，整體剛度還比較弱，故在地震區(qū)不提倡選用裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，避免采用裝配式框架結(jié)構(gòu)，而優(yōu)先考慮選擇全現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)。因此，本設(shè)計(jì)選擇了全現(xiàn)澆式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)：是由鋼筋混凝土墻體互相連接構(gòu)成的承重墻結(jié)構(gòu)體系。在地震區(qū)，因其主要用于承受水平地震作用，故也稱為抗震墻。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)

15、構(gòu)整體性強(qiáng)，抗側(cè)剛度大，側(cè)向變形小，施工相對簡便和快速，適于建造較高建筑，而且具有承受強(qiáng)烈地震，裂而又不倒的良好性能。但其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)自重大，導(dǎo)致較大的地震作用；建筑平面布置局限性大，較難獲得較大的建筑空間，因此它適合用于高層住宅和賓館等建筑。另外，為了滿足底層大空間的要求，取掉一部分剪力墻就形成了框支剪力墻結(jié)構(gòu)，上部一般用于住宅和賓館等，下部為提供大空間的公共建筑，目前主要用于商住樓?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)：為了充分發(fā)揮框架結(jié)構(gòu)“建筑平面布置靈活”和剪力墻結(jié)構(gòu)“抗側(cè)剛度大”的特點(diǎn)，當(dāng)建筑物需要有較大的空間且其高度超過了框架結(jié)構(gòu)的合理高度時，可以采用框架和剪力墻共同工作的結(jié)構(gòu)體系。在框架結(jié)構(gòu)中，在適當(dāng)?shù)?/p>

16、部位加一定數(shù)量的剪力墻形成框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其中剪力墻承擔(dān)大部分水平荷載；而框架只承擔(dān)較小一部分的水平荷載，主要承擔(dān)豎向荷載?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)常用于建造高層辦公樓、教學(xué)樓等需要有大空間的房屋，也可以用于建造高層住宅、賓館等建筑，建造高度可以達(dá)到2030層。筒體結(jié)構(gòu)：主要由核心筒結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)所組成。核心筒一般由布置在電梯井、樓梯間及設(shè)備管線井道四周的鋼筋混凝土墻所組成，一般位于房屋的中部，故稱核心筒，而且筒壁上僅開有少量洞口，故有時也稱為“實(shí)腹筒”?？蛲彩怯刹贾迷诜课菟闹艿拿芘胖c高跨比很大的窗間梁所組成的一個多孔筒體。從形式上看，猶如由四榀平面框架在房屋的四角組合而成，故稱為框筒結(jié)構(gòu)。因其立面上

17、開有很多窗洞，故有時也稱為“空腹筒”。筒體結(jié)構(gòu)的主要形式由框筒結(jié)構(gòu)、核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、框架核心筒結(jié)構(gòu)、成束筒結(jié)構(gòu)和多重筒結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度很大，整體性好；建筑布置靈活，能夠提供很大的、可以自由分隔的內(nèi)部使用空間，因此特別適用于多功能、多用途的超高層建筑。巨型結(jié)構(gòu)：由兩級結(jié)構(gòu)組成，第一級巨型框架一般由電梯井、樓梯間等組成巨型柱，每隔若干層設(shè)12層高的梁(一般為桁架)作為巨型梁，組成主要承受水平和豎向荷載的巨型框架，其余樓層作為荷載落在巨型框架上，做成二級框架樓面框架。巨型框架結(jié)構(gòu)在建筑上可以給人以巨型骨架的結(jié)構(gòu)感覺，也為建筑上布置大空間提供了方便。巨型結(jié)構(gòu)除巨型框架結(jié)構(gòu)之外，還可以有在

18、建筑外筒形成巨型斜撐的巨型桁架結(jié)構(gòu),它可以充分體現(xiàn)巨型斜撐的結(jié)構(gòu)美。還有一種是核心筒體加外周邊規(guī)則布置的巨型柱結(jié)構(gòu),也就是核心筒巨型柱結(jié)構(gòu)。(3)屋蓋(樓面) 體系的選擇多層與高層建筑中各豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)(框架、剪力墻、筒體等)是依靠水平樓面結(jié)構(gòu)連成整體的，水平力通過樓板平面進(jìn)行傳遞和分配。因此，要求樓板在自身平面內(nèi)有足夠大的剛度。常用的樓板體系有，現(xiàn)澆樓面結(jié)構(gòu)和裝配整體式樓面結(jié)構(gòu)體系?？拐饏^(qū)一般優(yōu)先采用現(xiàn)澆樓面結(jié)構(gòu)，因此本設(shè)計(jì)采用現(xiàn)澆樓面結(jié)構(gòu)體系，以提高框架結(jié)構(gòu)的整體性和結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。(4)基礎(chǔ)選型多層與高層建筑的基礎(chǔ)選型應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式、工程地質(zhì)、施工條件等因素綜合考慮確定?？梢赃x用的基

