高層建筑施工外爬行腳手架-升降架工法及高層建筑結(jié)構(gòu)課程設(shè)計

高層建筑結(jié)構(gòu)課程設(shè)計PAGEPAGE22. 高層建筑結(jié)構(gòu)的受力特點和結(jié)構(gòu)概念設(shè)計2.1. 高層建筑結(jié)構(gòu)上的荷載作用2.1.1. 豎向荷載1. 恒荷載按材料重度（重力密度）與構(gòu)件尺寸進行計算。2. 樓面、屋面活荷載可從荷載規(guī)范（GB50009—2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》）中查得，但要注意以下情況（1） 施工中采用附墻塔、爬墻塔等對結(jié)構(gòu)受力有影響的超重機械或其它施工設(shè)備時，根據(jù)具體情況驗算施工對結(jié)構(gòu)的影響（2） 旋轉(zhuǎn)餐廳軌道和驅(qū)動設(shè)備的重量（3） 擦窗機等清洗設(shè)備（4） 屋面小型直升機3. 活荷載的不利布置一般不考慮樓面活荷載的不利布置，因為（1） 活荷載占總豎向荷載的份額較?。?） 實際結(jié)構(gòu)中并非按某些跨有活荷載，而其它一些跨無活荷載，而是某家或房間里有無活荷載，而且家具一般總是存在的。（3） 即使在計算機高度發(fā)展的今天，模擬活荷載最不利布置仍非常困難。2.1.2. 風荷載空氣的流動受到建筑物的阻礙，會有建筑物表面形成壓力或吸力，這些壓力或吸力即是建筑物所受的風荷載。風是空氣流動形成的，風對建筑物的作用是不規(guī)則的，風壓隨風速、風向變化的紊亂變化而不斷改變，實際上風荷載是隨時間變化的動力荷載，將10min以上長周期的風壓(大于高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期0.5—10s)，常稱穩(wěn)定風壓，在設(shè)計中作為靜荷載考慮，對建筑物產(chǎn)生側(cè)移；另一種風是短周期部分(只有幾秒鐘左右)，常稱陣風脈動，上圖中沿平場風壓上下的波動部分為脈動風壓，它的強度隨時間按隨機規(guī)律變化。由于它周期較短，作用性質(zhì)是動力的，這種脈動風壓使建筑物在平均側(cè)移的附近左右搖擺，引起結(jié)構(gòu)的振動，設(shè)計時采用加大風載的方法來考慮這個動力效應，在風壓值上乘以風振系數(shù)z。（1） 基本風壓基本風壓與風速有關(guān)，規(guī)范取W。＝V2／1600?！逗刹靡?guī)范》規(guī)定，取該地區(qū)(城市)空曠平坦地面上離地10m處，30年一遇，10min平均最大風速V作為計算基本風壓的依據(jù)。對于山區(qū)或海島等特殊地形處可用一些系數(shù)來調(diào)整基本風壓僅。荷載規(guī)范給出的w。值適用于多層建筑、對一般高層建筑和特別重要的、或有持殊要求的高層建筑，適當提高基本風壓的保證系數(shù)是必要的，因此分別取50年一遇和100年一遇的風速計算基本風壓值，即取《荷載規(guī)范》給出的W。乘一系數(shù)，對一般高層建筑取1.1W。特別重要的高層建筑取1.2W。作為基本風壓值。（2） 風壓高度變化系數(shù)在10m以上、隨著高度的增加，風速受地面影響越小、風速加快，風壓值增加，風速與地面高度的關(guān)系符合指數(shù)函數(shù)規(guī)律，也與地面粗糙度有關(guān)，地面愈租糙，風的阻力大，風速小。《荷載規(guī)范》把地面粗糙度分為三類。A類：近海海面、海岸、湖岸、海島及沙漠地區(qū)；B類：由野、鄉(xiāng)村、叢林、斤陵及房屋比較稀疏的中、小城鎮(zhèn)及大城市郊區(qū)C類：平均建筑高度15m以上、有密集建筑群的大城市市區(qū)。荷載規(guī)范結(jié)出了風壓高度變化系數(shù)，用以修正基本風壓。（3）風載體型系數(shù)風載體型系數(shù)主要與建筑物的體型、尺寸等幾何性質(zhì)有關(guān)，高層建筑的體型變化大且復雜，一般都通過實測或風洞模擬試驗得到。當風流動經(jīng)過建筑物時，對建筑物不同部位會產(chǎn)生不同效果，有壓力，也右吸力，空氣流功還會產(chǎn)生渦流，對建筑物局部有較大的壓力或吸力。風壓在建筑物表面的分布是不均勻的。下圖給出風壓沿房屋表面的分布圖。風壓除與建筑物平面形狀有關(guān)外，還與建筑物的高寬比有關(guān)，高寬比增大，s增大。矩形平面的高層建筑s與風向角有關(guān),為建筑表面法線與風作用方向的夾角，s隨增大而減小。但壓力分布沿寬度趨于不均勻。當＝0度時，沿寬度均為壓力，當＝60度時，寬度兩端各為壓力和吸力，此時將對房屋產(chǎn)生扭矩。s還與建筑物的表面形態(tài)(有無陽臺、遮陽板以及橫、豎線條處理等)及建筑物的透氣性有關(guān)，如表面有明顯凹凸，其迎風面的體型系數(shù)比表面平整大，尤其當表面有豎線條處理時更為明顯，一般增大6%—8％，建筑物的透氣性越大，s越小。在建筑體積相同的情況下，合理選擇體型．可有效降低風對結(jié)構(gòu)的作用，一般情況下，十字形、Y形、六邊形及圓型平面的s小于矩形平面的s，從而對于矩形平面，將角偶處進行適當?shù)钠交幚恚绺臑閳A角或截角，將減小s值。 根據(jù)國內(nèi)外風洞試驗和有關(guān)規(guī)定，對高層建筑群體，須考慮風載體型系數(shù)的增大系數(shù)，即高層建筑群體之間相互干擾，會使風壓分布增大，稱為群樓效應。（3）風振系數(shù)z風的作用是不規(guī)則的，風壓隨風速、風向的紊亂變化而不停改變。除了看成靜荷裁的穩(wěn)定風壓外，還有脈動風壓使建筑物在平均側(cè)移附近振動，脈動風壓對建筑產(chǎn)生的動力效應與建筑物高度和剛度有關(guān)，對高度較大、剛度較小的高層建筑，脈動風壓會使位移加大，設(shè)計時采用加大風載的辦法來考慮這種動力效應，在風壓值上乘以風振系數(shù)z。規(guī)范規(guī)定，建筑高度大于30m且高寬比大于1.5的高層建筑應考慮風振影響。高層建筑的風振系數(shù)，按下式計算： (2.3)設(shè)計時應分別計算風載對建筑物的總體效應及局部效應?？傮w效應是指作用在建筑物上的全部風荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力及位移，局部效應是指風載對建筑物某個局部產(chǎn)生的內(nèi)力及變形。1．總風載計算總體效應時，采用各個表面承受風力的合力，迎風面積取垂直于風向的最大投影面 (2.4)2．局部風裁實際上風壓在建筑物表面上是不均勻的，在驗算墻板、女兒墻、窗破璃、玻璃幕墻、廣告脾、挑檐、陽臺等構(gòu)件的承載力和連接件的強度時，應考慮局部風載的不利作用．可采用如下圖所示的局部風荷載體型系數(shù)2.1.3. 地震作用1. 基本概念地震作用是指地震波的作用產(chǎn)生的地面運動，通過房屋基礎(chǔ)影響上部結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動，由于是間接施加在結(jié)構(gòu)上，應稱為地震作用，而不稱為荷載，結(jié)構(gòu)的地震反應包括速度、加速度和位移反應。水平傳播的地震波使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平振動，而豎向傳播的地震波使房屋產(chǎn)生豎向振動，設(shè)計中主要考慮水平地震作用、只有震中附近的高烈度區(qū)，或大跨度結(jié)構(gòu)，才同時考慮豎向地震的作用。地震作用和地面運動特性有關(guān)。地面運動的最重要的特性是強度(由幅值大小表示)、頻譜與持時。強烈地震的加速度和速度幅值一般很大，但如果地震時間很短，對建筑物的影響可能不大；而有時地面運動的加速度和速度幅值并不很大，而地震波的卓越周期(頻譜分析中能量占主導地位的頻率成分)與結(jié)構(gòu)物基本周期接近，或者振動時間很長，都可能對建筑物造成嚴重影響。