湖南農大土木工程畢業(yè)設計教學樓設計計算書

1、湖湖 南南 農農 業(yè)業(yè) 大大 學學 全全日日制制普普通通本本科科生生畢畢業(yè)業(yè)設設計計 長島三中教學樓設計長島三中教學樓設計 LONG ISLAND THIRD MIDDLE SCHOOL TEACHING BUILDING DESIGN 學生姓名學生姓名：李健李健 學學 號：號：201240664419 年級專業(yè)及班級：年級專業(yè)及班級：2012級土木工程（級土木工程（4）班）班 指導老師及職稱：指導老師及職稱：何川副教授何川副教授 學學 院：院：工學院工學院 湖南長沙 提交日期：2016 年 月 湖南農業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)設計 誠 信 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設計是本人在指

2、導老師的指導下，進行研究工 作所取得的成果，成果不存在知識產權爭議。除文中已經注明引用的內容外，本論文 不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻 的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律 結果由本人承擔。 畢業(yè)論文設計作者簽名： 年 月 日 目目 錄錄 摘要 1 關鍵詞 1 1 前言 1 2 建筑設計 2 2.1 設計理念 2 2.2 工程概況 2 2.3 設計依據(jù) 3 2.4 平面設計 3 2.5 立面設計 5 2.6 建筑剖面設計 5 2.7 其它部分詳細做法 6 3 結構設計 8 3.1 計算單元的選擇確定 8 3.2

3、柱截面估算 8 3.3 梁的截面估算 9 3.4 梁線剛度 ib的計算 9 3.5 柱線剛度 ic的計算 10 3.6 各層橫向側移剛度計算 11 3.7 豎向荷載統(tǒng)計 13 3.8 豎向荷載內力計算 15 3.9 重力荷載代表值計算及荷載匯總 27 3.10 風荷載計算 29 3.11 地震荷載計算 33 3.12 梁柱和框架的內力組合 37 3.13 柱端彎矩設計值的調整 39 3.14 框架梁截面估算 40 3.15 框架柱截面估算 44 3.16 樓板設計 48 4 結論 52 參考文獻 54 致謝 55 1 長島三中教學樓設計長島三中教學樓設計 學學 生：李生：李 健健 指導老師：何

4、川指導老師：何川 （湖南農業(yè)大學工學院，長沙（湖南農業(yè)大學工學院，長沙 410128） 摘 要：根據(jù)教學樓設計規(guī)范和其它相關標準，以及收集到的地質資料，設計該框架結構教學樓。 按 照先建筑后結構，先整體布局后局部節(jié)點設計步驟設計。主要內容包括：建筑設計總說明、建筑的平面、立面、 剖面圖設計；結構平面布置及計算簡圖確定、荷載計算、內力計算、內力組合、主梁截面設計和配筋計算、框 架柱截面設計和配筋計算、次梁截面設計配筋計算、樓板和屋面設計、樓梯設計，基礎設計等。其中附有風荷 載作用下的框架彎矩、剪力和軸力圖；縱向和橫向地震荷載作用下的框架彎矩、剪力和軸力圖；恒荷載和活荷 載作用下的框架彎矩、剪力和

5、軸力圖以及梁柱的內力組合表。 關鍵詞：框架現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構；重力荷載代表值；內力組合；彎矩調幅。 Long Island third middle school teaching building design Student：Li Jian Tutor：He Chuan （engineering institute, Hunan Agricultural University, Changsha，410128, China） Abstract：According to building design specifications and other relevant standards a

6、nd design requirements and provide geological data, the design of the framework of the classroom building. After the first building in accordance with the structure and layout of the overall after the first local node design steps design. Main contents include : design, architectural design of the t

7、otal shows that the construction of the plane, Facade, profile design specifications, , and other parts of the design; structural layout and schematic calculation of identification, load, stress, the combination of internal forces, Main beam reinforcement design and calculation, frame-section design

8、 and reinforcement, meeting beam reinforcement design, floor and roof design, stair design, infrastructure design. Enclosing wind load under the framework moment, shear and axial bid; vertical and horizontal seismic loads under the framework of the moment, shear and axial bid; Constant load and live

9、 load under the framework moment, shear and axial trying to internal forces and the combination of beam-column table. Key Words：Frame cast-in-place reinforced concrete structure; gravity load representative value; internal force combination; bending moment amplitude modulation. 1 前言前言 畢業(yè)設計是大學本科教育培養(yǎng)目

10、標實現(xiàn)的重要階段，是畢業(yè)前的綜合學習階段,是深化、拓 2 寬、綜合教和學的重要過程,是對大學期間所學專業(yè)知識的全面總結。 畢業(yè)設計的題目為長島三中教學樓設計。我溫習了結構力學 、 鋼筋混凝土設計 、 建筑 結構抗震設計等書籍， 抗震規(guī)范 、 混凝土規(guī)范 、 荷載規(guī)范等規(guī)范。我通過所學的基本 理論、專業(yè)知識和基本技能進行建筑、結構設計。 畢業(yè)設計的幾個月里，在指導老師的幫助下，經過資料查閱、設計計算、論文撰寫以及外文 的翻譯，加深了對新規(guī)范、規(guī)程、手冊等相關內容的理解。鞏固了專業(yè)知識、提高了綜合分析、 解決問題的能力。熟練掌握了 AutoCAD、天正、等繪圖軟件，以上所有這些從不同方面達到了 畢