19、礎(chǔ)形式有，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字交叉基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)以及樁基礎(chǔ)?；A(chǔ)的埋置深度也必須滿足地基變形和穩(wěn)定的要求，以減少建筑物的整體傾斜，防止傾覆及滑移?；A(chǔ)的埋置深度，采用天然地基時可以不小于建筑物高度的1/12；采用樁基礎(chǔ)時可以不小于建筑物高度的1/15，樁的長度不計(jì)在埋置深度之內(nèi)。3.2框架結(jié)構(gòu)平面布置(1)結(jié)構(gòu)布置原則結(jié)構(gòu)平面形狀和立面體型宜簡單、規(guī)則、使各部分剛度均勻?qū)ΨQ，減少結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的可能性；控制結(jié)構(gòu)高寬比，以減少水平荷載下的側(cè)移；盡量統(tǒng)一柱網(wǎng)及層高，以減少構(gòu)件種類規(guī)格，便于設(shè)計(jì)與施工；房屋的總長度宜控制在最大溫度伸縮縫間距內(nèi)，當(dāng)房屋長度超過規(guī)定值時，可設(shè)伸縮縫將房屋

20、分成若干溫度區(qū)段。(2)柱網(wǎng)布置與層高的確定在該框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布置上，根據(jù)建筑平面設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)布置的原則，采用內(nèi)廊式的建筑平面，中間為走廊，兩側(cè)為辦公室。因此，橫向?yàn)樗呐胖鐚ΨQ布置的框架，其跨度分別為6.6m、2.4m和6.6m；根據(jù)建筑剖面和立面設(shè)計(jì)的要求，標(biāo)準(zhǔn)層層高采用3.9m，首層考慮到人員比較集中和各種管線較多，故采用層高4.2m。(3)承重框架的布置柱網(wǎng)確定后，沿房屋的縱橫兩方向均應(yīng)布置梁系，因此，實(shí)際的框架結(jié)構(gòu)是一個空間受力體系。但為了計(jì)算分析方便起見，可以把實(shí)際空間框架結(jié)構(gòu)看成縱橫兩個方向的平面框架，這種簡化僅限于方形或矩形的規(guī)則平面。沿建筑物長向的稱為縱向框架，沿建筑物短向的

21、稱為橫向框架。它們分別承受各自方向上的水平力，而樓面豎向荷載則依樓蓋結(jié)構(gòu)布置方式的不同而按不同的方式傳遞。按樓面豎向荷載傳遞路線的不同，承重框架的布置方案可以有橫向框架承重、縱向框架承重和縱橫向框架混合承重等幾種方案。橫向框架承重方案：橫向框架承重方案是在橫向布置框架承重梁，樓面豎向荷載由橫向梁傳至柱而縱向布置連系梁。橫向框架往往跨數(shù)少，主梁沿橫向布置有利于提高建筑物的橫向抗側(cè)剛度。而縱向框架則往往僅按構(gòu)造要求布置較小的連系梁，這也有利于房屋室內(nèi)的采光與通風(fēng)?？v向框架承重方案：縱向框架承重方案是在在縱向布置框架承重梁，在橫向布置連系梁。因?yàn)闃敲婧奢d由縱向梁傳至柱子，所以橫向梁高度小，有利于設(shè)備