因此稱強度、頻譜與持時為地震動三要素。地面運動的特性除了與震源所在位置、深度、地震發(fā)生原因、傳播距離等因素有關(guān)外，還與地震傳播經(jīng)過的區(qū)域和建筑物所在區(qū)域的場地土性質(zhì)有密切關(guān)系。建筑本身的動力特性是指建筑物的自振周期、振型與阻尼，它們與建筑物的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的列度有關(guān)。通常質(zhì)量大、剛度大、周期短的建筑物在地震作用下的慣性力較大，剛度小、周期長的建筑物位移較大。特別是當?shù)卣鸩ǖ淖吭街芷谂c建筑物自振周期相近時，會引起類共振，結(jié)內(nèi)的地震反應加劇。2. 三水準抗震設(shè)計目標及一般計算原則抗震規(guī)范中規(guī)定設(shè)防烈度為6度及6度以上的地區(qū)，建筑物必須進行抗震設(shè)計?？拐鹪O(shè)防的目標是按三個水準要求，“小震不壞，中震可修，大震不倒”第一水準：在小地震(眾值烈度，50年超越概率為63．2％)結(jié)構(gòu)應處于彈性狀態(tài)，結(jié)構(gòu)不損壞，不修理仍可繼續(xù)使用。第二水準：在中震(設(shè)防烈度即一般采用基本烈度，50年超越概率為10％)作用下，允許結(jié)構(gòu)某些部位達到或超過屈服極限(鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生裂縫)，產(chǎn)生彈塑性變形，吸收并耗散地震能量，使結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，經(jīng)一般修理或不修理可繼續(xù)使用。第三水準：在強震(罕遇烈度，50年超越概率為2％—3%)作用下，結(jié)構(gòu)進入彈塑性大變形狀態(tài)，部分產(chǎn)生破壞，結(jié)構(gòu)不能倒塌，避免危及生命安全．即要求壞而不倒。為達到三水準要求，抗震設(shè)計采用兩階段的設(shè)計方法。第一階段為設(shè)計階段。除了在確定結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)布置時應考慮抗震要求外，還要按設(shè)防烈度進行結(jié)構(gòu)分折和地震內(nèi)力計算及彈性位移計算，用極限狀態(tài)方法設(shè)計截面配筋，并按延性要求采取相應的抗震措施，使之具有第二水準的變形能力，從而實現(xiàn)“小震水壞”和“中震可修”。這一階段設(shè)計對所有抗震設(shè)計的高層建筑都必須進行。第二階段是驗算階段。對抗震要求較高的建筑結(jié)構(gòu)(如甲類建筑)，要用罕遇地震作用計算易損部位(薄弱層)的彈塑性側(cè)移變形。如果層間變形不超過允許值1／50，應采取措施提高薄弱層的承載能力，增加變形能力，加強抗震構(gòu)造措施；若變形超過允許值，應重新設(shè)計(修改第一階段設(shè)計)，使薄弱層的彈塑性位移不超過允許位移，滿足大震不倒的要求。高層建筑結(jié)構(gòu)應按下列原則考慮地層作用：（1）抗側(cè)力結(jié)構(gòu)正交布置時，可在結(jié)構(gòu)兩個主軸方向分別考慮水平地震；有斜交抗側(cè)力結(jié)構(gòu)時，應分別考慮各斜交方向的水平地震作用。（2）質(zhì)量與剛度明顯不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，應考慮水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響。（3） 9度設(shè)防時應考慮豎向地震作用的不利組合。3. 地震作用的計算方法確定地震作用的方法可分為靜力法、反應譜方法和時程分析方法(直接動力法)三大類。反應譜方法是用動力方法計算質(zhì)點體系地震反應，建立反應譜；再用加速度瓜譜計算結(jié)構(gòu)的最大慣性力作為結(jié)構(gòu)的等效地震荷載；然后按靜力方法進行結(jié)構(gòu)計算及設(shè)計的方法。所以亦稱似靜力法，我國抗震規(guī)范規(guī)定，一般建筑可按此法確定等效地震力。時程分析法是一種直接動力法，是在地基土上作用地震波后(按烈度、近震、遠震和場地類別選用適當數(shù)量的實際地震記錄或人工模擬的地面運動的加速度時程曲線)，通過動力計算方法直接求得上部結(jié)構(gòu)反應的一種方法。 單自由度體系周期與剛度的關(guān)系2.1.4. 溫度和其它作用在建筑結(jié)構(gòu)的使用過程中，由于溫度變化、材料收縮、混凝土徐變、基礎(chǔ)沉降，地震等，都會在其上產(chǎn)生作用效應，如內(nèi)力和變形。1. 溫度—收縮縫實際工程設(shè)計中，不必計算由溫度產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。因為溫度場的分布、收縮系數(shù)都難以精確確定，而且混凝土又不是完全彈性材料，理論計算與實際情況有較大的差異。通常，高層建筑結(jié)構(gòu)溫度—收縮縫最大間距按規(guī)范確定。目前，已建成的許多工程由于采取了一系列措施，并進行合理的施工，伸縮縫的間距已超出了有關(guān)規(guī)定限制。例如廣州白云賓館（33層，現(xiàn)澆剪力墻，高115m）長度已達70m。北京許多高層建筑結(jié)構(gòu)的長期更大，如昆侖飯店達114m，京倫飯店達138m。大量的經(jīng)驗及分析說明，多層建筑物的溫差作用可以忽略不計；但對30層以上的超高層建筑，必須考慮溫度的影響。減小溫差的綜合技術(shù)措施有（1） 直接陽光照射的屋面加厚隔熱保溫層，或設(shè)置架空通風屋面，避免屋面板溫度變化過于激烈。（2） 合理選擇結(jié)構(gòu)形式，降低結(jié)構(gòu)約束程度。如將剪力墻結(jié)構(gòu)的頂層改為框架（3） 合理布置分布鋼筋，重視構(gòu)造鋼筋的作用。（4） 在溫度變化影響較大的部位提高配筋率，如頂層、山墻及縱墻兩端。一般配筋率都大于0.3%，而最小配筋率要求是0.25%。（5） 提高混凝土的抗拉強度，對超長結(jié)構(gòu)采用后澆帶，或設(shè)伸縮縫。 每隔40m左右留后澆帶，后澆帶一般用高標號混凝土充填，后澆帶填筑可以在主體混凝土澆筑后兩個月順序流水進行，有困難時至少也要一個月后澆筑。 后澆帶須貫通結(jié)構(gòu)整個橫截面，應選擇對結(jié)構(gòu)受力影響最小的部位通過，不要在同一個平面內(nèi)，因為曲折延伸可以避免全部鋼筋在同一平面內(nèi)搭接。2. 沉降縫沉降縫用來劃分層數(shù)相差很遠、荷載相差很大的高層建筑部分，避免由于不均勻沉降而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損壞。建筑結(jié)構(gòu)各部分沉降差的處理大體有三種方法：（1） 放——設(shè)沉降縫，讓各部分自由沉降；（2） 抗——采用剛性很大的基礎(chǔ)，用基礎(chǔ)本身的剛度來抵抗沉降差；（3） 調(diào)——在設(shè)計與施工中采取措施調(diào)整各部分的沉降，減少不均勻沉降，從而降低由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。高層建筑主樓與裙房之間層數(shù)與荷載都相差很遠，一般在具有下列條件之一時才能不設(shè)沉降縫（1） 采用端承樁，樁尖直至基巖，建筑物各部分之間沉降差很?。?） 地基條件較好，沉降計算可靠在情況（2）時，由于地基好，計算沉降量有把握，可以采取措施控制沉降，如先施工主樓，后施工裙房。上述兩種情況下，主樓與裙房之間留后澆帶，等沉降穩(wěn)定后再澆筑后澆帶。3. 