11、業(yè)設計的目的與要求。 2 建筑設計建筑設計 2.1 設計理念設計理念 教學建筑作為教育最為重要的硬件設施之一，其設計理念和功能對學校建設的影響十分顯著。 因此，如何設計教學建筑才能滿足學校教育發(fā)展的要求，成為目前學校建筑設計中一個重要的方 面。并且，建筑離不開環(huán)境的制約，在學校校園教學樓的建筑設計中，必須考慮整體校園環(huán)境對 它的要求和影響。所以，其總體布局、建筑造型，空間組織、交通問題，甚至設備安裝、細節(jié)處 理，都應充分考慮使用者的習慣與意愿，體現(xiàn)出人性化的設計理念。 2.2 工程概況工程概況 本設計教學樓位于長沙市。該地段地勢平坦，環(huán)境較好，在選址和環(huán)境營造方面，注意自然 景色的優(yōu)美，也重學

12、習環(huán)境各交通條件的因素，更強調人與自然環(huán)境的協(xié)調統(tǒng)一，比較適合教學 樓功能的充分利用。 根據(jù)設計資料的規(guī)劃要求，本教學樓建筑要求的主要功能有：門衛(wèi)室，休息室，教室 20 間， 小教室 17 間，圖書室，雜物室。 室內外高差：450mm。 墻身做法：墻身采用 250 厚的加氣混凝土塊。內粉刷為混合沙漿漿底，紙筋抹灰面，厚 20mm, 內墻涮兩度涂料,外墻貼磚。 樓面做法：樓面（大理石樓面） ，100 厚現(xiàn)澆鋼筋砼樓板，20 厚板底抹灰。 屋面做法（上人屋面）：見建筑設計部分。 門窗做法：塑鋼窗和木門。 地質資料：工程地質和水文地質 建筑場地的地質鉆孔資料如下表： 3 表 1 地質資料 Table

13、 1 Geological data 巖土名稱土層厚度（m）層底高程（m） 承載力特征值 aka（Kpa） 雜填土0.5-0.580 粘土1.3-1.8280 場地土的特征周期（卓越周期）為 0.30s，勘測時間，勘測范圍內未見地下水。 地震烈度：7 度，設計基本地震加速度為 0.1g，類場地，設計地震分組為第一組，抗震等 級三級。 基本風壓： 0 =0.40KN/m2 雪壓：0.30 KN/m2，地面粗糙度類別為 B 類。 上人屋面活荷為 2.0KN/m2，走廊、樓梯活荷載為 2.5KN/m2，衛(wèi)生間樓面活荷載為 2.0KN/ KN/m2，教室樓面活荷為 2.0KN/ KN/m2。 2.3

14、設計依據(jù)設計依據(jù) (1)民用建筑設計通則 （JGJ37-87 2005 版） (2)建筑設計防火規(guī)范 （GB 500162014 2014 版） (3)建筑結構荷載規(guī)范 （GB500092012） (4)教學樓設計規(guī)范 (5) 相關建筑設計規(guī)范等。 2.4 平面設計平面設計 該建筑物總長度為 42.4m，總寬度為 17.8m，共五層，總建筑面積為 3773.6m2, 主體結構采 用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框結構。 2.4.1 使用部分的平面設計使用部分的平面設計 使用房間面積的大小，主要由房間內部活動的特點，使用人數(shù)的多少以及設備的因素決定的， 本建筑物為教學樓，主要使用房間為教室，各主要房間的具體設置

15、在下表一一列出，如下表： 2.4.2 門的寬度、和開啟方式門的寬度、和開啟方式 教室設置兩扇 900 寬的門，門扇開向室內。為了在發(fā)生危險時便于疏散，正面大門采用兩扇 寬為 1.8m 的雙扇門，走廊兩端的采用 0.75m 的雙扇門，均向外開。 4 圖 1 建筑平面圖 Fig.1 Floor plan 表 2 房間設置表 Table 2 Room table 序號房間名稱數(shù)量單個面積 1教室2064.8 2老師辦公室464.8 3小教室1743.2 4圖書室143.2 5門衛(wèi)室110.8 6休息室110.8 7洗手間543.2 2.4.3 窗的大小和位置窗的大小和位置 房間中窗的大小和位置主要是