22、管道的穿行，可獲得較高的室內(nèi)凈高。但其缺點(diǎn)是房屋的橫向抗側(cè)剛度較差，進(jìn)深尺寸受到預(yù)制板長度的限制?？v橫向框架混合承重方案：縱橫向框架混合承重方案是在兩個方向均需布置框架承重梁以承受樓面荷載。對于柱網(wǎng)較小的現(xiàn)澆樓面，樓板可以不設(shè)次梁或井字梁直接支承在框架主梁上。由于這種方案沿兩個方向傳力，因此各桿件受力較均勻，整體性能好，有利于抗震。3.3.1計(jì)算單元框架結(jié)構(gòu)是由橫向和縱向框架組成的空間結(jié)構(gòu)，但為了便于計(jì)算常忽略結(jié)構(gòu)縱橫之間的空間聯(lián)系，近似地按兩個方向的平面框架分別計(jì)算。一般辦公樓建筑中通常橫向框架的間距相同，作用于各橫向框架上的荷載和剛度也基本相同，所以各榀橫向框架產(chǎn)生的內(nèi)力和變形也基本相同。

23、因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時為了簡化一般取中間有代表性的一榀橫向框架作為計(jì)算單元進(jìn)行計(jì)算即可。而作用于縱向框架上的荷載則各不相同，設(shè)計(jì)時應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算單元上框架承受的荷載為圖1中陰影范圍內(nèi)的各種荷載。圖1 框架結(jié)構(gòu)計(jì)算單元的選取在框架結(jié)構(gòu)中，其計(jì)算簡圖以框架梁和柱軸線表示，均用單線條代表?？蚣芰汉椭倪B接區(qū)以節(jié)點(diǎn)表示，桿件長度用節(jié)點(diǎn)間的距離表示。對與鋼筋混凝土樓蓋整體澆筑的框架梁，一般可取樓板底面處作為梁軸線；對底層柱的下端一般取至基礎(chǔ)頂面并作為固定端。當(dāng)各層柱截面尺寸不同且形心線不重合時，一般取頂層柱的形心線作為柱子的軸線，待框架內(nèi)力計(jì)算完成后，計(jì)算桿件內(nèi)力時，要考慮荷載偏心的影響。梁跨度取柱軸

24、心間的距離；柱高度對樓層取層高，對底層柱取基礎(chǔ)頂面到二層樓面間的高度。另外，當(dāng)各跨跨度相差不超過10時，可當(dāng)作具有平均跨度的等跨框架。當(dāng)斜形或折線形橫梁傾斜度不超過1/8時，仍可視為水平橫梁計(jì)算。3.3.2梁柱截面尺寸的確定(1)柱截面尺寸的確定柱截面尺寸初估時，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式粗略確定：式中 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?。?按簡支狀態(tài)計(jì)算的柱的負(fù)荷面積； 驗(yàn)算截面以上樓層層數(shù)； 考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)，邊柱取，中柱??； 混凝土軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；圖2 框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖 框架柱軸壓比限值，見抗震規(guī)范； 柱截面面積，取方形時邊長為。因?yàn)橹幕炷翉?qiáng)

25、度等級為，故，軸壓比為0.8；中柱與邊柱的負(fù)荷面積分別為和；各層的近似取，所以得第一層柱截面面積為：中柱 邊柱 柱取方形截面，則中柱與邊柱邊長分別為和。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果并考慮高層規(guī)程，本設(shè)計(jì)的柱截面尺寸取值如下：25層 ； 1層 。(2)梁截面尺寸的確定框架梁的寬度考慮墻體的厚度等因素，取250mm；梁高為（）跨長考慮。該框架為縱橫向承重，根據(jù)梁跨度初步確定為：橫向框架梁，邊跨、中跨；縱向框架梁，；樓板為現(xiàn)澆雙向板，板厚均采用120mm，滿足板厚與短跨跨長之比不小于的剛度要求。另外，根據(jù)梁的截面尺寸計(jì)算梁截面慣性矩時，考慮到現(xiàn)澆樓板的作用，邊框架梁取(為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩)；中框

26、架梁取。若為裝配樓板，帶現(xiàn)澆面層的樓面，則邊框架梁??；中框架梁取。荷載與地震作用計(jì)算4.荷載與地震作用計(jì)算4.1荷載計(jì)算(1)樓、屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值辦公室、會議室、接待室： 走廊、門廳、樓梯： 廁所、盥洗室： 不上人屋面： (2)樓、屋面的建筑做法及恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面三氈四油上鋪小石子防水層 20厚水泥砂漿找平層 150厚水泥蛭石保溫 120厚鋼筋混凝土現(xiàn)澆板 V型輕鋼龍骨吊頂 _合計(jì) 辦公室、會議室、接待室、門廳、走廊瓷磚地面(包括水泥粗砂打底) 120厚鋼筋混凝土現(xiàn)澆板 V型輕鋼龍骨吊頂 _合計(jì) 走廊樓面衡載標(biāo)準(zhǔn)值 水磨石地面 100厚混合砂漿抹灰 120厚鋼筋混凝土現(xiàn)澆板 V型輕鋼龍骨吊頂