防震縫在有抗震設(shè)防要求時，各結(jié)構(gòu)單元之間必須留有足夠?qū)挾??？紤]到相鄰結(jié)構(gòu)單元有相向振動可能，所以縫寬不應小于相鄰單元位移之各（按較低的結(jié)構(gòu)單元頂部標高處的位移計算）除了設(shè)置溫度—收縮縫和沉降縫之外，在下列情況下，不要單獨設(shè)置防震縫。（1） 各部分結(jié)構(gòu)剛度相差很遠；（2） 各部分質(zhì)量相有效期很遠；（3） 各部分有較大的錯層；高低層之間不要采用主樓設(shè)牛腿，低層屋面或樓面梁擱在母腿上的做法。凡是要設(shè)縫，就要分得徹底，凡是不設(shè)縫，就要連接牢固，絕不能將結(jié)構(gòu)單元之間設(shè)計得似分不分，似連不連，“藕斷絲連”。2.2. 高層建筑結(jié)構(gòu)的受力特點和工作特點2.2.1. 考慮高層建筑結(jié)構(gòu)的整體工作性能樓面在其平面內(nèi)的剛度為無窮大。豎向荷載大致按受荷面積分配，但水平荷載主要按抗推剛度分配。按受荷面積分配時：1/6;1/3;1/3;1/6.按協(xié)同工作分配時：4/10;1/10;1/10;4/102.2.2. 水平作用對高層建筑結(jié)構(gòu)的影響占主導地位2.2.3. 高層建筑結(jié)構(gòu)剛度大、延性差、易損壞設(shè)計時要注意提高其延性，如強柱弱梁，強剪比彎，強節(jié)點比構(gòu)件，強壓弱拉。2.2.4. 考慮結(jié)構(gòu)的薄弱層進行結(jié)構(gòu)薄弱層驗算，滿足大震不倒的要求。2.3. 高層建筑結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置2.3.1. 高層建筑結(jié)構(gòu)布置的原則(1)平面布置簡單、規(guī)則、對齊、對稱，宜采用方形、矩形、圓形、Y形、A形等有利于抵抗水平荷載特別是水平地震作用的建筑平面，平面中若有突出部位，其突出長度上宜減少，凹角處宜采取加強措施。(2)力求結(jié)構(gòu)的剛心、質(zhì)心盡可能地和水平外力合力的作用線重臺，減少偏心，否則應考慮其不利影響，有時甚至要付出很高的代價。(3)控制結(jié)構(gòu)的高寬比。高層建筑的高寬比不宜超過的限值。(4)沿豎向結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量分布均勻，不要發(fā)生過大的突變．盡量避免夾層、錯層和抽柱等現(xiàn)象。否則對結(jié)構(gòu)的受力極為不利。(5)合理地設(shè)置變形縫2.3.2. 高層建筑結(jié)構(gòu)體系(一)框架結(jié)構(gòu)體系1．柱網(wǎng)布置在一般情況下應根據(jù)使用要求和建筑平面確定框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布置，在考慮層高因素后初步確定梁和柱截面型式和尺寸。各種情況下的框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置舉例見下圖在高層建筑中梁柱必須做成剛接。其柱網(wǎng)尺寸在6—8m間較為經(jīng)濟、合理。柱網(wǎng)可布置成橫向框架承重、縱向框架承重和縱橫向框架混合承重方案，2．樓面、屋面層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應有“樓(層)面層在自身平面內(nèi)的抗彎剛度為無限大的假定”這就要求其樓(屋)面層除按承受豎向荷裁作用時滿足設(shè)計要求外，還應保持一定的整體剛度。當房屋高度超過50m時，應采用現(xiàn)澆樓面其厚度不應小于100mm，房屋高度不超過50m時，除現(xiàn)澆樓面外，還可采用裝配整體式樓蓋，也對采用與框架梁或剪力墻有可靠連接的預制大樓板樓面。屋面、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層、平面復雜或開洞過大的樓層應采用現(xiàn)澆樓面結(jié)構(gòu)。（二）剪力墻結(jié)構(gòu)體系1．剪力墻結(jié)構(gòu)的平面布置（1）剪力墻應雙向或多向布置，宜拉通對直，縱橫墻體交叉(以形成T形、工形)等組合截面。不可布置成不利于抗震設(shè)計的魚骨形，和發(fā)生“十字頭”(2)較長的剪力墻可用樓板(無連梁)或弱的連梁分為若干個獨立墻段。每個獨立墻段可以是實體墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻或壁式框架。每個獨立墻段的總高度與長度之比不宜小于2。2．剪力墻的豎向布置(1)剪力墻沿堅向應貫通全高，墻厚宜逐步減少、避免剛度突變，造成應力集中。(2)剪力墻的門窗洞宜上下對齊、成列布首。形成明確的墻肢和連梁，不宜采用錯洞墻洞口設(shè)置應避免墻肢剛度相差懸殊。(3)墻肢截面高度與厚度之比不宜小于3。(三)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系1．剪力墻的平面布置(1)地震設(shè)防區(qū)剪力墻應沿房屋的縱橫兩個方向布置。(2)剪力墻宜對稱布置在建筑物的端部附近，布置在平面形狀變化處(如樓梯間、電梯井)以及恒載大的地方。剪力墻越靠近端部越能增加結(jié)構(gòu)整體的抗扭轉(zhuǎn)能力。必須注意將剪力墻的位置調(diào)整到抗側(cè)剛度中心盡量和質(zhì)心接近，以減少地震作用時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)。(3)縱向剪力墻宜布置在結(jié)構(gòu)單元的中間區(qū)段內(nèi)。房屋縱向較長時，不宜集中在兩端布置，否則宜留施工后澆帶以減少溫度、收縮應力的影響。(4)當剪力墻墻肢截面寬度過大，可用門窗口或施工洞形成聯(lián)肢墻。(5)剪力場布置不宜過分集中，每道剪力墻承受的水平力不宜超過總水平力的40％。2．剪力墻的間距為保證框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系協(xié)同式作，剪力墻的間距不能過大。3．剪力墻的數(shù)量歸根結(jié)底，剪力墻的數(shù)量應由計算決定。在框架—剪體系中整個建筑物的側(cè)移是否滿足要求，很大程度上決定于剪力筋的數(shù)量，應最后通過總體側(cè)移的計算來確定其數(shù)量(包括截而尺寸)。但進行初步設(shè)計時可利用簡賂的估算法定出剪力墻的數(shù)量，當在結(jié)構(gòu)計算后不符合要求時、應調(diào)整其數(shù)量后再重新進行計算。橫向剪力墻數(shù)量可采用“壁率”估算，即其涵義為樓層中每單位建筑面積內(nèi)含有橫向剪力墻的長度，其值以5—l2為宜，隨結(jié)構(gòu)高度不同作相應調(diào)整?！菜摹车讓哟罂臻g剪力墻結(jié)構(gòu)布置1.底層應設(shè)落地剪力墻和(或)落地簡體*在平面為長矩形的建筑(板式建筑)中，落地橫向剪力墻的數(shù)目與全部橫向剪力墻數(shù)日之比，非抗震設(shè)汁時不宜少于30％；需要抗震設(shè)防時不宜少于50％。2．底層落地剪力墻和簡體應加厚．并可提高混凝土強度等級以補償?shù)讓拥膭偠?。上下層剛度比宜接近于l。非抗震設(shè)計時個應大于3；需要抗震設(shè)防時，不應大于2。Gi、Gi+1—第j層、第i十l層的混凝土剪切變形模量；Ai、Ai+1—第i層、第i十l層的折算抗剪截面面積，Aw—在所計算的力向上，剪力墻有效截面面積；Ac—全部柱截面面積；Hi、hi+1第i層、第i十1層層高。3．落地剪力墻和簡體的洞口宜布置在墻體的中部。4．框支剪力墻結(jié)構(gòu)框支梁上的一層墻體內(nèi)不宜設(shè)邊門洞，不得在中柱上方設(shè)門洞5.