16、根據(jù)室內采光通風要求來考慮。采光方面，窗的大小直接影響 到室內照明是否充足。各類房間照明要求是由室內使用上直接影響到室內是用上精確細密的程度 來確定的。通常以窗口透光部分的面積和房間地面的采光面積比來初步確定或檢驗面積的大小。 教室采光面積比為 1/51/6，走廊和樓梯間大于 1/10。 窗戶面積為 3.96m2，房間面積為 21m2，符合要求。 樓梯間: 窗戶面積為 2.7m2，樓梯間面積為 21m2，符合要求。 5 2.4.4 輔助房間的平面設計輔助房間的平面設計 通常根據(jù)各種建筑物的使用特點和是用人數(shù)的多少，先確定所需設備的個數(shù)，建筑物中公共 服務的衛(wèi)生間應設置前室，這樣使得衛(wèi)生間比較隱

17、藏，又有利于改善通向衛(wèi)生間的走廊或過廳的 衛(wèi)生條件。為了節(jié)省交通面積，并使管道集中，采用套間布置。 2.5 立面設計立面設計 建筑立面上結構構件或門窗作用有規(guī)律的重復，給人們一種整體感。在本設計中，正立面中 所有的窗尺寸都是一樣的，給人以特別整齊的感覺！ 圖 2 正立面圖 Fig.2 Positive elevation 2.6 建筑剖面設計建筑剖面設計 為防止室外雨水流入室內，并防止墻身受潮，將使內地坪提高到室外地坪 450mm。每層標 高均為 3.3m。 2.7 其它部分詳細做法其它部分詳細做法 根據(jù)建筑工程規(guī)范，采用如下設計 (1). 基礎（墻基）防潮層： 在0.045 以下基礎兩側均用

18、防水水泥砂漿防潮,20 厚的 1：2 水泥砂漿摻 5避水漿，位置 一般在標準標高處,適用于磚墻墻身。 (2)地面：人造大理石板地面 20 厚 1：2 水泥砂漿找平層 100 厚 C30 混凝土 100 厚素土夯實 6 圖 3 剖面圖 Fig.3 Section plan (3)樓面：人造大理石板地面 20 厚 1：2 水泥砂漿找平層 100 厚鋼筋混凝土樓板 20 厚底板抹灰 (3)踢腳臺度做法： 釉面瓷磚踢腳臺度 5 厚釉面磚（白瓷磚）水泥擦縫 5 厚 1：1 水泥細砂結合層 12 厚 1：3 水泥砂漿打底 (4)內墻面做法： 水泥砂漿粉面：刷（噴）內墻涂料 7 10 厚 1：2 水泥砂漿抹

19、面 15 厚 1：3 水泥砂漿打底 (5)外墻面： 用 15 厚 1：3 水泥沙漿找平，20060 高級無釉質瓷磚飾面。 (6)a、五層上人屋面做法： 小瓷磚面層 高聚物改性瀝青防水層 1:8 水泥砂漿找坡層 20 厚 1：2 水泥砂漿找平層 150 厚水泥蛭石保溫層 20 厚底板抹灰 (7) 水泥臺階： 花崗巖面層：1：25 水泥砂漿抹面壓實抹光 素水泥漿一道 70 厚 C15 號混凝土（厚度不包括踏步三角部分）臺階面向外坡 1% 200 厚碎石或碎磚石灌 M2.5 號混合砂漿 素土夯實（坡度按工程設計） (8)散水做法： 20 厚 1：2 水泥砂漿抹面、壓實抹光 60 厚 C15 混凝土

20、素土夯實向外坡 4% 備注：散水寬度應在施工圖中注明 每隔 6m 留伸縮縫一道，墻身與散水設 10 寬，瀝青砂漿嵌縫。 寬 600900mm 坡度 35% (9)主體為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構，樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構。 整個設計過程中，在滿足設計任務書提出的功能要求前提下，同時遵循“安全，適用，經濟， 美觀”的 原則，結構布置合理，房間利用率比較高，適用性很強，同時又不失美觀。 3 結構設計結構設計 8 3.1 計算單元的選擇確定計算單元的選擇確定 圖 4 計算單元 Fig.4 Computing unit 計算單元寬度為 3.6m， 5 軸線兩邊 1.8m，故直接傳給該框架的樓面荷

21、載如圖中的水平陰影 所示。 3.2 柱截面柱截面估計估計 該結構選用 C30 的混凝土，選用二級鋼筋 HRB335。 2 14.3/ c fN mm 2 300/ y fN mm 結構抗震等級為三級，由公式 (1) Afc N 式中 取 0.8 取 14.3103 kN/m2fc N=15A （其中 15 為面荷載） 從而得到 N=153（7.23.0）=230KN 2 1 2 1 可得 A=0.101m2 =101000mm2 nN fc 3 230 5 0.8 14.3 10 b=h=317mm.A 9 取 b=h=400mm. 3.3 梁的截面梁的截面估計估計 梁的截面寬度 b: 框架梁