27、_合計(jì) (3)梁柱自重 梁自重 梁側(cè)粉刷 _合計(jì) 柱自重 抹灰層（100厚混合砂漿） _ 合計(jì) (4)墻體自重標(biāo)準(zhǔn)值 墻體采用240mm厚()，外墻面貼瓷磚()，內(nèi)墻面均為20mm厚抹灰，故外墻體單位面積重量為，內(nèi)墻體單位面積重量為，木門單位面積重量為；鋁合金窗單位面積重量為。有窗的外墻體25層： ； 1層： 。有門的內(nèi)墻體25層: ；1層： 。 (5)屋面女兒墻自重標(biāo)準(zhǔn)值女兒墻采用200mm厚鋼筋混凝土，其高度為1.2m，外貼瓷磚（），故墻體的自重標(biāo)準(zhǔn)值為： (6)各屋重力荷載代表值根據(jù)抗震規(guī)范GB50011頂層重力荷載代表值包括：屋面及女兒墻自重，50屋面雪荷載，縱橫梁自重，半層柱自重，半

28、層墻體自重。其他層重力荷載代表值包括：樓面恒載，50樓面均布活荷載，縱橫梁自重，樓面上、下各半層的柱及墻體自重。各層重力荷載代表值分別計(jì)算如下：第5層：(566.593.9)0.5+(520.250.53.52.5)+(280.350.76.22.5)+(140.20.12.02.5)+(20.4628+21.8216+2.046.243.9+121.856.23.9+61.883.93.5)/40.5=6292KN 第42層：(50.79.6+6.03.98)3.8+(6.03.93.8027)+(6.03.960)+(50.76.0+6.03.910)(50%2.5)+(5.66.593.

29、9)+3128/40.5=8619KN 第1層：8619-(566.593.9)-3128/40.5+(566.594.2)0.5+(22.5428+23.3216+1.8816.64.29)0.5=9774KN 建筑物總重力荷載代表值為，4.2地震作用計(jì)算(1)橫向框架側(cè)移剛度計(jì)算梁的線剛度計(jì)算梁的線剛度計(jì)算見表1，混凝土強(qiáng)度等級為C30。柱線剛度計(jì)算柱的線剛度計(jì)算見表2，混凝土強(qiáng)度等級為C40。橫向框架柱側(cè)移剛度橫向框架柱側(cè)移剛度D值計(jì)算見表3。由表3.5可見，故該框架為規(guī)則框架。 表1 梁線剛度 梁編號截面()跨度()慣性矩邊框架梁中框架梁6.6316826.6409092.425000

30、2.4332503.9 300003.940000 表2 柱的線剛度層次截面()高度()250.50.53.94341714.240315 表3 橫向框架柱側(cè)移剛度D值 層次位置(一般層) (底層)(一般層) (底層)()柱根數(shù)25邊框架邊柱0.26189404邊框架中柱0.570156324中框架邊柱0.4941195126中框架中柱0.65115048268002621邊框架邊柱0.457125264邊框架中柱0.556152584中框架邊柱0.50213778026中框架中柱0.6091671126903850(2)橫向框架自振周期計(jì)算由于本框架質(zhì)量和剛度沿高度比較均勻，所以其自振周期可

31、以按高層規(guī)程JGJ3-2010附錄B.0.2規(guī)定計(jì)算。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);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；該框架取0.7。橫向框架結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想位移計(jì)算橫向框架結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想位移計(jì)算見表4。 表4 橫向框架結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想位移 層次5629262928002620.007860.165448619149118002620.018630.155938619235308002620.029400.136028619384418002620.0480350.105619774482159038500.053440.0648橫向框架自振周

32、期計(jì)算根據(jù)上述公式得，(3)橫向地震作用計(jì)算根據(jù)抗震規(guī)范GB50011-2010第5.1.2條規(guī)定，對于高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡化方法計(jì)算抗震作用。因此，本框架結(jié)構(gòu)采用底部剪力法計(jì)算抗震作用。采用底部剪力法時，各樓層可僅取一個自由度，結(jié)構(gòu)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為，式中 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)取總重力荷載代表值；多質(zhì)點(diǎn)取總重力荷載代表值的85。在多遇的地震作用下，由地震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組；建筑場地土類別為類，由抗