落地剪力墻的間距L應符合以下規(guī)定：非抗震設(shè)計：LB，L36m；抗震設(shè)計：6、7度時，L2.5B，L30m；8度時，L2B;L24m；2.4. 高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計1. 避免地面變形的直接危害；選擇有利地段2. 減少地震能量輸入；薄的場地覆蓋層、堅實的場地土、錯開卓越周期。3. 削減地震反應；提高結(jié)構(gòu)在阻尼、采用高延性構(gòu)件、附設(shè)耗能裝置4. 有利的房屋體形；平面簡單、立面均勻變化、合適的房屋高度、不大的房屋高寬比、足夠的基礎(chǔ)埋深、變形縫的合理設(shè)置。5. 合理的結(jié)構(gòu)布置；結(jié)構(gòu)力求對稱、結(jié)構(gòu)豎向等強、屋頂小塔樓的合理設(shè)計6. 恰當?shù)慕Y(jié)構(gòu)材料；7. 多道抗震防線；如框架—剪力墻、框—撐體系、筒體—框架體系、筒中筒體系8. 抗側(cè)力體系的優(yōu)化；足夠的抗推剛度、結(jié)構(gòu)超定定次數(shù)要多、優(yōu)良的屈服機制、優(yōu)良的耐震構(gòu)件和耗能構(gòu)件9. 控制結(jié)構(gòu)變形；10. 剛度、承載力和延性的匹配；11. 確保結(jié)構(gòu)的整體性；結(jié)構(gòu)應具有連續(xù)性、構(gòu)件間連接可靠、提高豎向整體剛度12. 減輕自重減小樓板厚度、盡量減薄墻體、應用高強混凝土、輕質(zhì)材料的應用13. 妥善處理非結(jié)構(gòu)部件考慮填充墻的影響、玻璃幕墻的正確構(gòu)造、外墻板的可靠連接3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則3.1. 基本假定1. 彈性變形假定（用彈性方法分析結(jié)構(gòu)，并考慮構(gòu)件的彈塑性）2. 剛性樓板假定（diaphragm）3. 平面抗側(cè)力假定（框架或剪力墻僅承受其平面內(nèi)的內(nèi)力）3.2. 荷載效應及地震作用效應的組合高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力應按下列公式驗算：1. 無地震作用 (3.1)Q、W、—分別為樓面活荷載和風荷載組合系數(shù)，當永久荷載效應起控制作用時，0.7，0；當可變荷載效應起控制作用時，1.0，0.6；或0.7，1.0；對書庫、檔案庫、通風機房和電梯機房，樓面活荷載組合系數(shù)取0.7的場合應取為0.9.（1） 承載力計算時：A． 永久荷載分項系數(shù)：當其效應對結(jié)構(gòu)不利時，對由永久荷載效應控制的組合應取1.35，對可變荷載效應控制的組合應取1.2；當其對結(jié)構(gòu)有利時，取1.0；B． 其它分項系數(shù)取1.4（2） 位移計算時，式中各分項系數(shù)均應取1.02.有地震作用 (3.2)承載力計算時，分項系數(shù)按表3.1取值；位移計算時取1.0.3.3. 構(gòu)件承載力計算、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算和抗傾覆驗算3.3.1. 構(gòu)件承載力計算無地震作用有地震作用 EK—構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)，考慮到地震作用時間短、材料快速加載時承載力高，對不同的受力狀態(tài)作相應的調(diào)整。3.3.2. 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算和抗傾覆驗算1.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算主要控制在風荷載或水平地震作用下，重力荷載產(chǎn)生的二階效應不致過大，以免引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)倒塌。對剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu) (3.5)對框架結(jié)構(gòu)(i=1,2,…n) (3.6)2.結(jié)構(gòu)抗傾覆驗算 主要考慮高層建筑高度較大，基底面積較小，在水平風荷載和地震作用下，產(chǎn)生較大的傾覆力矩。 (3.7)Ms—穩(wěn)定力矩，計算時，恒載取90%，樓面活荷載取50%Mo—傾覆力矩，按風荷載或地震作用計算。3.4. 高層建筑結(jié)構(gòu)的水平位移限值在正常使用條件下，高層建筑結(jié)構(gòu)應具有足夠的剛度，避免產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和使用要求。正常使用條件下的結(jié)構(gòu)水平位移按規(guī)定的風荷載、地震作用和規(guī)定的彈性方法計算。按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比△u/h宜符合以下規(guī)定1. 高度不大于150m的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比△u/h不宜大于下表的限值；2. 高度等于或大于250m的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比△u/h不宜大于1/500；3. 高度在150～250m之間的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比△u/h的限值按以上1和2的限值線性插入取用。注：樓層層間最大位移△u以樓層最大的水平位移差計算，不扣除整體彎曲變形?？拐鹪O(shè)計時，樓層位移計算不考慮偶然偏心的影響。3.5. 罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算為了達到大震不倒的目的1下列結(jié)構(gòu)應進行彈塑性變形驗算：1）7～9度時樓層屈服強度系數(shù)小于0.5的框架結(jié)構(gòu)；2）甲類建筑和9度抗震設(shè)防的乙類建筑結(jié)構(gòu)；3）采用隔震和消能減震技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)。2下列結(jié)構(gòu)宜進行彈塑性變形驗算：1）采用時程分析的房屋和豎向不規(guī)則類型的高層建筑物；2）7度Ⅲ、Ⅳ類場地和8度抗震設(shè)防的乙類建筑結(jié)構(gòu)；3）板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)。注：樓層屈服強度系數(shù)為按構(gòu)件實際配筋和材料強度標準值計算的樓層受剪承載力與按罕遇地震作用計算的樓層彈性地震剪力的比值。y=按構(gòu)件實際配筋和材料強度標準值計算的樓層受剪承載力/按罕遇地震作用計算的樓層彈性地震剪力結(jié)構(gòu)薄弱層（部位）層間彈塑性位移應符合下式要求 對7、8、9度抗震設(shè)計的高層建筑，在罕遇地震作用下，薄弱層（部位）彈塑性變形的計算可采用以下方法：1. 不超過12層且層側(cè)向剛度無變化的框架結(jié)構(gòu)，采用以下簡化方法（1）結(jié)構(gòu)薄弱層位置：A． 樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，取底層B． 樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布不均勻的結(jié)構(gòu)，取該系數(shù)最小的樓層及相對較小的樓層，一般2~3層。