22、取 300mm,樓面連系梁取 200mm。 梁的截面高度 h 取值如下： 框架梁： h1=（）L （2） 8 1 12 1 AB、CD 跨: h1=L=600mm 取 h1=600mm 12 17200 12 BC 跨：在 AB 和 CD 之間，考慮到整體性，故也取 h1=600mm 連系梁： H2L h2=L=250mm,k 12 1 12 13000 12 取 h2=400mm。 綜上可知，各梁的截面如下： 框架梁： b1h1=300mm6000mm（AB 跨、BC 跨、CD 跨） 連樓面系梁： b3h3=200mm400mm 3.4 框架側移剛度的計算框架側移剛度的計算 根據(jù)規(guī)范可知，對

23、于現(xiàn)澆樓板其梁的線剛度應進行修正： 邊框架梁 =1.5 I 0 I 中框架梁 =2I 0 I 取結構圖中 5 號軸線兩邊的一榀框架進行計算 3.4.1 橫梁線剛度橫梁線剛度 i b的計算的計算 表 3 橫梁線剛度 ib計算表 Table 3 Crossbeam Line ib Calculation table 類別 Ec (N/mm2) b (mm) h (mm) I0 (mm4) l (mm) EcI0/l (kNm) 1.5EcI0/l (kN m) 2EcI0/l (kNm) AB、CD 跨 3.01043006005.410972002.2510104.51010 BC 跨 3.01

24、043004001.610930001.610103.21010 10 圖 5 框架示意圖 Fig.5 Frame sketches 3.5 柱線剛度柱線剛度 i c的計算的計算 表 4 柱線剛度 ic計算表 Table 4 Column line stiffness ic Calculation table 層次Ec (N/mm2) b （mm） h （mm） hc （mm） Ic （mm4） EcIo/l （kNm） 13.010440040045002.11091.41010 243.010440040033002.11091.91010 3.6 各層橫向側移剛度計算各層橫向側移剛度計算

25、 3.6.1 底層底層 A、D 柱 i=2.37 c=(0.5+i)/(2+i)=0.66 D11=c12ic/h2 =0.66121.91010/33002 =13818 11 B，C 柱 i=(4.5+3.2)/1.9=6.18 圖圖 6 線剛度示意圖線剛度示意圖 Fig.6 Line stiffness Sketch Map c=(0.5+i)/(2+i)=0.82 D12=c12ic/h2 =0.82121.91010/33002 =17168 3.6.2 第二層第二層 1，4 號柱 i=4.52/（1.92）=2.37 c=i/(2+i)=0.54 12 D21=c12ic/h2 =

26、0.54121.91010/33002 =11305 2，3 號柱 i=4.52+3.22/（1.92）=4.05 c=i/(2+i)=0.67 D22=c12ic/h2 =0.67121.91010/33002 =14028 3.6.3 三、四、五層三、四、五層 三層，四層和五層的計算結果與二層相同 D31=D34=11305 D32=D33=14028 D41=D44=11305 D42=D43=14028 D51=D54=11305 D52=D53=14028 表 5 橫向側移剛度統(tǒng)計表 Table 5 Lateral displacement rigidity Statistical

27、table 層次12345 Di（N/mm ） 6197215=9295805066615=759990759990759990759990 該框架為橫向承重框架，不計算縱向側移剛度。 D1/D2=929580/7599900.7，故該框架為規(guī)則框架。 13 3.7 豎向荷載豎向荷載統(tǒng)計統(tǒng)計 3.7.1 屋面及樓面恒載屋面及樓面恒載 屋面： 小瓷磚層： 0.55 kN/m2 高聚物改性瀝青防水層： 0.5 kN/m2 20 厚水泥砂漿找平： 0.0220=0.4 kN/m2 1:8 水泥砂漿找坡層: 1.44 kN/m2 150 厚水泥蛭石保溫層: 0.155=0.75 kN/m2 100 厚

28、鋼筋混凝土結構層: 0.125=2.5 kN/m2 20 厚底板抹灰： 0.0217=0.34 kN/m2 合計 6.48 kN/m2 樓面： 12 厚人造大理石板面層 0.01228=0.336 kN/m2 100 厚砼板： 0.1025=2.5 kN/m2 20 厚板底抹灰： 0.34 kN/m2 合計 3.567 kN/m2 3.7.2 屋面及樓面活載屋面及樓面活載 樓面活載： 教室： 2.0 kN/m2 廁所： 2.0 kN/m2 走廊、門廳、樓梯: 2.5 kN/m2 屋面活載： 上人屋面: 2.0 kN/m2 雪載： 本題目基本雪壓：S0=0.3 kN/m2 ,屋面積雪分布系數(shù) r

29、 =1.0 屋面水平投影面積上的雪荷載標準值為：SK= r S0 =1.00.3=0.3 kN/m2 3.7.3 梁荷載標準值梁荷載標準值 框架梁 b1h1=300600 mm2 梁自重 0.3（0.60-0.1）25=3.75kN/m 10 厚水泥石灰膏砂漿 0.01（0.6-0.1）214=0.14 kN/m 合計=3.89kN/m 縱向連系梁 b2h2=200400 mm2 梁自重 0.2（0.4-0.1）25=1.50 kN/m 14 10 厚水泥石灰膏砂漿 0.01（0.4-0.1）214=0.084 kN/m 合計=1.58kN/m 3.7.4 墻荷載標準值墻荷載標準值 外： 25