33、震規(guī)范GB50011-2010表5.1.4-1和表5.1.4-2可以查得：水平地震影響系數(shù)最大值，；特征周期值，。因?yàn)?，則頂部附加地震作用系數(shù)可以不考慮，而且，所以橫向地震影響系數(shù)為：對于多質(zhì)點(diǎn)體系，結(jié)構(gòu)底部總橫向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為：按抗震規(guī)范式5.2.1-2算得的作用于各層質(zhì)點(diǎn)上橫向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算見表6。 表6 各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用及樓層地震剪力 層次519.86292124581.60.26181675.81675.8415.98619137042.10.29851507.73183.53128619103428.00.22521169.44352.928.1861969813

34、.90.1467831.05183.914.2977441050.80.0861551.15735.0橫向框架各層水平地震作用及地震剪力見圖5。 (a) (b)圖5 橫向框架各層水平地震作用及地震剪力 (a)水平地震作用分布; (b)層間地震剪力分布 (4)驗(yàn)算橫向框架梁柱水平位移該框架在地震區(qū)，故應(yīng)同時驗(yàn)算截面的最大承載力及軸壓比。梁的混凝土強(qiáng)度等級為C30，鋼筋為HRB335級；柱的混凝土強(qiáng)度等級為C40，鋼筋為HRB400級?？蚣芰嚎蚣芰翰捎猛唤孛娉叽?，故只需對受力較大的樓面梁進(jìn)行核驗(yàn)。 橫向框架水平位移驗(yàn)算水平地震作用下橫向框架結(jié)構(gòu)的層間位移和頂點(diǎn)位移計(jì)算見表7。 表7 橫向水平地震

35、作用下的位移驗(yàn)算 層次51675.88002620.002090.02523.90.0005343183.58002620.003980.02333.90.0010234352.98002620.005440.01953.90.0013925183.98002620.006480.01443.90.0016615735.09085000.007170.00834.20.00160由表3.8可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第1層，其值為0.0166，雖然大于抗震規(guī)范GB50011-2001第5.5.1條規(guī)定的位移角限值，但其相差不超過5，可以認(rèn)為滿足要求。結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移與總高度之比，小于，因此頂點(diǎn)

36、位移滿足要求。(5)縱向框架側(cè)移剛度計(jì)算縱向框架柱側(cè)移剛度D值計(jì)算見表9。層次位置 (一般層) (底層)(一般層) (底層)()柱根數(shù)25邊框架邊柱0.436149354邊框架中柱0.6082082624中框架邊柱0.508174014中框架中柱0.674214372411422161邊框架邊柱0.465127254邊框架中柱0.5851151124中框架邊柱0.498136624中框架中柱0.623 1709924792299表9 縱向框架柱側(cè)移剛度D值(6)縱向框架自振周期計(jì)算縱向框架結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想位移計(jì)算縱向框架結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想位移計(jì)算見表10。 表10 縱向框架結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想位移層次56292

37、629211422160.005510.1535486191491111422160.013060.1448386192353011422160.020600.1264286193214911422160.028140.098419774482157922990.060850.0608縱向框架自振周期計(jì)算(7)縱向地震作用計(jì)算因?yàn)?，故不考慮，且，因此，各層質(zhì)點(diǎn)上縱向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算見表11。 表11 各質(zhì)點(diǎn)縱向水平地震作用及樓層地震剪力層次519.86192145260.00.29221709.11709.1415.78619136097.70.26291537.73246.831288

38、19101357.40.20391192.64439.428.1861972017.10.1449847.55286.914.2977447721.60.0961562.15849.0縱向框架各層水平地震作用及地震剪力見圖7。(a) (b)圖7 縱向框架各層水平地震作用及地震剪力 (a)水平地震作用分布; (b)層間地震剪力分布 (8)驗(yàn)算縱向框架水平位移水平地震作用下縱向框架結(jié)構(gòu)的層間位移和頂點(diǎn)位移計(jì)算見表12。 表12 縱向水平地震作用下的位移驗(yàn)算 層次51709.19240600.001850.02393.943246.89240600.003510.02203.934439.49240