（2）層間彈塑性位移計算Δup=ηpΔue或Δup=μΔuy=ηpΔuy/ξy式中Δup——彈塑性層間位移；Δuy——層間屈服位移；μ——樓層延性系數(shù)；Δue——罕遇地震作用下按彈性分析的層間位移；ηp——彈塑性層間位移增大系數(shù)，當薄弱層(部位)的屈服強度系數(shù)不小于相鄰層(部位)該系數(shù)平均值的0.8時，可按表采用。當不大于該平均值的0.5時，可按表內(nèi)相應數(shù)值的1.5倍采用；其他情況可采用內(nèi)插法取值；ξy——樓層屈服強度系數(shù)。3.7. 設(shè)計要點3.7.1. 結(jié)構(gòu)方案的選取3.7.2. 結(jié)構(gòu)計算1. 計算模型軸力的影響2. 荷載取值根據(jù)荷載規(guī)范和實際情況，議案嚴防漏算3. 計算軟件PKPM、SAP2000,等等，要確定是梁單元，還是柱單元，后者考慮軸力，前者不考慮；地震波要與場地類別一致，至少要輸入兩條地震波。對計算結(jié)構(gòu)要進行分析，如結(jié)構(gòu)的自振周期、振型、位移曲線、底部總剪力值。4. 特殊構(gòu)件處理框支剪力墻的托梁、大跨度梁的撓度和裂縫寬度、開洞剪力墻等。5. 協(xié)同工作性能的處理剪力墻和框架、筒體和框架、等的關(guān)系要明確，如電梯井可能是支撐在框架上，也可能是剪力墻的一部分3.7.3. 抗震措施3.7.4. 延性延性是結(jié)構(gòu)屈服后變形能力大小的一種性質(zhì)，是結(jié)構(gòu)吸收能量能力的一種體現(xiàn)，常用延性系數(shù)來表示延性的高底，延性系數(shù)是結(jié)構(gòu)最大變形與屈服變形的比值： 承載力不同于延性，延性好的結(jié)構(gòu)雖然可能開裂或產(chǎn)生很大的變形，但不致倒塌；延性差但承載力高的結(jié)構(gòu)可能卻因延性差而倒塌。保證延性的措施：強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)弱桿、強壓弱拉。3.7.5. 基礎(chǔ)方案萬丈高樓平地起，基礎(chǔ)是關(guān)鍵，基礎(chǔ)要滿足結(jié)構(gòu)強度和剛度的要求，保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，并防止不均勻沉降?；A(chǔ)要有一定的埋置深度，一般要滿足1/15房屋高度的要求，對樁基礎(chǔ)，可放寬止1/18.設(shè)置適當?shù)某两悼p。3.7.6. 構(gòu)造措施1. 保證延性2. 保證主體結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接目錄摘要……………5一、 建筑設(shè)計………………51、設(shè)計資料 ………………52、結(jié)構(gòu)方案評價 ……………6二、 結(jié)構(gòu)布置及有關(guān)尺寸的初步估算……61、結(jié)構(gòu)布置及梁,柱截面尺寸的初選………62、荷載計算……………………9三、結(jié)構(gòu)的線剛度與橫向側(cè)移剛度計算……131、結(jié)構(gòu)的線剛度計算………132、結(jié)構(gòu)的橫向側(cè)移剛度計算………………15四、框架的風荷載、地震荷載集中于各樓層標高處的重力荷載代表值Gi…………………151、地震荷載作用下的梁、柱、墻、門、窗重力荷載標準值……………152、風荷載標準值計算及位移驗算…………22五、風荷載計算……………24六、豎向荷載內(nèi)力計算 ……25七、 水平荷載作用下內(nèi)力計算……………281. 水平地震荷載作用下 ……282. 水平風載作用下的內(nèi)力計算……………31八、 三四層內(nèi)力算至柱邊緣處 …………32九、 豎向荷載作用下彎矩調(diào)幅后梁控制截面內(nèi)力值……………33十、 三四層內(nèi)力組合如下表 ……………33十一、 截面配筋計算……331. 梁跨中截面配筋計算 ……332. 計算柱彎矩設(shè)計值………36十二、參考文獻……………39摘要：現(xiàn)建一棟整體式鋼筋混凝土六層框架結(jié)構(gòu)的建筑物，建筑高度為20.4m，基本風壓0.35kN/m。設(shè)計內(nèi)容包括建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計兩部分。這個設(shè)計項目的建筑設(shè)計，進行了建筑物的平、立、剖的三方面的設(shè)計。辦公樓屬于公共建筑，既要求滿足建筑布局，也要有抗震、采風通光等各方面的要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要進行了結(jié)構(gòu)布置及選型、荷載計算、內(nèi)力計算、內(nèi)力組合、按最不利內(nèi)力進行各桿件配筋計算。關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)；辦公樓；建筑設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑設(shè)計設(shè)計資料（1）某六層辦公樓，采用整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，標準層平面圖詳見附圖1。（2）建筑物層高：底層層高為3.9m，2～6層層高為3.3m。（3）抗震設(shè)防烈度為7度，Ⅰ類場地土，特征周期分區(qū)為二區(qū)。（4）基本風壓：w0＝0.35kN/m2，地面粗糙度為B類。（5）其他條件可參照相關(guān)教材中有關(guān)框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計例題。（6）恒載分項系數(shù)為1.2；活荷載分項系數(shù)為1.4。（7）材料選用：混凝土采用C30；鋼筋梁、柱中受力縱筋均采用HRB335或HRB400，箍筋及構(gòu)造鋼筋采用HPB235。附圖1標準層平面圖其他：①室內(nèi)外高差450mm；基頂標高為-1.200m。②屋面做法：不上人屋面（活荷載0.5kN/m2），卷材防水（有保溫層，二道防水），水泥膨脹珍珠巖找坡。（注：屋面保溫、防水、找坡層總重按2.5kN/m2計算。）③女兒墻：240mm厚，采用實心磚（自重按18kN/m3）砌筑，墻高0.5m，100mm混凝土壓頂。④外墻飾面：20mm厚水泥砂漿打底、找平，面刷乳膠漆（外墻用）。⑤內(nèi)墻飾面：混合砂漿刷乳膠漆（總厚度22mm）。⑥外縱墻上開窗高度：底層為2.6m，2～4層為2.0m。⑦內(nèi)縱墻自重計算可以不扣除門洞，外縱墻自重計算必須扣除窗洞，然后再計算窗重。（塑鋼窗自重按0.4kN/m3計算）⑧縱向框架梁及基礎(chǔ)梁均按照250×400設(shè)計。結(jié)構(gòu)方案評價該建筑為常見的一般建筑物，即屬于A級框架結(jié)構(gòu)體系，查表2-2得：抗震設(shè)防烈度為7度時，最大適用高度為50m，該設(shè)計方案建筑高度為（3.9+3.3×5）m=20.4m﹤50m，故滿足要求。查表2-6得：最大高寬比為4，該設(shè)計方案高寬比為H/B=，故滿足要求。查表2-10得長寬比限值為6.0，該設(shè)計方案長寬比為故滿足要求。該方案設(shè)計的建筑物立面規(guī)則，均勻，從上到下外形不變，沿高度布置連續(xù)均勻；建筑平面形狀為矩形，規(guī)則，簡單，對稱；長寬比不大，有利于抗震。綜上所述：該結(jié)構(gòu)方案合理。結(jié)構(gòu)布置及有關(guān)尺寸的初步估算1、結(jié)構(gòu)布置及梁,柱截面尺寸的初選項目情況：該工程為辦公樓設(shè)計。建筑總共6層，底層層高為3.9m，2～6層層高為3.3m。室內(nèi)外高差450mm；基頂標高為-1.200m?？蚣芷矫媾c柱網(wǎng)布置圖如下圖2-1。圖2-1結(jié)構(gòu)平面布置圖板厚取120mm，。