30、0mm 厚加氣混凝土砌塊 0.25 7 =1.75 kN/m2 20 厚底板抹灰： 0.0217=0.34 kN/m2 6 厚外墻貼面磚 0.00619.8 =0.1188 kN/m2 合計 2.21 kN/m2 內： 250mm 厚加氣混凝土砌塊 0.25 7 =1.75 kN/m2 20 厚底板抹灰： 0.0217=0.34 kN/m 20 厚水泥粉刷墻面 0.0217=0.34 kN/m2 合計 2.43 kN/m2 女兒墻： 6 厚水泥砂漿罩面 0.00620=0.12 kN/m2 12 水泥砂漿打底 0.01220=0.24 kN/m2 240 粘土空心磚 0.2411=2.64 k

31、N/m2 6 厚外墻貼磚 0.00619.8 =0.119 kN/m2 合計 3.119 kN/m2 門,窗及樓梯間荷載 門窗荷載標準值： 塑鋼玻璃窗單位面積取 0.4 KN/m2 ，木門取 0.2 KN/m2 塑鋼玻璃門取 0.40KN/m2。 樓梯荷載標準值： 樓梯底板厚取為 100，平臺梁截面尺寸為 200400 樓梯板自重 0.5（0. 0740.150.074）0.3250.3=3.73KN/m2 人造理石面層 （0.30.15）0.3360.3=0.504 KN/m2 板底 20 厚紙筋抹灰 0.340.02120.3=0.36 KN/m2 合 計 4.594 KN/m2 平臺梁兩

32、端擱置在樓梯間兩側的梁上，計算長度取 l=3300300=3000 ，其自重 =0.30.23.025=4.5KN， 15 3.8 豎向荷載內力計算豎向荷載內力計算 圖 7 荷載示意圖 Fig.7 Load Sketch Map 3.8.1 恒載作用下柱的內力計算恒載作用下柱的內力計算 恒荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下圖所示： 圖 8 恒荷載作用下的荷載分布圖 Fig.8 Load distribution map Of Undering constant load 16 對于第 5 層， q1表橫梁自重，為均布荷載形式。 q1 =3.89KN/m q2分別上人屋面板傳給橫梁的梯形荷載和

33、三角形荷載。 q2=6.483.0=19.44KN/m P1 、P2分別由邊縱梁、中縱梁、邊縱梁直接傳給柱的恒載，PE是由縱向次梁直接傳給橫向 主梁的恒載，它們包括主梁自重、次梁自重、樓板重、及女兒墻等重力荷載，計算如下： P1 = (1.51.51/2)23.567+1.583.0+3.1193.01.4=25.87 P2 =(1.51.51/2)43.567 +1.583.0=20.79 KN 集中力矩 M1=PBeB=25.87（0.4-0.2）/2=2.59 KNm M2=PDeD=20.79（0.4-0.2）/2=2.08 KNm 對于 1-4 層， q1是包括梁自重和其上部墻重,為

34、均布荷載，其它荷載的計算方法同第 5 層。 q1 =3.89KN/m q2、q2和 q2，分別為樓面板和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載。 q2，=3.5673.0=10.70 KN/m 外縱墻線密度（3.02.9-1.81.8）2.21+1.81.80.4/3.0=4.45 KN/m 內縱墻線密度（3.02.9）2.43/3.0=7.05 KN/m P1= P4= (1.51.51/2)23.567+1.583.0+4.453.0=26.12 P2 = P3 =(1.51.51/2)43.567 +1.583.0+7.053.0=41.94 KN 集中力矩 M1=PBeB =26.12（

35、0.4-0.2）/2 =2.61 KNm M2=PDeD =41.94（0.4-0.2）/2 =4.19 KNm 3.8.2 恒荷載作用下梁的固端彎矩計算恒荷載作用下梁的固端彎矩計算 等效于均布荷載與梯形、三角形荷載的疊加。 梯形：q =（1-2+）q2 本設計中 AB,CD 跨 =1.5/7.2=0.21 q =0.92q2 三角形：q =0.625 q2， 對于第 5 層， 17 AB,CD 跨梁： q=0.9219.44+3.89=21.77KN/m BC 跨：q=0.62519.44+3.89=16.04KN/m AB,CD 跨梁端彎矩：-MAB= MB A=ql2AB/12 =21.