39、600.004800.01853.925286.99240600.005720.01373.915849.07346040.007960.00804.65由表3.12可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第2層，其值為，小于位移角限值，故滿足要求。結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移與總高度之比，小于，因此結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移也滿足要求。4.3風(fēng)荷載計(jì)算(1)橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移驗(yàn)算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值按下列公式計(jì)算：式中 高度z處的風(fēng)振系數(shù)； 風(fēng)荷載體型系數(shù)； 風(fēng)壓高度變化系數(shù)； 基本風(fēng)壓()。荷載規(guī)范規(guī)定，對于高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用風(fēng)振系數(shù)來考慮風(fēng)壓脈動的影響，但本辦公樓高度小于30m

40、且高寬比也小于1.5，所以不考慮風(fēng)振系數(shù)，也就是。風(fēng)壓高度變化系數(shù)，可以根據(jù)建筑物高度和地面粗糙度類別，由荷載規(guī)范表7.2.1查得。風(fēng)荷載計(jì)算取軸線橫向框架，其負(fù)荷寬度為3.9m，將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點(diǎn)上的集中荷載，計(jì)算過程見表3.13。表中z為框架節(jié)點(diǎn)至室外地面的高度，A為一榀框架各層節(jié)點(diǎn)的受風(fēng)荷載面積。 表13 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算層次Z(m)A()51.01.319.81.250.459.957.2541.01.315.91.160.4515.2110.3231.01.3121.060.4515.219.4021.01.38.11.000.4515.218.9011.01.34.2

41、1.000.4515.809.24橫向框架結(jié)構(gòu)分析時，各層節(jié)點(diǎn)上的集中荷載。風(fēng)荷載作用下的水平位移驗(yàn)算風(fēng)荷載作用下橫向框架結(jié)構(gòu)的層間位移和頂點(diǎn)位移最大層間彈性位移角發(fā)生在第1層，其值為，規(guī)定的限值，而且結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移與總高度之比，也遠(yuǎn)小于規(guī)定的限值，因此，結(jié)構(gòu)的水平位移滿足要求。 (2)縱向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移驗(yàn)算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值縱向風(fēng)荷載計(jì)算取軸線，其負(fù)荷寬度為4.5m。作用于框架每層節(jié)點(diǎn)上的集中風(fēng)荷載計(jì)算過程見表14。 表14 縱向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 層次Z(m)A()51.01.319.81.250.4511.488.3641.01.315.91.160.4517.5511.9131.01

42、.312.01.040.4517.5510.8421.01.38.11.000.4517.5510.26611.01.34.21.000.4518.2810.66框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算與組合5框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算與組合5.1水平地震作用下橫向框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算以圖3.3中3軸線計(jì)算單元的橫向框架內(nèi)力計(jì)算為例，說明計(jì)算方法。邊框架和縱向框架的計(jì)算，鑒于畢業(yè)設(shè)計(jì)的時間不多，又其計(jì)算方法和步驟與橫向中框架完全相同，因此不再贅述。梁端彎矩、剪力及柱軸力的計(jì)算過程見表3.17，表3.17中柱軸力負(fù)號表示拉力，當(dāng)左震作用時，左側(cè)兩根柱為拉力，對應(yīng)的右側(cè)兩根柱為壓力。水平地震作用下橫向框架的彎矩圖、梁端剪力圖以及柱軸力

43、圖如圖8和圖9所示。圖8水平地震作用下框架彎矩圖()圖9水平地震作用下框架梁端剪力及柱軸力() 表15 橫向水平地震作用下框架柱剪力和柱彎矩標(biāo)準(zhǔn)值 柱層次M下()M上 ()邊柱53.91675.8800262119510.014023.462.1450.4131.7445.6843.93183.5800262119510.014044.572.1450.4667.6679.4233.94352.9800262119510.014060.942.1450.50100.55100.5523.95183.9800262119510.014072.572.1450.50119.74119.7414.25735.090085099580.014482.581.2760.65257.65138.73中柱53.91675.8800262150480.017729.663.7300.4544.0553.8343.93183.5800262150480.017756.353.7300.5092.9892.9833.94352.9800262150480.017777.053.7300.50127.13127.1323.95183.9800262150480.017791.763.7300.50151.40151.4014.25735.0900850118320.017298.642.21