確定計算簡圖假定框架柱與基礎(chǔ)頂面接觸，框架梁與柱剛接，設(shè)計時為了計算的方便，使每個柱子的尺寸不變，于是梁的跨度和柱截面形心線之間的距離相等。將基礎(chǔ)距離室外地坪的高度設(shè)為1.2m，室內(nèi)外高差為0.45m，所以底層的柱子高度為h=3.9+1.2+0.45=5.55m，其余各層竹篙從露面算到上一層樓面，所以都是3.3m,于是框架的計算見圖為下圖2-2表示。圖2-2框架計算簡圖二.梁、柱截面尺寸的估算：（1）梁截面1.AB跨：主梁：L=7200mmh=（~）L=600mm~900mm,取h=700b=（~）h=233mm~350mm，取b=300故該框架的橫梁與縱梁的初步設(shè)計截面尺寸為b×h=300mm×700mm次梁：L=7200㎜h=（~）L=400mm~600mm,取h=500b=（~）h=200mm~300mm，取b=300故框架的次梁初步設(shè)計截面尺寸為b×h=300mm×500mm2.BC跨：主梁：L=3000mm h=（~）L=250mm~375mm,取h=500b=（~）h=167mm~250mm，取b=300故框架梁的初步設(shè)計截面尺寸為b×h=300mm×500mm。于是計算結(jié)果歸納于下表2-1：表2-1估算梁的截面尺寸，單位為mm層數(shù)混凝土強度等級橫梁（b×h）縱梁（b×h）次梁（b×h）AB,CE跨BC跨1～6C30300×700300×500300×700300×500(2)柱截面尺寸的估算框架柱截面尺寸根據(jù)柱的軸壓比限制，按下式計算：公式（2-1）式中：：為考慮地震作用組合后柱軸力壓力增大系數(shù)，邊柱取1.3，等跨內(nèi)柱取1.2,不等跨取1.25；:為按照簡支狀態(tài)計算柱的負荷面積；：為折算后在單位面積上的重力荷載代表值，近似取14kN/;:為驗算截面以上樓層層數(shù)；則底層中柱的軸力設(shè)計值為N=1.2×14×7.2×(7.2+3)/2×5=3084.48kN該項目工程全部使用C30的混凝土,查表的fc=14.3N/mm2，首先假定該層柱截面尺寸b×h=500mm×500mm，則柱的軸壓比為：，滿足要求。故該框架柱的估計尺寸符合要求，確定為b×h=500mm×500mm。并且為了施工的方便性，可以使得各層的所有柱子的截面尺寸都保持不變。2、荷載計算2.1屋面與樓面的恒荷載標準值計算一.屋面防水層（剛性）30厚C20細石混凝土1.0防水層（柔性）三氈四油上面鋪小石子0.4找平層：15厚水泥砂漿0.015m×20＝0.3找坡層：40厚水泥石灰焦渣砂漿找坡0.04m×14＝0.56保溫層：80厚礦渣水泥0.08m×14.5＝1.16結(jié)構(gòu)層：120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板0.12m×25＝3抹灰層：10厚混合砂漿0.01m×17＝0.17合計6.59二.標準層樓面：大理石面層0.02m×28＝0.5620厚1：3干硬性水泥砂漿0.02m×20＝0.4結(jié)構(gòu)層：120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板0.12m×25＝3抹灰層：10厚混合砂漿0.01m×17＝0.17合計：4.13三．衛(wèi)生間樓面2厚水泥砂漿貼10厚300×300防滑地磚0.3420厚水泥細砂漿面層0.02m×20＝0.430厚水泥砂漿找坡（0.03+3.4×0.01/2）m×20＝0.9615厚水泥砂漿找平0.015m×20＝0.3結(jié)構(gòu)層：120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板0.12m×25＝3抹灰層：10厚混合砂漿0.01m×17＝0.17合計：5.172.2屋面與樓面活荷載計算一.根據(jù)《荷載規(guī)范》查得：樓面：2.0走廊:2.5二.雪荷載Sk=1.0×0.45=0.452.3梁、柱、墻、門、窗的重力荷載計算一.梁自重：1.邊橫梁、縱梁：b×h=300mm×梁自重：(0.7m-0.12m)×25×0.3m=4.35抹灰層：10厚混合砂漿：[(0.7m-0.12m)×2+0.3m]×0.01合計：4.62．中橫梁：b×h=300mm×梁自重：(0.5m-0.12m)×25×0.3m=2.85抹灰層：10厚混合砂漿：[(0.5m-0.12m)×2+0.3m]×0.01合計：3.033.次梁：b×h=300mm×因為次梁的尺寸和作法與中橫梁完全一樣，則次梁的重力荷載也是3.034.基礎(chǔ)梁：b×h=300mm×梁自重：25×0.3m×0.5m=3.75二.柱自重：柱尺寸：b×h=500mm×500mm柱自重：0.5m×0.5m×25=6.25抹灰層：10厚混合砂漿：0.01m×0.5m×4×17=0.34合計：6.59三.外墻自重：標準層：墻體：（3.4m-1.8m-0.5m-0.4m）×0.3m×18=4.32鋁合金窗：0.35×1.8m×1.8m=0.63水刷石外墻面：（3.4m-1.8m）×0.5=0.9水泥粉刷內(nèi)墻面：（3.4m-1.8m）×0.36=0.648合計：6.498底層：墻體：（3.4m-1.8m-0.5m-0.4m）×0.3m×18=4.32鋁合金窗：0.35×1.8m=0.63水刷石外墻面：（3.4m-1.8m）×0.5=0.9水泥粉刷內(nèi)墻面：（3.4m-1.8m）×0.36=0.648合計：6.498四.內(nèi)墻自重：標準層：墻體：（3.4m-0.5m）×0.3m×18=16.2水泥粉刷內(nèi)墻面：3.0m×0.36×2=2.16合計：18.36底層：墻體：（3.4m-0.5m）×0.3m×18=16.2水泥粉刷內(nèi)墻面：3.0m×0.36×2=2.16合計：18.36五.女兒墻自重：女兒墻使用300mm厚的蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊，=5.5kN/m3，兩側(cè)均為20mm厚的抹灰，墻高設(shè)計為900mm，另外上面為100厚混凝土蓋頂。則單位面積內(nèi)的重力荷載為：5.5×0.3m+17×0.02m×2=2.33三、結(jié)構(gòu)的線剛度與橫向側(cè)移剛度計算1、結(jié)構(gòu)的線剛度計算在框架結(jié)構(gòu)中，為了增大梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減少框架的側(cè)移，現(xiàn)澆樓板的樓可以作為梁的有效翼緣。為考慮這一有利的作用，在計算梁的截面慣性矩的時候，對于中框架取I=2Io（Io為梁的截面慣性矩），邊跨梁I=1.5Io梁采用C30混凝土，查表的，其彈性模量i邊＝EI/L=中跨梁：i中＝EI/L=底層柱：i底＝EI/L=其余各層柱：i上＝EI/L=令i上＝1.0,則其余各桿件的相對線剛度為：i邊＝i中＝i底＝則該框架的相對線剛度如下圖3-1所示：圖3-1框架梁柱的相對線剛度2、結(jié)構(gòu)的橫向側(cè)移剛度計算底層：A、E柱B、C柱標準層：A、E柱B、C柱計算結(jié)果見下表3-1：表3-1橫向側(cè)移剛度統(tǒng)計表層號12345∑D72517.9889430.489430.489430.489430.4∑D1/∑D2=72517.98/89430.4=0.81＞0.7故框架為規(guī)則框架四、框架的風荷載、地震荷載集中于各樓層標高處的重力荷載代表值Gi1、地震荷載作用下的梁、柱、墻、門、窗重力荷載標準值1.1梁、柱、墻、門、窗重力荷載標準值一．表4-1梁、柱重力荷載標準值層次構(gòu)件b/mh/m/(kN/m3)g/(kN/m)/mnGi/kN∑Gi/kN1邊橫梁0.300.70251.055.5136.40016564.5312064.635