36、777.22/12 =94.05 （KN.m） BC 跨梁端彎矩：-MBC= MCB=ql2AB/12 =21.773.02/12 =16.33 （KN.m） 對于第 1-4 層， AB,CD 跨梁： q=0.9210.70+3.89=13.73KN/m BC 跨：q，=0.62510.70+3.89=10.58KN/m AB,CD 跨梁端彎矩：-MBD= MDB=ql2BD/12 =13.737.22/12 =59.31 （KN.m） BC 跨梁端彎矩：-MBC= MCB=ql2AB/12 =10.583.02/12 =7.94 （KN.m） 3.8.3 恒載作用下框架的彎矩計算恒載作用下框

37、架的彎矩計算 分配系數(shù)的計算: i i S i S 18 其中為轉動剛度采用分成法計算時，假定上下柱的遠端為固定時與實際情況有出入。因此， i S 除底層外，其余各層的線剛度應乘以 0.9 的修正系數(shù)，其傳遞系數(shù)由 0.5 改為 0.33。 圖 9 恒載作用下彎矩分配圖 Fig.9 Moment distribution diagram Of Undering constant load 19 圖 10 恒載彎矩圖 Fig.10 Constant load bending moment diagram 3.8.4 活載作用下柱的內力計算活載作用下柱的內力計算 活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布

38、如下圖所示： 圖 11 活荷載作用下的荷載分布圖 Fig.11 Load distribution map of Undering the action of live load 20 對于第 5 層， q1=2.03.0=6.0 KN/m P1 = (1.51.51/2)22.0+1.583.0=9.24 KN P2 =(1.51.51/2)42.0 +1.583.0=13.74 KN 集中力矩 M1= M4=PBeB =9.24（0.4-0.2）/2 =0.92 KNm M2= M3=PDeD =13.74（0.4-0.2）/2 =1.37 KNm 同理，在屋面雪荷載的作用下： q1=0.

39、33.0=0.9 KN/m P1 = (1.51.51/2)20.3+1.583.0=5.42 KN P2 =(1.51.51/2)40.3 +1.583.0=6.09 KN 集中力矩 M1 =PBeB =5.42（0.4-0.2）/2 =0.54 KNm M2 =PDeD =6.09（0.4-0.2）/2 =0.61 KNm 對于第 1-4 層， q1=2.03.0=6.0 KN/m q2=2.53.0=7.5 KN/m P1 = (1.51.51/2)22.0+1.583.0=9.24 KN P2 =(1.51.51/2)22.0+(1.51.51/2)22.5+1.583.0=14.87

40、 KN 集中力矩 M1=PBeB =9.24（0.4-0.2）/2 =0.92 KNm M2=PDeD 21 =14.87（0.4-0.2）/2 =1.49 KNm 將計算結果匯總如下兩表： 表 6 橫向框架恒載匯總表 Table 6 Transverse frame load Summary 層 次 q1 KN/m q2 KN/m P1P4 KN P2P3 KN M1M4 KNm M2M3 KNm 53.8919.4425.8720.792.592.08 1-43.8910.7026.1241.942.614.19 表 7 橫向框架活載匯總表 Table 7 Transverse frame

41、 live load Summary 層 次 q1 KN/m q2 KN/m P1P4 KN P2 P3 KN M1M4 KNm M2M3 KNm 56.06.09.2413.740.921.37 1-46.07.59.2414.780.921.48 3.8.5 活荷載作用下梁的內力計算活荷載作用下梁的內力計算 對于第 5 層， AB,CD 跨梁： q=0.926.0=5.52KN/m BC 跨：q=0.6256.0=3.75KN/m AB,CD 跨梁端彎矩：-MAB= MB A=ql2AB/12 =5.527.22/12 =23.85 （KN.m） BC 跨梁端彎矩：-MBC= MCB=ql

42、2AB/12 =3.753.02/12 =2.81 （KN.m） 對于第 1-4 層， AB,CD 跨梁： q=0.926.0=5.52KN/m BC 跨：q，=0.6257.5=4.69KN/m AB,CD 跨梁端彎矩：-MBD= MDB=ql2BD/12 22 =5.527.22/12 =23.85 （KN.m） BC 跨梁端彎矩：-MBC= MCB=ql2AB/12 =4.693.02/12 =3.52 （KN.m） 圖 12 活載作用下彎矩分配圖 Fig.12 Moment distribution diagram of Undering the action of live load

43、 23 圖 13 活載彎矩圖 Fig.13 Live load bending moment diagram 24 3.8.6 跨中彎矩計算跨中彎矩計算 恒載作用下梁的跨中彎矩，按實際荷載利用兩端帶彎矩的簡支求得。 以下結果為彎矩調幅后的結果。 對于 5 層：MAB 中 =M0-（M左+ M右）0.8/2=96.16KNm MBC 中=M0-（M左+ M右）0.8/2=-26.51KNm 對于 4 層：MBD 中 =52.54KNm ME =-7.48KNm 對于 3 層：MBD 中 =53.88KNm ME =-7.98KNm 對于 2 層：MBD 中=65.88KNm ME=-7.98KN

44、m 對于 1 層：MBD 中 =55.19KNm ME =-8.53KNm 對梁彎矩進行調幅，調幅系數(shù)為 ，取 0.8。 調幅后：梁端彎矩 M1 =M1 M2=M2 跨中彎矩：M中=M中-(M1 + M2）/2 注：這里彎矩帶正負號，梁上邊受拉為負，下邊受拉為正。 活荷載作用下的梁跨中彎矩，利用兩端帶彎矩的簡支求得。 對于 5 層：MAB 中 =M0-（M左+ M右）0.8/2=24.27KNm MBC 中=M0-（M左+ M右）0.8/2=-5.27KNm 對于 4 層：MBD 中 =21.52KNm ME =-2.91KNm 對于 3 層：MBD 中 =21.66KNm ME =-2.96

45、KNm 對于 2 層：MBD 中=21.66KNm ME=-2.96KNm 對于 1 層：MBD 中 =22.19KNm ME =-3.18KNm 又考慮荷載最不利位置，將跨中彎矩乘以 1.1，計算結果如下： 對于 5 層：MAB 中 = 24.271.1=26.70KNm MBC 中= -5.271.1=-5.80KNm 25 對于 4 層：MBD 中 =21.521.1=23.68KNm ME =-2.911.1=-3.20KNm 對于 3 層：MBD 中 =21.661.1=23.82KNm ME =-2.961.1=-3.26KNm 對于 2 層：MBD 中=21.661.1=23.8

46、2KNm ME=-2.961.1=-3.26KNm 對于 1 層：MBD 中 =22.191.1=24.41KNm ME =-3.181.1=-3.50KNm 3.8.7 梁端剪力和柱軸力的計算梁端剪力和柱軸力的計算 恒載作用下： 表 8 恒載作用下梁端剪力及柱軸力（KN） Table 8 Beam end shear and Axial force of column Of Undering the action of load 荷載引起的剪力彎矩引起的剪力總剪力柱軸力 AB 跨BC 跨AB 跨BC 跨AB 跨BC 跨A 柱B 柱 層 次 VA=VBVB=VCVA=-VBVB=VCVAVBV

47、B=VCNuNbNuNb 578.37224.06-5.04073.3383.4124.0699.20112.00128.26141.06 449.4315.87-1.61047.8251.0415.87185.94198.74234.09246.89 349.4315.87-1.95047.4851.3815.87272.34285.14340.26353.06 249.4315.87-1.95047.4851.3815.87358.74371.54446.43459.23 149.4315.87-2.23047.20 51.66 15.87444.86 457.66 552.88 565.

48、68 表 9 活載作用下梁端剪力及柱軸力（KN） Table 9 Beam end shear and Axial force of column Of Undering the action of live load 荷載引起的剪力彎矩引起的剪力總剪力柱軸力 AB 跨BC 跨AB 跨BC 跨AB 跨BC 跨A 柱B 柱 層 次 VA=VBVB=VCVA=-VBVB=VCVAVBVB=VCNuNbNuNb 519.875.63-1.18018.69 21.05 5.6327.93 40.73 40.42 53.22 419.877.04-0.77019.10 20.64 7.0469.07 8

49、1.87 95.77 108.57 319.877.04-0.81019.06 20.68 7.04110.17 122.97 151.16 163.96 219.877.04-0.81019.06 20.68 7.04151.27 164.07 206.55 219.35 119.877.04-0.92018.95 20.79 7.04192.26 205.06 262.05 274.85 26 3.9 重力荷載代表值計算及荷載匯總重力荷載代表值計算及荷載匯總 3.9.1 第一層重力荷載代表值計算及荷載匯總第一層重力荷載代表值計算及荷載匯總 梁、柱： 表 10 梁重力統(tǒng)計 Table 10

50、Beam gravity Statistics 類別 凈 跨 （mm） 截 面 （mm） 荷載標準 值 （KN/m2） 數(shù) 量 (根) 單 重 （KN） 總 重 （KN） 72003006003.893028.01840.3 橫梁 30003006003.891511.67175.05 縱向連系梁30002004001.58564.74256.44 合計 1271.49 表 11 柱重力統(tǒng)計 Table 11 Gravity of column Statistics 類別 計算高度 （mm） 截 面 （mm） 密 度 （KN/m3） 體 積 （m3） 數(shù) 量 （根） 單 重 （KN） 總 重

51、（KN） 柱3200400400250.5126012.8768 合計768 內外填充墻重的計算： 表 12 柱重力統(tǒng)計 Table 12 Gravity of column Statistics 類別 總計算長度 （m） 墻計算高度 （m） 墻厚計算值 （m） 荷載標準值 （KN/m2） 總 重 （KN） 外墻120.42.70.257568.89 86.42.70.257408.24 內墻 72.82.90.257369.46 合 計1346.59 樓板恒載、活載計算（樓梯間按樓板的 1.2 倍計算）： 樓板面積：42.417.8 6.07.27.23.02=668.32（m2） 樓梯面積

52、: 6.07.2+3.07.22=86.4（m2） 恒載=樓梯恒載+樓板恒載:86.43.5671.2 + 668.323.567=2753.7KN 27 活載：2.5（6.07.2+3.07.22）1.2+2.0（542.417.8 6.07.27.23.02） =1595.84KN 由以上計算可知，一層重力荷載代表值為 G1=G 恒+0.5G活 =7681.05 + 1271.49 +1346.59 + 2753.7 + 1595.840.5= 6976.1KN 注：柱剩上粉刷層重力荷載而對其重力荷載的增大系數(shù) 1.05。 3.9.2 第二層至第四層重力荷載代表值計算及荷載匯總第二層至第四