中橫梁0.300.50251.053.9382.800888.211次梁0.30

0.50251.053.9386.85014377.654縱梁0.300.70

251.055.5136.700281034.239柱0.500.50251.106.8754.8503210672～5邊橫梁0.30

0.70

251.055.5136.40016564.5312064.635中橫梁0.30

0.50

251.053.9382.800888.211次梁0.30

0.50251.053.9386.85014377.654縱梁0.300.70251.055.5136.700281034.239柱0.50

0.50251.106.8753.40032748二．墻自重外墻作法：全部使用300mm厚的灰砂磚，=18kN/m3，,一側(cè)為20mm的厚抹灰層，=17kN/㎡，一側(cè)墻體為水刷石墻面，=0.5kN/㎡；則外墻的重力荷載標準值為：18×0.3m+17×0.02m+0.5=6.24內(nèi)墻使用300mm厚的灰砂磚，=18kN/m3,兩側(cè)均為20mm厚的抹灰層，則內(nèi)墻的單位面積重力荷載標準值為：18×0.3m+17×0.02m×2=5.74三．門窗單個重力荷載計算除大門為玻璃門，辦公室為木門窗：全部使用鋁合金玻璃窗1.2重力荷載代表值重力荷載代表值指該建筑物的相關(guān)構(gòu)件自重標準值和可變荷載組合值之和。公式（4-1）其中前所乘的系數(shù)0.5為可變荷載的組合值系數(shù)。當計算頂層時，可變荷載取雪荷載，系數(shù)仍取0.5。底層：外墻總長：外墻面積：56.7m×4.85m=274.995外墻自重：6.24×274.995=1715.97kN所以G=171597./2=857.985kN內(nèi)墻總長：（7.2-0.35-0.4）×8+（7.2-0.2-0.15）×5+5.4-0.2-0.15+3.6×4-0.4-0.5×2-1.8-0.9×3+0.15+3.6×3-0.4-0.5×2-0.9×3+3.6×2-0.35×2-0.9×2+3.6×3-0.35-0.5-1.8-0.9+0.15+3.6×2-0.3-0.9×2=123.45m內(nèi)墻G=123.45×4.85×5.74/2=1718.362kN底層梁自重G=2064.635kN柱子：G=(1067+748)/2=907.5kN門：G=（1.8×2.7×2+2.4×2.7×2+2.7×2.7+1.8×2.1×2）×0.45+（0.9×2.1×11+1.8×2.1）×0.2=21.803kN窗：G=（1.8×1.8×3+2.1×1.8×10+2.4×1.8×6）×0.35=25.704kN板：G=[43.4×17.6-(3.6-0.3)×(5.4-0.35)×4.13+(3.6-0.3)×(5.4-0.35)×5.17=3171.99kN活荷載：G=0.5×2.0×43.4×17.6=763.84kN二層：外墻總長：43.4-0.5×8-1.8×2-2.1×4-2.4×6+（17.6-0.5×4-2.1）×2+43.4-0.5×8-1.8×2-2.1×10=54.8m外墻自重：G=54.8×3.4×6.24/2=581.318kN內(nèi)墻總長：（7.2-0.35-0.4）×12-2.4×6+（7.2-0.2-0.15）×6+5.4-0.2-0.15+43.4-0.5×8-0.9×6+36-0.7-0.5×4-1.2×4-0.9×4-1.8+3.6×2-0.3-0.9×2=171.35m內(nèi)墻G=171.35×3.4×5.74/2=1672.033kN柱：G=748kN梁：G=2064.635kN門：G=（2.4×2.1×6+1.8×2.1+1.2×2.1×4+0.9×2.1×12）×0.2=13.356kN窗：G=（1.8×1.8×4+2.1×1.8×14+2.4×1.8×6）×0.35=32.13kN板：G=3171.99kN活荷載：G=763.84kN標準層：外墻：G=581.318kN內(nèi)墻：總長:(7.2-0.35-0.4)11+(7.2-0.2-0.15)8+5.4-0.2-0.15+43.4-0.5×8-0.9×10-1.2×2+36-0.7-0.5×4-1.8-0.9×8+3.6×2-0.3-0.9×2=188.2m內(nèi)墻自重：G=188.2×3.4×5.74/2=1836.456kN柱：G=748kN梁：G=2064.635kN門：G=（0.9×2.1×20+1.2×2.1×2+1.8×2.1）×0.2=9.324kN窗：G==32.13kN板：G=3171.99kN活荷載：G=763.84kN頂層：雪荷載：G=0.5×0.45×43.4×17.6=171.864kN外墻：G=581.318kN內(nèi)墻：總長：（7.2-0.35-0.4）×8+（7.2-0.2-0.15）×7+5.4-0.2-0.15+43.4-0.5×8-1.2×4-0.7×4+36-0.7-0.5×4-1.8-0.7×6-0.9×2+3.6×2-0.3-0.9×2+(1.8-0.3-0.7)×10+(2.1-0.3)×10=193kN內(nèi)墻自重：G=193×3.4×5.74/2=1883.294kN柱：G=748/2=374kN梁：G=2064.635kN門：G=（1.2×2.1×4+0.9×2.1×4+0.7×2.1×20+1.8×2.1）×0.2=10.164kN窗：G=32.13kN女兒墻:使用300mm厚的蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊，=5.5kN/m3，兩側(cè)均為20mm厚的抹灰，墻高設(shè)計為900mm，另外上面為100厚混凝土蓋頂。則單位面積內(nèi)的重力荷載為：5.5×0.3m+17×0.02m×2=2.33屋面女兒墻：0.9×（43.4+17.6）×2=122m2女兒墻自重：G=122×2=244kN板：G=43.4×17.6×6.59=5033.706kN活荷載：G=763.84kN綜合以上計算得：G1=7813.457+1718.362+581.318+1672.033=11785.17kNG2=581.318+581.318+1672.033+1836.456+748+2064.635+13.356+32.13+3171.99+763.84=11465.076kNG3=G4=(581.318+1836.45)*2+748+2064.635+9.324+32.13+3171.99+763.84=11625.467kNG5=1883.294+581.318+374+2064.635+10.164+32.13+171.864+244+5033.706+763.84=11158.951kN所以，地震荷載集中于各樓層標高處的重力荷載代表值Gi，可由下圖4-1表示：圖4-1地震荷載集中于各樓層標高處的重力荷載代表值Gi1.3橫向水平地震作用下框架的側(cè)移計算表4-2結(jié)構(gòu)頂點的假想側(cè)移計算表層次Gi／kNVGi／kN∑Di／（N／mm)△ui／mmui／mm511158.95111158.95189430.4×167.840.2411625.46722784.41889430.4×1615.972.2311625.46734409.88589430.4×1624.096.2211465.07645874.96189430.4×1632.072.2111785.1757660.13172517.98×1640.240.2框架的自振周期：取,則s1.4橫向水平地震作用下的樓層地震剪力計算由于本結(jié)構(gòu)高度不超過40m，變形以剪切型為主的且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，故使用底部剪力法計算水平地震作用。結(jié)構(gòu)總的橫向水平地震作用標準值計算如下：查表得，；因為，，所以可不考慮頂部附加地震作用分數(shù)。計算各質(zhì)點的水平地震作用標準值，將上述和代入可得計算結(jié)果見表4-3：表4-3各質(zhì)點橫向水平地震作用下樓層地震剪力計算表層次Hi／mGi／kNGiHi／kN·mFi／kNVi／kN518.4511158.951205882.65

0.3081225.391225.39415.0511625.467174963.28

0.262

1042.382267.77311.6511625.467135436.70

0.203807.653075.4228.2511465.07694586.88

0.142564.953640.3714.8511785.1757158.070.086342.163982.53各質(zhì)點的水平地震作用下的樓層地震剪力沿著房屋高度的布設(shè)情況見圖4-2所示：(a)橫向地震作用下荷載分布（b）每層之間剪力分布圖4-2橫向水平地震作用及樓層地震剪1.5水平地震作用下的位移驗算橫向水平地震作用下的該一榀框架結(jié)構(gòu)的每層間位移和頂點位移各按下面兩式計算：公式（4-3）公式（4-4）計算結(jié)果見表4-4所示，表中的層間彈性位移角=/。表4-4橫向水平地震作用下的位移驗算層次Vi／kN∑Di／（N／mm)△ui／mmui／mmhi／mm=/51225.3989430.4×160.86119.934001／395342267.7789430.4×161.58112.134001／215233075.4289430.4×162.15