53、層重力荷載代表值計算及荷載匯總 第二層至四層的重力荷載代表值同第一層的計算差異不大,僅多一面內墻 ,所以： 二層、三層、四層的重力荷載代表值為 G2=7006.55KN G3=7006.55KN G4=7006.55KN 3.9.3 第五層重力荷載代表值計算及荷載匯總第五層重力荷載代表值計算及荷載匯總 梁重力荷載（同一層）：1271.49KN 柱重力荷載（同一層）：768KN 內外填充墻及女兒墻重的計算： 表 13 墻重力統(tǒng)計 Table 13 Wall gravity Statistics 類別 總計算長度 （m） 墻計算高度 （m） 墻厚計算值 （m） 荷載標準值 （KN/m2） 總 重

54、（KN） 女兒墻120.41402411445.00 外墻120.42.70.257568.89 86.42.70.257408.24 內墻 78.82.90.257399.91 合計1822.04 屋面板及樓板恒載、活載計算同一四層 樓板恒載、活載計算（樓梯間按樓板的 1.2 倍計算）： 樓板面積：42.417.8 6.07.27.23.02=668.32（m2） 樓梯面積: 6.07.2+3.07.22=86.4（m2） 恒載=樓梯恒載+樓板恒載:86.43.5671.2 + 668.326.48=4638.9KN 活載：2.5（6.07.2+3.07.22）1.2+2.0（542.417

55、.8 6.07.27.23.02） =1595.84KN 雪載：403.20.4=161.28KN 28 由以上計算可知，五層重力荷載代表值為 G5=G 恒+0.5G活 =768.001.05 + 1271.49 + 1458.78 + 4638.9 + 1595.840.5= 9336.75KN 集中于各樓層標高處的重力荷載代表值 G i的計算結果如下圖所示： 圖 14 重力荷載代表值 Fig.14 Gravity load Representative value 3.10 風荷載計算風荷載計算 垂直作用在建筑物表面的風荷載 按下式計算： = (3) k W z s z o W 式中 風荷

56、載標準值（kN/m2） ； k W 高度 z 處的風振系數(shù)； z s 風荷載體型系數(shù)； 風壓高度變化系數(shù)； z 基本風壓 （kN/m2） 。 o W 根據(jù)所給條件：基本風壓 Wo =0.4 kN/m2 。 則 風壓高度變化系數(shù) z 由建筑結構荷載規(guī)范確定 橫向風荷載的標準值 Wk為： 29 Wk= zszWo 表 14 Wk值計算表 Table 14 W Calculation table 離地高度 UzBsUsWohihjWk 16.500.771.751.30.403.302.806.411405 13.200.741.621.30.403.303.306.187896 9.900.741

57、.471.30.403.303.305.593302 6.600.741.311.30.403.303.304.998708 3.300.741.161.30.403.303.304.404114 圖 15 風荷載示意圖 Fig.15 wind load Sketch Map 表 15 側移值計算表 Table 15 Table of calculation of lateral displacement WkVjEDuu/h 6.4114056.4150666.000.000130.000008 6.18789612.6050666.000.000250.000019 5.59330218.

58、1950666.000.000360.000036 4.99870823.1950666.000.000460.000069 4.40411427.5961972.000.000450.000135 30 框架柱端剪力及彎矩分別按下列公式計算： Vij=DijV i /Dij (4) Mbij=Vijyh (5) M uij=Vij（1-y）h (6) y=yn+y1+y2+y3 (7) 注：yn框架柱的標準反彎點高度比。 y1為上下層梁線剛度變化時反彎點高度比的修正值。 y2、y3為上下層層高變化時反彎點高度比的修正值。 y 框架柱的反彎點高度比。 第 1 層 A、D 柱的反彎點高度為： 查

59、表得 y0=0.55 y1=0 y2=0 y3=0 所以 y=0.55 同理可算出各層的反彎點高度，各層的反彎點高度詳見彎矩計算表中。 表 16 A、D 柱彎矩計算表 Table 16 A、D column bending moment Calculation table 層號hi /mKVDijDi/DijDiViyyhMc 上Mc 下Mb 總 53.32.376.4150666113050.2231.430.421.392.741.9814.78 43.32.3712.6050666113050.2232.810.451.495.104.177.09 33.32.3718.19506661

60、13050.2234.060.501.656.706.7010.87 23.32.3723.1950666113050.2235.170.501.658.548.5415.23 13.32.3727.5961972138180.2236.150.551.829.1411.1717.67 表 16 B、C 柱彎矩計算表 B、C Table 16 B、C column bending moment Calculation table 層號hi /mKVDijDi/DijDiViyyhMc 上Mc 下Mb 總 53.34.056.4150666140280.2771.770.451.493.222.