96.234001／158123640.3789430.4×162.5472.234001／133913982.5372517.98×163.4340.248501／1414由上表可知，該框架的最大層間位移角位于在第二層，其為1/1339＜[/h]=1/550，滿足要求。2、風荷載標準值計算及位移驗算2.1風荷載標準值計算為簡化計算，將風荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載，計算過程如下表所示，表中Z為框架節(jié)點之室外地面的高度，A為一榀框架每層節(jié)點的受風面積。計算公式為：計算結(jié)果見下表4-5：表4-5風荷載標準值計算層次51.31.00.8418.450.3515.846.0541.31.00.7415.050.3524.489.3631.31.00.7411.650.3524.489.3621.31.00.748.250.3524.489.3611.31.00.744.850.3529.711.35所以，該框架在風荷載作用下的標準值示意圖見下圖4-3：圖4-3風荷載作用下的結(jié)構(gòu)受荷圖，單位為kN2.2風荷載作用下框架的的位移驗算風荷載作用下框架的層間位移計算公式為：該框架在橫向風荷載作用下的側(cè)向位移計算結(jié)果見下表4-6：表4-6風荷載作用下框架的位移計算層次56.056.0589430.40.000073.41/4857149.3615.4189430.40.000173.41/2000039.3624.7789430.40.000283.41/1214329.3634.1389430.40.000383.41/8947111.3545.4872517.980.000634.851/7698由上表可知，風荷載作用下該框架的最大層間位移角最大值為1/7698＜[/h]=1/550，滿足要求。五、風荷載計算取4號軸線處一榀橫向框架為計算單元H=35.4m﹥30m，且高寬比H/B=35.4/13=2.7﹥1.5所以要考慮風振系數(shù)βz=1+基本振型Z高度處振型系數(shù)基本風壓值ω0=0.35kN/m2框架結(jié)構(gòu)基本周期：T1=0.25+0.53×10-3×城市郊區(qū)屬于B類粗糙度地區(qū)，查表3-3得，脈動增大系數(shù)ξ=1.228H/B=35.4/36=0.983查表3-4得脈動影響系數(shù)ν=0.4585平面為矩形所以風載體型系數(shù)μs=0.8+0.5=1.3μz由表3-1查得ωki=βziμsμzω0樓層Z/mμsμziβzizω0ωkihiAiFi13.01.31.00001.04770.08470.350.47673.319.89.4426.61.31.00001.10500.18640.350.50283.621.610.86310.21.31.00561.16130.28810.350.53143.621.611.48413.81.31.10641.19840.38980.350.60333.621.613.03517.41.31.19281.23200.49150.350.66863.621.614.44621.01.31.26701.26360.59320.350.72843.621.615.73豎向荷載內(nèi)力計算梁柱線剛度計算因為在設(shè)計時：當梁兩邊都有樓板時，I=2.0Ir當梁一邊有樓板時，I=1.5Ir注：Ir為按矩形截面計算的慣性矩。所以梁的線剛度計算如下表：梁位置EcLb×hIrIib﹙×1010﹚中間梁3.15×1046500400mm×600mm7.2×10914.4×1096.98邊梁3.15×1046500400mm×600mm5.4×10910.8×1095.24注：ib=柱的線剛度計算如下表：層數(shù)Echb×hIic﹙×1010﹚2-63.15×1043300650mm×650mm14.88×10913.0213.15×1043900650mm×650mm14.88×10911.72注：ic=因為豎向荷載為對稱荷載，取4號軸線的一榀框架為計算單元，結(jié)構(gòu)對稱,所以中柱的剪力和彎矩為零。由每個桿件均為固端，所以轉(zhuǎn)動剛度S=4i分配系數(shù)μi=傳遞系數(shù)C=0.5在豎向恒載作用下在豎向恒載作用下梁柱內(nèi)力計算結(jié)果如下其中梁端剪力由公式：Vbliι=柱剪力：Vihi=梁軸力為上下兩柱剪力的代數(shù)和，柱上端的軸力=其上所有柱自重+其上所有墻自重+其上所有梁端剪力柱下端的軸力=該柱上端的軸力+本層柱的自重柱的自重=0.65×0.65×25×3.6=38.03kN外墻自重=6kN/m×6m=36kN內(nèi)墻自重=1.5kN/m2×6m×(3.6-0.6)m=27kN層數(shù)截面MNV4柱邊柱上端43.72-1041.68-24.29下端43.72-1079.71-24.29中柱上端0-1691.180下端0-1729.210梁左端-87.44089.00跨中51.29--右端110.980-96.253柱邊柱上端43.72-1024.71-24.20下端43.41-1242.74-24.20中柱上端0-1948.710下端0-1986.740梁左端-87.440.0989.00跨中51.29--右端110.980.09-96.25注：彎矩、剪力以順時針為正，逆時針為負。軸力以壓負，拉為正。計算3,4層柱的軸力時用到的其他各層梁的剪力見下表層數(shù)/kN/kN3-689.0096.25在豎向活載作用下梁柱內(nèi)力統(tǒng)計如下表其中梁端剪力由公式：Vbl·ι=柱剪力：Vihi=梁軸力為上下兩柱剪力的代數(shù)和，柱軸力=其上所有梁端剪力層數(shù)截面MNV4柱邊柱上端18.42-261.09-10.23下端18.42-261.09-10.23中柱上端0-569.820下端0-569.820梁左端-36.84037.48跨中37.48--右端46.730-40.523柱邊柱上端18.42-298.57-10.20下端18.29-298.57-10.20中柱上端0-650.860下端0-650.860梁左端-36.910.0337.48跨中37.48--右端46.730.03-40.52注：彎矩、剪力以順時針為正，逆時針為負。軸力以壓負，拉為正。計算3,4層柱的軸力時用到的其他各層的梁的剪力見下表層數(shù)/kN/kN3-637.4840.52七、水平荷載作用下內(nèi)力計算水平地震荷載作用下由D值法其計算過程如下表層數(shù)柱類型根數(shù)K=α=D=αΣD/×104345縱向邊柱100.5360.2112.54461.447中間柱51.0720.3494.207橫向邊柱20.4020.1672.013角柱40.8050.2873.46取4號軸線一榀框架為計算單元，每根柱子所分剪力計算如下表層數(shù)層剪力Vpi/kN邊柱D值中柱D值ΣD/×104每根邊柱剪力每根中柱剪力54714K=0.536α=0.211D=2.544K=1.072α=0.349D=4.20761.44745134K=0.536α=0.211D=2.544K=1.072α=0.349D=4.20761.44735454K=0.536α=0.211D=2.544K=1.072α=0.349D=4.20761.447查表得柱子的反彎點如下表層數(shù)邊柱中柱5n=10j=5K=0.536y0=0.45α=0.211y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.45n=10j=5K=1.072y0=0.50α=0.349y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.504n=10j=4K=0.536y0=0.50α=0.211y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.50n=10j=4K=1.072y0=0.50α=0.349y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.503n=10j=3K=0.536y0=0.50α=0.211y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.50n=10j=3K=1.072y0=0.50α=0.349y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.50注：由于上下層梁的線剛度及上下層高均相同，所以y1y2y3均為零柱端彎矩由公式：計算梁端彎矩：邊跨中間跨由平衡條件計算梁端剪力及跨中彎矩柱的軸力=梁端剪力的代數(shù)和所以中柱軸力為零。所以在水平地震荷載作用下梁柱內(nèi)力計算見下表層數(shù)截面MNV4柱邊柱上端382.61888.19212.56下端382.61888.19212.56中柱上端632.700351.50下端632.700351.50梁左端698.79-200.86右端606.83-200.863柱邊柱上端406.441109.27225.80下端406.441109.27225.80中柱上端672.140373.41下端672.140373.41梁左端789.05-221.76右端652.42-221.76水平風載作用下的內(nèi)力計算由D值法其計算過程如下表層數(shù)柱類型根數(shù)K=α=D=αΣD/×104345邊柱20.5360.2112.5449.295中柱11.0720.3494.207取4號軸線一榀框架為計算單元，每根柱子所分剪力計算如下表層數(shù)層剪力Vpi/kN邊柱D值中柱D值ΣD/×104每根邊柱剪力每根中柱剪力594.42K=0.536α=0.211D=2.544K=1.072α=0.349D=4.2079.2954107.45K=0.536α=0.211D=2.544K=1.072α=0.349D=4.2079.2953118.93K=0.536α=0.211D=2.544K=1.072α=0.349D=4.2079.295反彎點的算法同水平地震作用下反彎點算法柱端彎矩由公式：計算梁端彎矩：邊跨中間跨由平衡條件計算梁端剪力及跨中彎矩柱的軸力=梁端剪力的代數(shù)和所以中柱軸力為零。所以在水平風荷載作用下梁柱內(nèi)力計算見下表層數(shù)截面MNV4柱邊柱上端52.94105.8529.41下端52.94105.8529.41中柱上端87.53048.63下端87.53048.63梁左端94.80-27.24右端82.23-27.243柱邊柱上端58.59137.2232.55下端58.59137.2232.55中柱上端96.89053.83下端96.89053.83梁左端111.53-31.34右端92.21-31.34八、三四層內(nèi)力算至柱邊緣處由公式：M邊=M－V·b/2V邊=V－q·b/2q=12kN/mg=28.5kN/mb=0.65m計算過程見下表截面A3B3lA4B4l恒載內(nèi)力柱軸線處M87.44110.9887.44110.98V89.0096.2589.0096.25柱邊緣處M58.5279.7058.5279.70V79.7486.9979.7486.99活載內(nèi)力柱軸線處M36.8446.7336.8446.73V37.4840.5237.4840.52柱邊緣處M24.6633.5624.6633.56V33.5836.6233.5836.62風載內(nèi)力柱軸線處M111.5392.2194.8082.23V31.3431.3427.2427.24柱邊緣處M101.3482.0285.9573.38V31.3431.3427.2427.24水平地震內(nèi)力柱軸線處M789.05652.42698.79606.83V221.76221.76200.86200.86柱邊緣處M716.98580.35633.51541.55V221.76221.76200.86200.86九、豎向荷載作用下彎矩調(diào)幅后梁控制截面內(nèi)力值。（調(diào)幅系數(shù)取0.8）層數(shù)截面恒載內(nèi)力活載內(nèi)力柱邊緣處柱邊緣處MVMV34A-46.8279.74-19.7333.58ABl66.64—28.04—Bl-63.7686.99-26.8536.62注:表中彎矩梁下端受拉為正,上端受拉為負十、三四層內(nèi)力組合如下表層號邊柱梁